Novo estudo: pares de elétrons encontrados 'trancados' em supercondutor cuprato a temperaturas elevadas

São PauloPesquisadores têm se interessado por supercondutores há muito tempo, pois eles permitem a passagem de eletricidade sem perder energia. Essa capacidade também possibilita algumas tecnologias, como certos tipos de trens de alta velocidade. No entanto, geralmente os supercondutores funcionam apenas em temperaturas muito baixas. Quando esquentam, deixam de atuar como supercondutores e se tornam condutores comuns ou isolantes. Recentemente, um estudo observou pela primeira vez uma característica chave dos supercondutores—pareamento de elétrons—em temperaturas mais altas em um material chamado cuprato, um tipo de material supercondutor incomum.

Pontos principais do estudo:

• Pares de elétrons foram observados em temperaturas de até 150 Kelvin.
• Pares de elétrons foram encontrados em um isolante antiferromagnético, o que é inesperado.
• A formação de pares foi mais forte nas amostras mais isolantes do cuprato.

Pesquisadores do SLAC National Accelerator Laboratory, da Universidade de Stanford e de outras instituições investigaram o emparelhamento de elétrons, crucial para a supercondutividade. Para que a supercondutividade ocorra sem resistência elétrica, os pares de elétrons precisam se mover de maneira sincronizada. Neste estudo, os pares de elétrons não estavam sincronizados, portanto o material não apresentou resistência zero, mas apontou para a possibilidade de criar supercondutores de alta temperatura.

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Há mais de 100 anos, pesquisadores sabem que, em supercondutores normais, os elétrons formam pares devido a vibrações na estrutura do material. Esses materiais precisam de temperaturas muito baixas, quase zero absoluto, para funcionarem. Por outro lado, materiais como os cupratos, que são supercondutores não convencionais, operam em temperaturas mais altas, de até 130 Kelvin. Os cientistas não tinham certeza do que causava o emparelhamento de elétrons nesses materiais, mas descobertas recentes sugerem que a mudança nos spins dos elétrons pode ser a chave.

Pesquisadores usaram luz ultravioleta para examinar os detalhes atômicos de um cuprato. Eles descobriram um "gap de energia" revelando pares de elétrons que duravam até 150 Kelvin, muito acima dos 25 Kelvin nos quais o material se torna supercondutor. Surpreendentemente, as amostras com maior emparelhamento eram as melhores isolantes.

Os resultados deste estudo sugerem que pesquisas futuras poderiam se concentrar nas condições que fazem com que os pares de elétrons se movam juntos, o que pode levar ao desenvolvimento de supercondutores que funcionem em temperaturas mais altas. Esta pesquisa oferece novas maneiras de estudar esses pares de elétrons e possivelmente fazê-los trabalhar em conjunto, aproximando-nos de supercondutores que operam à temperatura ambiente. Isso pode ter um grande impacto na tecnologia moderna, incluindo redes de energia mais eficientes e computadores quânticos avançados.