Pesquisas recentes desmistificaram os supercondutores de alta temperatura crítica, identificando seu estado "metálico exótico" único e um ponto crítico quântico chave. Esta descoberta, resultado de um esforço colaborativo e de extensa experimentação, é um passo importante em direção a tecnologias supercondutoras avançadas e sustentáveis, ajudando a alcançar um futuro mais verde.
Um relatório de pesquisa publicado recentemente na Nature Communications por pesquisadores do Politecnico di Milano, da Universidade Chalmers de Tecnologia de Gotemburgo e da Universidade Sapienza de Roma revela um dos muitos mistérios dos supercondutores à base de cobre de alta temperatura crítica: mesmo acima da temperatura crítica, eles são especiais e se comportam como metais "estranhos". Isto significa que a sua resistência muda com a temperatura de forma diferente dos metais normais.
Esta pesquisa sugere a existência de um ponto crítico quântico associado a “metais exóticos”.
Comportamento de metais exóticos e pontos críticos quânticos
"Ponto crítico quântico significa que, sob certas condições, as propriedades de um material sofrerão mutações inteiramente devido a efeitos quânticos." Riccardo Arpaia, pesquisador do Departamento de Microtecnologia e Nanociência da Universidade Chalmers e principal autor deste estudo, comentou: “Assim como o gelo derrete e se torna líquido devido aos efeitos microscópicos da temperatura a zero graus Celsius, o óxido de cobre também se tornará um metal ‘estranho’ devido às flutuações de carga quântica.”
A pesquisa é baseada em experimentos de espalhamento de raios X realizados no síncrotron europeu ESRF e no síncrotron britânico DLS. Esses experimentos revelaram o efeito das flutuações na densidade de carga na resistência do óxido de cobre, o que torna o óxido de cobre "estranho". Medições sistemáticas das mudanças na energia dessas flutuações determinaram o valor mínimo da densidade do portador de carga: o ponto crítico quântico.
Impacto e direções futuras
"Este é o resultado de mais de cinco anos de trabalho. Utilizamos uma tecnologia chamada RIXS, desenvolvida principalmente por nós no Politecnico di Milano. Através de extensas campanhas de medição e novos métodos de análise de dados, demonstramos a existência de pontos críticos quânticos." Giacomo Ghiringhelli, professor do Departamento de Física do Politecnico di Milano e coordenador de pesquisa, acrescentou: “Uma melhor compreensão dos óxidos de cobre ajudará a projetar melhores materiais com temperaturas críticas mais altas, tornando-os mais fáceis de explorar em tecnologias futuras”.
Sergio Caprara, juntamente com seus colegas do Departamento de Física da Universidade Sapienza de Roma, teorizou que as flutuações de carga desempenham um papel fundamental nos óxidos de cobre. Ele declarou: "Esta descoberta é um avanço importante na compreensão não apenas das propriedades anômalas do estado metálico dos óxidos de cobre, mas também dos mecanismos ainda obscuros por trás da supercondutividade em alta temperatura."
Referência: DOI:10.1038/s41467-023-42961-5
Fonte compilada: ScitechDaily