(Phys.org) —Os cientistas descobriram que uma corrente supercondutora flui em apenas uma direção através de um nanotubo quiral, marcando a primeira observação dos efeitos da quiralidade na supercondutividade. Até agora, supercondutividade só foi demonstrada em materiais aquirais, em que a corrente flui em ambas as direções igualmente.

A equipe de pesquisadores, F. Qin et al ., do Japão, os EUA, e Israel, publicaram um artigo sobre a primeira observação da supercondutividade quiral em uma edição recente da Nature Communications .

A supercondutividade quiral combina dois conceitos tipicamente não relacionados em um único material:os materiais quirais têm imagens espelhadas que não são idênticas, semelhante a como as mãos esquerda e direita não são idênticas porque não podem ser sobrepostas uma sobre a outra. E os materiais supercondutores podem conduzir uma corrente elétrica com resistência zero em temperaturas muito baixas.

A observação da supercondutividade quiral tem sido um desafio experimental devido aos requisitos de material. Embora os nanotubos de carbono sejam supercondutores, quiral, e comumente disponíveis, até agora, os pesquisadores só demonstraram com sucesso o transporte de elétrons supercondutores em montagens de nanotubos e não em nanotubos individuais, que são necessários para este fim.

"O significado mais importante do nosso trabalho é que a supercondutividade é realizada em um nanotubo individual pela primeira vez, "o co-autor Toshiya Ideue da Universidade de Tóquio disse Phys.org . "Isso nos permite pesquisar propriedades supercondutoras exóticas originadas da estrutura característica (tubular ou quiral)."

A conquista só é possível com um novo material supercondutor bidimensional denominado dissulfeto de tungstênio, um tipo de dichalcogeneto de metal de transição, que é uma nova classe de materiais que têm aplicações potenciais em eletrônica, fotônica, e outras áreas. Os nanotubos de dissulfeto de tungstênio são supercondutores em baixas temperaturas usando um método chamado gating líquido iônico e também têm uma estrutura quiral. Além disso, é possível executar uma corrente supercondutora através de um nanotubo de dissulfeto de tungstênio individual.

Quando os pesquisadores passaram uma corrente por um desses nanotubos e resfriaram o dispositivo a 5,8 K, a corrente tornou-se supercondutora - neste caso, o que significa que sua resistência normal caiu pela metade. Quando os pesquisadores aplicaram um campo magnético paralelo ao nanotubo, eles observaram pequenos sinais anti-simétricos que viajam em apenas uma direção. Esses sinais são insignificantemente pequenos em materiais supercondutores não-quirais, e os pesquisadores explicam que a estrutura quiral é responsável por intensificar fortemente esses sinais.

"O transporte elétrico assimétrico é realizado apenas quando um campo magnético é aplicado paralelamente ao eixo do tubo, "Disse Ideue." Se não houver campo magnético, a corrente deve fluir simetricamente. Notamos que a corrente elétrica deve ser assimétrica (se o campo magnético for aplicado paralelamente ao eixo do tubo), mesmo no estado normal (região não supercondutora), mas não pudemos ver nenhum sinal discernível no estado normal ainda, Interessantemente, mostra um grande aprimoramento na região supercondutora. "

Atualmente, os pesquisadores não têm certeza do que causa o transporte elétrico assimétrico nos nanotubos supercondutores quirais. Eles planejam investigar mais a fundo esses mecanismos no futuro, que revelaria um novo insight sobre a relação entre supercondutividade e quiralidade.

"Nosso próximo plano é entender o mecanismo microscópico dos fenômenos observados, "Ideue disse." Além disso, tentaremos verificar a universalidade do transporte supercondutor não recíproco e seu aprimoramento na região supercondutora. "

Embora possa ser muito cedo para dizer que tipos de aplicações a supercondutividade quiral pode ter, os pesquisadores explicam que o efeito unilateral compartilha semelhanças com as tecnologias existentes.

"Uma coisa que podemos dizer é que o transporte elétrico não recíproco pode ser entendido como um 'efeito de retificação' ou 'funcionalidade semelhante a um diodo' (se for grande) para que possa ser usado para realizar um 'diodo supercondutor' que poderia ter potencial aplicações para circuitos supercondutores, "Disse Ideue.

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