Dispositivos microestruturados cuidadosamente alinhados de CeRhIn5 permitiram medições de transporte de alto campo que revelam uma quebra de simetria no plano para campos magnéticos de aproximadamente 30 Tesla ao longo do eixo c tetragonal. O tamanho e a direção da anomalia são determinados por um pequeno componente no plano do campo magnético. Crédito:Laboratório Nacional de Los Alamos
Um potencial novo estado da questão está sendo relatado no jornal Natureza , com pesquisas mostrando que, entre materiais supercondutores em campos magnéticos elevados, o fenômeno de quebra de simetria eletrônica é comum. A capacidade de encontrar semelhanças e diferenças entre classes de materiais com fenômenos como esse ajuda os pesquisadores a estabelecer os ingredientes essenciais que causam novas funcionalidades, como a supercondutividade.
O estado de alto campo magnético do supercondutor de férmions pesados CeRhIn5 revelou um chamado estado nemático eletrônico, em que os elétrons do material se alinham de forma a reduzir a simetria do cristal original, algo que agora parece ser universal entre os supercondutores não convencionais. A supercondutividade não convencional se desenvolve perto de um limite de fase que separa as fases magneticamente ordenadas e magneticamente desordenadas de um material.
"A aparência do alinhamento eletrônico, chamado comportamento nemático, em um supercondutor prototípico de férmions pesados destaca a inter-relação de nematicidade e supercondutividade não convencional, sugerindo que a nematicidade é comum entre os materiais supercondutores correlacionados, "disse Filip Ronning, do Laboratório Nacional de Los Alamos, autor principal do artigo. Férmions pesados são compostos intermetálicos, contendo terras raras ou elementos actinídeos.
"Esses materiais de férmions pesados têm uma hierarquia de escalas de energia diferente daquela encontrada em metais de transição e materiais orgânicos, mas muitas vezes têm spin de acoplamento físico complexo e entrelaçado semelhante, graus de liberdade de carga e rede, " ele disse.
O trabalho foi relatado em Natureza por funcionários do grupo Los Alamos Condensed Matter and Magnet Science e colaboradores.
Usando medições de transporte perto do ponto crítico quântico ajustado em campo de CeRhIn5 a 50 Tesla, os pesquisadores observaram um estado flutuante semelhante ao nemático. Um estado nemático é mais conhecido em cristais líquidos, em que as moléculas do líquido são paralelas, mas não dispostas em uma matriz periódica. Estados semelhantes a nemáticos foram observados em sistemas de metal de transição perto de transições de fase magnética e supercondutora. A ocorrência dessa propriedade aponta para a correlação da nematicidade com a supercondutividade não convencional. A diferença, Contudo, Um dos novos estados nemáticos encontrados em CeRhIn5 em relação a outros sistemas é que ele pode ser facilmente girado pela direção do campo magnético.
Amostras cristalinas de CeRhIn5 de Los Alamos foram cortadas em microscópicas, caminhos condutores cristalinos com um feixe de íons focado no MPI-CPfS. Crédito:MPI CPfS
O uso da instalação de ímã de campo pulsado do National High Magnetic Field Laboratory em Los Alamos foi essencial, Ronning observou, devido aos grandes campos magnéticos necessários para acessar este estado. Além disso, outra contribuição essencial foi a fabricação de dispositivos de tamanho mícron usando moagem de feixe de íons focada realizada na Alemanha, que possibilitou as medições de transporte em grandes campos magnéticos.
A supercondutividade é amplamente utilizada em imagens de ressonância magnética (MRI) e em aceleradores de partículas, dispositivos de fusão magnética, e filtros de RF e microondas, entre outros usos.
