Representação esquemática de Ti 4 O 7 (a) e γ-Ti 3 O 5 (b). Crédito:Relatórios Científicos
Muitos de nós estão familiarizados com o dióxido de titânio (TiO 2 ), um branqueador comumente usado em protetores solares e tintas, como as linhas brancas das quadras de tênis. Menos conhecidos são outros óxidos de titânio mais elevados - aqueles com um número maior de átomos de titânio e oxigênio do que o TiO - que agora estão sujeitos a intensas pesquisas devido ao seu uso potencial em dispositivos eletrônicos de última geração.
Agora, pesquisadores da Tokyo Tech relataram supercondutividade em dois tipos de óxidos de titânio superiores preparados na forma de filmes ultrafinos. Com uma espessura de cerca de 120 nanômetros, esses materiais revelam propriedades que estão apenas começando a ser exploradas.
"Conseguimos cultivar filmes finos de Ti 4 O 7 e γ-Ti3O5 pela primeira vez, "diz Kohei Yoshimatsu, autor principal do artigo publicado em Relatórios Científicos .
Até agora, os dois materiais foram estudados apenas em massa, no qual eles se comportam como isolantes - o oposto de condutores. A formação de filmes finos eletricamente condutores é, portanto, vista como um grande avanço para a física fundamental.
Os pesquisadores descobriram que a temperatura de transição supercondutora atingiu 3,0 K para Ti 4 O 7 e 7,1 K para γ-Ti3O5. Alcançar 7,1 K mesmo em óxidos de metal simples é "um resultado incrível", diz Yoshimatsu, como "representa um dos mais altos conhecidos entre esses óxidos."
Os filmes finos são epitaxiais, o que significa que eles têm uma estrutura cristalina bem alinhada (ver Figura 1). "Eles são extremamente difíceis de cultivar, "diz Yoshimatsu." Em nosso estudo, em vez de usar TiO2 convencional como material de partida, optamos por começar com o Ti ligeiramente mais reduzido 2 O 3 ." Então, sob condições atmosféricas precisamente controladas, o Ti 4 O 7 e os filmes de γ-Ti3O5 cresceram camada por camada sobre substratos de safira em um processo denominado deposição de laser pulsado.
Para verificar as estruturas cristalinas dos filmes, a equipe colaborou com pesquisadores do Instituto Nacional de Ciência de Materiais (NIMS) que usaram técnicas de caracterização, como difração de raios-X (XRD) usando radiação síncrotron em SPring-8, uma das maiores instalações do mundo de seu tipo, situada na Prefeitura de Hyogo, oeste do Japão.
Por enquanto, ninguém sabe exatamente como a supercondutividade surge nesses óxidos de titânio. Acredita-se que o arranjo irregular (ou o que é conhecido como não estequiométrico) dos átomos de oxigênio desempenhe um fator importante. Esse arranjo introduz vacâncias de oxigênio1 que não são estáveis na forma a granel. Ao criar elétrons condutores suficientes, as lacunas de oxigênio podem ajudar a induzir a supercondutividade.
Yoshimatsu diz que mais trabalho será necessário para examinar os mecanismos subjacentes. Como os óxidos de titânio são compostos baratos e relativamente simples feitos de apenas dois tipos de elementos, ele acrescenta que são atraentes para pesquisas futuras.
Além disso, ele diz que o estudo pode promover o desenvolvimento de junções Josephson2 que poderiam, no futuro, ser usadas para construir novos tipos de circuitos eletrônicos e, em última análise, computadores mais rápidos.
