p Os engenheiros da Universidade de Wisconsin-Madison adicionaram uma nova dimensão à nossa compreensão de por que forçar um determinado grupo de materiais, chamados óxidos de Ruddlesden-Popper, interfere em suas propriedades supercondutoras. p As evidências, publicado no jornal Nature Communications , poderia ajudar a pavimentar o caminho para uma nova eletrônica avançada.

p "A tensão é um dos botões que podemos usar para criar materiais com propriedades desejáveis, por isso é importante aprender a manipular seus efeitos, "diz Dane Morgan, o Harvey D. Spangler Professor de ciência e engenharia de materiais na UW-Madison e um autor sênior do artigo. "Essas descobertas também podem ajudar a explicar alguns resultados intrigantes em materiais tensionados."

p Materiais supercondutores podem tornar a rede elétrica do país muito mais eficiente, graças à sua capacidade de conduzir eletricidade com resistência zero. As substâncias também permitem que as máquinas de ressonância magnética vejam o interior do corpo dos pacientes e levitem trens-bala acima dos trilhos por causa do efeito Meissner.

p "Este trabalho é um bom exemplo de como a pesquisa básica pode influenciar o desenvolvimento de tecnologias transformadoras por meio da compreensão sistemática de comportamentos materiais por meio da interação próxima entre teoria e experimento, "diz Ho Nyung Lee, um distinto cientista do Laboratório Nacional de Oak Ridge, do Departamento de Energia, que liderou a pesquisa.

p A maioria dos materiais só se torna supercondutores quando estão muito frios - abaixo de um ponto específico denominado temperatura crítica. Para supercondutores compostos por filmes finos do material Ruddlesden-Popper La1.85Sr0.15CuO4, essa temperatura crítica varia substancialmente dependendo das condições sob as quais os filmes cresceram.

p "A opinião predominante é que a tensão torna termodinamicamente mais fácil para os defeitos de oxigênio que destroem as propriedades supercondutoras se formarem no material, mas mostramos que as diferenças nas escalas de tempo cinéticas de formação de defeito de oxigênio entre tensão e compressão são um mecanismo chave, "diz Ryan Jacobs, cientista da equipe do laboratório de Morgan e co-autor do artigo.

p Os defeitos de oxigênio são importantes porque a quantidade de oxigênio contido em um material pode alterar sua temperatura crítica. A ideia mais óbvia era que a deformação pode afetar as propriedades ajustando quanta energia é necessária para que os defeitos de oxigênio apareçam.

p Embora esse efeito ocorra, Jacobs e colegas do Laboratório Nacional de Oak Ridge demonstraram que a cepa não afeta apenas a facilidade com que os defeitos se formam, mas também a taxa na qual o oxigênio se move para dentro e para fora do material. Esses resultados sugerem que algumas das respostas de deformação mais importantes podem ser resultado de mudanças nos efeitos cinéticos.

p "Reconhecer que a cinética desempenha um papel fundamental é muito importante para a forma como você cria o material, "diz Morgan.

p Os cientistas criaram os materiais que estudaram através do crescimento de filmes finos cristalinos no topo de duas superfícies de suporte diferentes - um comprimiu os filmes finos resultantes, enquanto o outro os esticou para causar tensão de tração.

p Surpreendentemente, os materiais tensionados por tração precisavam de temperaturas muito mais frias do que os filmes comprimidos para se tornarem supercondutores. Adicionalmente, a tensão de tração fez com que os materiais perdessem suas propriedades supercondutoras mais rapidamente do que os materiais comprimidos.

p Após cálculos extensos, os cientistas concluíram que os efeitos termodinâmicos (via energia de formação de defeitos) por si só não poderiam explicar os resultados dramáticos que observaram. Ao aplicar seus conhecimentos em simulação computacional e o método de modelagem computacional conhecido como teoria do funcional de densidade, os pesquisadores se concentraram na cinética como desempenhando um papel dominante.

p "Esta é a primeira janela de tensão que altera a forma como o oxigênio entra e sai desses materiais, "diz Morgan.

p Atualmente, os pesquisadores estão explorando outros métodos para otimizar óxidos de Ruddlesden-Popper para possível uso em dispositivos baseados em supercondutores, células de combustível, sensores de oxigênio e dispositivos eletrônicos, como memristores. Eles também estão investigando como as descobertas podem ser aplicadas a um grupo intimamente relacionado de materiais chamados perovskitas, que são uma área de pesquisa ativa para o grupo Morgan.

p O jornal também foi apresentado como um Nature Communications Destaque do editor.