Pesquisadores da Tokyo Metropolitan University criaram novos supercondutores feitos de camadas de sulfeto de bismuto (BiS ₂ ) e um oxifluoreto de liga de terras raras de alta entropia, contendo cinco elementos de terras raras (ER) no mesmo sítio cristalográfico. O novo material retém propriedades supercondutoras em uma ampla gama de parâmetros de rede do que materiais sem estados de liga de alta entropia. Seu trabalho promete uma nova estratégia emocionante para projetar novos supercondutores em camadas, um desenvolvimento potencialmente importante na busca de supercondutores de alta temperatura.

Supercondutores são essenciais para uma variedade de aplicações potenciais interessantes. Por exemplo, resistividade zero promete transmissão de energia sem perdas e eletroímãs poderosos. O desafio tem sido descobrir um material que mantenha essa propriedade em altas temperaturas, mais perto da temperatura ambiente. Apesar do trabalho focado e de uma série de avanços nos últimos anos, a busca ainda está em curso por estratégias eficazes para criar novos materiais supercondutores.

Uma estratégia é o uso de materiais em camadas com uma estrutura molecular que consiste em camadas supercondutoras alternadas e "camadas de bloqueio" atuando como espaçadores isolantes. Uma equipe liderada pelo Professor Associado Yoshikazu Mizuguchi do Departamento de Física, Universidade Metropolitana de Tóquio, descobriu um aspecto importante do projeto da camada isolante. Eles foram capazes de combinar cinco elementos de terras raras (ER) diferentes, lantânio, cério, praseodímio, neodímio, e samário, e criar uma "liga de alta entropia" na camada de bloqueio. Ligas de alta entropia têm atraído considerável atenção nos últimos anos por sua tenacidade, resistência à fadiga e ductilidade, entre muitas outras propriedades físicas notáveis.

Os novos materiais da equipe, com diferentes proporções de ERs (10 a 30 por cento), exibiu propriedades supercondutoras aprimoradas; em particular, materiais com o mesmo período em sua estrutura molecular exibiram uma transição supercondutora em temperaturas mais altas quando a camada de bloqueio continha uma liga de alta entropia. Eles acreditam que a liga de alta entropia ajuda a estabilizar a estrutura cristalina da camada supercondutora.

O impacto da obra não se limita aos novos materiais que apresentam. Dada a existência de um grande número de camadas supercondutoras que são compatíveis com óxidos RE, esta inovação abre o caminho para uma ampla estratégia nova para a engenharia, materiais supercondutores revolucionários.