Desvendando o mistério da supercondutividade em altas temperaturas, especificamente em materiais de óxido de cobre, continua sendo um dos desafios mais intrigantes da física moderna do estado sólido. Mas uma equipe internacional de pesquisa de engenheiros e cientistas pode ter dado um passo mais perto do entendimento.

Supercondutores são materiais que ganham propriedades físicas únicas quando resfriados a temperaturas extremamente baixas. Eles param de resistir a uma corrente elétrica, permitindo que a corrente passe livremente sem qualquer perda de energia. Supercondutores são usados ​​em tecnologias como máquinas de ressonância magnética, motores elétricos, sistemas de comunicação sem fio e aceleradores de partículas. Embora milhares de exemplos de materiais supercondutores sejam conhecidos pela comunidade científica, muitas questões permanecem sobre por que e como a supercondutividade ocorre. Novas pesquisas podem fornecer uma resposta.

Uma equipe de pesquisa que inclui Jianshi Zhou, professor pesquisador de engenharia mecânica na Cockrell School of Engineering e membro da University of Texas no Texas Materials Institute de Austin, confirmou a existência de uma transição de fase em uma temperatura próxima a zero graus absolutos, mais alta do que a temperatura necessária para muitos supercondutores, em materiais supercondutores à base de óxido de cobre (ou cuprato). A equipe acredita que pode ser durante esta fase de transição, o "ponto crítico quântico, "quando a supercondutividade realmente ocorre. As descobertas foram publicadas em uma edição recente da revista Natureza .

O estudo mediu os efeitos do calor em dois sistemas de cuprato conhecidos como supercondutores:Eu-LSCO e Nd-LSCO, ambos os sistemas de cristal à base de óxido de cobre. Os dois materiais foram resfriados até seus pontos críticos de temperatura, enquanto grandes campos magnéticos foram usados ​​para suprimir sua supercondutividade. As assinaturas termodinâmicas resultantes produzidas através do experimento confirmaram a existência da fase de "criticidade quântica" nos exemplos analisados.

"'Criticidade quântica' foi proposta como um fator potencial para facilitar a supercondutividade em sistemas de cuprato, "Zhou disse." Nosso estudo confirma ser este o caso.

Zhou é o único pesquisador sediado nos EUA no estudo e um de um punhado de engenheiros em todo o mundo com experiência para desenvolver e analisar sistemas de cristal de cuprato, um dos supercondutores mais comumente usados.

Os engenheiros costumam classificar os materiais com base em sua resistência ao fluxo de correntes elétricas. Esta é uma propriedade medida pela observação do comportamento dos elétrons. Metais como cobre, um componente-chave nos fios que conectam nossos carregadores de smartphones, microondas, lâmpadas e muito mais para tomadas elétricas - são feitas de elétrons que se movem livremente em torno de sua estrutura atômica. Isso oferece resistência fraca a correntes elétricas, uma propriedade que o torna um condutor forte.

Resistência, não importa o quão fraco, não é desejado em materiais condutores, pois a energia usada para resistir se converte em calor e é tecnicamente desperdiçada. Em um mundo perfeito, os cabos seriam feitos de um material com resistência zero à corrente elétrica. É aqui que entram os supercondutores. No entanto, porque todos os supercondutores conhecidos devem ser resfriados a temperaturas extremamente baixas, eles são difíceis de usar regularmente em aplicações práticas. Em última análise, engenheiros e cientistas em todo o mundo continuam a pesquisar materiais supercondutores que podem ser usados ​​em temperaturas muito mais altas, na esperança de atingir a temperatura ambiente. Cada descoberta feita leva os pesquisadores um passo mais perto.

"Entender por que esses materiais se tornam supercondutores nos levará a este santo graal dos supercondutores à temperatura ambiente, "Zhou disse." É só uma questão de tempo, esperançosamente."