Uma diferença significativa entre a supercondutividade em dois importantes sistemas supercondutores não convencionais foi encontrada por três físicos teóricos da RIKEN. Essa descoberta fornece aos físicos pistas valiosas para obter uma melhor compreensão de como a supercondutividade funciona nesses sistemas.

O fluxo de eletricidade sem resistência, ou supercondutividade, pode ser amplamente dividido em duas categorias:convencional e não convencional. O mecanismo de supercondutividade convencional é conhecido há mais de 60 anos, ao passo que o mecanismo da supercondutividade não convencional ainda não foi totalmente desvendado. Estabelecer como a supercondutividade opera em supercondutores não convencionais seria um grande passo em direção ao objetivo há muito desejado de realizar a supercondutividade à temperatura ambiente.

A supercondutividade não convencional ocorre em vários materiais. Os mais conhecidos são os óxidos de cobre chamados cupratos, qual superconduta em temperaturas relativamente altas. Alguns condutores moleculares - compostos orgânicos que conduzem eletricidade - também exibem supercondutividade não convencional. Os físicos têm discutido se a supercondutividade em cupratos e condutores moleculares se origina de mecanismos semelhantes.

"Os mecanismos de supercondutividade em cupratos e condutores moleculares estão em debate, "observa o cientista-chefe Seiji Yunoki." Os dois sistemas têm muitas semelhanças, mas também algumas diferenças. "

Agora, Yunoki e Hiroshi Watanabe do Laboratório de Física da Matéria Condensada Computacional RIKEN e Hitoshi Seo do Laboratório de Teoria da Matéria Condensada RIKEN calcularam teoricamente as propriedades eletrônicas de um condutor molecular baseado no composto orgânico contendo enxofre bis (etilenoditio) tetratiafulvalene (BEDT-TTF) .

Em particular, eles investigaram como adicionar elétrons a ele afeta suas propriedades eletrônicas. O trio também explorou o que acontece quando os elétrons são removidos, o que equivale a adicionar 'buracos' - lacunas na estrutura molecular que não possuem elétrons. Eles descobriram que existem dois tipos diferentes de supercondutividade que têm simetrias diferentes - uma é favorecida quando os elétrons são adicionados, enquanto o outro é favorecido quando os orifícios são adicionados.

Esta previsão teórica foi recentemente amplamente confirmada por um estudo experimental conduzido por uma equipe de experimentalistas da RIKEN.

Isso é diferente do que acontece nos cupratos. Os pesquisadores atribuem essa diferença ao fato de que a estrutura cristalina do condutor molecular é tal que vários estados estão competindo energeticamente. Como resultado, eles alternam entre si quando há mudanças sutis nos parâmetros. Esse fenômeno é conhecido como frustração geométrica.

"Nossa simulação indica que o mecanismo de supercondutividade em nosso sistema é diferente no sentido mais estrito porque tem frustração geométrica, Considerando que não há frustração em cuprates, "diz Watanabe.

A equipe agora pretende investigar o que acontece com seu condutor molecular em temperaturas mais altas.