Estudo investiga melhorias na supercondutividade de sistemas eletrônicos nemáticos
p Célula de deformação usada para esticar o cristal enquanto mede a resistividade elétrica in situ, a fim de sondar a ordem nemática eletrônica como uma função da deformação, temperatura, campo magnético e composição química. Crédito:Eckberg et al.
p Supercondutores de alta temperatura, materiais que se tornam supercondutores em temperaturas excepcionalmente altas, são os principais componentes de uma variedade de ferramentas tecnológicas, incluindo máquinas de ressonância magnética e aceleradores de partículas. Recentemente, físicos observaram que as duas famílias de supercondutores de alta temperatura conhecidos - compostos à base de cobre e ferro - exibem um fenômeno único no qual graus eletrônicos de liberdade podem quebrar a simetria rotacional geral do cristal e formar o que é conhecido como fase nemática eletrônica . p Semelhante à fase de cristal líquido, a quebra espontânea de simetrias por elétrons é compreensível, exceto pelo fato de que os elétrons não são moléculas com formas irregulares. Além disso, elétrons tendem a estar envolvidos em outras propriedades, como magnetismo, então, compreender o papel da "nematicidade" pode ser bastante desafiador, uma vez que é freqüentemente encontrado em coexistência com outras ordens, como o magnetismo.
p Físicos da Universidade de Maryland e da Universidade de Illinois-Urbana Champaign, em colaboração com teóricos da Universidade de Minnesota, realizaram recentemente um estudo com o objetivo de compreender melhor a fase nemática eletrônica em diferentes supercondutores de alta temperatura. Seu papel, publicado em
Física da Natureza , é baseado em ideias e observações que eles reuniram ao longo de vários anos de pesquisa.
p A mesma equipe de pesquisadores começou a investigar supercondutores à base de ferro há cerca de 10 anos. Desde então, eles publicaram vários artigos enfocando especificamente a fase nemática eletrônica.
p "Alguns supercondutores de ferro com o mesmo arranjo de estrutura de cristal de Ba
1− x Sr
x Ni
2 Como
2 são conhecidos por 'colapsar' em baixas temperaturas, "Dr. Johnpierre Paglione, o pesquisador principal do estudo, disse Phys.org. "Intrigado com esta observação, começamos a procurar o mesmo efeito de colapso no sistema à base de níquel estudando sua estrutura cristalina em baixas temperaturas. Enquanto faz isso, descobrimos que ocorre uma transição de fase completamente diferente, chamado pedido de cobrança. "
p Em seu estudo recente, os pesquisadores decidiram determinar se a ordem de carga que eles observaram anteriormente em supercondutores à base de níquel também é acompanhada pela fase nemática. Eles estudaram especificamente o material Ba
1− x Sr
x Ni
2 Como
2 , que tem uma estrutura semelhante à dos supercondutores à base de ferro.
p Configuração de elastoresistividade - dois cristais idênticos montados em um dispositivo piezoelétrico que estende cada um deles enquanto mede a resistividade. No experimento realizado pelos pesquisadores, a deformação é aplicada paralela e perpendicularmente à medição elétrica e a comparação das duas permite extrair a resposta nemática (normalmente zero em metais comuns). Crédito:Eckberg et al.
p "Nós sabíamos que em ambos os compostos do 'membro final', BaNi
2 Como
2 e SrNi
2 Como
2 , a supercondutividade existe em temperaturas muito baixas (abaixo de 1 Kelvin) e ficamos muito intrigados que parecia muito semelhante em caráter em ambos os sistemas, mesmo se BaNi
2 Como
2 tem toda essa física maluca acontecendo e SrNi
2 Como
2 é basicamente um limão, "Paglione explicou." Assim, começamos a fazer ligas dos dois, misturar bário e estrôncio de forma sistemática para ir de uma ponta a outra de forma contínua. "
p Interessantemente, Paglione e seus colegas observaram que quando suas ligas estavam em algum lugar entre os compostos de bário e estrôncio (em cerca de 70% Sr), sua ordem de carga foi completamente eliminada (ou seja, suprimida para temperatura zero absoluta), enquanto suas assinaturas de flutuação nemática permaneceram fortes. Eles também descobriram que no pico dessas flutuações a supercondutividade do material foi amplificada por um fator de seis (ou seja, a temperatura de transição foi bombeada de 0,6 K para 3,5 K).
p Esta observação é difícil de explicar usando teorias convencionais e de supercondutividade e outras abordagens. Concluíram, portanto, que deve ser resultado de flutuações nemáticas.
p "Nosso estudo tem implicações importantes, porque sabemos o botão de ajuste para fazer isso, e não há magnetismo incômodo para complicar a interpretação teórica, portanto, nossa interpretação fornece um caminho para o ajuste fino de materiais para obter supercondutividade de alta temperatura, "Dr. Paglione disse.
p Geral, Paglione e seus colegas observaram uma relação direta entre pareamento aprimorado e flutuações nemáticas no sistema de modelo que examinaram. No futuro, o conhecimento obtido em seu estudo pode informar estudos futuros que investiguem o papel da nematicidade no fortalecimento da supercondutividade.
p "No momento, estamos nos concentrando na zona quente em torno de 70% Sr para ver o quão bem podemos ajustar as coisas usando outros botões no laboratório, como pressão e tensão, "Dr. Paglione disse." Ao mesmo tempo, estamos procurando outros materiais que mostram propriedades semelhantes e, portanto, podem ser artificialmente ajustados para se tornarem supercondutores também, esperançosamente perto da temperatura ambiente. " p © 2020 Science X Network
