Figura 1. Gráfico do sistema:um supercondutor bidimensional próximo de sua temperatura crítica. O sistema está exposto a um campo eletromagnético (seta laranja) com frequência THz. Listras de metais como uma grade (não mostrada) são necessárias para a excitação de plasmons, um tipo especial de excitação de elétrons não ligados no supercondutor. Assim, elétrons não ligados agem como mediadores:eles interagem entre si, com luz (como plasmons), e com os pares Cooper, descrito como círculos vermelhos tracejados. Crédito:Institute for Basic Science
Pesquisador do Centro de Física Teórica de Sistemas Complexos do Instituto de Ciências Básicas (IBS, Coreia do Sul), Professor Ivan Savenko, relatou um método conceitualmente novo para estudar as propriedades de supercondutores usando ferramentas ópticas. A teoria foi publicada em Cartas de revisão física e coautor do Doutor Vadim Kovalev, físico do A.V. Rzhanov Institute of Semiconductor Physics (Rússia).
Abaixo de alguma temperatura, a resistividade de um material pode desaparecer, e propriedades supercondutoras emergem. Estas geralmente são temperaturas extremamente baixas, entre -200 graus C e -272 graus C, onde os elétrons normalmente não ligados mudam repentinamente seu comportamento e se emparelham, formando pares Cooper. Esta transição se manifesta com supercorrentes, que pode circular no material para sempre sem perdas.
Contudo, propriedades supercondutoras podem aparecer ligeiramente acima da temperatura crítica. Neste chamado regime flutuante, Pares de Cooper começam a aparecer e desaparecer, alterando drasticamente a condutividade elétrica e outras propriedades do supercondutor. Mais de cinquenta anos atrás, Aslamazov e Larkin desenvolveram uma teoria que afirma que a condutividade de supercondutores flutuantes é mediada tanto por elétrons não ligados quanto por pares de Cooper. Contudo, a supercondutividade flutuante é um tópico de pesquisa tão desafiador que continua a ser investigado. Neste novo estudo, os pesquisadores sugerem uma maneira de monitorar esses fenômenos de transporte de elétrons com espectroscopia óptica, uma plataforma óptica disponível experimentalmente.
"Embora os métodos baseados em resistividade e magnéticos para monitorar supercondutores estejam bem estabelecidos, é muito difícil "casar" luz e supercondutividade, "explica Savenko." Este é um campo de pesquisa em alta, onde podemos esperar novas descobertas em ciência fundamental e aplicações inovadoras. "
Supercondutividade e luz são dois fenômenos aparentemente não relacionados. Usualmente, supercondutores não são muito sensíveis à luz externa:eles só podem interagir fracamente com ela, e antes servir como espelhos. Este estudo, em vez de, mostra que a luz em frequências terahertz (THz), que se encontram entre os domínios de rádio e infravermelho, poderia ser usado para explorar opticamente as propriedades dos supercondutores.
Os pesquisadores modelaram as respostas óticas e elétricas de uma camada semicondutora flutuante 2-D exposta a ondas THz. Aproximando-se da temperatura crítica, os pares emergentes da Cooper causam mudanças significativas na condutividade elétrica e na absorção de luz pelo sistema. Os elétrons não ligados atuam como mediadores, interagindo com pares e luz Cooper.
“O design que desenvolvemos é muito simples. Portanto, acreditamos que nossa descoberta pode ser aplicável a vários casos, "diz Savenko." Esperamos que o experimento correspondente seja conduzido em um futuro próximo. Deve mostrar a modificação da corrente elétrica, ou a alteração do espectro de luz refletido ou transmitido, dependendo da densidade dos pares Cooper. "
