Os diamantes têm uma posição firme em nosso léxico. Suas muitas propriedades costumam servir como superlativos de qualidade, clareza e robustez. Além da popularidade deste material raro em uso ornamental e decorativo, essas pedras preciosas também são muito valorizadas na indústria, onde são usadas para cortar e polir outros materiais duros e construir detectores de radiação.

Mais de uma década atrás, uma nova propriedade foi descoberta nos diamantes quando altas concentrações de boro são introduzidas nele:supercondutividade. A supercondutividade ocorre quando dois elétrons com spin oposto formam um par (chamado de par de Cooper), resultando na resistência elétrica do material sendo zero. Isso significa que uma grande supercorrente pode fluir no material, trazendo consigo o potencial para aplicações tecnológicas avançadas. Ainda, pouco trabalho foi feito desde então para investigar e caracterizar a natureza da supercondutividade de um diamante e, portanto, suas aplicações potenciais.

Nova pesquisa liderada pelo Professor Somnath Bhattacharyya no Laboratório de Física de Transporte em Nanoescala (NSTPL) na Escola de Física da Universidade de Witwatersrand em Joanesburgo, África do Sul, detalha o fenômeno do que é chamado de "supercondutividade tripla" no diamante. A supercondutividade tripla ocorre quando os elétrons se movem em um estado de spin composto, em vez de como um único par. Isso é extremamente raro, ainda forma eficiente de supercondutividade que até agora só era conhecida por ocorrer em um ou dois outros materiais, e apenas teoricamente em diamantes.

"Em um material supercondutor convencional, como o alumínio, a supercondutividade é destruída por campos magnéticos e impurezas magnéticas, entretanto, a supercondutividade tripla em um diamante pode existir mesmo quando combinada com materiais magnéticos. Isso leva a uma operação mais eficiente e multifuncional do material, "explica Bhattacharyya.

O trabalho da equipe foi recentemente publicado em um artigo no New Journal of Physics , intitulado "Efeitos do acoplamento Rashba-spin-orbit em filmes de diamante nanocristalino dopado com boro supercondutor:evidência de supercondutividade triplete interfacial." Esta pesquisa foi realizada em colaboração com Oxford University (UK) e Diamond Light Source (UK). Por meio dessas colaborações, belo arranjo atômico de cristais de diamante e interfaces que nunca foram vistos antes podem ser visualizados, apoiando as primeiras alegações de supercondutividade "tripla".

A prova prática da supercondutividade tripla em diamantes veio com muita empolgação para Bhattacharyya e sua equipe. "Estávamos até trabalhando no dia de Natal, estávamos tão animados, "diz Davie Mtsuko.

"Isso é algo que nunca foi reivindicado em diamante, "acrescenta Christopher Coleman. Mtsuko e Coleman são co-autores do artigo.

Apesar da reputação dos diamantes como um recurso altamente raro e caro, eles podem ser fabricados em um laboratório usando um equipamento especializado denominado câmara de deposição de vapor. O Wits NSTPL desenvolveu sua própria câmara de deposição de plasma, que lhes permite cultivar diamantes de qualidade superior à normal - tornando-os ideais para esse tipo de pesquisa avançada.

Essa descoberta expande os usos potenciais do diamante, que já é considerado um material quântico. "Toda a tecnologia convencional é baseada em semicondutores associados à carga de elétrons. Até agora, temos uma compreensão decente de como eles interagem, e como controlá-los. Mas quando temos controle sobre os estados quânticos, como supercondutividade e emaranhamento, há muito mais física na carga e rotação dos elétrons, e isso também vem com novas propriedades, "diz Bhattacharyya." Com a nova onda de materiais supercondutores, como o diamante, a tecnologia de silício tradicional pode ser substituída por soluções econômicas e de baixo consumo de energia. "

A indução de supercondutividade tripla no diamante é importante para mais do que apenas suas aplicações potenciais. Ele fala sobre nossa compreensão fundamental da física. "Até agora, a supercondutividade tripla existe principalmente em teoria, e nosso estudo nos dá a oportunidade de testar esses modelos de forma prática, "diz Bhattacharyya.