Pesquisadores da Tokyo Metropolitan University misturaram e projetaram um novo, supercondutor de liga de alta entropia (HEA), usando dados extensos sobre substâncias supercondutoras simples com uma estrutura cristalina específica. HEAs são conhecidos por preservar características supercondutoras até pressões extremamente altas. O novo supercondutor, Co _0,2 Ni _0,1 Cu _0,1 Rh _0,3 Ir _0,3 Zr ₂ , tem uma transição supercondutora em 8K, uma temperatura relativamente alta para um HEA. A abordagem da equipe pode ser aplicada para descobrir novos materiais supercondutores com propriedades desejáveis ​​específicas.

Já se passaram mais de cem anos desde a descoberta da supercondutividade, onde certos materiais mostraram repentinamente uma resistência mínima às correntes elétricas abaixo de uma temperatura de transição. À medida que exploramos maneiras de eliminar o desperdício de energia, uma maneira de reduzir drasticamente as perdas na transmissão de energia é uma perspectiva fascinante. Mas o uso generalizado de supercondutividade é impedido pelas demandas dos supercondutores existentes, particularmente as baixas temperaturas exigidas. Os cientistas precisam encontrar uma maneira de descobrir novos materiais supercondutores sem tentativa e erro de força bruta, e ajustar as propriedades principais.

Uma equipe liderada pelo professor associado Yoshikazu Mizuguchi da Tokyo Metropolitan University foi pioneira em uma "plataforma de descoberta" que já levou ao projeto de muitas novas substâncias supercondutoras. Seu método é baseado em ligas de alta entropia (HEAs), onde certos locais em estruturas cristalinas simples podem ser ocupados por cinco ou mais elementos. Depois de ser aplicado a materiais resistentes ao calor e dispositivos médicos, certos HEAs foram encontrados para ter propriedades supercondutoras com algumas características excepcionais, particularmente uma retenção de resistividade zero sob pressões extremas. A equipe pesquisa bancos de dados de materiais e pesquisas de ponta e encontra uma variedade de materiais supercondutores com uma estrutura de cristal comum, mas diferentes elementos em locais específicos. Em seguida, eles misturam e projetam uma estrutura que contém muitos desses elementos; em todo o cristal, esses "sites HEA" são ocupados por um dos elementos mistos (ver Figura 1). Eles já conseguiram criar variantes de alta entropia de supercondutores de sulfeto de bismuto em camadas e compostos de telureto com uma estrutura de cristal de cloreto de sódio.

Em seu último trabalho, eles se concentraram no alumineto de cobre (CuAl ₂ ) estrutura. Compostos combinando um elemento de metal de transição (Tr) e zircônio (Zr) em TrZr ₂ com esta estrutura são conhecidos por serem supercondutores, onde Tr pode ser Sc, Fe, Co, Ni, Cu, Ga, Rh, Pd, Ta, ou Ir. A equipe combinou um "coquetel" desses elementos usando fusão a arco para criar um novo composto do tipo HEA, Co _0,2 Ni _0,1 Cu _0,1 Rh _0,3 Ir _0,3 Zr ₂ , que mostrou propriedades supercondutoras. Eles analisaram a resistividade e o calor específico eletrônico, a quantidade de energia usada pelos elétrons no material para elevar a temperatura, e identificou uma temperatura de transição de 8,0K. Isso não é apenas relativamente alto para um supercondutor do tipo HEA, eles confirmaram que o material tinha as marcas de supercondutividade "em massa".

O aspecto mais interessante disso é a vasta gama de outros metais de transição e proporções que podem ser experimentados e ajustados para atingir temperaturas de transição mais altas e outras propriedades desejáveis, tudo sem alterar a estrutura cristalina subjacente. A equipe espera que seu sucesso leve a mais descobertas de novos supercondutores do tipo HEA em um futuro próximo.