Ilustração de um padrão ondulado obtido pela sobreposição de duas redes quadradas com uma torção. Para certos ângulos "proporcionais", a estrutura resultante é periódica e pode ser gerada pela montagem de regiões quadradas sombreadas próximas umas das outras, como ladrilhos. Crédito:Can et al.
Materiais bidimensionais (2D), tais como grafeno ou dichalcogenetos de metais de transição, às vezes pode ser montado em bicamadas com uma torção entre as camadas individuais. Nos últimos anos, muitos pesquisadores têm investigado as propriedades dessas estruturas de dupla camada torcida e suas vantagens potenciais para a fabricação de dispositivos eletrônicos.
Um grupo de pesquisa da University of British Columbia em Vancouver realizou recentemente um estudo explorando as propriedades dos óxidos de cobre de dupla camada torcidos. Em seu jornal, publicado em Física da Natureza , eles preveem que as estruturas compostas por dois supercondutores de onda d fina de monocamada exibirão supercondutividade topológica de alta temperatura.
"Grafeno de camada dupla torcida tem sido um grande tópico de pesquisa nos últimos dois anos, e estávamos pensando em outros materiais 2D onde a engenharia de ângulo de torção pudesse ser aplicada, "Marcel Franz, um dos pesquisadores que realizou o estudo, disse a Phys.org. "O objetivo do nosso trabalho, Contudo, era descobrir alguma nova física, não apenas repetir o que outros fizeram no contexto do grafeno. Depois de vários inícios falsos, nos concentramos em supercondutores de cuprato, que compartilham algumas semelhanças com o grafeno, como estrutura básica 2D e excitações Dirac de baixa energia, mas também são, em muitos aspectos, materiais muito diferentes. "
A diferença mais notável entre os supercondutores baseados em grafeno e cuprato é que eles conduzem eletricidade sem resistência em altas temperaturas. Essa característica poderia torná-los indiscutivelmente mais adequados para a fabricação de supercondutores topológicos.
Estrutura de cristal simplificada de Bi2Sr2CaCu2O8 + δ bilyer torcido. Uma importante manifestação da supercondutividade topológica é a presença de "modos de borda" protegidos topologicamente, representado como setas vermelhas e verdes, que estão presentes em qualquer geometria com arestas. Crédito:Can et al.
Em seu estudo, Franz e seus colegas se concentraram especificamente em materiais de cuprato de monocamada única, como Bi 2 Sr 2 CaCu 2 O 8 + δ , que é conhecido por ser um supercondutor de onda d. Isso significa essencialmente que seu parâmetro de ordem muda de sinal após uma rotação de 90 graus, assim como um orbital d em química.
"É esta propriedade supercondutora do cuprato, estabelecido há mais de 20 anos, que sustenta o surgimento da supercondutividade topológica em uma bicamada de tal material quando montado com uma torção, "Franz disse." Nós construímos modelos matemáticos simples que descrevem esta situação e eles mostram evidências inequívocas para uma fase topológica robusta quando o ângulo de torção está perto de 45 graus. "
Supercondutores topológicos são extremamente raros, e os pesquisadores até agora identificaram apenas um punhado de materiais que poderiam ser classificados como tal. Além disso, a maioria dos candidatos a supercondutores topológicos identificados até agora só alcançam o estado topológico em temperaturas muito baixas (isto é, abaixo de 1 grau Kelvin).
Franz e seus colegas modelaram o Bi torcido 2 Sr 2 CaCu 2 O 8 + δ materiais de duas camadas e descobriu que poderia atingir a fase topológica em temperaturas de até 80 Kelvin. O fato de que ele pode entrar nesta fase em temperaturas mais altas pode ter vantagens notáveis, pois poderia abrir novas possibilidades para estudar a supercondutividade topológica, potencialmente permitindo o desenvolvimento dos primeiros supercondutores topológicos verdadeiros de alta temperatura.
"Vários laboratórios ao redor do mundo, incluindo pesquisadores do meu próprio Stewart Blusson Quantum Matter Institute, estão atualmente preparando amostras de cupratos torcidos de alta temperatura e estão se preparando para ser capazes de sondar as assinaturas da fase topológica indescritível, "Franz disse." Meu grupo está envolvido em um esforço significativo com o objetivo de fornecer suporte teórico para esses experimentos e descobriu-se que, embora o estado topológico deva estar presente de forma robusta nessas amostras, suas assinaturas podem ser bastante sutis. Por meio de modelagem teórica, agora estamos trabalhando para prever comportamentos característicos de várias quantidades mensuráveis experimentalmente. "
© 2021 Science X Network
