Monóxido de titânio (TiO), um composto químico inorgânico, é um material que escapou a um estudo detalhado por físicos devido à escassez de amostras de cristal único de alta pureza. Uma equipe de pesquisadores, no entanto, agora foi capaz de sintetizar e examinar TiO de alta qualidade e descobriu que esse material tem algumas propriedades surpreendentes.

A equipe de pesquisa, que inclui cientistas de Yale, University of British Columbia, Universidade da Academia Chinesa de Ciências, e Laboratório Nacional de Brookhaven, descobre que o TiO atua como um supercondutor - um material que pode transportar elétrons sem resistência - a uma temperatura próxima a 273 graus Celsius negativos. A supercondutividade o distingue de outros materiais da família dos monóxidos. Os resultados são publicados em Avanços da Ciência .

"O fato de ser um supercondutor é surpreendente, porque a supercondutividade é rara em óxidos com apenas um oxigênio por átomo de metal, "disse o co-autor Sangjae Lee, um estudante de graduação no laboratório de Charles Ahn, o John C. Malone Professor de Física Aplicada e chefe do departamento. "Descobrimos que é muito próximo do comportamento supercondutor do próprio titânio metálico."

O TiO é composto de um único oxigênio que se liga entre os átomos de titânio. O pensamento convencional prevê que a ligação entre o titânio e o oxigênio é responsável por grande parte da física interessante do material, mas um olhar mais atento revela que o próprio titânio é um fator chave para as propriedades eletrônicas.

Um dos motivos pelos quais o TiO não foi mais estudado é porque é muito difícil obter amostras de alta qualidade. Usando um método de crescimento de material conhecido como epitaxia de feixe molecular, Contudo, a equipe de pesquisa é capaz de sintetizar uma amostra de alta pureza do material a ser estudado.

"Comparado a outros métodos de crescimento, a epitaxia de feixe molecular é flexível o suficiente para estabilizar fases que não podem ser sintetizadas de outra forma, "Lee disse.

Assim que obtiveram uma amostra de alta pureza, eles usaram uma série de técnicas experimentais e teóricas para estudá-lo e adquirir informações sobre seu comportamento e estrutura eletrônicos.

"Ao combinar todos os dados experimentais com a teoria, podemos determinar que o comportamento supercondutor muito interessante vem da natureza da ligação titânio-titânio neste material.

Agora que eles sintetizaram TiO, Lee disse que existem vários caminhos para elucidar a relação entre a estrutura e o comportamento eletrônico de outras classes semelhantes de materiais de óxido supercondutor.

"Ele revela muitas direções importantes que a comunidade pode tomar, " ele disse.