Em supercondutores não convencionais, os elétrons freqüentemente exibem uma tendência à ordenação espacial dentro de sua estrutura atômica.

Em supercondutores de alta temperatura, isso vem na forma de uma estrutura eletrônica exibindo uma diferença pronunciada nas direções ligadas à rede ao longo das quais os átomos são ordenados.

Dentro desses materiais, esta atividade eletrônica, por sua vez, quebra a simetria rotacional do cristal, uma fase conhecida como nematicidade eletrônica. Os pesquisadores têm buscado compreender melhor este novo estado eletrônico, que coexiste com a supercondutividade.

O professor associado de física do Boston College, Ilija Zeljkovic, e uma equipe internacional de pesquisadores decidiram compreender melhor a assinatura em escala atômica da transição nemática eletrônica em Fe (Te, Se) - uma classe de materiais conhecida como supercondutores de calcogeneto de ferro - em uma composição especialmente formulada do material onde a nematicidade eletrônica pode mudar espacialmente mais rapidamente ou flutuar ao longo do tempo.

Um foco de pesquisadores tentando entender as propriedades supercondutoras, calcogenetos de ferro são definidos por sua composição a partir de porcentagens variáveis ​​de enxofre, selênio, e telerium. Para seus experimentos, a equipe criou amostras compostas contendo entre 35 a 50 por cento de selênio, por fim, descobrindo que uma construção de selênio de 45 por cento revelou nematicidade eletrônica que é espacialmente não homogênea, ou deixar de ocorrer igualmente em cada ponto do material.

Usando microscopia de varredura por tunelamento de imagem espectroscópica de baixa temperatura (STM), a equipe descobriu que no ponto de transição - pouco antes de o material entrar no estado nemático - a nematicidade eletrônica aparece pela primeira vez em regiões localizadas em nanoescala, Zeljkovic e colegas relataram na edição online da revista Física da Natureza .

Além disso, a equipe descobriu que na mesma composição de 45 por cento de selênio, pequenas quantidades de "tensão" - um alongamento do material ao longo de uma direção - de apenas uma fração de um por cento pode levar ao aparecimento de nematicidade local, que por sua vez suprime a supercondutividade. Este não foi o caso do Fe (Te, Se) amostras construídas com uma composição inferior de Se de 35 por cento, que mostram efeitos desprezíveis na supercondutividade das mesmas quantidades de tensão.

A equipe descobriu que em certas composições de Fe (Te, Se) as flutuações nemáticas podem ser "fixadas" por desordem estrutural, que impede a supercondutividade em regiões específicas do material, disse Zeljkovic, participaram do projeto por seus colegas do Boston College, Professor de Física Ziqiang Wang, e pelos alunos de pós-graduação He Zhao e Hong Li, além de pesquisadores de outras instituições nos EUA e na China.

"Foi surpreendente que as regiões nemáticas parecessem não ser supercondutoras, apesar do fato de que a temperatura de transição supercondutora deve ser a mais alta na composição de 45 por cento, "disse Zeljkovic." Isso pode ser indicativo de 'flutuações' nemáticas, pensado para aumentar a supercondutividade perto da transição nemática, tornando-se estático e, assim, reduzindo as propriedades supercondutoras localmente. "

Zeljkovic disse que os resultados indicam que um ponto crítico quântico oculto - um ponto de referência procurado na transição entre os diferentes estados da matéria a zero graus Kelvin - pode existir em Fe (Te, Se). Ele disse que mais pesquisas sobre o material seriam necessárias para determinar se esse é o caso.