Nossa compreensão teórica da maneira pela qual os metais conduzem eletricidade é incompleta. A taxonomia atual parece ser muito confusa e contém muitas exceções para ser convincente. Esta é a conclusão que os cientistas de materiais da Universidade de Groningen chegaram depois de examinar minuciosamente a literatura recente sobre metais. Eles analisaram mais de 30 metais e mostram que uma fórmula simples pode fornecer uma classificação de metais de forma mais sistemática. A análise deles foi publicada na Revisão Física B em 29 de agosto.
Os metais conduzem eletricidade, mas nem todos da mesma maneira. Os cientistas diferenciam várias classes de metais com nomes como "correlacionado", "normal", "estranho" ou "anúncio". Os metais nessas classes diferem, por exemplo, na maneira como sua resistividade responde a temperaturas crescentes. "Estávamos interessados ​​em metais que pudessem mudar de condutor para isolante e vice-versa", explica Beatriz Noheda, professora de nanomateriais funcionais da Universidade de Groningen. Ela é a diretora científica do centro de pesquisa CogniGron, que desenvolve paradigmas de sistemas centrados em materiais para computação cognitiva. "Para este propósito, gostaríamos de fazer materiais que possam ser não apenas isolantes ou condutores, mas que também possam mudar entre esses estados."

Algo inesperado

Ao estudar a literatura sobre resistividade do metal, ela e seus colegas descobriram que a demarcação entre diferentes classes de metais não era clara. "Então, decidimos dar uma olhada em uma grande amostra de metais." Qikai Guo - ex-pesquisador de pós-doutorado na equipe de Noheda e agora na Escola de Microeletrônica da Universidade de Shandong, China - e seus colegas da Universidade de Zaragoza (Espanha) e CNRS (França) usaram a mudança na resistividade em temperaturas crescentes como uma ferramenta para comparar mais de 30 metais, em parte com base em dados da literatura e em parte com base em suas próprias medições.

"A teoria afirma que a resposta da resistividade é ditada pelo espalhamento de elétrons e que existem diferentes mecanismos de espalhamento em diferentes temperaturas", explica Noheda. Por exemplo, em temperaturas muito baixas, um aumento quadrático é encontrado, dito ser o resultado do espalhamento elétron-elétron. No entanto, alguns materiais (metais "estranhos") apresentam um comportamento linear estrito que ainda não é compreendido. O espalhamento elétron-fônon foi pensado para ocorrer em temperaturas mais altas e isso resulta em um aumento linear. No entanto, a dispersão não pode aumentar indefinidamente, o que significa que a saturação deve ocorrer a uma determinada temperatura. "Ainda assim, alguns metais não apresentam saturação dentro da faixa de temperatura mensurável e foram chamados de metais 'ruins'", diz Noheda.

Ao analisar as respostas dos diferentes tipos de metais ao aumento das temperaturas, Noheda e seus colegas se depararam com algo inesperado:"Podemos ajustar todos os conjuntos de dados com o mesmo tipo de fórmula". Isso acabou sendo uma expansão de Taylor, na qual a resistividade r é descrita como r =r₀ + A₁ T + A₂ T ² + A₃ T ³ ..., em que T é a temperatura, enquanto r₀ e os vários valores de A são constantes diferentes. "Descobrimos que usar apenas um termo linear e quadrático é suficiente para produzir um ajuste muito bom para todos os metais", explica Noheda.

Mais transparente

No artigo, é mostrado que o comportamento em diferentes tipos de metais é determinado pela importância relativa de A₁ e A₂ e pela magnitude de r₀ . Noheda diz:"Nossa fórmula é uma descrição puramente matemática, sem suposições físicas, e depende de apenas dois parâmetros". Isso significa que os regimes linear e quadrático não descrevem mecanismos diferentes, como espalhamento elétron-fônon e elétron-elétron, apenas representam o linear (por dissipação incoerente, onde a fase da onda do elétron é alterada pelo espalhamento) e não -contribuições lineares coerentes (onde a fase não muda) para a dispersão.

Dessa forma, uma fórmula pode descrever a resistividade de todos os metais - sejam eles normais, correlacionados, ruins, estranhos ou outros. A vantagem é que agora todos os metais podem ser classificados de forma simples e mais transparente para não especialistas. Mas essa descrição também traz outra recompensa:mostra que o termo de dissipação linear em baixas temperaturas (chamado de dissipação Planckiana) aparece em todos os metais. Essa universalidade é algo que outros já haviam insinuado, mas essa fórmula mostra claramente que esse é, de fato, o caso.

Noheda e seus colegas não são especialistas em metal. "Viemos de fora do campo, o que significava que tínhamos um novo olhar sobre os dados. O que deu errado, em nossa opinião, é que as pessoas buscaram significados e vincularam mecanismos aos termos lineares e quadráticos. Talvez, algumas das conclusões extraídos desta forma precisam ser revistos. É sabido que a teoria neste campo é incompleta." Noheda e seus colegas esperam que os físicos teóricos encontrem agora uma maneira de reinterpretar alguns dos resultados anteriores graças à fórmula que encontraram. "Mas, enquanto isso, nossa descrição puramente fenomenológica nos permite comparar metais de diferentes classes." + Explorar mais

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