Hoje, uma equipe internacional de pesquisadores liderada por Séamus Davis, professor de física da Universidade de Oxford e University College Cork, anunciou resultados que revelam o mecanismo atômico por trás dos supercondutores de alta temperatura. As descobertas são publicadas no PNAS .
Supercondutores são materiais que podem conduzir eletricidade com resistência zero, de modo que uma corrente elétrica pode persistir indefinidamente. Estes já são usados ​​em várias aplicações, incluindo scanners de ressonância magnética e trens maglev de alta velocidade, no entanto, a supercondutividade normalmente requer temperaturas extremamente baixas, limitando seu uso generalizado. Um dos principais objetivos da pesquisa em física é desenvolver supercondutores que funcionem à temperatura ambiente, o que poderia revolucionar o transporte e armazenamento de energia.

Certos materiais de óxido de cobre demonstram supercondutividade em temperaturas mais altas do que os supercondutores convencionais, no entanto, o mecanismo por trás disso permaneceu desconhecido desde sua descoberta em 1987.

Para investigar isso, uma equipe internacional envolvendo cientistas em Oxford, Cork na Irlanda, EUA, Japão e Alemanha, desenvolveu duas novas técnicas de microscopia. O primeiro deles mediu a diferença de energia entre os orbitais dos átomos de cobre e oxigênio, em função de sua localização. O segundo método mediu a amplitude da função de onda do par de elétrons (a força da supercondutividade) em cada átomo de oxigênio e em cada átomo de cobre.

"Ao visualizar a força da supercondutividade em função das diferenças entre as energias orbitais, pela primeira vez fomos capazes de medir com precisão a relação necessária para validar ou invalidar uma das principais teorias de supercondutividade de alta temperatura, na escala atômica ", disse o professor Davis.

Conforme previsto pela teoria, os resultados mostraram uma relação quantitativa inversa entre a diferença de energia de transferência de carga entre átomos adjacentes de oxigênio e cobre e a força da supercondutividade.

De acordo com a equipe de pesquisa, essa descoberta pode ser um passo histórico para o desenvolvimento de supercondutores à temperatura ambiente. Em última análise, eles podem ter aplicações de longo alcance, desde trens maglev, reatores de fusão nuclear, computadores quânticos e aceleradores de partículas de alta energia, sem mencionar a transferência e armazenamento de energia supereficiente.

Em materiais supercondutores, a resistência elétrica é minimizada porque os elétrons que transportam a corrente estão ligados em "pares Cooper" estáveis. Em supercondutores de baixa temperatura, os pares de Cooper são mantidos juntos por vibrações térmicas, mas em temperaturas mais altas eles se tornam muito instáveis. Esses novos resultados demonstram que, em supercondutores de alta temperatura, os pares de Cooper são mantidos juntos por interações magnéticas, com os pares de elétrons se unindo por meio de uma comunicação mecânica quântica através do átomo de oxigênio interveniente.

O professor Davis acrescentou que "este tem sido um dos Cálices Sagrados dos problemas na pesquisa física por quase 40 anos. Muitas pessoas acreditam que supercondutores baratos e de temperatura ambiente prontamente disponíveis seriam tão revolucionários para a civilização humana quanto a própria introdução da eletricidade. " + Explorar mais

Janela em escala atômica para supercondutividade abre caminho para novos materiais quânticos