Descoberta uma causa para o comportamento estranho dos cupratos, com ramificações supercondutoras
Flutuações de densidade de carga no diagrama de fases do cuprato. um A intensidade integrada medida no YBCO (p ≈ 0,06) é apresentado como uma função da temperatura para vários momentos ao longo do (H ,H ) direção. Para cada momento, a linha sólida representa o ajuste dos dados assumindo uma função de distribuição de Bose. b Igual ao painel anterior, no YBCO (p ≈ 0,19). c As energias Ω, determinadas a partir do ajuste de Bose nos espectros medidos ao longo do (H ,H ) direção, são plotados juntamente com as energias Δ, medidas diretamente em q = qCDF nos espectros de resolução muito alta. Aqui e no próximo painel consideramos o valor Δ medido na temperatura mais baixa. Em qualquer doping, Ω > Δ, como esperado ao se afastar de qCDF . Conforme destacado pelas linhas, que são guias para o olho, ambas as energias aumentam ao diminuir a dopagem, com mínimo em p = 0,19. d As temperaturas correspondentes às energias Δ são apresentadas em função da dopagem p como símbolos preenchidos. No diagrama de fases do cuprato construído, também mostramos a temperatura TL , onde o linear-in-T a dependência da resistência, assinatura do comportamento estranho do metal, é perdida em YBCO e Bi2212. e No p -T diagrama de fases, representamos a relação de dispersão do CDF em três temperaturas (T ≈ 20 K, T ≈ 100 K, T ≈ 300 K) e níveis de doping (p = 0,06, p = 0,19, p = 0,22). Crédito:Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-42961-5 Um estudo recente publicado na Nature Communications por pesquisadores do Politecnico di Milano, da Chalmers University of Technology em Göteborg e da Sapienza University of Rome lança luz sobre um dos muitos mistérios dos supercondutores à base de cobre de alta temperatura crítica. Mesmo em temperaturas acima da temperatura crítica, eles são especiais, comportando-se como metais “estranhos”. Isto significa que a sua resistência eléctrica muda com a temperatura de forma diferente da dos metais normais.
A pesquisa sugere a existência de um ponto crítico quântico conectado à fase chamada “metal estranho”. Sendo um avanço significativo na investigação da supercondutividade, a descoberta poderá abrir caminho para tecnologias sustentáveis e contribuir para um futuro mais amigo do ambiente.
"Um ponto crítico quântico identifica condições específicas onde um material sofre uma mudança repentina em suas propriedades devido exclusivamente a efeitos quânticos. Assim como o gelo derrete e se torna líquido a 0°C devido a efeitos microscópicos de temperatura, os cupratos se transformam em um metal 'estranho' porque de flutuações de carga quântica", diz Riccardo Arpaia, pesquisador do Departamento de Microtecnologia e Nanociência da Chalmers e principal autor do estudo.
A pesquisa é baseada em experimentos de espalhamento de raios X conduzidos no Síncrotron ESRF europeu e no DLS síncrotron britânico. Eles revelam a existência de flutuações na densidade de carga que afetam a resistência elétrica dos cupratos de tal forma que os tornam “estranhos”. A medição sistemática de como varia a energia dessas flutuações permitiu identificar o valor da densidade dos portadores de carga em que essa energia é mínima:o ponto crítico quântico.
"Este é o resultado de mais de cinco anos de trabalho. Utilizamos uma técnica, chamada RIXS, amplamente desenvolvida por nós no Politecnico di Milano. Graças a inúmeras campanhas de medição e a novos métodos de análise de dados, conseguimos comprovar a existência do ponto crítico quântico. Uma melhor compreensão dos cupratos orientará o projeto de materiais ainda melhores, com temperaturas críticas mais altas e, portanto, mais fáceis de explorar nas tecnologias de amanhã", acrescenta Giacomo Ghiringhelli, professor do Departamento de Física do Politecnico di Milano e coordenador da pesquisa.
Sergio Caprara, juntamente com seus colegas do Departamento de Física da Universidade Sapienza de Roma, elaborou a teoria que atribui às flutuações de carga um papel fundamental nos cupratos. Ele diz:"Esta descoberta representa um avanço importante na compreensão não apenas das propriedades anômalas do estado metálico dos cupratos, mas também dos mecanismos ainda obscuros subjacentes à supercondutividade em alta temperatura."
Mais informações: Riccardo Arpaia et al, Assinatura de criticidade quântica em cupratos por flutuações de densidade de carga, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-42961-5 Informações do diário: Comunicações da Natureza
