Uma equipe de pesquisadores, liderada por cientistas do Laboratório Nacional Oak Ridge do Departamento de Energia, chegou mais perto de resolver um dos maiores quebra-cabeças da física da matéria condensada. Eles criaram uma estrutura teórica unificada para descrever o comportamento de supercondutores de alta temperatura.

Usando o supercomputador Summit no Oak Ridge Leadership Computing Facility (OLCF), um DOE Office of Science User Facility no ORNL, os pesquisadores simularam os efeitos da adição de elétrons extras a uma rede de óxido de cobre em temperaturas extremamente baixas.

Ao estudar as mudanças nas propriedades eletrônicas do material, a equipe descobriu que a adição de elétrons suprimiu o antiferromagnetismo – a tendência dos spins dos elétrons se alinharem em direções opostas – e promoveu a formação de pares de Cooper, responsáveis ​​pela supercondutividade, permitindo que a eletricidade flua. sem perder energia.

"Este é o primeiro trabalho teórico que vincula de forma explícita e consistente esses comportamentos-chave", disse B. Sriram Shastry do ORNL. "As descobertas das nossas simulações sugerem que o estado supercondutor não convencional encontrado nos óxidos de cobre pode ser o resultado de uma competição entre o antiferromagnetismo e a supercondutividade."

Segundo Shastry, os próximos passos da equipe são estudar como as propriedades do material mudam com a temperatura e investigar os efeitos da desordem na supercondutividade. “Este trabalho nos aproxima de uma compreensão mais fundamental dos supercondutores, o que poderia levar a novos materiais com temperaturas de transição ainda mais altas”, disse ele.

A pesquisa foi publicada na Physical Review B.