Uma equipe liderada por pesquisadores do Instituto Max Planck de Pesquisa do Estado Sólido, na Alemanha, observou uma assimetria incomum no arranjo dos elétrons em materiais recém-descobertos à base de ferro que são supercondutores em altas temperaturas. As descobertas desafiam as teorias atuais e podem ajudar no projeto de supercondutores mais eficientes.

Supercondutores são materiais que conduzem eletricidade sem resistência, o que os torna promissores para diversas aplicações, como trens de alta velocidade, linhas de energia com eficiência energética e imagens médicas. Os supercondutores à base de ferro, descobertos em 2008, são uma classe de materiais que têm potencial para operar em temperaturas mais altas do que os supercondutores convencionais, reduzindo assim as perdas de energia.

No estudo, publicado na revista "Nature Physics", os pesquisadores investigaram a estrutura eletrônica de supercondutores à base de ferro usando uma técnica chamada espectroscopia de fotoemissão com resolução angular (ARPES). Esta técnica permitiu medir a energia e o momento dos elétrons dentro do material, fornecendo informações sobre as propriedades eletrônicas do material e os mecanismos que dão origem à supercondutividade.

Surpreendentemente, a equipa observou uma assimetria distinta na estrutura electrónica, particularmente na disposição dos electrões em torno dos átomos de ferro. Esta assimetria desafiou os modelos teóricos existentes, que previam um arranjo mais simétrico.

“A assimetria eletrônica observada era como uma impressão digital que não poderia ser explicada por nenhuma das teorias atuais”, disse o autor principal, Dr. Alexander Fedorov, do Instituto Max Planck de Pesquisa do Estado Sólido.

Para obter uma compreensão mais profunda, os pesquisadores realizaram experimentos adicionais e cálculos teóricos. Eles descobriram que a assimetria surge das interações entre os elétrons e as vibrações da rede dentro do material. Essas interações modificam a estrutura eletrônica, levando à assimetria observada.

A descoberta desta assimetria electrónica poderá ter implicações significativas para o desenvolvimento de novos supercondutores. Ao compreender e controlar essas interações eletrônicas, os cientistas poderão projetar materiais com temperaturas de transição supercondutoras ainda mais altas e melhor desempenho.

"Nossas descobertas fornecem uma nova perspectiva sobre as propriedades eletrônicas e mecanismos de supercondutividade em materiais à base de ferro", disse o coautor Dr. Philipp Gegenwart, diretor do Instituto Max Planck de Pesquisa do Estado Sólido. "Eles abrem caminho para o desenvolvimento de materiais supercondutores mais eficientes para diversas aplicações."

Mais pesquisas são necessárias para explorar as consequências desta assimetria eletrônica e para identificar outros fatores que influenciam a supercondutividade em materiais à base de ferro. Em última análise, isso poderia levar à criação de supercondutores altamente eficientes operando em temperaturas próximas à ambiente, revolucionando as tecnologias nas áreas de energia, transporte e medicina.