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Entendendo o papel do magnetismo em supercondutores em altas temperaturas

por em 29/01/2016 em Ciência | 1 comentário

Entendendo o papel do magnetismo em supercondutores em altas temperaturas

Um grupo de trabalho colaborativo entre cientistas do RIKEN SPring-8 Center da Universidade de Osaka, a Agência Japonesa de Energia Atômica e o Instituto de Investigação de Radiação Síncrotron do Japão publicou uma pesquisa que mostra a atuação do magnetismo em um novo supercondutor de alta temperatura. Publicada de forma bem sucinta na revista científica Physical Review B, ajuda a entender o comportamento em escala atômica desses materiais, trazendo conhecimento para a produção de supercondutores que possam trabalhar mais próximos da temperatura ambiente.

Supercondutores são materiais que apresentam a propriedade física de pouca ou nenhuma resistência elétrica (a resistência do chuveiro tem esse nome não por acaso. Ela precisa ter resistência elétrica para transformar eletricidade em calor). O problema está na temperatura que estes materiais precisam estar para apresentar supercondutividade. Como ilustração, a mais alta temperatura que se conseguiu a supercondutividade foi de 203 Kelvin (aproximadamente -70°C) com o sulfeto de hidrogênio.

Já se sabe que a supercondutividade ocorre quando pares de elétrons se acoplam ou emparelham. Nos supercondutores tradicionais, esse emparelhamento acontece pela vibração dos íons na estrutura. Acontece que não é sempre assim: existem outros tipos de materiais onde o magnetismo pode ser o agente responsável pelo emparelhamento, como os supercondutores cupratos (compostos com óxido de cobre) e uma relativamente nova classe de supercondutores pnictides (nitrogenóides) de ferro, descobertos por um grupo liderado por Hideo Hosono, no Instituto de Tecnologia de Tóquio.

De acordo com Alfred Baron, chefe do Laboratório de Materiais Dinâmicos do  RIKEN SPring-8 Center, “Abordamos como as vibrações atômicas nas pnictides de ferro são afetadas pelo magnetismo. Essa questão era interessante porque vibrações atômicas são entendidas como as agentes dos tipos “mais velhos” de supercondutores de baixa temperatura, enquanto o magnetismo é considerado o mecanismo de ação dos novos supercondutores, de alta temperatura. Isso é, de alguma forma, uma junção do velho com o novo “.

Usando uma técnica chamada espalhamento inelástico de raios-x, em duas beamlines do poderoso laboratório de síncrotron SPring-8 em Harima, no Japão, o grupo foi capaz de medir a dinâmica dos materiais. De volta à prancheta, fazendo a comparação entre os resultados obtidos com os cálculos, sugeriu-se que as flutuações magnéticas desempenham um papel importante nas vibrações atômicas. Naoki Murai, estudante de pós-graduação que liderava a medição explica: “Ao pressionar de forma bem suave o material na direção correta, fomos capazes de observar efeitos devido o surgimento de ordem magnética.”

Baron completa: “Algo gratificante sobre este trabalho é que ele fornece uma base para descrever as vibrações atômicas em toda esta classe de materiais. Fazer cálculos com magnetismo e, em seguida, adicionar flutuações”. Ele disse ainda que a equipe vai continuar a investigar as propriedades destes materiais e também, de forma mais geral, a interação entre magnetismo e vibrações atômicas.

Referência:

N. Murai et al., Effect of magnetism on lattice dynamics in SrFe2As2 using high-resolution inelastic x-ray scattering, Physical Review B 93, 020301(R) (2016), DOI: 10.1103/PhysRevB.93.020301

Fontes:
ScienceDaily
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