Pesquisadores que estudam o comportamento magnético de um supercondutor de cuprato podem ter explicado algumas das propriedades incomuns de seus elétrons de condução.
Os supercondutores Cuprate são usados em trens de levitação, computação quântica e transmissão de energia. Eles são de uma família de materiais feitos de camadas de óxidos de cobre alternadas com camadas de outros óxidos metálicos, que atuam como reservatórios de carga.
O maior uso de supercondutores é atualmente para a fabricação de ímãs supercondutores usados para máquinas de ressonância magnética médica e para aplicações científicas, como aceleradores de partículas.
Para que as aplicações potenciais de materiais supercondutores sejam totalmente realizadas, o desenvolvimento de supercondutores que mantenham suas propriedades em temperaturas mais altas é crucial para os cientistas. Os supercondutores de cuprato atualmente exibem temperaturas de ponto de transição relativamente altas e, portanto, dão aos cientistas a oportunidade de estudar o que torna possível a supercondutividade de temperatura mais alta.
Neste estudo, publicado na Nature Physics, uma colaboração envolvendo a Universidade de Bristol e o ISIS Pulsed Neutron and Muon Source, eles se concentraram no supercondutor de cuprato La2-xSrxCuO4 (LSCO). A supercondutividade neste sistema é muito sensível à proporção exata de Lantânio (La) para Estrôncio (Sr), oferecendo a capacidade de entender quais propriedades estão correlacionadas com a supercondutividade. O LSCO também está perto de ser ordenado magneticamente e uma possibilidade é que as flutuações magnéticas sejam o que permite sua supercondutividade.
O espalhamento inelástico de nêutrons oferece um excelente método para estudar essas flutuações magnéticas. Os pesquisadores foram capazes de medir em uma ampla gama de escalas recíprocas de espaço e energia. Isso permitiu que eles construíssem uma imagem completa das flutuações de spin e fônons, permitindo que flutuações de spin de energia muito baixa fossem isoladas.
Embora os supercondutores de cuprato sejam metais acima da temperatura em que se tornam supercondutores, os elétrons que transportam a corrente se comportam de maneira muito estranha. À medida que a temperatura aumenta, sua capacidade de transportar corrente é drasticamente reduzida. As flutuações de spin de baixa energia podem espalhar os elétrons de condução e explicar esse estranho comportamento do metal.
Além disso, quando o supercondutor foi resfriado e a supercondutividade suprimida com um campo magnético, as flutuações de spin tornaram-se mais fortes e mais lentas, sugerindo que o material está próximo da ordem magnética. Isso poderia ajudar a explicar as propriedades eletrônicas incomuns dos cupratos.
O professor Stephen Hayden, da Escola de Física de Bristol, disse: “Este estudo demonstrou a importância potencial das flutuações de spin na compreensão dos cupratos. Uma compreensão mais profunda de suas propriedades e sua relação com a supercondutividade é outro passo para projetar materiais com temperaturas supercondutoras mais altas.
“No futuro, eles devem ser usados para computação quântica, transporte incluindo trens levitando e motor compacto, bem como transmissão de energia. Já existem projetos de demonstração para este último.
“O trabalho depende da instrumentação exclusiva e do ambiente de amostra disponível no ISIS.”
Publicado em 23/11/2022 06h30
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