O objeto da pesquisa pertence à classe dos supercondutores que se tornam supercondutores quando
No entanto, esses chamados de alta temperaturasupercondutores ainda não são totalmente compreendidos. "Suas excitações microscópicas e dinâmicas são necessárias para entender a supercondutividade, mas depois de 30 anos de pesquisa, muitas questões ainda permanecem abertas", diz Riccardo Comin, professor assistente de física do MIT.
Em 2015, os cientistas descobriram uma nova espéciesupercondutor de alta temperatura: uma folha de seleneto de ferro com apenas uma camada atômica de espessura, capaz de superconduzir a uma temperatura de -208,15 graus Celsius. Em contraste, amostras massivas do mesmo material superconduzem a uma temperatura muito mais baixa (-265,15 graus Celsius). A descoberta gerou uma enxurrada de investigações.
Em um metal comum, os elétrons se comportam da mesma maneiracomo indivíduos dançando em uma sala. Em um metal supercondutor, os elétrons se movem em pares, como pares em uma dança. E todos esses pares se movem em uníssono, como se fizessem parte de uma coreografia quântica, o que acabou levando à criação de uma espécie de superfluido eletrônico.
Os cientistas sabem há muito tempo que,Nos supercondutores, a "cola" que mantém os elétrons unidos é formada pelo movimento dos átomos dentro do material. “Se você olhar para um sólido sentado em uma mesa, parece que não está fazendo nada”, diz Comin. No entanto, muita coisa está acontecendo em nanoescala. Dentro desse material, os elétrons voam em todas as direções possíveis e os átomos se agitam; eles vibram. Em supercondutores convencionais, os elétrons usam a energia armazenada no movimento de um átomo para formar pares.
A "cola" por trás da ligação dos elétrons emsupercondutores de alta temperatura, outros. Os cientistas sugeriram que ele está associado a uma propriedade específica dos elétrons - o spin. “A rotação pode ser vista como um ímã elementar”, diz Jonathan Pelliciari, físico assistente do Laboratório Nacional de Brookhaven. A ideia é que, em um supercondutor de alta temperatura, os elétrons podem absorver parte da energia desses spins. E essa energia é a "cola" que eles usam para criar um par.
Até agora, a maioria dos físicos pensava queé impossível detectar ou medir excitações de spin em um material que tem apenas a espessura de uma camada atômica. Mas os físicos não apenas descobriram excitações de spin, mas, entre outras coisas, também mostraram que a dinâmica de spin em uma amostra ultrafina é dramaticamente diferente da dinâmica de spin em uma amostra massiva. Em particular, a energia dos spins flutuantes na amostra ultrafina era muito maior - quatro ou cinco vezes - do que a energia dos spins na amostra global. Um instrumento de dispersão de raios-X inelástica ressonante (RIXS) foi usado para o estudo.
“Esta é a primeira evidência experimental de excitações de spin em um material atomicamente fino”, diz Pelliciari.
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