A supercondutividade é um fenômeno fascinante que ocorre em certos materiais em condições extremamente frias, permitindo que a corrente elétrica flua sem resistência. Compreender os mecanismos que impulsionam a supercondutividade é essencial para desenvolver novos materiais supercondutores e aprimorar os existentes. Neste contexto, os físicos do MIT descobriram a chave para a transição nêmica em um tipo específico de supercondutor, que difere das suposições anteriores.
O estudo concentra-se no ferro selênio (FeSe), um material bidimensional que é o supercondutor à base de ferro de maior temperatura conhecido. A transição para o estado supercondutor do ferro selênio ocorre a temperaturas mais altas do que a maioria dos materiais supercondutores, tornando-o promissor para aplicações práticas. Compreender o mecanismo por trás da transição nêmica nesse material pode abrir novas possibilidades na busca por supercondutores não convencionais.
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O que é uma transição nêmica e sua relação com a supercondutividade:
Uma transição nêmica ocorre quando certos materiais sofrem uma mudança em sua estrutura molecular em temperaturas muito baixas. Essa transição tem sido associada ao surgimento de propriedades supercondutoras, nas quais os elétrons podem fluir sem resistência, abrindo caminho para aplicações revolucionárias em eletrônica e magnetismo.
As interações fortes entre elétrons levam o material a se esticar em uma direção preferencial, permitindo que os elétrons se movam livremente. A grande questão é descobrir qual tipo de interação provoca essa distorção estrutural. Em muitos supercondutores à base de ferro, a transição nêmica é atribuída a uma mudança súbita na direção do spin magnético dos átomos.
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O estudo do ferro selênio e a descoberta de um novo mecanismo nêmico:
Os pesquisadores do MIT se concentraram no ferro selênio, um supercondutor à base de ferro que não exibe o comportamento magnético coordenado observado em outros materiais supercondutores. Essa falta de ordem magnética torna o ferro selênio um caso especial e intrigante para estudar a origem da transição nêmica.
Os cientistas realizaram experimentos com amostras ultradelgadas de ferro selênio, esticando-as fisicamente e observando as mudanças nas propriedades do material. Eles utilizaram raios-X ultrabrilhantes para acompanhar o movimento dos átomos e o comportamento dos elétrons. Durante o experimento, notaram que os elétrons do ferro selênio começaram a preferir esmagadoramente um estado orbital específico em relação ao outro, à medida que o material era esticado. Esse comportamento indicou uma mudança coordenada nas órbitas dos átomos, um novo mecanismo nêmico que difere da transição impulsionada pelo spin magnético observada em outros supercondutores de ferro.
Essa descoberta abre caminho para uma nova compreensão da física por trás da supercondutividade e da transição nêmica. Os pesquisadores enfatizam que existem diferentes caminhos para alcançar a supercondutividade não convencional, e o estudo do ferro selênio demonstra que a transição nêmica pode ocorrer de maneiras diversas em materiais diferentes.
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Aplicações e perspectivas futuras:
A descoberta desse novo mecanismo nêmico no ferro selênio é um passo importante no avanço do campo da supercondutividade. Compreender os diferentes mecanismos por trás da transição nêmica permite aos cientistas explorar uma variedade maior de materiais e identificar novos supercondutores com propriedades únicas.
A possibilidade de alcançar supercondutividade em temperaturas mais altas é particularmente promissora para aplicações práticas. Ela poderia viabilizar a construção de eletroímãs mais potentes e leves para ressonância magnética e trens de levitação magnética de alta velocidade.
A continuação das pesquisas nesse campo pode levar ao desenvolvimento de materiais supercondutores com temperaturas de transição cada vez mais altas, aproximando-se de condições mais viáveis para aplicações industriais.
Conclusão
A descoberta do novo mecanismo nêmico no ferro selênio pelos físicos do MIT oferece uma nova perspectiva para a compreensão da supercondutividade. O estudo ressalta a existência de diferentes caminhos para alcançar a supercondutividade e revela que a transição nêmica pode ocorrer por meio de mecanismos além das suposições anteriores baseadas em ordem magnética.
Essa descoberta não apenas aprimora nosso conhecimento sobre os fenômenos físicos envolvidos na supercondutividade, mas também abre novas possibilidades para a busca de materiais supercondutores com propriedades inovadoras. A continuação das pesquisas nesse campo tem o potencial de levar ao desenvolvimento de materiais supercondutores com temperaturas de transição ainda mais altas, permitindo sua aplicação prática em diversas áreas da tecnologia.
Referências bibliográficas:
- Pesquisadores do MIT descobrem novo mecanismo para a supercondutividade. Disponível em: https://news.mit.edu/2022/mit-researchers-discover-new-mechanism-superconductivity-0328.
- Occhialini, C., Sanchez, S., Song, Q., et al. (2022). Orbital nematicity in FeSe. Nature Materials, 21, 1056-1062.