Os supercondutores de alta temperatura, uma classe revolucionária de materiais descoberta há mais de quatro décadas, possuem um imenso potencial para avanços tecnológicos. Esses materiais apresentam resistência elétrica zero, permitindo que a eletricidade flua livremente sem qualquer perda de energia, mesmo em temperaturas significativamente superiores às exigidas pelos supercondutores convencionais. Embora esta propriedade notável já tenha encontrado aplicações em vários campos, o mecanismo subjacente à supercondutividade de alta temperatura permanece um mistério.
No centro deste fenómeno estão as interações entre portadores de carga – partículas responsáveis por transportar a corrente elétrica – que lhes permitem mover-se sem esforço através da estrutura atómica do material. Um estudo recente conduzido por uma equipe de pesquisa internacional da BESSY II, publicado na Nature Communications, esclarece essas interações cruciais dentro de um tipo específico de supercondutor de alta temperatura chamado compostos de cuprato.
Os pesquisadores se concentraram em La₂CuO₄, um composto que consiste em camadas alternadas de óxido de cobre (CuO) e óxido de lantânio (LaO). Quando La₂CuO₄ é tratado com átomos adicionais (dopado), ele exibe supercondutividade abaixo de 40 Kelvin, com esse comportamento supercondutor confinado às camadas de CuO. Notavelmente, as camadas de LaO permanecem isolantes mesmo nestas condições.
A equipe empregou uma técnica sofisticada chamada espectroscopia de coincidência de fotoelétrons Auger acoplada a pulsos de raios X especializados no BESSY II. Isto permitiu-lhes medir com precisão a energia dos pares de portadores de carga – especificamente, buracos de oxigênio, que são essencialmente elétrons ausentes em torno dos átomos de oxigênio – dentro de cada camada.
O que eles descobriram? As energias de interação entre esses portadores de carga foram significativamente mais fracas nas camadas de CuO (onde ocorre a supercondutividade) em comparação com as camadas isolantes de LaO. Esta descoberta sugere que as interações mais fracas dentro das camadas de óxido de cobre podem ser um fator chave que permite a formação de pares de Cooper – pares de elétrons ligados responsáveis pelo comportamento supercondutor.
Esta pesquisa fornece insights cruciais sobre a complexa interação entre portadores de carga e suas interações em compostos de cuprato. Embora ainda haja muito desconhecido sobre a supercondutividade em altas temperaturas, este estudo aponta uma diferença intrigante nas energias de interação que poderia contribuir significativamente para desbloquear todo o seu potencial. Investigações futuras que explorem essas diferenças com mais detalhes podem abrir caminho para o projeto de materiais supercondutores ainda melhores, com aplicações potencialmente transformadoras em diversos setores.
