A supercondutividade continua a revolucionar a tecnologia de muitas maneiras. Enquanto alguns avanços tecnológicos dependem de encontrar maneiras de incentivar correntes de resistência zero em temperaturas mais quentes, os engenheiros também estão considerando melhores maneiras de controlar o fluxo supereficiente de elétrons.
Infelizmente, muitos processos que funcionariam muito bem para a eletrônica de fábrica, como a aplicação de campos magnéticos externos, correm o risco de interferir nas propriedades que tornam os supercondutores tão eficientes.
Uma equipe internacional de cientistas conseguiu confinar um estado exótico de supercondutividade que é controlado por um forte magnetismo, em vez de interrompido por ele.
Aqui, os pesquisadores conseguiram superar isso usando um isolante topológico: um material semicondutor que conduz eletricidade em sua superfície, mas não em seu interior, devido à maneira como os elétrons estão dispostos dentro dela.
“O interessante é que podemos equipar isolantes topológicos com átomos magnéticos para que eles possam ser controlados por um ímã“, diz o físico Charles Gould, da Universidade de Würzburg, na Alemanha.
A equipe criou um isolante topológico bidimensional a partir de mercúrio, manganês e telúrio. Isso permitiu que eles induzissem elétrons em um arranjo exótico chamado estado de Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov (FFLO) induzido por proximidade, onde os pares de elétrons assistidos por quantum que permitem que as correntes fluam sem resistência são alterados de uma forma que os abre para manipulação.
Desta forma, o dispositivo poderia operar como uma junção de Josephson, um componente de circuitos supercondutores onde as partes supercondutoras são separadas por uma fina camada de um material não supercondutor.
Embora o estado FFLO tenha sido observado em materiais supercondutores como uma propriedade de massa, confiná-lo a uma junção de Josephson de tal forma que possa ser controlado permite que os físicos estudem o fenômeno com mais detalhes e desenvolvam tecnologia que possa gerenciar melhor os sistemas supercondutores.
“Combinamos as vantagens de um supercondutor com a controlabilidade do isolante topológico. Usando um campo magnético externo, agora podemos controlar com precisão as propriedades supercondutoras. Este é um verdadeiro avanço na física quântica.“, diz Gould.
Como sempre, uma compreensão mais profunda dos fenômenos físicos – como a interação entre supercondutividade e magnetismo – tem o potencial de levar a aplicações mais inovadoras dele.
A supercondutividade já é usada de várias maneiras, desde componentes dentro de máquinas de ressonância magnética até trens maglev que flutuam acima dos trilhos (outro exemplo da relação dinâmica entre supercondutores e ímãs).
No futuro, as descobertas aqui relatadas podem levar ao desenvolvimento de supercondutores ajustados para tarefas e propósitos específicos. Um exemplo dado pelos pesquisadores é a computação quântica, onde o controle de elétrons e a resistência à interferência externa são cruciais para a funcionalidade.
“O problema é que os bits quânticos são atualmente muito instáveis porque são extremamente sensíveis a influências externas, como campos elétricos ou magnéticos. Nossa descoberta pode ajudar a estabilizar os bits quânticos para que eles possam ser usados em computadores quânticos no futuro.“, diz Gould.
A pesquisa foi publicada na Nature Physics.
Fonte: Conteúdo compartilhado sob licença Creative Commons do original em ScienceAlert
