Campos magnéticos podem 'reviver' a supercondutividade em níquelatos, revela pesquisa

Uma equipe de pesquisa, liderada pelo Professor Denver Li Danfeng, Reitor Associado da Faculdade de Ciências e Professor Associado do Departamento de Física da Universidade da Cidade de Hong Kong (CityUHK), alcançou um avanço notável no campo dos materiais supercondutores. Suas descobertas, publicadas na prestigiada revista Nature sob o título 'Supercondutividade reentrante de campo em níquelatos de camada infinita dopados com Eu', revelam um comportamento inesperado: a supercondutividade, que geralmente é suprimida por campos magnéticos, pode reaparecer em níquelatos sob condições específicas de campo. Este fenômeno desafia a compreensão convencional da interação entre magnetismo e supercondutividade, abrindo novas perspectivas para o estudo e desenvolvimento de materiais supercondutores.

Tradicionalmente, o magnetismo e a supercondutividade são considerados fenômenos mutuamente incompatíveis. A presença de campos magnéticos é conhecida por destruir a supercondutividade, eliminando sua característica fundamental de resistência elétrica zero. No entanto, a equipe da CityUHK, ao controlar com precisão a incorporação do elemento de terras raras európio (Eu) em níquelatos de camada infinita, observou um comportamento distinto. Eles verificaram que, à medida que a intensidade do campo magnético aumenta, a supercondutividade é inicialmente suprimida, mas, surpreendentemente, reaparece em campos mais intensos, um fenômeno conhecido como supercondutividade reentrante.

A supercondutividade reentrante tradicionalmente observada é altamente sensível à orientação do campo magnético, manifestando-se tipicamente apenas dentro de uma faixa angular muito estreita, geralmente entre 2° e 10°. Em contraste marcante, o estudo da equipe de Hong Kong revelou que o estado supercondutor reentrante nos níquelatos mantém sua estabilidade em uma ampla faixa angular, abrangendo de 0° a 90°. Essa robustez angular representa uma característica incomum e promissora, sugerindo uma natureza mais intrínseca e menos dependente da geometria do campo externo para a manifestação desse estado supercondutor.

Além da notável estabilidade angular, a pesquisa também demonstrou que este estado supercondutor de campo elevado é excepcionalmente robusto. Ele reaparece em campos magnéticos que excedem aproximadamente 15 tesla, uma intensidade que é cerca de 300.000 vezes mais forte que o campo magnético da Terra. Mais ainda, o estado supercondutor persiste sob campos ainda mais intensos, indicando uma resiliência significativa a condições extremas. Essa capacidade de manter a supercondutividade em campos magnéticos tão potentes tem implicações importantes para aplicações tecnológicas que exigem supercondutores operando em ambientes de alto campo.

Desde a descoberta inicial da supercondutividade em níquelatos de camada infinita em 2019, esses materiais têm atraído atenção considerável da comunidade científica. Essa atenção se deve, em grande parte, à sua notável semelhança na estrutura eletrônica com os supercondutores cuprato de alta temperatura, que são amplamente estudados. A descoberta original em 2019 foi alcançada por uma equipe de pesquisa da Universidade de Stanford, em um estudo que contou com o Professor Li Danfeng como primeiro e coautor, estabelecendo uma base para as investigações subsequentes que culminaram neste novo avanço.

A capacidade de 'reviver' a supercondutividade em níquelatos por meio de campos magnéticos não apenas aprofunda nossa compreensão fundamental da física da matéria condensada, mas também abre caminhos para o desenvolvimento de novos materiais supercondutores. A estabilidade em campos magnéticos intensos e em uma ampla gama de orientações sugere que esses materiais poderiam ser promissores para aplicações em tecnologias como ressonância magnética, levitação magnética e transmissão de energia sem perdas, onde a resistência a campos magnéticos é crucial. Pesquisas futuras provavelmente se concentrarão em otimizar as propriedades desses níquelatos e explorar os mecanismos subjacentes a esse comportamento reentrante.