Estrutura cristalina de diversos tipos de supercondutores à
base de ferro. A = metal alcalino; Ae = alcalino terroso; Ln = lantanídeo; M =
metal de transição
Em um artigo publicado no National Science Review, cientistas comentam as recentes descobertas acerca dos
supercondutores à base de ferro (pnictídeos) que possuem elevadas temperaturas
de transição (TC). Eles apresentam uma visão geral das propriedades
físicas, descrevem a dependência da temperatura de transição com a estrutura
cristalina, a interação entre antiferromagnetismo e supercondutividade, e suas
propriedades eletrônicas obtidas por espectroscopia de foto-emissão com resolução
angular.
“Tem sido um sonho obter supercondutores de alta-TC
ou à temperatura ambiente, o que pode revolucionar a transmissão de energia no
mundo”, explicam os pesquisadores. Um impulso para acelerar esta
pesquisa foi desencadeado pela descoberta, há quase duas décadas, de um cuprato
supercondutor de alta TC. A segunda classe de materiais de alta TC
são os supercondutores à base de ferro (pnictídeos), descobertos inicialmente
em 2008. A maior TC destes sistemas é 55 K para o SmO1-XFxFeAs.
Até agora
foram descobertas muitas famílias de pnictídeos supercondutores. “Estudar suas propriedades tem sido uma das principais
atividades em física da matéria condensada nos últimos anos”, afirmam os
autores do estudo.
Várias
técnicas novas e poderosas como espectroscopia de foto-emissão com resolução
angular, microscopia de tunelamento, difração de nêutrons, ressonância
magnética nuclear etc. foram aplicadas para examinar as propriedades dos novos
compostos.
Os pnictídeos
possuem muitas características em comum com os cupratos. Ambos são
supercondutores não convencionais no sentido de que fônons não desempenham papel
dominante na supercondutividade. Ambos são quase-2D, e sua supercondutividade
está na proximidade do antiferromagnetismo. Nos cupratos, a física de baixa
energia é descrita por uma única banda, enquanto nos pnictídeos, existem
múltiplos orbitais envolvidos. No entanto, alguns aspectos dos cupratos
permanecem controversos. Aprofundar o conhecimento dos pnictídeos pode ampliar
a compreensão da supercondutividade não convencional e fornecer uma nova rota
para encontrar supercondutores a temperaturas mais elevadas. Mapeando avanços
recentes, os autores descrevem a estrutura cristalina, a interação entre magnetismo
e supercondutividade e a estrutura eletrônica de pnictídeos. No artigo, também são
revisadas teorias vigentes sobre a supercondutividade.
Pnictídeos supercondutores estão próximos do
antiferromagnetismo (AF), o que sugere que as flutuações de AF são responsáveis
pela supercondutividade. Investigar o mecanismo
da supercondutividade deve priorizar, em
parte, a causa do emparelhamento de elétrons. A descrição teórica da supercondutividade
em cupratos e pnictídeos continua a ser um grande desafio. Pnictídeos são
materiais multi-banda. Todos os cinco orbitais 3d do Fe hibridizam fortemente
com os orbitais 4p do Se e têm contribuição de elétrons condutores itinerantes
e localizados.
Cientistas ainda
estão tentando desenvolver uma imagem física clara com ferramentas teóricas
confiáveis para tratar um sistema
eletrônico com forte acoplamento entre elétrons itinerantes e localizados. É igualmente importante conceber
medidas experimentais que poderiam resolver uma série de problemas-chave, que
por sua vez poderiam testar teorias sobre a supercondutividade em pnictídeos. Segundo
os pesquisadores, “os progressos alcançados nos estudos
do mecanismo da supercondutividade em pnictídeos poderiam ter um forte impacto
sobre a teoria de sistemas quânticos fortemente correlacionados”.
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