Linha inferior: representação de elétrons em um estado
supercondutor. Os casais dançam de forma síncrona e sem perda de energia. Linha
superior: elétrons dançando de forma totalmente independente no estado normal.
Linha do meio: elétrons “dançam oscilando” como pares, mas não formam um estado
supercondutor.
Pesquisadores liderados por Jeremy Levy
descobriram que elétrons podem “dançar oscilando”. Este comportamento
eletrônico pode levar potencialmente a novas famílias de dispositivos
quânticos.
Supercondutores constituem
a base para dispositivos de imagem de ressonância magnética, bem como
tecnologias emergentes, como computadores quânticos. No coração de todos os
supercondutores está o agrupamento de elétrons em pares.
Levy, Professor
de Física e diretor do Pittsburgh Quantum Institute, descobriu uma
fase onde os elétrons formam pares, mas não chegam a um estado supercondutor. A
descoberta fornece novas pistas fundamentais em um mecanismo que um dia poderia
ser usado para projetar um material que é supercondutor à temperatura ambiente.
Tal avanço iria transformar radicalmente uma variedade de tecnologias, como
trens de alta velocidade, transmissão de energia sem perdas e computadores que
operam com requisitos de energia insignificantes.
Uma maneira de
entender esse novo estado é estender uma analogia articulada por J.
Robert Schrieffer, que dividiu o Prêmio Nobel de Física em 1972 pela teoria
(BCS)
da supercondutividade. Em um supercondutor, o movimento de elétrons
emparelhados é altamente coordenado, semelhante à valsa de casais na pista de
dança. No estado normal ou não supercondutor, os elétrons se movem de forma
independente, esbarrando uns nos outros de vez em quando e dissipando energia.
O que a nova pesquisa identificou é um estado intermediário onde os elétrons
formam pares, mas cada par se move de forma independente. Pode-se considerar que
os pares de elétrons estão numa “dança oscilante”, onde os pares dançam de mãos
dadas, mas não se movem em sincronia.
David M. Eagles,
em 1969, publicou a primeira teoria para descrever como os elétrons formam
pares sem estabelecer um estado supercondutor. Guanglei
Cheng, professor assistente no laboratório de Levy, descreve
como a teoria foi comprovada: “A descoberta vem do avanço tecnológico para fabricar
transistores supercondutores de um único elétron em uma interface de óxido -
uma tecnologia que nos permite contar os elétrons e os pares, um por um. E isso
é apenas o começo. Agora temos uma plataforma inovadora para estudar as
fascinantes correlações elétron-elétron em dimensões nanométricas”.
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