Pesquisador da Universidade Santa Barbara na
Califórnia desenvolveu uma nova maneira para fabricar nanocircuito supercondutor.
Contudo, os extremamente pequenos nanofios de zinco projetados apresentaram
propriedades inesperadas.
Este diagrama de fases de campo magnético
atual mostra a alta sensibilidade do planalto tensão ao campo magnético. Quando
o planalto desaparece, o estado supercondutor se expande.
Chen, juntamente
com o seu orientador de tese, Allen M. Goldman, e o físico teórico Alex Kamenev,
ambos da Universidade de Minnesota, passou anos procurando uma explicação para
estes efeitos extremamente intrigantes. Seus resultados foram publicados na
Nature Physics. Clique aqui!
“Estávamos determinados a descobrir como poderíamos conciliar
os estranhos fenômenos com as regras que regem a supercondutividade”,
disse o principal autor Chen. “A coexistência de
supercondutividade com dissipação, o que observamos, é contra-intuitivo e dribla
as regras como as conhecemos.”
Supercondutividade
e dissipação são processos mutuamente excludentes, pois dissipação é uma
característica do estado normal. “Mas nós descobrimos
que a supercondutividade e dissipação podem coexistir em condições bastante
genéricas, no que parece ser uma forma universal”, disse Chen.
Depois de longo e cuidadoso trabalho, envolvendo
esforços teóricos e experimentais, os pesquisadores descobriram uma explicação
que se encaixa. Por trás de todos os fenômenos observados, há um estado de não
equilíbrio peculiar de excitações de quase-partículas tipo-elétron que se
formam nos nanofios projetados por Chen.
As quase-partículas
são criadas por deslizamentos de fase. Num estado supercondutor, quando
supercorrente flui através do nanofio, a função mecânica quântica descrevendo a
supercondutividade do fio se desenvolve ao longo do comprimento do fio, com a
forma de um espiral. De tempos em tempos, uma das revoluções contrai e
desaparece completamente. Este evento é chamado de deslizamento de fase. Esta
peculiaridade gera quase-partículas, dando origem a um estado desconhecido onde
dissipação e supercondutividade coexistem.
“A realização mais significativa foi fazer os nanofios menores
e mais frios do que ninguém tinha feito antes”, disse Kamenev. “Isto permitiu que as quase-partículas viajassem mais rápido
através do fio e evitassem o relaxamento. Isto conduz a um peculiar estado não
térmico, que combina as propriedades de um supercondutor e um metal normal, ao
mesmo tempo.”
Além de descobrir
este fenômeno único, a equipe também encontrou outra propriedade até então não
vista no platô de tensão. Quando um campo magnético é ligado no estado platô de
tensão, em vez de diminuir a região do supercondutor, que é o que normalmente
ocorreria, a área supercondutora expande e é reforçada.
“Esta é uma propriedade inesperada de nanofios muito pequenos”,
disse Goldman. Esse estado parece ser universal para circuitos supercondutores ultra-pequenos
como os de Chen, que possui contatos ideais entre os nanoelementos e os condutores.
Tais supercondutores em nanoescala podem ser componentes fundamentais em
futuros sistemas de um computador supercondutor.
“Nossos resultados demonstram que
nanocircuitos supercondutores podem ser usados como uma simples, mas bastante
genérica, plataforma, para investigar fenômenos quânticos fora do equilíbrio,” concluiu Chen.
“Agora temos de explorar os parâmetros dos
nanofios que geram o efeito e aqueles que não o fazem”, disse Goldman. “Nós também
precisamos examinar o comportamento dos fios de diferentes comprimentos e
diferentes materiais, a fim de definir os parâmetros.”
Fonte: http://www.news.ucsb.edu/2014/014300/bending-rules
Fonte: http://www.news.ucsb.edu/2014/014300/bending-rules
