A supercondutividade surge
quando dois elétrons em um material se ligam formando um par de Cooper.
Experiências inovadoras realizadas por Freek Massee e Milan Allan foram
analisados usando um novo panorama teórico
desenvolvido por Morr e o estudante John Van Dyke. Os resultados apontaram o
magnetismo como a força subjacente à supercondutividade em um supercondutor não
convencional (heavy férmion), o CeCoIn5.
“Durante muito tempo, fomos incapazes de
desenvolver uma compreensão teórica detalhada deste supercondutor não
convencional”, diz Morr, principal autor do trabalho. Dois insights
cruciais da complexa estrutura eletrônica do CeCoIn5 estavam
faltando: a relação entre o momentum e energia dos elétrons movendo-se através
do material, e a ‘cola quântica’ que une os elétrons no par de Cooper.
Estas questões foram
respondidas depois que o grupo de Davis desenvolveu uma medida de alta precisão
do CeCoIn5 usando um microscópio de varredura por tunelamento
chamada espectroscopia de interferência de quasi-partícula. Análises do
espectro usando uma nova abordagem teórica permitiu aos pesquisadores extrair
as peças ausentes do quebra-cabeça.
O novo insight indica que a
cola quântica da supercondutividade é a força magnética. O magnetismo é
altamente direcional, diz Morr. “Conhecendo a dependência direcional da cola quântica,
nós prevemos quantitativamente as propriedades supercondutoras dos materiais
usando uma série de equações matemáticas. Nossos cálculos mostram que o gap
possui simetria de onda-d, o que para certas direções os elétrons estão ligados
muito fortemente em detrimento de outras,” diz Morr. A dependência
direcional é uma das características dos supercondutores não convencionais. “Nós concluímos
que o magnetismo é a cola quântica subjacente ao surgimento da
supercondutividade não convencional no CeCoIn5.”
O achado tem “erguido o
nevoeiro da complexidade” em torno do material, diz Morr, e só foi possível
pela colaboração entre teoria e experimento, que é crucial no avanço da
compreensão de sistemas complexos. “Nós agora temos um excelente ponto de partida para
explorar como a supercondutividade funciona em outros materiais complexos,”
diz Morr. “Nós
agora podemos investigar como ajustar o sistema para levar a temperatura
crítica até a temperatura ambiente.”
