O novo composto é constituído por camadas alternadas de supercondutores (seleneto de ferro) e de ferromagnéticos (hidróxido de ferro e lítio). (Fonte: Dirk Johrendt)
Pesquisadores
da Ludwig Maximilians Univiversity (LMU)
sintetizaram um composto supercondutor ferromagnético que é passível de
modificação química, abrindo o caminho para estudos detalhados sobre essa rara
combinação de propriedades físicas.
Supercondutividade e ferromagnetismo - a forma “normal” do
magnetismo, tal como encontrada em ímãs - são como água e óleo: geralmente não
andam juntos. Ferromagnetos são magnéticos porque o alinhamento paralelo dos
spins de elétrons adjacentes nos átomos de ferro gera um forte campo magnético
interno. Quase todos os supercondutores conhecidos, por outro lado, formam
pares de elétrons “anti-alinhados” que excluem as linhas do campo magnético a
partir de seus interiores. Mas, químicos da LMU
descobriram um novo material em que estas duas propriedades podem coexistir.
“Sintetizamos um novo composto que é um supercondutor ferromagnético”,
diz o professor Dirk Johrendt do Departamento de Química. “Este é um avanço importante, que abre novas
oportunidades de pesquisa na área”, acrescenta.
Supercondutores
ferromagnéticos não são desconhecidos, mas eles são extremamente raros, e quase
sempre apresentam as duas propriedades simultaneamente apenas quando são esfriados
a temperaturas próximas do zero absoluto (-273 ºC). “O material em camadas que sintetizamos, (Li,Fe)OH(FeSe),
tem a vantagem de funcionar em temperaturas mais altas, que são mais fáceis de
alcançar e manipular no laboratório”, diz Johrendt.
O novo composto é constituído por planos alternados supercondutor
(seleneto de ferro FeSe) e ferromagnético (hidróxido de ferro e lítio (Li,Fe)OH).
Quando o material é resfriado, a resistividade elétrica cai a zero na camada de
seleneto de ferro em temperaturas abaixo de -230 ºC, e a supercondutividade
emerge. Em temperaturas um pouco mais baixas, os átomos de ferro na camada de (Li,Fe)OH
se tornam ferromagnético, mas a supercondutividade persiste.
Em
colaboração com físicos da Technical Univ. em Dresden e do Paul Scherrer Institute em Villingen (Suíça), os investigadores
demonstraram que o campo magnético gerado pela camada (Li,Fe)OH penetra espontaneamente
nas camadas supercondutoras e na ausência de campos aplicados externamente.
Este novo estado da matéria é referido como uma fase de vórtice espontânea. As
poucas substâncias que exibem este efeito não podem ser facilmente modificadas e
requerem temperaturas ultrafrias, tornando difícil uma investigação mais
detalhada.
“Nosso novo composto pela primeira vez nos dá a oportunidade de explorar a
influência da modificação química sobre a coexistência de supercondutividade e
ferromagnetismo, de modo que logo será possível a realização de estudos mais
extensos desse fascinante fenômeno”, conclui Johrendt.
Coexistence
of 3d-Ferromagnetism and Superconductivity in [(Li1-xFex)OH](Fe1-yLiy)Se, Ursula Pachmayr
et al., Angewandte Chemie. Article
first published online: 7 OCT 2014, DOI: 10.1002/anie.201407756.
