Cientistas do Oak Ridge National Laboratory usaram a microscopia eletrônica de
transmissão e varredura para medir o comportamento magnético em escala atômica de
várias famílias de supercondutores baseados em ferro.
Novas
medidas do comportamento magnético dos pnictídeos estão desafiando o senso
comum sobre supercondutividade e magnetismo. O estudo publicado no Advanced Materials fornece evidências
experimentais que flutuações magnéticas locais podem influenciar a performance dos
pnictídeos.
“No passado, todos
pensavam que magnetismo e supercondutividade não podiam coexistir,” afirma Claudia Cantoni, primeira autora do artigo. “A ideia dos supercondutores
é que eles expelem campos magnéticos. Mas na realidade, as coisas são mais complicadas.”
A supercondutividade é fortemente suprimida pela presença do
magnetismo de longo alcance, onde átomos alinham seus momentos magnéticos. Mas
o estudo sugere que rápidas flutuações dos momentos magnéticos locais tem um
efeito diferente. Não só existe o magnetismo localizado, como também ele está relacionado
com uma alta temperatura crítica.
“Alguém
poderia pensar que para a supercondutividade existir, não só a ordem de longo
alcance mas também os momentos magnéticos locais deveriam morrer”, diz Cantoni. “Se tomarmos uma rápida 'foto' do momento local, ele terá seu
máximo onde a supercondutividade está em seu máximo. Isto indica que um grande momento
local é bom para a supercondutividade.”
Para
caracterizar as propriedades magnéticas individuais dos átomos, os pesquisadores
usaram uma combinação de duas técnicas: a STM (Scanning Transmission Electron Microscopy) e a EELS (Electron Energy Loss Spectroscopy). Outras
técnicas experimentais não são capazes de obter informações suficientemente
detalhadas do momento magnético local.
“Este tipo de
medida dos momentos magnéticos geralmente é feita com técnicas que são mais
sensíveis ao volume total da amostra, o que significa que eles olham para a
média do material”, afirma Cantoni. “Quando você usa o
valor médio, não obtém respostas certas”.
Durante
quatro anos de estudo, os pesquisadores analisaram compostos de várias famílias
de supercondutores a base de ferro (pnictídeos), revelando as tendências universais entre
as diferentes amostras. Eles foram capazes de descobrir o número total e a
distribuição dos elétrons nos níveis atômicos de energia que determinam os
momentos magnéticos locais.
“Verificamos
que este número permanece constante para todos os membros desta família”, comenta Cantoni. “O número de elétrons não muda, o que muda são as posições e
distribuição dos elétrons nos diferentes níveis. É por isso que o momento
magnético difere entre as famílias”.
Os
cientistas também dizem que a técnica utilizada por eles nesse estudo poderia
ser útil na investigação de outros materiais tecnologicamente interessantes em
campos como a eletrônica e armazenamento de dados.
“A
microscopia eletrônica tem sido uma técnica de imagem que fornece um monte de
informações da estrutura cristalina; agora estamos tentando ir além para obter
a estrutura eletrônica,” diz Cantoni. “Não só queremos
saber onde os átomos estão, mas o que os elétrons nesses átomos estão fazendo.”
Acesse aqui o artigo: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201401518/abstract
