Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Tóquio desvendaram as complexidades das flutuações de fase quântica durante a transição supercondutor-isolante em supercondutores de alta temperatura. A transição supercondutor-isolante (SI) nos cupratos é normalmente feita pela aplicação de um campo magnético. No entanto, devido às complexidades da supercondutividade, muitas questões ainda devem ser respondidas sobre o processo exato que está subjacente à transição e as fases quânticas associadas que o material sofre. Os cientistas pensavam que os supercondutores de alta temperatura tinha um único ponto quântico crítico na transição supercondutor-isolante. Agora, uma equipe internacional de pesquisadores dos EUA e do Japão, descobriram uma transição de dois estágios no sistema LSCO (lantânio-estrôncio-cobre-oxigênio).
“A
delicada interação de flutuações térmicas, flutuações quânticas e desordem,
leva a um complexo diagrama de fase de matéria de vórtice H-T [campo magnético-temperatura]”, afirmam os autores em seu artigo publicado na revista Nature Physics.
Os pesquisadores mediram a resistividade elétrica do
material em campos magnéticos de até 18 T em diferentes temperaturas abaixo de
0,09 K, revelando a imagem completa do SI. Eles utilizaram uma variedade de
LSCOs que tinham sido criados usando técnicas diferentes, de modo a separar os
efeitos de preparação da amostra. A equipe de Sasagawa descobriu que os LSCOs
mostram uma transição de fase em duas etapas induzida pelo campo magnético, a T
= 0 K, antes de se tornarem isolantes. Primeiro, o material forma um estado
supercondutor contendo a rede de vórtice conhecida como ‘‘vidro de Bragg’’.
Nesta fase, o material apresenta resistividade zero a temperatura finita.
Depois de um primeiro ponto crítico atingido, ele passa para uma fase
supercondutora desordenada, ou ‘‘vidro de vórtice’’, em que o arranjo dos
vórtices torna-se amorfo. Nesta fase, a resistividade zero só é obtida no zero
absoluto. Depois de um segundo ponto crítico alcançado, a supercondutividade é
perdida e os LSCOs tornam-se isolantes.
Os investigadores concluem:
“Nossos
resultados fornecem informações importantes sobre a interação da física de
vórtices e a criticalidade quântica em supercondutores de alta temperatura,
fazendo a ponte entre o seu comportamento na região ‘clássica’ de alta T e a
menos explorada região 'quântica' de baixa T.”
O trabalho realizado pelos pesquisadores da Florida
State University (liderada pelo professor Popovic) e Tokyo Institute of
Technology (liderada pelo professor Sasagawa) prova pela primeira vez que
supercondutores de alta temperatura (LSCO) passam por dois pontos quânticos
críticos antes de se tornarem isolantes, devido ao sutil efeito das flutuações
de temperatura e perturbações do campo magnético sobre o estado de vórtice. Sua
pesquisa pode melhorar a compreensão da supercondutividade de alta temperatura
sob campos magnéticos e fornecer uma informação importante sobre a aplicação de
supercondutores de alta temperatura.
Fonte 2: X. Shi, Ping V. Lin,
T. Sasagawa, V. Dobrosavljevic, D. Popovic. Two-stage magnetic-field-tuned superconductor-insulator
transition in underdoped La2-xSrxCuO4.
Nature Physics, Published Online (4 May 2014);DOI: 10.1038/nphys2961.
