Físicos descobrem novo estado da matéria em material supercondutor

Ames Laboratory / US Department of Energy

Uma equipa de físicos do Departamento de Energia dos Estados Unidos e da Universidade de Alabama descobriu um novo estado de matéria, com um tempo de vida invulgarmente longo, num material supercondutor de ferro.

A supercondutividade é o fenómeno do desaparecimento completo da resistência elétrica em certos materiais. Neste estranho estado da matéria, o emparelhamento de eletrões faz com que eles se movam mais rapidamente.

“Um dos grandes problemas que estamos a tentar resolver é a forma como diferentes estados num material competem por esses eletrões, e de que forma podemos equilibrar a competição e a cooperação para aumentar a temperatura na qual um estado supercondutor emerge”, explicou Jigang Wang, físico do Laboratório Ames do Departamento de Energia dos Estados Unidos.

O novo estado agora descoberto, que compete com a supercondutividade dos materiais, tem origem numa alteração de comportamento colectivo dos pares de electrões responsáveis por essa supercomdutividade, induzida por impulsos laser.

Wang e a sua equipa usaram pulsos de laser de menos de um trilionésimo de segundo para estimular pares de electrões em oxi-pnictídeos (supercondutores compostos a partir de ferro, lantanídeos e oxigénio genericamente representados pela fórmula LnFeAsO_1-xF_x).

Esta técnica, em que a sequência rápida de imagens permite observar as subtis transições  dos eletrões emparelhados nos materiais, usa luz infravermelha de comprimento de onda longo, sendo conhecida como espectroscopia de terahertz ou “fotografia estroboscópica a laser”.

Os resultados, publicados no início do ano na Physical Review Letters, revelaram uma quebra invulgar do equilíbrio esperado na dinâmica de um par de electrões de Cooper (ligados por um efeito quântico de baixa energia responsável pelos estados de supercondutividade), e um estado de não equilíbrio provocado pela fotoexcitação da supercondutividade nos oxi-pnictídeos de ferro.

“A capacidade de ver estas dinâmicas e flutuações em tempo real é uma maneira de compreendê-las melhor, para que possamos criar dispositivos eletrónicos supercondutores e dispositivos com maior eficiência energética”, explicou o investigador.