Os supercondutores de alta temperatura estão cada vez mais próximos da realidade, graças a uma nova interface não convencional

Uma equipe de pesquisadores projetou uma interface exclusiva entre um supercondutor (material que apresenta resistência elétrica zero em baixas temperaturas) e um material quiral. A nova interface cria um campo Zeeman significativamente aprimorado - um campo magnético que afeta o spin dos elétrons. A tecnologia pode ser fundamental para aplicações novas e inovadoras em áreas como eletrônica, energia e, principalmente, computação quântica, computação quântica.

O novo material supercondutor combina um supercondutor convencional com um material que exibe um forte acoplamento spin-órbita. Essa interação, que surge do acoplamento entre o spin de um elétron e seu movimento orbital, demonstrou afetar fortemente as propriedades do material supercondutor. A interface induz a polarização de spin na superfície do supercondutor e gera estados de quasipartículas de origem magnética.

Agora, os estados de quasipartículas são aqueles que são especificamente influenciados por campos magnéticos. Esses estados podem surgir em materiais onde as interações entre os elétrons e os campos magnéticos são fortes. Os efeitos estão ligados ao conceito de seletividade de spin induzida por quiralidade (CISS), em que a quiralidade estrutural de um material influencia o spin e o momento angular orbital de seus elétrons. A CISS é fundamental para o desenvolvimento da spintrônica supercondutora e da supercondutividade topológica, pois oferece uma maneira de controlar o spin dos elétrons em materiais supercondutores.

Ao projetar a interface entre esses dois materiais, os pesquisadores conseguiram aprimorar as propriedades supercondutoras. O material resultante também demonstrou uma tolerância muito maior a campos magnéticos, o que, por si só, é um fator crítico para muitas aplicações práticas. Por exemplo, ele pode eliminar a decoerência, que ocorre quando um sistema quântico interage com seu ambiente.

As implicações? Essa nova tecnologia pode contribuir para o desenvolvimento de supercondutores de alta temperatura, que operam em temperaturas mais próximas das condições ambientais. É importante observar que os supercondutores existentes só funcionam em temperaturas extremamente baixas. Se as temperaturas subirem o suficiente para que a banda de condução seja atingida, a supercondutividade não ocorrerá. Portanto, futuros materiais baseados nessa interface poderiam redefinir a transmissão e o armazenamento de energia, além de possibilitar a criação de dispositivos eletrônicos mais potentes e eficientes, como transistores de alto desempenho.

Por fim, o acoplamento spin-órbita aprimorado nesse novo material poderia levar à realização de estados supercondutores exóticos com propriedades topológicas. Os estados exóticos diferem dos supercondutores convencionais em termos de suas propriedades eletrônicas e simetria. Esses estados têm sido objeto de intenso interesse de pesquisa devido ao seu potencial para processamento de informações e computação quântica, conforme mencionado anteriormente.

Os pesquisadores acreditam que suas descobertas estimularão mais pesquisas no campo da supercondutividade e abrirão novos caminhos em um futuro próximo. Para referência, o primeiro sistema comercial de ressonância magnética usando supercondutores foi apresentado no início da década de 1980. Não é preciso dizer que se tratava de uma tecnologia inovadora e, com sorte, as aplicações futuras só poderão ampliar seu legado.