Um regulador para a supercondutividade não convencional
A investigação da Universidade RWTH de Aachen fornece novos conhecimentos sobre a formação de supercondutividade em materiais exóticos
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Investigadores da Universidade RWTH de Aachen, liderados pelo Professor Dante Kennes da Cátedra de Física Teórica da Matéria Condensada, contribuíram para um novo estudo que aborda um problema de longa data na física: a supercondutividade, que não pode ser explicada pelas teorias estabelecidas. A contribuição da equipa consistiu na modelização teórica dos mecanismos subjacentes. Os resultados foram publicados na revista científica Nature e são apresentados sob o título "Angle evolution of the superconducting phase diagram in twisted bilayer WSe2".
A supercondutividade - um fenómeno em que a corrente eléctrica pode fluir sem perda de energia - é de grande importância para numerosas aplicações de alta tecnologia. Os supercondutores podem ser utilizados para transmitir eletricidade a longas distâncias sem perdas, enquanto nos cabos convencionais a energia se perde sob a forma de calor. Permitem também a produção de electroímanes extremamente fortes, como os utilizados nos aparelhos de ressonância magnética, e são também utilizados nos comboios maglev, que viajam a alta velocidade praticamente sem atrito.
Uma das principais desvantagens dos supercondutores convencionais é o facto de só funcionarem a temperaturas muito baixas, pelo que têm de ser operados com sistemas de arrefecimento complexos e dispendiosos - muitas vezes próximos do zero absoluto. Esta limitação levou à investigação de supercondutores não convencionais, que se tornam supercondutores a temperaturas mais elevadas e, por conseguinte, requerem um arrefecimento significativamente menor.
Os supercondutores Moiré são uma classe particularmente interessante. São constituídos por camadas cristalinas ultra-finas - normalmente grafeno - que são torcidas umas contra as outras num pequeno "ângulo mágico" definido com precisão. Esta torção cria um padrão de moiré em grande escala, que dá o nome a estes materiais. Neste padrão, os electrões interagem fortemente uns com os outros e formam pares à medida que se deslocam através do material - uma base física central para a supercondutividade.
Recentemente, foi descoberto um novo supercondutor não convencional em camadas torcidas de disseleneto de tungsténio. No entanto, até agora não se sabia exatamente como é que a supercondutividade surgia neste material. No presente estudo, os investigadores demonstram que, variando especificamente o ângulo de torção - ou seja, a rotação relativa das duas camadas - é possível investigar como surgem os padrões de moiré e, ao mesmo tempo, controlar a facilidade com que os electrões se acoplam em pares e se movem através do cristal.
Os físicos podem agora utilizar este "controlador" para simular os processos que conduzem à supercondutividade - uma opção de controlo que é extremamente rara nos sólidos. Os resultados poderão também ser transferidos para outros supercondutores não convencionais, como os materiais à base de cupratos que se tornam supercondutores a temperaturas comparativamente mais elevadas. Kennes sublinha o significado de longo alcance do estudo: "Dispomos agora de uma plataforma extremamente rara que nos permite pensar especificamente na construção de fases exóticas da matéria com propriedades supercondutoras".
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Publicação original
Yinjie Guo, John Cenker, Ammon Fischer, Daniel Muñoz-Segovia, Jordan Pack, Luke Holtzman, Lennart Klebl, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Katayun Barmak, James Hone, Angel Rubio, Dante M. Kennes, Andrew J. Millis, Abhay Pasupathy, Cory R. Dean; "Angle evolution of the superconducting phase diagram in twisted bilayer WSe2"; Nature, 2026-4-1
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