Um supercondutor é um material que permite que a corrente elétrica flua sem resistência, geralmente apenas em temperaturas extremamente baixas. Embora a maioria siga regras físicas bem conhecidas, o rutenato de estrôncio, Sr.2Óxido de rutênio4seu comportamento supercondutor tem sido difícil de explicar desde que foi descoberto pela primeira vez em 1994. É um dos supercondutores não convencionais estudados com mais precisão, mas os pesquisadores ainda discordam sobre como seus elétrons se emparelham e as simetrias que governam o processo.
Uma maneira pela qual os cientistas estudam os supercondutores é observar como sua temperatura de transição supercondutora (Tc) responde à deformação. Quando um cristal é esticado, comprimido ou torcido, diferentes estados supercondutores reagem de maneiras diferentes. As primeiras pesquisas, especialmente usando ultrassom, sugeriram que Sr2RuO₄ poderia ter um estado supercondutor de dois componentes. Esta forma mais complexa pode produzir efeitos incomuns, como campos magnéticos internos ou a presença simultânea de múltiplas regiões supercondutoras. No entanto, espera-se que este estado exiba uma forte resposta à deformação de cisalhamento.
Experimento de deformação por cisalhamento de precisão traz surpresas
Para explorar isso ainda mais, uma equipe de pesquisa da Universidade de Kyoto projetou um experimento focado na aplicação de deformação controlada ao Sr.2Óxido de rutênio4. Eles desenvolveram um método para introduzir três tipos diferentes de deformações de cisalhamento em cristais extremamente finos do material. A tensão de cisalhamento envolve o movimento lateral de partes do cristal, semelhante ao deslizamento do topo de um baralho de cartas em relação ao fundo. Eles usaram imagens ópticas de alta resolução para medir com precisão a tensão em temperaturas tão baixas quanto 30 graus Celsius (-243 graus Celsius).
Os resultados foram inesperados. Quase não há mudança na temperatura de transição supercondutora. Qualquer alteração em Tc A deformação por porcentagem é inferior a 10 milikelvin, o que na verdade é muito pequeno para ser detectado com confiança.
As descobertas desafiam a teoria principal
Estas observações indicam que a deformação por cisalhamento tem pouco efeito sobre o efeito do Sr.2Óxido de rutênio4 tornar-se supercondutor. O resultado exclui algumas teorias existentes e impõe limites rígidos aos tipos de estados supercondutores que ainda são viáveis. Em vez de apoiar um estado binário, estas descobertas apontam para um estado supercondutor unário, ou possivelmente um estado menos convencional que ainda não foi totalmente explorado.
“Nosso estudo representa um passo importante para resolver um dos mistérios mais antigos da física da matéria condensada”, disse o primeiro autor Giordano Mattoni de Riken Toyoda, um centro de pesquisa da Universidade de Kyoto.
Novos quebra-cabeças aparecem
Embora os resultados restrinjam as possibilidades, também apresentam novos desafios. Experimentos ultrassônicos anteriores mostraram claramente uma forte resposta à deformação de cisalhamento, enquanto essas medições de deformação direta quase não mostraram resposta. Explicar essa diferença é agora uma importante questão em aberto que os pesquisadores enfrentam.
Impacto mais amplo além do Sr.2Óxido de rutênio4
O método de controle de deformação desenvolvido neste trabalho pode ser utilizado para estudar outros supercondutores que possam ter comportamento multicomponente, incluindo materiais como UPt₃. Também poderia ajudar os cientistas a compreender melhor os sistemas com transições de fase complexas.
