O echipă condusă de Universitatea Yale a făcut recent o descoperire majoră care ar putea schimba înțelegerea noastră despre supraconductivitate, fenomenul în care anumite materiale permit trecerea electricității fără nicio rezistență.
Supraconductivitatea este un fenomen fascinant în care anumite materiale permit trecerea electricității fără nicio rezistență atunci când sunt răcite la temperaturi extrem de scăzute. Aceasta înseamnă că nu există pierderi de energie sub formă de căldură, permițând transportului electricității mult mai eficient. Dacă această tehnologie ar fi utilizată mai pe scară largă, ar putea revoluționa domenii la fel de variate precum calculul, transportul și chiar stocarea energiei. În ciuda descoperirilor din ultimele decenii, rămâne mult mister în jurul mecanismelor precise care permit anumitor materiale să devină supraconductori. Una dintre cele mai interesante teorii propune că supraconductibilitatea poate fi legată de un fenomen numit nematicitate electronică. Nematicitatea electronică este o stare specială a materiei în care electronii aleg o direcție preferată de mișcare în loc să se miște simetric. Pentru a înțelege acest lucru, imaginați-vă electronii dintr-un material la temperatura camerei: se mișcă în mod egal în toate direcțiile. Pe măsură ce temperatura scade, acești electroni se pot rearanja și pot începe să favorizeze o anumită direcție de mișcare, un fenomen numit fluctuație nematică. Cercetătorii au speculat mult timp că aceste fluctuații ar putea juca un rol crucial în supraconductivitate, dar până de curând a existat o lipsă de dovezi experimentale puternice care să confirme această ipoteză.
Aici echipa Universității Yale a făcut un pas decisiv înainte. Condusă de profesorul Eduardo H. da Silva Neto, echipa a studiat materialele realizate din seleniură de fier amestecată cu sulf. Aceste materiale sunt deosebit de interesante deoarece prezintă atât nematicitate electronică, cât și supraconductivitate, dar fără dezavantajele altor materiale, cum ar fi magnetismul, care complică studiile. Rezultatele au fost prezentate într-un articol publicat în Nature Physics.
Pentru a observa acest fenomen la scară atomică, cercetătorii au folosit un microscop cu scanare tunel (STM), un dispozitiv capabil să capteze imagini extrem de detaliate ale electronilor în mișcare. Prin răcirea acestor materiale la temperaturi sub 500 de milikelvin, cercetătorii au reușit să observe fluctuațiile nematice și au putut identifica un decalaj supraconductor, un indicator cheie al supraconductivității.
Această descoperire este critică, deoarece oferă cele mai puternice dovezi de până acum pentru supraconductivitate legată de fluctuațiile nematice. Acest lucru deschide noi căi pentru cercetare, deoarece confirmă că nematicitatea electronică ar putea juca un rol central în înțelegerea și optimizarea supraconductivității.
În plus, aceasta înseamnă că materiale precum seleniura de fier amestecate cu sulf ar putea fi utilizate pentru a dezvolta tehnologii mai eficiente, inclusiv în domeniile calculului cuantic, transportului de mare viteză și stocării energiei. Absența pierderilor de energie în aceste materiale ar putea transforma industrii întregi.
Descoperirea cercetătorilor de la Yale nu marchează sfârșitul poveștii. Mai multe întrebări rămân încă fără răspuns. De exemplu, ce se întâmplă atunci când conținutul de sulf al materialelor crește? Supraconductivitatea continuă să se manifeste sau dispare? Și alte materiale ar putea prezenta și acest fenomen de nematicitate și supraconductivitate electronică?
Echipa Yale intenționează să își continue cercetările pentru a răspunde la aceste întrebări și a explora în continuare proprietățile materialelor fierului și sulfului. Rezultatele obținute până acum sugerează că au făcut un pas important în căutarea unor materiale supraconductoare mai eficiente.
