Um degrau de apenas um átomo fez vórtices quânticos correrem mais de mil vezes melhor em uma direção do que na outra
Um degrau de um único átomo guiou vórtices quânticos como um trilho, fazendo-os se mover mais de mil vezes melhor em uma direção
O que você vai ver
- O que são os vórtices quânticos observados no material supercondutor.
- Como um degrau atômico passou a funcionar como trilho para esses vórtices.
- Qual foi a diferença de mobilidade medida entre as duas direções.
- O que acontece com os vórtices nas temperaturas mais baixas do experimento.
- Por que esse controle interessa para a eletrônica supercondutora do futuro.
Pesquisadores japoneses descobriram que um degrau de apenas um átomo de altura, numa superfície supercondutora ultrafina, é capaz de guiar o movimento de vórtices quânticos como se fosse um trilho, fazendo-os se deslocar mais de mil vezes mais facilmente ao longo do degrau do que atravessando-o.
O que são os vórtices observados?
Em certos materiais supercondutores submetidos a campos magnéticos, surgem pequenos redemoinhos de corrente chamados vórtices quânticos, estruturas que normalmente se movem de forma irregular porque ficam presas em imperfeições do material, comportamento que atrapalha o controle fino de dispositivos baseados em supercondutividade.
Como o degrau atômico guia o movimento?
A equipe do Centro de Pesquisa em Nanoarquitetônica de Materiais (MANA), ligado ao Instituto Nacional de Ciência dos Materiais do Japão (NIMS), usou microscopia de tunelamento para observar que um degrau de um único átomo de altura, numa superfície supercondutora ultrafina, cria uma espécie de canal que facilita o deslocamento dos vórtices justamente ao longo dessa linha.
Qual foi a diferença de mobilidade medida?
Sob campos magnéticos intermediários, entre 0,10 e 0,20 tesla, os vórtices fluíram ao longo dos degraus sem ficar presos a imperfeições do material, numa espécie de trânsito livre, deslocando-se mais de mil vezes mais facilmente nessa direção do que quando tentavam atravessar o degrau, segundo medições de resistência elétrica feitas com quatro terminais pela equipe liderada por Takashi Uchihashi.
O que muda nas temperaturas mais baixas?
Quando a temperatura cai ainda mais, o movimento dos vórtices deixa de ser governado pela física clássica e passa a ser dominado por tunelamento quântico, fenômeno em que as partículas atravessam barreiras de energia que, pelas regras tradicionais, deveriam bloquear sua passagem, mudança que mostra como o comportamento desses vórtices pode ser ajustado conforme a temperatura e o campo magnético aplicado.
Por que isso interessa à eletrônica do futuro?
Controlar com precisão para onde vórtices quânticos se movem é um desafio antigo em materiais supercondutores bidimensionais, e o estudo, publicado na revista Physical Review B, abre uma estratégia nova para essa tarefa, ainda que os próprios autores reconheçam que aplicações práticas, como circuitos que gastem menos energia, ainda exigem bastante desenvolvimento adicional.
Fenômenos que só aparecem quando a física é observada em escalas extremamente pequenas também surgem na reportagem sobre as partículas virais filmadas no momento em que se montam sozinhas.
Mais detalhes sobre a pesquisa estão disponíveis na reportagem original do ScienceDaily.
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