Atéagora, a história dos materiais supercondutores tem sido um conto de dois tipos: onda s e onda d.

Agora, os pesquisadores da Cornell - liderados por Brad Ramshaw, o professor assistente Dick & Dale Reis Johnson no College of Arts and Sciences - descobriram um terceiro tipo possí­vel: a onda g.

Seu artigo, "Evidaªncia termodina¢mica para um para¢metro de ordem de dois componentes supercondutores em Sr 2 RuO 4 ", publicado em 21 de setembro na Nature Physics . O autor principal éo estudante de doutorado Sayak Ghosh, MS '19.

Os elanãtrons em supercondutores se movem juntos no que são conhecidos como pares de Cooper. Esse "emparelhamento" confere aos supercondutores sua propriedade mais famosa - nenhuma resistência elanãtrica - porque, para gerar resistência, os pares de Cooper precisam ser separados, e isso consome energia.

Em supercondutores de onda S - geralmente materiais convencionais , como chumbo, estanho e mercaºrio - os pares de Cooper são feitos de um elanãtron apontando para cima e outro apontando para baixo, ambos se movendo de frente um para o outro, sem nenhum momento angular la­quido. Nas últimas décadas, uma nova classe de materiais exa³ticos exibiu o que échamado de supercondutividade de onda d, em que os pares de Cooper tem dois quanta de momento angular.

Os fa­sicos teorizaram a existaªncia de um terceiro tipo de supercondutor entre esses dois estados chamados de "singlete": um supercondutor de onda p, com um quanta de momento angular e os elanãtrons emparelhando com spins paralelos em vez de antiparalelos. Este supercondutor de spin-tripleto seria um grande avanço para a computação qua¢ntica, pois pode ser usado para criar fanãrmions de Majorana, uma parta­cula única que ésua própria antiparta­cula.

Por mais de 20 anos, um dos principais candidatos a um supercondutor de onda p foi o rutenato de estra´ncio (Sr2RuO4), embora pesquisas recentes tenham comea§ado a abrir buracos na ideia.

Ramshaw e sua equipe decidiram determinar de uma vez por todas se o rutenato de estra´ncio éum supercondutor de onda p altamente desejado. Usando espectroscopia de ultrassom ressonante de alta resolução, eles descobriram que o material épotencialmente um tipo inteiramente novo de supercondutor: onda g.

"Este experimento realmente mostra a possibilidade desse novo tipo de supercondutor que nunca hava­amos pensado antes", disse Ramshaw. "Isso realmente abre o espaço de possibilidades para o que um supercondutor pode ser e como ele pode se manifestar. Se algum dia conseguirmos controlar o controle de supercondutores e usa¡-los em tecnologia com o tipo de controle ajustado que temos com semicondutores, realmente queremos saber como eles funcionam e em quais variedades e sabores eles vão. "

Como em projetos anteriores , Ramshaw e Ghosh usaram espectroscopia de ultrassom ressonante para estudar as propriedades de simetria da supercondutividade em um cristal de rutenato de estra´ncio que foi cultivado e cortado com precisão por colaboradores do Instituto Max Planck de Fa­sica Quí­mica de Sa³lidos na Alemanha.

No entanto, ao contra¡rio das tentativas anteriores, Ramshaw e Ghosh encontraram um problema significativo ao tentar conduzir o experimento.

"Resfriar o ultrassom ressonante para 1 kelvin (menos 457,87 graus Fahrenheit) édifa­cil, e tivemos que construir um aparelho completamente novo para conseguir isso", disse Ghosh.

Com sua nova configuração, a equipe Cornell mediu a resposta das constantes ela¡sticas do cristal - essencialmente a velocidade do som no material - a uma variedade de ondas sonoras conforme o material resfriava atravanãs de sua transição supercondutora a 1,4 kelvin (menos 457 graus Fahrenheit).

"Este éde longe os dados de espectroscopia de ultrassom ressonante de mais alta precisão já obtidos a essas baixas temperaturas", disse Ramshaw.

Com base nos dados, eles determinaram que o rutenato de estra´ncio éo que chamamos de supercondutor de dois componentes, o que significa que a forma como os elanãtrons se ligam étão complexa que não pode ser descrita por um aºnico número; ele também precisa de uma direção.

Estudos anteriores usaram espectroscopia de ressonância magnanãtica nuclear (NMR) para estreitar as possibilidades de que tipo de material de onda o rutenato de estra´ncio poderia ser, eliminando efetivamente a onda p como uma opção.

Ao determinar que o material era de dois componentes, a equipe de Ramshaw não apenas confirmou essas descobertas, mas também mostrou que o rutenato de estra´ncio também não era um supercondutor de onda s ou d convencional.

"O ultrassom ressonante realmente permite que vocêentre e mesmo que vocênão consiga identificar todos os detalhes microsca³picos, vocêpode fazer declarações gerais sobre quais estãodescartados", disse Ramshaw. "Então, as únicas coisas com as quais os experimentos são consistentes são essas coisas muito, muito estranhas que ninguanãm nunca viu antes. Uma das quais éa onda G, que significa momento angular 4. Ninguanãm nunca pensou que haveria um supercondutor de onda g. "

Agora os pesquisadores podem usar a técnica para examinar outros materiais e descobrir se eles são candidatos potenciais a  onda p.

No entanto, o trabalho com o rutenato de estra´ncio não estãoconclua­do.

"Este material éextremamente bem estudado em muitos contextos diferentes, não apenas por sua supercondutividade", disse Ramshaw. "Na³s entendemos que tipo de metal anã, por que éum metal, como se comporta quando vocêmuda a temperatura, como se comporta quando vocêmuda o campo magnanãtico. Portanto, vocêdeve ser capaz de construir uma teoria de por que ele se torna um supercondutor melhor aqui do que em qualquer outro lugar. "