Os cientistas descobriram uma nova reviravolta em uma das interações fundamentais que sustentam o mundo fa­sico - a interação da energia entre os elanãtrons em um material sãolido.

a‰ a interação entre os elanãtrons que estãono cerne da supercondutividade, a habilidade de um material de mover uma corrente elanãtrica com resistência zero. Para conseguir isso, esses supercondutores devem ser resfriados a temperaturas muito baixas - normalmente cerca de 423 graus Fahrenheit negativos. Compreender as interações de elanãtrons, dizem os cientistas, pode ajuda¡-los a criar uma nova geração de materiais qua¢nticos supercondutores que funcionam em temperaturas mais altas e mais fa¡ceis de gerenciar.

“ Durante décadas, o sonho foi fazer supercondutores de alta temperatura que operassem tão alto quanto a temperatura ambiente, mas hámuito que ainda não entendemos sobre supercondutividade”, disse Eduardo H. da Silva Neto , professor assistente de física da Yale e o autor correspondente de um novo estudo que examinou como os elanãtrons interagem em materiais a  base de cobre.

O estudo foi publicado na revista Nature Communications.

Ao examinar as interações de elanãtrons em a³xidos de cobre, os pesquisadores prestaram muita atenção a uma lei fundamental da física conhecida como lei de Coulomb, que afirma que cargas opostas se atraem e cargas semelhantes se repelem.

O que eles descobriram foi surpreendente. Usando um manãtodo chamado espalhamento inela¡stico de raios-X ressonante (RIXS), eles descobriram que os elanãtrons dentro dos a³xidos de cobre criam ondas flutuantes de carga elanãtrica que emanam não apenas em duas direções - algo que os cientistas observaram na última década - mas em todas as direções.

“ Embora as ondas de densidade de carga sejam geralmente orientadas ao longo dos eixos do cristal - as linhas que usamos para entender o arranjo dos a¡tomos em um cristal - descobrimos que por um breve período de tempo elas podem girar em outra direção e voltar, criando novas estruturas a partir de quais novas propriedades podem surgir ”, disse da Silva Neto, que émembro do corpo docente do Instituto de Ciências da Energia de Yale no Campus Oeste.

A implicação, disseram os pesquisadores, éque os elanãtrons em um material sãolido podem interagir de uma forma que infringe a lei de Coulomb. Em alguns casos, a presença de a¡tomos no sãolido pode atémesmo fazer com que elanãtrons com a mesma carga elanãtrica se atraiam em vez de se repelirem.

“ Ninguanãm previu isso”, disse o co-autor Alex Frano, professor assistente de física na Universidade da Califa³rnia-San Diego. “A interação de Coulomb governa a maioria dos fena´menos fa­sicos que já experimentamos.”

Os pesquisadores disseram que esta nova informação da¡ a eles uma “impressão digital” de como a lei de Coulomb funciona em materiais qua¢nticos sãolidos e supercondutores de alta temperatura. “No geral, estamos fornecendo um novo paradigma para pensar sobre ordem de carga, supercondutividade e interações de elanãtrons em materiais qua¢nticos”, disse da Silva Neto.

O primeiro autor do estudo éFabio Boschini, anteriormente na University of British Columbia e agora professor assistente no Institut National de la Recherche Scientifique no Canada¡.

Outros coautores incluem pesquisadores da University of California-San Diego, da University of British Columbia, do Max Planck Institute na Alemanha, do Lawrence Berkeley National Laboratory, do Brookhaven National Laboratory, do Instituto Central de Pesquisa da Indústria de Energia Elanãtrica no Japa£o, da Canadian Light Fonte, Helmholtz-Zentrum Berlin e University of California-Davis.

A pesquisa foi financiada, em parte, pelo Departamento de Energia dos Estados Unidos.