Tecnologia Científica

Os pesquisadores descobrem propriedades únicas de um novo supercondutor promissor
A pesquisa é o primeiro passo em direção a um objetivo maior de compreender estados supercondutores não convencionais em materiais, que possivelmente poderiam ser usados ​​em computação quântica no futuro.
Por Universidade de Minnesota - 16/06/2021


Uma equipe de físicos liderada pela Universidade de Minnesota descobriu que o único metal supercondutor disseleneto de nióbio (NbSe2) é mais resistente quando usado como uma camada muito fina. O diagrama acima mostra os diferentes estados supercondutores das ondas s, p e d no metal. Crédito: Alex Hamill e Brett Heischmidt, Universidade de Minnesota

Uma equipe internacional de físicos liderada pela Universidade de Minnesota descobriu que um metal supercondutor único é mais resistente quando usado como uma camada muito fina. A pesquisa é o primeiro passo em direção a um objetivo maior de compreender estados supercondutores não convencionais em materiais, que possivelmente poderiam ser usados ​​em computação quântica no futuro.

A colaboração inclui quatro membros do corpo docente da Escola de Física e Astronomia da Universidade de Minnesota - Professor Associado Vlad Pribiag, Professor Rafael Fernandes e Professores Assistentes Fiona Burnell e Ke Wang - juntamente com físicos da Universidade Cornell e várias outras instituições. O estudo foi publicado na Nature Physics .

O disseleneto de nióbio (NbSe 2 ) é um metal supercondutor , ou seja, pode conduzir eletricidade ou transportar elétrons de um átomo para outro, sem resistência. Não é incomum que os materiais se comportem de maneira diferente quando têm um tamanho muito pequeno, mas o NbSe 2 tem propriedades potencialmente benéficas. Os pesquisadores descobriram que o material na forma 2D (um substrato muito fino com apenas algumas camadas atômicas de espessura) é um supercondutor mais resiliente porque tem uma simetria dupla, que é muito diferente de amostras mais grossas do mesmo material.

Motivados pela previsão teórica de Fernandes e Burnell da supercondutividade exótica neste material 2D, Pribiag e Wang começaram a investigar dispositivos supercondutores 2D atomicamente finos.

"Esperávamos que tivesse um padrão de rotação de seis vezes, como um floco de neve." Disse Wang. "Apesar da estrutura sêxtupla, ele só mostrou um comportamento duplo no experimento."

“Esta foi uma das primeiras vezes [este fenômeno] foi visto em um material real”, disse Pribiag.

Os pesquisadores atribuíram a recém-descoberta simetria rotacional dupla do estado supercondutor em NbSe 2 à mistura entre dois tipos de supercondutividade estreitamente concorrentes, ou seja, o tipo de onda s convencional - típico de NbSe 2 em massa - e um d- ou Mecanismo do tipo p que surge em NbSe 2 de poucas camadas . Os dois tipos de supercondutividade têm energias muito semelhantes neste sistema. Por isso, eles interagem e competem entre si.

Pribiag e Wang disseram que mais tarde souberam que físicos da Universidade Cornell estavam revisando a mesma física usando uma técnica experimental diferente, ou seja, medições de tunelamento quântico. Eles decidiram combinar seus resultados com a pesquisa Cornell e publicar um estudo abrangente.

Burnell, Pribiag e Wang planejam desenvolver esses resultados iniciais para investigar mais a fundo as propriedades do NbSe 2 atomicamente fino em combinação com outros materiais 2D exóticos, o que poderia levar ao uso de estados supercondutores não convencionais, como a supercondutividade topológica, para construir computadores quânticos.

"O que queremos é uma interface completamente plana na escala atômica", disse Pribiag. "Acreditamos que este sistema será capaz de nos dar uma plataforma melhor para estudar materiais para usá-los em aplicações de computação quântica."

Além de Pribiag, Fernandes, Burnell, Wang, a colaboração incluiu os alunos de graduação em física da Universidade de Minnesota, Alex Hamill, Brett Heischmidt, Daniel Shaffer, Kan-Ting Tsai e Xi Zhang; Jie Shan e Kin Fai Mak do corpo docente da Cornell University e o estudante de graduação Egon Sohn; Helmuth Berger e László Forró, pesquisadores da Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, na Suíça; Alexey Suslov, pesquisador do National High Magnetic Field Laboratory em Tallahassee, Flórida; e Xiaoxiang Xi, professor da Universidade de Nanjing, na China.

 

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