Físicos identificaram uma ligação direta entre correlações magnéticas e a fase de pseudolacuna em materiais supercondutores, resultado que questiona a divisão tradicional entre magnetismo e supercondutividade. A conclusão partiu de medições conduzidas por uma equipa liderada por Thomas Chalopin, do Instituto Max Planck de Óptica Quântica, na Alemanha.
Magnetismo e supercondutividade no mesmo cenário
Em supercondutores de alta temperatura, a passagem do estado metálico normal para o regime supercondutor costuma ocorrer após o aparecimento de uma fase intermédia conhecida como pseudogap. Nessa etapa, os elétrons passam a ocupar menos estados disponíveis, fenómeno que sinaliza comportamento coletivo incomum.
Tradicionalmente, magnetismo e supercondutividade são considerados propriedades incompatíveis. A maioria dos materiais exibe uma ou outra, salvo exceções que exigem condições extremas. Mesmo assim, os investigadores observaram que, acima da temperatura crítica de transição, os supercondutores mantêm sinais de magnetismo que ainda não tinham explicação consensual.
Nos compostos em que a quantidade de elétrons permanece inalterada, verifica-se um padrão de spins alternados — o antiferromagnetismo — que organiza os elétrons de forma ordenada. Quando elétrons são removidos por dopagem, esse alinhamento parece desaparecer. Durante décadas, a comunidade científica assumiu que essa desordem eliminava qualquer ordem magnética de longo alcance.
Correlação universal nas baixas temperaturas
O grupo liderado por Chalopin testou essa hipótese em temperaturas extremamente baixas. Utilizando técnicas de medição sensíveis, os cientistas detetaram que, mesmo depois da dopagem, subsiste uma organização magnética subtil. Ao representar os dados em função de uma escala de temperatura específica, as correlações seguiram um padrão considerado universal pelos autores do estudo.
De acordo com Chalopin, essa escala coincide com a temperatura em que o pseudogap surge. O facto sugere que o regime intermédio não é meramente uma fase desordenada, mas sim um estado com magnetismo latente que se estende por todo o material.
Outro resultado destacado refere-se ao comportamento dos elétrons. Em vez de interagirem exclusivamente aos pares — formando os pares de Cooper descritos pela teoria clássica —, os portadores de carga estabeleceram estruturas de múltiplas partículas correlacionadas. Surpreendentemente, a dopagem de um único átomo foi suficiente para perturbar a ordem magnética numa região alargada, sinal de forte acoplamento eletrónico.
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Repercussões para a física da matéria condensada
A descoberta de uma ordem magnética oculta no pseudogap fornece uma possível pista sobre a origem da supercondutividade de alta temperatura. Segundo a equipa, compreender como estas correlações persistem pode indicar o mecanismo que leva os elétrons a formar um estado supercondutor sem resistência elétrica.
Embora o estudo não proponha um modelo definitivo, mostra que o magnetismo não desaparece por completo após a dopagem. Em vez disso, transforma-se num padrão discreto que coexiste com outras propriedades eletrónicas. Esse cenário ajuda a explicar por que razão vários materiais exibem características magnéticas mesmo perto da temperatura crítica.
Os autores defendem que a identificação desse comportamento universal permite refinar teorias sobre o papel das interações eletrónicas em supercondutores de alta temperatura. Ao relacionar temperatura, magnetismo e pseudogap, os novos dados reduzem o espaço para especulação e orientam futuros experimentos em busca de materiais mais eficientes.
Para Chalopin, desvendar essa ordem escondida aproxima a comunidade científica de compreender o fenómeno que há décadas desafia a física da matéria condensada. A perspetiva é que investigações subsequentes esclareçam como as correlações magnéticas se convertem, finalmente, na ausência total de resistência elétrica típica do estado supercondutor.
