Uma equipe internacional de pesquisadores descobriu a primeira evidência de que a supercondutividade, um dos fenômenos mais intrigantes e lucrativos da Física, pode exibir quiralidade.
Isto é, quando um sistema ou objeto não pode ser sobreposto à sua imagem especular, apresentando propriedades de assimetria. A quiralidade é, muitas vezes, vista na natureza. Os materiais quirais são aqueles que possuem versões espelhadas de si mesmo, mas não são idênticos – assim como uma mão esquerda e uma direita. Até o momento, a quiralidade e a supercondutividade – capacidade de transmitir eletricidade com resistência zero – nunca haviam sido encontradas juntas em um mesmo material.
No entanto, pesquisadores liderados por Yoshihiro Iwasa, da Universidade de Tóquio, conseguiram observar uma corrente supercondutora fluindo em apenas uma direção através de um nanotubo quiral. Considerando que a supercondutividade é um dos fenômenos mais intrigantes da Física, a descoberta foi tida como importante. Atualmente, podemos ver que ela ocorre pelo esfriamento de certos materiais a temperaturas extremamente baixas, de 267° C.
A supercondutividade hoje já é usada para criar campos magnéticos fortes, em máquinas de ressonância magnética e trens maglev. No entanto, se os cientistas conseguissem aprender como aproveitá-la em temperaturas mais estáveis, ela poderia revolucionar a maneira como transferimos eletricidade ao redor do mundo – as redes atuais perdem até 7% da eletricidade total devido à resistência.
Antes disso, a supercondutividade só havia sido observada em materiais aquirais, que, embora possam ser invertidos e refletidos, sempre serão idênticos. Isso significa que uma corrente supercondutora sempre flui sem resistência em ambas as direções. De acordo com os pesquisadores, “a quiralidade dos materiais é conhecida por afetar as propriedades óticas, magnéticas e elétricas, causando uma variedade de fenômenos não triviais”.
Uma das escolhas mais óbvias para o experimento foram os nanotubos de carbono, porque são quirais, supercondutores e comumente disponíveis. No entanto, em experimentos anteriores, os pesquisadores conseguiram demonstrar sucesso apenas em grupos de nanotubos e não com tubos individuais – o que é algo necessário quando se pensa em determinar quiralidade.
E isso foi exatamente o que Iwasa e sua equipe conseguiram fazer. “O significado mais importante de nosso trabalho é que a supercondutividade foi observada em um nanotubo individual pela primeira vez”, disse o pesquisador Toshiya Ideue. “Ela nos permitirá buscar propriedades supercondutoras exóticas em estruturas com as características (tubular ou quiral)”.
Para isso, eles usaram um material supercondutor bidimensional chamado dissulfeto de tungstênio, que foi resfriado a -267°C. Os pesquisadores então observaram-no se tornar um supercondutor – oque significa que sua resistência normal caiu pela metade. A equipe então aplicou o conceito a um campo magnético paralelo ao nanotubo, e observou pequenos sinais assimétricos – correndo em uma única direção e não duas.
“O transporte elétrico assimétrico é realizado somente quando um campo magnético é aplicado paralelo ao eixo do tubo”, disse Ideue à Phys.org. “Se não houver campo magnético, a corrente deve fluir simetricamente. Nós notamos que a corrente elétrica deve ser assimétrica (mesmo que o campo magnético seja paralelo ao eixo do tubo), mesmo no estado normal (região não supercondutora), mas nós ainda não conseguimos ver quaisquer sinais discerníveis no estado normal e, curiosamente, ele mostra um grande aumento na região supercondutora”.
Os pesquisadores disseram que ainda não sabem explicar o que causa esses sinais assimétricos, mas que planejam estudá-los à medida que começarem a explorar com mais afinco a relação entre a supercondutividade e a quiralidade. Caso isso seja descoberto, estaremos a um passo de criar circuitos mais sofisticados que façam a energia fluir em uma única direção.
[ Science Alert ] [ Fotos: Reprodução / Science Alert ]
