Físicos chineses da Universidade de Pequim descobriram uma nova fase em supercondutores, que coincide exatamente com a fronteira onde o material começa subitamente a conduzir corrente sem resistência no «flanco esquerdo» do diagrama de temperatura e pressão.
Os investigadores Yu-Cheng Zhu, Jia-Xi Zeng e Xin-Zheng Li mostraram que esta fase — a desordem quântica da rede — surge devido às flutuações quânticas dos núcleos dos átomos. Ao contrário dos modelos habituais, em que o papel principal é atribuído aos eletrões, aqui o comportamento da própria rede cristalina revela-se determinante.
Os cientistas aplicaram o método dos integrais de trajetória na dinâmica molecular para ter em conta a natureza quântica dos núcleos. Os cálculos revelaram uma região triangular no diagrama de fases pressão—temperatura, onde a rede mantém a desordem graças aos efeitos quânticos. A fronteira esquerda desta região coincide com a temperatura de início da supercondutividade.
O efeito manifesta-se de forma especialmente evidente nos materiais que contêm níquel. Ao substituir o hidrogénio pelo deutério, a fronteira da fase quântica desloca-se e a temperatura máxima de supercondutividade cai de 220 para 160 kelvin. Isto confirma a ligação direta entre as flutuações nucleares e o mecanismo de emparelhamento dos eletrões.
A descoberta muda a conceção da supercondutividade de alta temperatura: agora é preciso considerá-la como um estado quântico conjunto dos eletrões e da rede. Anteriormente, os diagramas estruturais eram construídos sem ter em conta os muitos corpos dos núcleos, o que conduzia a previsões imprecisas.
A nova fase oferece uma orientação para a procura de materiais com temperaturas de supercondutividade mais elevadas e explica por que razão, no «flanco esquerdo» da cúpula, a supercondutividade se interrompe abruptamente.
