Em 1986, a descoberta da supercondutividade em materiais cerâmicos à base de cobre — os cupratos — revolucionou as concepções dos físicos. A temperatura de transição para o estado supercondutor subiu de repente várias vezes acima do limite anterior, e a teoria BCS habitual, que explicava o fenômeno pelas vibrações da rede, deixou de funcionar.
Uma equipe internacional liderada pelo professor Nigel Hussey, da Universidade Radboud e do HFML-FELIX, em colaboração com colegas da China, do Reino Unido e dos Estados Unidos, finalmente encontrou o mecanismo fundamental. Os pesquisadores mostraram que, nos cupratos dopados com elétrons, como o óxido de lantânio-cério-cobre, os elétrons formam pares precisamente graças à interação com flutuações de spin — rápidas oscilações dos minúsculos momentos magnéticos dos átomos.
Para provar isso, os cientistas criaram um filme fino especial com um gradiente suave de temperatura crítica ao longo do comprimento. Contatos litográficos permitiram medir a resistência em diferentes valores de temperatura de transição, mantendo o mesmo nível de desordem. A análise dos dados em campos magnéticos fortes revelou que a principal fonte de resistência é o espalhamento dos elétrons nos spins flutuantes, e a força dessa interação correlaciona-se diretamente com a temperatura de supercondutividade.
A analogia é simples: imagine o fluxo de elétrons como uma multidão de pessoas no metrô. As flutuações de spin são os súbitos «empurrões» dos vizinhos que, num metal comum, atrapalham o movimento, mas nos cupratos ajudam os elétrons a «se agarrar» em pares e a se mover sem perdas. É precisamente essa ligação, e não as vibrações dos íons, que se revelou decisiva.
No entanto, o trabalho também revelou um segundo «ingrediente» até agora desconhecido. Mesmo reforçando a interação com os spins, é impossível alcançar as temperaturas recordes observadas em outras famílias de cupratos. A busca do fator que falta torna-se agora a principal tarefa dos teóricos.
Os resultados foram publicados na Nature Physics e aproximam o momento em que os supercondutores de alta temperatura poderão funcionar a temperaturas acessíveis sem refrigeração dispendiosa. Isso abrirá caminho para linhas de transmissão de energia supereficientes, ímãs potentes para a medicina e tecnologias quânticas do futuro.
