Uma equipe de pesquisadores projetou uma interface única entre um supercondutor (material que exibe resistência elétrica zero em baixas temperaturas) e um material quiral. A nova interface cria um campo Zeeman significativamente aprimorado – um campo magnético que afeta o spin dos elétrons. A tecnologia pode ser fundamental para aplicações novas e inovadoras em áreas como eletrônica, energia e, mais importante, computação quântica.

O novo material supercondutor combina um supercondutor convencional com um material que exibe forte acoplamento spin-órbita. Foi demonstrado que esta interação, que surge do acoplamento entre o spin de um elétron e seu movimento orbital, afeta fortemente as propriedades dos materiais supercondutores. A interface induz polarização de spin na superfície do supercondutor e gera estados de quasipartículas de origem magnética.

Agora, estados de quasipartículas são aqueles que são especificamente influenciados por campos magnéticos. Esses estados podem surgir em materiais onde as interações entre elétrons e campos magnéticos são fortes. Os efeitos estão ligados ao conceito de seletividade de spin induzida por quiralidade (CISS), onde a quiralidade estrutural de um material influencia o spin e o momento angular orbital de seus elétrons. O CISS é crucial para o desenvolvimento da spintrônica supercondutora e da supercondutividade topológica, porque fornece uma maneira de controlar o spin dos elétrons em materiais supercondutores.

Ao projetar a interface entre esses dois materiais, os pesquisadores foram capazes de melhorar as propriedades supercondutoras. O material resultante também demonstrou uma tolerância muito maior aos campos magnéticos, o que por si só é um fator crítico para muitas aplicações práticas. Por exemplo, pode eliminar a decoerência, que ocorre quando um sistema quântico interage com o seu ambiente.

As implicações? Esta nova tecnologia pode contribuir para o desenvolvimento de supercondutores de alta temperatura, que operam em temperaturas mais próximas das condições ambientais. É importante notar que os supercondutores existentes só funcionam em temperaturas extremamente baixas. Se as temperaturas subirem o suficiente para que a banda de condução seja atingida, a supercondutividade não ocorrerá. Portanto, futuros materiais baseados nessa interface poderão redefinir a transmissão e armazenamento de energia, bem como permitir a criação de dispositivos eletrônicos mais potentes e eficientes, como alto desempenho transistores.

Por último, o acoplamento spin-órbita aprimorado neste novo material poderia levar à realização de estados supercondutores exóticos com propriedades topológicas. Os estados exóticos diferem dos supercondutores convencionais em termos de suas propriedades eletrônicas e simetria. Esses estados têm sido objeto de intenso interesse de pesquisa devido ao seu potencial para processamento de informações e computação quântica, conforme mencionado anteriormente.

Os pesquisadores acreditam que suas descobertas estimularão novas pesquisas no campo da supercondutividade e abrirão novos caminhos no futuro próximo. Para referência, o primeiro sistema comercial de ressonância magnética usando supercondutores foi introduzido no início da década de 1980. Escusado será dizer que era uma tecnologia inovadora e esperamos que as aplicações futuras apenas se baseiem no seu legado.