Cristal de lacunas pode ser chave para supercondutores

Agostinho Rosa - 26/11/2004

Todos os estudantes de elétrica e eletrônica já estudaram os elétrons e as lacunas. Os elétrons movimentam-se saltando de lacuna em lacuna, que podem ser entendidas como "buracos", locais onde não há elétrons. É necessário que haja buracos para que os elétrons possam caminhar, como se brincassem de amarelinha, saltando de lacuna em lacuna. Nisso se fundamenta todo o entendimento atual não apenas da eletricidade, mas também da física dos semicondutores, que gerou a atual onda tecnológica da microeletrônica.

Também se aprende na escola que os átomos se estruturam em cristais, formando arranjos mais ou menos estáveis, dependendo da substância que eles formam.

Mas agora cientistas que estudam a supercondutividade, um fenômeno no qual a resistência elétrica de um material desaparece abaixo de certa temperatura, descobriram um arranjo inusitado de lacunas. Em uma área totalmente desprovida de elétrons, as lacunas se estruturaram como se fossem átomos. É como se os lugares vazios tivessem formado um cristal.

A descoberta foi feita pelo professor Peter Abbamonte e pelo estudante Andrivo Rusydi, ambos do Laboratório Nacional Brookhaven, Estados Unidos, e foi publicada no último exemplar da revista Nature.

O incrível "cristal de lacunas" foi descoberto em um composto chamado SCO, um cuprato formado por estrôncio, cobre e oxigênio. A sigla SCO vem dos símbolos químicos desses três elementos. Ainda mais espantoso, o "cristal de ausências" é rígido e perfeitamente ordenado, como qualquer cristal que se preze.

"Um cristal de lacunas é um fenômeno muito raro," afirmou o professor Abbamonte em uma nota divulgada pelo Laboratório. "Sua existência é um resultado direto das correlações entre as lacunas, as quais, se acredita, produzem a supercondutividade em outros cupratos."

O composto SCO consiste de uma camada de átomos de estrôncio ensanduichada por duas camadas de diferentes óxidos de cobre. Numa delas, as moléculas de óxido de cobre formam cadeias longas e paralelas. A outra, na qual apareceu o cristal de lacunas, tem uma estrutura semelhante a uma escada, lembrando cadeias que são unidas horizontalmente.

A descoberta não é apenas uma curiosidade científica. A maioria dos pesquisadores da área acreditam que a supercondutividade ou é causada por um arranjo atômico específico ou se dá quando o material atinge a fronteira entre dois arranjos. E o cristal de lacunas nada mais é do que um novo arranjo de cargas elétricas.

O experimento foi feito bombardeando-se a amostra de SCO com um feixe de raios-X. Variando o comprimento de ondas do feixe, os cientistas chegaram a um ponto no qual os raios-X eram refletidos de forma intensa. A reflexão é causada justamente pelas lacunas, mas que não seriam capazes de efetuá-la em tão grande escala caso não estivessem formando uma estrutura bem ordenada.