Nanofios supercondutores resistem a campos magnéticos mais fortes

Redação do Site Inovação Tecnológica - 15/02/2005

[Imagem: A. Rogachev et al. (2005)]

Na Nanotecnologia, quanto menores forem as coisas, mais diferenciadas elas se tornam, com propriedades distintas do material em escala humana. Quando se trata dos supercondutores, parece que as coisas não são exatamente diferentes, mas muito melhores.

Pesquisadores da Universidade de Illinois, Estados Unidos, conseguiram criar fios supercondutores de altíssima qualidade fabricando-os com dimensões moleculares. Medindo seu comportamento sob a ação de campos magnéticos de diversas potências, eles descobriram que os nanofios supercondutores suportam campos mais fortes do que os fios de tamanho normal.

A pesquisa foi divulgada em um artigo publicado no exemplar de janeiro da revista Physical Review Letters, de autoria do professor Alexey Bezryadin e dos seus alunos Andrey Rogachev e Anthony Bollinger.

O diagrama mostra o princípio da máscara molecular, o método de nanofabricação utilizado para a construção dos nanofios. O substrato é uma pastilha de silício recoberta por películas de óxido de silício (SiO₂) e nitreto de silício (SiN). Uma vala de 100 nanômetros, escavada na camada dupla SiN-SiO₂, recebe nanotubos de carbono presentes em uma solução. O aparato é então pulverizado com uma liga amorfa supercondutora de molibdênio-germânio. No detalhe, pode-se ver o nanofio produzido nesse processo.

"Normalmente, quando você aplica um campo magnético a um supercondutor, o campo enfraquece ou até mesmo destrói a supercondutividade," afirma o professor Alexey. "O campo magnético separa os dois elétrons que formam os pares Cooper e também rotaciona seus spins. À medida em que o supercondutor se torna menor, entretanto, o efeito destrutivo do campo magnético se torna mais fraco."

O campo magnético mostra um efeito extremamente fraco nos nanofios. A quebra dos pares Cooper, tanto pelo efeito orbital quanto pelo efeito spin, foi quase totalmente suprimida. O efeito orbital foi fraco devido às pequenas dimensões do nanofio - cerca de 10 nanômetros de diâmetro - e o efeito spin foi enfraquecido pelas interações spin-órbita.

"Entretanto, não se pode ter como objetivo a redução indefinida do diâmetro do fio," afirma o pesquisador. "À medida em que o diâmetro diminui, a desordem e os efeitos-fronteira se tornam mais e mais importantes. Esses fatores também enfraquecem a supercondutividade."

O preço a pagar pelos efeitos verificados é que os nanofios supercondutores não têm resistência zero como as amostras em grandes dimensões. Mas, como eles não repelem campos magnéticos, poderão ser úteis em conjunto com esses fios maiores. A incorporação de nanofios como filamentos em fios supercondutores normais poderá garantir a transferência de maior corrente, que não será destruída por um campo magnético.

Os pesquisadores agora querem otimizar o diâmetro dos nanofios para obter o melhor das duas situações: transferir correntes maiores e suportar campos magnéticos mais fortes. "O nanofio não poderá ser muito grosso, a fim de ser menos sensível aos campos magnéticos; mas ele também não poderá ser muito fino, a fim de ser totalmente supercondutor. O equilíbrio correto está por ser alcançado," conclui Alexey.

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