Energia

Paradoxo: Descoberto um supercondutor que também é magnético

Redação do Site Inovação Tecnológica - 27/05/2025

Ilustração mostrando pares de elétrons supercondutores no grafeno romboédrico (a estrutura reticular central) girando no sentido horário ou anti-horário (correspondendo às cores azul e vermelha). Os pares de elétrons apresentam propriedades de magnetismo e supercondutividade, que se acreditava não poderem coexistir em um único material.
[Imagem: Sampson Wilcox/Research Laboratory of Electronics]

Supercondutividade e magnetismo

O magnetismo e a supercondutividade são duas propriedades que não se combinam. À exceção de condições bem raras, para ter um você precisa abrir mão do outro.

Mas um "supercondutor quiral" recém-descoberto está colocando esse pressuposto em xeque, conduzindo eletricidade sem resistência e, paradoxalmente, sendo intrinsecamente magnético.

E, mais importante do ponto de vista prático, essa supercondutividade exótica foi observada em um material surpreendentemente comum, o grafite, o material com que são feitos os lápis e muitos lubrificantes.

O grafite é composto por camadas de grafeno, que são folhas de átomos de carbono com um único átomo de espessura. Essas camadas se empilham facilmente, e igualmente podem se desprender à menor pressão, o que faz com que o lápis solte o carbono no papel ou funcione como um lubrificante.

Uma pitada de grafite pode conter milhões de folhas de grafeno, que normalmente são empilhadas de modo que todas as outras camadas se alinhem. Contudo, de vez em quando o grafite contém pequenas "bolsas", nas quais o grafeno é empilhado em um padrão diferente, assemelhando-se a uma escada, com as camadas deslocadas.

Construa uma escada dessas com cinco degraus e você terá o inesperado casamento entre supercondutividade e magnetismo.

É um material comum e puro, o grafite, apenas com uma estrutura cristalina específica.
[Imagem: Tonghang Han et al. - 10.1038/s41586-025-09169-7]

Supercondutor magnético

Tonghang Han e colegas do MIT, nos EUA, descobriram que, quando quatro ou cinco folhas de grafeno são empilhadas nessa configuração, chamada romboédrica, a estrutura resultante apresenta propriedades eletrônicas excepcionais, que não são vistas no grafite como um todo.

Quando os flocos foram resfriados a 300 milikelvins (cerca de -273 ºC), o material se comportou como um supercondutor, o que significa que qualquer corrente elétrica passa por ele sem resistência.

Mas a maior surpresa estava por vir: Quando o material foi submetido a um campo magnético externo, e esse campo magnético teve seus polos alternados, os flocos de grafite também alternaram entre dois estados supercondutores diferentes, como se fossem um ímã invertendo os polos norte e sul.

Isso indica que o supercondutor possui algum magnetismo interno e intrínseco - esse comportamento de comutação não ocorre em outros supercondutores.

"A crença popular é que supercondutores não gostam de campos magnéticos," comentou o professor Long Ju. "Mas acreditamos que esta seja a primeira observação de um supercondutor que se comporta como um ímã com evidências tão diretas e simples. E isso é bastante bizarro, porque vai contra a impressão geral que as pessoas têm sobre supercondutividade e magnetismo."

Bibliografia:

Artigo: Signatures of chiral superconductivity in rhombohedral graphene
Autores: Tonghang Han, Zhengguang Lu, Zach Hadjri, Lihan Shi, Zhenghan Wu, Wei Xu, Yuxuan Yao, Armel A. Cotten, Omid Sharifi Sedeh, Henok Weldeyesus, Jixiang Yang, Junseok Seo, Shenyong Ye, Muyang Zhou, Haoyang Liu, Gang Shi, Zhenqi Hua, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Peng Xiong, Dominik M. Zumbühl, Liang Fu, Long Ju
Revista: Nature
DOI: 10.1038/s41586-025-09169-7

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