SBF
21/02/2022
Simulações computacionais realizadas pelo físico Clécio Clemente, professor da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE), e seu aluno de doutorado, José Ferreira Neto, mostram como é possível formar padrões de listras, bolhas e gotículas de tamanho nanométrico na superfície de materiais híbridos, compostos por uma camada supercondutora e outra magnética. O controle da formação desses padrões pode ter aplicações em novas tecnologias de spintrônica e computação quântica.
O trabalho publicado recentemente na revista Physical Review Letters mostra como vórtices supercondutores interagindo com redemoinhos de spin podem formar estruturas complexas semelhantes a emulsões em líquidos. Sob condições apropriadas, dois líquidos imiscíveis podem formar emulsões estáveis, onde uma das substâncias encontra-se dispersa na outra na forma de gotículas. Leite e manteiga são exemplos familiares de emulsões formadas por gordura e solução aquosa. ¨Nosso estudo teórico mostra que skyrmions e vórtices em uma heteroestrutura magneto-supercondutora podem se auto-organizar de maneira semelhante”, diz Clemente.
Materiais supercondutores são capazes de transportar cargas elétricas sem qualquer dissipação de energia. Isso permite a formação de redemoinhos de carga elétrica. Já em alguns materiais magnéticos, uma propriedade chamada de quiralidade permite a formação de vórtices de spin, os skyrmions. Ambos são objetos nanométricos, dotados de estabilidade topológica, o que lhes permite se mover através do respectivo material hospedeiro como partículas minúsculas. Recentemente, vórtices e skyrmions mostraram interagir uns com os outros em heteroestruturas magneto-supercondutoras.
O trabalho mostra que a redução da temperatura do sistema leva ao aumento do acoplamento skyrmion-vórtice em relação às outras interações presentes em cada subsistema, levando à formação de gotículas, listras e bolhas dispostas em padrões surpreendentemente diversos, modulados por densidade. Esses resultados são de fundamental importância, porque lançam luz sobre a formação de padrões em escala mesoscópica em geral, fornecendo novos insights sobre sistemas de vórtice-skyrmion acoplados, que podem ser úteis para spintrônica e aplicações em computação quântica.
A pesquisa foi realizada com apoio financeiro das agências FACEPE, CAPES e CNPq.
Artigo científico
Mesoscale Phase Separation of Skyrmion-Vortex Matter in Chiral-Magnet–Superconductor Heterostructures
José F. Neto e Clécio C. de Souza Silva
Phys. Rev. Lett.128, 057001 – 2 de fevereiro 2022
ArXiv:2104.09619
[1] Imagem: Divulgação
Como citar esta notícia: SBF. Vórtices supercondutores e skyrmions formam padrões complexos. Saense. https://saense.com.br/2022/02/vortices-supercondutores-e-skyrmions-formam-padroes-complexos/. Publicado em 21 de fevereiro (2022).
