M5 Cerâmica de alta temperatura de supercondutividade

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Abaixo de uma certa temperatura crítica, essa cerâmica entra em um regime supercondutor: ela conduz corrente elétrica sem qualquer resistência. Quando a temperatura da cerâmica cai abaixo dessa temperatura crítica, sua resistência cai para zero. O fato de a resistência da cerâmica cair exatamente para zero, e não simplesmente para um valor muito baixo, é o que distingue esse regime supercondutor de qualquer outro regime de alta condutividade.

O fato de a resistência dessa cerâmica cair para zero abaixo da temperatura crítica se deve ao fato de que, nesse regime, os elétrons que transportam a corrente deixam de se mover individualmente e se emparelham em pares de Cooper: cada par de Cooper viaja através da cerâmica sem sofrer dispersão contra a rede cristalina da mesma forma que um elétron individual faria, e é essa ausência de dispersão que, como um todo, medeia o transporte de corrente sem resistência. O fato de os elétrons se emparelharem em pares de Cooper significa que o transporte de corrente nessa cerâmica, abaixo da temperatura crítica, ocorre sem qualquer resistência.

Este regime supercondutor, mediado por pares de Cooper, não se mantém para todas as correntes que passam pela cerâmica: a densidade de corrente crítica, conforme descrita pelo modelo de Kim, é o que limita a extensão em que a cerâmica permanece neste regime supercondutor. Se a densidade de corrente que passa pela cerâmica for maior que essa densidade de corrente crítica, os pares de Cooper se rompem e a cerâmica perde a supercondutividade; se a densidade de corrente permanecer abaixo desse limite, a cerâmica permanece no regime supercondutor.

Este mesmo regime supercondutor também não se mantém para todos os campos magnéticos aplicados à cerâmica: o campo crítico superior, conforme descrito pela teoria de Ginzburg-Landau, é o que, juntamente com a temperatura crítica e a densidade de corrente crítica já apresentadas, define a extensão em que a cerâmica retém a supercondutividade. Se o campo magnético aplicado à cerâmica for maior que esse campo crítico superior, os pares de Cooper se rompem novamente e a cerâmica perde a supercondutividade. O fato de o campo magnético permanecer abaixo desse limite permite que a cerâmica mantenha seu estado supercondutor.

Portanto, este modelo, com seu transporte de corrente sem resistência, distingue-se explicitamente de outro modelo deste conjunto, aquele que descreve o transporte iônico: enquanto naquele outro modelo são os íons, possibilitados por um defeito pontual na rede cristalina, que se movem através do cristal, neste modelo é o par de Cooper, e não qualquer íon, que medeia o transporte de corrente. O fato de esse transporte sem resistência depender dos três limites estabelecidos por este modelo — a temperatura crítica, a densidade de corrente crítica e o campo crítico superior — faz da supercondutividade desta cerâmica um regime limitado, e não uma propriedade incondicional do material.

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