Descubren una extraña superconductividad en grafeno con "ángulo mágico"

Los superconductores son en cierto modo como los trenes de alta velocidad en un sistema ferroviario. Cualquier corriente eléctrica que circule por un material superconductor puede atravesarlo rápidamente sin ralentizarse ni perder energía en el camino. Por ello, los superconductores son muy eficientes energéticamente y se utilizan hoy en día en diversas aplicaciones, desde escáneres de resonancia magnética hasta aceleradores de partículas.

Sin embargo, estos superconductores "convencionales" no son prácticos de utilizar para muchas aplicaciones en las que de otro modo resultarían idóneos. Ello se debe a que para mantenerlos en su estado superconductor hay que tenerlos refrigerados a temperaturas ultrabajas (más bajas que las existentes de forma natural en la Tierra) mediante complejos sistemas criogénicos. Si los superconductores pudieran funcionar a temperaturas más altas, similares a las experimentables a la intemperie en una zona polar o, mejor aún, a la temperatura ambiente de una habitación, posibilitarían un nuevo mundo de aplicaciones tecnológicas, desde cables de alimentación y redes eléctricas sin pérdida de energía hasta sistemas prácticos de computación cuántica. Por este motivo, entidades de todas partes del mundo dedican muchos esfuerzos a encontrar superconductores "no convencionales": materiales que exhiban superconductividad de formas diferentes, sin requerir temperaturas tan bajas, y cuya producción sea lo bastante rentable como para convertirlos en una alternativa real y práctica a los superconductores actuales.

En un avance prometedor, un equipo liderado por Jeong Min Park, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Estados Unidos, ha descubierto indicios claros de la existencia de una superconductividad no convencional en el grafeno tricapa con torsión en "ángulo mágico" (MATTG), un material que se fabrica apilando tres láminas de grafeno muy delgadas (de grosor atómico) con un ángulo de torsión específico, lo que permite que del conjunto surjan propiedades exóticas.

El MATTG ya mostró indicios indirectos de superconductividad no convencional y otros comportamientos electrónicos extraños en el pasado. El nuevo estudio aporta la confirmación más directa hasta la fecha de que el material exhibe una superconductividad no convencional, concretamente que el mecanismo por el cual el MATTG se vuelve superconductor es distinto a todos los conocidos.

Los autores del nuevo estudio observaron indicios claros de superconductividad no convencional en el grafeno tricapa con torsión en un ángulo mágico (MATTG). La imagen ilustra pares de electrones superconductores (esferas amarillas) que viajan a través del MATTG. La lupa representa de manera simbólica el nuevo método que el equipo de investigación ha empleado para explorar la capacidad superconductora no convencional del material (representada por el haz en forma de V). (Imagen: Sampson Wilcox / Emily Theobald / MIT RLE. CC BY-NC-ND 3.0)

El estudio se titula “Experimental evidence for nodal superconducting gap in moiré graphene”. Y se ha publicado en la revista académica Science.

Los siguientes pasos en esta línea de investigación incluyen averiguar más detalles sobre esta forma exótica de superconductividad y evaluar modos de aprovecharla. Lo que se vaya descubriendo podría abrir un nuevo camino hacia el diseño y fabricación de superconductores capaces de operar a temperaturas menos frías o incluso a temperatura ambiente. (Fuente: NCYT de Amazings)