Fisicos del MIT han establecido la primera ‘familia’ conocida de estructuras de grafeno de superconductividad robusta a baja temperatura, que podría informar el diseño de dispositivos prácticos.
El grafeno es un material delgado de un solo átomo que se puede exfoliar del mismo grafito que se encuentra en la mina de un lápiz. El material ultrafino está hecho completamente de átomos de carbono que están dispuestos en un patrón hexagonal simple, similar al de la malla gallinera. Desde su aislamiento en 2004, se ha descubierto que el grafeno incorpora numerosas propiedades notables en su forma de una sola capa.
En 2018, los investigadores del MIT descubrieron que si dos capas de grafeno se apilan en un ángulo «mágico» muy específico, la estructura de bicapa retorcida podría exhibir una superconductividad robusta, un estado material muy buscado en el que una corriente eléctrica puede fluir sin pérdida de energía. Recientemente, el mismo grupo descubrió que existe un estado superconductor similar en el grafeno tricapa retorcido, una estructura hecha de tres capas de grafeno apiladas en un ángulo mágico nuevo y preciso.
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Ahora, el equipo informa que cuatro y cinco capas de grafeno se pueden torcer y apilar en nuevos ángulos mágicos para provocar una superconductividad robusta a bajas temperaturas.
Este último descubrimiento, publicado esta semana en Nature Materials, establece las diversas configuraciones retorcidas y apiladas de grafeno como la primera «familia» conocida de superconductores de ángulo mágico multicapa. El equipo también identificó similitudes y diferencias entre los miembros de la familia del grafeno.
Los hallazgos podrían servir como modelo para diseñar superconductores prácticos a temperatura ambiente. Si las propiedades entre los miembros de la familia pudieran replicarse en otros materiales conductores naturales, podrían aprovecharse, por ejemplo, para entregar electricidad sin disipación o construir trenes que levitan magnéticamente y funcionan sin fricción.
«El sistema de grafeno de ángulo mágico ahora es una ‘familia’ legítima, más allá de un par de sistemas«, dice el autor principal Jeong Min (Jane) Park, estudiante graduado en el Departamento de Física del MIT. «Tener esta familia es particularmente significativo porque proporciona una forma de diseñar superconductores robustos», explicó en un comunicado.