Los científicos han confirmado definitivamente que las capas de grafeno especialmente retorcidas exhiben superconductividad, un fenómeno en el que los materiales conducen la electricidad con resistencia cero. Los últimos hallazgos, publicados en Science el 6 de noviembre, refuerzan el argumento de que este grafeno de “ángulo mágico” pertenece a una clase desconcertante de superconductores que desafían las explicaciones convencionales. Este descubrimiento podría ser un paso crucial hacia la comprensión y la ingeniería de superconductores que funcionen en condiciones menos extremas, potencialmente incluso a temperatura ambiente.
El rompecabezas de la superconductividad no convencional
Los superconductores han sido buscados durante mucho tiempo por su eficiencia en la transmisión de energía, pero la mayoría requiere temperaturas extremadamente frías para funcionar. Los superconductores convencionales dependen del emparejamiento de electrones mediante interacciones con la estructura atómica del material. Sin embargo, en la década de 1980, los investigadores encontraron materiales (como los cupratos) que se superconducían de formas que este modelo no podía explicar. Estos superconductores no convencionales siguen siendo poco conocidos, pero tienen potencial para aplicaciones más prácticas.
Cómo encaja el grafeno retorcido
La clave está en apilar láminas de grafeno (carbono de una sola capa) y girarlas hasta lograr un “ángulo mágico” preciso. En 2018, investigadores dirigidos por Pablo Jarillo-Herrero observaron por primera vez la superconductividad en esta configuración, pero la prueba definitiva seguía siendo difícil de alcanzar. Ahora, el equipo ha proporcionado pruebas convincentes de que el grafeno retorcido de triple capa se comporta como otros superconductores no convencionales, incluida la presencia de nodos en su brecha de energía.
Los nodos significan que los electrones en ciertas direcciones no están unidos en pares (pares de Cooper), un sello distintivo de muchos materiales no convencionales. La brecha de energía, que dicta cuánta energía se necesita para romper esos pares, varía según el impulso de los electrones. Este comportamiento se confirmó creando un sándwich de grafeno-aislante-grafeno y midiendo el túnel de electrones, lo que reveló la estructura de la brecha de energía.
La simplicidad como ventaja
El atractivo del grafeno de ángulo mágico no son sólo sus propiedades superconductoras, sino también su simplicidad. “Este es un sistema químicamente prístino. Es sólo carbono”, explica el físico Ali Yazdani. A diferencia de los cupratos complejos, el grafeno ofrece un entorno más limpio para estudiar la física fundamental de la superconductividad no convencional.
El camino a seguir
El creciente consenso entre los científicos –respaldado por múltiples confirmaciones experimentales– sugiere que el grafeno retorcido podría ser el campo de pruebas ideal para desarrollar una teoría unificadora de la superconductividad no convencional. Si los investigadores pueden descifrar los mecanismos subyacentes, podrían diseñar materiales que sean superconductores a temperaturas más altas, revolucionando la tecnología energética.
Cuanto más consistente sea la evidencia de diferentes experimentos, más cerca estaremos de lograr un gran avance. Comprender cómo funcionan estos materiales desbloqueará posibilidades que ni siquiera hemos imaginado todavía.
