Os cientistas confirmaram definitivamente que camadas especialmente torcidas de grafeno exibem supercondutividade, um fenômeno em que os materiais conduzem eletricidade com resistência zero. As últimas descobertas, publicadas na Science em 6 de novembro, reforçam o argumento de que este grafeno de “ângulo mágico” pertence a uma classe intrigante de supercondutores que desafiam as explicações convencionais. Esta descoberta pode ser um passo crucial para a compreensão e engenharia de supercondutores que funcionam sob condições menos extremas, potencialmente até mesmo à temperatura ambiente.
O quebra-cabeça da supercondutividade não convencional
Supercondutores são procurados há muito tempo por sua eficiência na transmissão de energia, mas a maioria exige temperaturas extremamente baixas para operar. Os supercondutores convencionais dependem do emparelhamento de elétrons por meio de interações com a estrutura atômica do material. No entanto, na década de 1980, os investigadores encontraram materiais – como os cupratos – que eram supercondutores de formas que este modelo não conseguia explicar. Esses supercondutores não convencionais permanecem pouco compreendidos, mas têm potencial para aplicações mais práticas.
Como o grafeno torcido se encaixa
A chave está em empilhar folhas de grafeno (carbono de camada única) e torcê-las em um “ângulo mágico” preciso. Em 2018, investigadores liderados por Pablo Jarillo-Herrero observaram pela primeira vez a supercondutividade nesta configuração, mas a prova definitiva permaneceu ilusória. Agora, a equipe forneceu evidências convincentes de que o grafeno torcido de camada tripla se comporta como outros supercondutores não convencionais, incluindo a presença de nós em sua lacuna de energia.
Os nós significam que os elétrons em certas direções não estão ligados em pares (pares de Cooper) – uma marca registrada de muitos materiais não convencionais. A lacuna de energia, que determina quanta energia é necessária para quebrar esses pares, varia dependendo do momento dos elétrons. Esse comportamento foi confirmado pela criação de um sanduíche de grafeno-isolante-grafeno e pela medição do tunelamento de elétrons, que revelou a estrutura do gap de energia.
Simplicidade como vantagem
O apelo do grafeno de ângulo mágico não são apenas suas propriedades supercondutoras, mas sua simplicidade. “Este é um sistema quimicamente puro. É apenas carbono”, explica o físico Ali Yazdani. Ao contrário dos cupratos complexos, o grafeno oferece um ambiente mais limpo para o estudo da física fundamental da supercondutividade não convencional.
O caminho a seguir
O crescente consenso entre os cientistas – apoiado por múltiplas confirmações experimentais – sugere que o grafeno torcido pode ser o campo de testes ideal para o desenvolvimento de uma teoria unificadora de supercondutividade não convencional. Se os investigadores conseguirem decifrar os mecanismos subjacentes, poderão conceber materiais que superconduzem a temperaturas mais elevadas, revolucionando a tecnologia energética.
Quanto mais consistentes forem as evidências provenientes de diferentes experiências, mais perto estaremos de um avanço. Compreender como esses materiais funcionam irá desbloquear possibilidades que ainda nem imaginamos.
