Observan superconductividad no convencional en grafeno, una puerta hacia tecnología nueva
Redacción Ciencia, 6 nov (EFE).- Los materiales superconductores se usan hoy en día para alimentar una gran variedad de aplicaciones, desde máquinas de resonancia magnética hasta aceleradores de partículas, pero tienen limitaciones, como la necesidad de bajísimas temperaturas. Ahora, un equipo científico ha dado nuevos pasos para superarlas.
La investigación está basada en observaciones en una versión de grafeno, un material bidimensional de átomos de carbono extremadamente fino, resistente, flexible y ligero, unas propiedades que lo hacen único. Los detalles se publican en la revista Science, en un artículo liderado por físicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Estados Unidos.
Los superconductores son como los trenes expreso. Cualquier electricidad que «suba» a uno de estos materiales puede atravesarlos sin detenerse ni perder energía en el trayecto. Por eso, son extremadamente eficientes desde el punto de vista energético.
Sin embargo, los convencionales tienen un uso limitado, ya que deben enfriarse a temperaturas ultrabajas mediante sofisticados sistemas de refrigeración para mantenerlos en su estado superconductor.
Si estos pudieran funcionar a temperaturas más altas, similares a las ambientales, se abrirían puertas a un nuevo mundo de tecnologías, desde cables eléctricos y redes eléctricas sin pérdida de energía hasta sistemas prácticos de computación cuántica, detalla un comunicado del MIT.
Por ello, científicos de diversos centros están estudiando superconductores no convencionales, materiales que muestran superconductividad de formas diferentes y potencialmente más prometedoras que los actuales. Y esto es precisamente lo que se describe este jueves en Science, un «prometedor avance», según sus responsables.
En concreto, los investigadores informan de nuevas pruebas de superconductividad no convencional en una versión de grafeno, llamada grafeno tricapa girado de «ángulo mágico». Se trata de un material que se fabrica apilando tres láminas de grafeno del grosor de un átomo en un ángulo específico, o torsión, que permite que surjan propiedades exóticas.
Este material ya había mostrado indicios indirectos de superconductividad no convencional y otros comportamientos electrónicos extraños en el pasado. El nuevo descubrimiento ofrece la confirmación más directa de que el material presenta superconductividad no convencional, resume el MIT.
El grafeno se aisló hace 18 años gracias a los rusos Andre Geim y Konstantin Novoselov -recibieron el Nobel de Física en 2010-.
Las propiedades increíbles del grafeno se presentaron en una sola capa de material, pero a lo largo de los años la comunidad científica se dio cuenta que las cualidades podrían cambiar poniendo una lámina encima de otra.
En 2010 se publicaron una serie de artículos teóricos que afirmaban que, si además de colocar dos capas estas se rotan en un ángulo pequeño, las propiedades electrónicas se modifican bastante.
En el MIT, liderados por el español Pablo Jarillo-Herrero -quien también firma el artículo de hoy-, comenzaron entonces a trabajar con el grafeno bicapa girado, utilizando al principio rotaciones con ángulos grandes, con las que también se producen cambios atractivos en las propiedades, y después con ángulos pequeños, con los que llegó la sorpresa.
Los primeros resultados interesantes aparecieron en 2016, pero no fue hasta 2018 cuando descubrieron dos comportamientos del grafeno girado de ángulo mágico -así comenzó a llamarse el pequeño ángulo de giro utilizado- que nadie había predicho.
La nueva versión de grafeno podía volverse aislante y superconductora y pasar de una propiedad a otra. Los hallazgos dieron lugar a un campo completamente nuevo conocido como «twistrónica» -twist es giro en inglés-.
En el nuevo estudio de Science se presentan pruebas de superconductividad no convencional en uno de estos grafenos, pero esta vez tricapa.
En concreto, el equipo pudo medir lo que se denomina «brecha superconductora», una propiedad que describe la resistencia del estado superconductor de un material a determinadas temperaturas.
Constataron que la brecha superconductora es muy diferente a la de los superconductores típicos, lo que significa que el mecanismo por el cual el material se vuelve superconductor también debe ser diferente y poco convencional.
Los investigadores hicieron su descubrimiento utilizando una nueva plataforma experimental que permite esencialmente observar la brecha superconductora a medida que la superconductividad emerge en materiales bidimensionales, en tiempo real.
«Comprender muy bien un superconductor no convencional puede desencadenar nuestra comprensión del resto», resume Jarillo-Herrero. «Esta comprensión puede guiar el diseño de superconductores que funcionen a temperatura ambiente, por ejemplo, lo que es una especie de santo grial de todo el campo». EFE
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