En 2018, el mundo de la física se incendió con el descubrimiento de que cuando una capa ultrafina de carbono, llamada grafeno, se apila y se retuerce en un "ángulo mágico", esa nueva estructura de doble capa se convierte en un superconductor, lo que permite que fluya la electricidad.sin resistencia ni desperdicio de energía. Ahora, en un giro literal, los científicos de Harvard han ampliado ese sistema superconductor agregando una tercera capa y girándola, abriendo la puerta a avances continuos en la superconductividad basada en grafeno.
El trabajo se describe en un nuevo artículo en ciencia y algún día pueden ayudar a conducir hacia superconductores que operan a temperaturas más altas o incluso cercanas a la temperatura ambiente. Estos superconductores se consideran el santo grial de la física de la materia condensada, ya que permitirían tremendas revoluciones tecnológicas en muchas áreas, incluida la transmisión de electricidad, el transporte yComputación cuántica. La mayoría de los superconductores actuales, incluida la estructura de grafeno de doble capa, funcionan solo a temperaturas ultrafrías.
"La superconductividad en el grafeno retorcido proporciona a los físicos un sistema modelo experimentalmente controlable y teóricamente accesible donde pueden jugar con las propiedades del sistema para decodificar los secretos de la superconductividad a alta temperatura", dijo uno de los coautores principales del artículo, Andrew Zimmerman, un postdoctoralinvestigador en su trabajo en el laboratorio del físico de Harvard Philip Kim.
El grafeno es una capa de átomos de carbono de un átomo de espesor que es 200 veces más fuerte que el acero pero es extremadamente flexible y más liviana que el papel. Casi siempre se ha sabido que es un buen conductor de calor y corriente eléctrica, pero es notoriamente difícilLos experimentos para desbloquear el rompecabezas del grafeno bicapa retorcido han estado en curso desde que el físico del MIT Pablo Jarillo-Herrero y su grupo fueron pioneros en el campo emergente de la "twistrónica" con su experimento en 2018, donde produjeron el superconductor de grafeno girándolo en un ángulo mágico.de 1,1 grados.
Los científicos de Harvard informan que apilaron con éxito tres hojas de grafeno y luego torcieron cada una de ellas en ese ángulo mágico para producir una estructura de tres capas que no solo es capaz de superconductividad, sino que lo hace de manera más robusta y a temperaturas más altas que muchas de las dobles-grafeno apilado. El sistema nuevo y mejorado también es sensible a un campo eléctrico aplicado externamente que les permite sintonizar el nivel de superconductividad ajustando la fuerza de ese campo.
"Nos permitió observar el superconductor en una nueva dimensión y nos proporcionó pistas importantes sobre el mecanismo que impulsa la superconductividad", dijo el otro autor principal del estudio, Zeyu Hao, estudiante de doctorado en la Escuela de Graduados de Artesy Ciencias que también trabajan en el Grupo Kim.
Uno de esos mecanismos tiene a los teóricos realmente emocionados. El sistema de tres capas mostró evidencia de que su superconductividad se debe a interacciones fuertes entre electrones en lugar de débiles. Si es cierto, esto no solo puede ayudar a abrir un camino hacia la superconductividad de alta temperatura, sino tambiénaplicaciones en computación cuántica.
"En la mayoría de los superconductores convencionales, los electrones se mueven a alta velocidad y ocasionalmente se cruzan e influyen entre sí. En este caso, decimos que sus efectos de interacción son débiles", dijo Eslam Khalaf, coautor del estudio y postdoctoralcompañero que trabaja en el laboratorio del profesor de física de Harvard Ashvin Vishwanath. "Mientras que los superconductores que interactúan débilmente son frágiles y pierden superconductividad cuando se calientan a unos pocos Kelvin, los superconductores de acoplamiento fuerte son mucho más resistentes pero mucho menos entendidos.un sistema como el de tres capas podría allanar el camino para finalmente desarrollar una comprensión teórica de los superconductores fuertemente acoplados para ayudar a lograr el objetivo de un superconductor de alta temperatura, tal vez incluso a temperatura ambiente ".
Los investigadores planean continuar explorando la naturaleza de esta superconductividad inusual en estudios posteriores.
"Cuanto más entendamos, más posibilidades tenemos de aumentar las temperaturas de transición superconductoras", dijo Kim.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Harvard . Original escrito por Juan Siliezar. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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