Físicos hacen un descubrimiento en grafeno que podría ayudar a desarrollar superconductores

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Cuando se superponen dos rejillas de líneas, aparecen hermosos diseños cuando una de ellas está desplazada.

Estos “patrones de moiré” han intrigado a artistas, científicos y matemáticos desde hace mucho tiempo y han encontrado aplicaciones en impresión, moda y billetes.

Ahora, un equipo liderado por Rutgers University ha allanado el camino para resolver uno de los misterios más perdurables en la física de materiales al descubrir que en presencia de un patrón de moiré en grafeno, los electrones se organizan en rayas o bandas, como soldados en formación.

Sus hallazgos, publicados en la revista Nature, podrían ayudar en la búsqueda de materiales cuánticos, como superconductores, que funcionarían a temperatura ambiente.

Tales materiales reducirían drásticamente el consumo de energía al hacer que la transmisión de energía y los dispositivos electrónicos sean más eficientes.

“Nuestros hallazgos proporcionan una pista esencial del misterio que conecta una forma de grafeno, llamada grafeno de doble capa retorcida, con superconductores que podrían funcionar a temperatura ambiente”, dijo la autora principal Eva Y. Andrei, profesora de la Junta de Gobernadores en el Departamento de Física de Rutgers y Astronomía en la Escuela de Artes y Ciencias de la Universidad de Rutgers-New Brunswick.

El grafeno, una capa finamente atomizada del grafito utilizado en los lápices, es una malla hecha de átomos de carbono que se parece a un panal.

Es un gran conductor de electricidad y mucho más fuerte que el acero.

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El equipo dirigido por Rutgers estudió el grafeno bicapa retorcido, creado al superponer dos capas de grafeno y desalinearlas ligeramente.

Esto crea un “ángulo de giro” que da como resultado un patrón de muaré que cambia rápidamente cuando cambia el ángulo de giro.

En 2010, el equipo de Andrei descubrió que, además de ser bonitos, los patrones de moiré formados con grafeno bicapa retorcido tienen un efecto dramático en las propiedades electrónicas del material.

Esto se debe a que el patrón de muaré ralentiza los electrones que conducen la electricidad en el grafeno y se cruzan entre sí a grandes velocidades.

En un ángulo de giro de aproximadamente 1.1 grados, el llamado ángulo mágico, estos electrones se detienen casi por completo.

Los electrones lentos comienzan a verse e interactúan con sus vecinos para moverse en un paso de bloqueo.

Como resultado, el material adquiere propiedades sorprendentes como la superconductividad o el magnetismo.

Utilizando una técnica inventada por el grupo de Andrei para estudiar el grafeno bicapa retorcido, el equipo descubrió un estado en el que los electrones se organizan en bandas que son robustas y difíciles de romper.

“Nuestro equipo encontró un parecido cercano entre esta característica y observaciones similares en superconductores de alta temperatura, proporcionando nueva evidencia del vínculo profundo que subyace a estos sistemas y abriendo el camino para desentrañar su misterio perdurable”, dijo Andrei.

Fuente: Noticias de la Ciencia