Un ángulo mágico hace que el grafeno sea al mismo tiempo superconductor y aislante

Actualizado: 06/07/2022

Ingenieros de la ETH de Zúrich han conseguido modificar el grafeno para que algunas partes de un fragmento puedan ser un aislante eléctrico y otras zonas actúen como superconductor, con sólo unos nanómetros de diferencia. El equipo ha demostrado este avance fabricando componentes electrónicos con grafeno.

A pesar de todos sus superpoderes, el grafeno es aparentemente sencillo: es un excelente conductor de la electricidad y el calor, además de ser muy resistente y flexible.

Pero en 2018, un equipo del MIT descubrió una nueva y extraña característica. Al apilar dos capas de grafeno y luego torcerlas a exactamente 1,06 grados de inclinación, el material se convirtió en aislante – hasta que se aplicó un cierto voltaje, momento en el que cambió repentinamente para convertirse en superconductor.

Conocido como «grafeno bicapa de ángulo mágico», esta forma específica del material mostró una forma de magnetismo nunca vista hasta entonces, y en otro estudio los investigadores descubrieron que los efectos eran más pronunciados si se apilaban más hojas.

En el nuevo estudio, los investigadores de la ETH de Zúrich han demostrado que pueden convertir una sola lámina de este grafeno en un aislante y un superconductor al mismo tiempo, con diferentes secciones que muestran propiedades distintas a escasos nanómetros de distancia.

Para que el grafeno cambie de conductividad, el equipo aplica diferentes voltajes a distintas zonas. De este modo, consiguieron crear uniones Josephson, componentes electrónicos formados por dos superconductores separados por un fino aislante. Una pequeña parte de la corriente saltará a través del aislante, gracias a la peculiaridad del efecto tunel.

Normalmente, estas uniones se fabrican con varios materiales diferentes, pero los investigadores lograron construir una en un solo trozo de grafeno. A continuación, el equipo planea crear un componente más avanzado llamado dispositivo de interfaz cuántica superconductora (SQUID), que está formado por dos uniones Josephson conectadas en forma de anillo. Estos dispositivos podrían ser útiles para construir ordenadores cuánticos.

Más información: www.nature.com

Vía ethz.ch