Trobades més propietats del grafè que obren la via a noves aplicacions
A les sorprenents propietats ja conegudes del grafè, un material de només un àtom de gruix, molt lleuger, resistent i flexible, alhora que extremadament dur i conductiu, ara s’hi sumen les que investigadors de l’Institut de Ciències Fotòniques (ICFO) de Castelldefels acaben de descobrir. Es tracta d’un conjunt de qualitats extraordinàries que obren la porta a noves aplicacions, com ordinadors quàntics, trens d’alta velocitat o millora en les línies elèctriques.
El descobriment, que publica Nature, parteix d’un descobriment del 2018 d’un equip de l’Institut de Tecnologia de Massachusetts (MIT), amb el físic valencià Pablo Jarillo al capdavant. Llavors es van superposar dues làmines de grafè, una girada amb un angle màgic d’1,1º. En aquesta disposició, van observar que el grafè era capaç de conduir electrons sense resistència, cosa que convertia aquest material bidimensional en un superconductor, capaç de transportar electricitat sense pèrdues.
En aquest nou estudi els investigadors de l’ICFO, liderats per Dmitri Efetov, han anat un pas més enllà en un treball finançat per les fundacions La Caixa i Cellex. Es van adonar que al dispositiu del MIT l’angle de rotació d’1,1 graus no es complia en tota la mostra, sinó que hi havia petites variacions. Per resoldre-ho, van refinar el procés de nanofabricació i van aconseguir retirar les imperfeccions de les capes de grafè. Després van observar que, aplicant diferents càrregues al dispositiu, podien passar d’un estat a l’altre en un mateix sistema de manera senzilla. Així, a part de superconductivitat no convencional i estats correlacionats aïllants, com va descobrir Jarillo al MIT, van observar nous estats topològics –essencials, per exemple, per millorar el funcionament dels dispositius
La investigació de l’ICFO podria ser útil en línies elèctriques, trens d’alta velocitat i ordinadors quàntics
electrònics– i magnètics. “Els seus descobriments amplien la fenomenologia dels dispositius d’angle màgic. Ara cal entendre quines són les diferències i per què es dona aquest comportament”, diu Jarillo, que acaba de ser reconegut per la Societat Americana de Física precisament pel seu descobriment de la superconductivitat a la bicapa de grafè rotada amb angle màgic.
Tot i que encara està lluny de tenir aplicacions directes, els investigadors creuen que, si arriben a entendre bé el fenomen de la superconductivitat no convencional, es podria utilitzar per fabricar ordinadors quàntics o sensors quàntics altament sensibles. També permetria millorar l’eficiència del transport d’energia.