Grafeno torcido revela interruptor de supercondutividade oculto

Uma pesquisa, liderada por Chun Ning (Jianni) Lau, professor de física na Ohio State University, concentrou-se em um material especialmente projetado conhecido como grafeno de dupla camada torcida. O material é feito empilhando duas folhas de carbono e girando levemente uma em relação à outra.

A equipe de pesquisa combinou a estrutura do grafeno com titanato de estrôncio, um material sintético semelhante ao diamante. Essa configuração permitiu aos cientistas observar e influenciar a interação dos elétrons no sistema.

As interações eletrônicas desempenham um papel importante na determinação de propriedades como magnetismo e ligações químicas. Nos supercondutores, os elétrons são combinados de uma maneira especial que permite que a eletricidade flua sem resistência. Ao ajustar o ambiente em torno do material, a equipe descobriu que poderia fortalecer ou enfraquecer essas interações e ativar e desativar efetivamente a supercondutividade.

Os pesquisadores ficaram surpresos com uma de suas descobertas. À medida que aumentavam certos ajustes no material, a supercondutividade tornou-se mais fraca, e não mais forte.

Este comportamento difere do que os cientistas normalmente observam em supercondutores convencionais, onde uma redução nas forças repulsivas entre os elétrons normalmente aumenta a supercondutividade. O resultado inesperado mostra como materiais incomuns, como o grafeno de dupla camada torcida, podem se comportar de maneira muito diferente dos supercondutores tradicionais.

A descoberta também pode ajudar os investigadores a aproximarem-se de um dos objetivos mais importantes da área: desenvolver supercondutores que operem a temperaturas muito mais elevadas, potencialmente até à temperatura ambiente. Alcançar este marco poderá mudar drasticamente a electrónica, os sistemas de comunicação e as tecnologias de transmissão de energia.

De acordo com o autor principal Xueshi Gao, estudante de pós-graduação em física na Ohio State, a equipe espera que os resultados sejam úteis para muitos experimentos e sistemas de materiais diferentes em todo o campo.

“O mecanismo de supercondutividade no sistema de grafeno de dupla camada torcida que usamos ainda não é bem compreendido”, disse Gao. “Mas nosso resultado pode lançar alguma luz e ajudar as pessoas a entender melhor esse conceito ao aplicá-lo em trabalhos futuros.”

Os cientistas alertam que o trabalho representa um primeiro passo para a compreensão de uma gama muito mais ampla de interações eletrônicas complexas. Estudos futuros irão investigar outros tipos de interações e investigar questões físicas adicionais levantadas pelo estudo.