Fase superconductora en el grafeno bicapa torsionado
Un equipo del MIT ha identificado una fase superconductora exótica en el grafeno bicapa girado al ángulo mágico de 1,1°, con una temperatura crítica Tc ≈ 1,7 K.
Mecanismo del ángulo mágico
Cuando dos capas de grafeno se apilan con una rotación de ~1,1°, aparece un patrón de moiré con una periodicidad de ~13 nm. Esta superred crea bandas planas (flat bands) en la estructura de bandas electrónica:
- La velocidad de Fermi vF cae de ~10⁶ m/s a ~10⁴ m/s
- La energía cinética de los electrones se vuelve despreciable frente a las interacciones coulombianas
- El sistema entra en un régimen de correlaciones fuertes
Diagrama de fase
El diagrama de fase en función del llenado muestra:
- ν = -2: aislante correlacionado (aislante de Mott)
- ν = -2 ± δ: superconductividad (fase SC)
- ν = 0: semimetálico
- ν = +2: aislante correlacionado
Este diagrama recuerda al de los cupratos (superconductores de alta temperatura), lo que sugiere un mecanismo de apareamiento no convencional.
Aspectos técnicos
La fabricación requiere un alineamiento angular de ±0,1° de precisión, realizado mediante:
- Exfoliación mecánica sobre Si/SiO₂
- Técnica de «tear-and-stack» con polímero PPC
- Control del ángulo por microscopía AFM
- Contacto eléctrico por litografía e-beam
Implicaciones
Este descubrimiento abre el camino hacia una superconductividad programable por simple rotación geométrica, sin recurrir a composiciones químicas complejas.