Em 2018, o mundo da física foi incendiado com a descoberta de que quando uma camada ultrafina de carbono, chamada grafeno, éempilhada e torcida em um "a¢ngulo ma¡gico", essa nova estrutura de dupla camada se converte em um supercondutor, permitindo que a eletricidade flua sem resistência ou desperda­cio de energia. Agora, em uma reviravolta literal, os cientistas de Harvard expandiram esse sistema supercondutor adicionando uma terceira camada e girando-a, abrindo a porta para avanços conta­nuos na supercondutividade a  base de grafeno.

O trabalho édescrito em um novo artigo na Science e pode um dia ajudar a levar a supercondutores que operam em temperaturas mais altas ou atépróximas da ambiente . Esses supercondutores são considerados o Santo Graal da física da matéria condensada, pois permitiriam enormes revoluções tecnologiicas em muitas áreas, incluindo transmissão de eletricidade, transporte e computação qua¢ntica. A maioria dos supercondutores hoje, incluindo a estrutura de grafeno de camada dupla, funciona apenas em temperaturas ultracold.

"A supercondutividade em grafeno torcido fornece aos fa­sicos um sistema modelo experimentalmente controla¡vel e teoricamente acessa­vel, onde eles podem brincar com as propriedades do sistema para decodificar os segredos da supercondutividade de alta temperatura ", disse um dos coautores do artigo, Andrew Zimmerman, pesquisador de pa³s-doutorado em trabalhando no laboratório do fa­sico de Harvard Philip Kim.

O grafeno éuma camada de a¡tomos de carbono com a espessura de um a¡tomo que é200 vezes mais forte que o aa§o, embora seja extremamente flexa­vel e mais leve que o papel. Quase sempre foi conhecido por ser um bom condutor de calor e corrente elanãtrica, mas énotoriamente difa­cil de manusear. Experimentos desbloqueando o quebra-cabea§a do grafeno de dupla camada torcida estãoem andamento desde que o fa­sico do MIT Pablo Jarillo-Herrero e seu grupo foram os pioneiros no campo emergente da "twistra´nica" com seu experimento em 2018, onde produziram o supercondutor de grafeno girando-o em um a¢ngulo ma¡gico de 1,1 graus .

Os cientistas de Harvard relataram empilhar com sucesso três folhas de grafeno e, em seguida, torcer cada uma delas naquele a¢ngulo ma¡gico para produzir uma estrutura de três camadas que não são écapaz de supercondutividade, mas o faz de forma mais robusta e em temperaturas mais altas do que muitas das camadas duplas grafeno . O novo e aprimorado sistema também ésensa­vel a um campo elanãtrico aplicado externamente que permite ajustar onívelde supercondutividade ajustando a intensidade desse campo.

"Isso nos permitiu observar o supercondutor em uma nova dimensão e nos forneceu pistas importantes sobre o mecanismo que estãoconduzindo a supercondutividade", disse o outro autor principal do estudo, Zeyu Hao, um Ph.D. Aluno da Graduate School of Arts and Sciences também atuando no Kim Group.

Um desses mecanismos deixou os teóricos realmente entusiasmados. O sistema de três camadas mostrou evidaªncias de que sua supercondutividade se deve a fortes interações entre elanãtrons em oposição a fracas. Se for verdade, isso pode não apenas ajudar a abrir um caminho para a supercondutividade de alta temperatura, mas também para possa­veis aplicações na computação qua¢ntica.

"Na maioria dos supercondutores convencionais, os elanãtrons se movem com alta velocidade e ocasionalmente se cruzam e influenciam uns aos outros. Neste caso, dizemos que seus efeitos de interação são fracos", disse Eslam Khalaf, coautor do estudo e pa³s-doutorando no laboratório do professor de física de Harvard Ashvin Vishwanath. "Enquanto os supercondutores de interação fraca são fra¡geis e perdem a supercondutividade quando aquecidos a alguns Kelvins, os supercondutores de forte acoplamento são muito mais resilientes, mas muito menos compreendidos. Perceber a supercondutividade de forte acoplamento em um sistema simples e ajusta¡vel, como a tricamada, pode abrir caminho para finalmente desenvolver um compreensão tea³rica de supercondutores fortemente acoplados para ajudar a realizar o objetivo de um supercondutor de alta temperatura, talvez atéa  temperatura ambiente. "

Os pesquisadores planejam continuar a explorar a natureza dessa supercondutividade incomum em estudos futuros.

"Quanto mais entendemos, melhor temos a chance de aumentar as temperaturas de transição supercondutoras", disse Kim.