A descoberta da supercondutividade em duas camadas levemente torcidas de grafeno causou ondas hálguns anos na comunidade de materiais qua¢nticos. Com apenas duas finas folhas de carbono, os pesquisadores descobriram um dispositivo simples para estudar o fluxo de eletricidade sem resistência, entre outros fena´menos relacionados ao movimento de elanãtrons atravanãs de um material.

Mas, o a¢ngulo de torção entre as duas camadas tem que ser o certo - no chamado a¢ngulo "ma¡gico" de 1,1 graus - para que os fena´menos sejam observados. Isso porque os a¡tomos nas camadas querem resistir a  torção e 'relaxar' ​​de volta a um a¢ngulo zero, explica Joshua Swann, Ph.D. estudante no Dean Lab em Columbia. Amedida que os a¢ngulos ma¡gicos desaparecem, a supercondutividade também desaparece.

Adicionar uma terceira camada de grafeno melhora as chances de encontrar supercondutividade, mas o motivo não éclaro. Escrevendo na Science , pesquisadores da Columbia revelam novos detalhes sobre a estrutura física do grafeno de três camadas que ajudam a explicar por que três camadas são melhores que duas para estudar a supercondutividade.

Usando um microsca³pio capaz de obter imagens atéonívelde a¡tomos individuais, a equipe viu que grupos de a¡tomos em algumas áreas estavam se transformando no que Simon Turkel, um Ph.D. estudante do Laborata³rio de Pasupatia, apelidado de "twistons". Esses twistons apareceram de forma ordenada, permitindo que o dispositivo como um todo mantivesse melhor os a¢ngulos ma¡gicos necessa¡rios para que a supercondutividade ocorresse.

a‰ um resultado encorajador, disse Swann, que construiu o dispositivo para o estudo. "Eu fiz 20 ou 30 dispositivos de grafeno de duas camadas e vi talvez dois ou três que supercondutores", disse ele. "Com três camadas, vocêpode explorar propriedades difa­ceis de estudar em sistemas de duas camadas."

Essas propriedades se sobrepaµem a uma classe de materiais complexos chamados cupratos, que superconduzem a uma temperatura relativamente alta de -220 ° F. Uma melhor compreensão das origens da supercondutividade pode ajudar os pesquisadores a desenvolver fios que não perdera£o energia enquanto conduzem eletricidade ou dispositivos que não precisara£o ser mantidos em baixas temperaturas dispendiosas.

No futuro, os pesquisadores esperam vincular o que veem em suas varreduras com medições de fena´menos qua¢nticos em dispositivos de três camadas. “Se pudermos controlar esses twistons, que dependem da incompatibilidade de a¢ngulos entre as camadas superior e inferior do dispositivo, podemos fazer estudos sistema¡ticos de seus efeitos na supercondutividade ”, disse Turkel. "a‰ uma questãoem aberto emocionante."