La superconductividad es un fenómeno fascinante que ha cautivado a científicos durante más de un siglo. Desde su descubrimiento en 1911, se ha asociado principalmente con materiales que, al ser enfriados a temperaturas extremadamente bajas, pierden toda resistencia al paso de la corriente eléctrica. Este descubrimiento inicialmente fue explicado por una teoría que concibe la aparición de pares de electrones que se mueven a través del material sin perder energía, gracias a vibraciones en la red atómica. Sin embargo, las propiedades del grafeno, un material formado por una sola capa de átomos de carbono, presentan casos sorprendentes que han desafiado esta visión clásica, especialmente cuando se trata del grafeno con ángulo mágico.
El descubrimiento del grafeno de ángulo mágico en 2018 trajo consigo una nueva y emocionante fase de investigación en el ámbito de la superconductividad. Este material exhibe propiedades superconductoras únicas al apilar dos capas de grafeno y girar una de ellas apenas 1,1 grados respecto a la otra, creando un patrón de moiré que afecta las bandas de energía del sistema. Este fenómeno ha mostrado que, cerca del ángulo mágico, las interacciones eléctricas entre electrones dominan su comportamiento, lo que sugiere que las tradiciones explicaciones sobre la superconductividad podrían no ser suficientes para describir este efecto. Así, la pregunta que persiste es: ¿es esta superconductividad una manifestación de la misma física que hemos estudiado durante años, o estamos ante un mecanismo completamente nuevo?
Para abordar esta intrigante cuestión, un equipo de investigación llevó a cabo un experimento innovador con cuatro capas de grafeno, configuradas de tal manera que se pueden experimentar diferentes niveles de apantallamiento eléctrico. La bicapa inferior, justo en el ángulo mágico, tiene el potencial de presentar superconductividad, y la bicapa superior actúa como un apantallador que puede ajustar el entorno eléctrico sin alterar la cantidad de electrones en la bicapa superconductora. Este enfoque ha permitido a los científicos estudiar cómo las interacciones entre los electrones en el grafeno de ángulo mágico son modificadas por las cargas de la capa superior, proporcionando nuevos insights sobre el fenómeno de la superconductividad.
Los resultados obtenidos de este experimento han sido reveladores: al aumentar el apantallamiento eléctrico de la capa superior, la temperatura crítica del sistema disminuyó drásticamente, llegando a eliminar por completo la superconductividad. Este hallazgo contradice las expectativas basadas en la teoría convencional, que sugería que debilitar las interacciones eléctricas debería, de alguna manera, favorecer la superconductividad. En contraste, el experimento confirmó que dentro del contexto del grafeno de ángulo mágico, estas interacciones repulsivas son esenciales, sugiriendo que en lugar de un obstáculo, juegan un papel activo en el emparejamiento de electrones.
Aún así, aunque los descubrimientos realizados son significativos, los investigadores advierten que no se debe exagerar su alcance. Han demostrado que las interacciones entre electrones son un componente crítico en la superconductividad del grafeno de ángulo mágico, desechando la explicación tradicional, pero aún queda por delante el desafío de identificar con precisión el mecanismo subyacente. Algunas teorías, como las que proponen el papel de los plasmones, han sido modeladas con éxito, aunque otras ideas no convencionales permanecen en la discusión, lo que subraya la complejidad y el misterio que rodea a este material excepcional. Se plantea así una pregunta continua en la física: ¿cómo logran los electrones organizarse para permitir la conducción sin resistencia?
