Grafene, un singolo foglio di atomi di carbonio, ha molte proprietà elettriche e meccaniche estreme. Due anni fa, i ricercatori hanno mostrato come due fogli sovrapposti e attorcigliati ad angolo retto possono diventare superconduttori, in modo che il materiale perda la sua resistività elettrica. Un nuovo lavoro spiega perché questa superconduttività si verifica a una temperatura sorprendentemente alta.

I ricercatori dell'Università di Aalto e dell'Università di Jyväskylä hanno dimostrato che il grafene può essere un superconduttore a una temperatura molto più alta del previsto, a causa di un sottile effetto della meccanica quantistica degli elettroni del grafene. I risultati sono stati pubblicati in Revisione fisica B . I risultati sono stati evidenziati in Fisica punto di vista dell'American Physical Society, e sembra destinato a suscitare vivaci discussioni nella comunità dei fisici.

La scoperta dello stato superconduttore nel grafene a doppio strato ritorto è stata selezionata come svolta della fisica dell'anno 2018 dalla rivista Physics World, e ha stimolato un intenso dibattito tra i fisici sull'origine della superconduttività nel grafene. Sebbene la superconduttività sia stata trovata solo a pochi gradi sopra lo zero assoluto di temperatura, scoprire la sua origine potrebbe aiutare a comprendere i superconduttori ad alta temperatura e permetterci di produrre superconduttori che operano vicino alla temperatura ambiente. Tale scoperta è stata considerata uno dei "Santo Graal" della fisica, in quanto consentirebbe di far funzionare computer con un consumo energetico radicalmente inferiore rispetto a quello odierno.

Il nuovo lavoro è nato da una collaborazione tra il gruppo di Päivi Törmä all'Università di Aalto e il gruppo di Tero Heikkilä all'Università di Jyväskylä. Entrambi hanno studiato i tipi di superconduttività insolita che molto probabilmente si trovano nel grafene per diversi anni.

"L'effetto geometrico delle funzioni d'onda sulla superconduttività è stato scoperto e studiato nel mio gruppo in diversi sistemi modello. In questo progetto è stato emozionante vedere come questi studi si collegano a materiali reali, "dice l'autore principale dell'opera, Aleksi Julku dell'Università di Aalto. "Oltre a mostrare la rilevanza dell'effetto geometrico delle funzioni d'onda, la nostra teoria prevede anche una serie di osservazioni che gli sperimentali possono verificare, " spiega Teemu Peltonen dell'Università di Jyväskylä.