La superconduttività del grafene "magico" può essere attivata e disattivata

I fisici del Massachusetts Institute of Technology hanno scoperto una proprietà insolita del grafene con un effetto “magico”.

angolo."Posizionando strati di grafene a determinati angoli, la superconduttività può essere attivata e disattivata con un impulso elettrico. La tecnologia è adatta per creare transistor superconduttori ultraveloci ed efficienti dal punto di vista energetico per dispositivi neuromorfici.

Per creare un "superconduttore controllato"i fisici hanno posizionato il grafene tra due strati di nitruro di boro, un materiale isolante bidimensionale. Il centro di questo "sandwich" è formato da due fogli di grafene, mentre quello superiore è ruotato rispetto a quello inferiore di un angolo "magico" di 1,1°. Dall'alto e dal basso è ricoperto da strati di nitruro di boro. In questo caso, il primo è allineato rispetto allo strato superiore di grafene e il secondo è spostato di 30°.

Illustrazione del dispositivo:il grafene grigio scuro al centro è inserito tra strati di nitruro di boro (blu e viola). L'inserto mostra modelli formati da due strati di grafene piegati con un angolo "magico". Immagine: Dahlia R. Klein et al., Nature Nanotechnology, MIT News

I ricercatori hanno scoperto che setensione su un tale strato di grafene, quindi il grafene a due strati ritorto ha cambiato stato elettronico, passando tra stati isolanti, conduttori e superconduttori a determinate tensioni note.

I ricercatori hanno ottenuto risultati similiprima, ma in un nuovo studio, i fisici hanno anche dimostrato che lo stato elettronico persiste invece di scomparire dopo che la tensione è stata rimossa. Hanno scoperto che a una certa tensione, gli strati di grafene si trasformano in un superconduttore e rimangono tali anche dopo che la tensione è stata interrotta.

Questo effetto bistabile suggerisce che uno "schiocco di dita" - un breve impulso elettrico - è sufficiente per attivare la superconduttività nel grafene attorcigliato.

Per la stragrande maggioranza dei materiali, serimuovere il campo elettrico, lo stato elettrico scomparirà. Per la prima volta è stato creato un materiale superconduttore che può essere acceso e spento bruscamente utilizzando l'elettricità. Questo aprirà la strada a una nuova generazione di elettronica superconduttiva intrecciata basata su grafene.

Pablo Jarillo-Herrero, professore di fisica al Massachusetts Institute of Technology e coautore dello studio

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