Izquierda:esta imagen, tomada con un microscopio de efecto túnel, muestra un patrón muaré en grafeno bicapa retorcido "ángulo mágico". Derecha:espectroscopia de carga de túnel de barrido, una técnica inventada por el grupo de la profesora Eva Andrei, revela electrones correlacionados como se muestra en las franjas alternas de carga positiva (azul) y negativa (roja) que se formaron en el "ángulo mágico" de grafeno de dos capas retorcidas que se ve en la imagen de la izquierda. Crédito:Yuhang Jiang / Universidad Rutgers-New Brunswick
Cuando se superponen dos pantallas de malla, Aparecen hermosos patrones cuando una pantalla está desplazada. Estos "patrones de muaré" han intrigado a los artistas desde hace mucho tiempo, científicos y matemáticos y han encontrado aplicaciones en la impresión, moda y billetes.
Ahora, un equipo dirigido por Rutgers ha allanado el camino para resolver uno de los misterios más perdurables de la física de materiales al descubrir que, en presencia de un patrón muaré en el grafeno, los electrones se organizan en franjas, como soldados en formación.
Sus hallazgos, publicado en la revista Naturaleza , podría ayudar en la búsqueda de materiales cuánticos, como superconductores, que funcionaría a temperatura ambiente. Dichos materiales reducirían drásticamente el consumo de energía al hacer que la transmisión de energía y los dispositivos electrónicos sean más eficientes.
"Nuestros hallazgos proporcionan una pista esencial sobre el misterio que conecta una forma de grafeno, llamado grafeno bicapa retorcido, a superconductores que podrían funcionar a temperatura ambiente, "dijo la autora principal Eva Y. Andrei, Profesor de la Junta de Gobernadores en el Departamento de Física y Astronomía de la Facultad de Artes y Ciencias de la Universidad de Rutgers en New Brunswick.
El grafeno, una capa atómicamente delgada del grafito que se usa en los lápices, es una malla hecha de átomos de carbono que parece un panal de abejas. Es un gran conductor de electricidad y mucho más fuerte que el acero.
Esquemas de un patrón muaré en grafeno bicapa retorcido. Crédito:Eva Andrei / Rutgers University-New Brunswick
El equipo dirigido por Rutgers estudió el grafeno bicapa retorcido, creado superponiendo dos capas de grafeno y desalineándolas ligeramente. Esto crea un "ángulo de giro" que da como resultado un patrón muaré que cambia rápidamente cuando cambia el ángulo de giro.
En 2010, El equipo de Andrei descubrió que además de ser bonito, Los patrones muaré formados con grafeno bicapa retorcido tienen un efecto dramático en las propiedades electrónicas del material. Esto se debe a que el patrón muaré ralentiza los electrones que conducen la electricidad en el grafeno y se cruzan a gran velocidad.
En un ángulo de giro de aproximadamente 1,1 grados, el llamado ángulo mágico, estos electrones se detienen casi en seco. Los electrones lentos comienzan a verse e interactuar con sus vecinos para moverse al unísono. Como resultado, el material adquiere propiedades asombrosas como la superconductividad o el magnetismo.
Usando una técnica inventada por el grupo de Andrei para estudiar el grafeno bicapa retorcido, el equipo descubrió un estado en el que los electrones se organizan en franjas robustas y difíciles de romper.
"Nuestro equipo encontró una gran semejanza entre esta característica y observaciones similares en superconductores de alta temperatura, proporcionando nueva evidencia del vínculo profundo que subyace a estos sistemas y abriendo el camino para desentrañar su misterio perdurable, "Dijo Andrei.
