El grafeno, un material bidimensional formado por átomos de carbono dispuestos en una red hexagonal, ha sido objeto de intensas investigaciones debido a sus notables propiedades electrónicas y sus potenciales aplicaciones en nanoelectrónica. Al apilar dos capas de grafeno una encima de la otra y rotándolas en un ángulo pequeño, los investigadores pueden crear un sistema conocido como bicapas de grafeno retorcidas. En un "ángulo mágico" específico de 1,1 grados, las propiedades electrónicas de estas bicapas sufren un cambio dramático, lo que lleva a la formación de estados electrónicos correlacionados.
En un estudio publicado en la revista Nature, el equipo del MIT, dirigido por Pablo Jarillo-Herrero y Yuan Cao, observó un nuevo estado de Mott en bicapas de grafeno retorcidas en el ángulo mágico. Utilizando una combinación de mediciones de transporte eléctrico y microscopía de efecto túnel, descubrieron que el sistema sufre una transición de metal a aislante a medida que desciende la temperatura, lo que coincide con la formación de un estado de Mott. Además, observaron una coexistencia inusual de electrones localizados y deslocalizados, lo que sugiere una interacción compleja de interacciones en este sistema.
El estado de Mott que se encuentra en las bicapas retorcidas de grafeno es diferente a los observados en los óxidos de metales de transición convencionales, donde las interacciones son impulsadas por la repulsión de Coulomb entre electrones localizados en sitios atómicos. En el grafeno retorcido, las interacciones surgen de la estructura de banda única que emerge en el ángulo mágico, lo que lleva a un mecanismo diferente para la formación del estado de Mott.
Este nuevo estado de Mott tiene implicaciones potenciales para el desarrollo de tecnologías de información cuántica. Los electrones localizados en el estado de Mott podrían servir como qubits, las unidades básicas de información cuántica. Además, la capacidad de ajuste de las interacciones y las propiedades electrónicas de las bicapas de grafeno retorcidas al variar el ángulo de torsión proporciona una plataforma versátil para estudiar sistemas de electrones correlacionados y fenómenos cuánticos.
El descubrimiento del novedoso estado de Mott en bicapas retorcidas de grafeno en el ángulo mágico abre nuevas vías de exploración en la física de la materia condensada y los materiales cuánticos. Una mayor investigación en este campo podría conducir a una comprensión más profunda de los sistemas de electrones correlacionados y allanar el camino para el desarrollo de nuevas tecnologías cuánticas.
