Revolución en energía: grafeno y superconductividad a temperatura ambiente

CAMBRIDGE, EE.UU. – Un avance en superconductividad podría transformar la energía y la computación. Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) han descubierto un nuevo tipo de superconductividad en el grafeno, un material conocido por su resistencia y conductividad eléctrica. Este hallazgo, publicado en la revista Science, podría allanar el camino hacia aplicaciones tecnológicas revolucionarias.

La superconductividad es la capacidad de ciertos materiales para conducir electricidad sin pérdidas de energía. Actualmente, los superconductores se utilizan en aplicaciones como imanes para resonancias magnéticas y trenes de levitación magnética, pero requieren temperaturas extremadamente bajas, lo que implica altos costos de refrigeración. La posibilidad de lograr superconductividad a temperatura ambiente podría significar un cambio radical en la eficiencia energética y el desarrollo de tecnologías avanzadas.

El descubrimiento del grafeno de “ángulo mágico”

El equipo del MIT, liderado por Pablo Jarillo-Herrero, ha encontrado evidencia de superconductividad no convencional en el grafeno de “ángulo mágico”. Este fenómeno fue observado al superponer dos láminas de grafeno con un ángulo de 1,1 grados, lo que dio lugar a efectos cuánticos exóticos. Este descubrimiento ha originado un nuevo campo de estudio conocido como twistrónica, que investiga cómo las propiedades electrónicas cambian al girar materiales atómicamente delgados.

Shuwen Sun, coautora principal del estudio, explica que “el aspecto de la brecha superconductora nos da una pista sobre qué tipo de mecanismo podría conducir a materiales superconductores a temperatura ambiente”. Este avance podría ser clave para entender los mecanismos que permiten la superconductividad a temperaturas más altas.

Un nuevo enfoque experimental

Para confirmar la naturaleza del grafeno como superconductor, los investigadores del MIT desarrollaron una plataforma experimental que combina el túnel electrónico y la medición del transporte eléctrico. Esta técnica les permitió observar directamente cómo se abría la brecha superconductora a medida que el material alcanzaba el estado superconductor. El grafeno mostró una brecha con una característica forma en V, un patrón que difiere claramente del de los superconductores tradicionales.

Jeong Min Park, otra de las autoras principales, señala que “en lugar de estar mediado por las vibraciones del retículo atómico, parece que los propios electrones interactúan entre sí para formar los pares superconductores”. Este descubrimiento sugiere que el grafeno podría utilizar mecanismos nuevos y potencialmente más robustos para lograr la superconductividad.

Implicaciones tecnológicas y futuras aplicaciones

Las implicaciones del hallazgo son enormes. Si se logra comprender y controlar este tipo de superconductividad, podría abrir el camino hacia materiales que conduzcan electricidad sin pérdidas a temperaturas mucho más altas. Esto significaría la posibilidad de desarrollar redes eléctricas sin pérdidas, motores y trenes magnéticos más eficientes, y dispositivos electrónicos con un consumo casi nulo.

En el campo de la computación, estos materiales podrían servir como base para procesadores cuánticos estables y compactos, reduciendo la necesidad de sistemas criogénicos complejos. Además, la técnica desarrollada por el MIT para observar en tiempo real el comportamiento de los electrones podría aplicarse a otros materiales bidimensionales, acelerando el descubrimiento de nuevas fases cuánticas útiles para la tecnología.

Un paso hacia los superconductores del futuro

El trabajo del MIT representa una de las pruebas más sólidas hasta la fecha de que el grafeno de ángulo mágico es un superconductor no convencional. “Comprender bien uno de estos materiales puede abrir la puerta a entender los demás”, afirma Jarillo-Herrero. “Ese conocimiento podría guiarnos en el diseño de superconductores que funcionen a temperatura ambiente, que es, por decirlo así, el Santo Grial de todo el campo”.

El equipo del MIT planea ahora aplicar su método a otros materiales retorcidos de dos dimensiones, lo que podría llevar a nuevos descubrimientos en el campo de la superconductividad. Este avance no solo representa un hito en la investigación científica, sino que también podría transformar la manera en que se generan y consumen la energía y la información en el futuro.