A temperatura ambiente, il grafene è un ottimo conduttore elettrico, ma non solo: posto a contatto con metalli superconduttori mostra anch’esso proprietà superconduttive. Questa caratteristica ha portato i ricercatori del Massachusetts Institute of Technology a studiare le proprietà elettriche del materiale e a scoprire che se due fogli di questo materiale a contatto tra loro vengono ruotati – uno rispetto all’altro con un “angolo magico” pari a 1,1° – la struttura può essere convertita a comando da isolante a superconduttore.
L’interpretazione di questo fenomeno assimila gli strati accoppiati di fogli di grafene a quelli che sono noti come isolanti di Mott, materiali esotici la cui struttura elettronica dovrebbe teoricamente renderli conduttori, ma che in realtà si comportano come isolanti, a causa di forti interazioni tra gli elettroni di atomi vicini: la loro carica negativa forma una barriera che blocca il flusso degli elettroni della corrente, anch’essi carichi negativamente. Questi materiali possono però diventare superconduttori se sono drogati con atomi di vari elementi che “rompono” il tessuto della barriera elettrostatica.
Nel grafene, la barriera elettrostatica è creata grazie alla rotazione relativa dei due fogli, ma può essere infranta più facilmente, immettendo elettroni in sovrappiù. Non solo, variando di poco lo sfasamento dei due fogli è possibile conferire loro qualsiasi stato intermedio di conducibilità fra isolante e superconduttore.
Questo permetterà di usare il grafene per indagare ancora più a fondo la superconduttività. In futuro si potrebbe anche immaginare un transistor superconduttore in grafene, che può essere acceso e spento, da superconduttore a isolante. Sarebbe una soluzione che aprirebbe molte possibilità per i dispositivi quantistici.
