Supercondutividade Não Convencional Confirmada em Grafeno Tricamadas Torcido em Ângulo Mágico

Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) obtiveram evidências cruciais que confirmam a existência de supercondutividade não convencional no grafeno tricamadas torcido em ângulo mágico, material conhecido pela sigla MATTG. A observação representa a confirmação mais direta de que este material exibe um comportamento supercondutor que diverge dos modelos tradicionais, com a identificação inequívoca de um gap supercondutor com um perfil distinto em forma de V no ponto de resistência elétrica zero.

O achado, publicado na revista Science, estabelece uma base empírica para teorias que postulam um mecanismo de emparelhamento eletrônico mais robusto e intrínseco ao material. A equipe científica, liderada pelos co-autores principais Shuwen Sun, estudante de pós-graduação do Departamento de Física do MIT, e Jeong Min Park, doutora, desenvolveu uma plataforma experimental inovadora para a investigação. Este novo aparato combina a espectroscopia de tunelamento de elétrons com medições de transporte elétrico, permitindo o monitoramento em tempo real do surgimento do gap supercondutor em materiais bidimensionais.

A capacidade de medir diretamente o gap supercondutor, propriedade que quantifica a resiliência do estado supercondutor em função da temperatura, constitui um avanço metodológico significativo. O gap em forma de V observado no MATTG contrasta com o perfil plano e uniforme característico dos supercondutores convencionais, onde o emparelhamento de elétrons, os pares de Cooper, é mediado por vibrações na rede atômica. A Dra. Park sugere que, no sistema de grafeno de ângulo mágico, o mecanismo subjacente é impulsionado por interações eletrônicas fortes, onde os próprios elétrons facilitam o emparelhamento, resultando em um estado supercondutor com simetria especial.

O estudo contou com a colaboração de Kenji Watanabe e Takashi Taniguchi, pesquisadores do Instituto Nacional de Ciência dos Materiais (NIMS) no Japão, reforçando o caráter internacional da pesquisa em materiais avançados. A compreensão aprofundada desses mecanismos não convencionais é um passo fundamental na busca pelo desenvolvimento de supercondutores que operem em temperatura ambiente, o que poderia catalisar uma revolução tecnológica em áreas como redes de energia e computação quântica.

O MATTG é uma estrutura composta pelo empilhamento de três folhas de grafeno em um ângulo de torção preciso, expandindo a família de supercondutores de moiré que inclui o grafeno bicamadas torcido em ângulo mágico (MATBG). A robustez da supercondutividade observada no sistema de três camadas sugere que as bandas planas compartilhadas entre os membros desta família de materiais desempenham um papel central no fenômeno, abrindo novas direções no campo da "twistrônica". Os pesquisadores do MIT planejam utilizar a plataforma experimental recém-desenvolvida para sondar e mapear o gap supercondutor em outras estruturas de grafeno bidimensionais e materiais correlacionados, visando o controle e o projeto de novos materiais com propriedades eletrônicas exóticas.