Avances en la física de la materia condensada revelan la existencia de estados cuánticos no previstos que generan nuevos materiales para aplicaciones electrónicas. En 2018, se descubrió una estructura predicha teóricamente y denominada bicapa de grafeno girada a un “ángulo mágico” (MATBG del inglés magic angle twisted bilayer graphene), en la que una de las capas está ligeramente girada en relación con la otra. Mediante este giro, la densidad electrónica puede ajustarse para producir materiales con propiedades aislantes, superconductoras o ferromagnéticas.
Investigadores de EUA y Japón estudiaron un MATBG que consta de dos capas de grafeno (TBG) situadas entre dos capas de nitruro de boro hexagonal (hBN) que funcionan como aislantes. Las bicapas TBG se apilan de modo que la red hexagonal de una de ellas se encuentra girada a un ángulo de 1.1° (ángulo mágico) con respecto a la segunda capa. Juntas, ambas redes forman una estructura periódica con patrón de Moiré cuya celda unitaria es de 15 nm. En este trabajo, para asegurar mayor estabilidad y control en la sintonía de los estados electrónicos, se añadió una capa aislante de WSe2 entre la bicapa TBG y la capa superior de hBN. La capa aislante estabilizó el comportamiento superconductor de la bicapa de grafeno a ángulos de giro menores que el ángulo mágico; en este caso a un ángulo de 0.79°. La alineación de la TBG con la de hBN resultó ser un factor crítico.
Estos resultados afinan las explicaciones teóricas acerca de la aparición de superconductividad en estructuras de TBG y dan pie al diseño de fases cuánticas en los sistemas tipo Moiré así como a nuevas aportaciones al campo de nanomateriales electrónicos.
Los resultados se publicaron en la revista Nature.
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