El MIT descubre superconductores de grafeno que se fortalecen en campos magnéticos

Investigadores del MIT han descubierto que el grafeno romboédrico —capas de grafito atómicamente delgadas apiladas en un patrón específico— puede albergar al menos cuatro estados superconductores distintos, varios de los cuales desafían la física convencional al sobrevivir e incluso fortalecerse en presencia de un campo magnético. Los hallazgos, publicados el 29 de junio en Nature, revelan lo que el equipo describe como "una nueva familia de superconductores potenciados por campos magnéticos".news.mit+1

Superconductividad que desafía los campos magnéticos

Los campos magnéticos normalmente destruyen la superconductividad. En los superconductores convencionales, los electrones emparejados tienen espines opuestos, y un campo magnético aplicado separa esos espines, rompiendo los pares. Pero en experimentos dirigidos por el físico del MIT Long Ju, tres de los cuatro estados superconductores descubiertos en el grafeno romboédrico persistieron bajo campos magnéticos de hasta unos 9 teslas, aproximadamente 180.000 veces más fuertes que el campo magnético de la Tierra.news.mit

Aún más sorprendente, cuando los investigadores aplicaron un campo magnético perpendicular a una cierta densidad de electrones, la superconductividad no solo sobrevivió, sino que se fortaleció. "La superconductividad se ve realmente mejorada, es decir, la temperatura de transición pasa de 55 milikelvins a probablemente 90 milikelvins", explicó Ju. "Al mismo tiempo, el material puede soportar entre un 50 y un 60 por ciento más de corriente antes de que la superconductividad se destruya. Y eso es muy inusual".news.mit

Un nuevo mecanismo para el emparejamiento de electrones

El equipo propone que en el grafeno romboédrico, a ciertas densidades de electrones, los electrones pueden emparejarse con sus espines alineados en lugar de opuestos. En esta configuración, un campo magnético atrae ambos espines en la misma dirección, preservando su alineación y su comportamiento superconductor en lugar de interrumpirlo.news.mit

El descubrimiento se basa en trabajos anteriores del grupo de Ju, que el año pasado informó sobre la primera observación de "superconductividad quiral" en el mismo material, un estado que combina la superconductividad con el magnetismo intrínseco derivado del movimiento orbital de los electrones.news.mit+1

Implicaciones para la superconductividad no convencional

Los resultados establecen al grafeno romboédrico como una plataforma que alberga múltiples estados superconductores no convencionales dentro de un solo material. Aunque las temperaturas involucradas permanecen muy por debajo de los umbrales prácticos —decenas de milikelvins por encima del cero absoluto—, los hallazgos ofrecen a los físicos un nuevo sistema para estudiar formas exóticas de superconductividad y los mecanismos de emparejamiento de espín-triplete teorizados durante mucho tiempo pero raramente observados.nature+1