Una tecnica per attivare le proprietà di superconduttore del grafene

Struttura molecolare del grafene
Struttura molecolare del grafene

Un articolo pubblicato sulla rivista “Nature Communications” descrive un modo per attivare le proprietà di superconduttore del grafene. Un team di ricercatori del St John’s College dell’Università di Cambridge ha trovato il modo di attivare quelle proprietà che esistono come potenziale ma erano rimaste nascoste. La cosa più interessante è che il grafene può diventare un superconduttore a temperatura ambiente.

Questo tipo di ricerca sul grafene mette assieme alcune delle maggiori possibilità di sviluppo nel campo dell’elettronica e non solo. Il grafene viene esaltato da anni come il materiale al centro della prossima rivoluzione elettronica per le sue caratteristiche. I superconduttori che hanno resistenza elettrica nulla a temperature molto superiori allo zero assoluto permetterebbero anch’essi una rivoluzione anche nel trasporto dell’energia.

In precedenti esperimenti, la superconduttività del grafene era stata attivata con tecniche che compromettevano altre proprietà. La conseguenza era il rischio di dover perdere quelle caratteristiche che ne fanno un materiale adatto a sostituire il silicio nel campo dell’elettronica. Stavolta invece i ricercatori hanno trovato il modo di accoppiarlo con un materiale che ne attivasse le proprietà di superconduttore senza alterarlo.

Il materiale usato in questa ricerca è chiamato ossido di praseodimio cerio rame (in inglese praseodymium cerium copper oxide, da cui l’acronimo PCCO). Fa parte di una classe più ampia di superconduttori chiamati cuprati, la principale classe di questi materiali le cui proprietà sono attive a temperature molto superiori allo zero assoluto, anche di 100 K o superiori. Le proprietà del PCCO sono ben conosciute perciò i ricercatori sono stati in grado di distinguere la sua superconduttività da quella del grafene.

Esistono diversi tipi di superconduttività caratterizzati da diversi tipi di interazione degli elettroni. Nel PCCO avviene quella che viene chiamata superconduttività di tipo d-wave. Il tipo teorizzato per il grafene è diverso, chiamato p-wave ma finora non era mai stato riscontrato in nessun materiale nonostante i tentativi di vari ricercatori di verificarlo. Il grafene ha mostrato un tipo di superconduttività diverso rispetto al PCCO e ciò prova che quella proprietà era stata attivata davvero nel grafene e potrebbe essere di tipo p-wave.

Un esperimento del 1994 di verifica della superconduttività di tipo p-wave fallì per le difficoltà di rilevarne le caratteristiche. Ora ciò rende difficile confrontare quei risultati con quelli di questa nuova ricerca sul grafene. In sostanza, la questione è ancora aperta e dovranno essere compiuti altri esperimenti e verifiche per dare una risposta definitiva. Tuttavia, l’attivazione della superconduttività nel grafene rappresenta già un bel passo avanti.

Se la superconduttività di tipo p-wave nel grafene verrà verificata, sarà possibile usaro per creare transistor per circuiti superconduttori e dispositivi quantistici superconduttori. Negli ultimi anni il grafene è stato al centro di molte promesse di progressi nel campo dell’elettronica, la possibilità di usarlo come superconduttore è un’ulteriore promessa e anch’essa molto importante.

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