Grafene: una ricerca mostra come dargli proprietà da superconduttore

Il grafene è un materiale composto da uno strato monoatomico di carbonio. Per strato monoatomico si intende uno strato che ha lo spessore di un atomo. Dunque gli atomi sono presenti solo su “un piano”. Questo materiale speciale è utilizzato in diversi settori, che variano dallo sport alla tecnologia di un futuro non troppo lontano. Infatti, sono state prodotte le prime batterie al grafene che hanno un ciclo di ricarica mille volte superiore a quello di una normale batteria al litio. Non solo, ma montate sulle auto, può fornire un’autonomia record: parliamo di circa 800 km.

Lo sviluppo dell’elettronica con il grafene

Lo sviluppo della corrente più efficiente è fondamentale per lo sviluppo dell’elettronica. Per efficienza della corrente si intende la corrente che viaggia senza disperdere energia. Di solito, i ricercatori creano dei materiali che possano condurre elettricità perfettamente: sono quelli denominati “superconduttori“. In alternativa, si cerca di produrre materiali che supportino lo scorrimento della corrente elettrica senza che essa venga convertita in calore: sono chiamati supercorrenti.

Una nuova ricerca pubblicata in Nature Physics da alcuni fisici dell’Istituto di tecnologia di Massachussets unisce superconduttori e supercorrenti. È stato scoperto che un piccolo pezzo di grafene intrecciato tra due materiali superconduttori può cambiare il loro stato elettronico.

«Gli elettroni in un superconduttore ballano armoniosamente in coppia, come un balletto, ma la coreografia nei superconduttori a sinistra può essere diversa da quella a destra», ha spiegato Landry Bretheau autore della ricerca. «Le coppie nella sezione centrale del grafene sono frustrate in quanto cercano di soddisfare entrambi i modi di ballare. Queste coppie frustrate sono ciò che i fisici chiamano “stati di Andreev” e sono quelli che portano la supercorrente».

Image credit: Massachusetts Institute of Technology

In poche parole, il grafene eredita le abilità di questi materiali superconduttori, in quanto i suoi elettroni si accoppiano negli “stati Andreev”, dove i materiali non superconduttori diventano capaci di trasportare supercorrenti.

Versatilità elettronica

Questa ricerca, non è la prima a parlare delle abilità di superconduttore che può acquistare il grafene. Come detto prima, il grafene sta prendendo spazio nella produzione delle batterie. Ma chissà in quanti altri campi potrà essere usato in futuro, come ad esempio le particelle Majorana.

«C’è la possibilità, grazie alle particelle Majorana, di costruire potenti computer quantici con una forte protezione contro gli errori. Il nostro lavoro sta puntando in questa direzione», ha affermato Bretheau.

La particella Majorana è una particella con proprietà di un’antiparticella. Sembra un gioco di parole, ma non lo è. L’antiparticella è una particella che ha alcuni numeri quantici opposti.

Fonte

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