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Investigadores de la Universidad RWTH de Aquisgrán, dirigidos por el profesor Dante Kennes, de la Cátedra de Física Teórica de la Materia Condensada, han contribuido a un nuevo estudio que aborda un viejo problema de la física: la superconductividad, que no puede explicarse con las teorías establecidas.
La aportación del equipo radica en la modelización teórica de los mecanismos subyacentes. Los resultados se han publicado en la revista científica Nature y se presentan allí bajo el título "Angle evolution of the superconducting phase diagram in twisted bilayer WSe2".
La superconductividad -fenómeno en el que la corriente eléctrica puede fluir sin pérdida de energía- es de gran importancia para numerosas aplicaciones de alta tecnología. Los superconductores pueden utilizarse para transmitir electricidad a largas distancias sin pérdidas, mientras que en los cables convencionales la energía se pierde en forma de calor. También permiten fabricar electroimanes extremadamente potentes, como los que se utilizan en los dispositivos de resonancia magnética, y se emplean en los trenes de levitación magnética, que viajan a gran velocidad sin apenas fricción.
Uno de los principales inconvenientes de los superconductores convencionales es que sólo funcionan a temperaturas muy bajas y, por tanto, deben funcionar con sistemas de refrigeración complejos y costosos, a menudo cercanos al cero absoluto. Esta limitación ha impulsado la investigación de superconductores no convencionales, que ya se vuelven superconductores a temperaturas más altas y, por tanto, requieren una refrigeración mucho menor.
Los superconductores de Moiré son una clase especialmente interesante. Están formados por capas de cristal ultrafinas, normalmente grafeno, que se retuercen unas contra otras con un pequeño "ángulo mágico" definido con precisión. Esta torsión crea un patrón de muaré a gran escala, que da nombre a estos materiales. En este patrón, los electrones interactúan fuertemente entre sí y forman pares a medida que se desplazan por el material, una base física fundamental para la superconductividad.
Hace poco se descubrió un nuevo superconductor no convencional en capas retorcidas de diseleniuro de wolframio. Sin embargo, hasta ahora no estaba claro cómo surge exactamente la superconductividad en este material. En el presente estudio, los investigadores demuestran que variando específicamente el ángulo de torsión -es decir, la rotación relativa de las dos capas- es posible investigar cómo surgen los patrones de muaré y, al mismo tiempo, controlar la facilidad con que los electrones se acoplan en pares y se desplazan por el cristal.
Los físicos pueden ahora utilizar este "controlador" para simular los procesos que conducen a la superconductividad, una opción de control extremadamente rara en los sólidos. Los resultados también podrían aplicarse a otros superconductores no convencionales, como los materiales basados en cupratos, que se vuelven superconductores a temperaturas comparativamente más altas.
Kennes subraya la trascendental importancia del estudio: "Ahora disponemos de una plataforma extremadamente rara que nos permite pensar específicamente en la construcción de fases exóticas de la materia con propiedades superconductoras."
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