El grafeno ya puede utilizarse como superconductor

Tal como hemos visto en un artículo anterior, el grafeno es un material increíble. Este material formado por carbono puro es un excelente conductor de electricidad, tan bueno como el cobre, y los electrones pueden viajar a través de él sin resistencia a temperatura ambiente. Asimismo, se puede hacer que actúe como semiconductor y que permita o impida el flujo de electrones. El grafeno es más ligero y resistente que el acero y al mismo tiempo es mucho más flexible. Estos ejemplos son solo una muestra del potencial que tiene este material para áreas como la electrónica y la manufactura en general.

Una de las propiedades que esquivaba a este increíble conductor era la superconductividad, es decir, ser capaz de conducir corriente eléctrica sin resistencia y sin disipar energía. En los materiales ordinarios, los electrones se repelen entre sí, mientras que en los superconductores los electrones forman los pares de Cooper, los cuales fluyen juntos a través del material sin resistencia. El grafeno no es un superconductor de forma natural. Por su parte, el grafito, su versión en tres dimensiones, tampoco lo es. Sin embargo ya se había logrado inducir a este material a comportarse como un superconductor.

El éxito con grafito inspiró a otros investigadores a buscar repetir la experiencia con grafeno. Se diseñaron modelos computacionales a través de los cuales se predijo que combinar grafeno con litio llevaría al resultado deseado. Ahora, un equipo de investigadores de Canadá y Alemania ha demostrado mediante experimentos físicos que la predicción de dichos modelos computacionales fue correcta. Los investigadores lograron que el grafeno se comporte como un superconductor, “decorando” el material con átomos de litio.

Como parte de los experimentos, los investigadores produjeron capas de grafeno sobre sustratos de carburo de silicio, y luego depositaron átomos de litio sobre el grafeno en vacío a 8 K (-265.15 °C), creando una nueva versión denominada grafeno “decorado”. Los investigadores pudieron comprobar que los electrones se desaceleraban a su paso por la estructura reticular, lo cual creen que es resultado de un mejor acoplamiento electrón-fonón.

Este acoplamiento mejorado es el responsable de la superconductividad. Los investigadores comprobaron esta nueva propiedad del grafeno midiendo la brecha energética entre los electrones conductores y no conductores, la cual es igual a la energía necesaria para romper los pares de Cooper. Gracias a este estudio, los investigadores creen que este nuevo rol del grafeno puede llevar a la fabricación de dispositivos superconductores a escala nanoscópica, lo cual llevará a una revolución de la industria electrónica a través de la miniaturización de los componentes y la mayor eficiencia energética.