Nuevas propriedades en sistemas de moiré
El proyecto
En el año 2018, la investigación sobre el grafeno y sus derivados dio un giro sorprendente cuando un grupo del MIT liderado por Pablo Jarillo-Herrero dio a conocer que dos capas de grafeno giradas con un pequeño ángulo relativo de rotación (de ~1.05º) se vuelven superconductoras, es decir, pueden conducir corriente sin disipación de energía. La superconductividad es un fenómeno descubierto en 1911 y habitual en materiales metálicos a bajas temperaturas, pero que no se esperaba que pudiera existir en materiales hechos puramente de átomos tan simples como el carbono.
Otro hecho que llamó poderosamente la atención fue la semejanza de las fases que aparecen junto a la superconductividad con las de los óxidos de cobre superconductores de alta temperatura. Estos materiales fueron descubiertos en 1987 y permanecen como una posible vía para encontrar superconductividad a temperatura ambiente, pero hasta ahora han resistido todos los intentos de explicación teórica. Las bicapas de grafeno giradas se han visto pues como una alternativa para poder resolver un misterio con importantes implicaciones tecnológicas, pero que lleva desafiando a los físicos teóricos durante más de treinta años.
El objectivo
3b) Hacia una química quiral
Aparte de que el grafeno de dos capas giradas sea superconductor, también es un material quiral, es decir, que el sistema con giro a la derecha puede responder de manera diferente al sistema con giro a la izquierda. De hecho, la palabra “quiral” proviene de la palabra griega χϵιρ que significa mano, como algo que aparece en dos formas cuasi idénticas, la mano derecha y la mano izquierda. Los objetos de diferente quiralidad se denominan enantiómeros, y son idénticos en la mayoría de sus propiedades físicas, como densidad o frecuencias resonantes. Sólo en su interacción con otros objetos quirales se pueden distinguir los enantiómeros opuestos. Esto se entiende fácilmente, por lo mismo que es difícil ponerse el zapato derecho en el pie izquierdo.
La quiralidad es un aspecto importante en las propiedades de la vida, ya que en la naturaleza sólo está presente un enantiómero de cada aminoácido. Así, poder manipular la quiralidad abre muchas posibilidades para conseguir reacciones químicas novedosas. En este sentido, nuestro proyecto pretende investigar la posibilidad de explotar la quiralidad de las bicapas de grafeno giradas para modificar reacciones de aminoácidos, e incluso poder catalizar moléculas quirales completamente nuevas en una cavidad.
La presente propuesta aborda una serie de cuestiones que se enmarcan dentro de las líneas de investigación de mayor interés en la actualidad en el campo de la física de la materia condensada y la nanofotónica. La investigación de materiales capaces de desarrollar transporte quiral, ya sea de electrones o de plasmones, se plantea como una de las líneas que pueden suponer una revolución en el diseño de nuevos dispositivos en electrónica y comunicaciones. Esta prioridad también es compartida por la investigación sobre mecanismos de transporte topológicamente protegidos (incluyendo en particular la superconductividad topológica) y que pueden ser inmunes al desorden o a las perturbaciones externas. En este punto, el concepto de protección topológica se plantea como un factor clave para avanzar hacia uno de los mayores desafíos del futuro de la física, como es la construcción de un computador cuántico.
Nota de Prensa
El CSIC ha publicado tres recientes Notas de Prensa sobre nuestro trabajo:
18enero2019superconductividad_0Descarga
Nuestro equipo
Miguel Sánchez Sánchez hizo su estudios de Físicas en la Universidad Autónoma de Madrid con un Trabajo Fin de Grado sobre propriedades en bicapas de grafeno. Hizo luego su Master en Física Teórica de la Universidad Complutense de Madrid con un Trabajo Fin de Master sobre la bicapa girada de grafeno en un campo magnético en 2022.
Israel Díaz López hizo su estudios de Físicas en la Universidad Autónoma de Madrid con un Trabajo Fin de Grado sobre transporte en puntos cuanticos en 2021. Hizo luego su Master en Física Teórica de la Universidad Autónoma de Madrid con un Trabajo Fin de Master sobre transporte térmico non-recíproco.