p Pouco mais de um ano depois que pesquisadores do MIT surpreenderam o mundo da física com a descoberta do "ângulo mágico" para folhas empilhadas de grafeno, pesquisadores da Caltech observaram e estudaram diretamente este material usando um microscópio de tunelamento que pode gerar imagens de propriedades eletrônicas em escalas de comprimento atômico. p Compreender o "ângulo mágico" - uma orientação específica entre o grafeno empilhado que produz propriedades elétricas especiais - poderia abrir o caminho para a realização do sonho de supercondutores à temperatura ambiente, que poderia transmitir enormes correntes elétricas enquanto produzia calor zero.

p Mas primeiro:qual é o ângulo mágico? Digamos que você pegue duas folhas de grafeno - redes de átomos de carbono com a espessura de um átomo - e coloque uma sobre a outra para criar um material de bicamada, em seguida, torça uma das folhas de grafeno para mudar sua orientação uma para a outra. Conforme a orientação muda, as propriedades eletrônicas do material de bicamada mudarão com ele. No início de 2018, pesquisadores do MIT descobriram que, em uma determinada orientação (cerca de 1,1 graus de torção relativa), o material da bicamada, surpreendentemente, torna-se supercondutor e, além disso, as propriedades supercondutoras podem ser controladas com os campos elétricos. Sua descoberta lançou um novo campo de pesquisa em grafeno orientado a ângulos mágicos, conhecido como "twistronics".

p Engenheiros e físicos da Caltech se basearam nessa descoberta gerando uma imagem da estrutura atômica e das propriedades eletrônicas do grafeno mágico de ângulo torcido, produzindo uma nova visão sobre o fenômeno, oferecendo uma maneira mais direta de estudá-lo. Um artigo sobre o trabalho deles foi publicado na revista Física da Natureza em 5 de agosto.

p "Isso retira a mortalha da twistrônica, "diz Stevan Nadj-Perge da Caltech, autor correspondente do artigo e professor assistente de física aplicada e ciência dos materiais na Divisão de Engenharia e Ciências Aplicadas.

p A pesquisa sobre o ângulo mágico requer um nível extremo de precisão para obter as duas folhas de grafeno alinhadas no ângulo certo. Técnicas antigas para fazer isso exigiam a incorporação do grafeno em um material isolante, que teve o infeliz efeito colateral de impedir o estudo direto da amostra. Em vez de, pesquisadores tiveram que usar métodos indiretos de sondagem da amostra de grafeno, por exemplo, medindo como os elétrons fluem através dele. Nadj-Perge e seus colegas desenvolveram um novo método de criação de amostras de grafeno com ângulo torcido mágico que pode ser usado para alinhar as duas folhas de grafeno com muita precisão, deixando-o exposto para observação direta.

p Usando esta técnica, os pesquisadores poderiam aprender mais sobre as propriedades eletrônicas do material no ângulo mágico, bem como estudar como essas propriedades mudam conforme o ângulo de torção se afasta do valor mágico. Seu trabalho forneceu vários insights importantes que guiarão a modelagem teórica e experimentos futuros, incluindo a observação de que a correlação eletrônica desempenha um papel importante próximo ao ponto de neutralidade de carga - o ângulo em que a bicamada é eletronicamente neutra.

p "Anteriormente, pensava-se que os efeitos de correlação não desempenham um papel importante na neutralidade de carga, "Nadj-Perge diz." Mais perto, um exame mais detalhado de amostras como essa poderia nos ajudar a explicar por que existem os exóticos efeitos eletrônicos próximos ao ângulo mágico. Assim que soubermos disso, poderíamos ajudar a pavimentar o caminho para aplicações úteis dele, talvez até mesmo levando à supercondutividade à temperatura ambiente um dia. "

p O artigo é intitulado "Correlações eletrônicas em grafeno bicamada torcida perto do ângulo mágico."