Tornar o grafeno supercondutor tem sido um desafio significativo devido ao seu acoplamento elétron-fônon inerentemente fraco, que é o mecanismo dominante para a supercondutividade em materiais convencionais. No entanto, pesquisas recentes demonstraram várias abordagens para induzir supercondutividade no grafeno. Aqui estão alguns métodos para tornar o grafeno supercondutor:
1. Efeito de proximidade: - Este método envolve a deposição de uma fina camada de material supercondutor, como nióbio ou alumínio, sobre o grafeno. Quando os dois materiais estão próximos, as propriedades supercondutoras do metal podem induzir supercondutividade na camada de grafeno.
2. Dopagem Química: - A dopagem química envolve a introdução de átomos ou moléculas estranhas na estrutura do grafeno, alterando suas propriedades eletrônicas. Ao introduzir certos dopantes, como potássio ou cálcio, o acoplamento elétron-fônon pode ser melhorado, levando à supercondutividade.
3. Engenharia de Deformação: - A aplicação de tensão mecânica ao grafeno pode modificar sua estrutura eletrônica e melhorar o acoplamento elétron-fônon. Isto pode ser conseguido alongando ou comprimindo o grafeno usando várias técnicas, como flexão do substrato ou esfoliação mecânica.
4. Engenharia de substrato: - Colocar grafeno em um substrato adequado pode induzir supercondutividade. Substratos como o nitreto de boro hexagonal (h-BN) têm uma estrutura reticular que se alinha bem com a do grafeno, permitindo maior interação elétron-fônon e promovendo a supercondutividade.
5. Intercalação: - A intercalação do grafeno com certos materiais, como metais alcalinos ou moléculas orgânicas, pode alterar as suas propriedades electrónicas e induzir supercondutividade. A intercalação envolve a inserção de espécies entre as camadas de grafeno, modificando as interações entre os átomos de carbono.
6. Grafeno multicamadas: - O empilhamento de múltiplas camadas de grafeno pode criar interações entre camadas que melhoram a supercondutividade. Ao controlar a sequência de empilhamento e os ângulos de rotação intercamadas, é possível induzir um comportamento supercondutor em sistemas de grafeno multicamadas.
7. Supercondutividade induzida por proximidade por meio de ativação eletrostática: - A aplicação de um forte campo eletrostático ao grafeno pode induzir um efeito de proximidade mesmo sem contato direto com um supercondutor. Este método envolve o uso de um eletrodo de porta para induzir um estado supercondutor no grafeno, controlando a densidade de carga.
8. Supercondutividade em grafeno de bicamada torcida: - Foi demonstrado que torcer duas camadas de grafeno em um "ângulo mágico" específico induz supercondutividade em sistemas de grafeno de duas camadas. Este fenômeno, conhecido como “twistrônica”, surge das bandas planas formadas no ângulo mágico, que aumentam as interações elétron-elétron.
Essas abordagens demonstraram resultados promissores na indução de supercondutividade no grafeno. No entanto, o campo da supercondutividade do grafeno ainda é pesquisado ativamente, e mais investigações são necessárias para alcançar um comportamento supercondutor estável e controlável em materiais à base de grafeno para aplicações práticas.