Il MIT scopre una svolta quantistica che potrebbe cambiare il nostro modo di pensare alla tecnologia dell'energia pulita

I superconduttori sono il sogno di un'energia più pulita, ma la maggior parte funziona solo in condizioni di congelamento. Gli scienziati del MIT hanno ora individuato uno strano segnale nel grafene contorto che suggerisce un modo diverso di funzionamento.

Mit. — I ricercatori hanno scoperto prove del fatto che gli elettroni nel grafene attorcigliato si sono accoppiati in un modo insolito, offrendo nuovi indizi su come potrebbero funzionare le future tecnologie a basso consumo energetico.

Si parla di tecnologia quantistica come di roba da thriller di fantascienza, ma l'idea di base è più semplice di quanto si possa pensare, soprattutto quando si parla di semiconduttori.

Se l'elettricità può muoversi senza resistenza, si spreca meno energia sotto forma di calore. È questo che entusiasma le persone per le tecnologie energetiche più pulite, anche se la realtà attuale è tutt'altro che praticabile.

Il problema è che la maggior parte dei superconduttori si comporta in questo modo solo quando viene mantenuta a temperature incredibilmente basse, motivo per cui sono brillanti per dispositivi come gli scanner MRI e gli acceleratori di particelle, ma non qualcosa che si inserisce nella rete elettrica e si dimentica. E così, naturalmente, i ricercatori hanno iniziato a cercare materiali che superconducano in modi più strani, nella speranza che un giorno funzionino a temperature più elevate.

È qui che entra in gioco l'ultima scoperta quantistica del MIT. E sebbene non pretenda di risolvere il problema, la ricerca potrebbe fornire un indizio su come potrebbe funzionare la superconduttività quando le regole usuali vengono capovolte.

Una "curva a V" potrebbe essere la ragione

Il rapporto si presenta sotto forma di risultati che mostrano come il team del MIT abbia lavorato su un materiale chiamato grafene a tre strati intrecciati ad angolo magico. Costituito da tre fogli di grafene sottili quanto un atomo, il grafene è impilato con una torsione molto precisa che modifica il comportamento degli elettroni. Di conseguenza, può innescare ogni sorta di stati quantistici anomali.

Si sospettava già che questo strato di grafene potesse essere un superconduttore non convenzionale, ma dimostrarlo correttamente è difficile. Il risultato più importante che il MIT è riuscito a ottenere è una misurazione precisa del gap superconduttivo, che è fondamentalmente un'impronta digitale per lo stato superconduttivo e per il modo in cui le coppie di elettroni vengono tenute insieme.

Mit. — Gli scienziati del MIT hanno dimostrato che una forma di grafene accuratamente impilata si è comportata in modo diverso dai superconduttori convenzionali, aprendo la strada a nuove possibilità per sistemi energetici più puliti ed efficienti.

E l'impronta digitale che hanno visto era strana. Invece della forma più liscia che si ottiene nei superconduttori convenzionali, il gap si presentava come una curva a V netta.

"Esistono molti meccanismi diversi che possono portare alla superconduttività nei materiali", ha affermato Shuwen Sun, studente laureato al MIT e coautore principale dello studio. "Il gap superconduttivo ci fornisce un indizio sul tipo di meccanismo che può portare a cose come i superconduttori a temperatura ambiente che alla fine porteranno benefici alla società umana".

Per ottenere questo risultato, il team ha costruito una piattaforma che combina la spettroscopia a effetto tunnel con le misurazioni del trasporto elettrico, in modo da poter abbinare il "gap" direttamente al momento in cui il materiale ha effettivamente raggiunto la resistenza zero.

Perchè è importante per l'energia?

Nei superconduttori convenzionali, gli elettroni si accoppiano a causa di minuscole vibrazioni nel reticolo atomico. In questo sistema di grafene, il MIT ha affermato che le prove indicano qualcos'altro, in cui gli elettroni stessi svolgono il lavoro pesante attraverso interazioni forti.

"In questo sistema di grafene con angolo magico, ci sono teorie che spiegano che l'accoppiamento probabilmente deriva da forti interazioni elettroniche piuttosto che da vibrazioni del reticolo", ha affermato Jeong Min Park, un altro degli autori della ricerca.

Questo, ha affermato il MIT, è un aspetto importante perché suggerisce una strada diversa verso la superconduttività, importante se si pensa a lungo termine a un'elettronica con perdite inferiori e a sistemi energetici più efficienti. È utile anche per la tecnologia quantistica, dove il controllo di fasi elettroniche anomale è fondamentalmente l'obiettivo finale.

"Comprendere molto bene un superconduttore non convenzionale potrebbe innescare la nostra comprensione degli altri", ha affermato Pablo Jarillo-Herrero, autore senior dell'articolo. “Questa comprensione potrebbe guidare la progettazione di superconduttori che funzionano a temperatura ambiente, ad esempio, che rappresentano una sorta di Santo Graal dell'intero settore.”

Fonte della notizia:

Experimental evidence for nodal superconducting gap in moiré graphene, published in Science, December 2025.