Una tubería de agua: cuanto más ancha es, más agua deja pasar. En los contactos superconductores —las uniones de Josephson (puentes por los que la corriente fluye sin resistencia)— suele ocurrir lo mismo: cuanto mejor conduce el material en estado normal, mayor es la corriente superconductora que lo atraviesa. Pero un experimento reciente con uniones de grafeno bicapa retorcido (dos láminas de grafeno giradas entre sí en el ángulo mágico) mostró lo contrario: la corriente aumentaba mientras la conductividad caía. Es como abrir más el grifo y que la presión disminuya.
La clave está en la inusual geometría de los estados electrónicos. En las bandas planas de energía del grafeno retorcido, los electrones se mueven muy lentamente y la corriente de Josephson ordinaria casi desaparece. Pero surge otro mecanismo: la corriente cuántico-métrica. Su magnitud no depende de la velocidad de los electrones, sino de la «distancia» entre sus estados en un espacio especial, la llamada métrica cuántica. Si esta distancia es comparable a la longitud de la unión, la corriente puede fluir incluso cuando la conductividad ordinaria es pequeña.
Los autores del trabajo construyeron un modelo simple basado en la red de Lieb y luego un modelo realista de seis bandas del grafeno retorcido. En ambos casos, los cálculos mostraron que, con ciertos parámetros, la corriente crítica efectivamente aumenta mientras la conductividad cae, exactamente como en el experimento. Esta es la primera indicación directa de que la corriente cuántico-métrica, antes despreciada, puede dominar en sistemas con bandas planas.
Esta anomalía no es una simple curiosidad. Abre el camino para controlar las propiedades superconductoras mediante la geometría, y no solo mediante la composición del material. Quizás en el futuro permita crear sensores ultraprecisos o elementos de computadoras cuánticas donde la corriente se encienda y apague girando las capas, en lugar de cambiar la temperatura o el campo magnético.
El grafeno bicapa retorcido se llama «mágico» por el ángulo de giro de aproximadamente 1,1 grados: con ese ángulo, los electrones se comportan como si su velocidad cayera a cero y comienzan a interactuar fuertemente entre sí, dando lugar a la superconductividad y otros efectos inusuales.
En la novela de Arthur C. Clarke «El fin de la infancia», los extraterrestres controlaban la materia a nivel cuántico, cambiando sus propiedades con un simple giro. La corriente anómala en el grafeno retorcido es un paso hacia ese control sobre la superconductividad.