Un campo magnetico da 9 tesla, circa 180.000 volte il campo magnetico terrestre, dovrebbe distruggere ogni stato superconduttivo. Nel grafene romboedrico studiato al Massachusetts Institute of Technology accade il contrario: la temperatura critica passa da 55 a 90 millikelvin, un balzo del 63%, e la corrente massima trasportabile aumenta del 50-60%. E' la terza scoperta in 28 mesi che lo stesso laboratorio firma sullo stesso materiale.
Quattro stati in un unico materiale
Il gruppo guidato da Long Ju ha pubblicato i risultati su Nature il 29 giugno 2026. Per arrivarci, i ricercatori hanno esfoliato campioni di grafite naturale, lo stesso materiale della mina di matita, fino a isolare strati di grafene romboedrico: una configurazione in cui quattro o cinque fogli atomici si sovrappongono con un disallineamento progressivo, simile ai gradini di una scala. Non e' la struttura "magic-angle" ottenuta impilando e ruotando artificialmente fogli, ma una configurazione gia' presente in natura.
A differenza degli esperimenti precedenti, in cui la superconduttivita' emergeva aggiungendo elettroni, questa volta il team ha invertito l'approccio: ha sottratto progressivamente elettroni misurando la resistenza elettrica a temperature inferiori al decimo di kelvin. Applicando campi magnetici sia paralleli sia perpendicolari al piano del materiale, sono emersi quattro stati superconduttivi distinti a specifiche densita' elettroniche. Tre di questi sopravvivono a campi paralleli fino a 9 tesla, ben oltre la soglia attesa dalla teoria standard. Le misure sono state effettuate in collaborazione con il laboratorio di Dominik Zumbuhl all'Universita' di Basilea, dotato di criostati a millikelvin e bobine ad alto campo.
Il terzo enigma in 28 mesi
L'anomalia magnetica e' solo l'ultimo capitolo. Lo stesso materiale ha generato un comportamento fuori dalla teoria convenzionale con cadenza annuale. Nel febbraio 2024 il gruppo aveva mostrato cariche elettroniche frazionarie nel grafene a cinque strati senza alcun campo magnetico esterno, un effetto che fino a quel momento era stato visto solo nei sistemi sottoposti a campi molto intensi. Nel maggio 2025 lo stesso laboratorio ha descritto un superconduttore chirale che e' anche un magnete intrinseco, combinazione mai osservata in un singolo materiale cristallino.
La pubblicazione del giugno 2026 aggiunge un terzo episodio: stati superconduttivi che vengono rafforzati dal campo magnetico invece di esserne soppressi. L'ipotesi proposta dagli autori e' che, a determinate densita' elettroniche, gli elettroni formino coppie con spin paralleli anziche' opposti come prevede la teoria BCS standard. In quel caso il campo magnetico tira gli spin nella stessa direzione, ma li mantiene allineati, e di conseguenza conserva o rafforza la superconduttivita'. Lo stesso Ju riconosce che l'interpretazione richiedera' verifiche teoriche ed esperimenti aggiuntivi. La ricerca e' stata finanziata in parte dall'U.S. Office of Naval Research.
Mille volte sotto la soglia industriale
La temperatura critica piu' alta osservata e' 90 millikelvin, ovvero 0,09 kelvin. Per fare un confronto, il niobio passa allo stato superconduttivo a 9,2 K e i superconduttori a base di YBCO (ittrio, bario, rame, ossigeno) superano i 90 K, una soglia che si raggiunge con azoto liquido a costi contenuti. Il materiale del MIT e' quindi circa 100 volte piu' freddo del niobio e 1.000 volte piu' freddo dei superconduttori ad alta temperatura usati nei magneti commerciali. Le applicazioni in elettronica di potenza o nei treni a levitazione magnetica restano fuori portata.
La temperatura raggiunta e' pero' compatibile con i computer quantistici a qubit superconduttori, che gia' operano fra 10 e 20 millikelvin nei dilution refrigerator. Una piattaforma con quattro stati superconduttivi distinti, ciascuno controllabile variando una tensione elettrica, diventa interessante soprattutto per la ricerca su qubit non convenzionali e su nuovi schemi di computing quantistico e qubit topologici.
Il prossimo passo annunciato dal gruppo e' capire come gli stati cambiano variando lo spessore degli strati e isolare il meccanismo microscopico delle coppie a spin parallelo. Il dettaglio completo dell'esperimento e' nel comunicato ufficiale del MIT che accompagna la pubblicazione su Nature.