„Magische“ Rotation: Die elektrischen Eigenschaften von Graphen lassen sich auf verblüffend einfache Weise komplett verändern, wie Forscher herausgefunden haben. So genügt es, zwei dieser Kohlenstoffnetze leicht gedreht aufeinanderzulegen, um das normalerweise leitfähige Material zum Isolator zu machen. Legt man dann eine Spannung an, wird Graphen dagegen supraleitend – sein elektrischer Widerstand verschwindet komplett, wie die Forscher im Fachmagazin „Nature“ berichten.
Graphen gilt schon länger als wahres Wundermaterial. Denn das dünne Netz aus Kohlenstoffatomen ist härter als Stahl und trotzdem biegsam, besitzt die Fähigkeit zur Selbstorganisation und besitzt eine hohe elektrische Leitfähigkeit. Sogar zu einem Supraleiter kann man das Graphen machen – beispielsweise indem man es mit supraleitenden Metallen kombiniert.
Rotation macht Graphen nichtleitend
Doch wie sich jetzt zeigt, kann Graphen noch mehr. Denn es lässt sich auf verblüffend einfache Weise entweder zum Isolator oder aber zum Supraleiter machen. Yuan Cao vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge und seine Kollegen erreichten dies, indem sie zwei Schichten dieser nur eine Atomlage dicken Kohlenstoffnetze aufeinander legten.
Der Clou dabei: Die beiden Graphenschichten sind um ein winziges Bisschen gegeneinander verdreht. Der „magische“ Winkel liegt dabei bei genau 1,1 Grad, wie die Forscher berichten. Bei diesem Winkel bilden die Graphengitter eine Art Moiré-Muster, das zu ungewöhnlichen Wechselwirkungen zwischen den Elektronen der Kohlenstoffatome führt. Das Material verhält sich dadurch wie ein sogenannter Mott-Isolator – ein Material, das trotz halbgefüllter Elektronenbänder keinen Strom mehr leitet.
