Scoperta rivoluzionaria: il grafene infrange la legge di Wiedemann-Franz aprendo scenari inediti nella fisica

Negli ultimi anni, il grafene si è imposto come materiale rivoluzionario grazie alle sue proprietà eccezionali, superando molti limiti tecnologici tradizionali. Recentemente, un team internazionale ha rilevato un fenomeno inedito che sfida una legge fondamentale della fisica, la legge di Wiedemann-Franz, osservando nel grafene un comportamento elettronico anomalo. In particolare, il materiale manifesta un fluido quantistico a bassissima viscosità che inverte la relazione tra conduzione termica ed elettrica, finora considerata costante nei metalli.

Il grafene è una sottile membrana bidimensionale di atomi di carbonio organizzati in un reticolo a nido d’ape, possedendo alta conducibilità elettrica, resistenza meccanica, flessibilità e trasparenza ottica. La legge di Wiedemann-Franz, formulata nel XIX secolo, prevede un rapporto costante tra conducibilità termica ed elettrica moltiplicata per la temperatura in metalli. Tuttavia, nel grafene ultra-puro studiato, si è riscontrata una netta inversione: mentre una maggiore conduzione elettrica coincide con una conduzione termica minore, suggerendo l'esistenza di correlazioni quantistiche tra elettroni che portano a una violazione macroscopica della legge stessa.

Questa scoperta apre la strada a nuovi orizzonti sia in fisica fondamentale che nella tecnologia: consente di ideare sensori quantistici di nuova generazione, dispositivi estremamente sensibili per temperature e stati quantistici, e potenzialmente rivoluzionari materiali per l’elettronica avanzata. La ricerca, che ha richiesto materiali ultra-puri e controlli sperimentali rigorosi, pone il grafene come laboratorio ideale per studiare materiali quantistici e sfide teoriche, promuovendo innovazioni nell’ambito dei dispositivi quantistici e la comprensione approfondita dei meccanismi di trasporto energetico nei sistemi a bassa dimensione.