El físico español Pablo Jarillo-Herrero y el canadiense Allan MacDonald han sido reconocidos con el premio Fronteras BBVA de Ciencias Básicas por el descubrimiento del ángulo mágico del grafeno. El avance ha abierto un nuevo campo de investigación, la twistrónica, en el que hoy trabajan miles de científicos en todo el mundo. Este campo puede aportar innovaciones tecnológicas de gran impacto como la transmisión de electricidad sin pérdida de energía o aplicaciones en computación cuántica, según destaca la Fundación BBVA en el comunicado en que anuncia el premio.
El grafeno supuso una revolución en el campo de la física de materiales cuando se anunció su descubrimiento en 2004, ya que fue el primer material bidimensional, de un solo átomo de grosor, y tenía propiedades extraordinarias y diferentes a las de los materiales tridimensionales convencionales. Se trataba de una capa de átomos de carbono dispuestos en hexágonos que resultó ser extremadamente delgado, flexible y resistente, además de tener una conductividad eléctrica y térmica excepcionales. Por aquel avance, los físicos Andre Geim y Konstantin Novoselov ganaron el premio Nobel en 2010.
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Jarillo-Herrero y MacDonald han elevado el grafeno a una nueva dimensión al demostrar que, si se superponen capas de este material una sobre otra, aparecen nuevas propiedades aún más extraordinarias.
MacDonald, que trabaja en la Universidad de Texas en Austin, presentó el 2011 la investigación teórica que predecía que, si se superponían dos capas de grafeno aparecerían nuevas propiedades. Jarillo-Herrero, del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), presentó en 2018 la investigación experimental que demostraba que efectivamente existe un ángulo mágico del grafeno que abre un nuevo horizonte de posibilidades.
La clave del avance es que, al poner las capas de grafeno unas sobre otras, tienen que estar rotadas con un ángulo determinado -de aproximadamente 1,1 grado-, que es el llamado ángulo mágico. Las propiedades que aparecen entonces incluyen conductividad, aislamiento, magnetismo, ferroelectricidad, entre otras. “Es como una piedra filosofal inversa”, ha explicado hoy Jarillo-Herrero en entrevista telefónica con la Vanguardia, ya que, en lugar de convertir cualquier material en oro, es el grafeno el que adopta el comportamiento de cualquier otro material.
Por estas investigaciones, Jarillo-Herrero y MacDonald fueron galardonados en 2020 con el premio Wolf de Física -que compartieron con Rafi Bistritzer, de la Universidad de Tel Aviv-, considerado la antesala del Nobel, ya que aproximadamente la mitad de los ganadores del Wolf de Física reciben después el Nobel. También el premio Fronteras es visto en círculos científicos como un indicio de ser candidato al Nobel, ya que una proporción significativa de los ganadores de premios de ciencias de la Fundación BBVA han sido galardonados posteriormente por la Academia Sueca.
Entre las propiedades más prometedoras de los nuevos materiales twistrónicos, Jarillo-Herrero destaca por un lado la superconductividad -es decir, la capacidad de conducir electricidad sin pérdida de energía-, que es “posiblemente la propiedad más espectacular y más interesante como reto científico”. Y por otro la ferroelectricidad -la capacidad de algunos materiales de tener un campo eléctrico permanente-, “que puede ser muy interesante por sus aplicaciones prácticas, por ejemplo, para crear dispositivos de computación más eficientes para aplicaciones de inteligencia artificial”, ha declarado en entrevista telefónica desde Corea del Sur.
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La candidatura de Jarillo-Herrero y MacDonald ha sido seleccionada como ganadora del premio Fronteras entre 98 nominaciones por un jurado presidido por el físico alemán y premio Nobel Theodor Hänsch. Había sido presentada por cinco instituciones científicas -dos españolas con las que Jarillo-Herrero mantiene relación (el Institut de Ciències Fotòniques, donde tiene una posición de profesor distinguido visitante, y la Real Sociedad Española de Física, de la que es miembro), además de dos de EE.UU. Y una de los Países Bajos-.
Nacido en Valencia en 1976, Jarillo-Herrero se licenció en Física por la Universidad de Valencia y amplió su formación con un master en la Universidad de California en San Diego y un doctorado en la Universidad Tecnológica de Delft (Países Bajos). Al terminar el doctorado, fue a Manchester a visitar a Andre Geim y Konstantin Novoselov para aprender a trabajar con el grafeno. Después fue investigador postdoctoral en la Universidad de Columbia en Nueva York y desde 2008 dirige su propio grupo de investigación en el MIT, donde actualmente es el titular de la Cátedra de Física Cecil e Ida Green.
MacDonald, por su parte, nació en Antigonish (Nueva Escocia, Canadá) en 1951. Tras licenciarse y doctorarse en su país, trabajó once años en la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (Suiza) y desde 1987 ha desarrollado su carrera en EE.UU., primero en la Universidad de Indiana y después en la Universidad de Texas en Austin.
