El Premio Fundación BBVA Fronteras del Conocimiento en Ciencias Básicas ha sido concedido en su XVIII edición a los físicos Allan MacDonald (Universidad de Texas en Austin) y Pablo Jarillo-Herrero (Instituto Tecnológico de Massachusetts, MIT) por sus descubrimientos sobre el denominado 'ángulo mágico' que permite transformar y controlar el comportamiento de nuevos materiales.
El "trabajo pionero" de ambos investigadores, en palabras del jurado, ha logrado tanto la fundamentación teórica como la comprobación experimental de un nuevo campo, hoy conocido como twistrónica, que permite obtener superconductividad, magnetismo y otras propiedades mediante la rotación de nuevos materiales bidimensionales como el grafeno.
El canadiense MacDonald predijo en un modelo teórico publicado en 2011 que al rotar dos capas de grafeno a un determinado ángulo, del orden de un grado, la interacción entre electrones daría lugar a nuevas propiedades emergentes.
Siete años después, el español Jarillo-Herrero lideró la demostración experimental del efecto de este denominado 'ángulo mágico', mediante la rotación de dos capas de grafeno que transformaron su comportamiento, generando nuevas propiedades como la superconductividad.
El impacto de este hallazgo, según explican los galardonados, "no ha hecho más que empezar". Rotando capas de materiales bidimensionales una sobre otra a ángulos diferentes se puede "hacer realidad todos los comportamientos de la materia que existen: no solamente aislantes y superconductores, sino también magnetismo y muchísimos otros comportamientos complejos".
Hasta ahora, precisa Jarillo-Herrero, se necesitaban diferentes elementos de la tabla periódica para observar toda esta gama de propiedades, mientras que el grafeno permite verlos todos en uno: el carbono.
Este elemento se convierte en una "piedra filosofal inversa", asegura el investigador, ya que, en lugar de convertir cualquier material en oro, es el grafeno el que adopta el comportamiento de cualquier otro material. Sin embargo, para poder llevar todo este conocimiento a aplicaciones industriales, un primer paso esencial será diseñar mejores maneras de fabricar capas de grafeno con orientaciones preestablecidas.
El proceso actual es tan artesanal que se tardan semanas o incluso meses en generar uno solo de estos dispositivos, y quienes se dedican a ello son "como monjes medievales haciendo un manuscrito", a juicio de Jarillo-Herrero.
"No tenemos una imprenta que nos permita fabricar miles y millones de dispositivos iguales de una vez, y obtenerla requerirá mucho trabajo de investigación en ingeniería básica por el que ya hay un cierto interés en la comunidad", señala.
Los futuros avances que permitan entender mejor cómo se generan los diversos comportamientos de la materia a partir del grafeno ayudarán a diseñar nuevos materiales con propiedades nunca vistas.
"Una de las aplicaciones más probables es un nuevo tipo de dispositivos, que controlan la transferencia de información entre los ordenadores y los cables de fibra óptica. Es una tecnología muy prometedora, y estos materiales son los mejores candidatos para lograr un control eléctrico de las propiedades ópticas", afirma MacDonald.
Así, una "imprenta" de láminas de grafeno rotadas a diferentes ángulos permitirá comprobar la prevista utilidad de estos materiales para las tecnologías cuánticas como la computación o los sensores, y ciertos tipos de inteligencia artificial, con un coste energético mucho menor que el actual.
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