"El desarrollo de los materiales cuánticos tipo moiré será uno de los campos centrales en física los próximos 20 años"
El equipo liderado por Miguel Moreno Ugeda, del Donostia International Physics Center (DIPC), ha recibido una ayuda europea "de excelencia" de casi 3 millones de euros para adquirir un microscopio de efecto túnel para estudiar la superconductividad del grafeno en moiré (capas superpuestas giradas una sobre otra)
La superconductividad del grafeno en moiré
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Bilbao
El investigador Ikerbasque Miguel Moreno ha recibido casi 3 millones de euros (ERC Consolidation Grant) por parte del Consejo Europeo de Investigación para que su equipo adquiera un microscopio de efecto túnel (Scanning Tunneling Microscope o STM) y de esta manera poder observar a nivel atómico el fenómeno de la superconductividad, concretamente en grafeno: "Proponemos estudiar, con este microscopio que puede ver a escala atómica, la estructura electrónica del material. Es muy probable que se observen mecanismos hasta ahora desconocidos en la superconductividad", explica el investigador agraciado.
La superconductividad es la propiedad que adquieren ciertos materiales en condiciones muy concretas (la principal, una temperatura cercana al cero absoluto, unos 273 grados bajo cero) y que supone el transporte de corriente eléctrica perfecto, sin disipación ni pérdida de energía. El desarrollo de materiales cuánticos de tipo moiré que sean superconductores supondría un avance clave para, por ejemplo, el ordenador cuántico, cuyos cúbits (bits cuánticos) en la actualidad no son ni estables ni duraderos.
El precedente resulta interesante. Moreno explica cómo se pensaba conocer todas las propiedades del grafeno, hasta que en 2018 el investigador del MIT Pablo Jarillo-Herrero, explica cómo al unir dos capas de grafeno (estructura moiré) y rotar una sobre otra, tan solo 1,1 grados (denominado "ángulo mágico" por el propio Jarillo-Herrero), es suficiente para que las propiedades del material cambien: "Aparecen comportamientos electrónicos muy exóticos, entre ellos, la superconductividad —explica Moreno—. En ningún derivado del carbono se espera superconductividad, porque es un elemento muy ligero".
Casi 5 años después, se desconoce el porqué del fenómeno, pero sí se ha demostrado cómo añadiendo más capas (tres, cuatro o cinco) y aumentando ligeramente el ángulo (1.3º, 1.5º, etcétera), el grafeno siendo superconductor, y más robusto. "Hay cientos de artículos proponiendo modelos teóricos que expliquen el fenómeno, pero hace falta el experimento, porque los modelos propuestos no se han podido observar hasta ahora", resume Moreno.
No es sencillo investigarlo, y he aquí la cuestión por la que las potencias científicas mundiales, principalmente Estados Unidos, apuestan claramente por el desarrollo de estos materiales y la investigación del fenómeno. "Es necesaria una tecnología cara, y las muestras son pequeñas", dice Moreno. El campo de materiales cuánticos de tipo moiré, pronostica, será uno de los campos centrales y más fructíferos de la física en los próximos 20 años, pero el alto coste de estas investigaciones limitan claramente su avance.
"Sería una pena que Europa se perdiera este desarrollo. Si en los próximos años estos materiales son tan fructíferos como parece, Europa habrá perdido la carrera. Este proyecto, en San Sebastián, podría convertirse en una semilla para recortar distancias con otras potencias", explica el físico. Después de Estados Unidos, "probablemente estará China" en ese desarrollo. En Europa solo hay otros dos microscopios como el que adquirirá el DIPC, uno en Holanda y otro en Alemania.
