El español Pablo Jarillo-Herrero y Allan MacDonald, ganan el premio Fronteras del Conocimiento por descubrir el 'ángulo mágico' que controla el comportamiento de nuevos materiales

El Premio Fundación BBVA Fronteras del Conocimiento en Ciencias Básicas se considera la antesala de los Premios Nobel porque en más de una ocasión han galardonado a investigadores que luego se han llevado también el otro reconocimiento. Este año ha recaído sobre el español Pablo Jarillo-Herrero (Instituto Tecnológico de Massachusetts, MIT) y el canadiense Allan MacDonald (Universidad de Texas en Austin)por sus descubrimientos sobre el denominado ‘ángulo mágico’ que permite transformar y controlar el comportamiento de nuevos materiales.

Jarillo-Herrero lleva tiempo en las quinielas para los Nobel de Física por sus descubrimientos del grafeno. En esta ocasión, el jurado ha considerado que el "trabajo pionero" de ambos investigadores 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.

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 descubrimiento mágico

Jarillo-Herrero se había interesado ya por la posibilidad de rotar capas de grafeno una sobre otra a ángulos concretos porque era algo que "nunca se había podido hacer en la historia de la física, era territorio inexplorado y por tanto tenía que dar lugar a algo interesante". Pero el investigador no sabía cómo llevarlo a cabo en el laboratorio. Durante años, fue capaz de superponer capas de este finísimo material, pero no de elegir el ángulo entre ellas. Por fin, consiguió diseñar una manera de controlar este ángulo y de hacerlo cada vez más pequeño hasta llegar al valor “mágico” de 1,1º, y fue entonces cuando comprobó el extraordinario comportamiento al que daba lugar en el grafeno.

"Fue una sorpresa grande, porque la técnica que empleamos, que era conceptualmente sencilla, fue difícil de llevar a cabo en el laboratorio. Cogimos una lámina, como si fuera de plástico transparente de cocina pero hecha de un material que es cien mil veces más fino que un pelo. La partimos en dos trozos y, sin provocar ninguna arruga, pusimos un trozo encima de otro de manera que estuvieran perfectamente orientados", explica el físico español.

En sendos artículos publicados en Nature en 2018, Jarillo-Herrero constató que el grafeno de ángulo mágico se vuelve o bien aislante o bien superconductor, y es posible además modificar su comportamiento con una precisión nunca vista. Su contribución se convirtió en la más citada del año en todas las áreas de conocimiento, no solo en Nature sino en todas las revistas de su grupo editorial. La técnica que desarrollaron permite hoy superponer capas de materiales bidimensionales a cualquier ángulo elegido, dando lugar a todo tipo de propiedades físicas novedosas.