Los creadores de la 'twistrónica' explican cómo un simple giro revoluciona los materiales

En 2011, Allan MacDonald publicó un estudio que parecía casi demasiado elegante para ser cierto. Propuso que si se colocaba una capa de grafeno —tan fina como un átomo— sobre otra idéntica pero girada apenas un grado, ocurriría algo extraordinario: el material cambiaría de comportamiento sin que su química se alterara en absoluto. MacDonald llamó a este ángulo crítico el «ángulo mágico» porque, cuando los electrones se ralentizaban en esa configuración, interactuaban entre sí con una fuerza inesperada. Teóricamente, bajo ciertas temperaturas, el material podría volverse aislante; bajo otras condiciones, podría convertirse en conductor, permitiendo que la electricidad fluyera sin resistencia.

Pero la teoría quedó en el papel durante años. Parecía imposible realizarla en un laboratorio real. Siete años después, Pablo Jarillo-Herrero y su equipo lo lograron usando técnicas que MacDonald describe como «muy ingeniosas». Cuando finalmente pusieron a prueba aquellas dos capas de grafeno giradas apenas un grado, descubrieron algo que ni siquiera esperaban completamente: el material no solo mostraba comportamiento aislante, sino que también era superconductor. Dos propiedades radicalmente distintas, contenidas en un único giro microscópico.

La física detrás de esto funciona como un cruce de calles donde todos los semáforos se ponen en verde simultáneamente. Hay tantos electrones —los «coches» del sistema— que el tráfico se bloquea completamente y el material se convierte en aislante. Pero este bloqueo es peculiar. Si se añaden o eliminan electrones mediante un voltaje externo, el estado cambia. Los electrones dejan de estar atrapados y comienzan a comportarse de forma colectiva, como si deslizaran sobre hielo perfectamente liso, coordinados entre sí. La corriente eléctrica circula entonces sin resistencia alguna.

En 2018, Jarillo-Herrero y su equipo publicaron dos artículos en la revista Nature que revolucionaron la ciencia de materiales. Crearon, de hecho, un campo completamente nuevo: la twistrónica, que explora el ángulo mágico no solo en grafeno sino en otros materiales. Lo que siguió fue una interacción fructífera entre teoría y experimento. La teoría guiaba los experimentos, pero estos descubrían fenómenos que la teoría no había predicho, lo que a su vez generaba nuevas ideas y nuevos experimentos. El campo creció exponencialmente, permitiendo que investigadores de todo el mundo contribuyeran rápidamente.

El reconocimiento llegó en forma de premios de envergadura: el Premio Wolf en Física, el Premio Kavli en Nanociencia y, recientemente, el Premio Fronteras del Conocimiento en la categoría de Ciencias Básicas. En la ceremonia de entrega, Jarillo-Herrero comparó el hallazgo con «la piedra filosofal, pero al revés»: con el ángulo mágico, un único material puede comportarse como muchos otros.

La superconductividad sin resistencia eléctrica es el objetivo más perseguido en ciencia de materiales porque sus aplicaciones son transformadoras. Evitaría que se pierda entre el 5 y el 10 por ciento de la energía en las torres de alta tensión. Permitiría crear ordenadores cuánticos con una potencia sin precedentes. Abarataría radicalmente los equipos de resonancia magnética en hospitales. Impulsaría trenes de alta velocidad y vehículos eléctricos con autonomía y eficiencia nunca vistas. «Ahora que sabemos que es posible cambiar radicalmente las propiedades de un material simplemente girándolo, eso proporciona a todos los investigadores del mundo una plataforma mucho más amplia para pensar en posibles aplicaciones», dice MacDonald.

Pero Jarillo-Herrero introduce una nota de realismo: tener propiedades extraordinarias en el laboratorio no significa que puedan incorporarse fácilmente a los procesos industriales. El verdadero desafío es llevar esos procesos «mágicos» del laboratorio a la vida cotidiana. «Yo soy optimista, pero incorporar la twistrónica a nuestros procesos tecnológicos supone un gran desafío. Llevará décadas desarrollar los procesos necesarios para conseguirlo». Sin embargo, Jarillo-Herrero recuerda que hace cincuenta años, la idea de que un chip contuviera mil millones de transistores funcionando de manera prácticamente idéntica era ciencia ficción. Los ingenieros lo consiguieron. Hay precedentes históricos que sugieren que lo imposible puede volverse cotidiano, aunque tarde décadas en hacerlo.