Pablo Jarillo-Herrero, el científico español que suena para el Nobel: «Según la física, el grafeno no debería existir»

El físico español Pablo Jarillo-Herrero, catedrático del MIT y uno de los investigadores más destacados de la física contemporánea, visitó el pasado jueves la capital aragonesa para impartir un coloquio en la Universidad de Zaragoza sobre materiales cuánticos bidimensionales. El físico valenciano es conocido por haber sido el primero en observar la superconductividad en grafeno bicapa rotado en un “ángulo mágico” de 1,1 grados, un hallazgo que dio origen al campo de la twistrónica y que le ha valido numerosos premios internacionales, entre ellos el Wolf y el Fronteras del Conocimiento de la Fundación BBVA.

Según el investigador, colocar dos capas de grafeno con el ángulo exacto “nos permite cambiar las propiedades del grafeno y cambiarlas dramáticamente. De hecho, podemos hacer todos los comportamientos de la materia que existen”. Este control sobre los materiales, señala, es algo que antes no existía: “Normalmente, para cambiar las propiedades de un material tienes que cambiar de material. En este caso no hace falta cambiar de material, simplemente hace falta cambiar de ángulo. Te da mucha más versatilidad para aplicaciones”.

Durante su charla, Jarillo recordó un detalle que suele pasar desapercibido: según los teoremas clásicos de la física, los materiales de una sola capa de átomos no deberían existir por ser inestables. Sin embargo, el grafeno no solo existe, sino que se puede aislar de forma casi “artesanal”.

Un átomo de espesor

El grafeno es una lámina de carbono de un solo átomo de espesor, extraída del grafito —el mismo material de la mina de los lápices— y conocida por su resistencia, ligereza y alta conductividad. A pesar de tener la misma composición química que el diamante —ambos están formados por carbono—, estos materiales se comportan de manera muy distinta debido a cómo se organizan sus átomos: en el diamante los átomos forman una red tridimensional rígida, mientras que en el grafito están dispuestos en capas bidimensionales superpuestas.

Esta estructura bidimensional del grafeno es clave para los comportamientos cuánticos que Jarillo‑Herrero estudia. Para obtenerlo, explicó una técnica sencilla: cinta adhesiva. Al pegar y despegar la cinta sobre el grafito, las capas se dividen sucesivamente (de dos a cuatro, de cuatro a ocho…) hasta quedar una sola lámina. “Es algo increíble que puedes aprender en una clase”, confesó el físico, recordando cómo aprendió esta técnica en Manchester.

El ángulo mágico

Este giro cambia el comportamiento de los electrones de forma radical. En el grafeno normal, los electrones viajan como si fueran partículas de luz que no interactúan entre sí. Pero al aplicar el ángulo mágico, la estructura los frena. “Cuando los electrones van muy despacio, la energía de repulsión entre ellos se vuelve dominante”, señaló Jarillo. Es en esa lentitud donde surge la “magia”: los electrones empiezan a coordinarse, permitiendo que el material se convierta en un superconductor o incluso en un imán, sin cambiar su composición química.

En cuanto a las posibles aplicaciones de estos materiales, Jarillo-Herrero explicó que, aunque aún se encuentran en fase de investigación, las oportunidades son amplias. “Entre las aplicaciones para las que esto podría servir están la inteligencia artificial, la computación neuromórfica, nuevos detectores de luz y tecnologías cuánticas muy sensibles”, señala. Sin embargo, Jarillo advierte que queda trabajo por hacer antes de que estas aplicaciones sean viables a gran escala. Uno de los retos actuales, indica, es “intentar hacer que estos dispositivos se puedan escalar, que significa hacer muchos. Eso sería muy importante para tecnología, y todavía no tenemos muchos resultados, pero estamos trabajando en ello”.

El investigador también reflexionó sobre el reconocimiento internacional de su trabajo. A pesar de haber recibido numerosos galardones y ser considerado candidato al premio Nobel, Jarillo-Herrero asegura que mantiene los pies en la tierra: “Ya me siento muy reconocido. Me hace ilusión cuando mis amigos me nominan a cosas, la comunidad me nomina a cosas y me dan galardones, pero lo importante es que la gente esté entusiasmada por hacer ciencia y esto sirve para entusiasmar a más gente joven”.

Durante su visita a Zaragoza, el científico ofreció también la charla titulada ‘La magia de la materia cuántica de Moiré’, en la que abordó los fundamentos de los materiales bidimensionales y explicó cómo la estructura y orientación de las capas atómicas determina su comportamiento. La charla combinó explicaciones dirigidas tanto a estudiantes como a especialistas, mostrando cómo la twistrónica permite generar fenómenos como superconductividad, magnetismo o aislantes correlacionados.

El físico también se refirió al estado de la investigación en España. Reconoce que la inversión ha mejorado en las últimas décadas, pero advierte que aún no se alcanza el nivel de otros países: “Hace falta no solamente más recursos, que eso también hace falta, sino también menos burocracia, más meritocracia y más ambición de hacer las cosas al mismo nivel que se hacen en otros países”. Señala además que naciones como Suiza, Alemania o Corea del Sur han logrado avances significativos replicando modelos exitosos: “Solamente copiando ya se mejoraría mucho, no hay que reinventar la rueda”.