Ambos investigadores han sido fundamentales para mostrar cómo convertir el grafeno en un superconductor, llamado a transformar la distribución de la energía a nivel mundial, destacó el equipo de expertos internacionales que formaba parte del jurado y que este jueves anunció el galardón en la sede de la Fundación BBVA en España.
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.
En 2018, Jarillo-Herrero (1976) 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, la capacidad intrínseca que poseen ciertos materiales para conducir corriente eléctrica sin resistencia ni pérdida de energía.
“Su trabajo ha abierto nuevas fronteras de la física, al demostrar que esta rotación a un determinado ángulo permite lograr un control sobre el comportamiento de la materia, obteniendo propiedades que pueden tener un gran impacto industrial”, explicó una de las expertas del jurado, la profesora María José García Borge, del Instituto de Estructura de la Materia (IEM-CSIC).
“El trabajo conjunto de ambos ha abierto un campo vastísimo para obtener materiales con nuevas propiedades emergentes de gran valor potencial, en el que están trabajando muchos grupos de investigación en todo el mundo”, resaltó por su parte Luis Viña, catedrático de Física de Materiales de la Universidad Autónoma de Madrid y presidente de la Real Sociedad Española de Física, que ha sido uno de los nominadores de los premiados.
“MacDonald, desde el punto de vista teórico, y Jarillo-Herrero, a través de la comprobación experimental, han sido los artífices de una nueva tecnología de vanguardia para crear configuraciones de materiales que hasta ahora no existían y pueden impulsar avances tanto en superconductividad como en la creación de nuevos dispositivos electrónicos y el desarrollo futuro de la computación cuántica”, agregó Viña.
Jarillo-Herrero, que lleva años en las quinielas como candidato al Nobel de Física, 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”, señaló.
Sin embargo, 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 1,1 grados , 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”, explicó el investigador.
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.