El ángulo mágico del grafeno

Una de las noticias recientes más impactantes en las ciencias físicas ha sido el descubrimiento de la supeconductividad del grafeno cuando dos hojas se superponen con unas condiciones geométricas determinadas, y el autor de este descubrimiento es un físico español que trabaja en el prestigioso Massachusetts Institute of Technology (MIT), Pablo Jarillo Herrero.

Pablo Jarillo tuvo una idea excepcional. Se conocían las propiedades conductoras del grafeno pero lo que él descubrió fue que si superponía dos hojas de grafeno (cada hoja tiene el espesor de un átomo) formando un ángulo determinado y se enfriaba el conjunto muy cerca del cero absoluto ¡,7 grados Kelvin), se obtenía un superconductor, es decir, un material que no ofrece resistencia al paso de la corriente eléctrica.

Pero, ¿cómo ocurre este fenómeno? Pensemos que una hoja de grafeno tiene una estructura cristalina como en la figura, es lo que se llamaría un retículo (sí, los matemáticos también le llamamos un retículo). Al superponer dos de estas hojas y girarlas una sobre otra en un ángulo apropiado (el ángulo mágico, 1,1 grados), las dos estructuras se combinan formando un superretículo la figura de Moiré que vemos en el gráfico de abajo), que permite la circulación de los electrones (y eso es la corriente eléctrica, una circulación de electrones en el material).

La exlicación de este fenómeno no está todavía clara (ni de cómo se produce la propia superconductividad tradicional), y los físicos se han puesto a escribir artículos sobre el tema con ansiedad,a sí como a repetir los experimentos que una y otra vez confirman los de Jarillo y su equipo. Si me gustaría resaltar que lo que ocurre es uno de los fenómenos más impactantes en el estudio de las propiedades de los materiales, y es un cambio de la estructura topológica. Ojalá hubiera muchos matemáticos aportando sus conocimientos en este y otros muchos temas que requieren equipos interdisciplinares.

Aquí podemos ver a Pablo Jarillo hablando de su descubrimiento en un congreso

[youtube]https://www.youtube.com/watch?v=O2HVCjhuJlE[/youtube]

Ya hace un tiempo, Francisco Villatoro recogía en su excelente blog La ciencia de la mula Francis  el descubrimiento de Jarillo y decía:

“Por cierto, Pablo Jarillo-Herrero es profesor en el MIT (Cambridge, Massachusetts, EEUU). Se licenció en Ciencias Físicas en 1999 en la Universidad de Valencia (España) y obtuvo su doctorado en 2005 en la Universidad Técnica de Delft (Países Bajos). Si se confirma la revolución en ciernes que augura la superconductividad del grafeno bicapa con ángulo mágico, este joven físico se convertirá en uno de los candidatos españoles más firmes al Premio Nobel de Física. Quizás suene a exageración, pero permíteme que sueñe con ello.”

Francis debe estar feliz estos días porque su predicción se va acercando a realizarse. Jarillo ha conseguido el prestigioso Premio Wolf, que muchos consideran una antesala del Premio Nobel. Y se cumplirá también una de mis predicciones particulares: tendremos pronto Nobeles y Fields españoles, pero estarán trabajando en otros países porque el nuestro es incapaz de retener ese talento.

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Manuel de León (CSIC, Fundador del ICMAT, Real Academia de Ciencias, Real Academia Canaria de Ciencias, Real Academia Galega de Ciencias).