A Pablo Jarillo-Herrero (Valencia, 1976) le han dicho alguna vez que con el grafeno de ángulo mágico descubrió una piedra filosofal. Pero él, más que alquimista, es cocinero cuántico. “Con la piedra filosofal lo que quieres convertir es cualquier cosa en oro. Y nosotros lo que estamos haciendo es, con una sola cosa, convertirla en todas las demás”. Una alquimia inversa parecida a la cocina, capaz de desbloquear sabores y texturas inesperadas a partir de ingredientes aparentemente anodinos. Justamente, es lo que consiguió hacer con un sándwich de grafeno (carbono puro) hace ocho años. Es el fundador de la llamada twistrónica o la magia de girar cosas finísimas.
El descubrimiento del llamado grafeno de ángulo mágico catapultó a la fama internacional a este científico del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), que conversa con Newtral.es en su reciente visita a España para participar en el evento Metafuturo. Jarillo-Herrero ha recibido prácticamente todos los premios de física del mundo que anticipan el Nobel. “Intento no pensar en ello. Lo importante para mí es que nuestra labor entusiasma mucho a gente joven para investigar”.
Una labor de verdadera cocina cuántica, aunque con ingredientes que –por el momento– no se pueden comer. ”Yo cuando hago entrevistas para seleccionar investigadores, muchas veces pregunto que si saben cocinar y que me expliquen una receta, porque eso me da una idea de cómo de buenos pueden ser en el laboratorio”, revela Jarillo-Herrero. No es una excentricidad. El grafeno de ángulo mágico consiste, esencialmente, en apilar capas de materia como quien prepara un sándwich y girarlas con la precisión de un chef que busca el punto exacto de presentación.
El sándwich mixto que sabe a jamón pata negra. ¿Qué es el ángulo mágico del grafeno?
Imaginemos un sándwich mixto corriente. Pan, jamón, queso. Algo que gusta a todo el mundo pero que no es excepcional. Ahora imaginemos que, simplemente girando una de las rebanadas en un ángulo de 1,1 grados, ese humilde emparedado adquiriera de repente el sabor y la textura del mejor jamón ibérico.
¿Qué es el ángulo mágico?
Cuando dos capas de grafeno se apilan y una se gira exactamente 1,1° respecto a la otra, emergen propiedades cuánticas extraordinarias.
Publicidad El grafeno pasa de ser un buen conductor a convertirse en superconductor: conduce electricidad sin resistencia alguna.
El ángulo mágico del grafeno
Imagínalo como las tapas de un sándwich. Desliza para descubrir la magia
1.1°0,00°
Capa de grafenoPatrón hexagonalPatrón de moiréPublicidad ”A nivel de la materia hacemos algo más o menos tan flipante como eso. O sea, cambiamos radicalmente, totalmente, las propiedades de la materia por el hecho de estar girando una capa sobre otra”, ejemplifica. Lo que ocurre dentro de ese sándwich cuántico desafía la intuición. Una desalineación de sus electrones hace “que adquieran esas otras propiedades que son fundamentalmente distintas“.
De ser un material conductor de la electricidad a ser un superconductor (no ofrece ninguna resistencia, ninguna pérdida) o incluso un magnífico aislante. Como si un metal se convirtiera en plástico y al revés. La magia (o alquimia) de cambiar las propiedades de un material, que no un objeto. Porque aún no se ha conseguido que esto ocurra en un producto de consumo, fuera del laboratorio. Aunque el camino es prometedor. Un giro inesperado en la larga historia de futuros imaginados del grafeno.
Momento eureka bajo secreto de sumario
El descubridor del grafeno se llevó antes un IGNobel por hacer levitar magnéticamente una rana
El descubrimiento del grafeno tiene algo de serendipia, como se explica en este capítulo del pódcast Esto no ha pasado. Todo empezó con una rana. En 1997, el físico Andre Geim hizo levitar una en su laboratorio usando un imán descomunal. Aquel experimento lúdico le valió el premio IgNobel. Pero con el mismo espíritu, Geim se propuso después desafiar el teorema por el que no era posible crear una lámina de un solo átomo de espesor.
Un día vio a un colega usar celo o cinta adhesiva para limpiar muestras. Fue a la papelera, recogió tiras de celo desechadas y, al mirarlas por el microscopio, descubrió finísimas capas de grafito. A tirones de celo, nació el grafeno y Geim consiguió romper aquel teorema. Esta vez se llevó el Nobel de verdad.
¿Qué buscaba romper Jarillo-Herrero cuando descubrió el ángulo mágico del grafeno? “No es que hubiera un teorema, pero nunca antes se había podido variar el ángulo de rotación entre los planos cristalinos de un material de manera completamente aleatoria”. Lo hizo y esa libertad inédita abrió la puerta: “Cuando exploras territorio que nunca ha sido explorado, te encuentras muchas sorpresas”.
Jarillo-Herrero llegó a su momento eureka 2018. “Cuando mis estudiantes y yo vimos ese comportamiento pensé que estábamos ante algo muy importante. Así que impusimos una veda (ya antes –y después– ha habido aparentes descubrimientos que han terminado mal o en fraude), dijimos: De aquí no sale nada hasta que no veamos exactamente esto qué es”. Otros grupos pudieron replicar los resultados. Pero todavía no se sabe del todo qué es lo que pasa ahí dentro.
Grafeno de ángulo mágico para no depender tanto de minerales críticos
Si con unos pocos elementos abundantes como el carbono se pueden recrear las propiedades de minerales escasos y codiciados, la dependencia de las tierras raras podría reducirse drásticamente. Primero habría que “aprender bien qué ingredientes son fundamentales para generar distintos estados de la materia”. Así, según Jarillo-Herrero, podríamos “recrearlos también con otros elementos abundantes”. Esto es realista, pero aún teórico.
”Quizá entonces podamos aplicar esas lecciones para el diseño de nuevos materiales que no necesiten lo que hoy requieren productos tecnológicos. Estamos en ese proceso de reinventar un poco la ciencia de materiales. Llevamos pocos años, pero es fascinante”.
No está en tus vacunas, pero quizás sí maneje tus pensamientos (si quieres)
El descubrimiento de Jarillo-Herrero es el último de un material, el grafeno, cargado de promesas. No todas precisamente cumplidas. Reconoce que se “vivió una burbuja o hype” de expectativas desmesuradas. Pero eso es normal con muchos descubrimientos. “Hay un pico y luego hay un descalabro, porque la gente ve que no es ni tan fácil, ni tan rápido, ni para tantas cosas. Y luego llega ese valle desde el que poco a poco sube“. Y en eso estamos ahora.
Uno de los usos más interesantes del grafeno está en el cuerpo humano. “Es muy biocompatible”, se integra muy bien en los organismos vivos “porque estamos hechos –también– de carbono”. Hay una industria que investiga alrededor de implantes para personas con problemas neurológicos, por ejemplo. Desde espumas de compuestos de grafeno, que persiguen devolver la movilidad a quien tiene parálisis, a chips en el cerebro para paliar el párkinson.
“Que nos hagamos un poco más híbridos. Simplemente pensando en algo nos comunicaremos con un dispositivo externo que nos transmitirá directamente en el cerebro
Donde sí que no se ha probado (“te lo puedo asegurar”, afirma) es en las vacunas. “En cualquier caso, sería completamente inocuo”. Jarillo-Herrero reconoce que alguna persona le preguntó durante la pandemia, al hilo de los bulos que aseguraban que había óxido de grafeno en los desarrollos vacunales con fines de control poblacional o manejo de nuestra mente.
Con o sin grafeno, ”hoy en día ya podemos registrar ciertos tipos de pensamientos. Por ejemplo, personas que tienen parálisis [con chips o electrodos] pueden pensarlo y mover un objeto [remotamente]. Esa extensión de la mente, de computación extendida, de manera un poco rudimentaria ya existe”.
El siguiente paso, seguramente ligado a materiales bidimensionales como el grafeno, llegará pronto. “Es difícil de predecir si será en cinco años o en 25 años, pero es muy probable que ocurra esto: simplemente pensando en algo nos comunicaremos con el móvil, con un dispositivo externo o con un superordenador. Y luego está la última frontera, que algo te lo transmita a tu sensor, al cerebro, y de alguna manera, sin que lo oigas, directamente en el cerebro, te implantará un pensamiento. No es impensable”. Hace una pausa. “Ya veremos. Da un poco de miedo“. Por ahora, ciencia ficción posible. Pero el grafeno nos ha enseñado que el hecho de que algo sea posible no lo hace factible en el mercado. Además, aún queda mucho por conocer de nuestro cerebro y cómo cocina sus razonamientos.
Por lo pronto, la pandemia hizo de este científico un cocinero más que competente. “La gente me decía que siendo valenciano sabría hacer paellas muy buenas. Y la verdad es que no“. Eso cambió gracias a un amigo maestro paellero. “Ahora me salen bastante bien, pese a que los ingredientes que tengo en Estados Unidos no son los óptimos”. Le ha cogido el ángulo mágico a los arroces, bromea.
Con sus hallazgos físicos, que un sándwich mixto sepa a jamón ibérico o a paella sería posible en un remoto plano muy teórico. Pero ¿a quién le interesaría semejante gastronomía fake?
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