El giro del grafeno que acerca a Jarillo-Herrero al Nobel

El nombre de Pablo Jarillo-Herrero aparece entre los posibles candidatos al Nobel de Física por un descubrimiento que convirtió una pequeña rotación en una nueva forma de investigar la materia. Su equipo demostró que dos láminas de grafeno, colocadas con una orientación muy precisa, podían mostrar superconductividad y otros comportamientos electrónicos inesperados. El resultado no le garantiza el premio, pero sí explica por qué la comunidad científica presta atención a su trabajo: el hallazgo abrió un campo de investigación, la twistrónica, y cambió las preguntas que los físicos hacen sobre los materiales.

La clave no fue encontrar un elemento desconocido, sino comprobar que la estructura de un material conocido podía alterarse de manera decisiva con un giro de alrededor de 1,1 grados. Desde la publicación de esos resultados en 2018, investigadores de distintos países han explorado cómo orientar y combinar capas atómicas para modificar sus propiedades. Jarillo-Herrero ha recibido reconocimientos de gran prestigio, entre ellos el Premio Wolf, el Fronteras del Conocimiento y el Kavli en nanociencia. Son señales de la importancia de su contribución, no un anuncio anticipado de la decisión de la Academia Sueca.

El hallazgo que cambió la manera de estudiar el grafeno

El grafeno es una lámina de carbono de un solo átomo de grosor. El carbono también forma el grafito de la mina de un lápiz, pero en ese material las capas se apilan; aislada, cada capa adopta una estructura bidimensional con propiedades propias. El grafeno ya interesaba por su resistencia y por la forma en que conduce la electricidad. Lo que hizo especialmente relevante la investigación de Jarillo-Herrero fue mostrar que, al apilar dos láminas y girar una respecto de la otra, el mismo carbono podía adquirir propiedades electrónicas muy distintas.

La posibilidad había sido anticipada en el trabajo teórico de Allan MacDonald y Rafi Bistritzer. Sus cálculos indicaban que una rotación pequeña podía alterar profundamente el movimiento de los electrones en dos capas de grafeno. La propuesta era elegante, pero convertirla en un dispositivo real exigía fabricar y medir una estructura diminuta con un control extraordinario. En 2018, el grupo de Jarillo-Herrero observó que el grafeno bicapa girado cerca del llamado ángulo mágico podía comportarse como aislante y, al modificar las condiciones eléctricas, como superconductor.

Ese contraste es parte del interés del resultado. Un aislante dificulta el paso de la corriente; un superconductor permite que fluya sin resistencia eléctrica. No son dos etiquetas intercambiables, sino estados físicos diferentes que pueden aparecer en el mismo sistema cuando cambian sus condiciones. El equipo observó superconductividad a temperaturas cercanas a 1,7 kelvin, extremadamente bajas. La importancia inicial no estaba en ofrecer un material listo para los cables domésticos, sino en demostrar que una arquitectura atómica cuidadosamente ajustada podía generar fenómenos colectivos difíciles de estudiar en otros sistemas.

Qué significa la twistrónica

La twistrónica estudia cómo cambia el comportamiento de materiales ultrafinos al girar sus capas unas respecto de otras. Su nombre combina la idea del giro con la electrónica: la orientación relativa pasa a ser una variable con la que se puede modificar el material. En vez de buscar siempre un compuesto químico diferente para cada función, los investigadores pueden probar qué ocurre al variar la disposición de las capas. La geometría se convierte así en una herramienta para diseñar propiedades, aunque por ahora esa capacidad se explota sobre todo en experimentos de laboratorio.

Cuando dos redes atómicas ligeramente rotadas se superponen, aparece un patrón de muaré. Se parece al dibujo que surge al colocar dos rejillas con una pequeña desviación entre sí, pero a escala atómica sus consecuencias no son solo visuales. En el grafeno de ángulo mágico, ese patrón reorganiza las bandas de energía disponibles para los electrones. Algunas se vuelven muy planas, lo que reduce la energía asociada al movimiento de las partículas y hace que sus interacciones mutuas cobren más peso. Los electrones dejan de comportarse como individuos casi independientes y pueden formar estados colectivos con propiedades inesperadas.

El término mágico puede sugerir que basta con girar las láminas y aparece cualquier comportamiento a voluntad. No es así. El ángulo es importante, pero también lo son la calidad de las capas, su separación, la limpieza de la muestra y la estabilidad del dispositivo. Un pequeño defecto puede alterar las mediciones o impedir que aparezca el fenómeno buscado. La aparente sencillez de la idea oculta años de trabajo experimental: hacer que dos hojas de un átomo de grosor queden alineadas con precisión es un problema de fabricación y control, no un gesto mecánico trivial.

Por qué este descubrimiento pesa en la conversación sobre el Nobel

El argumento más sólido para que Jarillo-Herrero figure en las quinielas no es su popularidad ni la espectacularidad del término grafeno mágico. Es la combinación de una predicción teórica previa, una comprobación experimental decisiva y la apertura de una línea de investigación que otros grupos pudieron desarrollar. En este caso, la teoría de MacDonald y Bistritzer señaló un efecto posible; el experimento de Jarillo-Herrero y sus colaboradores mostró que podía observarse en un sistema real. La conexión entre una idea y una prueba concreta es central para entender el impacto del trabajo.

El alcance también va más allá de la superconductividad. El grafeno girado permite investigar aislantes correlacionados, magnetismo y otros estados cuánticos de la materia. El artículo de 2018, publicado en Nature, mostró un comportamiento aislante correlacionado cerca de la mitad del llenado de las bandas del sistema. A partir de ahí, el campo se expandió hacia otros materiales bidimensionales y distintas combinaciones de capas. El Nobel suele distinguir descubrimientos fundamentales, pero ningún premio previo permite deducir quién recibirá el galardón ni cuándo.

Por eso conviene separar dos afirmaciones que a menudo se mezclan en los titulares. Jarillo-Herrero es un científico cuyo trabajo ha obtenido reconocimiento internacional y cuyo hallazgo se considera un hito en la física de materiales. Eso es verificable por la trayectoria de publicaciones y premios. Otra cosa es presentarlo como futuro ganador del Nobel: el premio no se ha concedido y las especulaciones públicas no equivalen a una candidatura oficial. La posibilidad existe como pronóstico, no como certeza, y la relevancia de la investigación no depende de que Estocolmo la confirme.

Los premios que reflejan el impacto de la investigación

Entre los reconocimientos más destacados figura el Premio Wolf de Física de 2020, que Jarillo-Herrero compartió con Allan MacDonald y Rafi Bistritzer por sus aportaciones al grafeno bicapa rotado. El premio Oliver E. Buckley de Materia Condensada, concedido también en 2020, reconoció el descubrimiento de la superconductividad en el grafeno apilado con un ángulo específico. Ambos galardones subrayan facetas relacionadas, aunque distintas: el avance teórico y experimental de un sistema que permitió estudiar nuevas fases de la materia.

En 2021 recibió la Medalla Lise Meitner, y entre los reconocimientos posteriores figuran el Premio Fronteras del Conocimiento de la Fundación BBVA en Ciencias Básicas, concedido en 2025 junto a MacDonald, y el Premio Kavli en nanociencia de 2026. También ha obtenido el Presidential Early Career Award for Scientists and Engineers, el ONR Young Investigator Award y el Premio Max Planck-Humboldt de Investigación. La sucesión de distinciones evidencia que el interés por su trabajo se mantiene en diferentes comunidades científicas; no constituye, sin embargo, una cuenta atrás automática hacia el Nobel.

La concesión de premios a varios investigadores por un mismo avance también recuerda que la ciencia rara vez cabe en la historia de una sola persona. MacDonald y Bistritzer contribuyeron a la predicción teórica; Jarillo-Herrero y su equipo llevaron el fenómeno al terreno experimental; y muchos grupos han desarrollado desde entonces la investigación en materiales de muaré. Reconocer su papel no exige borrar a sus colaboradores. Al contrario, la combinación entre teoría, experimentación y trabajo colectivo ayuda a explicar por qué el hallazgo tuvo tanta fuerza.

De Valencia al MIT: una carrera dedicada a la materia cuántica

Jarillo-Herrero nació en Valencia en 1976 y estudió Física en la Universidad de Valencia, donde se licenció en 1999. Continuó su formación en la Universidad de California en San Diego y se doctoró en 2005 en la Universidad Técnica de Delft, en los Países Bajos, bajo la supervisión de Leo Kouwenhoven. Después realizó una etapa posdoctoral en la Universidad de Columbia y, en 2008, se incorporó al Instituto Tecnológico de Massachusetts. En 2018 fue ascendido a catedrático. Su carrera combina formación en varios países con una larga trayectoria en física experimental.

Antes de centrarse en el grafeno girado, trabajó en fenómenos de transporte cuántico en nanotubos de carbono, entre ellos el efecto Kondo orbital y los transistores de supercorriente. Su grupo también ha investigado propiedades ópticas, magnéticas y topológicas de materiales bidimensionales. Esa amplitud importa porque el éxito del grafeno de ángulo mágico no surgió de un episodio aislado: se apoyó en experiencia con sistemas nanométricos, técnicas de fabricación y mediciones delicadas. La física de la materia condensada estudia cómo se organiza y responde la materia cuando muchas partículas interactúan, desde electrones en un material hasta estados colectivos con comportamientos cuánticos.

La trayectoria tiene además una dimensión española. Jarillo-Herrero se formó en Valencia y construyó su carrera investigadora en instituciones de Estados Unidos y Europa. Su caso suele alimentar el debate sobre las condiciones que permiten sostener equipos científicos de alto nivel: financiación, autonomía, continuidad y capacidad para atraer talento. No basta con atribuir el éxito a un país o a otro; los descubrimientos se realizan en redes internacionales. Pero la pregunta sobre dónde pueden desarrollarse investigaciones ambiciosas sigue siendo relevante, porque la ciencia depende tanto de las ideas como de los entornos que permiten comprobarlas.

De la superconductividad a las posibles aplicaciones

Un superconductor transporta corriente eléctrica sin resistencia, una propiedad que despierta interés tecnológico. Sin embargo, el comportamiento observado en el grafeno de ángulo mágico aparece a temperaturas muy bajas y en muestras experimentales complejas. Eso significa que no es un sustituto inmediato de los conductores utilizados en la vida diaria. La refrigeración y la dificultad de fabricar dispositivos reproducibles son obstáculos importantes. El avance actual es, ante todo, una plataforma para comprender la superconductividad, no una tecnología comercial lista para desplegarse.

La investigación puede tener consecuencias indirectas. Si los físicos entienden mejor cómo surgen la superconductividad y otros estados colectivos en estos sistemas, ese conocimiento podría orientar el estudio de materiales con propiedades útiles. También se exploran conexiones con la computación cuántica, la electrónica criogénica, la detección de luz y la computación neuromórfica. En 2019, un trabajo del grupo y colaboradores presentó un cúbit superconductor basado en grafeno con superconductores convencionales acoplados a él; no era, por tanto, un cúbit fabricado con grafeno superconductor. La distinción evita convertir una demostración de laboratorio en una promesa tecnológica exagerada.

Los usos más próximos pueden estar en dispositivos de investigación y sensores especializados, mientras que las aplicaciones masivas dependerían de avances adicionales. Entre ellos figuran controlar de forma uniforme la orientación de las capas, producir muestras estables y repetir el mismo comportamiento en numerosos dispositivos. También será necesario comprobar qué fenómenos sobreviven a cambios de escala y cuáles dependen de condiciones muy particulares. La twistrónica ofrece un método para explorar materiales, pero la distancia entre una muestra prometedora y una tecnología fiable sigue siendo considerable.

El trabajo que queda antes de una revolución industrial

Una muestra excepcional puede demostrar que un fenómeno existe; no prueba que sea posible fabricarlo con rapidez, bajo coste y resultados constantes. En los dispositivos de grafeno bicapa, variaciones pequeñas en la alineación o en la calidad del material pueden modificar sus propiedades. A esto se suman los retos de incorporar contactos eléctricos, proteger las capas y mantener las condiciones experimentales. La reproducibilidad es tan importante como el primer descubrimiento, porque permite comparar resultados y construir dispositivos que funcionen de manera previsible.

La baja temperatura plantea otro límite, aunque no invalida el valor de la investigación. Algunas tecnologías cuánticas ya requieren sistemas de refrigeración, de modo que la criogenia no las excluye por principio. Para la electrónica de consumo, en cambio, enfriar cada dispositivo sería una barrera práctica y económica. Además, el comportamiento superconductivo del grafeno mágico no debe confundirse con una solución demostrada para transmitir electricidad sin pérdidas a temperatura ambiente. Esa posibilidad pertenece al horizonte de preguntas que los científicos investigan, no a una aplicación confirmada. El entusiasmo razonable consiste en valorar lo que el experimento enseña sin atribuirle resultados que aún no existen.

La fotónica y la optoelectrónica de materiales bidimensionales muestran que el trabajo de Jarillo-Herrero no se limita a una sola propiedad. En 2015, su grupo colaboró en un estudio sobre la generación ultrarrápida de fotovoltaje en grafeno, en una escala inferior a 50 femtosegundos. En 2017 publicó una demostración de un diodo emisor de luz y fotodetector basado en diseleniuro de molibdeno y pensado para circuitos fotónicos de silicio. Son líneas distintas, pero conectadas por el interés en controlar cómo la materia responde a la electricidad y a la luz. La carrera científica incluye un programa más amplio que el resultado por el que más se le conoce.

Un Nobel posible, pero no escrito de antemano

La expectativa alrededor de Jarillo-Herrero nace de una razón concreta: el grafeno de ángulo mágico produjo un resultado fundamental, inspiró una comunidad de investigación y abrió nuevas vías para manipular la materia. A ello se suma una trayectoria reconocida con premios internacionales. Ese conjunto explica que su nombre circule cuando se habla del Nobel de Física. Pero las quinielas son interpretaciones externas y no permiten anticipar la deliberación de la Academia Sueca. El reconocimiento científico es visible; el desenlace del Nobel, por definición, no está asegurado.

También puede pasar que el impacto de un descubrimiento se despliegue durante años antes de que se comprenda todo su alcance. La twistrónica sigue en desarrollo: los investigadores estudian otros materiales, prueban nuevas configuraciones y buscan explicar por qué aparecen determinadas fases. Algunas expectativas tecnológicas podrían concretarse; otras quizá queden como herramientas de laboratorio. Esa incertidumbre no resta valor a los resultados ya obtenidos. Más bien define el estado real del campo: un cambio de perspectiva con grandes preguntas todavía abiertas.

El giro de poco más de un grado no transformó de inmediato la electrónica cotidiana, pero sí cambió la forma de plantear un problema físico. En vez de preguntarse únicamente qué material puede ofrecer una propiedad determinada, los científicos pueden investigar cómo obtenerla modificando la disposición de sus capas. Ese desplazamiento intelectual es el núcleo del legado de Jarillo-Herrero hasta ahora. Si algún día el Nobel reconoce el descubrimiento, el premio señalará una contribución compartida a la física moderna; mientras tanto, la importancia del hallazgo se mide en las nuevas investigaciones que hizo posibles.