Premio Fronteras del Conocimiento a Allan H. MacDonald y Pablo Jarillo-Herrero por descubrir el «ángulo mágico» del grafeno

El Premio Fundación BBVA Fronteras del Conocimiento en Ciencias Básicas ha distinguido en su XVIII edición a los físicos Allan H. MacDonald y Pablo Jarillo-Herrero , por descubrir y desarrollar el llamado «ángulo mágico», un hallazgo que permite transformar y controlar las propiedades de materiales bidimensionales como el grafeno mediante una rotación extremadamente precisa entre sus capas. El jurado reconoce así un trabajo pionero que ha abierto un nuevo campo de investigación, conocido como twistrónica, con importantes implicaciones científicas y tecnológicas. El origen de este avance se remonta a 2011, cuando MacDonald, investigador teórico de la Universidad de Texas Austin, predijo que al superponer dos capas de grafeno y rotarlas entre sí alrededor de un ángulo muy concreto— aproximadamente 1,1 grados— se produciría una interacción electrónica radicalmente distinta. En ese escenario, los electrones, que en condiciones normales se mueven a velocidades muy elevadas, se ralentizan de forma drástica, dando lugar a propiedades emergentes inéditas. Durante años, esta predicción permaneció como una curiosidad teórica hasta que, en 2018, Pablo Jarillo-Herrero, físico español y profesor en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), logró demostrar experimentalmente el fenómeno. Su equipo consiguió fabricar por primera vez estructuras de grafeno con un control exquisito del ángulo de rotación entre las capas, alcanzando el valor «mágico» anticipado por MacDonald. El resultado fue sorprendente: el material adquiría comportamientos completamente nuevos, como la superconductividad o la capacidad de actuar como aislante, y permitía además ajustar estas propiedades con una precisión nunca vista. Los trabajos publicados por Jarillo- Herrero en la revista Nature en 2018 tuvieron un impacto inmediato extraordinario, convirtiéndose en los artículos más citados del año dentro del grupo editorial. Desde entonces, numerosos grupos de investigación de todo el mundo han explorado las posibilidades abiertas por esta técnica, que permite crear materiales con propiedades diseñadas a medida simplemente modificando el ángulo de superposición. El jurado del premio destaca la complementariedad de las contribuciones de ambos galardonados. MacDonald aportó la base teórica que anticipó un comportamiento completamente inesperado del grafeno, mientras que Jarillo-Herrero logró la compleja verificación experimental que confirmó esa visión y la hizo tangible. Esta combinación ha permitido demostrar que la rotación controlada de materiales bidimensionales es una nueva herramienta fundamental para el control del comportamiento de la materia. Las aplicaciones potenciales de este descubrimiento son muy amplias. La posibilidad de lograr superconductividad abre la puerta a sistemas de transmisión eléctrica sin pérdidas energéticas, con un impacto directo en la eficiencia y la sostenibilidad. Además, la twistrónica podría impulsar el desrrollo de nuevos dispositivos electrónicos, tecnologías de computación cuántica, sensores avanzados y sistemas de comunicación que integren propiedades electrónicas y ópticas de forma más eficiente. Uno de los aspectos más destacados del grafeno de ángulo mágico es que permite reproducir, usando un solo elemento químico—el carbono— una amplia gama de comportamientos de la materia. Hasta ahora, para observar fenómenos como el magnetismo, la superconductividad o el aislamiento eléctrico era necesario recurrir a materiales distintos. Con el grafeno, todas estas propiedades pueden emerger en función de cómo se combinen y roten sus capas, lo que lo convierte en una plataforma única para explorar nuevas fases de la materia. No obstante, los propios investigadores subrayan que el salto hacia aplicaciones industriales todavía requiere de avances importantes. El proceso actual de fabricación de estas estructuras es artesanal y extremadamente lento, lo que limita su escalabilidad. El desarrollo de técnicas que permitan producir de forma masiva láminas de grafeno con orientaciones controladas será un paso clave para trasladar estos descubrimientos del laboratorio a la industria. Con este galardón, dotado con 400.000 euros, la Fundación BBVA reconoce una contribución que ha abierto una nueva frontera en la física de materiales y ha demostrado cómo la combinación de teoría y experimento puede dar lugar a avances disruptivos . El trabajo de MacDonald y Jarillo-Herrero no solo ha transformado la comprensión del grafeno, sino que ha inaugurado una nueva manera de diseñar materiales con propiedades hasta ahora inimaginables.