Los alquimistas medievales persiguieron una quimera durante siglos: la piedra filosofal, un material capaz de transformar metales corrientes, como el plomo y el hierro, en el codiciado oro. El físico español Pablo Jarillo Herrero está en las quinielas del Premio Nobel porque ha descubierto algo parecido: una “piedra filosofal inversa”. No es una sustancia que transmuta cualquier elemento banal en una joya, sino un material inverosímil que “se convierte en todas las cosas”, según expone el científico.
El investigador español ha ganado el Premio Fronteras y es candidato al Nobel tras descubrir el ángulo mágico que genera supermateriales asombrosos
Los alquimistas medievales persiguieron una quimera durante siglos: la piedra filosofal, un material capaz de transformar metales corrientes, como el plomo y el hierro, en el codiciado oro. El físico español Pablo Jarillo Herrero está en las quinielas del Premio Nobel porque ha descubierto algo parecido: una “piedra filosofal inversa”. No es una sustancia que transmuta cualquier elemento banal en una joya, sino un material inverosímil que “se convierte en todas las cosas”, según expone el científico.
Jarillo Herrero, nacido en Valencia hace 49 años, explica que pegando cinta adhesiva al grafito ―el componente principal de la mina de un lápiz― se puede obtener un material ultrafino sorprendente: el grafeno, una lámina de carbono con un solo átomo de espesor. En 2011, el físico canadiense Allan MacDonald predijo que, si se lograra superponer dos capas de grafeno, pero ligeramente rotadas en un “ángulo mágico” de 1,1 grados, surgirían propiedades electrónicas inesperadas. El equipo de Jarillo Herrero, del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), consiguió en 2017 lo que MacDonald consideraba “casi ciencia ficción”, esa ansiada piedra filosofal inversa. Este enero, ambos ganaron el Premio Fronteras del Conocimiento en Ciencias Básicas de la Fundación BBVA, dotado con 400.000 euros. En 2020, fueron galardonados con el Premio Wolf, a menudo antesala del Nobel de Física.
El investigador español ha puesto nombre a un nuevo campo de la física: la twistrónica, que estudia las propiedades que surgen al girar láminas ultrafinas apiladas de diferentes materiales, como una lasaña. Dos capas de grafeno giradas con el ángulo mágico se pueden comportar como un superconductor, que facilita el transporte de electricidad sin pérdidas. Con más capas u otras configuraciones, surgen otras propiedades: magnetismo, aislamiento, incluso ferroelectricidad, que es una especie de dirección eléctrica interna que se puede modificar, ideal para producir superordenadores más eficientes y potenciar la inteligencia artificial.
En el laboratorio de Jarillo Herrero no solo trabajan con el asombroso grafeno. También con otros nanomateriales, como láminas de dicalcogenuros de metales de transición, que, al girarse, generan propiedades similares y “podrían en su día reemplazar al silicio”, el elemento semiconductor de la electricidad que es el ingrediente fundamental de la computación moderna. Al físico español le haría ilusión ganar el Nobel, pero no le quita el sueño, asegura por videoconferencia desde la ciudad estadounidense de Cambridge.
Pregunta. ¿Qué es una piedra filosofal inversa?
Respuesta. En la Edad Media se intentaba encontrar la piedra filosofal, una piedra que convirtiera materiales en oro. Cuando explico que con el grafeno de ángulo mágico se pueden hacer muchas fases de la materia, a veces me dicen que esto es parecido a la piedra filosofal. Y sí, es parecido en espíritu, porque puedes transformar una cosa en otra, pero en realidad es a la inversa: utilizando un solo material podemos obtener todas las propiedades de la materia, como imanes, materiales ferroeléctricos, superconductores, aislantes, etcétera. En vez de encontrar el material que lo convierte todo en oro, hemos encontrado el material que se convierte en todas las cosas, entre comillas. No es una analogía exacta, pero puede servir para entender cómo de flipante es esto. La piedra filosofal inversa.
P. Usted suele decir que, al microscopio, el grafeno es como una malla de gallinero.
R. Sí, exacto, son pequeños hexágonos. El grafeno es una malla de gallinero hecha de átomos de carbono.
P. ¿Usted qué es capaz de hacer con un lápiz y cinta adhesiva?
R. Nosotros, literalmente, utilizamos un cristal de grafito, muy parecido a la mina de un lápiz, y celo para hacer el grafeno de ángulo mágico y los experimentos con todos estos comportamientos de la materia.
P. ¿Puede convertir el grafito de una mina de lápiz en un imán?
R. Sí. De hecho, el grafito, incluso sin girarlo, con una estructura un poco cambiada, puede convertirse en imán y en superconductor a muy bajas temperaturas.
P. ¿A quién se le ocurrió el nombre de twistrónica?
R. Pues la versión oficial es que la primera persona que lo puso por escrito fue un colega de Harvard, Tim Kaxiras, en un estudio de 2017. La versión no oficial es que Tim Kaxiras y yo éramos miembros del Centro de Materiales Cuánticos Integrados. Un día estábamos hablando, sentados el uno al lado del otro, y yo le dije: “Sería muy cool, muy guay, si a esto lo llamáramos twistrónica, porque es hacer electrónica con twists [giros]”. No sé si él se acuerda, pero yo me acuerdo vívidamente de aquella conversación. Creo que se le quedó medio grabado en la mente y, en algún momento, publicaron aquel estudio y lo llamaron twistrónica. Así que creo que lo propuse yo, pero si alguien tiene derecho a la marca registrada, es Tim Kaxiras [se ríe]. Tampoco tiene mucha importancia.
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P. Cuando ambos ganaron el Premio Fronteras, Allan MacDonald dijo que lo que usted había hecho era “casi ciencia ficción”. ¿Por qué era tan difícil?
R. MacDonald y su investigador posdoctoral [el físico israelí Rafi Bistritzer, también ganador del Premio Wolf] predijeron un cambio en las propiedades electrónicas del grafeno con ese ángulo mágico, pero no sabían que podía ser superconductor o aislante. Cuando publicamos nuestros resultados en 2018, nadie se lo esperaba. Todos se quedaron flipados y el campo despegó. La otra parte de ciencia ficción es poner un material de un solo átomo de grosor y girarlo encima de otro con un ángulo preciso de 1,1 grados. A toro pasado parece fácil, pero nos llevó ocho años de trabajo. En estas estructuras de muaré es muy importante, además del ángulo, que las dos láminas tengan una separación perfecta, que estén muy paralelas. No puede haber ni un átomo extra de grosor. Hacerlo de manera relativamente simple es un poco de ciencia ficción.
P. ¿Lo llaman muaré porque es como el efecto muaré? Esas ondulaciones que parecen hacer las camisetas de rayas en la televisión.
R. Exacto. En matemáticas es un fenómeno muy conocido. Cuando tienes dos estructuras periódicas y las giras, formas una superestructura, un patrón de muaré.
P. En la página web de su laboratorio, presumen de “dar forma al futuro de la tecnología”. ¿Cómo se imagina ese futuro en 10 o 20 años?
R. Bueno, 10 o 20 años es relativamente pronto para mí. Me gusta más hablar de 30 o 40 años. Tenemos esta piedra filosofal inversa, pero, hoy por hoy, no es muy útil para la tecnología, porque no sabemos cómo hacer miles o millones de estos dispositivos, todos idénticos. A mí me encantaría que, de aquí a 10 años, que probablemente serán más bien 20, 30 o 40 años, se desarrollara la tecnología para poder hacer twistrónica a gran escala. Entonces podríamos emplearla en todo tipo de aplicaciones en las que se necesitan imanes, materiales ferroeléctricos, superconductores, etcétera, utilizando unos pocos materiales y jugando con sus ángulos. Sería genial. En estos momentos podemos hacer prácticamente todo, pero, por ejemplo, no lo podemos hacer a temperatura ambiente. También hay muchas aplicaciones en las que puede no importar demasiado tener que enfriar a bajas temperaturas, como los ordenadores cuánticos [supercomputadores que funcionan con las reglas de la mecánica cuántica]. Los de Google e IBM usan el aluminio como superconductor y hay que enfriarlo muchísimo. Estos materiales twistrónicos pueden revolucionar todas estas aplicaciones y hacerlas mucho más potentes, si logramos fabricarlos a gran escala.
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P. ¿Le han hecho alguna oferta tentadora para regresar a España? Por ejemplo, con un Centro Nacional de Twistrónica en Valencia.
R. Tentadora no, la verdad es que no. Me han preguntado muchas veces, pero nunca ha habido una oferta por la que me tomara en serio volver a España. Tendría que ser una propuesta con unas condiciones de investigación y personales parecidas a las que tengo en el MIT: salario, flexibilidad, etcétera. Y eso, hoy por hoy, el sistema español no lo permite. Ni el público ni el privado, y esto habría que hacerlo de una manera público-privada. El MIT es una universidad privada, pero con mucha financiación pública para investigación. En España no se dan cuenta de lo que hace falta para hacer investigación del más alto nivel.
P. ¿A qué se refiere?
R. Todo el mundo tiene muy claro que para hacer fútbol del más alto nivel, para tener el Real Madrid o el Barcelona, tienes que contratar a los mejores del mundo y darles las condiciones para que entrenen, pero también condiciones personales y salarios muy competitivos. Parece que, en el mundo de la ciencia, esto no se entiende. Europa se tiene que poner las pilas, y España más aún. En las noticias vemos cada día lo importante que es tener tu independencia tecnológica, para que no te pasen por encima otros países.
P. El ingeniero español Darío Gil, subsecretario de Ciencia en el Departamento de Energía de Estados Unidos, afirmó en enero en EL PAÍS que el presidente Donald Trump cree en la ciencia. ¿Usted también lo piensa?
R. La ciencia es muy amplia. Los asesores de Trump le han convencido de que vale la pena invertir en algunos aspectos. Por ejemplo, en tecnologías cuánticas o en inteligencia artificial. Y hay otros aspectos de la ciencia, que no son menores ni mucho menos, como el cambio climático o la salud, en los que sus asesores le han convencido de que no es tan importante o tan conveniente para Estados Unidos a corto plazo. A largo plazo, esto va a tener repercusiones negativas enormes para Estados Unidos y para el planeta. No estoy seguro de que Trump sepa mucho de ciencia, pese a que su tío [John G. Trump] fue un profesor extremadamente prestigioso del MIT, ganador de la Medalla Nacional de Ciencia de Estados Unidos por inventar aplicaciones en medicina nuclear.
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P. Usted es uno de los pocos científicos españoles que puede ganar el Nobel.
R. Pues supongo. Me van dando premios que también han dado a muchas personas que después ganaron el Nobel. A mí me haría ilusión, pero tampoco es algo que me quite el sueño. Hay tres o cuatro españoles en las quinielas de estos grandes premios internacionales y da la casualidad de que yo soy uno de ellos. Pues muy bien, ya veremos qué pasa [risas]. Si España quiere tener más premios Nobel, lo que hay que hacer no es un secreto: apostar por la gente joven, por la meritocracia, ser ambiciosos intelectualmente, igual que lo somos en fútbol, en tenis o en restaurantes. Dar recursos y reclutar talento internacional. Es una cosa obvia, pero muy difícil de hacer.
P. ¿Por qué?
R. Muy pocas instituciones tienen interiorizada una meritocracia radical. En ninguno de los comités del MIT en los que he estado se le ha pasado a nadie por la cabeza no darle la plaza al mejor. Es inconcebible. Y es muy distinto decirlo que vivirlo, cuando tienes que analizar el caso de un colega tuyo. Conoces a su familia, a sus hijos, tienes amistad y, en una votación, te toca decir: “A esta persona hay que despedirla, porque, aunque es muy buena, no es extremadamente buena, que es el baremo que tenemos aquí en el MIT para quedarte como investigador”. Hay muy pocos sitios donde la gente esté dispuesta a hacer esto. Es muy incómodo.
P. Muy duro.
R. Es exactamente lo mismo que en el Real Madrid. Si un jugador parece muy bueno pero no da la talla, toca tirarlo. Tienes que apostar por una meritocracia radical, sin despistarte. Muchos países preguntan: “Si queremos hacer un MIT, ¿qué tenemos que hacer?”. Cuando les cuento los recursos que hacen falta, ya se asustan casi todos, pero hay países que dicen: “¿Hacen falta 50.000 millones? Pues los pongo”. Y yo respondo: “Bueno, se me ha olvidado decirte que los 50.000 millones es la parte fácil de hacer el MIT. La parte difícil es el talento, el capital humano, reclutarlo y nutrirlo”. Muchas veces voy a España y veo laboratorios mejor equipados que el mío, pero no tienen la gente que yo tengo. El MIT es una universidad que en España sería pequeña. Tiene unos 4.500 estudiantes de carrera y 7.000 de doctorado, pero produce más patentes, solo el MIT, que todas las universidades españolas, públicas y privadas, y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas juntos. Cuando tienes el capital humano adecuado, puedes hacer 100 veces más de lo que haces. Yo diría, y aquí voy a ser poco diplomático, que el impacto científico y tecnológico del MIT es mucho mayor que el de las 100 universidades españolas juntas.
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