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El ángulo mágico del grafeno
00:14:07
¿Qué ocurre cuando se apilan dos láminas de grafeno y se gira una apenas 1,1 grados? Esa pregunta ha dado lugar a uno de los descubrimientos más importantes de la física reciente. Desde Bilbao, donde se entregan los Premios BBVA Fronteras del Conoc...
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A
12 menos 20 minutos, una hora menos en Canarias. Bueno, 19 minutos, una HORA MENOS en Canarias. Estamos aquí en más de uno en Onda Ceros y yo digo Jorge Gausuria, Gaussuria, Gaussuria, Gaussuria. Tú sabes lo que estoy diciendo, ¿No?
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B
Sí, Gaussuria es Gaussuria es el delantero centro de Curacao. Nombre No, o el de Túnez. No, el de Cabo Verde no era.
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A
Que no, que no, que no, que no, que es euskera. Tienes muy oxidado auto de euskera.
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B
Haga usuria, pero no sé qué significa porque no hablo.
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A
Son cosas que se aprenden haciendo programas como este de hoy. Estamos celebrando desde primera hora los premios BBVA, Premios Fronteras del Conocimiento, los premios de la Fundación que se entregan esta tarde en Bilbao. Entonces Gaussuria significa la noche blanca, jornada en la que la ciudad de Bilbao conmemora su propia Fundación. Este año se celebra el día 19 y 20 de junio, o sea mañana y pasado mañana.
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B
Lo de Gaussuria seguro que lo sabe Nico Williams, que es muy de Bilbao
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A
y lo sabe también Alberto Aparici, pero
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B
Alberto Aparici habló Esquera.
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A
Sí, habla lo que haya que hablar porque está en Bilbao como cada año para cubrir los premios y también las fiestas, que él es muy de las dos cosas.
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B
Es más fiestero.
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A
¿Qué tal, Alberto? Buenos días.
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C
Hola, buenos días. Pues estupendamente, porque yo cuando estoy en Bilbao siempre estoy feliz. Es una de mis ciudades favoritas de España. Así que en cuanto terminemos aquí hablar de ciencia, yo me voy a pasear por el lado de la ría.
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A
Qué bien. Los premiados ¿Te gustan los de este año? Sí, ¿No?
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C
Sí señor. Efectivamente. Este año estoy especialmente emocionado porque hay uno de los premios que me flipa, que me gusta mucho, mucho.
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A
Bueno, hay uno de los premios con el que ya hemos hablado esta mañana aquí en el programa, que es René Bautista, que hemos estado hablando sobre las encuestas, la investigación sociológica y cómo hacerla bien.
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C
Ha estado muy bien. La verdad es que me ha gustado esa entrevista. Pero yo estoy pensando en otra categoría, otra categoría que me gusta más, la de ciencia.
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A
Físico. La cabra siempre tira al monte. La de los físicos.
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B
¿Y qué han descubierto, Alberto? Los premiados, no, el de física.
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A
Pues mira, te lo digo yo. Si. Está aquí el acta del jurado. Jurado. Por su trabajo pionero en el descubrimiento de electrones fuertemente correlacionados en materiales monocapa, apilados y rotados.
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B
Yo entendía mejor el euskera. Esto es un poco.
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D
¿Te gustó?
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C
Bueno, para eso hay un divulgador de guardia. Para eso hay un físico de guardia en este programa. Ya veréis que aunque la frase se las trae, no es tan difícil. Vamos a abrirnos paso a través de todas esas palabras.
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B
Materiales apilados, rotados.
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C
Empecemos por algo que yo creo que os sonará. ¿Os suena el grafeno? Yo estoy convencido de que a Carlos le suena.
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A
Ya te digo yo si me suena a mí el grafeno suena, pero no sé qué. Hicimos un especial casi de la brújula el día que se descubrió el grafeno.
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C
Es verdad.
- [02:50]
A
Y obligué a los contertulios a opinar sobre el grafeno, que no teníamos ni idea de lo que era. Pero porque era muy prometedor, acuérdate. Muy prometedor. Ahora ya si me pides que explique lo que. Pues no.
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B
Pues hasta ahí. No, yo sé que es duro.
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A
No, yo sí recuerdo que lo que contamos aquel día es que era como una cosa muy fina, como si fuera una lámina, pero muy fina. Muy fina, muy fina. Pero muy fina. Muy fina, Jorge. No, que te estás imaginando tú un folio. No, no, sino muchísimo más fina.
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C
Exacto. Lámina de carbono. De eso está hecha. Únicamente de carbono esa lámina.
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A
Y cómo defina, dirías de un átomo de carbono.
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C
Esto es, efectivamente, un átomo. Y por eso lo de material monocapa. Monocapa significa una sola capa de átomos. Entonces, el grafeno es el material monocapa más famoso. Pero hay otros. No es desde luego el único ni de lejos.
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B
Vale, monocapa es eso, pero lo de apilados y rotados, esto es como de cortadores de troncos.
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C
Bueno, pues esto tiene que ver con una elaboración a partir del descubrimiento de estos materiales monocapa. Y os la cuento. A principios de la década de 2010, después de descubrir que podíamos fabricar estas láminas así de finas, hubo gente que empezó a plantearse cómo modificar eso, qué cosas se podía hacer con ellas. Y una de ellas era poner dos en lugar de una, poner una capa encima de la otra. Y en lugar de una monocapa, uno tenía una bicapa. Hasta ahí lo entendemos. Uno de los premiados de este año, que es Alan MacDonald, empezó a jugar con las ecuaciones del grafeno y vio que iba a pasar algo curioso, algo muy interesante. Si cogías dos capas de grafeno y girabas un poquito una de ellas era súper interesante lo que ocurría. Fijaos, coger dos capas de grafeno y girarla, apilar y rotar, que es lo que dice.
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A
Pero para un físico, algo súper interesante. ¿Exactamente qué significa?
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C
Bueno, vale, para esto necesito dar un pequeño paso atrás, pero muy pequeñito. Sabéis que el grafeno, como cualquier otro material, tiene electrones. Los electrones están en la corteza de los átomos y están en las.
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B
Vale, eso es del libro de Boop.
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C
Bueno, pues las ecuaciones. Le decían a McDonald's. Perdón, que si girabas con el ángulo adecuado. Si girabas con el ángulo adecuado la segunda capa, los electrones prácticamente se paraban. Su velocidad era muy, muy baja. Y esto era noticia, porque en el grafeno normal los electrones se mueven muy rápido, se mueven alrededor de mil kilómetros por segundo, que es una velocidad muy alta. Y resulta que si cogías dos capas y giras una un poquito, resulta que se frenan. ¿Qué brujería es esta? Eso sí, el ángulo tenía que estar muy bien ajustado y era muy pequeñito. Es un ángulo de 1,1 grados. Y este es el ángulo que llamaron el ángulo mágico del grafeno.
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A
Y ahí el buen hombre se lanzó de las ecuaciones al laboratorio para probar si era verdad.
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B
¿Y si era verdad que los electrones se congelaban?
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C
Pues no. Pues no, porque ya lo he medio insinuado, pero McDonald y su grupo son teóricos, ellos trabajan con ecuaciones. Entonces, para convertir esas ecuaciones en una realidad, hubo que entrar en escena un grupo experimental, el del otro premiado, que es Pablo Jarillo Herrero, que es español, es de Valencia, para más señas, y trabaja en el MIT de Boston, en Estados Unidos. Pues en el año 2018 su grupo anunció que había encontrado el ángulo mágico del grafeno. Había conseguido.
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A
Para un momento. A ver que lo cuente él. No estás acompañado de Pablo Jarillo Herrero, flamante premio Fronteras del Conocimiento en Ciencias Básicas de este año 26.
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C
Es hora de que me calle yo. Pablo, bienvenido a más.
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D
Hola, muchas gracias.
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C
Encantados de tenerte aquí.
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A
Un placer y enhorabuena por el premio, Pablo.
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D
Muchas gracias, Carlos.
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A
Que esta noche se entregan los premios en el Palacio de Euskaldunas. Os habrá tratado Bilbao tan bien como siempre la Fundación, tan estupendamente bien como siempre.
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D
Sí, la verdad es que sí.
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A
Y además debe ser un gusto coincidir con otras personas muy versadas en otras disciplinas, que a lo mejor algunas son de tu Intrés y otras nunca te has fijado en ellas, pero que tenéis ocasión de hablar entre vosotros. Antes, esta mañana hablábamos con un sociólogo experto en encuestas, premiado con Fronteras del Conocimiento, tú en física y en grafeno. Oye, se junta un sociólogo y un especialista en grafeno. ¿Y cómo sale eso? Pues interesante, seguro.
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D
Sí, sí, la verdad es que tuve la oportunidad de hablar con René y nos lo pasamos muy bien.
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A
¿Oye, en el año 2018, vamos a retroceder a lo que nos estaba contando ahora Alberto, lleváis siete años tratando de fabricar el grafeno con ángulo mágico, que ahora nos explicarás un poco más qué es lo que veis? ¿Que os hace pensar lo hemos conseguido, ya está, ya lo hemos llevado a la práctica?
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D
Bueno, pues lo que ocurrió es que vimos que si hacíamos dispositivos a ese ángulo mágico, realmente magia. Ocurrió. Hicimos un descubrimiento grande, muy inesperado, y eso es lo que dijimos. Ahí estamos.
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C
¿Y qué fue lo que descubristeis?
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D
Bueno, descubrimos dos cosas. Una, que el grafeno, que es un buen conductor metálico, bueno, pues si pones una capa encima de otra se podía volver un aislante eléctrico, dejaba de conducir la electricidad. Eso por un lado, pero es que luego pudimos hacer justo lo opuesto. Lo pudimos convertir también en un superconductor, que eso fue una sorpresa aún mayor, porque una sola capa no es superconductora, pero ponemos una encima de otra y se vuelve superconductora.
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C
Aquí, glosario de física para los un superconductor es un material que conduce con resistencia cero, o sea que tú puedes tener ahí la corriente rodando durante todo el tiempo que quieras, que no se
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D
para sin disipar energía.
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C
Exacto.
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A
Los cables del futuro, iba a decir.
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D
Ojalá. Ojalá.
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A
Los cables serán todos de grafeno.
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D
Ya veremos. Estas cosas llevan tiempo.
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C
Creo que en vuestro montaje hacía falta temperaturas muy bajas para que se mostraran esas.
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D
La superconductividad es un fenómeno que normalmente se da a bajas temperaturas.
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A
No me extraña que lo llaméis mágico al ángulo mágico, porque entonces estamos hablando de un material que lo mismo puede ser conductor o superconductor que aislante y muchas más cosas. Pero ¿Cómo hacemos que pase de ser conductor a ser aislante? Estamos hablando de lo mismo, es grafeno y sin embargo lo podemos utilizar para cosas contrarias. Es como un material que podemos convertirlo en lo que nos interés o necesitemos en cada momento. Es como un material camaleón, diríamos.
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D
Exacto, exacto. A veces yo digo a la gente que es como una piedra filosofal, pero a la inversa.
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C
Tengo una pregunta para ti, Pablo, porque claro, nosotros decimos, yo digo con palabras muy fácilmente, como divulgador. Bueno, pues se coge una capa de grafeno, se pone otra encima y se rota. Pero yo entiendo que eso no se hace con las manos, porque además son muestras muy pequeñitas. ¿Cómo se consigue además rotar un ángulo de 1,1 grados, una cosa que es muy pequeñita?
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D
Bueno, lo de rotar algo 1,1 grados no es muy difícil. Tenemos goniómetros, que son aparatos que pueden girar cosas y lo pueden rotar por 0,0001 grados. Eso no es difícil. Lo que sí que fue difícil es cómo haces que algo que es de un átomo de grosor lo puedes apilar uno encima de otro con ese ángulo. Y eso es algo que hoy en día se hace muy fácilmente, lleva unas pocas horas, pero que nos costó siete años desarrollarlo. Una vez lo desarrollas es súper fácil. Cualquiera en su casa, en su cocina, entre comillas, lo puede hacer.
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C
Y es tan fácil como colocar una capa encima de la otra, o hay que hacerles algo para que se enlacen o algo así.
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D
¿Como es importante cuál es el ángulo entre las dos capas? Lo que hacemos es partir de una sola capa. Tienes una sola capa que te la puedes imaginar como una carta de una baraja de cartas, eso es grafeno, como una carta de una baraja de cartas y cortas la carta por la mitad. Entonces, como una mitad está orientada con respecto a la otra, porque viene de la misma carta, ahora podemos coger una mitad y rotarla un poquito y ponerla encima de la otra. Y eso es lo que hicimos. Ese fue el truco.
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C
Es el ingenio experimental. Esa es la cosa, que las ecuaciones no prevén.
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D
Exacto.
- [10:43]
A
Oye, y es que, perdóname, es que ha dicho Pablo en la cocina de casa. Esto lo puede hacer cualquier persona en la cocina de casa.
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D
Bueno, aislar grafeno. Sí, encima de otro un poquitín más.
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B
¿Cómo aislamos grafeno?
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A
¿Qué necesito, Pablo?
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B
Claro, que nos interese aislar grafeno.
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D
Para aislar grafeno solo necesitas un poco de grafita, vamos, una mina de un lápiz y un trozo de celo y ya está. De cinta de celo.
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A
Con la cinta de celo la pego al grafito y luego la despego.
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D
Más o menos. Imagínate lo que he dicho antes, el grafito es como la baraja y el grafeno es como una carta. Pues tú con la cinta de celo lo que haces es que empieces a quitar, pegar cartas de la baraja y las aíslas.
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C
Lo que ocurre es que con ese método a veces te salen dos o tres cartas pegadas al celo y a veces te queda solo una. Necesitas un microscopio para identificar.
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D
Luego necesitas esa cinta de celo, la presionas contra un substrato que utilizamos, que es un sustrato de silicio, pero pues también un trozo de cristal, y la presionas y luego retiras la cinta de celo. Y resulta que a veces, por suerte, se queda una sola capa de grafeno pegada al sustrato de silicio. Y eso luego se puede ver, si es suficientemente grande, se puede ver incluso a simple vista, o sea, que es una cosa realmente excepcional. Podemos ver con el ojo, el ojo humano es un muy buen detector de luz y podemos ver el pequeño contraste que tiene una capa de grafeno de un solo átomo de grosor encima de un cristal.
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C
¿Y cómo se ve? ¿Qué es lo que se ve?
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D
Pues se ve una cosita un poquito así moradita, un poquito distinta que el resto del sustrato, que refleja una luz de color rosado, así a simple vista.
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C
Ostras, qué guay, Qué guay, Qué bueno.
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A
Oye, pero si es la piedra filosofal. ¿Llegará un momento en el que todo esté fabricado con grafeno?
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D
Pues bueno, pues eso. Quizás un poco exageración, porque aunque en principio es cierto que con grafeno encima de grafeno podemos recrear o reproducir todos los comportamientos de la materia prácticamente que tenemos, no lo hacemos en las condiciones que nos gustaría. Por ejemplo, no siempre es a temperatura ambiente o a presión ambiente o en condiciones que se puede utilizar para tecnología. Con lo cual, digamos que hay cosas que será fácil de sustituir y de hacer con grafeno y otras que no será. En esto de la industria no basta que sea bueno y bonito, tiene que ser barato sobre todo.
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C
Y escalable, además.
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D
Y escalable. Entonces eso es algo que todavía hace falta mucho trabajo.
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C
Yo de hecho te he escuchado decir que tus colaboradores que trabajan con el grafeno están como haciendo un códice medieval y todavía no ha llegado la imprenta de Gutenberg.
- [13:21]
D
Exacto, exacto. Mis investigadores son como monjes medievales ahí. Esos códices son preciosos, únicos, pero claro, cuesta un mes hacer cada códice. No podemos hacer un millón de golpe como hacen las imprentas.
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A
Qué interesante. Pablo, muchas gracias por haber hablado con nosotros esta mañana y que tengas un día estupendo ahí en Bilbao, incluida la ceremonia.
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D
Muchas gracias a vosotros.
- [13:42]
A
Fuerte abrazo. Pablo Jarillo Herrero, Premio Fronteras del Conocimiento en Ciencias Básicas Aparici. Tu premio es la compañía de los oyentes cada jueves.
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C
Mi premio es haber podido hablar con Pablo aquí, que la verdad es que me hacía mucha ilusión desde hace mucho tiempo, así que yo ya estoy premiado.
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A
Fuerte abrazo. Adiós, Alberto.
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C
Chao.
- [14:04]
A
En cinco minutos y contamos las noticias de las 12 de la mañana.