El físico valenciano Pablo Jarillo-Herrero y el canadiense Allan MacDonald ganan el Fronteras por sus trabajos sobre el grafeno

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Allan MacDonald y Pablo Jarillo-Herrero, ganadores del Fronteras del Conocimiento en Ciencias Básicas. R. C. El físico valenciano Pablo Jarillo-Herrero y el canadiense Allan MacDonald ganan el Fronteras por sus trabajos sobre el grafeno

La Fundación BBVA les otorga el Premio en Ciencias Básicas por abrir la puerta a la transmisión de electricidad sin pérdidas energéticas y de manera más eficiente y sostenible

J. A. G.

Jueves, 15 de enero 2026, 11:21 | Actualizado 12:20h.

... en la categoría de Ciencias Básicas por sus descubrimientos sobre el denominado 'ángulo mágico' que permite transformar y controlar el comportamiento de nuevos materiales, como el grafeno, uno de los mejores conductores de electricidad. Así lo ha anunciado este jueves la Fundación BBVA, que concede estos prestigiosos galardones, dotados con 400.000 euros en cada una de sus ocho categorías.

El canadiense MacDonald predijo en un modelo teórico publicado en 2011 que al rotar dos capas de grafeno a un determinado ángulo del orden de un grado (en concreto 1,1º), la interacción entre electrones daría lugar a nuevas propiedades emergentes.

Siete años después, en 2018, el español Jarillo-Herrero logró la comprobación experimental de este denominado 'ángulo mágico' mediante la rotación de dos capas de grafeno (hechas de un material cien mil veces más fino que un pelo) que transformaron su comportamiento, generando nuevas propiedades físicas como la superconductividad. Esta contribución científica, publicada en 'Nature' en 2018, fue la más citada del año en la revista y en todo su grupo editorial.

Ambos hallazgos abren la puerta a aplicaciones de gran impacto como la transmisión de electricidad sin pérdidas energéticas, de manera mucho más eficiente y sostenible, así como al desarrollo de nuevos dispositivos electrónicos y tecnologías de computación cuántica.

El trabajo de MacDonald y Jarillo-Herrero "ha abierto nuevas fronteras de la física, al demostrar que esta rotación a un determinado ángulo (el citado 'ángulo mágico' de 1,1º) permite lograr un control sobre el comportamiento de la materia, obteniendo propiedades que pueden tener un gran impacto industrial", explica la profesora María José García Borge, profesora de Investigación en el Instituto de Estructura de la Materia (IEM-CSIC) y miembro del jurado, que ha estado presidido por Theodor W. Hänsch, director emérito de la División de Espectroscopia Láser en el Instituto Max Planck de Óptica Cuántica (Alemania) y premio Nobel de Física. "La superconductividad, por ejemplo, podría permitir una transmisión de electricidad sin apenas pérdidas energéticas, de manera mucho más sostenible", añade García Borge.

El trabajo conjunto de ambos ha abierto un campo "vastísimo" para obtener materiales con nuevas propiedades emergentes de gran valor potencial, en el que están trabajando muchos grupos de investigación en todo el mundo. "MacDonald, desde el punto de vista teórico, y Jarillo-Herrero, a través de la comprobación experimental, han sido los artífices de una nueva tecnología de vanguardia para crear configuraciones de materiales que hasta ahora no existían y pueden impulsar avances tanto en superconductividad como en la creación de nuevos dispositivos electrónicos y el desarrollo futuro de la computación cuántica", resalta por su parte Luis Viña, catedrático de Física de Materiales de la Universidad Autónoma de Madrid y presidente de la Real Sociedad Española de Física, que ha sido uno de los nominadores de los premiados.

El de Ciencias Básicas es el primer fallo de la XVIII edición de los Premios Fundación BBVA Fronteras del Conocimiento, que el próximo 29 de enero dará a conocer el siguiente galardón (son ocho en total, todos dotados con 400.000 euros), en este caso en la categoría de Tecnologías de la Información y la Comunicación. Del prestigio de estos Premios dice mucho que 34 galardonados hayan recibido posteriormente el Premio Nobel.

Quiénes son los premiados

En cuanto a los dos galardonados, el más veterano es Allan H. MacDonald (Antigonish, Nueva Escocia, Canadá, 1951), licenciado en Física por la Universidad de San Francisco Javier (Nueva Escocia, Canadá) y doctor en Física por la Universidad de Toronto. MacDonald fue investigador postdoctoral y científico investigador del Consejo Nacional de Investigación de Canadá, en Ottawa, entre 1978 y 1987, periodo en el que pasó un año como científico visitante en la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (Suiza).

En 1988, fue asesor del Instituto Max Planck para la Investigación del Estado Sólido, en Alemania. Entre 1987 y 2000 fue catedrático de Física en la Universidad de Indiana (Estados Unidos) y desde entonces ha trabajado en la Universidad de Texas en Austin, donde es titular de la Cátedra de Física Sid W. Richardson. Su investigación se ha traducido en más de mil publicaciones que acumulan en torno a 110.000 citas, y en tres patentes. Ha impartido más de 500 conferencias y seminarios y ha sido miembro de los respectivos comités ejecutivos de la División de Materia Condensada tanto en la Sociedad Canadiense de Física como en la Sociedad Americana de Física.

El español Pablo Jarillo-Herrero, nacido en Valencia en 1976, se licenció en Ciencias Físicas por la Universidad de Valencia (1999), obtuvo el máster en Física en la Universidad de California en San Diego (2001) y se doctoró en la Universidad Tecnológica de Delft (Países Bajos) en 2005. Después de trabajar como Nano Research Initiative Fellow en la Universidad de Columbia (Estados Unidos), en 2008 se incorporó al Instituto Tecnológico de Massachusetts, donde hoy es titular de la Cátedra de Física Cecil e Ida Green.

El impacto de sus más de 160 publicaciones le han granjeado la condición de Highly Cited Researcher (Clarivate Analytics-Web of Science) de manera ininterrumpida desde 2017. Ha impartido más de 300 conferencias, es titular de cuatro patentes y Distinguished Visiting Professor en el Instituto de Ciencias Fotónicas-ICFO (Barcelona). En el MIT es, entre otros cargos, codirector de la MIT Quantum Initiative, director asociado del Laboratorio de Investigación en Electrónica y miembro del Comité Ejecutivo del Centro para el Avance de los Semimetales Topológicos. Es fundador y organizador de Rising Stars in Physics Workshops, una serie de talleres para impulsar la carrera académica de jóvenes investigadoras celebrados en el MIT y en las universidades de Stanford, Princeton, Berkeley y Columbia.

En la edición anterior, los galardonados en la categoría de Ciencias Básicas fueron Avelino Corma, profesor de Investigación de Química en el Instituto de Tecnología Química (CSIC/UPV); John F. Hartwig, titular de la cátedra Henry Rapoport de Química en la Universidad de California, Berkeley; y Helmut Schwarz, catedrático emérito en la Universidad Técnica de Berlín.

"Como monjes medievales"

En el origen del descubrimiento sobre las revolucionarias posibilidades del grafeno anida la fascinación científica de Allan MacDonald por los materiales bidimensionales y sus extraordinarias propiedades físicas, una fascinación que surgió durante su estancia en el Instituto Max Planck, junto a Klaus von Klitzing (Nobel de Física en 1985). En aquel momento, en el laboratorio del prestigioso físico alemán trataban de crear materiales que les permitieran profundizar en el estudio de fenómenos como la superconductividad. "Ellos tenían la visión de fabricar materiales artificiales y manipularlos a su gusto, pero resultó que, con los métodos disponibles entonces, no pudieron lograr el control suficiente, la estructura necesaria para observar los efectos más interesantes", según explica el propio premiado en una entrevista concedida tras la concesión del premio.

Esta visión guio su carrera científica para estudiar comportamientos inusuales de las láminas de grafeno superpuestas y, posteriormente, de otros materiales también formados por finísimas capas, buscando abrir vías de acceso a un nuevo mundo de propiedades con potenciales aplicaciones tecnológicas.

MacDonald anticipó en 2011 una propiedad inesperada del grafeno, un material compuesto por una capa de carbono de un solo átomo de grosor. El hallazgo predecía que, al rotar una capa de grafeno sobre otra a un ángulo muy preciso, los electrones (que, en materiales convencionales, se mueven a miles de kilómetros por segundo) frenaban su velocidad hasta quedarse casi quietos. Esta ralentización tan radical abría la puerta a enormes cambios en el comportamiento del grafeno, posibilidades casi inimaginables para MacDonald cuando publicó sus resultados en la revista 'Proceedings of the National Academy of Sciences'. El investigador galardonado llamó al ángulo de 1,1º entre las capas de grafeno 'ángulo mágico'. Una verificación experimental que parecía "ciencia ficción"

Sin embargo, aquel descubrimiento no tuvo una gran repercusión inmediata, y hubo que esperar a que se verificara en el laboratorio para apreciar su valor real. "A la comunidad no le interesaría tanto mi área de investigación si no existiera un programa de experimentos que concretara aquella visión original", apunta MacDonald, que insiste en este sentido en que el logro de su cogalardonado es "casi ciencia ficción".

Entretanto, Jarillo-Herrero se había interesado ya por la posibilidad de rotar capas de grafeno una sobre otra a ángulos concretos porque era algo que "nunca se había podido hacer en la historia de la física, era territorio inexplorado y por tanto tenía que dar lugar a algo interesante".

Pero el investigador valenciano no sabía cómo llevarlo a cabo en el laboratorio. Durante años, fue capaz de superponer capas de este finísimo material, pero no de elegir el ángulo entre ellas. Por fin, consiguió diseñar una manera de controlar este ángulo y de hacerlo cada vez más pequeño hasta llegar al valor "mágico" de 1,1º, y fue entonces cuando comprobó el extraordinario comportamiento al que daba lugar en el grafeno. "Fue una sorpresa grande, porque la técnica que empleamos, que era conceptualmente sencilla, fue difícil de llevar a cabo en el laboratorio. Cogimos una lámina, como si fuera de plástico transparente de cocina pero hecha de un material que es cien mil veces más fino que un pelo. La partimos en dos trozos y, sin provocar ninguna arruga, pusimos un trozo encima de otro de manera que estuvieran perfectamente orientados", explica el investigador.

En sendos artículos publicados en 'Nature' en 2018, Jarillo-Herrero constató que el grafeno de ángulo mágico se vuelve o bien aislante o bien superconductor, y es posible además modificar su comportamiento con una precisión nunca vista. Su contribución se convirtió en la más citada del año en todas las áreas de conocimiento, no solo en 'Nature' sino en todas las revistas de su grupo editorial. La técnica que desarrollaron permite hoy superponer capas de materiales bidimensionales a cualquier ángulo elegido, dando lugar a todo tipo de propiedades físicas novedosas.

El impacto de este hallazgo, según explican los galardonados, no ha hecho más que empezar. Rotando capas de materiales bidimensionales una sobre otra a ángulos diferentes "podemos hacer realidad todos los comportamientos de la materia que existen: no solamente aislantes y superconductores, sino también magnetismo y muchísimos otros comportamientos complejos", explica Jarillo-Herrero en una entrevista tras la concesión del premio. Hasta ahora, precisa, se necesitaban diferentes elementos de la tabla periódica para observar toda esta gama de propiedades, mientras que el grafeno permite verlos todos en uno: el carbono. Este elemento se convierte en una "piedra filosofal inversa", asegura el investigador, ya que, en lugar de convertir cualquier material en oro, es el grafeno el que adopta el comportamiento de cualquier otro material.

Sin embargo, para poder llevar todo este conocimiento a aplicaciones industriales, un primer paso esencial será diseñar mejores maneras de fabricar capas de grafeno con orientaciones preestablecidas. El proceso actual es tan artesanal que se tardan semanas o incluso meses en generar uno solo de estos dispositivos, y quienes se dedican a ello son "como monjes medievales haciendo un manuscrito", a juicio de Jarillo-Herrero. "No tenemos una imprenta que nos permita fabricar miles y millones de dispositivos iguales de una vez, y obtenerla requerirá mucho trabajo de investigación en ingeniería básica por el que ya hay un cierto interés en la comunidad".

Los futuros avances que permitan entender mejor cómo se generan los diversos comportamientos de la materia a partir del grafeno ayudarán a diseñar nuevos materiales con propiedades nunca vistas. "Una de las aplicaciones más probables -afirma MacDonald- es un nuevo tipo de dispositivos, que controlan la transferencia de información entre los ordenadores y los cables de fibra óptica. Es una tecnología muy prometedora, y estos materiales son los mejores candidatos para lograr un control eléctrico de las propiedades ópticas". Así, una 'imprenta' de láminas de grafeno rotadas a diferentes ángulos permitirá comprobar la prevista utilidad de estos materiales para las tecnologías cuánticas como la computación o los sensores, y ciertos tipos de inteligencia artificial, con un coste energético mucho menor que el actual.

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