La piedra filosofal inversa: cómo el grafeno y la twistrónica pueden transformar la computación

Introducción

La búsqueda de materiales que cambien radicalmente la electrónica y la computación tiene un nuevo hito: el llamado concepto de “piedra filosofal inversa”. El físico español Pablo Jarillo Herrero, en el MIT, lideró experimentos con grafeno que, al superponer dos capas con un ángulo muy preciso, revelaron fases de la materia inesperadas como superconductividad y aislamiento. Estas propiedades han dado origen a la twistrónica, una disciplina que estudia las emergentes y sorprendentes propiedades electrónicas al girar láminas ultrafinas.

¿Qué es la “piedra filosofal inversa”?

En lugar de un material que convierta metales en oro, la metáfora alude a un solo material capaz de adoptar un espectro de comportamientos físicos. Con una misma plataforma, el grafeno de “ángulo mágico” puede comportarse como imán, superconductor, aislante o exhibir ferroelectricidad. Jarillo Herrero describe así la percepción: usando una sola sustancia se pueden obtener múltiples fases de la materia, lo que para muchos resulta tan asombroso como la legendaria piedra filosofal, pero en sentido inverso.

Twistrónica: qué es y por qué importa

El término twistrónica surge de la idea de que girar, literalmente, capas bidimensionales cambia su electrónica de forma radical. En 2011 Allan MacDonald y colaboradores predijeron que dos hojas de grafeno rotadas alrededor de 1,1 grados podrían mostrar fenómenos no triviales. El equipo de Jarillo Herrero logró materializar esa predicción y en 2017 obtuvo las señales experimentales que meses después se publicaron y encendieron la comunidad científica.

El interés no es solo académico: la capacidad de diseñar materiales que sean superconductores sin pérdidas eléctricas o que presenten ferroelectricidad manipulable abre caminos para chips más eficientes, memoria no volátil y nuevos tipos de hardware optimizados para cargas intensivas en cómputo, entre ellas la inteligencia artificial.

Cómo se consigue el efecto y por qué fue difícil

El grafeno es una lámina de carbono de un átomo de espesor con estructura hexagonal, parecida a una malla de gallinero. En el laboratorio, una fuente sorprendentemente humilde —un cristal de grafito similar a la mina de un lápiz— puede ceder las láminas necesarias, que los investigadores separan y apilan con cinta adhesiva y técnicas de precisión.

El reto experimental no es menor: es necesario rotar dos capas hasta un ángulo casi exacto de 1,1 grados y asegurarse de que estén alineadas y perfectamente paralelas, sin un átomo de diferencia en la separación. Aunque el concepto suene simple, los experimentos requirieron años de ensayo para controlar la orientación y la calidad de la interfase. Por eso algunos físicos, incluido MacDonald, calificaron el logro como “casi ciencia ficción”.

Más allá del grafeno: otros 2D y la promesa de reemplazar al silicio

El equipo del MIT explora también dicalcogenuros de metales de transición y otros nanomateriales 2D. Al aplicar principios de twistrónica a estas láminas, emergen propiedades análogas que pueden ser más fáciles de integrar en dispositivos prácticos. Algunas de estas configuraciones podrían, en el largo plazo, competir con el silicio como base para semiconductores si se resuelven desafíos de fabricación y escalabilidad.

Es importante subrayar que reemplazar al silicio no es una transición inmediata: el silicio domina porque hay una infraestructura industrial gigantesca detrás, desde diseño de chips hasta procesos de fabricación y cadenas de suministro. Los nuevos materiales ofrecen un camino alternativo con ventajas específicas, especialmente para aplicaciones que demandan eficiencia energética extrema o nuevos modos de procesamiento.

Implicaciones para la inteligencia artificial y la computación

Para la inteligencia artificial, la eficiencia en el hardware es crítica. Modelos grandes requieren cada vez más energía y potencia de cómputo. Materiales que permitan superconductividad, ferroelectricidad o estados electrónicos controlables podrían reducir pérdidas, aumentar la densidad de integración y permitir memorias o interconexiones más eficientes.

No se trata de una solución milagrosa inmediata, pero la twistrónica aporta un conjunto de herramientas físicas que pueden cambiar las restricciones arquitectónicas actuales. Para tomadores de decisión, esto significa que la hoja de ruta de la infraestructura computacional puede diversificarse: además de invertir en nodos de fabricación en silicio, convendrá monitorear y colaborar en investigación de materiales 2D y en la creación de ecosistemas que acerquen prototipos al mercado.

Relevancia para América Latina

Aunque los laboratorios de punta suelen estar concentrados en centros como el MIT, el impacto y las oportunidades para América Latina son reales. Hay tres áreas donde la región puede actuar:

• Investigación colaborativa y formación: fortalecer alianzas entre universidades latinoamericanas y centros internacionales para capacitar talento en física de materiales y nanotecnología.
• Ecosistemas de innovación: apoyar incubadoras y programas que conecten descubrimientos de laboratorio con startups de hardware, especialmente en países con industrias electrónicas emergentes.
• Políticas industriales y educación técnica: invertir en programas de manufactura avanzada y en cadenas de suministro locales para materiales críticos, buscando no depender exclusivamente de proveedores externos.

La adopción y la capacidad de innovar en etapas tempranas pueden traducirse en ventajas competitivas, por ejemplo, en nichos de diseño de chips especializados en IA, sensores avanzados o sistemas de comunicación de alta eficiencia.

Premios y reconocimiento

El trabajo de Jarillo Herrero y de quienes predijeron el fenómeno ha sido reconocido con premios relevantes. En 2020 recibieron el Premio Wolf y en enero más recientemente compartieron el Premio Fronteras del Conocimiento en Ciencias Básicas de la Fundación BBVA, galardón con dotación significativa que subraya la importancia científica del hallazgo. Jarillo Herrero, nacido en Valencia, ha dicho que le haría ilusión un Nobel, aunque no lo considera una obsesión.

Conclusión

La twistrónica y el grafeno en ángulo mágico representan un avance conceptual y experimental que expande la paleta de materiales disponibles para la electrónica. No son una solución inmediata para todas las limitaciones tecnológicas, pero sí abren rutas plausibles para hardware más eficiente y nuevo tipo de dispositivos. Para América Latina, el desafío y la oportunidad pasan por formar talento, crear ecosistemas de innovación y participar en colaboraciones internacionales que acerquen estos descubrimientos a aplicaciones concretas. La llamada “piedra filosofal inversa” no convierte plomo en oro, pero podría cambiar la manera en que diseñamos y construimos la electrónica del futuro.