Una investigación internacional liderada por la Universidad Complutense de Madrid (UCM) ha logrado un avance significativo en la ciencia de materiales. El equipo ha ensamblado capas monocristalinas de óxidos cerámicos de apenas unos pocos átomos de grosor, rotadas a ángulos arbitrarios, para formar un cristal artificial sin precedentes en la naturaleza.
El estudio, publicado en «Nature», demuestra que en la interfase de unión entre capas ferroeléctricas rotadas de titanato de bario (BaTiO₃), emergen nuevas propiedades que podrían revolucionar la ciencia y tecnología de materiales. El titanato de bario, conocido desde principios del siglo XX, ha sido producido en forma de cristales ultradelgados, similar al grafeno.
Esta innovación proviene del apilamiento de dos cristales ultradelgados de titanato de bario, orientados en ángulos distintos. Contrario a la naturaleza, donde los cristales crecen con facetas bien definidas manteniendo la orientación de sus ejes cristalinos, los investigadores han logrado una controlada rotación entre capas cristalinas a nivel atómico. Este método, denominado «twistrónica» (twistronics en inglés), estudia cómo la torsión entre capas de materiales bidimensionales puede alterar sus propiedades eléctricas.
El patrón estructural resultante, conocido como patrón de moiré, ha sido identificado como el origen de las propiedades emergentes, según cálculos realizados por Hugo Aramberri y Jorge Iñiguez en el Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST). Este patrón induce un estado ferroeléctrico nunca antes observado, con vórtices de polarización eléctrica de tamaño extremadamente pequeño, que podrían ser los futuros bits de memoria.
Las implicaciones de este descubrimiento son vastas. Jacobo Santamaría, director del grupo de Física de Materiales Complejos de la UCM, indica que este estado permitiría alcanzar densidades de almacenamiento de información que excederían los 100 terabits por pulgada cuadrada, superando ampliamente el actual límite de 1 terabit por pulgada cuadrada. Este avance podría solucionar los desafíos tecnológicos y de sostenibilidad energética del almacenamiento global de información, que podría superar los yotta (10²⁴) bytes en esta década.
Carlos León, investigador del mismo grupo, comenta que el estudio abre numerosas oportunidades para la observación y explotación de nuevos efectos y propiedades en otros óxidos cristalinos y materiales que presentan estados ferroicos, multiferroicos u otros estados colectivos.
Además de la UCM y el LIST, esta investigación ha contado con la participación del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (CSIC) y el Laboratorio de Heteroestructuras con aplicación en spintrónica, asociado también a la UCM y el CSIC.
