Una cámara para ver el calor
Hasta hace muy poco, el calor solo podía inferirse: se medía la temperatura, se calculaban energías, pero nadie había “visto” directamente cómo vibran los átomos cuando un material se calienta.
En 2025, un equipo internacional liderado por Yi Zhang logró algo que parecía ciencia ficción: obtener imágenes con resolución inferior a 15 picómetros (menos de una diezmilésima del tamaño de un átomo) y reconstruir, átomo por átomo, la forma en que el calor los hace temblar dentro de un material cuántico bidimensional.
El experimento: doblar láminas de materia
Los protagonistas de este trabajo son materiales 2D como el diseleniuro de tungsteno (WSe₂), láminas de espesor atómico que se pueden apilar como si fueran hojas de papel.
Los científicos colocaron dos de estas láminas una sobre otra y las giraron un ángulo minúsculo; al hacerlo aparece una “superred de moiré”, un patrón geométrico más grande que no existe en cada capa por separado y que altera de forma radical las propiedades electrónicas y térmicas del sistema.
Para observar qué pasaba a escala atómica, usaron una técnica de microscopía llamada electron ptychography, que combina un haz de electrones extremadamente fino con algoritmos de reconstrucción numérica avanzados.
Con esta “cámara cuántica”, midieron el tamaño y la forma del borroneo de cada átomo, lo que permite deducir cuánta amplitud de vibración tiene en promedio y cómo varía según la posición dentro del patrón de moiré.
Fonones, fasones y vibraciones invisibles
En física del estado sólido, el calor se describe como vibraciones colectivas de la red cristalina llamadas fonones, los cuantos de vibración comparables a los fotones de la luz.
Cuando se genera una superred de moiré, aparecen nuevos modos de vibración: los llamados fonones de moiré, que reflejan cómo se mueve la estructura ampliada creada por la superposición de las dos capas.
El hallazgo clave del estudio es la observación directa de una familia particularmente suave y de baja energía de esos fonones, los «fasones» (phasons), que hasta ahora solo existían en las ecuaciones.
Al correlacionar las imágenes atómicas con simulaciones de dinámica molecular y modelos de dinámica de redes, el equipo demostró que estos fasones dominan las vibraciones térmicas en biláminas retorcidas con ángulos pequeños, especialmente en las regiones donde cambia la alineación entre capas, llamadas solitones.
Con peras y manzanas: dos telas y un temblor
Visualicemos dos telas transparentes de cuadritos, una encima de la otra y ligeramente giradas; aparece un dibujo nuevo de círculos y bandas que ninguna tela tiene por sí sola: ese es el patrón de moiré.
Ahora imaginemos que cada cuadrito es un átomo y que el calor es el grado en que ese cuadrito vibra; en algunas partes del patrón, los cuadritos vibran mucho, en otras menos, y el reparto no es uniforme.
Lo que han hecho estos investigadores equivale a disponer de una cámara tan nítida que no solo distingue cada cuadrito, sino también cuánto se emborrona su contorno por culpa de ese temblor.
Al analizar millones de estos “borrones”, descubrieron un tipo de temblor colectivo nuevo: los fasones, movimientos en los que la textura grande del moiré se desliza entera, como si el dibujo de interferencias se moviese sobre las telas sin que cada cuadrito pierda su sitio local.
Dónde ver estos resultados
Quien quiera sumergirse en los detalles técnicos puede consultar el artículo “Atom-by-atom imaging of moiré phasons with electron ptychography”, disponible en arXiv y en revistas especializadas.
Para una mirada más divulgativa, portales como Physics World, ScienceDaily o Muy Interesante han publicado artículos con figuras, esquemas y explicaciones accesibles sobre las “imágenes más nítidas jamás obtenidas de un átomo” y las vibraciones térmicas ocultas.
Por qué esto importa para el futuro
Ver directamente cómo vibra la materia a escala atómica no es un simple logro estético: abre la puerta a diseñar materiales 2D en los que el flujo de calor y la respuesta electrónica se puedan ajustar casi a voluntad. [9][14][7]
Controlar los modos vibracionales como los fasones podría permitir chips más eficientes, dispositivos cuánticos más estables, materiales superconductores mejor diseñados y componentes ultrafinos capaces de gestionar el calor de forma inteligente.
Este trabajo encarna el momento histórico que atravesamos: el cruce entre microscopios capaces de ver más allá del límite clásico, algoritmos de reconstrucción cada vez más potentes y simulaciones numéricas que permiten interpretar lo observado.
La combinación de estas tecnologías no solo multiplica la cantidad de datos, sino que también acelera el ritmo de descubrimientos, empujándonos a un pico de expansión científica en el que fenómenos que antes eran pura teoría —como los fasones— se convierten en objetos de observación directa y, potencialmente, en herramientas para rediseñar la materia desde sus cimientos.
