Dos capas de diseleniuro de wolframio —no de carbono, sino de un compuesto de wolframio y selenio— se giran una respecto a la otra un ángulo diminuto, de unos 5 grados. Surge un patrón de moiré: una red periódica aumentada donde los electrones se comportan de manera muy distinta a como lo hacen en un cristal ordinario. Recientemente, en estas capas retorcidas se ha encontrado superconductividad. Pero, ¿qué es exactamente lo que hace que los electrones se emparejen y fluyan sin resistencia?
Los autores del trabajo se adentraron en el corazón mismo del material: en sus bandas de huecos superiores, donde residen los portadores de carga. Mediante la teoría del funcional de la densidad (un método que calcula la estructura electrónica sin ajustes) mostraron que estas bandas poseen una topología no trivial. Cada una lleva una carga topológica (número de Chern) de +1 en el valle K. Las funciones de onda de los electrones están retorcidas en el espacio, como una cinta de Möbius, y este retorcimiento no puede eliminarse mediante una deformación suave. No es solo una curiosidad matemática, sino un factor que influye en la interacción entre electrones.
Para abordar las fuertes correlaciones —cuando los electrones se sienten mutuamente a cada paso—, los físicos construyeron orbitales compactos directamente a partir de las funciones de onda calculadas. Es como extraer los colores principales de un cuadro complejo. Obtuvieron dos tipos: un orbital f localizado, que permanece casi en su sitio, y un orbital c deslocalizado, que se mueve libremente por el cristal y porta la topología. A partir de sus solapamientos y saltos, recopilaron parámetros precisos: una especie de receta de albaricoque para futuras teorías de la superconductividad.
Ahora los teóricos tienen una base sólida: no suposiciones, sino números obtenidos de primeros principios. Esto abre el camino para comprender la superconductividad inusual en los dicalcogenuros de metales de transición —posiblemente topológica, donde en los bordes del material fluyen corrientes invulnerables. Esa misma capa que comenzó como un juguete para girar podría convertirse en una plataforma para las tecnologías cuánticas del futuro.
El número de Chern lleva el nombre del matemático chino Shiing-Shen Chern, quien desarrolló la geometría de los espacios fibrados. Es un número entero y no cambia con pequeñas perturbaciones del sistema, por lo que la topología es tan robusta frente a las interferencias.