Una cerradura con dos llaves distintas: una gira con facilidad, la otra exige un esfuerzo notable. Así se comportan dos capas de nitruro de boro hexagonal cuando se giran una respecto a la otra. Este material está formado por átomos de boro y nitrógeno dispuestos en una red hexagonal, y sus capas pueden adoptar diferentes posiciones, como dos rejillas idénticas desplazadas un cierto ángulo. Los científicos han descubierto que existen dos posiciones estables y que la transición entre ellas se controla con una simple rotación.
El experimento recordaba el trabajo de un joyero: diminutos pilares de nitruro de boro, de unos 250 nanómetros de altura y entre 200 y 500 nanómetros de radio, se colocaban uno sobre otro, y el superior se hacía girar con la aguja de un microscopio de fuerza atómica. Esa aguja explora la superficie como un dedo, pero miles de millones de veces más sensible. Todo ocurría en una atmósfera de nitrógeno puro para que el agua y el oxígeno no interfirieran. El aparato registraba la fuerza necesaria para girar cada grado.
Las simulaciones por ordenador mostraron por qué ocurre esto. Un estado, llamado AA′, se reorganiza gradualmente, como plastilina que fluye lentamente de los bordes hacia el centro. El otro, AB, se rompe bruscamente, como una frágil capa de hielo que se quiebra de inmediato. Además, la fuerza crece proporcionalmente al área de contacto, no al volumen, lo que contradice las expectativas para cuerpos rígidos. Esto significa que los bordes, donde las capas son especialmente sensibles al deslizamiento, desempeñan un papel crucial.
Este resultado abre el camino hacia interruptores mecánicos de polarización en dispositivos nanoelectromecánicos. Al girar las capas se pueden controlar las propiedades eléctricas del material, como encender la luz con un giro de llave. Por ahora no se vislumbran aplicaciones domésticas, pero en los laboratorios este enfoque ayudará a controlar con precisión la fricción a escala atómica y a construir sistemas reconfigurables. La cerradura de dos capas atómicas ya hace clic; solo falta encontrarle la puerta adecuada.
El par necesario para hacer girar un disco de 500 nm de radio es de apenas unos 10⁻¹⁸ N·m, comparable al momento de fuerza que ejerce el peso de una bacteria sobre un brazo de un micrómetro.