Pablo Alonso, investigador de la Universidad de Oviedo

Una investigación sobre el grafeno abre vías para el desarrollo de dispositivos miniaturizados

El proyecto de Pablo Alonso sobre grafeno recibe 1,45 millones de euros de la beca Starting Grant. Podrá constituir su propio equipo con otros cuatro colegas

Joven, científico y un imán para investigaciones millonarias

 Redacción 30/11/2016 17:11

La propuesta 2DNanoPTICA, presentada a la Comisión Europea por Pablo Alonso, investigador asturiano del Departamento de Física de la Universidad de Oviedo, ha sido elegida para su financiación entre las más de 2.900 candidaturas procedentes de 42 países para la beca Starting Grant. Dicho programa se dirige a investigadores prometedores con potencial acreditado para convertirse en directores de investigación independientes, llamados a liderar la ciencia en la frontera del conocimiento en los próximos años. El proyecto, que contará con 1.450.000 euros de financiación, permitirá constituir un equipo de investigación en la Universidad de Oviedo con dos estudiantes de doctorado, dos investigadores postdoctorales y el propio Pablo Alonso. La fecha de inicio del trabajo será el 1 de enero de 2017, con cinco años por delante para su desarrollo.
El rector de la Universidad de Oviedo, Santiago García Granda, ha informado de este proyecto acompañado de Enrique Jáimez, gerente del Cluster de Energía, Medioambiente y Cambio Climático, y del propio investigador Pablo Alonso. El rector ha destacado la importancia de aprovechar «las oportunidades que ofrecen los programas de la Unión Europea, programas de élite, muy difíciles de conseguir; la clave para lograrlos es contar con profesionales gestores y buenos científicos». «Es un orgullo que Pablo Alonso se haya decidido a desarrollar esta investigación en la Universidad, y esperamos tener los recursos y el apoyo suficiente para él y para los demás investigadores de la Universidad de Oviedo», ha afirmado García Granda.

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Enrique Jáimez ha explicado el proceso de selección por parte de la Comisión Europea para esta convocatoria en la que se han aprobado veinte candidaturas de universidades españolas. «Se trata de un proceso muy selectivo, en el que son evaluados los investigadores de cualquier país del mundo, de todas las ramas del conocimiento, en concreto investigadores que se independizan de los tutores con los que han estado trabajando hasta ahora y crean sus nuevos grupos de investigación. La cuota de éxitos ha rondado el 11%», ha manifestado.

Un proyecto basado en la luz

En concreto, el proyecto ERC 2DNANOPTICA pretende desarrollar en su totalidad una nueva plataforma tecnológica basada en materiales bidimensionales que, incluyendo fuentes de luz coherentes, guías de onda y eficientes detectores, permita «un control sin precedentes de la luz en la nanoescala y de sus interacciones con la materia, incluyendo vibraciones moleculares individuales», ha indicado Pablo Alonso. «Trata, por tanto, de constituir los cimientos de un nuevo campo: la nano-óptica bidimensional», ha afirmado.
La necesidad y la importancia de estas vías de investigación radican en que el tamaño de la luz no es compatible con la nanoescala. «La nanoescala es el tamaño en el que está hoy en día la electrónica, los transistores que hay en las placas de nuestros ordenadores, y puede surgir la pregunta de por qué en lugar de usar corrientes, como utilizan los ordenadores, por qué no se aprovecha la luz, que viajaría más rápido y puede transmitir mucha más información, y la respuesta es porque la luz es demasiado grande para poder aplicarla a estos tamaños», ha explicado el investigador.

Universidad Física - Oviedo

Universidad de Física

Una investigación sobre el grafeno abre nuevas vías para el desarrollo de dispositivos miniaturizados

23 de Noviembre 2016

El grupo, en el que participa la Universidad de Oviedo, visualiza por primera vez radiaciones a frecuencias de los terahercios (THz) confinadas en la nanoescala

Un grupo de investigadores en los que participa la Universidad de Oviedo ha desarrollado una nueva técnica para visualizar fotocorrientes en la nanoescala y la ha aplicado para observar ondas electromagnéticas extremadamente comprimidas (plasmones) a frecuencias de terahercios en un fotodetector de grafeno. Tanto la longitud de onda extremadamente corta de los plasmones como sus campos altamente concentrados abren nuevas vías para el desarrollo de dispositivos optoelectrónicos minituarizados en el rango espectral de los terahercios, con aplicaciones tan variadas como la inspección a distancia no destructiva de objetos o las comunicaciones inalámbricas. Los resultados de este estudio han sido publicados en la revista Nature Nanotechnology.
Pablo Alonso González, investigador del Departamento de Física de la Universidad de Oviedo, explica que la radiación en el rango de frecuencias de los terahercios (THz) atrae un gran interés científico debido a su enorme potencial en las comunicaciones inalámbricas de próxima generación o en la obtención de imágenes no destructivas. Sin embargo, la generación, detección y control de la radiación de terahercios se enfrenta a numerosos desafíos tecnológicos. En particular, debido a las longitudes de onda relativamente largas (de 30 a 300 mm) de esta radiación, se requieren soluciones alternativas que permitan la integración de los dispositivos a la nanoescala. En los últimos años, los plasmones de grafeno se han convertido en una plataforma muy prometedora para comprimir la radiación de terahercios.

El estudio ha sido publicado en ‘Nature Nanotechnology' y explora nuevos horizontes en aplicaciones tan variadas como la inspección a distancia no destructiva de objetos o las comunicaciones inalámbricas

Ahora, un grupo de investigación del CIC nanoGUNE (San Sebastián, España) y de la Universidad de Oviedo, en colaboración con ICFO (Barcelona, España), IIT (Genova, Italia), Columbia University (Nueva York, EE.UU), Radboud University (Nijmegen, Países Bajos), NIM (Tsukuba, Japón) y la empresa Neaspec (Martinsried, Alemania) han visualizado por primera vez plasmones a frecuencias de terahercios fuertemente comprimidos y confinados en un fotodetector basado en el grafeno. Para observar los plasmones, los investigadores registraron un mapa a la nanoescala de la fotocorriente en el detector mediante la exploración de la superficie con una punta metálica puntiaguda. La punta hizo la función de enfocar la iluminación incidente de THz a un tamaño de aproximadamente sólo 50 nm, que es aproximadamente 2000 veces menor que su longitud de onda. Esta nueva técnica de imagen, llamada nanoscopía de fotocorriente en terahercios, abre un nuevo horizonte para la caracterización de las propiedades optoelectrónicas de dispositivos trabajando en el rango espectral de los terahercios.
El equipo registró imágenes de la fotocorriente del detector de grafeno, mientras este era iluminado con radiación de THz de alrededor de 100 mm de longitud de onda. Las imágenes de fotocorriente mostraban oscilaciones que revelaban la propagación de plasmones de terahercios con una longitud de onda 50 veces más corta.
"Al principio estábamos muy sorprendidos por lo extremadamente corta que era la longitud de onda del plasmón, ya que los plasmones de grafeno a frecuencias de terahercios están normalmente mucho menos comprimidos", dice Pablo Alonso González, primer autor del trabajo. "Logramos resolver el rompecabezas mediante estudios teóricos, que demostraron que los plasmones se acoplan al metal que se encuentra por debajo del grafeno", continúa. "Este acoplamiento conduce a una compresión adicional de los plasmones y a un confinamiento extremo del campo, que podría abrir una nueva vía hacia detectores más sensibles y compactos", añade Rainer Hillenbrand, Ikerbasque Research Professor y líder del Grupo de Nanoóptica del CIC nanoGUNE quien ha dirigido la investigación.
Los plasmones también muestran una dispersión lineal - lo que significa que su energía es proporcional a su momento - lo que podría ser beneficioso para las tecnologías de la información y la comunicación. El equipo también ha analizado el tiempo de vida de los plasmones a frecuencias de terahercios, lo que ha demostrado que la pérdida de energía de los plasmones de THz está determinada por las impurezas en el grafeno.
La técnica de nanoscopía de fotocorriente en terahercios podría encontrar otras potenciales aplicaciones más allá de la obtención de imágenes de plasmones, como por ejemplo, para estudiar en la nanoescala las propiedades optoelectrónicas de nuevos materiales 2D, de los gases de electrones 2D clásicos o de nanoestructuras semiconductoras.
Referencia:
Acoustic terahertz graphene plasmons revealed by photocurrent nanoscopy. NATURE NANOTECHNOLOGY. Published online 24 October 2016
Imagen de portada: Ilustración cedida por los investigadores.

Imágenes:

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Alonso: "Las aplicaciones científicas son el resultado de la búsqueda del conocimiento"

El físico moscón explicó, ante un centenar de jóvenes, las virtudes del grafeno, el material "soñado y 300 veces más duro que el acero"

oviedo, mónica g. salas 15.11.2016 | 01:37

"Los físicos no investigamos para obtener aplicaciones, sino que éstas son el resultado de la búsqueda del conocimiento", recalcó Pablo Alonso en Oviedo ante un centenar de universitarios. El científico moscón quiso "romper una lanza a favor de la investigación básica", con la que, dijo, "se pueden resolver muchas incógnitas". Porque, añadió, "no todo está descubierto en contra de lo que se piensa". Y puso como ejemplo el grafeno, un material "revolucionario", del que se conocían sus propiedades desde los años ochenta, pero del que "no se consiguió obtener una lámina estable hasta 2004".
"Es 300 veces más duro que el acero, flexible, transparente, altamente conductivo e impermeable, el único que no deja pasar el helio. Es el material soñado", señaló. Alonso dedicará los próximos cinco años a comprimir la luz a nanoescala para hacer "dispositivos ópticos que sean más potentes, veloces y pequeños que los electrónicos". El moscón también liderará una investigación desde Asturias para acoplar luz a una molécula y poder así modificar su química. "Es un trabajo muy ambicioso", añadió.
Pablo Alonso adelantó sus próximas líneas de trabajo en una charla sobre nanoóptica que impartió con motivo del 25 aniversario de la Facultad de Ciencias. El físico, que dejó el centro nanoGUNE del País Vasco para desarrollar en el Principado sus avances con la aplicación del grafeno en la Universidad de Oviedo, empezó su ponencia comparando el espesor del grafeno (0,38 nanometros) con el tamaño de una bacteria (1 milímetro) para hacerse una idea de lo que supone este nuevo material. "El grafito, el que tienen los lápices, sería un tocho de folios, mientras que el grafeno sería un único folio", explicó para acercar su conocimiento a los jóvenes estudiantes.

Según profundizó Pablo Alonso, las propiedades ópticas del grafeno son "sintonizables", se puede cambiar aplicando un campo eléctrico. Esto quiere decir, que podríamos crear "las linternas más potentes y pequeñas que existen". El científico comentó uno de sus últimos avances: excitar con una punta afilada metálica los plasmones (oscilaciones de electrones que existen en la interfaz entre dos materiales) del grafeno. "He querido acercar la labor de investigación que se está haciendo con nuevos materiales. Los jóvenes piensan que es un campo que se está apagado cuando es muy activo", concluyó