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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Vídeos Relacionados:

• El investigador Pablo Alonso comenta los resultados del estudio

"Las ciencias se bañan en plata"

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

Gracias a Nando por las fotos y vídeos en la entrega del "Moscón de Oro" 2016

  

Día memorable - Glosa a Pablo escrita por la periodista Paula Tamargo

Glosa del Moscón de oro Local - escrita por la amiga periodista Paula Tamargo


"Mis abuelos apenas pudieron ir a la escuela, pero hicieron todo lo posible para dar la mejor formación a mis padres. La generación de mis padres cambió la sociedad e hizo de nosotros la generación mejor preparada de la historia de España".

Estas palabras las pronunció Pablo el 19 de mayo de 2015 cuando recogió en Madrid el Premio Nacional de Física en la modalidad dede Investigadores Noveles de Física Experimental.
El galardón se lo dedicó a sus profesores, a sus abuelos y a sus padres.

Quien conoce a Pablo Alonso, le habrá reconocido en aquellas palabras, porque definen su forma de ser y de estar. Definen a una persona que, ante todo, es persona. Noble, sincera y comprometida. A alguien que no tiende a hablar de sí mismo sino de lo que le rodea, del mundo en el que vive y de las dificultades y oportunidades que percibe en la sociedad en conjunto. A alguien que no individualiza el éxito, sino que lo hace colectivo. A alguien que recuerda siempre quien es y de dónde viene, como si quisiera decirnos que uno es también todo aquello que ha formado parte de su vida, que los logros no solo nacen del esfuerzo propio sino que el entorno también resulta determinante..

En efecto, una persona es una suma de muchas cosas cosas. Se construye con vivencias y circunstancias, de la mano de quienes te acompañan en la niñez y el camino hacia la vida adulta. Probablemente la personalidad científica a la que hoy reconoce no sería tal sin el ser humano que se forjó en el hogar de sus padres, Gerardo y Mirta, dos maestros que despertaron en él el interés por tantas cosas. Tampoco seguramente, sin lo que supusieron para él sus abuelos de Agüera, Edelmiro y Azulina y los de Las Cortes, Alfredo y Amelia, ejemplos todos ellos de trabajo duro y esfuerzo permanente, dos cualidades de las que no puede renegar Pablo. Es posible que sin todas esas referencias no hubiese alcanzado los méritos que, pese a su juventud, jalonan ya su trayectoria.

Ha trabajado en el grupo de Nanoópticadel CIC nanoGune en SanSebastián, centrando sus investigaciones en las propiedades ópticas del grafeno en la nanoescala, tarea que compatibilizó con su condición de científico visitante en la Academia Nacional de Física de China.
El Premio Nacional de Física le fue otorgado en 2014 por la Real Sociedad Española de Física/RSEF)-Fundación BBVA en la modalidad de Investigadores Noveles de Física Experimental, se debió también a los avances logrados en ese ámbito, ya que fue el primero en obtener visualizaciones de luz guiada en dicho material con precisión nanométrica. Por ello, su trabajo fue publicado por la revista "Nature"...

Su regreso a Asturias hace que el diario La Nueva España le conceda el galardón "Asturiana del mes"


Pocas veces se le ha oído hablar en las que no haya mencionado la necesidad del esfuerzo colectivo para que Asturias progrese. y rara es la ocasión en la que no vuelve a mencionar a sus padres, a sus abuelos, a toda la historia que hay detrás de su propia historia, como si quisiera decirnos que tal vez sin todo eso no sería quien hoy es.

Nadie duda de que todo lo que ha conseguido lo ha ganado a pulso, con tesón, su perseverancia y su esfuerzo.
Le queda, estamos seguros, un camino lleno de logros profesionales en los que le seguirán acompañando su familia,su hermano Abel, siempre tan presente en su vida, y su esposa Bibiana. Tiene a su lado a una gran compañera, su mujer Cristina y a su pequeña Lara, a quien seguramente considera el mayor éxito de su vida.

Lara tan chiquitina todavía que no podrá percibir la emoción que embarga a quienes hoy acompañan en este acto, pero que crecerá y sabrá un día que a su padre le entregaron en Grao un premio que simboliza el esfuerzo, el reconocimiento al esfuerzo, al mérito y a la excelencia, valores, imprescindibles para el progreso de las sociedades.

Para Lara, Pablo también será un referente, como lo han sido para él los suyos,tal y como nunca se cansa de repetir alguien en quien se percibe la humildad de los grandes. Como tal, como a un grande, le reconoce hoy Grado.

Enhorabuena. Un fuerte abrazo.

Muchas gracias Paula.
Gracias por estas palabras preciosas, llenas de cariño. Un beso

Moscones de Oro Nacional - Internacional

Los "Moscones de Oro", emocionados, hacen un canto al esfuerzo de sus abuelos

Beatriz Arias ensalza la lucha de su familia, refugiada en México, y Pablo Alonso achaca a la "ignorancia política supina" la marcha de los talentos

grado, sara arias 09.10.2016 | 04:32

A la izquierda, la mesa presidencial, con el consejero de Presidencia, Guillermo Martínez; el alcalde de Grado, José Luis Trabanco, y Claudio Menéndez. S. ARIAS

El presidente de ´Amigos de Grado´, Claudio Menéndez de la Riera, entra a la capilla de los Dolores de Grado con los premiados, Beatriz Arias y Pablo Alonso, al son de la banda de gaitas ´Conceyu Grau´.

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Unos premios "Moscón de Oro" para los abuelos. La ceremonia de entrega de los galardones que otorga la asociación cultural "Amigos de Grado" estuvo marcada por el recuerdo de Beatriz Arias y Pablo Alonso, los premiados, a sus ancestros. Aquellos que en tiempos difíciles de guerra y posguerra en España trabajaron con esfuerzo para darles la formación que les ha conducido hasta el día de ayer, en el que los vecinos de Grado reconocen sus méritos profesionales. La filóloga mexicana experta en el español colonial y el físico moscón estuvieron emocionados, pero felices, durante toda la ceremonia.

Un galardón que recibieron con orgullo y que ambos dedicaron a sus raíces. "Dedico este premio a mi familia, aquellos que lucharon y que están en el olvido, aquellos que luchan diariamente y a los que en este momento han iniciado una pelea de la que no me cabe duda saldrán vivos", afirmó Arias, oriunda de Sama de Grado, aunque nacida en Ciudad de México. La premiada en categoría internacional, que recibió el premio de la Real Academia Española en 2015 por su estudio "Documentos públicos y privados del siglo XVI", recordó el esfuerzo de sus padres cuando emigraron a México como refugiados: "Mi padre, maestro de escuela, fue perseguido por sus ideas de izquierda y poseía una honradez y rectitud que es difícil de encontrar ahora. Mi madre es un roble, un carbayo celta, todo el amor y el sentido común emanan de ella". La doctora en Filología dedicó unas palabras en asturiano a sus antepasados para que "escuchen, que oigan que hay ruiseñores que cantan encima de los fusiles y que su voz perdura como su memoria".
También Pablo Alonso, investigador del nuevo material grafeno en la Universidad de Oviedo, dedicó el premio a sus padres, Gerardo y Mirta, y a sus abuelos, Edelmiro y Azulina, allí presentes. "Mis abuelos apenas pudieron ir a la escuela, como muchos otros de su época, la guerra civil y la posterior posguerra les privó de una infancia y juventud adecuadas. Sin embargo, superaron cuantas miserias apareciesen para que mis padres tuviesen la mejor de las formaciones, tanto en el ámbito académico como en lo que considero algo mucho más importante, en los valores morales".
Alonso también reivindicó a los científicos que trabajan en el extranjero por la falta de oportunidades en el país y pidió planes de futuro que permita su integración en el sistema productivo. "La explicación a tal sinrazón la encuentro, en mi humilde opinión, en una ignorancia política supina".
Arias fue glosada por su sobrino, Manuel Alejandro Torres, y Alonso por la periodista Paula Tamargo, aunque el texto fue leído por el cronista oficial del concejo, Gustavo Adolfo Fernández. Ambas glosas destacaron la humildad de los premiados frente a sus carreras profesionales. Además, estuvieron respaldados por el rector de la Universidad de Oviedo, Santiago García; el académico Salvador Gutiérrez y el cónsul honorario de México en Asturias, Jesús Gutiérrez.

-El Comercio-

Conferencia del Moscón de Oro, Pablo Alonso

Pablo Alonso, de pie, durante su charla de ayer. :: M. R.

• La conferencia forma parte de los actos de los galardones que culminarán el sábado con la ceremonia de entreg

7 octubre 201607:20

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El Moscón de Oro local de 2016, el físico Pablo Alonso, ofreció ayer una conferencia en la Casa de Cultura sobre el grafeno, uno de los materiales de moda por sus propiedades físicas y eléctricas y uno de los objetos de la investigación y el trabajo del galardonado. Alonso trabaja en la Universidad de Oviedo y fue elegido como mejor investigador novel por la Real Sociedad Española de Física en 2015. Además, ha publicado en las más prestigiosas revistas especializadas del mundo. La conferencia forma parte de los actos de los galardones que culminarán el sábado con la ceremonia de entrega. El Moscón de Oro nacional e internacional recayó sobre Beatriz Arias Alvarez, mexicana de nacimiento, aunque con ascendencia moscona, por su labor investigadora sobre la lengua española.

-La Voz del Trubia-

Alonso: “Asturias no ofrece ningún futuro a los investigadores”

El físico reclama un pacto político similar al que ha situado al País Vasco a la cabeza de Europa en producción de grafeno

El Moscón de Oro 2016 ofreció una conferencia divulgativa sobre nanotecnología durante la Semana Cultural de Grado

Pablo Alonso, anoche en la Casa de Cultura de Grado

L. S. N. / Grado

Mil veces más pequeño que una bacteria, tanto que un rayo de luz es enorme a su lado. El físico Pablo Alonso, Moscón de Oro 2016, sumergió ayer al numeroso público que asistió a su conferencia en el mundo de la nanotecnología, un universo que conoce en profundidad. Pero Alonso no sólo ofreció una amena y divertida clase de física: también abordó las dificultades que encuentran los investigadores en España, con excepciones como el País Vasco, y reclamó pactos estables que permitan a los científicos no tener que emigrar y generar riqueza en su tierra. Para Alonso “Asturias no ofrece ningún futuro a los investigadores. Nadie deja el instituto alemán Max Planck con una oferta de financiación de solo dos años, y con un salario inferior, solo por poder ver los manzanos de su tierra y a su familia. No funciona así”, resumió, para explicar porqué el plan de retorno del talento impulsado por el Gobierno regional ha quedado desierto. El camino, aseguró Alonso, es plantear una apuesta a largo plazo, con financiación pública a fondo perdido pero que acaba teniendo un fuerte retorno social. “He desarrollado mis investigaciones sobre el grafeno en el País Vasco, donde han hecho un pacto político que ha mantenido la inversión en ciencia de manera estable, sin recortes. Yo trabajé en Nanogune, un centro de excelencia investigadora de San Sebastián. Hay otros para otras áreas de investigación, como la biomedicina. Hay financiación; traen, a golpe de talonario, a los mejores investigadores de un área; los proyectos no se interrumpen con recortes, se hace investigación en ciencia base, y se impulsan spin off, empresas, para aplicar esos adelantos científicos. A la vez, se forma y se da una oportunidad a los investigadores de allí. El resultado es que los proyectos acaban autofinanciándose y creando un tejido investigador que, por ejemplo, ha convertido a San Sebastián en el mayor productor de grafeno de Europa. En Asturias, había un proyecto para crear un centro de nanotecnología, con inversión regional y estatal. Cada uno tenía que invertir 6 millones de euros. Está por hacer”.

Alonso destacó además que hay grandes zonas del mundo especializándose en áreas de investigación específica que abarcan a cientos de centros investigadores, con el objetivo de poder competir en innovación con países con mucha capacidad, como algunos gigantes asiáticos. “Estados Unidos ha apostado muy fuerte por la investigación sobre el cerebro; Europa, por el grafeno, y Singapur se está volcando con los nanomateriales. España debería apostar por algo, tener un plan, aunque no sea por la ciencia, por algo”, reclamó.

El contenido más político de su conferencia llegó al final, a raíz de las preguntas del público, ya que la charla fue una divertida clase de física para explicar sobre qué investiga el Moscón de Oro 2016, que en 2014 publicó el resultado de sus estudios en la prestigiosa revista científica Science, “donde un grupo de investigadores anónimos comprueban la validez de tus resultados”. Alonso ha centrado su investigación en el grafeno, un material procedente del grafito (una finísima capa bidimensional de grafito) que tiene la capacidad (entre otras muchas maravillosas propiedades) de captar la luz y reducir su tamaño, lo que permitiría utilizar luz y no corriente eléctrica para revolucionar la tecnología electrónica que está por todas partes en nuestra vida, desde los móviles a los ordenadores, los marcapasos y hasta en cremas para la cara con nanopartículas. Una revolución que permitiría, por ejemplo, que los móviles fueran flexibles y traslúcidos, como trozos de plástico, por imaginar alguna aplicación futura, aunque Alonso insistió en la necesidad de no obcecarse en encontrar usos inmediatos a los avances científicos. “Hay que apostar por la investigación en ciencia base, las aplicaciones surgen solas, después”, concluyó. Entre el público, además de directivos de la Asociación de Amigos de Grado y antiguos premiados, estaba el concejal de Cultura, Plácido Rodríguez, y la Moscona de Oro Internacional 2016, la filóloga y también investigadora Beatriz Arias, a la que Alonso, en tono de broma, pidió disculpas por utilizar anglicismos de difícil traducción al castellano, “el inglés es el idioma de la ciencia”