El ICMM-CSIC consigue dos proyectos ERC Synergy para revolucionar la electrónica del futuro

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La electrónica del futuro pasa por el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM), parte del Consejo Superior de Investigaciones Científicas. Mar García-Hernández y Andrés Castellanos-Gómez, ambos miembros del ICMM, dependiente del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, acaban de conseguir dos prestigiosas becas del Consejo Europeo de Investigación (ERC Synergy) con una dotación de 14 y 10 millones de euros, respectivamente. De ellos, más de 7 millones serán para el desarrollo de sus proyectos en el CSIC. 

Electrónica en piel humana

El proyecto de Castellanos-Gómez se titula SKIN2DTRONICS y va a desarrollar, durante seis años, una electrónica tan ultra delgada y flexible que podrá integrarse en superficies rugosas o curvas, como la piel u otras estructuras biológicas. Los equipos de trabajo desarrollarán "la tecnología necesaria" para la integración a gran escala de transistores y sensores basados en materiales de dos dimensiones (2D) sobre soportes ultra-flexibles: "Esto supone un avance respecto a la electrónica flexible convencional, que todavía depende de chips rígidos de silicio", explica el investigador.

Para conseguirlo, se han unido expertos en sensores, electrónica flexible, materiales bidimensionales y bioingeniería. "Este proyecto asegura un enfoque multidisciplinario y altamente colaborativo", añade Castellanos-Gómez.

El potencial de esta tecnología se demostrará casi desde el inicio, pues el proyecto se centrará en la creación de un dispositivo pionero para el monitoreo postoperatorio en cirugías cerebrales. Este instrumento no requerirá cables externos y permitirá "una monitorización en tiempo real sin precedentes", asegura el investigador, que incide en que este desarrollo "no solo tendrá aplicaciones en la medicina, sino que también abrirá la puerta a nuevos desarrollos en dispositivos portátiles, el Internet de las cosas y sistemas inteligentes integrados en superficies de uso diario".

“Vamos a hacer lo que se conoce como ‘enabling technology’, una tecnología facilitadora”, menciona el investigador, y se explica: “abrimos las puertas para que esta tecnología exista y otros equipos también puedan desarrollar aplicaciones con ella”.

Electrónica cuántica a temperatura ambiente

Mar García-Hernández es parte del proyecto METRIQS, que plantea una revolución en  electrónica, creando una novedosa plataforma de metamateriales con nuevos conceptos en la síntesis de materiales y control de la propiedades físicas en materia condensada De este modo, van a fusionar materiales de tipo van der Waal (es decir, materiales de dos dimensiones que tienen una estructura en capas, como sería el grafeno) con los llamados óxidos de metales de transición (TMO, en inglés, unos materiales con propiedades notables que van desde la superconductividad a la ferroelectricidad en un formato de membranas rotadas que no existe en la naturaleza). “Nos quedaremos con el beneficio de los dos mundos”, señala García.

“Hay muchas maneras de hacer nuevos materiales, pero ésta es única”, resalta la investigadora. Hasta ahora se ha ‘jugado’ con las estructuras que forman las capas de materiales de tipo van der Waals en capas rotadas, pero este equipo va un paso más allá: “Haremos eso mismo, pero con materiales que no tienen capas. “Sería como retorcerlos, rotarlos, como queramos”, ejemplifica. “Con esto abrimos una vía de síntesis de metamateriales” que, además, ya saben que puede traer muchos beneficios: “ya hemos visto que en esos metamateriales aparecen estados y propiedades físicas novedosos”, dice la investigadora en referencia a una investigación publicada en Nature a principios de 2024 y en la que ya demostraba, junto a Jacobo Santamaría (también parte del proyecto) cómo la fabricación de cristales de óxidos rotados abre nuevas posibilidades en almacenamiento y procesado de información.

Ahora, construirán nuevos metamateriales compuestos que diseñarán a medida, consiguiendo funcionalidades únicas gracias a la creación de estructuras geométricas únicas en las interfases de ese nuevo material. “Abrimos la puerta a nuevos dispositivos con menor consumo de energía, pero es que, además, esto podría abrir la puerta a dispositivos cuánticos a temperatura ambiente, o al menos a temperaturas más altas que las actuales”, asegura García-Hernández.

“No es hacer un material más, es que si somos capaces de llegar a controlar los problemas de interfases que aparecen al unir materiales de van der Waal con los TMO, abrimos la puerta a una combinación única de propiedades usables”, celebra la investigadora. "Este proyecto une dos comunidades científicas y familias de materiales separadas, en un equipo con habilidades altamente complementarias, conocimientos y recursos", concluye García-Hernández.

ERC Synergy

Las becas ERC Synergy están orientadas a proyectos tan ambiciosos que no pueden ser llevados a cabo por un único equipo. Por ello, todos están compuestos por consorcios internacionales de alto prestigio y tienen una de las dotaciones económicas más altas de las otorgadas por la Comisión Europea. El proyecto de Mar García-Hernández, con participación de Dinamarca (con los equipos Peter Bøggild y Mads Brandbyge, de la Danmarks Tekniske Universitet) y España (el equipo del CSIC, parte del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, y el de Jacobo Santamaría, de la Universidad Complutense de Madrid). Estos dos últimos forman desde hace décadas la Unidad Asociada ‘Laboratorio de heteroestructuras con aplicación en espintrónica’.

Por su parte, el proyecto de Castellanos-Gómez está liderado por cuatro investigadores de renombre internacional: Gianluca Fiori (Universidad de Pisa, en Italia), Andrés Castellanos-Gómez (ICMM-CSIC), Andras Kis (de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL), en Suiza), y Kostas Kostarelos (del Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2), un centro mixto del CSIC y la Generalitat Catalana). “Entre todos aportamos una amplia experiencia en sensores, electrónica flexible, materiales bidimensionales y bioingeniería”, explica Castellanos-Gómez, que celebra que el proyecto “involucra la colaboración sinérgica de cuatro laboratorios distribuidos en tres países, lo que asegura un enfoque multidisciplinario y altamente colaborativo”.