Becas de introducción a la investigación JAE-Intro del CSIC

DESCRIPCIÓN: En la actualidad, las aplicaciones en las que se emplean nanopartículas inorgánicas abarcan desde la nanomedicina [1] hasta la óptica [2]. En nuestro laboratorio, llevamos a cabo la síntesis de nanopartículas principalmente semiconductoras y puntos cuánticos por medios coloidales. Nos centramos en el desarrollo de enfoques sintéticos para controlar el tamaño, la distribución del tamaño y la química de la superficie, aspectos que influyen principalmente en las propiedades ópticas de estos sistemas de baja dimensión. Además, caracterizamos los coloides principalmente mediante microscopía electrónica de transmisión, (TEM), y espectroscopias de absorción y emisión (tanto estáticas como resueltas en el tiempo). El plan de formación incluye tareas de síntesis de nanopartículas semiconductoras que operan en los rangos visible e infrarrojo cercano (NIR). También incluye el manejo de un microscopio TEM y de diferentes equipamientos ópticos. Las primeras nanopartículas (rango visible) se utilizarán como sensibilizadores para activar la fotoconductividad en dispositivos de bajo coste y las segundas (rango NIR) se emplearán como nanotermómetros en modelos animales. Esta última aplicación surge del cambio de las propiedades de emisión de las nanopartículas semiconductoras con la temperatura [3]. Por ello, aprovechamos esta propiedad para evaluar los cambios de temperatura tanto en experimentos ex vivo como in vivo, en colaboración con grupos de biólogos. Como ejemplo, recientemente empleamos nanopartículas como nanotermómetros para medir los cambios de temperatura durante la erradicación de un tumor sólido en un ratón mediante hipertermia magnética[4]. Trabajarás en un ambiente internacional, rodeado de físicos, químicos y biólogos de los que aprenderás mucho. Referencias: [1] Nanoscale 11 (41), 19251- 19264, (2019) Advanced drug delivery reviews, 65, 5, 703-718, (2013) [2] ACS Nano 2023, 17, 3, 2089–2100 [3] Advanced Functional Materials 27 (6), 1604629, (2017) [4] Advanced Materials 33 (30), 2100077, (2021)
WEB: https://sites.google.com/view/2dfoundry  

Investigadora: HERNANDEZ JUAREZ, BEATRIZ

Referencia: JAEINT23_EX_1325

EMAIL: bh.juarez@csic.es 
 

REFERENCIA: JAEINT23_EX_1319
INVESTIGADOR: BLANCO MONTES, ALVARO
EMAIL: A.BLANCO@CSIC.ES

DESCRIPCIÓN: ¿Alguna vez has utilizado un champú con una espuma suave y cremosa? Esa espuma puede ser el resultado de la estabilización de nanopartículas en la fórmula. ¿Te gustaría trabajar en la creación de espumas acuosas que sean amigables con el medio ambiente y que tengan aplicaciones prácticas en alimentos, cosméticos, medicina (1,2), u otras más tecnológicas como la nanofotónica? A pesar de su alto interés tecnológico, las espumas líquidas son termodinámicamente inestables debido a la alta energía asociada a la interfase gas-líquido que produce la desestabilización de las burbujas (maduración de Ostwald) y que suele ser prevenida mediante el uso de tensioactivos de cadena larga que se absorben a la superficie y reducen esta energía.

Sin embargo, el uso de estos tensioactivos está cada vez más limitado por los problemas que generan en el medio ambiente (3). Por ello, el uso de nanopartículas para estabilizar espumas es un tema de investigación relevante que puede contribuir a la sostenibilidad y al cuidado nuestro entorno. En este respecto, las partículas coloidales, que se han usado tradicionalmente para estabilizar gotas de aceite en las llamadas emulsiones de Pickering (4), han demostrado recientemente que son capaces de adherirse a la interfase líquido-gas y estabilizar así las burbujas de aire (que forman las espumas), evitando de este modo el uso de tensioactivos contaminantes. Además, este método puede ser aprovechado, para la incorporación de nanopartículas con propiedades específicas (luminiscentes, magnéticas, semiconductoras) que además de estabilizar espumas acuosas enriquezcan su funcionalidad en futuras aplicaciones. Tareas a realizar: Síntesis de nanopartículas mediante técnicas estándar Caracterización estructural de los materiales preparados Caracterización óptica estándar de los materiales preparados Preparación de emulsiones Realización de informes semanales Competencias adquiridas Técnicas para síntesis de nanopartículas inorgánicas Técnicas de caracterización morfológica (SEM, TEM, XRD) Técnicas de caracterización óptica (espectroscopía, FTIR) Optimización de procesos Comunicación científica en inglés (oral y escrita) Referencias: 1) Wilson in Springer Series in Applied Biology, Springer, Berlin, 1989, p. 233 2) Hench et al. Science 2002, 295, 1014 3) Routledge er al. Environmental Toxicology and Chemistry, Vol. 15, No. 3, pp. 241–248, 1996 4) Sun et al. Particuology 2022, 64, 153
WEB: http://luxrerum.org/ 

REFERENCIA: JAEINT23_EX_1307
INVESTIGADOR: ATXITIA MACIZO, UNAI
EMAIL: u.atxitia@csic.es

DESCRIPCIÓN: Research based on artificial intelligence (AI) is having a tremendous impact on areas where massive amounts of data need to be interpreted. Weather forecasting, cancer treatment, and natural disaster prediction are examples of major societal problems where AI techniques could bring a breakthrough. However, current hardware and software implementations struggle to provide solutions to such complex problems keeping low power consumption, compact device footprint and reduced time. As compared to other alternatives for neuromorphic computing, magnets offer a high functionality, such as nonvolatile memory, oscillatory and stochastic dynamics for a wide range of materials. Until recently, 2D magnetism remained an elusive dream, but now several 2D magnets have been obtained experimentally. This has launched an intense theoretical and experimental research activity to develop spintronic devices with unprecedented computational capability. The opportunities opened up by 2D magnets are enormous, enabling the possibility to explore — or even exploit — a plethora of different 2D magnetic states. Moreover, the use of these materials as parts of vdW heterostructures is likely to reveal interesting new directions. For example, stacking different magnetic crystals, or stacking the same 2D crystals with a different orientation, could lead to a different magnetic order or to new physical phenomena. 2D-vdW magnets feature new physical scenarios intrinsically different to their 3D partners. Their magnetic response to ultrafast stimuli remains poorly understood, making it difficult to implement them in thinner, denser and cheaper spintronic applications. An interesting new avenue is to combine their properties with antiferromagnetic orders — compensated spin structures with zero magnetic moment — that provide additional features such as picosecond time scales and insensitivity to external magnetic fields. In particular, topological magnetic solitons in antiferromagnetic materials are a promising platform for neuromorphic computing due to their ultrafast mobility, stability, compact size and energy efficient dynamics. This project aims to introduce you to the theoretical approaches used to study ultrafast 2D magnetism. In specific, you will learn about: (i) advanced atomistic spin Hamiltonian models, (ii) topological magnetic solitons kinetics, and (iii) computational techniques to describe ultrafast antiferromagnetic topologica.

REFERENCIA: JAEINT23_EX_1306
INVESTIGADOR: CONSOLI BARONE , ANTONIO ROSARIO
EMAIL: antonio.consoli@csic.es 

DESCRIPCIÓN: En este proyecto se busca desarrollar una sistema de inteligencia artificial que pueda detectar patrones de objetos utilizando la tecnología de random lasers de semiconductor. Los random lasers de semiconductor son fuentes de luz caóticas que tienen la capacidad de emitir luz en varias direcciones y en diferentes longitudes de onda, lo que los hace ideales para aplicaciones de detección de patrones. Se utilizarán técnicas de aprendizaje automático para entrenar la plataforma de inteligencia artificial para reconocer patrones de objetos en diferentes contextos. Objetivos del proyecto:
- Diseñar y construir un sistema de generación de random lasers de semiconductor adecuado para la aplicación de detección de patrones de objetos.
- Desarrollar un algoritmo de detección de patrones basado en aprendizaje automático.
- Entrenar y ajustar el algoritmo de detección de patrones utilizando conjuntos de datos de prueba y validación.
- Integrar el sistema de generación de random lasers de semiconductor con el algoritmo de detección de patrones para crear una plataforma de inteligencia artificial completa.
- Validar la plataforma de inteligencia artificial mediante pruebas en diferentes contextos de detección de patrones de objetos.
Requisitos de los estudiantes:
- Conocimientos en óptica y física de lasers.
- Conocimientos en programación y aprendizaje automático.
- Capacidad para trabajar en equipo y resolver problemas complejos.
WEB: http://luxrerum.org/ 

REFERENCIA: JAEINT23_EX_1297
INVESTIGADORA: MAYA HERNANDEZ, EVA MARIA
EMAIL: eva.maya@csic.es 

DESCRIPCIÓN: El Glicerol o glicerina es el principal subproducto que se obtiene en la síntesis de Biodiesel y dado el auge que ha experimentado la preparación de este combustible, se están produciendo grandes cantidades de este producto secundario. Se estima que, por cada tonelada de biodiesel producido, se forman unos 100 Kg de Glicerol. Si bien el Glicerol es ampliamente utilizado como agente de esterificación o entrecruzante, se podría convertir en otros compuestos de alto valor añadido. Los éteres de Glicerol, Especialmente productos di-y trisustituidos son de los compuestos más atractivos que se pueden obtener a partir del Glicerol ya que se pueden utilizar ampliamente como aditivos en el sector de los combustibles. Al ser compuestos altamente oxigenados pueden reducir las emisiones de gases nocivos a la atmósfera durante la combustión de combustibles (diésel, biodiésel o gasolina). Los éteres de glicerol también mejoran la viscosidad, los puntos de enturbiamiento o los puntos de fluidez, mostrando un efecto positivo en el rendimiento de los combustibles. La conversión de glicerol en los éteres correspondientes es una reacción catalizada por ácidos. La utilización de catalizadores sólidos tiene varias ventajas, por ejemplo, se pueden separar fácilmente de la mezcla de reacción, no son corrosivos y son más ecológicos que los catalizadores homogéneos. El grupo de investigación donde se enmarca esta propuesta lleva muchos años dedicándose al diseño, preparación y evaluación de la actividad catalítica de catalizadores heterogéneos. En este proyecto de formación ofrecemos la posibilidad de formación en esta área, mediante la preparación de polímeros orgánicos porosos que serán postfuncionalizados con grupos ácidos utilizando procedimientos puestos a punto en el laboratorio. Estos catalizadores se utilizarán en la conversión de glicerol en los éteres correspondientes, utilizando alcohol tertbutilico o isobuteno. Se llevará a cabo evaluación completa de la actividad catalítica mediante cromatografía de gases y resonancia magnética nuclear. Asimismo, se evaluará la cinética y reciclabilidad de los catalizadores preparados.
WEB: https://wp.icmm.csic.es/ms-mm/ 

REFERENCIA: JAEINT23_EX_1112
INVESTIGADOR: GARCIA GARCIA, RICARDO
EMAIL: r.garcia@csic.es 

DESCRIPCIÓN: El plan formativo consta de cinco ejes.
1 Introducción a la microscopía de fuerzas en 3D y sus aplicaciones para caracterizar interfases sólido-liquido 2 Incorporación a un grupo científico que es líder mundial en su campo y mantiene contactos frecuentes con científicos de otros países (visitas y reuniones virtuales).
3 Participación en las reuniones semanales del grupo 4 Asistencia a seminarios formativos (presenciales y virtuales) en los ámbitos de la materia y la vida. El grupo de investigación participa en una conexión CSIC (Nanomedicina) en una red nacional (mecanobiología) y en una red europea (NanoRam).
5 Introducción a un problema científico específico: la caracterización con resolución molecular de la intercara entre líquidos y electrodos de baterías y supercondensadores.
Proyecto científico.
Las capas moleculares de líquidos están presentes en muchos aspectos de la vida cotidiana y la tecnología. Comprender el papel que desempeñan las capas moleculares de agua y otros líquidos requiere del desarrollo de instrumentos con mucha resolución (atómica) y sensibilidad. La microscopía de fuerzas en 3D ha demostrado la capacidad para proporcionar imágenes 3D de intercaras sólido-liquido con resolución atómica. En este proyecto se propone realizar un trabajo introductorio para visualizar la organización de líquidos sobre materiales (electrodos) relevantes en el desarrollo de dispositivos para almacenar energía. El objetivo es aplicar la microscopía de fuerzas en tres dimensiones (3D AFM) para estudiar con resolución atómica la estructura de líquidos, en particular soluciones acuosas y líquidos iónicos, sobre superficies de grafito, grafeno y otros materiales bidimensionales. En particular, se persigue determinar la estructura de la doble capa eléctrica en condiciones de relevancia para el desarrollo de dispositivos para almacenar energía eléctrica.
WEB: https://wp.icmm.csic.es/forcetool/

REFERENCIA: JAEINT23_EX_1110
INVESTIGADORA: ARANDA GALLEGO, M.PILAR
EMAIL: aranda@icmm.csic.es 

DESCRIPCIÓN: El acceso y precio de la energía se han erigido como factores capitales en la sociedad moderna. El precio de los combustibles fósiles, así como los gases contaminantes que genera su combustión (CO2) se identifican como los problemas a solventar en el futuro cercano. La alternativa más intuitiva consiste en el uso de un combustible que no genere gases contaminantes. En este sentido se identifica el hidrógeno como un candidato ideal para sustituir a los combustibles fósil. Para favorecer esta transición es importante desarrollar materiales que permitan el almacenamiento de H2 a temperatura ambiente. En este contexto, en esta propuesta se plantea abordar el desarrollo de estructuras basadas en carbones microporosos preparados a partir de productos naturales como puede ser biomasa. Para ello se abordará la preparación de biocarbones aprovechando diversos biopolímeros que se asociarán con sólidos inorgánicos porosos y diversas nanopartículas a fin de favorecer la formación de carbones microporosos. El plan de trabajo incluye también aspectos relacionados con el empleo de diversas técnicas de caracterización físico-químicas (difracción de rayos X, espectroscopías IR, Raman, RMN de sólidos, microscopía electrónica de barrido, etc.). Las características texturales (superficie específica, tamaño y distribución de poros) se determinación mediante adsorción de gases (típicamente nitrógeno) y en los materiales más prometedores se evaluarán propiedades de adsorción de hidrógeno.

WEB: https://wp.icmm.csic.es/phbhmg/ 

REFERENCIA: JAEINT23_EX_1106
INVESTIGADORA: CALDERON PRIETO, MARIA JOSE
EMAIL: CALDERON@ICMM.CSIC.ES

DESCRIPCIÓN: La segunda revolución cuántica está ahora mismo en pleno desarrollo y va a implicar grandes avances tecnológicos, algunos que aún no podemos imaginar, en los próximos años y décadas. En particular, los ordenadores cuánticos facilitarán tareas actualmente costosas, o incluso imposibles, para los ordenadores clásicos. En la actualidad se están explorando varios posibles sistemas en la búsqueda de la mejor plataforma para implementar físicamente un ordenador cuántico. Entre las diversas propuestas existentes, las basadas en estado sólido, en particular en semiconductores, son prometedoras en cuanto a escalabilidad, largos tiempos de coherencia cuántica y compatibilidad con la tecnología electrónica comercial actual basada en silicio. Los ingredientes básicos de un ordenador cuántico son los qubits. Los qubits se tienen que manipular de forma independiente, por ejemplo con campos magnéticos y/o eléctricos, y también es necesario controlar la interacción entre ellos. Todas estas manipulaciones han de hacerse sin perder la información cuántica. Proponemos estudiar teóricamente el acoplamiento entre qubits basados en puntos cuánticos en semiconductores. El/la estudiante se familiarizará con los elementos básicos de los qubits en semiconductores, las distintas propuestas que se barajan, las limitaciones y ventajas con respecto a otras plataformas, la manipulación de los estados cuánticos y las interacciones entre ellos, así como con técnicas teóricas, analíticas y numéricas para estudiar estos sistemas.
WEB: https://wp.icmm.csic.es/tqe/

REFERENCIA: JAEINT23_EX_1081
INVESTIGADOR: PEREZ CARVAJAL, JAVIER
EMAIL: jperez@icmm.csic.es

DESCRIPCIÓN: El acceso y precio de la energía se han erigido como factores capitales en la sociedad moderna. El precio de los combustibles fósiles, así como los gases contaminantes que genera su combustión (CO2) se identifican como los problemas a solventar en el futuro cercano. La alternativa más intuitiva consiste en el uso de un combustible que no genere gases contaminantes. En este sentido se identifica el hidrógeno como un candidato ideal para sustituir a los combustibles fósil. Para favorecer esta transición se abordará el almacenamiento de H2 a temperatura ambiente en estructuras tipo MOF y derivados a través de la incorporación de nanopartículas de distinta naturaleza a su estructura. El objetivo de este trabajo de investigación es la preparación de estos derivados, su caracterización mediante las distintas técnicas disponibles en ICMM (difracción de rayos X, determinación de porosidad intrínseca mediante adsorción de gases, su morfología y tamaño de partícula con microscopía electrónica así como su composición química. Una vez preparados dichos materiales se evaluará su capacidad de almacenamiento de hidrogeno a diferentes presiones y temperaturas
WEB: https://wp.icmm.csic.es/phbhmg/

REFERENCIA: JAEINT23_EX_1055
INVESTIGADORA: AGUADERO GARIN, AINARA
EMAIL: ainara.aguadero@csic.es

DESCRIPCIÓN:Diseño de nuevos superconductores iónicos. Correlación de la química de defectos con caminos rápidos de conducción en sistemas optimizados para su incorporación en la próxima generación de dispositivos para la conversión y el almacenamiento de la energía.
- Síntesis y caracterización de superconductores iónicos en estado sólido.
- Desarrollo de nuevas rutas sintéticas y de procesado: formación de fases metaestable y control de microestructuras, minimización de procesos de degradación
- Caracterización estructural, química y electroquímica mediante el uso de técnicas ex situ y operando
- Incorporación de los materiales en dispositivos de conversión y almacenamiento de energía
- Evaluación de dispositivos en condiciones críticas. Evaluación de procesos de degradación y diseño de estrategia de mejoras de funcionamiento
WEB: https://www.icmm.csic.es/es/investigacion/gro

REFERENCIA: JAEINT23_EX_0984
INVESTIGADORA: FESENKO MOROZOVA, OXANA
EMAIL: o.fesenko@csic.es

DESCRIPCIÓN: La exploración científica y tecnológica del magnetismo curvilíneo es un campo de investigación emergente que abre el camino a fenómenos físicos muy novedosos, originados por la mayor complejidad en texturas de espín, topología y frustración, especialmente en tres dimensiones. Al adaptar la curvatura y la geometría de los materiales magnéticos convencionales, aparece la posibilidad de controlar la respuesta del material, lo que conduce a su modificación o incluso al descubrimiento de nuevas funcionalidades. Los efectos producidos por las curvaturas son múltiples e intrigantes. De hecho, la geometría curva conduce a muchos fenómenos magnéticos novedosos y no triviales como la aparición de texturas novedosas topológicamente no triviales. La presente propuesta tiene como objetivo la investigación de un de estas funcionalidades. Como ejemplo más simple del fenómeno inducido por la curvatura, estudiaremos los nanohilos magnéticos cilíndricos y la dinámica de estructuras magnéticas quirales en un diseño inexplorado para la computación estocástica. Esta propuesta constituye una forma novedosa de computación no booleana con eficiencia energética. El uso de nanohilos magnéticos para este propósito permitiría en futuro su incorporación como parte de "internet of things" con capacidad de desarrollar las redes de inteligencia artificial en nanoescala. Computación estocástica permite el reconocimiento de patrones de información a gran escala mucho mas rápido y con ahorro energético. El grupo de nanomagnetismo y procesos de imanación de ICMM propuso recientemente el diseño de nanohilos multisegmentados con un control sobre la conmutación estocástica y no estocástica de estructuras de vórtice dentro de cada segmento. La codificación estocástica podría permitir la realización de una secuencia larga de números aleatorios a la vez y en un objeto a nanoescala largo. La creación de cadenas de números aleatorios no sesgados y no correlacionados es la base de computación estocástica – un nuevo paradigma informático no booleano de baja potencia. En el mismo tiepo la existencia de correlaciones débiles es util pata otro tipo de computación no booleana- neuromórfica. No se ha explorado el uso de nanohilos magnéticos para este propósito. La tarreas del estudiante se centrarán en modelizaciones de nanohilos magnéticos multisgmentados con el fin de entender las correlaciones entre patrones generados. El principal método va a ser denominado micromagnetismo.
WEB: https://wp.icmm.csic.es/gnmp/

REFERENCIA: JAEINT23_EX_0931
INVESTIGADORA: GOMEZ-LOR PEREZ, BERTA
EMAIL: bgl@icmm.csic.es

DESCRIPCIÓN: El uso de semiconductores de base molecular en la construcción de dispositivos electrónicos se ha expandido enormemente en los últimos años y la primera generación de dispositivos basados en semiconductores orgánicos ya están siendo comercializados. Además de los dispositivos más investigados en el área como los OLEDs o células fotovoltaicas, las ventajas asociadas a los semiconductores orgánicos (flexibilidad , bajo peso, bajo coste…) unidas a la posibilidad de sintonizar las propiedades finales de estos materiales mediante un adecuado diseño despierta grandes expectativas en diversas áreas como la salud, la seguridad…. etc. Sin embargo, para aprovechar al máximo esta posibilidad se necesitan semiconductores inteligentes capaces de responder a diferentes estímulos físicos tales como temperatura, presión, humedad, luz, así como a distintos agentes biomarcadores, trazas de productos químicos… En este contexto en este plan de formación se propone el desarrollo de semiconductores orgánicos basados en moléculas pi-conjugadas capaces de responder a estímulos externos mediante una aproximación supramolecular, mediante dos enfoques alternativos: -El desarrollo de moléculas orgánicas semiconductoras capaces de auto-ensamblarse en superestructuras funcionales y la modulación de las propiedades finales (eléctricas/ ópticas) a través de la variación de su organización supramolecular. -El desarrollo de polímeros porosos constituidos por unidades pi-conjugadas unidas covalentemente y la modulación de sus propiedades finales mediante el confinamiento de huéspedes/dopantes en sus poros.
WEB: https://wp.icmm.csic.es/oeg/

REFERENCIA: JAEINT23_EX_0924
INVESTIGADORA: IGLESIAS HERNANDEZ, MARIA MARTA
EMAIL: miglesias@icmm.csic.es

DESCRIPCIÓN: El diseño y la preparación de nuevos materiales con propiedades definidas (catalíticas y tecnológicas) que combinen unidades estructurales singulares normalmente no utilizadas en la preparación de catalizadores convencionales, es esencial para la obtención de sólidos selectivos y multi-funcionales. La organización de estos sólidos porosos formando entramados estructurales bi- y/o tridimensionales con funcionalidades seleccionadas es un factor clave para la síntesis de materiales avanzados difíciles de obtener mediante técnicas convencionales. La combinación adecuada de precursores o unidades moleculares orgánicas modificadas (unidades de construcción a escala nanométrica) dará lugar a la formación de redes porosas con centros activos en posiciones concretas de laestructura. El proyecto que se presenta consiste en la obtención de materiales porosos (orgánicos o híbridos organo-inorgánicos) que tengan en su estructura unidades que combinen propiedades dadoras y aceptoras y puedan ser utilizados en procesos fotocatalíticos(activadas con luz visible) y/o como detectores de productos contaminantes, para ello las actividades a realizar se resumen en los siguientes puntos:
• Preparación y caracterización de unidades moleculares con grupos dadores y aceptores.
• Preparación y caracterización de materiales orgánicos o híbridos con los monómeros anteriores.
• Estudio de la actividad fotocatalítica de los materiales obtenidos en procesos sostenibles (transformación de biomasa, aprovechamiento de CO2, etc.).
• Estudio de las propiedades como detector de contaminantes. Con ello se pretende que se alcancen competencias en introducción a la investigación científica en síntesis de nuevos materiales y sus posibles aplicaciones en procesos sostenibles), que incluirá:
• Manejo de bibliografía científica, que conlleva un acercamiento al inglés científico.
• Trabajo en equipo y autonomía en el desempeño de actividades: metodologías sintéticas y técnicas de caracterización físicoquímicas de materiales e interpretación de resultados.
• Responsabilidad.
• Desarrollo de la iniciativa.
• Capacidad de aprendizaje.

REFERENCIA: JAEINT23_EX_0923
INVESTIGADOR: LOPEZ FERNANDEZ, CEFERINO
EMAIL: c.lopez@csic.es

DESCRIPCIÓN: La mayoría de las implementaciones de inteligencia artificial y aprendizaje automático (que se inspiran o simulan el funcionamiento del cerebro) se ejecutan en procesadores electrónicos convencionales de silicio. Sin embargo, la inteligencia artificial requiere arquitecturas fundamentalmente diferentes a los procesadores de silicio clásicos para acercarse al funcionamiento del cerebro. Los fotones presentan ventajas frente a otros portadores de información como los electrones ya que, careciendo de masa e interacción entre ellos, pueden compartir canales de transmisión y ésta es no disipativa con las consiguientes ventajas en velocidad de computación y ahorro energético. Los láseres estocásticos son dispositivos fotónicos emisores de luz de fabricación comparativamente sencilla y que pueden ser integrados en una plataforma material formando una red neuronal. El carácter intrínsecamente no lineal de los láseres dota dicha red de capacidad computacional requerida para encarnar inteligencia artificial. Su emisión omnidireccional, que facilita que cada laser se acopla a muchos otros, y su naturaleza aleatoria anula las demandas de precisión en la fabricación y mejora las posibilidades de acoplamiento mutuo. Los dispositivos se fabrican practicando agujeros microscópicos (mediante técnicas de ablación láser) en una película de bio-polímero con colorante y bombeando ópticamente el segmento que los une. Estos centros de difusión hacen las veces de espejos por su rugosidad natural. Como cada agujero puede pertenecer a varios resonadores, estos pueden acoplarse formando estrellas, cadenas o cualquier configuración imaginable. Este plan permitirá aprender a fabricar redes neuronales elementales y estudiar el acoplamiento en múltiples configuraciones. La interdisciplinariedad del proyecto permite integrar químicos (síntesis de material activo láser), físicos e ingenieros (preparación del sistema fotónico) e incluso informáticos (estudio del funcionamiento mediante algoritmos de inteligencia artificial).
WEB: luxrerum.org 

REFERENCIA: JAEINT23_EX_0913
INVESTIGADOR: RAMOS VEGA, DANIEL
EMAIL: daniel.ramos@csic.es

DESCRIPCIÓN: Tareas a realizar por la persona contratada La persona contratada a través del programa JAE INTRO dará apoyo en la investigación del grupo de optomecánica en la preparación de muestras relacionadas con los proyectos orientados a los retos de la sociedad. El principal objetivo de estos proyectos es usar la huella optomecánica de virus, bacterias y moléculas individuales sobre superficies nanoestructuradas para su identificación y posterior análisis. Plan de formación/capacitación El candidato que, a través del programa JAE INTRO, entre a formar parte del grupo, se beneficiará de un ambiente multidisciplinar e internacional. Las actividades no solo abarcan la física, la biofísica y la ingeniería eléctrica, sino que también implican tareas de diversa naturaleza, como el desarrollo de instrumentación, simulaciones teóricas, diseño y fabricación de sensores, etc. Las habilidades adquiridas por antiguos miembros del grupo amplían sus perspectivas profesionales tanto a entornos académicos como a la industria, ya que muchas actividades están orientadas a la industria, y la tramitación de patentes y la gestión del conocimiento son intereses prioritarios del grupo. La formación del personal en el contexto de este programa incluirá los siguientes puntos: • Adquisición de una base general sobre sensado y actuación en optomecánica y nanoelectrónica, sensado optomecánico para biotecnología y tecnologías de micro/nanofabricación. • Formación práctica en tareas experimentales, que incluyen, pero no se limitan a: construcción, configuración y programación de instrumentación, adquisición y análisis de datos, funcionalización de superficies y preparación de muestras. • Formación práctica en tareas teóricas, incluyendo simulaciones de elementos finitos, análisis de datos por software de computación (Origin, Mathematica, Matlab, etc). • Elaboración y presentación de informes científico-técnicos. Medios disponibles Actualmente el grupo de optomecánica cuenta con financiación tanto del Plan Nacional, como de la plataforma temática interdisciplinar PTI+ de Tecnologías Cuánticas. Esto ha hecho posible que dispongamos de medios materiales suficientes para el desarrollo de la investigación propuesta. En el laboratorio disponemos de mesas ópticas, sistemas de vacío, láseres, fotodetectores, nanoposicionadores y demás componentes ópticos. Además, hemos lanzado diferentes licitaciones para la adquisición de equipamiento científico de última generación.
WEB: https://wp.icmm.csic.es/optomechanics/

REFERENCIA: JAEINT23_EX_0805
INVESTIGADOR: SANCHEZ SANCHEZ, CARLOS
EMAIL: c.s.sanchez@csic.es

DESCRIPCIÓN: La sociedad actual necesita abordar urgentemente unos de sus mayores retos: el cambio climático asociado a la acción del ser humano. Se ha puesto de manifiesto en las últimas décadas que se debe avanzar hacia una industria más sostenible, todo ello sin comprometer el avance de la sociedad. Por ello, es necesario encontrar protocolos y enfoques distintos a los actuales para sintetizar nuevos materiales mediante el empleo de energías renovables. Un avance muy importante en esta dirección ha sido la aparición de los nanomateriales que, debido a su baja dimensionalidad, presentan propiedades únicas mejores que las de sus hermanos mesoscópicos. Sin embargo, todavía queda un gran camino por recorrer en lo referente a su síntesis, que muchas veces incluye procesos y materiales poco eficientes y altamente contaminantes. En este proyecto, se propone el estudio de un nuevo enfoque basado en la síntesis de nuevos nanomateriales en superficies utilizando luz para inducir las reacciones químicas. Este estudio se enmarca en la campo de la Físicoquímica de Superficies y, más concretamente, de la Síntesis en Superficies, un área de alto impacto y reciente aparición. El candidato ayudará en el estudio, desde un punto de vista experimental y fundamental, de los mecanismos que operan en la escala atómica y molecular durante la realización de fotoreacciones químicas entre precursores moleculares en superficies. Para ello se utilizará un enfoque multitécnica que incluye microscopía de efecto túnel (STM), difracción de electrones de baja energía (LEED), espectroscopía de fotoemisión de rayos X (XPS) y condiciones altamente controladas de ultra-alto vacío. Este proyecto interdisciplinar tiene un alto carácter formativo al aunar diferentes disciplinas (física, química, materiales) y técnicas de caracterización de gran interés en nanociencia y nanotecnología. Así mismo, se llevará a cabo en el seno del grupo ESISNA, de reconocido prestigio internacional y con una amplia experiencia formativa. Finalmente, cabe destacar que el trabajo realizado podría ser convalidado como trabajo de fin de máster o de los departamentos de Física Aplicada y Física de la Materia Condensada de la Universidad Autónoma de Madrid (máster de Materiales Avanzados y Nanotecnología y máster de Física de la Materia Condensada y de los Sistemas Biológicos, respectivamente). Al finalizar esta beca, cabría la posibilidad de disponer de financiación para la realización de una tesis doctoral.
WEB: https://wp.icmm.csic.es/esisna/ 

REFERENCIA: JAEINT23_EX_0754
INVESTIGADORA: DARDER COLOM, MARGARITA MARIA
EMAIL: darder@icmm.csic.es

DESCRIPCIÓN: Existe gran interés en el desarrollo de materiales con actividad antimicrobiana para aplicación en campos como la biomedicina o en las industrias textil y alimentaria. En el área biomédica, la investigación actual se centra en la necesidad de mitigar la creciente resistencia de las bacterias a los antibióticos y, entre las posibles alternativas, el óxido nítrico (NO) está ganando interés en la lucha contra la infección bacteriana. Esta molécula muestra también otras propiedades terapéuticas interesantes como la actividad antitrómbica y antiinflamatoria. Actualmente, los materiales liberadores de NO son prometedores para la aplicación como apósitos para heridas o como recubrimientos antifouling para dispositivos médicos. El objetivo del proyecto propuesto es la funcionalización de membranas biopoliméricas para la retención y liberación sostenida de NO. El proyecto de formación englobará los siguientes pasos:
1) Preparación de materiales biopoliméricos con suficiente resistencia mecánica para ser manipulados como apósito para heridas, así como resistencia en estado húmedo.
2) Caracterización fisicoquímica de los materiales mediante varias técnicas (FTIR, TG-ATD, SEM, etc.) y evaluación de sus propiedades mecánicas.
3) Funcionalización de las películas biopoliméricas para retención y liberación de NO. Se determinarán las propiedades antibacterianas de estos materiales en colaboración con el Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA)
WEB: https://wp.icmm.csic.es/phbhmg/

REFERENCIA: JAEINT23_EX_0584
INVESTIGADORA: PLATERO COELLO, GLORIA
EMAIL: gplatero@icmm.csic.es

DESCRIPCIÓN: Recent experimental advances enable the manipulation of quantum matter by exploiting the quantum nature of light. Quantum information transfer between distant regions is one of the aims of the fields of quantum computation and quantum information. Furthermore, quantum cavities have been demonstrated to be quantum sensors of the electronic and topological properties of the systems to which it is coupled. We will theoretically explore the physics of charge and spin qubits implemented in semiconductor quantum dots immersed in quantum cavities, for arbitrary coupling strength with the photon field. The aim is to couple two distant qubits and to transfer information between them through the cavity photons. First we will explore the Hamiltonian of a two level system consisting on two charge electronic states in a quantum dot and we will analyze the cavity transmission for different coupling intensities between light and matter. We will extend our analysis to couple the cavity to a two level spin qubit system. We will learn Floquet theory both in the classical and in the quantum regimes. Floquet theory is the optimal tool to analyze periodic Hamiltonians in the time domain. It allows to tune the electronic, transport and topological properties of matter. This is termed Floquet engineering. We will explore as well other techniques as Green functions techniques or the inputoutput formalism which will be used for our purposes.

REFERENCIA: JAEINT23_EX_0560
INVESTIGADOR: WICKLEIN , BERND
EMAIL: bernd@icmm.csic.es

DESCRIPCIÓN: La propuesta se encuadra en el desarrollo de nuevos materiales nanocomposites con propiedades tribo- y piezoeléctricos y su conformación en procesos de impresión 3D. Los materiales obtenidos tienen interés en los campos de nanogeneradores para la recolección de energía de fuentes renovables, en electrónica biodegradable y en robótica flexible. Para ello se combinan polímeros biodegradables como PLA y PBAT con nanomateriales 2D del tipo de carburo/nitruro de metales de transición (MXenes) que pueden potenciar las propiedades eléctricas de la matriz polimérica. La oferta propone la síntesis de una serie de fases MXenes con varias composiciones e investigar cómo afectan y aumentan las respuestas eléctricas de los nanocomposites. Para ello, el/la estudiante va a conocer diferentes rutas sintéticas químicas para la preparación de distintos MXenes usando diversos precursores y medios reactivos. A continuación, conocerá las técnicas de caracterización apropiadas (XRD, Raman, XPS, SEM/TEM) para analizar estos materiales. Después se centrará en mezclar los MXenes con polímeros termoplásticos (PLA, PBAT) con el fin de preparar nanocomposites granulados aptos para la impresión 3D. El/la estudiante aprenderá técnicas de reología y de TG/DCS para la caracterización de los granulados. A continuación aprenderá a manejar una impresora 3D avanzada que permite fabricar materiales texturados y con propiedades eléctricas anisotrópicas, así como a diseñar modelos 3D e imprimirlos con los diferentes nanocomposites preparados en la etapa anterior. Por último, se enseñará el funcionamiento de nanogeneradores tribo/piezoeléctricos para la captación de energía mecánica usando algunas de las estructuras impresas. En resumen, el programa de formación incluye síntesis de nanomateriales, técnicas de caracterización, su procesado y aplicación en nanogeneradores a fin de procurar una formación integral en las metodológicas en investigación de materiales. El programa de trabajo también pretende fomentar competencias genéricas:
- capacidad de planificación de experimentos y organizar el trabajo
- capacidad analítica y de evaluar e interpretar datos y resultados experimentales
- capacidad de búsqueda de literatura científica y comparación de resultados
- capacidad de desarrollar una mente crítica hacia los resultados
- capacidad intercultural en un grupo con miembros de diferentes países y culturas
- capacidad de resumir los resultados y redactar un informe científico

WEB: https://wp.icmm.csic.es/phbhmg/

REFERENCIA: JAEINT23_EX_0538
INVESTIGADORA: ASENJO BARAHONA, AGUSTINA
EMAIL: a.asenjo@csic.es

DESCRIPCIÓN: Ante la urgencia climática que sufre nuestro planeta, apremia potenciar la reutilización de energía. Entre los sectores emergentes en el consumo energético están los centros de tecnología de la información y la comunicación que producen más del 2% de las emisiones globales de carbono y podrían alcanzar el 20% en 2030. Dentro del aprovechamiento de energía uno de los ámbitos más prometedores es el de la energía térmica liberada en líneas de transmisión o dispositivos electrónicos [1]. Entre las distintas propiedades termoeléctricas y termomagnéticas estudiadas en los últimos años como efecto Seebeck o Nernst, el efecto Nernst anómalo (ANE, Anomalous Nernst Effect) está siendo revisitado debido a la alta eficiencia energética y menor complejidad del diseño de dispositivos [2]. Nuestras líneas de investigación pasan por el diseño, síntesis, caracterización y simulación de nanomateriales magnéticos con especial incidencia en los procesos de inversión de imanación inducidos por campos magnéticos o corrientes [3]. Otra seña de identidad del grupo es el desarrollo de técnicas avanzadas de Microscopia de Fuerzas Magnéticas (MFM), materia en el que somos pioneros [4], como el MFM de campo variable para estudiar la inversión de la imanación in situ [5,6]. En los últimos años hemos explorado las propiedades termomagnéticas de multicapas magnéticas con anisotropía perpendicular para uso en aprovechamiento energético [7]. Siguiendo con esta línea, las tareas en las que el/la estudiante participará serán:
1. Preparación multicapas de materiales (ferromagnéticos/metal pesado) mediante técnicas de sputtering
2. Caracterización magnética (magnetometría) y topográfica mediante microscopía de fuerzas (AFM)
3. Obtención de la estructura de dominios en diferentes estados magnéticos mediante MFM
4. Realización de medidas de magnetoresistencia y termomagnéticas (efecto Nernst)
5. Evaluación de su uso en dispositivos de reutilización de energía.
Referencias • [1] Annapureddy et al., Sustainable Energy Fuels, 1, 2039 (2017). • [2] Mizuguchic et al., Science and Technology of Advanced Materials, 20 (1), 262 (2019) • [3] Bran et al., ACS Nano, 12(6), 5932 (2018) • [4] Kazakova et al., J. Appl. Phys. 125, 060901 (2019) • [5] Berganza et al., Sci. Rep. 7, 11576 (2017) • [6] Marqués-Marchán et al., Nanomaterials 12(12),1968 (2022) • [7] Lopez-Polin et al., ACS Applied Energy Materials, 5(9), 11835 (2022)
WEB: https://wp.icmm.csic.es/gnmp/

REFERENCIA: JAEINT23_EX_0530
INVESTIGADOR: CASTELLANOS GOMEZ, ANDRES
EMAIL: andres.castellanos@csic.es

DESCRIPCIÓN: La investigación propuesta se centrará en la integración de materiales de tipo van der Waals en substratos biodegradables para la creación de dispositivos electrónicos de bajo impacto ambiental. La necesidad de reducir la huella de carbono de los dispositivos electrónicos se ha vuelto cada vez más importante en los últimos años. La integración de materiales de tipo van der Waals en substratos biodegradables puede proporcionar una solución sostenible a este problema. Los materiales de tipo van der Waals tienen la capacidad de unirse entre sí mediante fuerzas débiles, lo que los hace ideales para su uso en dispositivos electrónicos flexibles y resistentes. Además, los substratos biodegradables pueden descomponerse naturalmente, lo que reduce la cantidad de residuos electrónicos peligrosos que terminan en vertederos. Esta investigación tiene como objetivo explorar la viabilidad de esta técnica y proponer soluciones innovadoras para la fabricación de dispositivos electrónicos de bajo impacto ambiental
WEB: https://sites.google.com/view/2dfoundry

REFERENCIA: JAEINT23_EX_0515
INVESTIGADOR: PRIETO DE CASTRO, CARLOS ANDRES
EMAIL: carlos.prieto@csic.es

DESCRIPCIÓN: Una estrategia que puede representar un 20 % de ahorro en el consumo total de energía del mundo está basada en la utilización de materiales con propiedades ópticas diseñadas a la carta. El dióxido de vanadio (VO2) exhibe una transición de fase con características únicas al transitar a temperaturas cercanas a ambiente entre sus fases aislante y metálica. En esta transición, su resistividad eléctrica cambia entre 3 y 5 órdenes de magnitud lo que lleva asociado un fuerte cambio en su transparencia óptica. Estas características hacen que el VO2 sea adecuado para numerosas aplicaciones: conmutación óptica sintonizable, transistores de efecto de campo Mott, detectores de infrarrojos, hornos de microondas, etc. Sin embargo, la aplicación que podría tener mayor repercusión es la utilización de nanopartículas de VO2 en materiales espectralmente selectivos para su utilización en elementos arquitectónicos; lo que permitiría la regulación de temperatura en edificios mediante el calentamiento (fase aislante transparente) o refrigeración (fase metálica opaca) como respuesta a la temperatura deseada en el interior. En este trabajo se propone el siguiente programa científico:
• Utilización de tecnología de alto y ultra-alto vacío para el depósito, mediante técnicas de sputtering, de láminas delgadas y nanopartículas de VO2.
• Estudio de los parámetros fundamentales de crecimiento en función de la presión y de los gases de trabajo.
• Caracterización de la estructura cristalina de los materiales mediante difracción de rayos X.
• Caracterización de las propiedades físicas (ópticas y eléctricas) en función de la temperatura.
• Optimización de la temperatura de transición de los materiales de VO2 para su utilización en atemperación de espacios.
• Preparación de recubrimientos espectralmente selectivos basados en multicapas de material dieléctrico y nanopartículas de VO2. Para el desarrollo de este programa:
(i) el candidato se formará en la obtención de información en artículos científicos procedentes de bases de datos específicas;
(ii) por otro lado, se realizará la tutorización pormenorizada en el aprendizaje de todas las técnicas experimentales utilizadas a lo largo de su estancia. Asimismo, con el objetivo de profundizar en la aplicación del método científico para la resolución de problemas, el candidato participará en la exposición de resultados y debate en reuniones periódicas con los miembros del grupo de trabajo.
WEB: https://wp.icmm.csic.es/emmh/?page=1

REFERENCIA: JAEINT23_EX_0465
INVESTIGADOR: PEREZ DEL REAL, RAFAEL
EMAIL: rafael.perez@icmm.csic.es

DESCRIPCIÓN: Las películas antiferromagnéticas sintéticas consisten en dos o más capas ferromagnéticas que están separadas por espaciadores metálicos no magnéticos o por barreras túnel. La densidad de espín oscilante conduce a un acoplamiento de canje entre capas que oscila con la distancia entre las capas ferromagnéticas. Al cambiar el grosor del material no magnético entre dos capas magnéticas, se puede ajustar la interacción de ferromagnética (alineación paralela de la imanación), a antiferromagnética (alineación antiparalela). Para espaciadores gruesos se suprime el acoplamiento de canje entre capas. El acoplamiento de canje entre las capas juega un papel importante en su aplicación en dispositivos tales como medios de grabación o componentes de memorias de acceso aleatorio (MRAM) ya que el funcionamiento de estos dispositivos depende de la inversión de la imanación en cada capa. Se propone la fabricación de este tipo de multicapas mediante la técnica de evaporación. Estas multicapas serán Fe/Ru/Fe, con espesor de película de Fe de 20 nm y Ru entre 0.5 y 5 nm. Con estos espesores obtendremos los tres tipos de canje explicados más arriba. Una vez fabricadas las capas se realizará una caracterización estructural mediante difracción de rayos X en incidencia rasante y magnética mediante magnetómetro de muestra vibrante (para la caracterización volumétrica) y magnetometría por efecto Kerr (para la caracterización magnética local de la capa superior). Una vez caracterizadas las películas fabricadas, el objetivo de este trabajo es el estudio de la dinámica de la imanación de las capas antiferromagnéticas a alta frecuencia. Primero, aplicando pulsos de campo magnético de nanosegundos estudiaremos los tiempos de rotación de la imanación en las dos capas magnéticas, obteniendo su frecuencia de oscilación, así como los parámetros de amortiguamiento. Posteriormente, usando un analizador de redes vectorial, estudiaremos la formación de ondas de espín. Esta caracterización es importante puesto que, en presencia de la interacción Dzyaloshinskii-Moriya, una pared de dominio magnético en un antiferromagnético sintético sirve como polarizador y retardador de ondas de espín. En general, las ondas de espín tienen una precesión elíptica pero con un sentido rotacional bien definido. En las multicapas ferromagnéticas tienen un solo sentido, típicamente diestro, pero en las antiferromagnéticas, tienen ambos, lo que permite que estas multicapas adquieran varias funcionalidades.
WEB: https://wp.icmm.csic.es/gnmp/

REFERENCIA: JAEINT23_EX_0309
INVESTIGADOR: ALGUERO GIMENEZ, MIGUEL
EMAIL: malguero@icmm.csic.es

DESCRIPCIÓN: El efecto magnetoeléctrico de estado sólido es la propiedad presentada por ciertos materiales de desarrollar una polarización eléctrica bajo la acción de un campo magnético (efecto directo), y una imanación bajo la acción de un campo eléctrico (efecto inverso). Los materiales magnetoeléctricos son por tanto transductores entre energías magnética y eléctrica y se consideran en la actualidad una tecnología facilitadora esencial de un abanico de dispositivos relacionados con un impacto tecnológico muy elevado, como son los detectores de campo magnético de alta sensibilidad sin criogenia, distintos componentes magnéticos para microondas sintonizables eléctricamente, recolectores de energía o bio-implantes activos estimulables remotamente. En concreto, las respuestas funcionales más elevadas se han conseguido con materiales compuestos multiferroicos que combinan dos fases ferroeléctrica y ferromagnética con alta piezoelectricidad y magnetostricción, respectivamente, donde la magnetoelectricidad aparece como propiedad producto de las piezorespuestas de los dos componentes ferroicos a través de su acoplamiento elástico. Ésta es la línea de investigación en la que se enmarcaría el plan de formación, y en concreto en el estudio de sistemas óxido ferroeléctrico – metal magnetostrictivo, de las intercaras que se forman e interacciones que se producen entre los dos componentes, y del desarrollo de materiales magnetoeléctricos en volumen y lámina delgada basados en ellos para recolección de energía y alimentación de redes de sensores inalámbricos autónomos, como tecnología clave en las transiciones digital y ecológica de la sociedad. El estudiante se introducirá en la investigación de estos materiales multifuncionales y sus aplicaciones, y adquirirá capacidades en un abanico de técnicas de procesado avanzado en volumen (activación mecanoquímica y spark plasma sintering) y láminas delgada (sol-gel y depósito de disoluciones químicas), de caracterización estructural y microestructural (difracción de rayos X, microscopías electrónicas y de campo cercano), y de las propiedades físicas (eléctricas, magnéticas, piezoeléctricas y magnetoeléctricas) en distintas escalas.
WEB: https://wp.icmm.csic.es/eosmad/

REFERENCIA: JAEINT23_EX_0189
INVESTIGADOR: STAUBER , TOBIAS PASCAL
EMAIL: tobias.stauber@csic.es

DESCRIPCIÓN: El descubrimiento experimental de la superconductividad en bicapas de grafeno giradas ha causado un gran revuelo, por ser la primera vez que se observa este fenómeno en un material bidimensional derivado del grafeno, hecho puramente de carbono. Esto también representa un cambio de paradigma: generalmente la observación de fenómenos físicos exóticos requiere de materiales con cierta complejidad química, mientras que aquí ésta se ve reemplazada por la complejidad estructural de las bicapas de grafeno giradas, donde sólo interviene el carbono. Y existe la esperanza de encontrar en un futuro sistemas con tres o más capas de grafeno, o de otros materiales bidimensionales, que puedan dar pie a superconductividad a temperaturas mayores. En este JAEIntro, el/la alumn@ aprenderá conceptos básicos de un modelo “tight-binding” con un orbital simple y, por lo tanto, también comprenderá la física relacionada con la singularidad de van Hove, una característica que creemos que es crucial para la apariencia de este novela superconductividad. La tarea final será estudiar un modelo de “tight-binding” para la bicapa de grafeno girada con una superred definida por el/la alumn@ y sus implicaciones para la superconductividad.
Información relevante a la hora de elegir el JAEIntro: La introducción a la investigación está destinada a conducir finalmente a un trabajo fin de master que tratará la investigación en curso sobre la bicapa de grafeno girada. Nuestro grupo tiene amplia experiencia modelando grafeno y recientemente también ha contribuido publicaciones sobre temas relacionados con la bicapa de grafeno girada. Queremos destacar que hemos publicado una teoría muy prometedora para la superconductividad [1,2].
Se utilizará las máquinas del Centro de Supercomputación de Galicia (CESGA). [1] T. Stauber and J. González: Encounter with a stranger metal. Nature Physics 18, 619–620 (2022). [2] J. González and T. Stauber: Ising superconductivity induced from valley symmetry breaking in twisted trilayer graphene. to apprear in Nature Communications (2023).
Links: https://www.madrimasd.org/notiweb/noticias/proponen-una-explicacionsuperconductividad-en-bicapas-grafeno-giradas 
https://www.madrimasd.org/notiweb/noticias/cientificos-csic-proponen-una-explicacion-propiedadsuperconductora-grafeno 
WEB: http://www.icmm.csic.es/tstauber/ 

REFERENCIA: JAEINT23_EX_0152
INVESTIGADORA: PASCUAL GONZALEZ, CRISTINA
EMAIL: cristina.pascual@csic.es

DESCRIPCIÓN: La próxima generación de infraestructuras inteligentes será capaz de llevar a cabo simultáneamente tareas estructurales y funcionales. La impresión 3D es una técnica especialmente interesante para este propósito, ya que no solo permite la producción de formas complejas, sino que también puede utilizarse como herramienta para establecer propiedades dentro de la propia estructura tridimensional. Una posible aplicación es el desarrollo de estructuras biodegradables que sirvan de andamiaje para dirigir la regeneración de tejido. Mediante estimulación eléctrica local, se podría favorecer la diferenciación de las células madre en una dirección específica dentro de una estructura. Los materiales más atractivos para este cometido son los piezoeléctricos, que generan una respuesta eléctrica bajo esfuerzo mecánico. El proyecto JAE Intro propone un enfoque novedoso para desarrollar este tipo de prototipos inteligentes, mediante la inducción de propiedades piezoeléctricas en zonas específicas dentro de una estructura, con el fin de obtener una respuesta de tensión selectiva en condiciones de carga definidas. Para ello, el candidato utilizará la técnica de modelado por deposición fundida (en inglés, FDM), que es una de las técnicas más populares de impresión 3D. Los materiales piezoeléctricos adecuados para esta tecnología son el PVDF y el PLLA, ya sea en su forma prístina o como nanocomposites, reforzados por fases inorgánicas ferroeléctricas. Conseguir propiedades piezoeléctricas locales mediante FDM integradas en una estructura tridimensional sigue siendo un reto en este campo de investigación. En primer lugar, el candidato adquirirá conocimientos físicos sobre piezoelectricidad y se familiarizará con técnicas de caracterización de propiedades ferro y piezoeléctricas. En segundo lugar, desarrollará habilidades por medio del diseño y la impresión 3D, aprendiendo el efecto que tienen los parámetros de impresión (temperatura de extrusión, velocidad de impresión, etc…) sobre las propiedades del material. Por último, adquirirán competencias profesionales (autonomía, determinación y herramientas para desenvolverse ante los problemas) en el ámbito de la investigación, que le resultarán útiles para adentrarse en el mundo labora
WEB: https://wp.icmm.csic.es/eosmad/

REFERENCIA: JAEINT23_EX_0075
INVESTIGADORA: MUNUERA LOPEZ, CARMEN
EMAIL: cmunuera@icmm.csic.es

DESCRIPCIÓN: Este proyecto está dirigido a alumnos interesados en el campo de la nanociencia y la nanotecnología y se centrará en el estudio de materiales bidimensionales, y dispositivos optoelectrónicos básicos fabricados a partir de estos, mediante la microscopía de campo cercano (SPM) Los materiales 2D o materialaes tipo van der Waals como el grafeno, los dicalcogenuros de metales de transición o el fósforo negro han demostrado tener un gran potencial para su integración como componentes en dispositivos optoelectrónicos, por sus propiedades eléctricas y ópticas únicas. La posibilidad de fabricar heteroestructuras combinando diferentes materiales bidimiensionales unido a la oportunidad de incluir como parámetro de actuación de estos dispositivos las deformaciones mecánicas, abre excitantes líneas de investigación en campos como la electrónica flexible y la straintrónica. Estudiar de manera local cómo funcionan estos dispositivos y extraer información sobre la estructura de bandas entre el material y los contactos metálicos, o la influencia de defectos en la respuesta optoelectrónica es fundamental para entender y avanzar en estos campos. Las microscopías de campo cercano (SPM, del inglés Scanning Probe Microscopies) ofrecen la posibilidad de estudiar a escala nanométrica estos dispositivos. En este proyecto se utilizarán principalmente para una caracterización electrostática y eléctrica (Kelvin Probe Force Microscopy, (KPFM) y Conducting-AFM) con el objetivo de estudiar de forma sistemática el contacto entre electrodo-material 2D, las barreras de potencial y el efecto que en ellas tiene la aplicación de una deformación mecánica. Se investigarán diferentes combinaciones de materiales como electrodos, incluyendo no sólo metales evaporados como Au y Pt, sino materiales bidimensionales como el grafeno. Los resultados obtenidos serán muy valiosos como input para la mejora de dispositivos basados en estos materiales. Este proyecto le ofrecerá al candidato la posibilidad de introducirse en el estudio de sistemas relevantes para aplicaciones en campos como la electrónica flexible, la optoelectrónica y la espintrónica, con técnicas de vanguardia en el campo de la nanociencia. Tendrá la oportunidad de integrarse en un grupo multidisciplinar y multicultural, formado por investigadores de diferentes lugares del mundo.
WEB: http://www.icmm.csic.es/2dfoundry/

REFERENCIA: JAEINT23_EX_0074
INVESTIGADORA: GALLEGO QUEIPO, SILVIA
EMAIL: s.gallego@csic.es

DESCRIPCIÓN: Ferrites are complex magnetic oxides present in most applications in magnetism, particularly in nanostructured form: (i) their ferrimagnetic coupling, large magnetization and high magnetic ordering temperature make them attractive for most spintronics devices; (ii) bicomponent systems mixing hard and soft ferrites constitute a promising alternative to rare earth permanent magnets, that are critical materials (i.e. materials subject to risk and not easy to replace); (iii) ferrites are biocompatible materials, used in nanomedicine as prototype tools for drug delivery or targeted cell probe methods. All these applications rely on the ability to preserve the strong magnetism and high ordering temperatures of bulk ferrites at the nanoscale. The magnetism of ferrites arises from the interplay between electronic correlations, strain effects and spin angular momentum. When reduced to the nanosize, the relative strength of these interactions is rescaled, offering an interesting scenario to modify and tune their properties. This proposal focus on identifying the novel features emerging at the boundaries of ferrite nano-objects of differents shapes. To this end we will combine two approaches. First, a rigorous and computationally demanding multiscale model: departing from ab initio techniques, we explore the balance of symmetric exchange and spin-orbit derived interactions that determine the quantum static ground state. This description provides the necessary magnetic input for atomistic and micromagnetics models enabling access to longer length scales and dynamic effects. Second, we seek alternative descriptions based on artificial intelligence (AI) tools at a much lower computational cost. Our ability to explore different length scales is an advantage in the construction of extensive databases adequate for training algorithms directed to pattern recognition. Well trained neural networks could not only speed up targeted design of nanostructures, but also improve identification of patterns beyond human discern. Overall, this combined approach constitutes a robust primer framework to learn state-of-the-art computational tools from very different length scales and perspectives. Further, the work will be performed in close contact with experimentalists and in the framework of international collaborations, enabling a wide view of current hot research topics in magnetism and their application on technological solutions.
WEB: https://silviagq.wordpress.com/

REFERENCIA: JAEINT23_EX_0050
INVESTIGADORA: BASCONES FERNANDEZ DE VELASCO, MARIA ELENA
DESCRIPCIÓN: leni.bascones@csic.es

WEB: Los materiales cuánticos son una de las áreas más activas en física. Presentan una gran variedad de fases electrónicas y pueden dar lugar a tecnologías disruptoras, desde ordenadores cuánticos, memorias no volátiles o sensores. Las propiedades electrónicas de estos materiales son especialmente sorprendentes y pueden controlarse y modificarse in-situ. Actualmente es posible diseñar heteroestructuras con propiedades específicas, algunas de las cuales no se encuentran de forma natural en la naturaleza, permitiendo detectar novedosos efectos y desarrollar nuevos conceptos teóricos. El descubrimiento de estados aislantes y superconductores en bicapas de grafeno rotadas en 2018 es, sin duda, uno de los hallazgos más importantes en física de los últimos años. Supuso una revolución en el ámbito de estos materiales y dio lugar a una nueva área de investigación: las propiedades electrónicas en heteroestructuras moiré. En estos sistemas convergen la superconductividad y las correlaciones electrónicas, las propiedades topológicas de materiales y la física de los materiales bidimensionales. El grafeno es un material bidimensional de un átomo de espesor. Se pueden diseñar materiales a la carta combinando dos o más capas de materiales bidimensionales. Las estructuras moiré, con una celda unidad mucho más grande, de incluso miles de átomos, se generan apilando dos capas del mismo material ligeramente rotadas o dos capas con una estructura atómica casi idéntica pero no exactamente igual. En los últimos años se ha detectado una riqueza de fases cuánticas no vista en ningún otro material y que además pueden controlarse a voluntad. Estas novedosas propiedades surgen de las interacciones entre electrones, siendo particularmente no convencionales dada la peculiar topología de las funciones de onda en estos sistemas. La persona receptora de la JAE-Intro trabajará en la descripción teórica de los estados cuánticos en este tipo de sistemas, intentando entender su naturaleza y propiedades, y proponiendo experimentos que permitan desentrañar el origen de estas fases cuánticas y predecir otras.
Más información del tema de trabajo: Vídeo de Quantum Fracture: https://www.youtube.com/watch?v=zn4B5nBAhJA 
Capítulo: “El mundo cuántico de los materiales https://cienciayelazarrelativo.blogspot.com/2021/05/el-mundo-cuantico-de-los-materiales.html  y vídeo https://www.youtube.com/watch?v=poWvsDOiM3E 
More is different: https://www.tkm.kit.edu/downloads/TKM1_201