Líneas de investigación

El Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM), CSIC, al ser el más grande del área dentro del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), tiene personal investigador dividido en diferentes áreas del conocimiento: para una mejor organización, el centro está dividido en tres áreas de investigación que se reparten, a su vez, en otras dos. Los diferentes grupos de investigación se adhieren a cada línea, aunque en muchas ocasiones sus trabajos convergen, tal y como es el objetivo de este centro desde su creación.

Materiales para un mundo sostenible (coordinador: Felipe Gándara)

Materiales para la energía (coordinadora: Maria Luisa Ferrer)
Esta línea de investigación busca nuevos materiales para una gama de dispositivos de almacenamiento y recolección de energía, desde baterías de estado sólido hasta celdas de combustible y supercapacitores seguros de alta energía o dispositivos piezo-magnetoeléctricos, así como materiales para minimizar el consumo de procesos de alta demanda de energía. Los grupos participantes ofrecen su experiencia en el diseño y desarrollo de materiales de alto rendimiento que constituyen estos dispositivos (electrodos, electrolitos, absorbedores de luz, catalizadores, materiales con porosidad jerárquica) y en la evaluación y (nano) caracterización fundamental avanzada (electroquímica, espectroscopías, técnicas de neutrones y sincrotrones in situ e in operenando). La actividad de la línea también incluye la producción de combustibles limpios mediante el fraccionamiento térmico y fotoquímico del agua.

Materiales para remediación ambiental y procesos verdes (coordinadora: Pilar Aranda)

Esta línea de investigación persigue un enfoque transversal sobre dianas sintéticas y aplicadas desde el punto de vista químico. Considerando que el objetivo final es lograr los retos de la economía circular, la línea se centra en el desarrollo de enfoques sintéticos respetuosos con el medio ambiente (por ejemplo, síntesis a baja temperatura o catalizadores sin disolventes y más eficientes), el desarrollo de nuevos materiales para la recuperación del medio ambiente (captura y conversión de CO2, eliminación de contaminantes...), la búsqueda de una composición de materiales más respetuosa con el medio ambiente (por ejemplo, perovskitas libres de plomo), así como la explotación de los recursos naturales y de los residuos agrícolas (por ejemplo, la lignina y los materiales celulósicos) para la producción de materiales funcionales.

Materiales para la salud (Coordinadora: María Concepción Serrano)

Nanoplataformas para Terapia y Diagnóstico (Coordinadora: Puerto Morales)

Esta sublínea de investigación está centrada en el diseño de nanomateriales y materiales híbridos funcionales, interfases orgánico-inorgánicas biocompatibles y dispositivos de sensado y actuación. Nuestra experiencia científica radica en la síntesis y caracterización de nanopartículas y nanoestructuras con propiedades de diseño en función de su aplicación, el escalado de los procesos de síntesis y el control de las interacciones de dichas nanoplataformas con los sistemas biológicos. También hemos desarrollado nuevas técnicas experimentales para su detección y cuantificación en sistemas biológicos. Nuestra investigación también incluye la evaluación de estos nanosistemas en modelos in vitro, ex vivo e in vivo, contribuyendo de esta manera al estudio de su toxicidad y funcionalidad como plataformas terapéuticas y/o diagnósticas. Para aproximar nuestros desarrollos a la translación clínica, tenemos una interacción próxima con diversos centros de investigación biológica y hospitales de la región, como el Hospital La Paz y el Hospital Nacional de Parapléjicos. Una prueba del marcado liderazgo de nuestros investigadores en el campo es la creación y coordinación de la Conexión de Nanomedicina del CSIC. También participamos en la Plataforma Interdisciplinar de Salud Global.

Tecnologías e Instrumentación para Nanomedicina (Coordinador: Ricardo García)
Esta sublínea de investigación está centrada en el diseño y aplicabilidad de nuevas herramientas avanzadas de instrumentación y caracterización. Nuestra experiencia científica radica en el desarrollo de microscopios de fuerzas para la caracterización cuantitativa de las propiedades de biomoléculas, polímeros y materiales biomédicos. Esta actividad ha generado varias patentes que están siendo exploradas comercialmente y fueron pioneras en el desarrollo del mapeo nanomecánico. Dichos métodos han encontrado una considerable aplicación en la industria (e.g. fabricación de polímeros). Actualmente, están siendo aplicados en mecanobiología para clarificar las correlaciones existentes entre las propiedades mecánicas de células y tejidos y su fisiología. También disponemos de una experiencia considerable en el desarrollo de una gran variedad de puntas funcionales para aplicaciones en microscopía de fuerzas (AFM) y nanosensado, habiendo sentado la base para la creación de dos spin-off en nuestro centro (NextTip S.L. y Nanostine S.L.).

Materiales para información digital (Coordinadora: María José Calderón)

Materiales para electrónica y fotónica avanzadas (Coordinadora: Oksana Fesenko)
Tenemos experiencia en síntesis, procesamiento, caracterización, modelización y aplicaciones de materiales funcionales inteligentes para integrarlos en dispositivos destinados a la detección, almacenamiento, procesamiento y comunicación de la información, así como para producir fuentes de luz. Trabajamos en un amplio catálogo de temas de actualidad: nanoestructuras magnéticas para sensores y memorias avanzadas; circuitos magnónicos; nuevos materiales bidimensionales y heteroestructuras de van der Waals; espintrónica (dinámica de espín, skyrmions); materiales ferroeléctricos y multiferróicos para electrónica flexible; o materiales nanoestructurados con nuevas propiedades fotónicas debido a una interacción luz-materia optimizada (sensores ópticos, láseres estocásticos ajustables, metamateriales fotónicos).

Materiales y Tecnologías Cuánticos (Coordinador: Ramón Aguado)
Los materiales cuánticos son materiales en los que la física cuántica da lugar a fenómenos emergentes, tales como la superconductividad y las fases topológicas, y a aplicaciones en tecnologías cuánticas. Tenemos experiencia en diferentes técnicas teóricas y numéricas para estudiar sistemas fuertemente correlacionados y superconductividad, magnetismo, heteroestructuras de van Der Waals, materiales topológicos y fenómenos relacionados con la fase de Berry, análogos no electrónicos de materiales topológicos (óptica quiral), cubits semiconductores y nanoestructuras híbridas con semiconductores y superconductores para computación cuántica de estado sólido, transporte cuántico, termoelectricidad cuántica en nanodispositivos, transferencia de calor y energía y máquinas cuánticas, entre otros. Experimentalmente, tenemos experiencia en la caracterización estructural, morfológica, magnética, electrónica y optoelectrónica de materiales, nanoestructuras y dispositivos. Proporcionamos técnicas de caracterización avanzadas tanto en la macro como en la microescala. Esta actividad cuenta con el apoyo de la Plataforma Interdisciplinar del CSIC en Tecnologías Cuánticas.