Gerardo García pone a México a la vanguardia en estudio del grafeno

Gerardo García pone a México a la vanguardia en estudio del grafeno

Trabajar con física teórica y ciencia básica, señaló el doctor Gerardo García Naumis, es importante y necesario en la producción de nuevos materiales a medida y optimizados para una amplia gama de funciones. La comprensión de los materiales puede hacer posible, por ejemplo, la mezcla y combinación de compuestos ultra delgados –cada uno con propiedades ópticas, mecánicas y electrónicas únicas– como el grafeno, material en el que están puestos muchos desarrollos tecnológicos.

 García Naumis, investigador del Instituto de Física (IF) de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), miembro de la Academia Mexicana de Ciencias (AMC) y recientemente reconocido con la Medalla Marcos Moshinsky 2016 por sus aportaciones a la física teórica, informó que entre las varias líneas de investigación que lleva a cabo junto con su grupo, realiza un novedoso trabajo sobre propiedades topológicas del grafeno. Estudiamos qué pasa con las propiedades ópticas y electrónicas de este material, lo sometemos a ondas mecánicas que lo deforman, esta modificación ocurre en cierto espacio y tiempo, como pasa cuando se le aplican ondas de sonido. Este proceso puede modular sus propiedades y sin duda en algunos años tendrá un sinnúmero de aplicaciones.

Investigación internacional

El investigador mencionó que aun cuando su interés se mantiene en el grafeno –que de forma natural se encuentra en el grafito, una de las varias estructuras a las que da lugar el carbono–, también se enfoca en el análisis de otros materiales bidimensionales como los calcogenuros unidos a metales de transición, fosforeno y siliceno, que representan un mundo nuevo en materiales desde el punto de vista teórico y experimental.

 Los calcogenuros son importantes, porque al ser materiales bidimensionales los efectos cuánticos son más acentuados que en sus análogos tridimensionales. Algunos materiales bidimensionales conducen electricidad, otros son aislantes, algunos permeables y otros impermeables, dicho de otro modo, las posibilidades que se abren a la ciencia y la tecnología son prácticamente infinitas.

García Naumis trabaja varias líneas de investigación y lo interesante es que en algunas de ellas utilizamos la física cuántica relativista para entender todos esos fenómenos que ocurren con esos materiales. Otros de sus proyectos tienen que ver con fases topológicas de la materia y su implicación para sistemas como el grafeno y otros bidimensionales.

Los materiales bidimensionales tienen muchas aplicaciones, se piensa que van a remplazar al silicio en la construcción de transistores en electrónica, en pantallas táctiles han tenido mucho impacto y en otras áreas como la biología su uso es amplio, ya que es un material biocompatible. Otro uso importante es en el campo energético, en el que se han empezado a hacer súper baterías biodegradables con grafeno, resolviendo un problema fundamental de las fuentes alternativas de energéticos.

 Lo importante de este material, destacó el también ganador del Premio Jorge Lomnitz Adler 2007, que otorga el IFUNAM y la AMC, es que ha abierto la posibilidad de construir otros materiales bidimensionales por eso lo que se está trabajando en el mundo, y que también estamos entrando en eso, es cómo apilar unos sobre otros. La pregunta que surge es ¿qué pasa cuando se tienen varias capas de estos materiales bidimensionales?.

A los anteriores estudios se debe agregar la investigación que lleva a cabo en la formación de vidrios. Su trabajo ha tenido gran impacto, sobre todo en el diseño de cristales llamados Gorilla para dispositivos electrónicos como tabletas y teléfonos, “de hecho el trabajo teórico que hicimos, Glass transition phenomenology and flexibility: an approach using the energy landscape formalism, está citado en una de las patentes de la compañía Corning, de Estados Unidos, la cual fabrica vidrios para las pantallas de Iphones y Ipads de Apple”. Para estos fabricantes fue importante diseñar vidrios con propiedades mecánicas que impidan la fractura de las pantallas, así como la posibilidad de diseñar procesos industriales con bajos márgenes de error respecto de la realidad.

Para dicho fin utilizaron una idea desarrollada por el doctor García Naumis presentada en el artículo Energy Landscape and Rigidity que apareció en la revista Physical Review B, en 2005, en el que describió el proceso por el que varían las propiedades térmicas y mecánicas de formadores de vidrios en términos de composición química. Su fórmula se conoce en la literatura científica con el nombre de Entropía de Naumis.

Así, los estudios de este equipo están tan a la vanguardia que coinciden con las líneas de investigación reconocidas con el Premio Nobel de Física 2010 (por los novedosos experimentos con el grafeno en dos dimensiones) y de 2016 (por los descubrimientos teóricos de las transiciones de fases topológicas y las fases topológicas de la materia), así como con el Premio Nobel de Química 2011 (por el descubrimiento de los cuasicristales).

El tema de vidrios y materiales bidimensionales que trabaja su grupo también es internacional, muestra de ello es que se les ha encargado hacer artículos de revisión invitados y se nos ha pagado por escribirlos, sobre todo en el tema de grafeno, en lo que llaman electrónica de materiales deformados, donde las deformaciones mecánicas van cambiando sus propiedades electrónicas y ópticas; en esos temas tenemos bastante empuje.

Con el paso del tiempo, reconoció el investigador, hemos ido agregando nuevos estudios, no hemos abandonado ninguna línea de investigación, siempre vamos agregando cosas nuevas, en ese sentido son muy importantes los estudiantes, con quienes nos aventuramos en nuevos temas, porque los estudios los hacemos con ellos, con alumnos muy brillantes y eso nos permite seguir avanzando, es un trabajo de grupo.

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