Al igual que ocurre con nuestras manos, algunos materiales o estructuras pueden existir en dos formas diferenciadas, imágenes especulares una de la otra que no pueden superponerse. Conocidos como materiales quirales, son sistemas intrigantes que juegan un papel crítico en muchas disciplinas científicas como la biología, la química y la física. Por ejemplo, biomoléculas esenciales para la vida como algunos aminoácidos y azúcares, o la propia molécula de ADN, son sistemas quirales con propiedades únicas.
En este contexto, la Universidad de Salamanca ha obtenido una financiación de 1.799.250 € en la ‘Convocatoria ERC Starting Grants 2021’ del Consejo Europeo de Investigación para el estudio de las propiedades eléctricas y ópticas de nuevos sistemas cuánticos quirales. El proyecto “CHIROTRONICS” persigue avanzar en el conocimiento y control de las respuestas quirales en nanomateriales emergentes, así como evaluar su potencial tecnológico.
La iniciativa tendrá una duración de 5 años y estará dirigida por José Manuel Caridad, científico del Grupo de Investigación Reconocido de Nanotecnología (USAL-Nanolab), según informaron hoy en la rueda de prensa celebrada en el Rectorado para la presentación del proyecto el vicerrector de Investigación y Transferencia, José Miguel Mateos Roco, y el propio investigador responsable del proyecto.
“CHIROTRONICS” pretende, por una parte, observar las señales enantioselectivas exóticas que se espera que ocurran en materiales cuánticos quirales de espesor atómico, así como demostrar su controlabilidad. Por otra, el conocimiento generado se empleará para el diseño de una gama de dispositivos ópticos y electrónicos elementales y ultra compactos basados en estas respuestas únicas e innovadoras. En última instancia, la consecución de todos estos hitos demostrará la viabilidad de las llamadas ‘tecnologías quirales’ (dispositivos cuyo funcionamiento se basa en respuestas quirales) y, por tanto, allanará el camino para su eventual desarrollo y posterior adopción.
El proyecto permitirá la creación de un nuevo laboratorio, puntero en la medida de propiedades electrodinámicas de nanomateriales y sistemas cuánticos a diversas frecuencias (visible, infrarrojo), muy bajas temperaturas (desde -273.1 º centígrados hasta temperatura ambiente) y en presencia un campo magnético externo orientado en cualquier dirección espacial.
“CHIROTRONICS” posibilitará, además, colaborar y crear sinergias con grupos de investigación internacionales reconocidos en los campos de la electrodinámica de nanomateriales y sistemas correlacionados. Así, para el desarrollo del proyecto se prevé la contratación de tres estudiantes de doctorado y un investigador postdoctoral y la colaboración con el Trinity College Dublin (Irlanda) y el International Iberian Nanotechnology Laboratory (Portugal).
Quiralidad, revolucionando la ingeniería moderna
La quiralidad tiene un potencial excepcional para la ingeniería moderna, ya que los sistemas quirales tienen la capacidad de modular y dirigir señales ópticas y eléctricas de una manera no convencional (enantioselectiva), respuestas extraordinarias que pueden emplearse para el diseño de nuevos dispositivos para biodetección, comunicaciones ópticas, electrónica de consumo o incluso para tecnologías cuánticas.
Sin embargo, los materiales quirales estudiados hasta ahora son incapaces de proporcionar señales enantioselectivas intensas, robustas y fácilmente controlables, requisitos necesarios para que cualquier sistema y/o señal quiral pueda ser usado en ingeniería.
La reciente aparición de materiales quirales de unos pocos átomos de espesor ha revolucionado el campo de la quiralidad, ya que se espera que ocurran una amplia variedad de fenómenos quirales exóticos e intensos en estos nuevos sistemas cuánticos. Además, se prevé que estos efectos puedan ser controlados fácilmente a través de estímulos externos y, por tanto, ser aptos para utilizarlos en aplicaciones industriales.
No obstante, tales respuestas aún no han sido detectadas por los investigadores y su posible existencia también trae asociados nuevos enigmas científicos que hay que estudiar con detalle.
Convocatoria ERC Starting Grants
La convocatoria “ERC Starting Grants” del Consejo Europeo tiene como objetivo ayudar a jóvenes científicos y académicos a constituir sus propios equipos de investigación y realizar estudios pioneros en cualquier campo de conocimiento.
Las ayudas disponen de una financiación convencional de hasta 1,5 M€ (que excepcionalmente puede llegar hasta los 2 M€) por un máximo de 5 años y suponen una verdadera oportunidad para que investigadores jóvenes con carreras destacadas e ideas originales puedan trabajar de forma independiente desarrollando sus propias líneas de investigación.
