Las innovaciones en materiales semiconductores están redefiniendo la manera en que se diseñan los dispositivos electrónicos y tecnológicos. En este contexto, el profesor Juan Ignacio Climente Plasencia, de la Universitat Jaume I, lidera un proyecto de investigación, enmarcado en el Plan Estatal de Investigación Científica 2021, que busca entender y manipular las propiedades electrónicas de las nanoláminas coloidales. Estas estructuras semiconductoras, con un comportamiento regido por la mecánica cuántica, tienen el potencial de mejorar significativamente la generación y transmisión de luz, así como el desarrollo de dispositivos electrónicos innovadores.

El proyecto ha conseguido varios avances en el diseño de estos materiales. Se han desarrollado estrategias para modificar de manera controlada la estructura electrónica de las nanoláminas como, por ejemplo, la introducción de cargas eléctricas para ajustar las propiedades magnéticas y ópticas, o la creación de heteroestructuras complejas que permiten modificar la manera en que se combinan electrones y agujeros, mejorando así la eficiencia en aplicaciones optoelectrónicas. Uno de los descubrimientos más destacados ha sido la demostración de nanoláminas que pueden emitir dos colores de luz diferentes en función de la configuración de los materiales, un fenómeno que abre nuevas perspectivas en el diseño de pantallas y láseres de precisión.

Los investigadores también han avanzado en el estudio de materiales con propiedades topológicas, que podrían dar lugar a nuevos tipos de dispositivos cuánticos. Un aislante topológico es un material que, a pesar de no conducir la electricidad a su interior, sí que lo hace a su superficie de manera eficiente y sin perder energía. Esta propiedad lo hace especialmente útil para la computación cuántica y otras tecnologías electrónicas avanzadas que necesitan materiales más rápidos y eficientes. Por eso, los primeros resultados han confirmado que es posible inducir una transición de aislante convencional a aislante topológico en nanolámines de determinados materiales semiconductores, lo cual abre la puerta a nuevas aplicaciones en sensores y computación de alto rendimiento.

El proyecto está casi completado y ha permitido demostrar los objetivos inicialmente planteados. Ahora, el reto recae en los sintetizadores químicos, que tienen que conseguir nanolámines de HgTe con el grosor adecuado porque muestran propiedades topológicas; así como en los especialistas en microscopia de efecto túnel (Scanning Tunneling Microscopy), que tienen que conseguir cargar estas nanolámines electrón a electrón para verificar que el llenado de capas electrónicas es diferente al que se encuentra en los átomos naturales.

Juan Ignacio Climente Plasencia, profesor de la Universitat Jaume I, coordina el Grupo de Química Cuántica, un referente en el estudio de materiales semiconductores de baja dimensión como puntos cuánticos, nanocristales y nanoláminas. Este grupo aplica técnicas avanzadas de química cuántica y física del estado sólido para entender y predecir el comportamiento de estas nanoestructuras, trabajando estrechamente con colaboradores internacionales para impulsar el desarrollo de nuevos materiales y tecnologías.

Este proyecto pone de manifiesto la capacidad de la Universitat Jaume I para encabezar investigaciones líderes con impacto global. Los avances logrados no son solo una prueba del compromiso con la investigación innovadora, sino también un paso adelante para situar la ciencia al servicio de la sociedad, con soluciones que podrían transformar nuestra manera de interactuar con la tecnología.

Estos resultados forman parte del proyecto PID2021-128659NB-I00, financiado por MICIU/AEI/10.13039/501100011033/ y FEDER/UE.

Fuente: Universidad Jaime I

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