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El prestigioso físico del Massachussets Institute of Technology (MIT) Pablo Jarillo Herrero, pionero del grafeno y de la electrónica cuántica y sus aplicaciones, ofrecerá el próximo lunes 23 de diciembre (10.45 h, 3ª planta del cubo amarillo de la CPI, acceso libre), un coloquio abierto, en especial destinado a investigadores de la UPV, titulado "Electrónica cuántica, nanofísica, grafeno y nanotecnología. Investigación y aplicaciones".

A través del mismo, Jarillo explicará de primera mano su manera de investigar y liderar a su equipo en el Área de Física de la Materia Condensada del Departamento de Física del MIT y cómo es el día a día de su investigación de vanguardia. Asimismo, científicos de la UPV le expondrán cómo están investigando en nuestra universidad y podrán preguntarle libremente.

Alternativas al silicio y a la computación clásica

La ley de Moore (que expresa que aproximadamente cada dos años se duplica el número de transistores en un circuito integrado) está llegando a sus límites físicos, motivo por el que los científicos actuales están ya buscando alternativas al silicio, material con el que se fabrican los chips de hoy en día.

Simultáneamente, se están buscando alternativas a la computación clásica, que utiliza la carga del electrón y está basada en el sistema binario, alternativas basadas en otros tipos de bits cuánticos o qubits, y que utilizan otros grados de libertad como el spin de los electrones.

En este sentido, en la actualidad hay enormes expectativas puestas sobre el grafeno, material en el que Pablo Jarillo ha realizado alguna aportaciones pioneras, como por ejemplo los trabajos publicados en la revista Nature sobre transistores cuánticos en nanotubos de carbono o transistores superconductores bipolares en grafeno.

Las sorprendentes propiedades electrónicas y mecánicas del grafeno y los nanotubos de carbono

Se da la circunstancia de que el Premio Nobel de Física fue concedido en 2010, precisamente, a los dos investigadores que realizaron los primeros experimentos sobre el grafeno, los físicos de la Universidad de Manchester Andre Geim y Konstantin Novoselov, y reconoce el trabajo iniciado hace menos de una década sobre un material que desde entonces ha sido utilizado para desarrollar transistores rompedores de récords y electrodos elásticos.

El grafeno es una lámina de espesor monoatómico de grafito, el material con el que se hacen los lápices. Tanto el grafeno en sí como los nanotubos de carbono (que resultan de enrollar una lámina de grafeno en una geometría cilíndrica) poseen propiedades electrónicas y mecánicas sorprendentes.

Por ejemplo, en el grafeno, los electrones pueden circular con una movilidad miles de veces superior a la que alcanzan en el silicio y a temperatura ambiente. Esto resulta en la propagación de electrones de manera balística, es decir sin colisionar y, por lo tanto, sin disipación de energía, a lo largo de distancias del orden de varios micrómetros, una escala gigantesca comparada con las dimensiones de los transistores actuales.

Es por ello que las expectativas generadas por el grafeno y los nanotubos de carbono en aplicaciones en electrónica cuántica y otros campos son inmensas: chips funcionado miles de veces más rápidos que los actuales sin generar calor, cables de nanotubos de carbono cinco veces más resistentes que el acero y veinte veces menos pesados, dispositivos nanofotónicos basados en plasmones, etc.

La física mesoscópica, el ámbito de trabajo de Pablo Jarillo

Pablo Jarillo-Herrero es físico y trabaja en el Área de Física de la Materia Condensada del Departamento de Física del Massachusetts Institute of Technology (MIT). Sus experimentos tienen lugar a la escala de la física mesoscópica, régimen intermedio entre la física atómica y la física macroscópica, y que se dedica al estudio de las propiedades cuánticas que emergen en sistemas microscópicos, muy diferentes a las de los sistemas macroscópicos.

Este campo se encuentra totalmente integrado dentro de lo que hoy día se denomina nanofísica, es decir, el estudio de las propiedades físicas de materiales cuyas dimensiones son del orden de 1-100 nanómetros (un nanómetro es una unidad de longitud que equivale a una milmillonésima parte de un metro).