Área 4: Nuevos fenómenos en la nanoescala (NFN)

• Estudio mediante medidas de magnetotransporte de efectos de localización débil en bismuto y en aislantes topológicos.
• Demostración de comportamiento ferroeléctrico en películas polares ultradelgadas inducido por la ruptura de simetría composicional en la superficie
• Desarrollo de un equipo para medir resonancia ferromagnética y conversión de corriente de espín y de carga.
• Preparación de películas delgadas epitaxiales de aleaciones de metales magnéticos.
• Medida directa de parámetros magnetoelásticos en películas delgadas.
• Investigación del origen del efecto Hall extraordinario y del efecto Hall planar en películas de hierro y magnetita.
• Estudio del comportamiento de la red de vórtices superconductora mediante medidas de magnetotransporte.
• Experiencia en la modelización numérica de la dinámica de moléculas biológicas en la escala nanoscópica, una técnica que funciona a modo de una microscopía computacional con resolución atómica y con resoluciones temporales en el rango nano- pico- segundos.

• Amplia experiencia en el conocimiento y control de estructura y magnetismo de nanopartículas magnéticas de diferentes composiciones, fases, formas, tamaños, estructuras (ej. core-shell).
• Estudio de la interacción de las nanopartículas con radiofrecuencias (magnetotermia) para su aplicación como agentes hipertérmicos en biomedicina, y recientemente también interacción con ondas mecánicas.
• Estudios experimentales de fenómenos de aglomeración, ensamblaje, interacciones y efectos colectivos que surgen de la combinación del magnetismo a nanoescala y del carácter discreto de estos nanomateriales. Estos fenómenos conllevan fuertes implicaciones en la capacidad terapéutica y no son descritos por modelos teóricos actuales.
• Evaluación de los efectos de la funcionalización y de la interacción nanopartícula-célula.
• Caracterización de relajación magnética nuclear en el dominio del tiempo (equipo ad-hoc Bruker Minispec) de ferrofluidos para su aplicación como agentes de contraste.
• Desarrollo de instrumentación propia y singular: equipos de caracterización precisa de capacidad de calentamiento (SAR/SLP) y creación de la empresa spin-off nB Nanoscale Biomagnetics en 2008 (https://www.nbnanoscale.com, de referencia y con más de 10 años en el mercado).

DESCRIPTOR: Control estructural átomo a átomo de materiales con el fin de inducir y explotar nuevas propiedades funcionales. El diseño de nanoestructuras de baja dimensionalidad se realiza mediante técnicas físico-químicas de bottom-up tales como la manipulación atómica o el autoensamblaje de precursores moleculares.

• Síntesis en superficie de macromoléculas nanométricas (1-20 nm) sin el uso de solventes que presentan funcionalidades opto-electrónicas y acoplamiento entre grados de libertad electrónicos y de espín. Por ejemplo, nanografenos con bordes zig-zag o ftalocianinas de metales de transición con ligandos fotosensibles.
• Generación y caracterización sobre metales nobles de redes extendidas metalorgánicas bidimensionales nanoporosas y estructuras poliméricas unidimensionales en condiciones de ultra-alto vacío (UHV). Las estructuras tienen precisión sub-nanométrica y confinan los electrones de la superficie metálica llegando a generar bandas electrónicas de puntos cuánticos acoplados.
• Estudio directo de la polarizabilidad eléctrica de capas ultradelgadas de aislantes iónicos sobre Cu2N y de MgO/Ag001.
• Creación de estados magnéticos artificiales mediante manipulación atómica en superficies metálicas, magnéticas o polares.
• Implementación y desarrollo de STM polarizado en espín y espectroscopia inelástica de espín.
• Experiencia en el estudio teórico y computacional de fenómenos de fricción en la nanoescala.

DESCRIPTOR: Esta línea está enfocada a comprender y controlar las propiedades de campos electromagnéticos fuertemente confinados en nanosistemas, como nanopartículas, guías de onda, superficies y materiales de anchura atómica, entre otros.

Desde hace 20 años el ICMA ha realizado investigación en Teoría en Nanofotónica y en el INA, la actividad experimental en esta área se remonta a más de 15 años. La investigación realizada incluye:

• Transmisión óptica a través de nanoaperturas: fenómenos colectivos y resonancias localizadas
• Plasmónica: aspectos teóricos – simulaciones y mediciones de la respuesta plasmónica de nanomateriales metálicos a la escala local por espectroscopía de pérdida de energía de electrones.
• Metamateriales metálicos
• Nanofotónica cuántica.
• Nanofotónica con materiales bidimensionales de anchura atómica (grafeno, dicalcogenuros de metales de transición, fósforo negro, nitruro de boro, etc) y nanomateriales unidimensionales (nanotubes, nanocables).

El INMA ha mantenido una posición de liderazgo nacional e internacional, como demuestra la participación en el Proyecto Flagship de Grafeno, dentro de los paquetes de trabajo de Optoelectrónica y de Industrialización, la colaboración con grupos experimentales punteros y los trabajos altamente citados.