Eskala atomikoan lan egiten denean, materiak beste era batera jokatzen du, eta fisikak egoera interesgarriak aurkezten ditu. Dena den, horrek guztiak eskakizun tekniko oso garrantzitsuak eskatzen ditu. nanoGUNEko Nanoimaging Taldeak hori guztia praktikan jartzeko baliabide teknikoak —hiru mikroskopio, zein baino zein handiagoak— eta giza baliabideak ditu.

“Materialen propietateak material hori osatzen duten atomoen propietateen araberakoak dira, eta atomoen antolatzeko moduak ere zerikusia du. Gure helburua da atomoen ezaugarriak banan-banan edota nanoegituratan aztertzea, eta horiek material berrietan txertatzeko estrategiak diseinatzea. Izan ere, material horien portaera optimizatzea lortu nahi da, hala nola elektronikaren, magnetismoaren zein katalisiaren arloan”, azaldu du José Ignacio Pascual nanoGUNEko Nanoimaging Taldeko zuzendariak. Talde horren ikerketaren ondorio izan daitezkeen aplikazioetako batzuk material berriez garatutako etorkizuneko gailu elektronikoak dira.

Hirurak bat

José Ignacio Pascualen ikerketa-taldeak hiru mikroskopioetako bat diseinatu eta eraiki du; propietate elektronikoak, mekanikoak eta optikoak eskala atomikoan neur ditzakeen munduko mikroskopio bakarra da. Gainera, atomoak eta molekulak banan-banan mugitzeko aukera ematen du. Mikroskopioa urtarrilean jarri zuten martxan nanoGUNEko sotoko laborategi batean.

Mikroskopioak punta zorrotz bat erabiltzen du zunda gisa, gainazal batean dagoen atomo edo molekula batera hurbiltzeko eta tunel-korrontea neurtzeko; alegia, punta horretatik laginera jauzi egiten duten elektroiak neurtzeko. Elektroi horiek argiak eskala handiago batean duen funtzioa betetzen dute: atomoak ikusteko eta haien ezaugarriak ezagutzeko aukera eskaintzen digute. 

Mikroskopioak muturreko baldintzetan lan egiten du tenperaturari eta hutsari dagokionez. Izan ere, giro-tenperaturan, atomoak etengabe mugitzen ari dira. Ezinezkoa izango litzateke horiek banan-banan aztertzea eta manipulatzea. Hortaz, Pascualen taldeak helio-kriostato bat akoplatu dio mikroskopioari, zero azpitik 269 gradura lan egitea lortzeko. Atomoak geldirik egoteko hotza garrantzitsua den bezalaxe, lan honetan hutsa ere ezinbestekoa da, ezerk ez dezan neurketa distortsionatu, ezta aireak ere —hori ere atomoz osatua dago—. Horretarako, 10-13 atmosferako presioarekin (huts ultra-altua) lan egiten da, galaxiarteko espazioko hutsaren baliokidearekin, hain zuzen. 

Hori ez da guztia. Lehenengo mikroskopio horrek baditu beste zenbait bitxitasun. Elektrizitate-eroaleak ez diren materialekin lan egiteko aukera ematen du, José Ignacio Pascualen taldeak txertatutako kuartzozko diapasoi txiki bati esker. Diapasoi hori dela eta, tunel-efektuko mikroskopioak indar atomikoen mikroskopio gisa ere funtzionatzen du. Hala, bada, atomoak zer indarrez erakartzen diren neurtu daiteke, eta hori ezinbestekoa da nanomaterialen gogortasuna ikertzeko.

Etorkizuneko elektronikarantz 

nanoGUNEko laborategietako batean dagoen tunel-efektuko bigarren mikroskopio batek tenperatura baxuagoetan lan egiten du: zero absolututik gradu bakarrera, hau da, zero azpitik 272 gradura. Mikroskopio horrek aukera ematen du magnetismoari buruzko arazoak aztertzeko atomo indibidualetan. “Atomoak iman txikien modukoak dira, eta horien poloak zoriz orientatzen dira. “Horiek nola ordenatzen diren aztertzea da gure lanaren zati bat”, dio Pascualek. “Oinarrizko ikerketa-lerro bat da, eta nanoteknologiaren alorrean eragiten du. Atomoen magnetismoa banan-banan kontrolatzeko gai bagara, materiaren mugak gainditzen ditugu informazio-metaketaren alorrean. Epe luzeko aplikazioetako bat konputazio kuantikoa litzake; horrek aukera emango luke informazioa askoz abiadura handiagoan prozesatzeko”, gehitu du.

Aldameneko laborategi batean dago indar atomikoen hirugarren mikroskopioa. Elkarlanerako tresna da, eta “banakako atomoekin lan egiteko beharrezkoak diren hotz- eta hutsbaldintzak behar ez dituzten sistema handiagoak ikertzeko aukera ematen du”, azaldu du Pascualek. Tresna horrekin, Nanoimaging taldeak mikroskopian duen esperientzia eskaintzen die nanoGUNEko gainerako ikerketa-taldeei. Halaber, ikerketa-lerroa nanooptikaren, nanomaterialen, nanogailuen eta abarren alorretara zabaltzen du. Pascualen ikerketa-taldearen lana zientziaren oinarrizko mugak arakatzean datza, betiere ezagutza hedatzeko eta etorkizuneko teknologiaren oinarriak finkatzeko. “Gainera, gure ikerketan erabiltzen diren tresnekin lotura zuzena duten produktu teknologikoak egon badaude, eta litekeena da hemen garatzeko aukera izatea”, gehitu du José Ignacio Pascualek.

José Ignacio Pascual nanoGUNEko ikertzaileak, Berlingo Unibertsitate Libreko ikertzaileekin batera, atomoen magnetismoa manipulatzeko metodo bat garatu du. Ikerketa horrek aukera ematen du eskala atomikoan informazioa metatzeko eta konputatzeko metodo berrien aurkikuntzan aurrera egiteko. Nature Physics aldizkari ospetsuan argitaratu berria da lana.

Bekak 3.000€koak dira proiektuak irauten duen epe osorako eta ezin dira helburu berbera duten beste laguntzekin bateragarriak. Interesa duten ikasleek aipatutako master titulazioetan izen emanda eta onartuak egon beharko dute laguntzak jasotzeko. Hautagaiek, esteka hau jarraituz proiektuaren eta bekak eskatzeko prozesuaren inguruko informazio guztia topatuko dute.

Bekez gain, beste titulazio ofizialetako master ikasleek ere nanoGUNEko ikerketa taldeen baitan master tesia egiteko aukera dute.

Grafenoak, karbono-atomoz osatutako atomo bateko lodierako xaflak, ezaugarri asko ditu, baina ez du propietate magnetikorik. Eta hidrogeno-atomoak, bestalde, momentu magnetiko txikiena du. Momentu magnetikoak adierazten du zenbat indar izango duen eta zer norabidetan egingo duen indarra iman batek. “Beste era batera esanda, guztiok dugu gogoan nola jokatzen duten imanek, eta nola imanak gai diren distantzia jakin batera dagoen beste iman bat erakartzeko edo aldentzeko; haien potentziaren arabera, gehiago edo gutxiago. Beraz, portaera hori benetan definitzen duena da iman parearen momentu magnetikoa. Indarra azaltzen ari dela sentitzen hasten gara imanen momentu magnetikoen hedapen espazialak eragiten duelako, eta, bestalde, indarra erakarpenekoa edo aldarapenekoa izatearekin, imanen arteko orientazio erlatiboa dago lotuta; horregatik, imanetako bat biratzean, imanak elkarri erakartzetik elkar aldaratzera pasatzen dira, edo alderantziz”, adierazi du Miguel Moreno Ugeda nanoGUNEko Ikerbasque Fellow-ak.

“Gure lanean, agerian geratu da nola hidrogeno-atomo batek grafeno-geruza bat ukitzen duenean hidrogenoak bere momentu magnetikoa transferitzen dion”, adierazi du Morenok. “Ohikoenak diren material magnetikoei dagokienez (adibidez, burdina, nikela eta kobaltoa), atomo bakoitzak eragiten duen momentu magnetikoa nanometro-hamarren gutxi batzuetara iristen da; haiek ez bezala, hidrogeno-atomo bakoitzak grafenoan induzitzen duen momentu magnetikoa zenbait nanometrotakoa da, eta, aldi berean, modulazio bat gertatzen da eskala atomikoan”, erantsi du. Esperimentuak tunel-efektuko mikroskopioaren laguntzarekin egin dituzte. Mikroskopio horrekin, materia ikusi eta manipula daiteke eskala atomikoan. Halaber, emaitzek agerian uzten dute momentu magnetiko induzitu horiek elkarrekiko interakzio sendoak dituztela distantzia handietan (eskala atomikoarekin alderatuta), eta, gainera, arau berezi honi jarraitzen diotela: momentu magnetikoak gehitu edo neutralizatu egiten dira, absorbatutako hidrogeno-atomoen arteko posizio erlatiboaren arabera kritikoki. Halaber, eta aurreko guztia bezain garrantzitsua, “lortu dugu era kontrolatu batean manipulatzea hidrogeno-atomo indibidualak, eta, horri esker, nahieran ezarri ahal izan ditugu grafenoaren eskualde jakinetako propietate magnetikoak”, nabarmendu du Morenok.

Magnetismoaren bila

Grafenoa 2004an lehen aldiz lortu zenetik, mundu osoko laborategiak saiatu dira magnetismoa sartzen bi dimentsio besterik ez dituen material honen propietate-zerrenda luzean. Funtsean, interes horren oinarria da grafenoa, a priori, material ideala dela teknologia espintronikoan erabiltzeko. Etorkizun handiko teknologia hori ohiko elektronikaren ordezkoa izan daiteke, aldi berean informazio magnetikoa eta elektronikoa transmititzen baita eta, hala, belaunaldi berriko ordenagailu ahaltsuagoak lortu bailitezke. Beraz, “lan honetan lortutako emaitzek agerian utzi dute badagoela aukera grafenoan momentu magnetikoak nahieran sortzeko eta nola distantzia handietara komunikatzeko gaitasuna duten; horrek guztiak etorkizun handia ematen dio material honi, gorabidean doan espintronikaren esparruan”, ondorioztatu du Morenok.

Ikerketaren emaitzak era didaktiko batean erakusten dira bideo honetan:

Luzaroan, kimikarien helburuetako bat izan da eraldaketa kimiko konplexuak gertatzean molekulen egiturak nola aldatzen diren zuzenean ikustea eta haien segimendua egin ahal izatea. Oso zaila da erreakzio-bitartekoak —erreakzio batean, produktuak lortu baino lehen, etapa guztietan sortzen diren substantzia oso ezegonkorrak— identifikatzea eta karakterizatzea, oso bizitza laburra baitute. Bitarteko espezie horien egitura ezagutzea oso lagungarri izan daiteke erreakzio-mekanismoak ulertzeko, eta horrek, gainera, eragin handia izan dezake industria kimikoan, materialen zientzian, nanoteknologian, biologian eta medikuntzan.

Nazioarteko elkarlan horretan erreakzio organiko konplexu baten erreaktiboen, bitartekoen eta produktuen irudiak lortu ditu eta haien loturen konfigurazioa ebatzi dute, molekula bakar baten mailan. Nature Chemistry aldizkari entzutetsuak argitaratu du ikerketa hau bere azken zenbakian.

Enediina molekulek zilar-geruza baten gainean eragiten duten erreakzio konplexuaren etapa guztietako egitura kimikoen irudiak lortu ditu lantaldeak, eta, horretarako, kontakturik gabeko indar atomikoko mikroskopio bat erabili dute (nc-AFM, ingelesezko izenarengatik), zunda bereziki sentikor batekin: eskala atomikoko irtengune txikienak detekta ditzakeen orratz oso fina erabiltzen du (Braillez idatzitako testuak irakurtzen diren bezala); orratzaren puntan, karbono monoxido molekula bat adsorbatzen da, zeinak "hatz" gisa jokatzen baitu irakurketan, bereizmena handitzeko. 

Bitartekoak egonkortzea

Erreakzio kimiko sekuntzialen zinetika —erreakzioen azkartasuna eta erreakzioan izaten diren gertakizun molekularrak aztertzen dituen arloa— deskribatzen duten eredu analitiko klasikoen eta zenbakizko kalkuluaren azken aurrerapenen arteko konbinazioari esker, frogatu dute bitarteko substantziak nola egonkortu diren azaltzeko ez dela nahikoa haien energia potentziala aintzat hartzea, baizik eta funtsezkoa dela kontuan hartzea energia-disipazioa eta entropia molekularraren aldaketak —entropiak sistema baten antolaketa-maila neurtzen du—. Gainazalak eta, bereziki, erabat ezegonkorrak diren bitarteko substantziek gainazalarekin dituzten interakzioek oso funtzio garrantzitsua dute bai entropian bai energia-disipazioan, eta, hain zuzen ere, horrek alde handia eragiten du gainazal batean gertatzen diren erreakzioen eta gas-fasean edo disoluzioan gertatzen diren erreakzioen artean.

Informazio osagarria

Ikerketa zenbait ikerketa-talderen lankidetzaz gauzatu da. Felix R. Fischer, Michael F. Crommie eta Ángel Rubio (Kalifornia-Berkeleyko Unibertsitatea, Lawrence Berkeley National Laboratory, UPV/EHU eta Hanburgoko Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter institutua) buru direla eta Dimas G. Oteyza (CSIC-UPV/EHU) eta Miguel Moreno Ugeda (CIC nanoGUNE) Ikerbasque ikertzaileekin elkarlanean, hain zuzen ere.

NanoGUNEk Udako Praktika Programan parte hartzeko urteroko deialdia zabaldu berri du.

Aurten, 13 proiektu eskaintzen ditugu 3. eta 4. mailako Fisikako, Kimikako, Biologiako, Ingeniaritzako eta Matematiketako unibertsitateko ikasleei. Programa honen bidez, udan hilabete eta erdiz edo bi hilabetez, puntako ikerketa zentro bateko jarduera bertatik bertara ezagutzeko aukera ematen zaie. Izan ere, unibertsitateko ikasleak nanoGUNEko ikertzaileekin batera aritzen dira ikerketa-proiektuetan, hala nola nanomagnetismoaren, automihiztaduraren, nanobiomekanikaren, nanogailuen, nanomaterialen, nanoirudiaren edo nanoingeniaritzaren arloetan, besteak beste.

Proiektuei, ordutegiei, ordainsariari eta abar-i buruzko informazioa ondorengo helbidean aurkitu daiteke: https://www.nanogune.eu/eus/udako-praktikaldiak

Hautaketa prozesuan parte hartzeko interesa dutenek mezu elektroniko bat bidali behar dute, otsailaren 5erako, webgunean agertzen den helbidera, beren espediente akademikoarekin eta curriculum vitaearekin. Hautatzen diren ikasleei otsailaren 17 edo 24ean egingo zaie elkarrizketa.

Ugedak etorkizun handia ikusten die halako materialei espintronikan. Elektronikaren adar berri bat da espintronika, eta haren helburua da elektroien spina maneiatu eta kontrolatzea informazioa garraiatzeko. Informazio gehiago transmiti daiteke elektroiaren spina, elektroien berezko propietate bat, baliatuz. Izan ere, elektroiaren karga elektronikoak ez bezala, spinak kontrako bi balio har ditzake, up eta down. Horrenbestez, datuak askoz ere modu arinago batean garraiatzera irits litezke gailu espintronikoak, potentzia askoz txikiagoa erabiliz eta bero gutxiago metatuz.

Ikertutako materiala wolframioz eta telurioz osatuta dago. Wolframioa Elhuyar anaiek aurkitu zuten 1783an, Bergaran (Gipuzkoa); erabilera asko ditu metal horrek, lanpara elektrikoen harizpietatik hasi eta boligrafoen puntaraino. Bada, metal horren atomoak teluriozko atomoekin konbinatuz, hiru atomo-geruzako egitura batean, propietate topologikoak dituen bi dimentsioko lehenengo material isolatua aurkitu dute, hau da, isolatzaile elektrikoa da barrualdean, eta eroalea, berriz, ertzetan. “Horrelako materialen ertzetako elektroi-fluxua elektroi bakoitzaren spinaren araberakoa da (up eta down); harrigarria bada ere, kontrako spina duten elektroiak kontrako noranzkoan mugitzen dira ertzetatik. Hortaz, spin jakin bateko korronteak sor daitezke, noranzko batean zein bestean. Materialaren ertzeko kanalak edo erreiak bi noranzkoko errepide batekin aldera daitezke, zeintzuetan up elektroiak noranzko batean baitoaz eta down elektroiak bestean. Eta ezin du bestela izan", azaldu du Miguel M. Ugedak.

Bestalde, aipatzekoa da material horren propietate topologikoen ondorioz korronteari ez lioketela inola eragin behar gainazalean meta daitezkeen kutsatzaileek eta ezpurutasunek, ohiko material eroaleen isolatzaile topologikoetan ez bezala. Materialak badu beste abantaila gehigarri bat, Ugedak erantsi duenez: materiala bera "kimikoki egonkorra da, oso erraz sintetizatzen da, eta bi dimentsioko beste material batzuekin konbina daiteke, sandwich modukoak eratuz, eta neurrira diseinatutako propietateak dituzten material artifizialak sortu, beste aplikazio zehatzetarako".

Sistema elektroniko baten osagairik txikiena izatera irits daiteke molekula bat. Premisa horrekin lan egin du azken urteotan elektronika molekularraren alorreko ikerketak, helburu garrantzitsu hau lortzeko: molekulak osagai elektroniko logikadun gisa erabiltzea.

“Oso erakargarria da: molekula bakar batean informazioa metatzea eta irakurtzea lortu dugu”, baieztatu du Nacho Pascual Ikerbasque Profesor eta nanoGUNEko Nanoirudiak taldeko buruak. “Aspalditik dakigu molekulak nola sintetizatu; orain arte, ordea, ez genuen zirkuitu batera konektatzea lortu”, aitortu du. Horretarako, ikertzaileek “grafeno-tirak” garatu dituzte kable elektriko gisa erabiltzeko. Halaber, neurrira egindako metodo bat garatu dute molekularekiko kontaktua zehatz eta aurretik zehaztutako guneetan egiteko.

“Molekularekiko kontaktu hori erabakigarria dela ikusi dugu gailu molekularraren portaeran”, dio Jingcheng Li artikuluaren lehenengo egileak. “Horregatik, atomoen mailako doitasuna duten teknologiak erabili behar izan ditugu konexioaren urrats hori emateko”.

Molekularen sorkuntza-prozesuari dagokionez, gainazal metaliko batean gidatutako erreakzioetan oinarritutako metodo kimiko bat erabili dute. “Gailu molekularra sortzea erraza da”, azaldu du CiQUSeko talde-buru den Diego Peñak: “osagai molekularrak bakoitza bere aldetik diseinatu eta sintetizatu ditugu, muturretan “itsasgarri moduko bat” gehituz konexioak egitea aurreikusita zegoen puntuetan; hortik aurrerako lanak naturak berak egin ditu berez”, dio txantxetan.

Prozesua irudikatzeko “LEGO molekularraren” metafora erabili dute zientzialariek. Pascualen hitzetan, “naturaren legeak erabiltzea lortzen ari gara molekulak nanoegitura konplexuagoetan txertatzeko”, aipatu du.

Ikertzaileek tunel-efektuko mikroskopioa (STM) erabili dute gailu molekularraren funtzionamendua egiaztatzeko. Atomoak eta molekulak behatzeko metodo aurreratu bat da eta atomoen eta molekulen portaera neurtzeko aukera eskaintzen du. Molekulan metatutako informazio magnetikoak konexioan zein egoeratan bizirauten duen baieztatu ahal izan dute egileek teknika horrekin, eta horrek bide berriak irekitzen ditu elektronika eraginkorrago baterako material berrien garapenean.

FunMolDev (Functional Molecular Devices) ikerketa batzorde espainiarraren barruan egin dute lana, Espainiako Ekonomia eta Lehiakortasun Ministerioak, Eusko Jaurlaritzak, Galiziako Xuntak eta Europar Batasunak finantzatuta.

Asteartean, ekainak 19an, uda honetan CIC nanoGUNEn praktikak egingo dituzten ikasleei ongietorria eman diegu. Jose M. Pitarke, zentroko zuzendariak, nanoGUNEren ibildideari buruz emandako hitzaldian ikasleen proiektuak zuzenduko dituzten ikertzaileak ere egon ziren.

Ikasleak nanoGUNEko ikerketa talde desberdinetan arituko dira lanean, nanooptika, nanogailu eta nanomagnetismo taldeetan besteak beste. Bi hilabete hauetan proiektu bat egingo dute taldeko ikertzaile baten gidaritzapean.

Zenbaitek hilabete hasieran praktikak hasi zituzten eta taldeko lanean sartuta daude erabat. "Egia esan, bat-batean hasi ginen, lehen egunean bertan laborategira eraman ninduten", dio Amaia Ochandorena, UPV/EHUko Biokimika eta Biologia Molekularreko ikasleak.

Ikasle guztiek CIC nanoGUNE ezagutzen zuten aldez aurretik eta azpimarratu zuten "ikerketa-zentro garrantzitsu bat dela" eta "gai interesgarriekin lan egiten duela".

Ikasle hauentzat, eta gradu ikasleentzat oro har, nanoGUNEk zentroarekin harremana izateko aukera ematen die Gradu Amaierako Lana  edo Master Amaierako Lana eginez, azken honetarako urtero beka deialdi bat ere egiten duelarik.

Ikerketa-proiektuak lau urteko iraupena izango du, eta kide hauez osatuta dago: IBM Research, Donostia International Physics Center, Santiago de Compostelako Unibertsitatea, Delfteko Unibertsitate Teknikoa eta Oxfordeko Unibertsitatea. Bileran, proiektuaren abiapuntua ezarri da. Europan aitzindari diren sei ikerketa-erakunde hauen partzuergoak 3,5 milioi euroko funtsa jaso du Europar Batzordetik. Horizon 2020 FET-Open deialdi oso lehiakorrean izan da hautatua; hain zuzen ere, arrisku handiko eta eragin handiko abangoardiako diziplinarteko zenbait ikerketa-proiektu finantzatzen dituzte, etorkizuneko teknologia erabat berrietarako oinarriak ezarri behar dituztenak.

Neurrira egindako grafenozko nanoegitura magnetikoak fabrikatzeko eta horien ahalmena gailu kuantiko espintronikoen oinarrizko elementu gisa probatzeko partzuergoko kideek egin dituzten azken aurrerapen zientifikoak konbinatzen dira SPRING proiektuan. Epe luzeko helburu gisa ezarri dute grafeno hutseko plataforma bat garatzea, ingurumena errespetatzen duena, eta zeinetan spinak erabili ahal izango diren informazioa garraiatzeko, metatzeko eta prozesatzeko.

Spin-a elektroien propietate intrintsekoa da, iman ñimiñoak bailiran jokatzera eramaten dituena. Esaterako, material ororen elektroi guztiek daukate karga bat eta spin bat, azken hori erabakigarria da magnetismoan. 

Zientzialarien komunitatea bat dator spina dela materiaren propietate ideala kargan oinarritutako egungo nanoelektronikatik haratago joan eta beste osagai azkarrago eta energetikoki eraginkorrago batzuk lortzeko; horixe da hain zuzen ere espintronika kuantiko esaten zaion teknologia berriaren oinarria. Grafenoan spinak sortu eta detektatzeko oinarrizko legeak ikertuko ditu SPRING proiektuak, alegia, nola irakurri eta idatzi spinak, eta nola erabili informazioa transmititzeko.

Jose Ignacio Pascual Ikerbasque Ikerlaria da CIC nanoGUNEn, eta proiektuaren koordinatzaile zientifikoa ere bada; Pascualek azaldu duenez, “grafenoa egokia da etorkizuneko informazioaren teknologietarako, forma zehatza duten pusketak zehaztasun atomikoarekin ekoitz ditzakegulako. Proiektu honetan bere propietate magnetikoak aztertuko ditugu eta gailu kuantikoetan txertatzeko aukerak ikusiko ditugu”.

Programa horri esker, Fisikako, Kimikako, Biologiako eta Ingeniaritzako 3. eta 4. mailako unibertsitateko hamar ikasleri hilabete eta erdiko edo bi hilabeteko praktikaldia egiteko aukera emango die nanozientzian espezializatutako euskal zentroak. Unibertsitateko ikasleak nanoGUNEko ikertzaileekin batera arituko dira ikerketa-proiektuetan, hala nola elektroi/spin fenomenoak eta magnetismoa, nanoeskalako optika, nanoeskalako materialak eta nanobioingeniaritza arloetan.

Interesdunek otsailaren 16a baino lehen nanoGUNEren webgunean egin beharko dute Udako Praktika Programan parte hartzeko eskaera. NanoGUNEren webgunean (www.nanogune.eu) aurkitu dezakete ikasleek deialdiari buruzko informazio xehea.

Grafenoa, hainbat sektoretarako imana

Grafenoa material diamagnetikoa da, hau da, ez zaio magnetismoa gustatzen, eta ez da erraz magnetizatzen. Hala ere, kalkulu teoriko batzuen arabera, material horren egitura triangeluarra magnetikoa izan daiteke. Kontraesana dirudien hori gertatzen da, dirudienez, grafenoaren forma “magiko” batzuetan elektroiek errazago “biratzen” dutelako norabide jakin batean; eta hori da hizkera arruntean esatea elektroiek espin bera dutela, eta, hartara, magnetikoa bihurtzen dute materiala. Triangulenoa grafenozko egitura triangeluarra da, eta iragarpenek adierazten zuten egoera magnetiko purua lor daitekeela. Bestela esanda, dimentsio nanometrikoko iman baten antzekoa da. Grafenoari magnetismoa emateak aukera liluragarriak ematen ditu teknologia kuantikoetan erabiltzeko, adibidez.

Hala ere, orain arte triangulenoaren magnetismoari buruzko iragarpenak sendoak baziren ere, ez zegoen horren froga esperimental argirik. Alde batetik, oso zaila da disoluzioan dauden sintesi organikoko metodoen bidez triangulenoa sortzea, molekula horren izaera bierradikalaren eraginez oso erreaktiboa baita. Gainera, badirudi haren magnetismoa atzemateko oso zaila dela. arrakastaz aztertu diren kasu gutxietan ikusi denez.

Orain, Physical Review Letters [1] aldizkari zientifikoan argitaratutako Euskal Herriko eta Galiziako ikerketa berri honek tunel-efektuko mikroskopio bat (STM, ingelesezko siglengatik) erabiliz ekin dio erronka horri. Urre garbiko gainazal batean nanometro pare bateko tamainako grafeno triangeluarreko pieza bat zehaztasun atomikoz fabrikatu ondoren, tunel-efektuko espektroskopia-neurketek erakutsi zuten konposatu horren egoera magnetiko garbia S=1 espinekoa dela, eta, beraz, molekula hori karbono puruko “paraiman” txiki bat dela. Emaitza horiek espin altuko grafeno-egitura baten lehen adierazpen esperimentala dira.

Beste urrats bat gehiago

Aurkikuntza horiek osatzeko, triangulenoko hondakin-produktuak atomikoki manipulatzeko esperimentu bat egin dute: egitura batzuk behar baino hidrogeno-atomo gehiagorekin eratu zituzten, eta horrek egituren magnetismoa pasibatzen zuen. STMarekin hidrogeno-atomo horiek banan-banan eta kontrol handiz erauziz, ikertzaileek ikusi zuten triangulenoaren magnetismoa urratsez urrats berreskuratzen zela.

Triangulenoaren magnetismoaren froba esperimentala egiteko zailtasun gehigarri bat izan zuten: man makroskopiko batek ez bezala, “paraiman” batek ez du ondo definitutako polorik, txikia baita. Horregatik, haren egoera magnetikoa ezin zen espektroskopiako teknika konbentzionalekin antzeman, non imanaren magnetismoaren orientazioak hura atzematea erraztu baitezake. Lan honetan, bere egoera magnetikoaren froba esperimentala Kondo multikanalaren efektua (1960ko hamarkadan deskribatutako Kondo efektu tradizionalaren bertsio “exotikoa”) detektatuz lortu zen, zeina sistema magnetiko konplexuetan sor baitaiteke. 40 karbono-atomo besterik ez dituen grafenozko egitura triangeluar batean behatzea mugarri bat izan daiteke magnetismo horren jatorria ulertzeko eta egitura magnetiko konplexuagoetan txertatzeko.

Europako SPRING FET Open, Spin Research in Graphene (Espinaren ikerketa grafenoan) proiektuaren esparruan egin da aipatutako lana. Jose Ignacio Pascual nanoGUNEko Ikerbasque ikertzailea da proiektu horren burua. Proiektuaren epe luzerako helburua da grafenoz egindako plataforma bat garatzea, ingurumena errespetatzen duena, eta, plataforma horretan espinak informazioa garraiatu, gorde eta prozesatzeko erabili ahal izatea.

CIC nanoGUNEk Udako Praktika Programan parte hartzeko urteroko deialdia zabaldu berri du. Programa honen bitartez, nanoGUNEk aukera paregabea eskaintzen die unibertsitateko ikasleei puntako ikerketa-zentro bateko jarduera bertatik bertara ezagutzeko.

ERC Advanced Grant laguntza ospetsuak bikaintasun zientifikoaren aintzatespen garrantzitsuena dira Europan. Epe luzeko finantzaketa ematen dute, ikertzaile bikainenei eta haien taldeei laguntzeko, arrisku handiko eta onura handiko berrikuntzak bilatuz edozein ikerketa-eremutan. Europako Ikerketa Kontseiluak bikaintasun zientifikoa eskatzen die proiektuari eta ikertzaileei ebaluazio-irizpide bakar gisa, eta horrek Europako ikerketa zientifikoaren abangoardian jartzen du Nacho Pascual.

Espintronika molekularraren teknologiak molekula organikoen spin nuklearra baliatu nahi du oinarrizko informazio-unitate gisa. Tesi horrek grafenozko nanotiren bidezko garraio elektronikoa aztertzen du. Grafenozko nanotira (GNR) horietan integratutako unitate berezi batzuek sortutako spin-egoeretarako sarbide elektronikoa erakusten du.