Con el propósito de agrupar al personal investigador de la Universidad de La Laguna que trabaja en áreas comunes vinculadas a la Física Atómica y Molecular, la Física Aplicada y la Matemática Aplicada, se crea en 2010 el Instituto Universitario de Estudios Avanzados en Física Atómica, Molecular y Fotónica (IUdEA). “El instituto se forma además con la idea de servir de instrumento de ayuda a la difusión de nuestro trabajo”, afirma su director, Fernando Delgado, investigador del Departamento de Física de la Universidad de La Laguna.
El IUdEA tiene como misión impulsar la investigación científica y la formación de posgrado de excelencia en los ámbitos de Física Aplicada, Atómica, Molecular y Fotónica, promoviendo la generación de conocimiento innovador, el desarrollo tecnológico y la transferencia de conocimiento. Asimismo, busca fomentar la colaboración interdisciplinar e internacional y contribuir al avance de áreas estratégicas como la nanotecnología, la fotónica aplicada, los materiales funcionales y las tecnologías cuánticas.
Delgado explica, además, que los institutos buscan facilitar la labor investigadora, ya sea reduciendo en lo posible la carga burocrática o encargándose de la organización de eventos, como seminarios que permiten reunir a investigadores de interés para los miembros del instituto y que pueden favorecer la creación de redes de trabajo o colaboraciones con grupos de investigación extranjeros de primer nivel.
Fernando Delgado,
Tecnologías cuánticas, nanomateriales y aplicaciones biomédicas
El IUdEA desarrolla distintas líneas principales de investigación. Una de ellas está relacionada con las tecnologías cuánticas y sus aplicaciones. “Contamos con grupos de investigación que trabajan en el campo de los sistemas cuánticos”, señala Delgado. “Cualquier sistema físico está interactuando siempre con el medio, y con los sistemas microscópicos ocurre exactamente lo mismo. Pero, además, estos sistemas son mucho más sensibles, con lo que hay que estudiar cómo la interacción con el medio modifica las propiedades y el comportamiento de estos sistemas”, apunta.
Por otro lado, desde un punto de vista más aplicado, dentro del instituto hay grupos que centran su trabajo en los sistemas atómicos y moleculares complejos, ya sean de interés biológico o médico, como los virus, o de interés astrofísico. Asimismo, el instituto desarrolla líneas de investigación vinculadas a la espectroscopía, especializada en el rango óptico. “Varios grupos, tanto experimentales como teóricos, están trabajando con medios de altas presiones, así como formas de detectar, por ejemplo, la presión en distintos entornos o desarrollar sensores de temperatura a partir de medidas ópticas”, explica el director.
También se trabaja en el estudio de nanomateriales y materiales de diseño, como los materiales híbridos, que pueden tener aplicaciones biomédicas. “Pueden utilizarse para detectar la presencia de determinadas sustancias en el torrente sanguíneo o para transportar medicamentos hasta sus órganos de destino”, ejemplifica Delgado. Además, el instituto desarrolla otras líneas de investigación relacionadas con la computación y el control cuánticos, la matemática aplicada, los sistemas dinámicos y el caos, así como la simulación molecular. También trabaja en áreas como los microresonadores y la optomecánica, la nanoestructuración de materiales mediante láseres de femtosegundos y la fotónica integrada.
En la actualidad, el personal investigador que conforma el IUdEA lidera proyectos de investigación dotados con financiación de concurrencia competitiva proveniente de convocatorias del Ministerio de Ciencia, Investigación y Universidades y el Gobierno de Canarias, así como de programas europeos para la promoción de la investigación como Horizonte Europa.
Víctor Lavín.
Tecnología fotónica, sensores ópticos y nuevos materiales
En el grupo de investigación Espectroscopía Láser y Altas Presiones (GESLAP) se desarrollan investigaciones centradas en la caracterización y el estudio de las propiedades ópticas y estructurales de materiales avanzados, especialmente aquellos dopados con iones de tierras raras, con aplicaciones en fotónica, optoelectrónica y sensores ópticos. El grupo está liderado por el catedrático de Física Aplicada Víctor Lavín Della Ventura.
Entre sus principales líneas de investigación se encuentran la espectroscopía de materiales luminiscentes, el estudio de vitrocerámicas y nanoestructuras sometidas a condiciones extremas de presión y temperatura, los procesos de conversión ascendente de la luminiscencia (conversion ascendante) y el desarrollo de sensores ópticos para la medida de estas variables. Estas investigaciones contribuyen al avance del conocimiento sobre materiales funcionales con potencial aplicación en ámbitos como la fotónica, la energía fotovoltaica y la biomedicina.
Entre los proyectos de investigación vigentes destaca “Materiales funcionales ópticamente activos para aplicaciones en sensores bajo condiciones extremas. Correlación entre las propiedades estructurales y ópticas”, cuyo responsable es Ulises Ruymán Rodríguez Mendoza. Este proyecto se centra en el diseño de sensores ópticos basados en materiales luminiscentes que responden a la presión y la temperatura, con aplicaciones en diversos entornos, especialmente en el control de procesos industriales. Según Rodríguez, el control de estas variables permite comprender mejor el comportamiento de los materiales bajo distintas condiciones y facilita la síntesis de materiales con propiedades predefinidas.
Desde el Grupo de Materiales y Dispositivos Ópticos (GMDP) se desarrollan investigaciones en relación a la fabricación y caracterización de materiales y dispositivos ópticos con aplicación como sensores bioquímicos y de propiedades de líquidos, mejora de la eficiencia de células solares, nuevos láseres basados en vidrios y en polímeros. Está liderado por el catedrático en Física Aplicada Fernando Lahoz Zamarro y entre las líneas de investigación que se desarrollan en el marco de este equipo se incluyen el estudio de random lasing aplicado a sensores biomédicos y ambientales, caracterización espectroscópica de películas delgadas, fluorescencia molecular y materiales luminiscentes para bioimagen y el desarrollo de dispositivos ópticos basados en materiales avanzados.
Entre los proyectos liderados por este grupo en la actualidad, destaca “Biofísica de canales BK en macrocomplejos y nanodominios subcelulares de Ca2+: implicaciones en neuroplasticidad y enfermedad”, coordinado por la investigadora y miembro de GMDP Teresa Giráldez Fernández. El proyecto busca profundizar en el papel de los canales BK y su interacción con los receptores NMDA en la regulación de la actividad neuronal y la comunicación sináptica. Para ello, estudiará la relación entre su estructura y función, los mecanismos celulares que regulan su actividad y las consecuencias de su mal funcionamiento en distintas condiciones patológicas. A través de un enfoque que combina técnicas biofísicas y modelos de enfermedad, la investigación pretende ampliar el conocimiento sobre los mecanismos moleculares que intervienen en la función neuronal e identificar posibles dianas terapéuticas para enfermedades asociadas a la disfunción sináptica.
Airán Ródenas.
Por su parte, el grupo de investigación Light-matter interactions and Extreme Application Photonics Laboratory (LEAPlab) desarrolla tecnología fotónica, abarcando desde su diseño, hasta su fabricación y su testeo, in situ en sus instalaciones de la Universidad de La Laguna. Creado por el investigador Airán Ródenas tras su llegada a la institución académica gracias a un contrato de investigación postdoctoral Ramón y Cajal en 2019, desde sus inicios ha logrado financiación competitiva, lo que permitió montar el primer sistema de nanofabricación 3D por láser de femtosegundos en Canarias. En 2021 el grupo logró fabricar las primeras guías de onda fotónicas de la historia de Canarias y actualmente fabrican chips de guías de onda, chips opto-fluídicos, membranas nanoestructuradas, redes de difracción, micro-lentes, y se trabaja en el desarrollo de tecnología para el sensado de precisión en medios extremos para la fotónica, como en el mar, espacio, o para aplicación médica.
El grupo cuenta con dos proyectos de investigación con financiación europea. En primer lugar, participa en el consorcio investigador del proyecto Fibre-based plasmonic micro reactor for flow chemistry (REACTOR), un proyecto multidisciplinar financiado por el programa EIC Pathfinder y en el que se trabaja con instituciones punteras de Países Bajos, Alemania y Polonia. El grupo se encarga de la fabricación de componentes opto-fluídicos de interconexión eficiente entre fibras ópticas, capilares fluídicos, y capilares opto-fluídicos, mediante una tecnología propia de chips opto-fluídicos.
Por otro lado, LEAPlab también participa en el proyecto Technologies for Extreme Environment Observation and Research (EXPLORER), financiado dentro del programa Marie Skłodowska-Curie Actions de Horizonte Europa, donde se trabaja junto a investigadores de Italia, Francia, Dinamarca, EE. UU., Australia o Japón, especializados en micro- y nano-tecnologías, así como investigadores de los campos del medioambiente, biología y microbiología, para el desarrollo futuro de tecnologías avanzadas para el sensado en ambientes extremos.
Además, este grupo de investigación ha participado recientemente en la iniciativa de transferencia de conocimiento TEKNE, que dispone de una solicitud de patente que protegerá industrialmente su tecnología propia. Asimismo, desde LEAPlab se fomenta la investigación predoctoral, participando en el programa INITIUM ULL, a través del cual la doctoranda Urma Aemilia González desarrolla en la actualidad su investigación de tesis doctoral.
El grupo de investigación en Física de sistemas microscópicos, mesoscópicos y macroscópicos, dirigido por el catedrático Santiago Brouard Martín, desarrolla investigaciones centradas en el estudio de fenómenos cuánticos y en el comportamiento de sistemas físicos a distintas escalas. Entre sus principales líneas de investigación se encuentran los sistemas cuánticos abiertos para aplicaciones tanto en sensores térmicos, magnéticos y tecnologías cuánticas; sistemas atómicos y moleculares complejos, bien en medios cuánticos así como en entornos astrofísicos, o los gases atómicos ultrafríos, como los condensados de Bose-Einstein y análogos cosmológicos.
Entre los proyectos actualmente vigentes destaca “Sistemas cuánticos abiertos para detección y termodinámica”, liderado por los investigadores Daniel Alonso Ramírez y Luis Alberto Correa Marichal. Este proyecto se centra en el estudio de los sistemas cuánticos abiertos, es decir, aquellos que interactúan con su entorno, y en sus aplicaciones en detección y termodinámica cuántica.
La actividad investigadora del grupo cuenta, además, con una dimensión internacional, reflejada en sus colaboraciones con instituciones académicas de referencia como la University of Cambridge, en Reino Unido, y Harvard University, en Estados Unidos.
Antonia Ruiz, investigadora y secretaria del IUdEA.
Más de 600 publicaciones y una red internacional
La producción científica del personal investigador que integra este instituto es notable, con más de 600 publicaciones en los últimos diez años. Según Delgado, uno de sus objetivos es seguir incrementando la productividad investigadora sin perder de vista un aspecto fundamental: mantener un alto nivel de calidad en las contribuciones científicas.
En esta línea, el IUdEA trabaja también para fortalecer su red de colaboración con universidades y centros de investigación internacionales, con el fin de impulsar la internacionalización de su actividad científica. Estas alianzas se extienden especialmente a países de la Unión Europea, como Alemania, Suiza y Países Bajos, y se complementan con la participación en proyectos de cooperación al desarrollo en distintas regiones de África. “Las colaboraciones establecidas con distintas zonas y centros de investigación permiten crear redes de trabajo y ampliar la integración de nuestras líneas de investigación con otros países”, afirma Delgado.
Estas iniciativas se enmarcan en uno de los principales objetivos del IUdEA: consolidarse como referente nacional en sus campos de especialización. Para ello, el instituto apuesta por la innovación, la excelencia científica y el liderazgo en proyectos de investigación innovadores. Al mismo tiempo, aspira a convertirse en un espacio de referencia para la formación de investigadores altamente cualificados y para el desarrollo de soluciones científicas y tecnológicas capaces de dar respuesta a los nuevos retos de la sociedad canaria.
Una infraestructura de laboratorios bien equipada es fundamental para el desarrollo de una investigación científica de alta calidad. En el caso del IUdEA, sus investigadores desarrollan su actividad en distintos espacios y con equipamiento distribuido en varias localizaciones. Entre ellos destacan los laboratorios de óptica y de caracterización de materiales, ubicados en las instalaciones de la Facultad de Física y Matemáticas. Fernando Delgado subraya, además, la importancia de la colaboración con los servicios del Servicio General de Apoyo a la Investigación (SEGAI) de la Universidad de La Laguna, así como con el Parque Científico y Tecnológico, que contribuyen a ampliar los recursos y las capacidades disponibles para la actividad investigadora.
Acercar la ciencia y compartir conocimiento
Desde el instituto se participa en distintas jornadas de divulgación, ya sea mediante la presencia en ferias científicas o visitando centros escolares para impartir charlas vocacionales y mostrar la labor que desarrolla el instituto. Asimismo, el personal investigador participa en las Jornadas Abiertas de la Facultad de Ciencias, impartiendo una charla en la que, entre otras cosas, muestra al estudiantado la labor investigadora del instituto.
Asimismo, el instituto organiza seminarios a los que han acudido investigadores e investigadoras de la península y de distintas partes de Europa. “También hemos organizado workshops en los que traemos a varios investigadores e investigadoras para dar una charla y fomentar una conversación más abierta y directa, de la que los y las integrantes del instituto podamos beneficiarnos”, explica Delgado.
De cara al futuro, el director del IUdEA señala el rejuvenecimiento de la plantilla investigadora como uno de los principales objetivos del centro. En los últimos años, el instituto ha incorporado a cinco jóvenes investigadores mediante contratos posdoctorales competitivos, una apuesta que, según destaca Delgado, contribuye tanto a renovar el equipo como a impulsar nuevas líneas de investigación emergentes. La incorporación de talento joven permite sumar nuevas ideas a los proyectos en marcha y abrir nuevas vías de trabajo, favoreciendo una evolución progresiva del instituto. Una estrategia con la que el IUdEA busca reforzar su capacidad de innovación y sentar las bases para garantizar la continuidad de su actividad científica en los próximos años.
Unité Culture scientifique et innovation (Cienci@ULL)
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