Esta semana se dieron a conocer los resultados del concurso Fondecyt Regular, que entrega financiamiento para proyectos de investigación científica de todas las áreas del conocimiento por un monto de hasta 57 millones de pesos anuales.

De un total de 695 proyectos seleccionados en todo Chile, 23 fueron adjudicados al ámbito de la Física Experimental y Teórica, de los cuales cinco corresponden a propuestas presentadas por académicos(as) vinculados al Instituto Milenio de Investigación en Óptica.

La y los ganadores son la investigadora asociada Carla Hermann y el investigador asociado Rodrigo Vicencio, ambos de la Universidad de Chile, y los investigadores jóvenes Esteban Sepúlveda (UdeC), Gustavo Cañas (U. del Bío-Bío) y Dardo Goyeneche (U. de Antofagasta).

En el área de ingeniería son tres los proyectos adjudicados por investigadores del instituto, donde destacan el proyecto del investigador asociado Dinesh Singh, de la Universidad de Santiago; el investigador joven Gabriel Saavedra (U. del Bío-Bío) y el proyecto “Anisotropic polymeric materials (APM) with selective absorption-reflection of Light for soft actuators” y del doctor colaborador de la Universidad de Atacama, Mauricio Morel.

A continuación, te presentamos los proyectos de los(a) investigadores asociados.

Rodrigo Vicencio: Nuevas técnicas para aportar al desarrollo tecnológico  

El proyecto “Merging flat bands, topology and interorbital coupling in photonic lattices  made in Chile” (Conectando bandas planas, topología e interacción multi-orbital en redes fotónicas hechas en Chile), del Dr. Rodrigo Vicencio continúa una línea de trabajo que proviene de un Fondecyt anterior y que ha permitido desarrollar la técnica de escritura de láser de femtosegundos en guías de ondas ópticas, algo que hasta entonces no se había hecho en Chile ni en América Latina.

Vicencio señala que, en esta nueva etapa de investigación, uno de los objetivos es “esencialmente el estudio de redes fotónicas con diferentes geometrías en donde conectemos diferentes propiedades de las redes, en particular bandas planas que nos ayuden a encontrar o demostrar que la luz se puede localizar en el espacio y quedar atrapada. Topología, que nos ayuda a que esa localización, por ejemplo, sea robusta frente al desorden o a efectos del ambiente, y la mezcla de la interacción entre orbitales diferentes, porque las redes fotónicas son representaciones de cadenas de átomos y los átomos tienen diferentes niveles de energía y esos niveles de energía se expresan en diferentes orbitales, entonces lo que haremos en el laboratorio es fabricar redes fotónicas en que la dinámica esté determinada por la interacción entre diferentes orbitales”.

El Grupo de Óptica que lidera el Dr. Vicencio está integrado por un investigador posdoctoral, estudiantes de pregrado y posgrado, un ingeniero eléctrico y una ingeniera mecánica, todos trabajando en el Departamento de Física, de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile. Con el tiempo, el equipo no solo ha logrado especializarse y perfeccionarse en el uso de nuevas técnicas experimentales, sino que también exploran aplicaciones con redes fotónicas que podrían mejorar diferentes tecnologías actuales, entre ellas, el dispositivo SAFE (Sistema de Apertura Foto-Electrónica), una especie de llave que basa su funcionamiento en la seguridad que otorga la infinita posibilidad de combinaciones presentes en una red fotónica, y que imposibilita su clonación.

Para Rodrigo Vicencio el rol de la ciencia es clave para el desarrollo del país y en ese sentido, un objetivo central de su trabajo es “seguir desarrollando investigación experimental en óptica y fotónica para formar capital avanzado; a estudiantes de magíster y pregrado que sepan de óptica y puedan enfrentar el mundo con esas herramientas. Asimismo, fortalecer la investigación local en física experimental que nos ayuda a desarrollar mejor calidad de investigación y no solamente con teoría, sino que también demostrando empíricamente lo que predecimos teóricamente, y la otra es, a través de las investigaciones que hacemos visualizar posibles aplicaciones que puedan tener un impacto en la sociedad”.

Carla Hermann: De luz clásica a luz cuántica

“Intense quantum light: engineering and characterization of nonclassical radiation” es el nombre del proyecto con el cual la investigadora de la Universidad de Chile Carla Hermann trabajará en los próximos cuatro años junto a los investigadores de MIRO Marcel Clerc (U. Chile) Stephen Walborn y Pablo Solano (ambos UdeC).

El proyecto de investigación se centra en caracterizar la transformación de luz clásica a luz cuántica, primero desde una perspectiva teórica y luego experimental. “El objetivo de mi propuesta es básicamente caracterizar cómo evoluciona una luz que normalmente se conoce o entiende como luz clásica a estados de luz que son altamente cuánticos y después llevarlo al laboratorio. En artículos anteriores nosotros hemos reportado cómo los estados coherentes, tienen una huella cuántica muy importante que se puede explotar a través de interacciones no lineales, para luego ser usados en diferentes áreas como, por ejemplo, la metrología cuántica. Entonces, la idea es poner a interactuar esta luz “clásica” no linealmente en algún medio y ver cómo esta muestra su verdadera naturaleza cuántica”.

Dado que la maternidad es uno de los aspectos que dificulta la participación de mujeres en el mundo científico, el concurso Fondecyt Regular incorporó un margen de tiempo mayor para evaluar la productividad científica de quienes hayan sido padres y madres a partir de 2017, sin embargo, no deja de ser un reto para quienes postulan. “Tuve que escribir mi proyecto con mi hijo recién nacido, durante sus primeras 3 semanas de vida, con mucho apoyo familiar para lograr esa tarea titánica”, cuenta la Dra. Hermann.

Actualmente, Carla Hermann es parte de la Red de Investigadoras de Chile y es la única mujer dedicada a la óptica cuántica experimental que lidera un laboratorio en nuestro país, el cual está ubicado en el Departamento de Física de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile. Por esta razón, entiende la importancia de ser referente para nuevas generaciones, motivando a más mujeres a dedicarse a la óptica.

Por otra parte, la Dra. Hermann señala que “este laboratorio es el único en Chile donde se están generando haces gemelos macroscópicos que están correlacionados entre sí y que sirven para muchas aplicaciones en cuántica. Es la primera vez que se lleva a cabo esta técnica en nuestro país y lo que queremos hacer particularmente al estudiar la transición de luz clásica a luz cuántica es algo pionero en el mundo, en el sentido de que la investigación que estamos proponiendo acá, este Fondecyt, se basa en dos artículos que hemos publicado nosotros enteramente desde Chile”.

Por último, la Dra. Hermann destaca la importancia del trabajo colaborativo para lograr objetivos, algo que observó que los laboratorios de Francia y Estados Unidos en los que trabajó anteriormente “Cuando estuve trabajando en el grupo del Nobel de Física (Serge Haroche) había tres profesores excelentes y ellos tenían a cargo el grupo completo y todos los proyectos los involucraban a los tres de alguna manera. Creo que lo que ellos lograron, que fue el Nobel de Física del año 2012, tiene que ver con ese trabajo colaborativo y no competitivo”, reflexiona.

Dinesh Singh: Fabricando supercondensadores ambientalmente sustentables

En su laboratorio de Nanosíntesis, ubicado en la Universidad de Santiago, el Dr. Dinesh Singh se dedica a la síntesis y caracterización de materiales con usos científicos y tecnológicos, formando parte de la línea de investigación de MIRO “Nuevas fuentes de luz”.

En los últimos años, el Dr. Singh ha enfocado parte de su investigación al estudio del grafeno, por sus cualidades para la conducción del calor y la electricidad. Su proyecto “Ecofriendly approach for the development of cost effective, highly efficient, and durable graphene-Ag/Cu based supercapacitor device” busca producir supercapacitores o supercondensadores eficientes, durables y económicos, que sean amigables con el medio ambiente y que puedan ser una alternativa a las baterías convencionales.

Sobre su ventaja el Dr. Singh comenta que “los supercondensadores son dispositivos de almacenamiento de energía, como baterías de iones de litio, celdas de combustible y condensadores, etc., pero en algún sentido son mejores a estos, ya que tienen una densidad de potencia muy alta, una densidad de energía óptima, una carga rápida y un ciclo de vida prolongado”.

Actualmente, los supercondensadores se usan en aplicaciones que requieren muchos ciclos rápidos de carga y descarga en lugar de almacenamiento compacto de energía a largo plazo, sin embargo, aún existen múltiples desafíos que se deben superar para que se conviertan en una tecnología competitiva frente a las baterías de litio, entre ellas, su alto costo de fabricación.

A futuro, y con este proyecto, uno de los objetivos que se plantea el Dr. Singh con este Fondecyt Regular es desarrollar una metodología que permita la fabricación de un dispositivo de alta eficiencia que se pueda comercializar.