Premio de Investigación Max Planck-Humboldt

La Sociedad Max Planck y la Fundación Alexander von Humboldt reconocen los logros de Pablo Jarillo-Herrero, Anastassia Alexandrova y Sumit Gulwani

28. Septiembre 2021

El Premio de investigación Max Planck-Humboldt 2021 es para Pablo Jarillo-Herrero por su trabajo sobre materiales cuánticos bidimensionales. El físico del Instituto tecnológico de Massachusetts (MIT) descubrió intrigantes efectos mecánicos cuánticos en capas apiladas de grafeno o materiales similares. El Premio de investigación Max Planck-Humboldt está dotado con 1,5 millones de euros en un periodo de cinco años. Jarillo-Herrero utilizará esta financiación para iniciar un proyecto de investigación innovador en el Instituto Max Planck para la Investigación del Estado Sólido y la Universidad de Stuttgart. La Medalla Max Planck-Humboldt de este año se otorgará a Anastassia Alexandrova de la Universidad de California, Los Ángeles, y a Sumit Gulwani de Microsoft Corporation en Redmond. Alexandrova está siendo reconocida por su trabajo en el desarrollo racional de catalizadores y la comprensión de materiales funcionales. Gulwani es honrado por sus importantes contribuciones al desarrollo de software, por ejemplo, la síntesis automática de programas. Sus hallazgos han llevado, entre otras cosas, a métodos avanzados de enseñanza basados en computadoras. Debido a las precauciones del coronavirus, los premios de este año se entregarán durante una ceremonia en Berlín el 3 de noviembre de 2022 junto con los premios de 2022.

"El éxito de la investigación en Alemania y en todo el mundo se basa en la creación de redes internacionales. Solo si científicos de todo el mundo unen fuerzas para desarrollar soluciones juntos, podremos abordar los principales desafíos de nuestro tiempo, como el cambio climático o covid-19. El Premio de Investigación Max Planck Humboldt hace una importante contribución a esto al permitir que los científicos de las instituciones de investigación alemanas e internacionales colaboren especialmente estrechamente durante un período de cinco años", dice la Ministra Federal de Investigación, Anja Karliczek. "Lo importante que es esto se puede ver en los hallazgos de la investigación de Pablo Jarillo. Su trabajo abre caminos hacia nuevos componentes para mejorar la tomografía por resonancia magnética en aplicaciones médicas o para la computación cuántica. Las tecnologías cuánticas, en particular, tienen un enorme potencial para la economía y nuestra sociedad, y queremos aprovechar eso. Es por eso que estamos particularmente satisfechos con esta cooperación transfronteriza en investigación de vanguardia".


Homenajeados por su investigación: Pablo Jarillo-Herrero (izquierda) recibe el Premio max de investigación Max Planck-Humboldt 2021; Anastassia Alexandrova y Sumit Gulwani son honrados con la Medalla Max Planck-Humboldt 2021.

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Homenajeados por su investigación: Pablo Jarillo-Herrero (izquierda) recibe el Premio max de investigación Max Planck-Humboldt 2021; Anastassia Alexandrova y Sumit Gulwani son honrados con la Medalla Max Planck-Humboldt 2021.

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"En la ciencia cuántica, la investigación se está llevando a cabo sobre principios básicos que allanarán el camino para la tecnología innovadora del futuro. El trabajo innovador de Jarillo-Herrero sobre materiales cuánticos es un excelente ejemplo de cómo la investigación nos hace repensar continuamente nuestra visión del mundo. Su investigación tiene el potencial de hacer que los componentes electrónicos sean más eficientes y las computadoras más rápidas y aumentar la superconductividad de los materiales", dice Hans-Christian Pape, presidente de la Fundación Alexander von Humboldt.

"Con su investigación sobre materiales cuánticos bidimensionales, Jarillo-Herrero ha abierto un nuevo campo de investigación en el que se pueden esperar muchos conocimientos fundamentales tanto para la ciencia cuántica como para la tecnología cuántica", dice Martin Stratmann, presidente de la Sociedad Max Planck. "Estamos muy contentos con la cooperación con Pablo Jarillo-Herrero en este prometedor campo hecho posible por el Premio max De Investigación Max Planck-Humboldt".

Materiales cuánticos para sensores, electrónica eficiente y computadoras cuánticas

Algunos de los materiales cuánticos que Pablo Jarillo-Herrero está investigando ya son visualmente llamativos, debido al efecto moiré: consisten en dos capas superpuestas de grafeno o sustancias similares cuyos átomos forman un patrón de panal regular. Cuando las capas se retuercen entre sí, surgen nuevos patrones que tienen una estructura hexagonal como las capas superpuestas, pero a mayor escala. Sin embargo, cuando las capas se giran una contra la otra, no solo cambian los patrones ópticos de las capas, sino también las propiedades físicas de los sistemas. En este tipo de estructuras bidimensionales de moiré, Pablo Jarillo-Herrero ha descubierto algunos efectos que han recibido especial atención en la física en los últimos años. Por ejemplo, ha observado que los materiales cuánticos pueden combinar tanto la superconductividad como las propiedades topológicas. La corriente fluye a través de superconductores sin resistencia, que hasta ahora se ha utilizado principalmente para generar campos magnéticos particularmente fuertes, para medir campos magnéticos con mucha precisión en el cuerpo, por ejemplo, o para realizar operaciones lógicas en computadoras cuánticas. Los materiales topológicos, o más precisamente los aislantes topológicos, conducen la electricidad solo en su superficie, mientras que la aíslan completamente en su interior. Tales materiales son de interés para los componentes de las futuras computadoras y también para las computadoras cuánticas. La combinación de superconductividad y propiedades topológicas en las superredes moiré abre posibilidades completamente nuevas, especialmente porque Pablo Jarillo-Herrrero también ha descubierto que las propiedades superconductoras pueden ser controladas por un campo eléctrico.

En experimentos separados, Jarillo-Herrero y sus colaboradores encontraron un auténtico imán bidimensional. El orden magnético generalmente solo puede formarse cuando muchos electrones o átomos que transportan un momento magnético interactúan en una estructura tridimensional. Sin embargo, Pablo Jarillo-Herrero también ha descubierto el orden magnético en una sola capa de átomos de cromo y yodo ticulados y, además, ha observado cómo este orden cambia cuando se apilan múltiples capas de yoduro de cromo una encima de la otra. Su trabajo sobre estructuras bidimensionales está ayudando a comprender mejor el magnetismo, así como las propiedades topológicas y la superconductividad. Los materiales cuánticos también podrían usarse para sensores particularmente sensibles, para electrónica de bajo consumo o para computadoras cuánticas.

En busca de nuevos sistemas moiré       

Pablo Jarillo-Herrero estudió en la Universidad de Valencia y en la Universidad de California en San Diego. Después de obtener su doctorado en la Universidad Tecnológica de Delft y un puesto postdoctoral en la Universidad de Columbia, se convirtió en asistente y más tarde profesor asociado en el Instituto de Tecnología de Massachusetts. Desde entonces se ha hecho cargo de la Cátedra Cecil e Ida Green allí. Pablo Jarillo-Herrero ya ha recibido numerosos premios por su investigación, entre ellos el Premio Oliver E. Buckley en 2020, el premio más prestigioso de física del estado sólido en los Estados Unidos, y el Premio Wolf en Física.

Pablo Jarillo-Herrero llevará a cabo su proyecto de investigación en el Instituto Max Planck para la Investigación del Estado Sólido en Stuttgart en estrecha colaboración con la Universidad de Stuttgart. Investigará nuevos sistemas de capas de moiré. Esto implicará la fabricación muy precisa de tales sistemas, el desarrollo de perillas de ajuste que se pueden usar para controlar sus propiedades y su caracterización precisa utilizando varios métodos. Por ejemplo, utilizará una técnica que permite el seguimiento en vivo, por así decirlo, de cómo el ángulo entre dos capas superpuestas afecta sus propiedades electrónicas.

Pionero en el diseño sistemático de catalizadores y la comprensión de materiales

Anastassia Alexandrova, que realiza investigaciones en la Universidad de California en Los Ángeles, recibirá la Medalla Max Planck-Humboldt por su trabajo en química teórica, en particular sus estudios sobre la catálisis de reacciones químicas y la ciencia de materiales. Entre otras cosas, el químico ha desarrollado métodos que simulan cómo se comporta un catalizador durante una reacción química, qué estructuras median entre los socios de reacción en detalle, y cómo las condiciones de reacción, como la temperatura, la presión y la concentración de los materiales de partida, influyen en los estados del catalizador y esta interacción. De esta manera, demostró que la superficie del catalizador se reestructura durante una reacción y que son precisamente los detalles estructurales que rara vez están presentes en el catalizador los que son cruciales para el curso de la reacción. Además, Anastassia Alexandrova ha desarrollado modelos dinámicos de cómo el tipo de enlace químico influye en las propiedades mecánicas, electrónicas y termodinámicas de los materiales. También hizo contribuciones significativas a la comprensión y modelado de campos eléctricos intramoleculares en enzimas y su papel en la catálisis enzimática.

Honrado por la programación automática y la educación computacional

Sumit Gulwani, científico de Microsoft Research en Redmond, también recibirá la Medalla Max Planck-Humboldt. Con experiencia en análisis de programas e inteligencia artificial, dio forma al campo de la síntesis de programas, que surgió alrededor de 2010. El científico informático desarrolló algoritmos que pueden generar programas de computadora de manera eficiente a partir de muy pocos ejemplos de entrada-salida, especificaciones basadas en lenguaje natural o solo del contexto de código y datos. Su trabajo hizo posible que los no programadores programan tareas tediosas y repetitivas de hojas de cálculo, y permitió mejoras de productividad para científicos de datos y desarrolladores para disputas de datos y tareas de ingeniería de software. Recientemente, Sumit Gulwani también ha estado utilizando las herramientas de síntesis de programas para la educación asistida por computadora de alumnos y estudiantes. A partir de la corrección automática del trabajo de los alumnos en la educación de programación, evolucionó aún más esta línea de trabajo para detectar malentendidos y dar retroalimentación y calificaciones de aprendizaje, también en materias como matemáticas y aprendizaje de idiomas.

 
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