Universidad
Politécnica de Madrid

05.12.24

Durante los últimos 50 años, la optoelectrónica ha transformado radicalmente diversas áreas tecnológicas, desde la computación hasta la energía solar, gracias a los avances en materiales semiconductores, que se caracterizan por tener 2 bandas electrónicas. Dando un salto cualitativo, TANGO desarrollará materiales con 3 bandas electrónicas, lo cual permitirá fabricar novedosos dispositivos optoloectrónicos hasta ahora imposibles de realizar. Para ello, se integrarán puntos cuánticos coloidales en el interior de una matriz de semiconductores de la familia de las perovskitas (QDIP, por sus siglas en inglés). Haciendo uso de las extraordinarias propiedades de los QDIP, TANGO demostrará los primeros dispositivos optoelectrónicos de 3 bandas: un transistor capaz de conmutar entre tres estados (0, 1 y 2) y una célula solar de alta eficiencia.

Este es el proyecto en el que trabaja el investigador del Instituo de Energía Solar (IES) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), Íñigo Ramiro, que ha conseguido financiación del Consejo Europeo de Investigación (ERC por sus siglas en inglés: European Research Council).

Desafíos resueltos con el proyecto TANGO

Para Ramiro, “uno de los principales retos del proyecto era conseguir la viabilidad de estos materiales a temperatura ambiente, para lo cual es esencial evitar el acoplamiento térmico entre bandas. TANGO propone la manera de conseguir eliminar dicho acoplamiento mediante el uso de QDIP, dando lugar así a los primeros materiales de 3 bandas con aplicación práctica. Además - continua el investigador- el proyecto desarrollará por primera vez contactos eléctricos que proporcionarán acceso simultáneo a las tres bandas electrónicas, lo que ofrece un salto cualitativo en la versatilidad de estos materiales con respecto a los semiconductores tradicionales, permitiendo el diseño y fabricación de novedosos dispositivos y aplicaciones”.

Nuevas perspectivas en el campo de los semiconductores

Este avance es significativo, ya que aunque el concepto de materiales de 3 bandas fue planteado por primera vez en 1997 por los investigadores Antonio Luque y Antonio Martí de la Universidad Politécnica de Madrid, hasta la fecha no se han logrado materiales viables. En palabras del investigador, “el proyecto tiene como objetivo desarrollar una nueva familia de materiales que cuente con las deseadas propiedades derivadas de las 3 bandas, posibilitando así una revolución y renacer del campo. Además, desarrollará el primer contacto eléctrico a la tercera banda − la banda ambipolar − lo que permitirá tener control externo sobre la misma, algo que hasta ahora no se sabía hacer”.

Íñigo Ramiro alineando un equipo de medidas de eficiencia cuántica de células solares

Distintos niveles de impacto y aplicaciones

Las aplicaciones futuras de TANGO son prometedoras. Aunque el proyecto se encuentra en una fase inicial de prueba de concepto, se anticipa que en el medio y largo plazo se podrán desarrollar innovadores dispositivos optoelectrónicos, como transistores de tres estados y células solares de alta eficiencia.

TANGO abriría nuevas líneas de investigación a nivel mundial, posicionando a España y Europa en el campo de los semiconductores de 3 bandas. Según Ramiro, por un lado, “la creación de nuevas tecnologías derivadas de estos materiales podría fomentar la transferencia de tecnología en un futuro. Por otro, el proyecto ayudará a la formación de nuevos doctores e investigadores postdoctorales, quienes contribuirán al ecosistema científico-tecnológico en Europa”

Trayectoria científica de alto potencial y liderazgo

Iñigo Ramiro es Ingeniero de Telecomunicación por la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Telecomunicación de la UPM y por el Institut National des Télécommunications (INT, Francia), y es Doctor en Energía Solar Fotovoltaica por la UPM. Su actividad investigadora se centra en el desarrollo de materiales cuánticos para su aplicación en optoelectrónica, así como en el estudio de nuevos mecanismos de conversión energética. Durante su carrera ha trabajado en diversos centros de renombre internacional como el Instituto de Energía Solar (IES, España), el Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO, España) o el Centro de Investigación en Materiales (CENIMAT|i3N, Portugal). Actualmente es Investigador Ramón y Cajal en la UPM.

El investigador en la instalación fotovoltaica de la azotea del Instituto de Energía Solar (IES-UPM)

El ERC, las ayudas Consolidator y participación reciente de la UPM

Las Consolidator Grants (CoG) del Consejo Europeo de Investigación (ERC) apoyan a investigadores que hayan demostrado ya independencia científica, alto potencial de liderazgo y estén en el momento de consolidar sus propios grupos o líneas de trabajo.

En total, 328 proyectos han conseguido financiación en la convocatoria de 2024 de CoG, con una tasa de éxito del 14,4%, 21 de ellos en entidades españolas y uno en la UPM. Los investigadores que han conseguido financiación (grantees) son de 43 nacionalidades distintas, que serán acogidos en instituciones en 25 países miembros y asociados distintos.

El proyecto TANGO se une a la lista de proyectos que han recibido financiación recientemente del ERC en los que la UPM es la institución de acogida, como el proyecto TRANSDIFFUSE, financiado por el esquema Synergy Grant (SyG) y coordinado por Eusebio Valero (ETSIAE); el proyecto MIRACLE de Sergio Fernández Garrido (ISOM) y off-shore de Esteban Ferrer (ETSIAE), ambos en la convocatoria 2022 en la modalidad CoG; CausT de Javier Jiménez Sendín (ETSIAE) en la modalidad Advanced Grant (AdG) en 2020; y ECCO de Ángel Goñi-Moreno (CBGP) en la modalidad CoG en 2021.