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Instituto de Magnetismo Aplicado

UMAFUS - Unidad de Materiales Funcionales en UCM

El Instituto de Magnetismo Aplicado (IMA) fue fundado en 1989 por la Universidad Complutense de Madrid (UCM) con el objetivo de combinar la investigación científica básica en el campo de los materiales funcionales con la transferencia de tecnología, especialmente en el campo de los materiales magnéticos. La investigación se basó en la determinación de la relación estructura-propiedades-aplicaciones, por lo que desde el principio el IMA cooperó fuertemente con el grupo científico responsable del Centro de Microscopía Electrónica de la Universidad Complutense, que posteriormente se convirtió en una instalación nacional integrada en un único científico y tecnológico (ICTS), el Centro Nacional de Microscopía Electrónica (CNME). El requisito de determinar la relación entre estructura y propiedades hizo que los investigadores del IMA establecieran fuertes colaboraciones con físicos teóricos con experiencia en teoría de la materia condensada y simulaciones para desarrollar conjuntamente las bases físicas que explican el comportamiento de los materiales analizados. Esta cooperación aumentó significativamente en los últimos años cuando la investigación se centró en nanomateriales, con propiedades dependientes del tamaño.

En los últimos años, el desarrollo de materiales multifuncionales y la evolución de la investigación científica hacia estudios y proyectos multidisciplinarios, hizo que el IMA estableciera también programas de cooperación con otros grupos que no trabajan en el magnetismo pero utilizan materiales funcionales para diferentes aplicaciones. Esta evolución hizo que el IMA se transformara en un centro de investigación avanzado y se convirtiera en el laboratorio de referencia para materiales funcionales de la UCM, aumentando significativamente el personal, los recursos y las instalaciones. Para dar una respuesta a esta nueva situación que sobrepasa el campo del magnetismo, se creó la Unidad de Materiales Funcionales de UCM (UMAFUS-UCM).

El equipo de investigación UMAFUS-UCM está compuesto por grupos que durante los últimos años han compartido y perseguido objetivos comunes dirigidos a la comprensión y desarrollo de materiales funcionales a través de la sinergia y enfoques y disciplinas complementarias como física, química, ciencia de los materiales, medicina y cristalografía. Esta unidad se ha construido sobre la base de la colaboración de algunos de los mejores expertos en la correlación de la estructura de los materiales con sus propiedades para examinar algunos de los temas más candentes de la ciencia de los materiales y la nanociencia, energía y transporte, tecnología de la información y biomedicina.

El objetivo principal de UMAFUS-UCM es doble: primero, realizar investigaciones sobre el campo de materiales magnéticos y funcionales, incluyendo técnicas de síntesis, correlación entre estructura y propiedades. Y en segundo lugar, desarrollar dispositivos basados ​​en esos nuevos materiales para aplicaciones en diferentes campos, como Transporte y Energía, Tecnología de la Información y Biomedicina. UMAFUS-UCM realizará una excelente investigación básica combinada con el desarrollo de nuevos dispositivos para la transferencia de tecnología al sector privado, y de esa forma dar respuesta a las necesidades de la sociedad como el bienestar, las comunicaciones y la energía.

INVESTIGACIÓN

 

Las principales áreas de investigación de UMAFUS son:

 

-Oxidos magnéticos con especial atención a los óxidos correlacionados fuertes complejos

Estos materiales exhiben los diferentes comportamientos físicos que incluyen propiedades magnéticas, ópticas y de transporte. Estas propiedades pueden ser acoplados y adaptados a través de una estequiometría controlada de arquitecturas complejas. La investigación básica sobre este tema se centró en la fabricación y comprensión de los principios básicos que rigen las propiedades físicas de esos materiales. Los óxidos complejos de perovskita fuertemente correlacionados (AMO3) constituyen una de las series más importantes de materiales inorgánicos sintéticos y uno de los tópicos más candentes en Ciencia de Materiales, que incluyen sistemas más relevantes como superconductores de alta Tc, perovskitas con magnetoresistencia colosal relacionadas con manganeso y multiferroicos. La dimensionalidad estructural, así como los cambios de composición, influyen fuertemente en las propiedades físicas de estos óxidos y compuestos relacionados. En este contexto, una parte de la investigación en la unidad se ha dedicado a controlar los factores que afectan la dimensionalidad en las perovskitas complejas. Además, la estructura electrónica del catión M influye fuertemente en las modificaciones estructurales que tienen lugar al crear vacíos aniónicos y por lo tanto, se lleva a cabo una reducción controlada del contenido de oxígeno. El aprovechamiento de las variaciones de la composición en los subredes aniónicos y / o catiónicos, junto con el control de los estados de oxidación son tareas esenciales porque están en la raíz misma de las interacciones magnéticas y electrónicas de estos sistemas. La estructura local y los fenómenos de orden – desorden de la composición, así como los sutiles cambios en los estados de oxidación, pueden ser observados por microscopía electrónica de alta resolución (HREM), microscopía electrónica de transmisión por barrido (STEM) y espectroscopias de energía de dispersión y dispersión de energía de rayos X (EELS). Sobre la base de los conocimientos adquiridos, se realiza un trabajo adicional en el diseño de dispositivos basados en estos óxidos para aplicaciones electromagnéticas.

 

-Materiales magnéticos para radiofrecuencia

El uso de las comunicaciones inalámbricas ha aumentado exponencialmente en los últimos años, por lo que la búsqueda de materiales que absorben microondas moduladoras es de interés fundamental para lograr con éxito nuevos desarrollos tecnológicos. La unidad realizó una actividad intensa sobre materiales magnéticos amorfos que exhiben respuestas intensas en el rango de microondas (permeabilidad magnética del orden de 10-100). Esta actividad combina la investigación básica sobre la relación estructura-propiedades con el desarrollo de dispositivos para aplicaciones biomédicas que se implantan en el cuerpo humano y permiten el seguimiento de constantes vitales mediante campos de radiofrecuencia. Estos materiales magnéticos amorfos también se han utilizado para la fabricación de dispositivos de protección contra daños por radiación de microondas, y también se han utilizado como sensores en tecnología de transporte. Estos materiales también tienen propiedades prometedoras hacia el diseño de nuevos dispositivos de recolección de energía y sistemas de seguridad.

 

-Biomateriales

Esta línea de investigación (dirigida por el Prof. Vallet) se ha centrado específicamente en biocerámica para aplicaciones médicas útiles para la administración de fármacos, la ingeniería de tejidos y la lucha contra la infección. La investigación sobre el diseño de materiales mesoporosos funcionalizados se ha ampliado con la capacidad de liberar moléculas bioactivas. Este esfuerzo en la ciencia se ha convertido en la piedra angular para entender en profundidad estos sistemas de liberación de fármacos que son tan populares hoy en día en este campo. La complejidad de estos sistemas híbridos aumenta para adaptar sus propiedades a las necesidades clínicas específicas. En muchos casos, es necesario modificar orgánicamente las paredes de sílice mesoporosa a través de la unión covalente de grupos funcionales. Esta funcionalización conduce a materiales mesoporosos híbridos que pueden actuar como matrices huésped de una amplia gama de fármacos a través de interacciones débiles. La funcionalización de las paredes de sílice puede ser necesaria por varias razones. En algunos casos, hay ciertos fármacos con una naturaleza hidrofóbica notable que no muestran ninguna tendencia a penetrar en la sílice mesoporosa hidrófila. La funcionalización con grupos funcionales hidrofóbicos es una buena alternativa para promover la carga de diferentes fármacos hidrófobos. Esta estrategia también se emplea para retrasar la cinética de liberación de ciertos fármacos de canales mesoporosos al medio acuoso de liberación debido a la disminución del grado de capacidad húmeda de la superficie del material. Una de las grandes ventajas de estos materiales mesoporosos es la gran versatilidad del proceso sintético, que permite la producción a granel, pero también como microcápsulas e incluso como nanopartículas. Esto conduce a una excelente herramienta en medicina y nanomedicina. En realidad, las nanopartículas magnéticas han sido encapsuladas en nanopartículas inorgánicas mesoporosas de sílice para aplicaciones contra el cáncer, capaces de diseñar nanopartículas inteligentes que además son capaces simultáneamente y sinérgicamente realizar una doble función, liberar citotóxidad de forma controlada y desprender calor (hipertermia ). El efecto de respuesta a los estímulos puede aplicarse para la liberación bajo demanda del fármaco.

-Nanomateriales y nanoestructuras

 

Este es un tema transversal, que se superpone con todas las líneas descritas anteriormente. La modificación de las propiedades físicas a nanoescala constituye un enfoque atractivo desde un punto de vista fundamental, y permite afinar sus funcionalidades y optimización para aplicaciones específicas. La unidad llevó a cabo una gran cantidad de trabajo en la investigación de nanopartículas metálicas y de óxido, incluyendo el análisis de la estructura con las técnicas microscópicas más avanzadas con el fin de diseñar las propiedades funcionales de los materiales a esta escala.

 

-La tecnología quántum

 

Estamos asistiendo a una nueva era emergente de las tecnologías de la información, y la Comisión Europea ha seleccionado esta área como una prioridad para el futuro. La revolución cuántica en curso se está desarrollando en todo el mundo, trayendo avances transformadores a la ciencia, la industria y la sociedad. Creará nuevas oportunidades comerciales, abordará desafíos globales, proporcionará capacidades estratégicas para la seguridad y permitirá desarrollar capacidades aún no imaginadas para el futuro. Comprende cinco ramas estratégicas en las que nuestra unidad ha logrado reconocimiento internacional: metrología cuántica, sensores cuánticos, criptografía cuántica, simulación cuántica y computación cuántica. Los avances en este ámbito darán lugar a beneficios económicos, científicos y sociales a largo plazo. Resultarán en una Unión Europea más sostenible, productiva, emprendedora y segura. Nuestras contribuciones a estos desarrollos se basan en las sinergias generadas entre varios de nuestros grupos de investigación. La interacción entre las características novedosas de los materiales magnéticos cuánticos apoya los cálculos cuánticos de una manera confiable, y los modelos teóricos se han desarrollado con el fin de llevar a cabo cálculos cuánticos de una manera tolerante a fallos en los materiales magnéticos. Los investigadores de la unidad han realizado destacadas contribuciones en la frontera del conocimiento en este campo pavimentando los principios físicos de la computación cuántica.

 

El grupo

 

La unidad está compuesta por:

-Personal de Investigación Permanente: 53

-Post-doctorados: 21

-Estudiantes de doctorado: 36

-Técnicos: 1

-Personal administrativo: 3

CV de los líderes de grupo

 

Prof. José María González-Calbet

Catedrático de Química Inorgánica en la Universidad Complutense desde 1990. Coautor de más de 460 publicaciones en el campo de Química de Estado Sólido y Materiales con índice h = 41 y más de 7000 citas. Investigación dedicada al estudio de la reactividad de los sólidos para obtener nuevos óxidos funcionales. Director de 20 tesis doctorales, más de 26 proyectos de investigación como IP y co-inventor de 6 patentes. Responsable del Centro Nacional de Microscopía Electrónica de la UCM desde 2010 y Vicepresidente del Instituto de Magnetismo Aplicado (IMA) desde 1990. Responsable del Grupo de Materiales de UCM de CEI Moncloa desde 2010.

 

Profesor Antonio Hernando Grande

Catedrático de Magnetismo en UCM. Fundador y director de IMA desde 1989. Co-autor de más de 300 trabajos de investigación (H = 47, más de 10.000 citas) y 17 patentes. Ha sido IP de más de 40 proyectos de investigación y 60 contratos de transferencia de tecnología obteniendo fondos de más de 5 M€. También ha supervisado 22 tesis de doctorado y ha presentado más de 100 charlas invitadas en conferencias. Premios: Doctor Honoris Causa por la Universidad de Santander y la Universidad del País Vasco; Miembro de la Real Academia de Ciencias de España, miembro de la American Physical Society; Premio de Oro de la Real Sociedad Española de Física, Premio de Investigación Miguel Catalán del Gobierno de la Comunidad de Madrid; Premio Nacional de Investigación Juan de la Cierva.

 

Prof. María Vallet Regí

Catedrática de Química Inorgánica en la Universidad Complutense desde 1990. Co-autor de más de 650 publicaciones en los campos de Biomateriales y Ciencia de Materiales con índice h de 76 y más de 22000 citas. Ha obtenido recientemente una Advanced ERC, reconocida internacionalmente como pionera en el campo de los materiales cerámicos mesoporosos aplicados a la biomedicina, un campo de investigación en el que se la considera una referencia científica mundial. Fue una líder innovadora en mostrar la capacidad de estos sistemas para actuar como sistemas de suministro de fármacos. Estos materiales pueden cargarse con moléculas biológicamente activas para conseguir una liberación controlada de fármaco. Estos logros abrieron una nueva ventana terapéutica que ha terminado en el lanzamiento de un nuevo campo de investigación rentable. Su investigación involucra la relación entre fármacos, biomateriales y nanomedicina incluyendo la aplicación de nanopartículas para el tratamiento del cáncer por hipertermia, diseño de sistemas sensibles a los estímulos, dendrímeros para la aplicación de transfección de genes y andamios 3D para ingeniería de tejidos con diferentes funcionalidades superficiales. Premios: Doctor Honoris Causa por la Universidad del Pais Vasco (UPV-EHU) y la Universidad Jaime I (UJI, Castellón); Miembro de la Real Academia de Farmacia de España, Miembro de la Real Academia de Ingeniería de España; Oro de la Real Sociedad Española de Química, Premio Nacional de Investigación Leonardo Torres Quevedo (2008), Premio de Investigación Miguel Catalán (2013) de la Comunidad de Madrid.

 

Prof. Jacobo Santamaria

Catedrático del Departamento de Física de la Universidad Complutense de Madrid. Es coautor de más de 240 publicaciones con h-index 34 y más de 3000 citas en los últimos 10 años. Ha sido invitado a dar más de 50 seminarios y coloquios y más de 70 charlas en prestigiosas conferencias internacionales. Ha supervisado más de 20 proyectos de investigación de maestría y 11 estudiantes de doctorado. Director del Grupo de Investigación de Física de Materiales Complejos-GFMC, dedicado a la fabricación y estudio de películas delgadas, nanoestructuras y heterostructuras de óxidos correlacionados con especial énfasis en el magnetismo y la superconductividad. En los últimos 10 años, ha creado un laboratorio con capacidades de crecimiento epitaxial en un ambiente de sala limpia, equipado con litografía de haz óptico y equipado con experimentos de magnetotransporte (hasta 4) para temperaturas criogénicas en campos magnéticos, Física de interfaces de óxidos complejos. Su experiencia es en la fabricación y medición de óxido nanoestructuras planas y heterostructuras y túneles magnéticos.

 

Prof. Juan Manuel Rodríguez Parrondo

Catedrático de Física en UCM. Es coautor de 96 publicaciones con h-index 26 y más de 2700 citas. Ha supervisado 4 estudiantes de doctorado y 6 postdoctorales. Ha dirigido seis becas nacionales en los últimos diez años y ha dado más de 20 conferencias invitadas en los últimos cinco años. En 2016 fue invitado a conferenciante en STATPHYS '16, la principal conferencia internacional en Física Estadística. Ha sido investigador invitado en la Universidad de Lund, el Instituto Max Planck para Sistemas Complejos, la Universidad Rockefeller, ESPCI (París), la Universidad de Stanford, UC Berkeley y UC San Diego. En 2008 recibió la beca Martin Gutzwiller en el Instituto Max Planck de Sistemas Complejos (Dresden), por sus "Contribuciones sustanciales a problemas fundamentales como la naturaleza de la disipación y la flecha del tiempo, la física de los trinquetes y la búsqueda de Estrategias óptimas en los juegos".

 

Prof. Miguel Ángel Martín-Delgado Alcántara

Catedrático de Física Teórica, Ph.D. Física U. Complutense de Madrid. Ha dirigido o participado en más de 20 proyectos de investigación, tanto a nivel nacional como internacional (UE y USA). Ha obtenido financiación por unos 3 millones de euros. Co-autor de más de 140 publicaciones con más de 5000 citas e índice h = 35. Autor y editor de varios libros en Springer-Verlag. Miembro de la Real Academia de las Ciencias de España. Coordinador general del consorcio de investigación QUITEMAD (Quantum Information Technologies Madrid). Editor Científico de la revista Scientific Reports (área de Física Cuántica) del Nature Publishing Group.

 

Prof. Ignacio Lizasoaín Hernández.

Catedrático de la UCM. Doctorado en 1989 (Premio a la tesis doctoral extraoridnaria). Su producción científica incluye más de 150 trabajos de JCR con 7.000-10.000 citas totales e índice h de 50. Es co-editor de 6 libros, co-autor de más de 60 capítulos de libros, co-inventor de 3 patentes y co -Director de 16 tesis doctorales. Como investigador principal, ha dirigido 3 becas internacionales, en su totalidad o como coordinadora de socios (Programa de Capital Humano y Movilidad, Programa Científico de la OTAN, Institutos Nacionales de Salud, EE.UU.), más de 15 becas nacionales financiadas por el Plan Nacional de I + D + I (FIS, SAF, Net research programs), más de 10 por otros organismos públicos (Comunidad Autónoma de Madrid, etc.) y varios por empresas privadas.

 

Dra. María Varela del Arco.

PhD (2001) en Física por la Universidad Complutense de Madrid, España. Ha sido coautora de más de 200 trabajos de investigación (h-factor de 38, más de 4700 citas) y ha sido IP de varios proyectos de investigación incluyendo programas del Departamento de Energía de los Estados Unidos, MINECO español o una subvención ERC inicial (> 2M euros). Ha supervisado dos tesis de maestría y dos tesis de doctorado, nueve investigadores postdoctorales y varios visitantes de verano. Ha presentado 78 conferencias invitadas en conferencias internacionales y 42 seminarios invitados en importantes instituciones de todo el mundo. Premios: Nuevos Investigadores en Física Experimental en 2001 de la Real Sociedad Española de Física o la Microscopía de la Sociedad de América Burton medalla en 2014.

 

Prof. Carlos Leon Yebra

Profesor Titular del Departamento de Física de la Universidad Complutense de Madrid. Ha sido coautor de más de 160 ponencias, recibiendo un total de más de 4250 citas y con un índice h = 35. Ha sido invitado 14 veces a conferencias internacionales y ha impartido más de 10 seminarios y coloquios. Ha supervisado 14 proyectos de investigación de maestría y 5 estudiantes de doctorado. Es coautor de un libro sobre Ionics publicado por Springer-Nature. Desde 2013 es Punto de Contacto Nacional Español para Nanotecnología y Convocatorias de Materiales Avanzados del Programa Europeo de Investigación H2020. También es miembro del Consejo de Redacción de Scientific Reports, una revista de Nature Publishing Group.

 

Dr. Miguel Ángel García García-Tuñón

Doctor en Física en 1999 (Premio a la tesis doctoral extraordiria). Co-autor de 132 trabajos de investigación (h = 33, más de 3500 citas) y 10 patentes (3 transferidos) y ha sido IP de 13 proyectos de investigación obteniendo fondos competitivos de 689 K€. Participación en 16 contratos de transferencia de tecnología (IP en 4 de ellos). También ha supervisado 4 tesis de doctorado y ha presentado 21 charlas invitadas en conferencias. Premios: Golden Epsilon (Sociedad Española de Electrocerámica 2010) y Golden Alpha por la transferencia de tecnología (equipo compartido, de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio 2015).

 

Dra. Pilar Marín Palacios

PhD (1995) en Física por la Universidad Complutense de Madrid. Ha publicado más de 100 trabajos de investigación (h-factor 20, más de 1300 citas) y ha sido IP de 9 proyectos de investigación más de 20 contratos de transferencia de tecnología con empresas que obtienen fondos de más de 2 M€. Coautor de 20 Patentes, muchas de ellas en explotación por parte de empresas. Supervisor de 4 tesis doctorales. Presentó más de 15 charlas invitadas en conferencias. Responsable de Micromag 2000, S.L. Spin-off de la empresa en 2000. Premios: II Premio Talgo a la Innovación Tecnológica (2001) y I Concurso de Indes de Empresas "Spin-off" de la Comunidad de Madrid en el área de Nuevos Materiales, Nanotecnología y Tecnologías de Producción Junio ​​de 2003). Miembro del  Club Español de Magnetismo y de la Red Ibernam Sensores y Nanotecnologías.

 

Dra. Patricia de la Presa Muñoz de Toro

Doctor en Física en 1997. Co-autor de 61 trabajos de investigación (h = 17, más de 800 citas) y 2 patentes, ha sido IP de 3 proyectos de investigación obteniendo fondos competitivos de 247 K€. Participación en 1 contrato de transferencia de tecnología como IP con 340 K€. También ha supervisado 1 tesis doctoral y 2 están en desarrollo, ha supervisado 5 Trabajos Fin de Máster, y cerca de 20 estancias de graduados y postgraduados internacionales. Ha presentado 12 charlas invitadas en conferencias.

 

Dra. Arantzazu Mascaraque

Doctor en Física en 1999 (Premio a la tesis doctoral extraordinaria). Coautor de 62 trabajos de investigación (h = 17, más de 900 citas) y 1 patente. Ha sido IP de 8 proyectos de investigación obteniendo fondos competitivos de 210 K€. También ha supervisado 3 tesis de doctorado (1 con premio de tesis destacado) y ha presentado más de 20 charlas y seminarios invitados. Ha sido Vicedecana de Investigación de la Facultad de Física durante el período 2010-2014.

 

Dr. Oscar Rodríguez de la Fuente

Doctorado en Física en 2002 (Premio a la tesis doctoral extraordinaria). Co-autor de 40 trabajos de investigación con h-index de 13. Ha sido IP de 6 proyectos de investigación obteniendo fondos competitivos de más de 350 K€. También ha supervisado 3 tesis de doctorado (1 con premio de tesis destacado) y ha presentado más de 20 charlas y seminarios invitados.