Korrontea lortzeko elektrodo gisa lehen aldiz material magnetikoak erabiltzen dituen zelula fotovoltaiko bat garatu du Luis Hueso Ikerbasque ikertzaile eta CIC nanoGUNEko Nanogailuak taldeko buruak gidatzen duen nazioarteko ikerketa-talde batek. Taldean, Txinako Zientzia Akademiako, Max Planck Institutuko (Alemania) eta nanoGUNEko bertako zientzialariek hartzen dute parte. Science aldizkari zientifiko entzutetsuak argitara eman ditu ikerketa horren emaitzak. Luis Huesoren iritziz, ikerketa honek “ateak irekitzen dizkio argia elektrizitate bihurtzeko bide eraginkorrago berri bati”.

NanoGUNEko ikertzaileak azaldu duenez, “gailua zelula fotovoltaiko sinple bat da, material organiko batez —C60 fullerenoa— eta kobaltozko eta nikelezko elektrodo magnetikoz osatua”. C60 fullerenoa 60 karbono-atomoz osatutako molekula bat da, baloi-itxurakoa, eta Buckyball ere esaten zaio. Bestalde, elektrodo magnetikoek espin izeneko propietate gehigarria duen korrontea sortzen dute. Bien arteko konbinazioa ez da ustekabekoa; izan ere, jakina da spinaren orientazioa kontrolatzeko aukera eman lezakeen material fotovoltaikoa dela fullerenoa. Propietate hori erabiliz eta kontrolatuz eguzki-zelularen eraginkortasuna handitu daiteke, korronte handiagoa sortzeko gai baita horrela. Huesok azaldu duenez, “ohiko eguzki-zelulek ‘desordenatuta’ dauzkate spinak, eta guk, magnetismoari esker, spinak ‘ordenatzea’ lortu dugu; hala, korronte handiagoa bil daiteke”. Ikertzaileek egiaztatu dute mota horretako elektrodoak erabiltzeak % 14 handitzen duela gailuaren eraginkortasun fotovoltaikoa.

Baina gailuak badu beste abantaila gehigarri bat, agerian utzi baitu gai dela korronte alternoa sortzeko zuzenean, eta hori askoz ere erabilgarriagoa da ohiko eguzki-zelulek sortzen duten korronte zuzena baino, ez baita transformadorerik erabili behar. “Korronte-inbertsioa gailuan bertan gertatzen da, interakzioan jartzen baitira argiak sortutako elektroiak eta spinak ‘ordenatuta’ dauzkaten kontaktu magnetikoak”, azaldu du Huesok.

Elektrodo magnetikoak erabiltzeak zelula fotovoltaikoen eraginkortasuna handitzen duela frogatu badute ere, ikertzaileek adierazi dute asko falta zaiela oraindik zelula fotovoltaiko optimoa lortzeko. Helburu horrekin ari dira lanean, fullerenoa baino eraginkorragoak diren beste material organiko batzuekin antzeko gailuak sortzeko. Ikertzaileak adierazi duenez, “etorkizunean aukera izango dugu eguzki-modulu gisa jokatuko duen eta zuzenean korronte alternoa sortuko duen gailu komertzial bat ekoizteko”.

Eusko Jaurlaritzak, Espainiako Ekonomia eta Lehiakortasun Ministerioak eta Europar Batasunak, European Research Council-en bidez, diruz lagundutako ikerketa baten emaitza da lan hau.

Europar Batasunaren Trebakuntza Sareetan, munduko hainbat herrialdetako unibertsitateek, ikerketa-zentroek eta enpresek hartzen dute parte, ikertzaile-belaunaldi berri bat trebatzeko xedearekin. Bikaintasun zientifikoa eta enpresa-berrikuntza bultzatzeko balioko du diru-laguntza horrek, baita ikertzaileen karrera-aukerak sustatzeko ere, haien ekintzailetasuna, sormena eta berritzeko gaitasuna garatuko baitira.

Doktore-titulua ez daukaten eta ikerketako lehen 4 urteak eginak dituzten gazte ikertzaileak trebatzeko dira sare horiek (Early Stage Researcher, ESR ikertzaile esaten zaie gazte horiei). 2018an, lau ESR ikertzaile hasiko dira nanoGUNEn, QuESTech eta HYCOAT proiektuetan, nanoGUNEko Nanogailuak eta Nanomaterialak taldeetan, hurrenez hurren. Lau beka horietako bat eskatzeko aukera zabalik dago zentroaren webgunean: www.nanogune.eu. Elektronika kuantikoaren eta estaldura hibridoen arloetan trebatzeko aukera izango dute gazte ikertzaile horiek.

QuESTech

NanoGUNEko Nanogailuak taldeak “Quantum Electronics Science and Technology training” (QuESTech) proiektuan hartuko du parte, zeinetan Europako aditu-sare bat sortuko baita, elektronika kuantikoaren arloan gazte ikertzaileei abangoardiako trebakuntza eskaintzeko. Proiektu honen helburu nagusia da gailu elektroniko kuantikoak eraikitzea, aztertzea eta sailkatzea. QuESTech proiektuan, 15 ikertzaile trebatuko dira espintronikan, elektronika bakunean, puntu kuantikoetan eta termodinamika kuantikoan. Ikertzaile bakoitzaren ikerketa-proiektuetan, honako garapen teknologiko hauek izango dira kontuan: nanomaterialen hazkuntza, nanoegituraketa, eremu hurbileko mikroskopia, muturreko kondizioen mendeko garraio-neurketa eta kalkulu teorikoak. Dagoeneko, QuESTech proiektuaren emaitza batzuek interes komertziala sortu dute, garabidean dagoen elektronika kuantikoaren industrian.

HYCOAT

Eskala molekularrean diseinatutako material hibridoz osatutako film meheekin aurrerapenak egiteko aukera dago, zenbait arlo garrantzitsutan: ontziratzea eta kapsulatzea, elektronika, bateriak eta aplikazio biomedikoak. Molekula Geruzen Jalkitzea (MLD, Molecular Layer Deposition) da film hibrido ultramehe eta uniformeak hazteko jalkitze-teknika ideala, zeinak zehazki eta era malguan kontrolatzen baititu filmaren lodiera eta konposizio kimikoa eskala molekularrean. NanoGUNEko Nanomaterialak taldeak hartzen du parte HYCOAT Europako Trebakuntza Sarean; sarearen helburua da arlo horietan ondo trebatutako gazte ikertzaile multzo bat osatzea, MLD teknologiaren alderdi guztietan ezagutza sakona izatea, eta estaldura hibridoek izan dezaketen aplikazioari buruzko ikuspegi zabala.

Jose María Pitarke nanoGUNEko zuzendariak dionez, “halako proiektuek izen ona ematen dute nazioartean; ona da, beraz, bai doktoratu aurreko ikertzailearentzat (zeina talde bikain batean trebatuko baita), bai harrerako erakundearentzat (zeinak nazioarteko ikertzaileak hartzen baititu, Europako doktoretza-programa lehiakorrenetako batekin)”. “Gainera —dio Pitarkek—, halako proiektuetan parte hartzeak ateak zabaltzen dizkie etorkizuneko beste proiektu batzuei. Garrantzi handia ematen diote horri Europako Batzordeak eta ikuskatzaileek, finantziazioa emateko garaian”. Azkenik, “aukera ematen du harreman-sare berriak sortzeko, eta onuragarri dira gazte ikertzaileentzat, partzuergoko erakundeekiko lotura handiak sortzen baitira, harremanak aurrera egin baitezake eta onurak ekar baititzake baita programa amaitutakoan ere”, erantsi du.

Tesi honetan Hall spin efektua aztertzen da. Efektu hori spin-orbita akoplamendua duten metaletan gertatzen da, eta karga-korronteak spin-korronte bihurtzen ditu, eta alderantziz. Bihurketa horiek interes teknologiko handikoak dira, memoria magnetikoak idazteko prozesuan (MRAM memoriak, esaterako) edo irakurketan (spinean oinarritutako zirkuitu logikoetan bezala, Intelen proposamen berri bat) erabiltzeko ahalmena baitute. Zenbait metaletan, hala nola platinoan (Pt) edo tantalioan (Ta), efektu hori eragiten duten mekanismoak azaldu dira ikerketan, eta, horri esker, konbertsio horren eraginkortasuna nola handitu egiaztatu ahal izan dute. Platinoa (Pt) grafenoarekin ere konbinatu dute, spin-korronteak karga-korronte eraginkor bihurtzen dituen gailua lortzeko.

Hall spin efektua Hall anomalo efektuarekin lotuta dago; efektu hori XIX. mendetik ezagutzen da, baina duela gutxi arte ez da askorik ikertu. Tesiaren bigarren zatian agerian geratu da material ferromagnetikoetan uste baino konplexuagoa dela erlazio hori.

Edurne Sagasta

Edurne Sagastak Fisika ikasi zuen UPV/EHUn, eta Nanozientzia eta Material Aurreratuak masterra egin ondoren unibertsitatean, doktore-tesia hasi zuen nanoGUNEn. “Unibertsitatean fisika ikasi ondoren, praktikoagoa izango zen zerbait egin nahi nuen. Aldi berean, jende gehiago duen proiekturen batean murgiltzea nahi nuen, munduko hainbat laborategi bisitatzeko aukera ere ez nuen baztertzen; laburbilduz, ikerketa-proiektu bati ekiteko gogo nuen” adierazi du ikertzaileak. “Doktore-tesia amaitu ondoren, industriaren mundura jauzi egitea erabaki nuen, eta gaur egun Mondragon Assembly enpresan ari naiz lanean”, dio.

Europako Batzordeak SPEAR proiektua aukeratu du ITN programaren barruan finantzatzeko. Proiektuak 4 urteko iraupena izango du, eta 4 milioi euro inguru jasoko ditu. Batez ere, doktoratu aurreko 15 ikertzaile kontratatzeko eta horiei goi-mailako prestakuntza eskaintzeko erabiliko da diru hori. Fèlix Casanova, nanoGUNEko Nanogailuak taldeko Ikerbasque ikertzailea, da SPEAR proiektuaren burua.

Proiektuaren arduradunak nanoGUNEn adierazi duenez, “ikerketaren helburua da spin-orbita lotura sendoa duten material berriak bilatzea; material horiekin lotutako fenomeno berriak aztertzea; eta fenomeno horietan oinarritutako gailuak garatzea, hurrengo belaunaldiko konputaziorako memorietarako eta prozesadoreetarako”. “RAM memoria konbentzionalean ez bezala, hurrengo belaunaldian, hala nola MRAM memorian (Magnetic Random Access Memory), datuak ez dira karga elektriko edo korronte-fluxu gisa biltegiratzen, baizik eta biltegiratze magnetikoko elementuen bidez. Era berean, gaur egun siliziozko transistoreak dituzten mikroprozesadoreak ordezkatzeko zenbait teknologia ditugu, hala nola spin-logika edo MESO logika, ikaskuntza automatikoa edo konputazio neuromorfikoa, material berri horiez baliatuko liratekeenak”, erantsi du Fèlix Casanovak.