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Instituto de Física inaugura la primera Sala Limpia de América Latina concebida para la investigación y docencia de primer nivel

En el marco de la celebración de los 40 años de la Facultad de Física se realizó la inauguración de la Sala Limpia más grande del país, que se destaca porque permite a los alumnos, desde pregrado, acceder a tecnología y equipamiento de punta para la nano y microfabricación de dispositivos.

La inauguración y el corte de cinta contó con la participación del Rector de la Universidad Católica, don Ignacio Sánchez, María Elena Boisier, directora de Investigación de la Vicerrectoría de Investigación, una delegación del Centro de estudiantes, el cuerpo docente de la Facultad,  además de un grupo especial de invitados, conformados por profesores y profesoras jubilados, fundadores de la investigación profesional en la Facultad.

¿Qué es una sala limpia?

Una sala limpia es un espacio diseñado para disminuir la contaminación de los materiales. Para esto, se requiere controlar variables como la humedad ambiental, la temperatura, la presión atmosférica, la estática del suelo.  

“Implementar y operar una sala limpia es un desafío mayor, por lo que nos tomó muchos años conseguir los recursos para poder ejecutar el proyecto. Hoy, contamos con la sala limpia más grande de Chile, de 127 metros cuadrados en total, 90 de los cuales tienen el aire filtrado, con muy bajos niveles de contaminación. Esta instalación permite hacer investigación de forma muy eficiente. Sin embargo, la gran diferencia con otras salas limpias de América del Sur, es que la nuestra se diseñó desde su origen como un proyecto multidisciplinario, que permite el acceso libre a distintos investigadores, la colaboración y la docencia”, explica Loïk Gence, investigador del Instituto de Física UC y uno de los promotores del proyecto.

 Su impacto en la docencia

El que sea una sala limpia abierta a la comunidad de estudiantes es una gran oportunidad para ellos de iniciarse en el mundo de la investigación y la Física Experimental.

De hecho, hasta ahora más de 50 alumnos de pre y postgrado de Física, Ingeniería y Química aprendieron a trabajar en sala limpia, a hacer litografías, y fabricaron dispositivos completos a base de grafeno, como una puerta lógica (inversor) a base de ese material.

“Trabajar con grafeno es muy interesante para los alumnos ya que es un material muy nuevo, versátil y funcional, con propiedades extraordinarias: este material tiene muy buena conductividad eléctrica, es transparente, flexible, y tiene excelente resistencia mecánica. Todas estas propiedades permiten usarlo para la fabricación de transistores y dispositivos avanzados, así como fotodetectores, celdas solares, o los inversores con los que trabajaron los alumnos. Si bien este tipo de artefacto se hace en la industria, nuestros estudiantes aprendieron a hacerlo “desde cero”, entendieron la base Física del grafeno, lo manipularon, y crearon un dispositivo clave, que se usa en los dispositivos electrónicos”, explica el académico Loïk Gence.

Los proyectos Fondequip

Recientemente dos académicos de la Facultad se adjudicaron proyectos del Programa de Equipamiento Científico y Tecnológico, Fondequip, lo que permitirá potenciar el nivel de la investigación nacional.

La combinación de ambos equipos permite trabajar con cualquier material, estructurarlo y utilizarlo para hacer aplicaciones tecnológicas.

El primero de ellos es un equipo que ya está operativo y permite la microfabricación, algo relativamente nuevo en Chile. Este equipo tiene una cámara y en su interior genera un plasma capaz de controlar la materia y removerla a escala de nanómetros.

Por ejemplo, permite el trabajo de óptica de altísima calidad. Esta requiere trabajar con lentes limpios y de geometría perfecta. Cada lente está hecho de un vidrio sobre el cual se deposita una capa muy delgada de aluminio o de otro metal reflectante. Este metal debe ser uniforme, contante, sin defectos y estar limpio. El equipo disponible en la sala limpia permite manipular esas capas finas, ajustar su espesura con control nanométrico, y si hay defectos en el espejo, remover la capa del metal y repararlo sin dañar el lente.

El segundo Fondequip, que se implementará en los próximos meses, permitirá adicionar materiales en una superficie. Con una técnica llamada sputtering genera un mini plasma que vaporiza un metal, hace aleaciones entre ellos y puede combinarlos según sus propiedades (como aislantes eléctricos, semiconductores o súper conductores) para depositarlos en un vidrio y generar un espejo.

“Gracias a los proyectos Fondequip nuestros estudiantes podrán formarse y tendrán acceso a herramientas que están presentes en las mejores universidades del mundo, desde sus cursos de pregrado, para poder hacer dispositivos de primer nivel”, concluye el investigador.

Para seguir creciendo, se postulará a otros concursos para equipamientos Fondequip mediano y mayor.

La comunidad celebra los 40 años de la Facultad de Física

Entre el 24 y el 28 de Octubre la Facultad de Física celebró sus 40 años.“La Facultad de Física es una comunidad de casi 600 personas, con mucha riqueza, muchas cosas que celebrar. Solo quiero manifestar y compartir aquí el orgullo que siento día a día por el extraordinario desempeño de nuestra Facultad. La robusta investigación y extraordinaria docencia es valorada en toda la universidad. Y eso es algo de lo cual yo me siento muy orgulloso”, manifestó Máximo Bañados, Decano de la Facultad, en la ceremonia de celebración.

Esta semana se realizaron múltiples actividades orientadas a nuestra comunidad.

Las competencias deportivas dieron inicio a las celebraciones, con torneos de tennis, tennis de mesa, futbolito y ajedrez, además de otros deportes, que contaron con una gran cantidad de participantes entre estudiantes de pregrado, postgrado y académicos.

Estas actividades fueron organizadas por el Centro de Estudiantes, junto a alumnos de postgrado,  con el apoyo de la Facultad de Física.

El martes fue el turno de los estudiantes de visitar la feria de Redes de Apoyo UC, dedicadas a promover el bienestar de nuestra comunidad estudiantil. “Me pareció una muy buena instancia para aprender sobre temas importantes como la salud mental, depresión, cuidado dental, entre otros. Hay muchos servicios a disposición de los y las estudiantes que es necesario que conozcan para poder acceder a ayuda en caso de ser necesario. Yo ya conocía muchos de ellos, pero siempre se aprende algo nuevo”, destacó Valentina Ceballos, estudiante de último año de Astronomía. La coordinación de la feria estuvo a cargo del grupo de tutores de la Facultad de Física, junto a Asuntos Estudiantiles UC, con el apoyo del equipo de Docencia de la Facultad.

El Miércoles 26 fue un día de celebración para la comunidad completa. A la ceremonia asistieron cerca de 200 personas. Esta se inició con la emotiva presentación del libro “Física-Mente”, escrito por Gregorio Martínez, quién cursó la Licenciatura en Física en nuestro Instituto y luego optó por dedicarse a la enseñanza. "Lo que me motivó a escribir Física-Mente fue ver que los estudiantes de hoy poseen una visión reduccionista de la Física, la ven como una rama de la Matemática, y resuelven  los problemas  aplicando fórmulas.  Además, me percaté que los problemas estaban descontextualizados, por esto los estudiantes no se interesaban por aprender ya que no veían la aplicación de la Física con su vida cotidiana. El objetivo de este libro, es intentar cambiar la forma en la que se enseña Física en los colegios, para que el lector entienda el ¿por qué? y el ¿para qué? de las situaciones que acontecen en la vida cotidiana", explicó el autor.

Luego de la presentación, Máximo Bañados anunció una nueva ayuda para la comunidad estudiantil: la instauración formal de las becas de alimentación que año a año el Centro de estudiantes ha solicitado a la Facultad y que van en ayuda de los estudiantes.

Estas Becas existen desde el año 2010 y a la fecha se han otorgado 52 de ellas.  “Hoy nos gustaría formalizar estas becas de dos maneras. Primero, aumentaremos el número de becas a 4 por Instituto por año, las cuales como siempre serán entregadas por el Centro de Estudiantes CEFF. Segundo: queremos recordar a dos miembros de nuestra comunidad que ya no están con nosotros. La beca del Instituto de Física recibirá el nombre de Zdenka Barticevic, quién fue la primera persona en obtener el grado de Doctor en Física en la UC y primera mujer doctorada en Física en Chile. La beca del Instituto de Astronomía recibirá el nombre de Erich Heilmaier, quien fue Director de Observatorio Manuel Foster por más de 40 años, un observatorio pionero de la Astronomía en Chile y que hoy es Monumento Histórico”, anunció el Decano.

Para finalizar, la comunidad pudo escuchar la apasionante charla Magistral ofrecida por el profesor Rafael Benguria: “Una perspectiva sobre la historia de la Física y la Astronomía en la Pontificia Universidad Católica de Chile”.

El día jueves se realizó una jornada especial, dedicada a los profesores fundadores de la investigación profesional en la Facultad. Esta contó con la participación del Rector de la Universidad Católica, don Ignacio Sánchez, María Elena Boisier, Directora de Investigación de la VRI, y una delegación del Centro de estudiantes, además del cuerpo docente de la Facultad y los profesores y profesoras homenajeados.

En su discurso, Máximo Bánados, decano de la Facultad de Física destacó el objetivo de la ceremonia: “hoy celebramos los inicios de la investigación profesional en nuestra Facultad. Cuando hablamos de "fundadores de la investigación profesional en la Facultad" no lo asociamos con la fecha del primer Nombramiento en la UC ni nada por el estilo. Hemos querido celebrar a aquellos profesores que iniciaron y consolidaron líneas de investigación y contribuyeron a delinear la Facultad de Física que conocemos hoy”.

Tras la ceremonia, los invitados visitaron  la sala del decanato donde se presentó un nuevo mural de honor, con las fotos de los profesores fundadores.  “La idea es que todos aquellos profesores que fueron pivotales en la construcción de la Facultad, como una unidad cuyo eje es la investigación y docencia de excelencia, sean reconocidos y recordados, explicó el Decano.

Luego, los asistentes fueron invitados a la inauguración y corte de cinta de la Sala Limpia de micro y nanofabricación, un laboratorio de primer nivel para investigación, docencia de pregrado y post grado y servicios externos.

Para terminar su discurso, el decano hizo un llamado: “Queridos colegas, profesores fundadores, espero que ustedes aprecien que la facultad de Física hoy, una comunidad de casi 600 personas, gradúa a decenas de científicos cada año y produce 400 papers al año existe gracias al empuje, la determinación y la creatividad de ustedes".

El viernes la semana de celebración terminó con energía,  alegría y creatividad,  con una tocata organizada por el Centro de Estudiantes de la Facultad de Física.

Invitación a conmemoración del aniversario de la Facultad de Física UC: 40 años aportando al desarrollo de la ciencia

Este miércoles 26 de octubre, a las 17.00 hrs. en el Patio del Reloj de Sol se realizará la ceremonia de aniversario de los 40 años de la Facultad de Física, fundada el año 1982.

A la ceremonia se invitó a participar a todos los miembros de nuestra comunidad: estudiantes, profesionales, personal administrativo, y los profesores y profesoras del Instituto de Física y de Astronomía.

Como parte del programa de actividades, el ex-estudiante de nuestra Facultad, Gregorio Martínez, presentará su primer libro, que recopila problemas apasionantes de la Física y está dirigido a estudiantes de enseñanza media. “El objetivo de este libro, es intentar cambiar la forma en la que se enseña Física, para que el lector entienda el ¿por qué? y el ¿para qué? de las situaciones que acontecen en la vida cotidiana”, explica su autor.

Además, se realizará un homenaje a dos ex miembros de nuestra comunidad: la Dra. Zdenka Barticevic, quien realizó su Magíster y su Doctorado en nuestra Facultad, convirtiéndose en la primera Doctora en Física de nuestra institución, quien se desempeñó en el área de Física de Semiconductores y el Profesor Erich Heilmaier, quién se desempeñó como Director del Observatorio Manuel Foster entre 1938 y 1982.

Para finalizar, el académico Rafael Benguria ofrecerá la charla magistral: "Una perspectiva sobre la historia de la Física y la Astronomía en la Pontificia Universidad Católica de Chile", en la que compartirá con la comunidad los hitos y desafíos históricos propios de nuestra Facultad.

Algunas claves para entender el Premio Nobel de Física 2022

El 4 de octubre la Real Academia de Ciencias de Suecia entregó el Premio Nobel de Física 2022 a los investigadores Alain Aspect (Francia), John Clauser (Estados Unidos) y Anton Zeilinger (Austria) por sus aportes innovadores en mecánica cuántica.

Cada uno de ellos, ha realizado experimentos utilizando estados cuánticos entrelazados, en los que dos partículas subatómicas generan un vínculo “inexplicable” que se mantiene aun cuando ambas estén en lados opuestos del universo, comportándose como una sola unidad, incluso cuando están separadas.  

Sus resultados innovadores permiten trabajar en el desarrollo potencial nuevas tecnologías, en áreas como telecomunicaciones, computación cuántica y ciberseguridad.

En esta nota entrevistamos al investigador del Instituto de Física, Jerónimo Maze, para comprender mejor la investigación de los galardonados y sus potenciales.

¿Qué son los fotones entrelazados o estados cuánticos entrelazados?  

La mecánica cuántica nos dice que los estados de dos partículas pueden estar relacionados entre sí. Por ejemplo, si tenemos dos tazas de café, en donde cada una puede estar llena o vacía, la mecánica cuántica permite que existan estados en donde si la primera taza está llena, la segunda estará vacía. Y al mismo tiempo, si la primera está vacía, la segunda estará llena. De esta manera, si una persona observa la primera taza vacía, una segunda persona observará que la segunda taza está llena, sin importar la distancia que las separe. Por supuesto, en nuestra experiencia cotidiana esto no ocurre. Sin embargo, esta propiedad comienza a emerger a medida que consideramos sistemas cada vez más pequeños como pares de fotones, electrones, etcétera.

La manera en que se encuentran entrelazadas las partículas es distinta a la que predice la mecánica clásica. Einstein, a quien este actuar a distancia le parecía fantasmagórico o espeluznante, ideó junto a Podolski y Rosen en 1935 un experimento pensado para poner a prueba a la mecánica cuántica. Si el experimento fallaba según las predicciones de la mecánica cuántica, esta estaba incompleta.   

¿Cómo se produce el entrelazamiento?  

El entrelazamiento de dos partículas está asociado a eventos físicos específicos en donde existe alguna cantidad o propiedad que se conserva. Por ejemplo, en el caso de la conservación de momento angular total, la polarización de dos fotones (sus momentos angulares) están entrelazados si estos provienen de un átomo excitado que ha decaído a un estado fundamental y en donde el cambio de momento angular del átomo ha sido nulo. En este caso, cada fotón puede tener momento angular, pero estos son opuestos ya que la suma de sus momentos angulares debe ser cero. Este proceso puede ocurrir tanto naturalmente o ser inducido experimentalmente como lo hicieron Clauser (1972) y Aspect (1982). 

¿Por qué los resultados experimentales que obtuvieron los galardonados fueron tan innovadores? 

Alain Aspect comprobó experimentalmente en 1982 que las predicciones de la mecánica cuántica eran correctas. Fue un experimento pionero en donde Aspect observó la polarización de un par de fotones entrelazados.

¿Qué es la polarización de un fotón?

La luz, que está compuesta de fotones, es una onda electromagnética. Existe un campo eléctrico y magnético, y la dirección en donde apunta este campo eléctrico es su polarización. Sin embargo, para que el experimento fuese válido, las polarizaciones debían observarse en puntos separados y de manera simultánea de manera que ningún tipo de información pudiese transmitirse entre ellos, incluso si esta información viajaba a la velocidad de la luz. Clauser había realizado un experimento similar 10 años antes en donde también se comprobaba la predicción de la mecánica cuántica, pero que no satisfacía esta condición. Luego, Anton Zeilinger realizaba en 1997 la primera demostración de teletransportación cuántica.

¿Cuál es el impacto de este hallazgo en el desarrollo de nuevas tecnologías a mediano y largo plazo?

La información cuántica aprovecha la propiedad de superposición de la mecánica cuántica. Nuestra taza de café puede estar llena y vacía a la vez. Este principio que recordemos aplica cada vez más a medida que miniaturizamos los dispositivos electrónicos, y en especial los computadores, causa que los elementos básicos de la información que llamamos bits ya no estén en estados 0 y 1 como nos dice la lógica binaria, sino que podrán estar en cualquier superposición de estos estados al mismo tiempo, un bit cuántico. Esto ha permitido el desarrollo de la computación cuántica que podría resolver problemas de manera inmensamente más eficiente que un computador clásico. Un ejemplo de esto es la factorización de grandes números, es decir, encontrar los factores primos que componen a un número dado (por ejemplo, 21 es igual a 3 por 7, entonces 3 y 7 son sus factores primos). Es fácil encontrar la multiplicación de varios números primos, pero es tremendamente difícil encontrar los números primos de otro número arbitrariamente grande. Esta operación inversa que para un computar clásico le tomaría billones de años, a un computador cuántico le tomaría minutos. Actualmente, y en ausencia aun de un computador cuántico de muchos quantums bits, los algoritmos de encriptación utilizan esta dificultad para transmitir información de manera segura. Claramente el avance de la computación cuántica pone en riesgo la seguridad de la transmisión de información.

Sin embargo, la mecánica cuántica también provee la solución a esta crisis de información segura. Utilizando fotones entrelazados es posible transmitir información de manera segura. En el año 1997, fotones entrelazados fueron producidos desde un satélite y observados a más de mil kilómetros de distancia. Y en el año 2020 estos fotones fueron utilizados para generar información segura entre dos localidades de China separadas por más de mil kilómetros.

La mecánica cuántica también tiene otras aplicaciones en el desarrollo de sensores para explorar nuestro mundo nanoscópico con una precisión sin precedentes. Esta área conocida como metrología cuántica, junto a la computación cuántica y la generación de fotones entrelazados cuánticamente, impactará al mundo y a la manera de comunicarnos entre nosotros.

Crédito Imagen  MARK GARLICK/SCIENCE PHOTO LIBRARY via Getty Images.

Columna Emol: " La espeluznante ciberseguridad de la mecánica cuántica", por Jerónimo Maze

Se inicia el proceso de postulación a los programas de postgrado del Instituto de Física (Admisión 2023)

Entre el 17 de octubre y el 25 de noviembre se encuentran abiertas las postulaciones para los programas de postgrado del Instituto de Física UC. 

Ya sea que los estudiantes se integren al Doctorado en Física, el Magíster en Física o el Magíster en Física Médica, podrán adquirir una formación sólida y avanzada en Física, en una institución de referencia nacional e internacional de investigación y generación de capital humano avanzado. 

Revisa nuestros programas y postula en los siguientes enlaces: