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XVI PREMIO DUPONT DE LA CIENCIA



ANGEL RUBIO SECADES


Ángel Rubio Secades (27-09-65) es doctor en ciencias físicas y catedrático del departamento de Física de Materiales de la Facultad de Químicas de la Universidad del País Vasco y miembro de la Unidad de Física de Materiales del centro mixto CSIC-UPV/PHU.


El profesor Ángel Rubio Secades ha realizado un trabajo pionero brillante sobre la caracterización y predicción de nuevos materiales nanométricos y ha desarrollado conceptos teóricos y códigos computacionales para la investigación de la respuesta electromagnética de nanoestructuras en campos externos. Ha hecho contribuciones pioneras en un amplio abanico de áreas, sobre todo en el dominio de la nanociencia, desde agregados atómicos y biomoléculas a nanotubos de carbono y nitruro de boro, aparte de su importante trabajo en semiconductores y nuevos materiales nanoestructurados. Además, ha creado una escuela de investigadores en Europa en el campo de nanotubos y espectroscopias.
Los tres principales aspectos del trabajo de Ángel Rubio en el dominio de la nanotecnología son:
A) Contribuciones de vanguardia en el campo de nano/bio estructuras.

Campo de nanotubos: Ángel Rubio predijo la estabilidad de nanotubos de nitruro de boro y boro-carbono-nitrógeno lo que llevó a su realización experimental y al inicio de un nuevo campo de investigación con enorme potencial tecnológico dadas sus numerosas y novedosas aplicaciones. Estas contribuciones son las más citadas de Ángel Rubio, quien introdujo en España esa línea de investigación después de su regreso a Valladolid desde la Universidad de California en Berkeley en 1994/95, y la ha desarrollado desde entonces en las Universidades de Valladolid y del País Vasco (San Sebastián). Ha demostrado que las excelentes propiedades mecánicas de los nanotubos les hacen ideales para aplicaciones de alto desgaste y para refuerzo de materiales (“composite materials”) y para su uso en nanodispositivos [tanto electrónicos como ópticos y magnéticos, así como sensores químicos.
En los últimos años ha conseguido otro hito que permite la interpretación y uso de la espectroscopia Raman en la caracterización de nanotubos y la observación de la localización de Anderson en tubos de carbono irradiados. Otro aspecto analizado en detalle es la influencia en entorno en las propiedades de transporte de los nanotubos como futuros componentes de los nanodispositivos y el control de las propiedades de las nanoestructuras de carbono mediante irradiación con átomos o con electrones.
Campo de biomoléculas y su integración en nanodispositivos: Ángel Rubio ha hecho una contribución importante en Biofísica relacionada con la descripción microscópica de la respuesta a la luz de biomoléculas, en particular la “green flourescent protein” y diferentes mutantes de la misma, lo que le ha permitido desentrañar el impacto de los estados de protonación en los diferentes procesos fotofísicos que la proteína realiza después de ser excitada y que determinan su funcionalidad biológica. Además se ha abordado cuantitativamente la isomerización del azobenceno y del retinal, así como la investigación de la actividad óptica de las bases del ADN para dispositivos moleculares. En la actualidad estos estudios se han extendido a los procesos de absorción de luz en microorganismos y plantas, porfirinas (fotosíntesis) y su posible aplicación en nanodispositivos ópticos (por ejemplo memorias moleculares basadas en nanohilos con porfirinas absorbidas, nuevas células fotovoltaicas, etc…).
Recientemente en colaboración con el grupo del Prof. Hardí Gross en al Freie-Uniersität de Berlín ha abordado la descripción de la superconductividad en nanostructuras (efecto de la dimensionalidad en la temperatura de transición superconductora) así como la respuesta de moléculas y nanoestructuras a láseres pulsados de muy alta densidad (“espectroscopias del femto y atto segundo).

B) Metodológico: Desarrollo de nuevos esquemas teóricos para describir las propiedades espectroscópicas de nanoestructuras a partir de técnicas de simulación de primeros principios.
Ángel Rubio es un experto mundial del cálculo de excitaciones electrónicas en física, química y biofisica. En ese campo, ha contribuido decisivamente al desarrollo del formalismo TDDFT (time-dependent density functional theory), y a su posterior aplicación en agregados atómicos, biomoléculas (cromoforos), nanotubos, sólidos y superficies. Estos trabajos han sido revisados recientemente en un artículo publicado en Reviews of Modern Physics, que se ha convertido en el documento clave para quienes trabajan en ese campo. Estos estudios se han extendido exitosamente a la descripción de nuevos funcionales de correlación que describan las fuerzas de dispersión van der Waals, uno de los grandes retos teóricos actuales y que tiene amplias implicaciones en todos los campos de la ciencia, en particular los relacionados con biofísica, nuevos materiales nanoestructurados (autoemsamblado) y química (en general “soft matter”).
También ha propuesto un formalismo nuevo que combina la potencia de la física de muchos cuerpos con el TDDFT para describir propiedades de respuesta en sistemas complejos. Entre sus muchas ventajas, permite el cálculo de vidas medias en procesos de transporte electrónico en nanoestructuras incluyendo efectos excitónicos. Su utilidad, más allá del ámbito teórico, está en su capacidad predictiva de los espectros de absorción, fotoemisión (resuelta en ángulo y tiempo), fluorescencia, luminiscencia, Raman, etc... Por último Ángel Rubio ha venido realizando una actividad fuerte en el desarrollo de la teoría del funcional de la densidad aplicada a la descripción del transporte electrónico en sistemas moleculares en conjunción con desarrollos paralelos usando las técnicas Standard de funciones de Green fuera del equilibrio.
C) Contribuciones a la comunidad científica:
Desarrollo, mantenimiento y distribución de códigos: Ángel Rubio ha dedicado un esfuerzo generoso a la creación de instrumentos para el estudio de la dinámica electrón-electrón y electrón-ión mediante la TDDFT, como es la solución de las ecuaciones de Kohn-Sham dependientes del tiempo de manera no perturbativa en una maya espacial. Desde su aparición en 2003, más de ciento cincuenta grupos en todo el mundo están usando este programa (OCTOPUS) en diferentes aplicaciones, como el control de la reactividad química y la generación de armónicos altos aplicables a fuentes moleculares de rayos X, la caracterización óptica de hidrocarbonos aromáticos policíclicos (de interés en medio interestelar), puntos cuánticos, agregados magnéticos (spintronica) estudio de espectros vibracionales resonantes de nanotubos y el acomplamiento electro-vibracional en nanoestructuras (vidas medias). Este código se ha distribuido y enseñado en la escuela Time Dependent Density – Functional Theory: Prospects and Applications” celebrada en Benasque – Huesca en Agosto-Septiembre 2004. Debido al éxito de la escuela, esta se realizará de nuevo este año y de nuevo en el 2008. Pretende convertirse en el referente mundial en el campo de la teoría del funcional de la densidad dependiente del tiempo aplicada a problemas de interés tanto básico como aplicado en química, física, ciencia de materiales y biofísica, entre otros.
Construcción de la “European Theoretical Spectroscopy Facility (ETSF)” que es el equivalente teórico de un sincrotrón con “líneas” distribuidas a lo largo de Europa (inicialmente en los diez nodos de la red de excelencia NANOQUANTA). Ángel Rubio está construyendo el nodo español de la red ETSF para la transferencia de conocimiento a empresas y otros grupos de investigación mediante la organización de cursos de postgrado y máster, “hands-on tutorials”, actividades de divulgación científica, publicación de libros, conferencias etc…
Como pionero en el campo de nanotubos en España, ha contribuido a establecer en España una masa crítica de investigadores que empezaron a trabajar en nanotubos a través de colaboraciones con Ángel Rubio.

Premio DuPont de la ciencia

© Abril 2007