jueves, 16 de agosto de 2018

Sobre premios y contratos.

En esta entrada voy a explicar por qué a las instituciones les encanta dar premios a científicos y sin embargo son mucho más reacias a dar becas, contratos y proyectos.  La explicación es bastante  sencilla, pero creo que suele pasar desapercibida.  Dar premios es mucho más barato que conceder contratos, antes llamados becas, y a cambio tiene mucha mayor visibilidad en los medios. Por el contrario, las convocatorias de proyectos, contratos y becas puede incluso dar lugar a publicidad negativa,  como discuto más abajo.

Consideremos el caso de los premios Jaume I que concede la Comunidad Autónoma de Valenciana (CAV)  anualmente, en 8 categorías diferentes. Los premiados se llevan una jugosa suma de 100k€.   Por tanto, con un presupuesto de  menos de 1M€, la CAV    reparte los 8 premios, y con una cantidad adicional mucho menor que esa, supongo,  paga a los jurados y organiza la ceremonia de entrega.  El resultado es un aluvión de publicidad positiva. Los medios regionales y nacionales cubren la noticia.  El nombre de la Comunidad Valenciana aparece vinculado a la promoción de la Ciencia y la Tecnología. Los premiados conceden entrevistas en las que salen contentísimos y orgullosos.   

Veamos ahora lo que le cuesta a la CAV el recientemente lanzado programa "Gent".  El presupuesto anual previsto es de 2.6M€. Con él se espera contratar investigadores en 3 modalidades diferentes. La cuantía de las subvenciones, dedicadas en su mayoría a cubrir el sueldo de los investigadores, en cuatro modalidades diferentes es  de 70k€, 55k€ y 40k€ y 22k€. A un promedio de algo menos de 50k€, y suponiendo  una distribución uniforme,  el programa permitirá la contratación de unas 50 personas, a distribuidas entre la red de centros de investigación y las  5 universidades valencianas.

Por cada persona que logre el contrato es casi seguro que habrá 5 o 10 que no lo consigan. Muchos de ellos creerán que su evaluación no habrá sido justa, y algunos se quejarán en redes sociales.   En cambio, nadie que se haya postulado al premio Jaime I y no lo consiga saldrá a protestar.  La mayoría de los beneficiados por los contratos no será entrevistada por la prensa. Nótese que las cuantía económicas de los contratos, algunos de los cuáles tienen una duración de 4 años, son mayores que el premio Jaume I.  Sin embargo,  el prestigio del premio, y del premiado,  es mucho mayor. 

Por tanto, la disyuntiva para una institución es la siguiente: usar el dinero para lograr publicidad positiva y evitar críticas y problemas, o usarlo para una causa mucho más útil,  pero que puede dar lugar a publicidad negativa a corto plazo.  Quizá no estaría de más que, para corregir la situación, los científicos pusiéramos algo de sordina al aluvión de publicidad positiva que generan los premios, así como a la publicidad negativa que pueda genera una convocatoria de proyectos y contratos.  Por el mismo motivo, aprovecho para  dar la bienvenida al programa Gent, así como al programa Beatriz Galindo que impulsó el anterior gobierno de España. 

viernes, 11 de mayo de 2018

Recordando a Feynman: La ciencia es como el sexo.

Hoy Feynman habría cumplido 100 años, pero desgraciadamente nos dejó mucho antes, en 1988.  La combinación de su descomunal talento y su chispeante personalidad  explican tanto sus monumentales aportaciones a la física como un legado adicional, en forma  de frases memorables, e incluso charlas enteras, que seguimos recordando y repitiendo.  Hoy quiero destacar  una de mis favoritas,  "Science is like sex: sometimes something useful comes out, but that is not the reason we are doing it".  La traducción sería  "La ciencia es como el sexo:  en ocasiones da lugar a  algo útil, pero esa no es la razón por la que lo practicamos".

La frase viene a intentar remediar un gigantesco malentendido. El gran público cree que los científicos nos dedicamos a resolver problemas prácticos, es decir, a buscar aplicaciones.  La única excepción a esta regla la encontramos en el caso  de astrofísicos y físicos de partículas, que han logrado inculcar en la sociedad que el estudio del origen último del universo no requiere una excusa práctica. A todos los demás científicos, la primera pregunta que nos hacen cuando hablamos de nuestro trabajo es "¿cuáles son las aplicaciones?".     Así,  da casi vergüenza confesar que nuestra investigación está guiada por la curiosidad, y que la mayoría de los resultados científicos no valen para nada.

 Una vez confesado que hacemos ciencia por curiosidad y no para resolver problemas,  toca responder a la pregunta:   ¿por qué invertir dinero en investigación científica?. Mis respuestas a esta pregunta, que vengo repitiendo en este blog, son siempre  las mismas:
  1. La mayoría de los resultados científicos no valen para nada, pero unos pocos lo cambian todo. Es imposible anticipar cuál es el resultado útil,  con lo que hay que financiar todo el lote.
  2. Muchos resultados científicos útiles (América, el micro-ondas, la penicilina, el viagra, la magneto-resistencia gigante) se han descubierto por accidente,    en el transcurso  de investigaciones con un fin diferente. 
  3. La formación de científicos permite a una sociedad disponer de un grupo de personas que es capaz de comprender la creciente complejidad tecnológica que impregna todos los ámbitos de la sociedad. Si una país no invierte en ciencia, no tiene forma de entender, de primera mano, los cambios tecnológicos que  la ciencia hace posible. 
  4. La inversión en ciencia es una buena operación de relaciones públicas, es decir, de publicidad. Un país que invierte en ciencia es un país que apuesta por su futuro, y manda así varios  mensajes a la sociedad, y otro al resto de países: capacidad económica, vocación de permanencia, apuesta por el talento. 

En resumen, y repitiendo  el lema del blog,  investigar cuesta dinero, pero ¿cuál es el precio de no investigar?.

domingo, 6 de mayo de 2018

Explorando imanes bidimensionales mediante efecto túnel.

Retomo el blog hablando de nuestro último trabajo,  "Probing magnetism in 2D van der Waals crystalline insulators via electron tunneling", publicado la semana pasada en Science.  Se trata de una colaboración con el grupo de Pablo Jarillo-Herrero, en MIT,  que fabrica y mide  los dispositivos que describo en esta entrada,   el grupo de Paul Canfield en Iowa State University, que proporciona el cristal ferromagnético de triyoduro de cromo que protagoniza la historia,  el grupo del profesor  Watanabe en la Universidad de Tokyio,  que proporciona los cristales de nitruro de boro,  y mi grupo en el INL, que ha llevado a cabo la parte teórica del trabajo. 

El sistema que hemos estudiado es un cristal ferromagnético, triyoduro de cromo  (CrI3).   Al igual que el grafito, el CrI3  puede ser delaminado hasta producir cristales bidimensionales, usando el mismo método que permitió el descubrimiento del grafeno.  En 2017 el grupo de Pablo Jarillo-Herrero  reportó por primera vez la observación de orden ferromagnético en un cristal bidimensional de triyoduro de cromo.  Es cierto que desde hace ya más de 30 años varios grupos en el mundo son capaces de producir láminas ferromagnéticas  de espesor atómico, integradas en multicapas.  La novedad del descubrimiento del CrI3 radica en que se trata de un cristal autónomo ("stand-alone"), que puede ser estable en una variedad de substratos.  Así,  y a diferencia de lo que ocurre con el crecimiento de multicapas tradicional,  la integración de varios cristales bidimensionales diferentes mediante  apilamiento permite fabricar las llamadas multicapas de Van der Waals, en alusión a la interacción débil que tiene lugar entre cristales bidimensionales.   Esta ventaja explica por qué en menos de un año varios grupos en el mundo han sido capaces de producir dispositivos electrónicos que integran monocapas de triyoduro de cromo, haciendo posible la observación de varios fenómenos físicos novedosos.

En el caso de nuestro trabajo, los dispositivos en cuestión contienen un número pequeño (de 2 a 4) capas de triyoduro de cromo, que separan  dos electrodos de grafito.  Ambos,  grafito y CrI3,  son  encapsulados en nitruro de boro (BN) , que actúa como una membrana protectora para prevenir la degradación del CrI3,  que es muy reactivo.  En este dispositivo,   la circulación de corriente eléctrica de un electrodo de grafito al otro, implica el paso de los electrones a través del CrI3, que es un material aislante (véase la figura). Esto es posible gracias a que el diminuto grosor de la capa de CrI3,  unos pocos planos atómicos, permite a los electrones pasar a través del efecto túnel cuántico.  Como dice José Lado, uno de los colegas coautor del trabajo, "la mecánica cuántica nos dice que si lanzamos suavemente un objeto contra una pared, existe una probabilidad de que la atraviese, en lugar de rebotar.  En el caso de objetos macroscópicos esta probabilidad es tan pequeña que nunca observamos el efecto. En cambio, cuando se trata de electrones atravesando "paredes" de espesor atómico,  la probabilidad de que ocurra el efecto túnel es apreciable, y permite el paso de corriente en nuestros circuitos".



Esquema de la unión túnel magnética con electrodos de grafito y barrera túnel de CrI3. Tomado de D. R. Klein et al, Science, DOI: 10.1126/science.aar3617

El dispositivo en cuestión funciona de forma similar a una unión túnel magnética  (UTM), aunque con una diferencia llamativa. Mientras que en las UTM convencionales, los electrodos conductores son metales ferromagnéticos, y la barrera túnel es un material aislante no magnético, en nuestro caso el material magnético hace  de barrera aislante, mientras que los electrodos son no magnéticos (grafito).   La resistencia eléctrica del una UTM convencional depende de la orientación relativa de la magnetización de los electrodos. Así, cuando ambos imanes apuntan en la misma dirección, la resistencia es menor.  Llamamos magnetoresistencia túnel a la variación de la resistencia como función de la orientación relativa de la magnetización en una UTM. 

En nuestros dispositivos,  es posible variar de forma independiente la  orientación relativa de los diferentes planos atómicos de CrI3 que están en la barrera.  La magnetoresistencia observada toma valores muy grandes, lo cuál nos indica que los electrones que "tunelean"  están fuertemente influidos por el magnetismo del CrI3.   De acuerdo con la tercera ley de Newton, la afirmación recíproca también es cierta: los electrones ejercen un efecto sobre el magnetismo del triyoduro de cromo.  En particular,  los dispositivos permiten observar como los electrones son capaces de generar, a su paso por el triyoduro de cromo,   ondas de spin cuantizadas, o "magnones". Este tipo de  partícula está presente en todos los materiales magnéticos, pero son particularmente relevantes en materiales bidimensionales.   Nuestros dispositivos nos han aportado información sobre cómo los  magnones interactúan entre si y con los electrones "tuneleantes" , sobre la   interacciones magnéticas entre las diferentes capas monoatómicas de  triyoduro de cromo.

Habiendo pasado menos de un año desde su descubrimiento,  la facilidad con la que los cristales bidimensionales de triyoduro pueden ser utilizados para construir dispositivos de Van der Waals  ha permitido llevar a cabo experimentos que requirieron más de 30 años de trabajo usando técnicas de fabricación convencionales con metales ferromagnéticos.  En su día el grafeno hizo posible la fabricación de dispositivos electrónicos de alta movilidad usando métodos baratos y rudimentarios de fabricación.  De forma análoga, el triyoduro de cromo está haciendo lo mismo con el caso de dispositivos magnetoelectrónicos en el campo de la "Espintrónica".  En ambos casos,  estos avances se limitan, de momento, al ámbito de la investigación científica.    El tiempo dirá si, además,  estos descubrimientos pueden trasladarse al ámbito de las aplicaciones, y acabar integrados en los dispositivos electrónicos comerciales.