La Universidad de Iowa ha recibido casi 1.5 millones de dólares para expandir su centro de ciencia de materiales y explorar nuevas formas de aprovechar los materiales para tecnologías cuánticas.
La beca del Departamento de Defensa de EE. UU. unirá a investigadores de química, ingeniería y física para investigar qué materiales se pueden combinar para construir sistemas cuánticos basados en luz o electrónica.
Datos de la beca
Título: “Colaboración de Materiales Nanoscópicos Heterogéneos para Tecnologías Cuánticas en la Universidad de Iowa”
Monto total de la beca: $1,498,989
Patrocinador: Departamento de Defensa de EE. UU., AFOSR
Fecha de concesión de la beca GAO: 9 de septiembre de 2025
Las posibles aplicaciones van desde sensores remotos mejorados que detectan toxinas en el agua potable hasta mapas de campos de batalla más rápidos y de mayor resolución.
Central para este objetivo es la compra de equipos que pueden crear patrones y grabar materiales, y un sistema de impresión que permite apilar o estratificar los materiales, similar a la creación de un «nano-sándwich», para optimizar sus propiedades ópticas y electrónicas.
“Queremos utilizar las propiedades mecánicas cuánticas de nuevos materiales”, afirma Ravitej Uppu, profesor asistente del Departamento de Física y Astronomía e investigador principal de la beca. “Si podemos aprovechar estos nuevos materiales, funcionalizarlos, podríamos crear sensores que logren una mejor calidad de imagen y un mejor rendimiento de detección.”
El centro de la investigación será en las instalaciones de Análisis, Pruebas y Fabricación de Materiales (MATFab), que fue creado en 2019 por la Oficina del Vicepresidente de Investigación (OVPR) para centralizar la investigación avanzada de micro y nanofabricación de la universidad. Las instalaciones, ubicadas en 1,500 pies cuadrados de espacio de sala limpia en los Laboratorios Avanzados de Iowa, cuentan con herramientas de deposición y grabado para construir estructuras a micro y nanoescala.
“Esta beca representa una inversión transformadora en la capacidad de Iowa para la investigación avanzada de materiales y la nanofabricación”, dice Aliasger Salem, vicepresidente asociado de investigación en OVPR. “Permite a MATFab expandirse a áreas emergentes como la integración de materiales heterogéneos y la fabricación de dispositivos cuánticos, campos críticos para la competitividad nacional en defensa y tecnologías energéticamente eficientes.”
“Esta beca garantizará que los estudiantes puedan recibir capacitación en equipos de última generación y que los profesores puedan continuar innovando.”
—Tori Forbes, directora de MATFab
El nuevo equipo cubierto por la beca reemplazará la infraestructura que se había vuelto obsoleta, según Tori Forbes, profesora del Departamento de Química y directora de MATFab desde 2022.
“Ha sido un desafío mantener este equipo antiguo funcional y permitir que profesores y estudiantes realicen investigaciones en esta área. Esta beca garantizará que los estudiantes puedan recibir capacitación en equipos de última generación y que los profesores puedan continuar innovando”, afirma Forbes.
Existe una gran promesa para avanzar en las tecnologías cuánticas aprovechando los atributos de los materiales a nivel de micron y nanoescala. Sin embargo, cada material opera de manera diferente a estos niveles submicroscópicos, por lo que aprender sobre las ventajas de un material, individual y colectivamente, puede ser un desafío. Los investigadores de Iowa ahora contarán con equipos financiados a través de la beca para estudiar cada material en detalle y determinar qué puede aportar cada uno.
Una de las compras permitidas por la beca es un sistema de litografía en escala de grises sin máscara, que permitirá a los investigadores esencialmente usar un bolígrafo láser para dibujar formas en tres dimensiones, como una cúpula.
“Tiene una resolución de hasta 300 nanómetros, por lo que puede hacer puntos realmente finos y crear un patrón que puede cambiar de altura desde la superficie”, explica Uppu.
Piezas complementarias permitirán a los investigadores grabar en las superficies con patrón y luego apilar materiales a medida que construyen y prueban dispositivos compactos.
“Podría ayudarnos a trasladar nuestras estructuras conceptuales a dispositivos funcionales”, dice Uppu. “Esa flexibilidad nos permite fabricar todo, desde dispositivos de enrutamiento de luz hasta pequeños transistores relevantes para las tecnologías cuánticas en un entorno de investigación universitaria.”
Las oportunidades estarán abiertas a estudiantes y profesores de universidades e instituciones de educación superior de Iowa, ya que MATFab se posiciona como un centro de innovación regional.
“Capacitaremos a estudiantes de la Universidad de Iowa para que utilicen las instalaciones y planeamos organizar una escuela de verano para estudiantes de universidades regionales donde aprenderán a utilizar las nuevas herramientas de fabricación de materiales”, dice Uppu.
“De esta manera, creamos un nuevo puente entre las universidades para comenzar a pensar en posibles proyectos de colaboración. Y, naturalmente, MATFab se convierte en el centro central para eso, porque alberga todas las instalaciones necesarias”, agrega.
Los otros investigadores principales son John Prineas y Thomas Folland del Departamento de Física y Astronomía.
