El elevado consumo energético al que estamos acostumbrados está conduciendo a una acumulación exagerada de CO2 en la atmósfera, uno de los gases con mayor efecto invernadero, responsable en gran medida del cambio climático. Esto representa una grave amenaza para nuestro planeta, y un reto para la sociedad, y los científicos, actuales y del futuro.

Los organismos vegetales son capaces de convertir el CO2 en materia orgánica mediante la fotosíntesis, una de las reacciones químicas más importantes de nuestro planeta. Hablaremos del poder de la biotecnología vegetal en la lucha contra el cambio climático y el papel tan importante que tienen las microalgas, microorganismos fotosintéticos que pueblan nuestros ríos, mares y océanos.

Las interacciones que se producen entre luz y materia no solo son esenciales para entender cómo funcionan las placas solares, detectores o emisores de luz, sino que también son un mundo fascinante donde queda mucho por descubrir y entender. Hablaremos sobre como una partícula de luz puede excitar electrones en un material y cuáles son los procesos que ocurren  hasta que este electrón genera corriente eléctrica. Uno puede imaginarse la excitación de electrones como poner una canica en el inicio de un laberinto con muchas desviaciones posibles. Nuestra tarea con la espectroscopía es entender y trazar los distintos caminos de este laberinto.

Mientras que estos caminos generalmente están bien entendidos para materiales de escala macroscópica, muchos de ellos pueden verse afectado drásticamente cuando se reduce el material a escala nanométrica es decir a escala donde los materiales se reducen a unos cientos a miles de átomos. Conversaremos sobre cuáles pueden ser estos efectos y como el confinamiento de electrones y/o luz puede aprovecharse para mejorar aplicaciones existentes (como placas solares) y explorar aplicaciones completamente nuevas (como componentes para ordenadores cuánticos).

El plasma, conocido como el cuarto estado de la materia, es un estado especial de alta energía compuesto por partículas cargadas que resulta clave en la síntesis de materiales a escala nanométrica (10-9 m). En nuestra investigación, exploramos el uso del plasma de oxígeno a presiones extremadamente bajas, que ha demostrado ser una poderosa herramienta para modificar y mejorar la superficie de recubrimientos. El plasma de oxígeno es capaz de modificar su estructura, generando óxidos metálicos (como Fe2O3, V2O5, TiO2, Ga2O3), con una porosidad extremadamente alta.

Estos óxidos nanoporosos presentan una superficie similar a una esponja a escala atómica, con un área superficial elevada en comparación con materiales sólidos convencionales. Esta particularidad es fundamental, ya que permite que estas estructuras interactúen de manera más eficiente con otras sustancias, lo que amplía significativamente su potencial de aplicación. Por ejemplo, en el campo de la catálisis heterogénea, estos materiales pueden acelerar reacciones químicas de manera controlada y eficiente. Además, su estructura nanoporosa los hace ideales para sensores de gases, ya que ofrecen una mayor sensibilidad y precisión en la detección de pequeñas concentraciones de diferentes tipos de compuestos. También están siendo estudiados en el almacenamiento de energía, con aplicaciones para baterías y supercapacitores avanzados.