Ciencia BUAP: modelado computacional que impulsa la nanotecnología, medicina y optoelectrónica
Un trabajo fundamental liderado por el doctor Gregorio Hernández Cocoletzi, Investigador Nacional Emérito adscrito al Instituto de Física “Ing. Luis Rivera Terrazas” (IFUAP) de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP), está brindando certeza teórica a diversas propuestas experimentales con aplicaciones prácticas cruciales en medicina y optoelectrónica. El doctor Hernández Cocoletzi centra su labor en el estudio predictivo de nuevos materiales con dimensiones nanométricas y el modelado computacional para explicar resultados experimentales sobre superficies. La colaboración científica en esta área de la investigación permite acelerar la obtención de resultados, la resolución de problemas y fomenta el progreso científico global.
¿Cómo se validan los nuevos materiales para celdas solares y LEDs?
El trabajo del Dr. Hernández Cocoletzi complementa los hallazgos experimentales a través del modelado computacional o estudios de Primeros Principios. Específicamente, ha abordado el crecimiento epitaxial del arseniuro de aluminio (AlAs) sobre grafeno depositado en un sustrato de arsenuro de galio (GaAs), cuyo propósito es la fabricación de cristales semiconductores. Estos cristales tienen aplicaciones directas en la creación de dispositivos fotovoltaicos y optoelectrónicos, incluyendo celdas solares y diodos emisores de luz (LEDs).
Para realizar esta comprobación teórica, el doctor Hernández Cocoletzi utiliza la Teoría de Primeros Principios en conjunto con códigos computacionales especializados como Quantum Espresso y el programa de PWscf. El proceso implica que grupos experimentales, como el Departamento de Física del Cinvestav, caracterizan las muestras y las entregan a la BUAP para su análisis. Posteriormente, el equipo modela la estructura y realiza cálculos para determinar su estabilidad, midiendo la energía de formación de la superficie. Si el modelado coincide con el experimento, se comprueban los resultados de manera satisfactoria.
Nanotubos para la medicina: transportando fármacos de forma segura
El investigador también enfoca su labor en la nanociencia médica, analizando las propiedades estructurales y electrónicas del encapsulamiento de moléculas orgánicas en nanotubos de nitruro de boro. La intención detrás de esta línea de investigación es comprobar si estos nanotubos pueden funcionar como un medio de transporte de fármacos eficiente para que un compuesto médico encapsulado llegue al órgano deseado, lo que aumentaría su eficacia y reduciría los efectos negativos. Para esto, se calcula la energía de adsorción de la molécula del fármaco en el nanotubo para verificar si el proceso es favorable.
La importancia de la colaboración entre BUAP, Cinvestav y otras instituciones
La comprobación teórica de un experimento valida los resultados y asegura que las aportaciones científicas están a la par del desarrollo tecnológico en la nanociencia y nanotecnología, un campo que ha experimentado un crecimiento acelerado y busca soluciones a problemas reales.
El Dr. Hernández Cocoletzi, quien pertenece al cuerpo académico consolidado “Física computacional de la materia condensada” dentro del IFUAP, sostiene diversas colaboraciones interinstitucionales:
- Cinvestav: Proporciona la parte experimental en proyectos de caracterización de muestras.
- Centro de Nanociencias en Ensenada y Universidad Autónoma de Coahuila (UACoahuila): Mantiene alianzas con investigadores egresados del IFUAP, como el Dr. Rodrigo Ponce, con quien trabaja en la adsorción de átomos y moléculas en superficies semiconductoras, estudiando fenómenos como la fotocatálisis. Colabora también con el Dr. Reyes García Díaz, de la UACoahuila.
- Centro de Investigaciones en Dispositivos Semiconductores: Colabora con la Dra. María Josefina Robles en un proyecto destinado a capturar moléculas contaminantes para mejorar el medio ambiente.
- Facultad de Ingeniería Química de la BUAP y UACoahuila/UNAM: Desarrolla el trabajo de encapsulamiento de moléculas médicas en coordinación con las doctoras Dolores García Toral (BUAP), Aracely del Carmen Martínez, y María Teresa Romero de la Cruz (UACoahuila), y la Dra. Sandra Julieta Gutiérrez Ojeda (UNAM).
- Akari Narayama: Posdoctorante involucrada en proyectos relacionados con la adsorción de moléculas.
La colaboración, ya sea interna o externa, es esencial para la validación y el impacto de los artículos científicos producidos por el cuerpo académico.
