El jurado ha destacado la “gran calidad y novedad” de los resultados presentados por Gonzalo Álvarez Pérez, que forma parte del grupo de investigación de Nano-óptica Cuántica de la institución académica | Es la primera vez en sus doce ediciones que una tesis de la Universidad de Oviedo gana este galardón | La investigación se centró en uno de los grandes desafíos de la física y la tecnología actuales: controlar la luz en la escala de los átomos y las moléculas
La División de Física de la Materia Condensada (GEFES) de la Real Sociedad Española de Física ha concedido el Premio a la Mejor Tesis Experimental del año 2024 a Gonzalo Álvarez Pérez, doctor por la Universidad de Oviedo, por su trabajo titulado Fundamentos de nano-óptica en materiales de van der Waals hiperbólicos. La investigación fue desarrollada en el Grupo de Nano-óptica Cuántica de la institución académica asturiana, dirigido por el profesor Pablo Alonso González, supervisor de la tesis junto con Alexey Nikitin, del Donostia International Physics Center de San Sebastián. Es la primera vez en sus doce ediciones que una tesis de la Universidad de Oviedo gana este galardón.
Originario de Mieres, Gonzalo Álvarez Pérez obtuvo el Doble Grado en Física y Matemáticas por la Universidad de Oviedo en 2017. Posteriormente, en 2018, completó un Máster en Big Data Analytics en la Universidad Carlos III de Madrid y otro en Nanociencia por la Universidad del País Vasco. De vuelta en Asturias, su tesis doctoral se centró en uno de los grandes desafíos de la física y la tecnología actuales: controlar la luz en la escala de los átomos y las moléculas, la nanoescala, una dimensión cien mil veces más pequeña que el grosor de un cabello humano. Lograrlo podría revolucionar sectores como las telecomunicaciones, la medicina y la computación, pero el camino no es sencillo. La interacción entre la luz y la materia en esta escala es muy débil debido a la enorme diferencia de tamaño entre ambas. Es por esa diferencia de tamaño que no podemos ver átomos o moléculas con nuestros ojos: los colores que el ojo humano puede ver, que van desde el rojo hasta el violeta, tienen longitudes de onda de cientos de nanómetros.
En este contexto, los materiales bidimensionales (láminas extremadamente finas que pueden llegar a tener incluso un único átomo de grosor) representan una solución muy prometedora. El grafeno es el ejemplo más conocido por su gran resistencia mecánica, excelente conductividad eléctrica y propiedades ópticas, pero existen otros miles de materiales bidimensionales que, además, se pueden combinar y apilar como si fuesen un Lego o una lasaña para crear nuevas funcionalidades. Estos materiales permiten controlar y dirigir la luz con una precisión sin precedentes gracias a unas ondas que se desplazan por su superficie como las olas en el mar, pero a casi la velocidad de la luz, y que son muy sensibles a su entorno.
Esta dualidad las convierte en herramientas excepcionales para transmitir información y permite manipularlas en escalas diminutas, abriendo puertas al desarrollo de dispositivos ópticos ultracompactos como sensores biológicos o nanorúteres. Estas olas se llaman polaritones y fueron propuestas en 1958 por el físico estadounidense John Hopfield, galardonado en 2024 con el Premio Nobel de Física por sus contribuciones a la inteligencia artificial. Ahora, gracias a los avances tecnológicos de las últimas décadas en microscopios de altísima resolución y láseres, en el Grupo de Nano-óptica Cuántica y otros grupos alrededor del mundo no solo pueden ver directamente estas ondas viajando por la superficie del material con resolución nanométrica, sino también controlar su propagación.
En su tesis, Gonzalo Álvarez Pérez ha explorado los principios físicos de esta propagación, cómo se reflejan y cómo se trasmiten esas ondas, y ha utilizado este conocimiento para desarrollar innovadores nanodispositivos, como nanolentes, nanoespejos y nanocables que podrían sentar las bases para los circuitos ópticos del futuro, empleando elementos cada vez de menor tamaño y basados en luz, es decir, más rápidos que las tecnologías electrónicas actuales.
El jurado de GEFES ha valorado no solo la calidad científica y el carácter innovador de la tesis, sino también sus potenciales aplicaciones tecnológicas. La tesis ha dado lugar a varias publicaciones en revistas científicas de alto impacto, incluyendo las familias Nature y Science. En 2022, Gonzalo Álvarez Pérez realizó una estancia de investigación de diez meses en la Universidad de Columbia en Nueva York con una prestigiosa beca Fulbright y, en 2023, otra en el Instituto Fritz Haber de la Sociedad Max Planck en Berlín.
Además, Gonzalo Álvarez escribió el prefacio y las conclusiones de su tesis en asturiano, poniendo en valor la cultura e identidad locales. “Este reconocimiento subraya la relevancia de las investigaciones en materia cuántica y nano-óptica desarrolladas en Asturias, gracias a investigadores que, como Pablo, apuestan por nuestra región y la han colocado en la vanguardia de la nanotecnología», asegura. «Asturias ofrece un entorno social y científico óptimo para quien se quiera dedicar a la investigación y contribuir al avance del conocimiento y la tecnología más punteras”, destacan unánimemente Gonzalo Álvarez y Pablo Alonso, autor y supervisor de la tesis premiada.