Nace en Alcantarilla (Murcia) en 1987. En 2010 obtiene la licenciatura de Física por la Universidad de Murcia. A continuación cursa el Máster de Física de la Materia Condensada y Nanotecnología en la Universidad Autónoma de Madrid obteniendo el título de máster en 2011. Entre 2011 y 2015 desarrolló su proyecto de tesis doctoral en el departamento de Física de la Materia Condensada de la Universidad Autónoma de Madrid, bajo la dirección del Dr. Farkhad Aliev, obteniendo el grado de doctor en 2015 por la Universidad Autónoma de Madrid. Durante este periodo, gozó de una beca de Formación de Personal Investigador (FPI). Además, durante el desarrollo de su tesis doctoral realizó estancias investigadoras en el Massachusetts Institute of Technology con el Dr. Jagadeesh Moodera. Tras defender su tesis doctoral en 2015, obtuvo tanto una beca postdoctoral de la Fundación Séneca para realizar una estancia posdoctoral investigando acerca del desarrollo y estudio de aislantes topológicos en el grupo del Dr. Moodera en el Massachusetts Insitute of Technology.
This project will be carried out in a leading laboratory at MIT with a world recognized research group lead by Dr. Jagadeesh Moodera.
The main goal of the project is to fabricate and study topological insulator (TI) materials as thin films or as part of tunnel junction devices. Topological insulators are a novel kind of materials which are insulating in the bulk but present conducting surface (or edge, for a 2D material) states which are spin-polarized and locked with the momentum. TIs are quantum coherent systems which are heavily investigated at the top academic/research institutions worldwide and could give rise to low power spintronic devices.
We propose taking advantage of the tunnel junction structure to achieve several main objectives:
- Fabrication of tunneling devices between a normal or ferromagnetic TI layer (in the 2D or 3D regime) and a ferromagnetic electrode.
- Investigation of the TIs band structure and polarized spin transport by electronic transport measurements at low temperature.
- Mapping the surface (or edge) spin currents in ferromagnetic TI films by the use of transport measurements.
- Fabrication of ternary compound TI layers which are predicted to be superconducting and even present half-metallic behavior.
- Noise measurements on the tunneling devices in collaboration with the applicant's previous group (MAGNETRANS-UAM group.
- Local mapping of the density of states on the surface of the TI as well as the film's topology, and the probing of spin-polarized surface or edge states by the use of scanning tunneling microscopy.
- Cleaving of TI thin-films to obtain 2D TI flakes in order to take advantage of their spin polarized edge states to induce magnetization reversal in ferromagnets, carried out in collaboration with the IMDEA institute in Madrid.
The obtained knowledge in this project could greatly advance the practical implementation of topological insulators. The interest of topological insulators has increased exponentially in the past few years as future components in data storage devices.
Física ,Espacio, Ciencias de la tierra ,Tecnología de los materiales
Francis Bitter Magnet Laboratory, Massachusetts Institute of Technology
Moodera Research Group
Dr. Jagadeesh Moodera (Investigador Principal).
El Dr. Jagadeesh Moodera recibió su doctorado en Física en el Instituto Indio de Tecnología ( Madras ). Se incorporó como
investigador en el MIT en 1981, en el Francis Bitter Magnet Laboratory, donde actualmente dirige el grupo “Thin Film
Magnetism, Superconductivity and Nanospintronics”.
Ha trabajando en varias áreas de la física fundamental y aplicada como la nanoespintrónica, el transporte de espín polarizado
y túnel electrónico, el magnetismo en películas delgadas, la superconductividad y los aislantes topológicos.
Fue elegido miembro de la Sociedad Americana de Física en 2000 y galardonado con el Premio Oliver E. Buckley de Materia Condensada de la Sociedad Americana de Física en 2009.
A nivel personal, le caracteriza una actitud positiva y un constante apoyo y motivación para los alumnos que trabajan con él.
El resto del grupo de investigación lo componen investigadores postdoctorales de mayor o menor veteranía.
Peng Wei, Ferhat Katmis y Cui-Zu Chang han cosechado grandes resultados en sus años en el grupo del Dr. Moodera en diferentes materias. Recientemente se han incorporado nuevos postdocs con experiencia en diversas areas: Atilgan Altinkok, David Rakmilevitch y Yota Takamura.
''Band structure of topological insulators from noise measurements in tunnel junctions''
JP Cascales, I Martínez, F Katmis, CZ Chang, R Guerrero, JS Moodera, FG Aliev
Applied Physics Letters 107 (25), 252402, 2015
''Detection of spin torque magnetization dynamics through low frequency noise''
JP Cascales, D Herranz, U Ebels, JA Katine, FG Aliev
Applied Physics Letters 107 (5), 052401, 2015
''Band-edge noise spectroscopy of a magnetic tunnel junction''
FG Aliev, JP Cascales, A Hallal, M Chshiev, S Andrieu
Physical Review Letters 112 (21), 216801, 2014
''Magnetization reversal in sub-100 nm magnetic tunnel junctions with ultrathin MgO barrier biased along the hard axis''
JP Cascales, D Herranz, JL Sambricio, U Ebels, JA Katine, FG Aliev
Applied Physics Letters 102 (9), 092404, 2013
''Controlling shot noise in double-barrier magnetic tunnel junctions''
JP Cascales, D Herranz, FG Aliev, T Szczepański, VK Dugaev, J Barnaś, A Duluard, M Hehn, C Tiusan
Physical review letters 109 (6), 066601, 2012
Al principio de mi estancia, conseguimos con éxito crear uniones túnel magnéticas con aislantes topológicos, que era uno de los objetivos del proyecto. Este trabajo lo publicamos en la revista Applied Physics Letters (Applied Physics Letters 107 (25), 252402, 2015)
Actualmente estamos obteniendo resultados muy buenos con los materiales superconductores, y nos van a permitir realizar varias publicaciones relevantes a nivel científico en poco tiempo. Hemos conseguido debilitar (y casi apagar por completo) la superconductividad de un material al colocarlo entre dos capas magnéticas. Basándonos en este efecto, estamos diseñando y fabricando dispositivos que son muy atractivos para aplicaciones de computación con superconductores.
En cuanto al resto de proyectos, seguimos trabajando para conseguir nuestros objetivos lo antes posible.
Mi investigación se encuentra dentro del ámbito de la Física del Estado Sólido, más concretamente en el campo de la espintrónica que, a diferencia de la electrónica convencional, se intenta aprovechar tanto de la carga como del momento magnético (o espín) de los electrones. Este campo es de un gran interés desde el punto de vista científico y el tecnológico.
La especialidad del grupo del Dr. Moodera, donde me encuentro, es la evaporación de películas delgadas y la medida de transporte electrónico a bajas temperaturas (cerca del cero absoluto). La evaporación de materiales se realiza en cámaras herméticas con un gran vacío para obtener muestras de muy alta pureza. Éstas son posteriormente enfriadas con el uso de helio líquido hasta temperaturas de 0.3 grados Kelvin (-272.85 ºC). Con dichas técnicas, se pueden combinar capas de espesor atómico de distintos tipos (magnéticos, superconductores, aislantes topológicos y moléculas orgánicas) con el fin de producir nuevos dispositivos o de estudiar nuevas propiedades de los materiales.
Mi proyecto trata sobre la fabricación de aislantes topológicos, un nuevo tipo de materiales que son aislantes en volumen pero que son conductores especiales en sus borde o superficie. Estudiamos estos materiales y los combinamos con materiales magnéticos o superconductores para hacer uso de las propiedades de estos conductores “exóticos”.
Además, durante el último año hemos estado trabajando para poner a punto un microscopio de efecto túnel, mediante el cual se pueden estudiar las superficies y propiedades electrónicas de los materiales conductores con resolución atómica. También utilizaremos esta técnica en nuestro proyecto.
Además, participo en otras líneas de investigación, como:
Superconducting spin switch. Los materiales superconductores, que no muestran resistencia eléctrica por debajo de cierta temperatura. En general, se puede destruir la superconductividad (volver a tener resistencia eléctrica) mediante el uso de campos magnéticos. En este proyecto, estamos intentando “apagar y encender” la superconductividad de una capa delgada al colocarla en un “sandwich” entre dos capas magnéticas para que el superconductor “sienta” un campo magnético grande. Cuando consigamos optimizar estas estructuras de tres capas, podremos complicar los dispositivos haciendo otros usos de la superconductividad y el magnetismo.
Espintrónica orgánica, donde se estudia el uso de moléculas orgánicas para la fabricación de dispositivos espintrónicos. Como ya se observó en mi actual grupo, si se colocan moléculas orgánicas no magnéticas sobre la superficie de un metal magnético, se puede conseguir que estas moléculas se vuelvan magnéticas bajo ciertas condiciones.
Me despierto antes de las 7. Intento hacer deporte todos los días antes de entrar al trabajo. Las instalaciones deportivas de MIT están muy bien. A lo largo de la semana, alterno la natación en la piscina olímpica de la universidad con clases de spinning, o salgo a correr por la orilla del río Charles, que tiene unas vistas impresionantes de Boston y el MIT.
Alrededor de las 9 llego al laboratorio, donde cada día realizo distintas tareas. Durante la semana, fabricamos alrededor de 10-15 muestras de distintos tipos, que suelen involucrar distintas técnicas. Realizamos varias medidas a baja temperatura, idealmente con todas las muestras que se han fabricado esa semana. Además, todo el equipo del laboratorio necesita mantenimiento continuo que requiere una gran cantidad de tiempo diario. El análisis de los datos obtenidos en las medidas se realiza a diario y se resume en presentaciones de diapositivas. Así, los resultados obtenidos se guardan ordenadamente y es fácil observar qué se ha conseguido y qué falta por hacer de un vistazo. A la 1, todos los estudiantes postdoctorales del grupo solemos comer en equipo, a veces de "tupper" o en la cafetería de MIT. Mi hora de salida oscila entre las 7:30 y las 8:30 de la tarde.
También, asistimos semanalmente a los seminarios del departamento que nos son interesantes o útiles. Todos los días solemos discutir con el jefe de grupo (el Dr. Moodera) el progreso en nuestras investigaciones y como podemos continuar, mejorar, etc.
Mi estancia en el grupo con el que me encuentro ya ha dado como fruto una publicación:
''Band structure of topological insulators from noise measurements in tunnel junctions''
JP Cascales, I Martínez, F Katmis, CZ Chang, R Guerrero, JS Moodera, FG Aliev
Applied Physics Letters 107 (25), 252402, 2015
http://scitation.aip.org/content/aip/journal/apl/107/25/10.1063/1.4938243
Desde el punto de vista científico, es una experiencia inmejorable. Estoy usando una gran cantidad de técnicas experimentales con autonomía, en una de las mejores universidades del mundo. Estoy conociendo a gente importante en mi área de trabajo. Además, según avanza nuestra investigación, el estudiante postdoctoral obtiene más confianza en el trabajo y en proponer temas nuevos para estudiar.
Desde el punto de vista personal, vivir en Boston es una experiencia muy enriquecedora. Esta ciudad ofrece muchas opciones de cultura, deporte, ocio y viajes hacia el resto de Estados Unidos. Además, al ser una de las ciudades más importantes de la costa Este de Estados Unidos, hay gran cantidad de gente de todas partes del mundo.
El antiguo laboratorio de magnetismo de Estados Unidos, el Francis Bitter Magnet Lab de MIT alberga varios grupos donde se estudian las propiedades de materiales cristalinos a bajas temperaturas y altos campos magnéticos. Aquí también se midió por primera vez el Efecto Hall Cuántico Fraccional, premio Nobel de Física de 1998.
Elegí solicitar la beca postdoctoral de la Fundación Séneca para asistir al MIT porque:
1. Tenía relación previa con el grupo de investigación del Dr. Moodera, al que me he incorporado. Este grupo se caracteriza por su habilidad de actualizar sus temas de
investigación de manera puntera e innovadora, y se mantiene durante años a la cabeza de la investigación mundial en el ámbito de la espintrónica.
2. Además de la gran calidad del grupo de investigación, realizar una estancia postdoctoral en el MIT es un gran valor añadido en el curriculum de
cualquier científico. Esta universidad se encuentra en los primeros puestos del ranking mundial de universidades.
El MIT alberga investigadores punteros a nivel internacional en distintas disciplinas.
A fecha de 2015, el MIT consta con 85 premios Nobel, 52 National Medal of Science, 65 Marshall Scholars, 45 Rhodes Scholars, 38 MacArthur Fellows , 34 astronautas, y 2 medallistas Fields.
En particular, en el Francis Bitter Magnet Laboratory, departamento en el que me encuentro, se descubrió el Efecto Hall Cuántico Fraccionario.
Este fenómeno fue descubierto en el Laboratorio Francis Bitter Magnet Laboratory por Horst L. Stormer y Daniel C. Tsui 7 de octubre de 1981 usando un imán Bitter de 23 tesla.
Por este descubrimiento ellos y Robert B. Laughlin fueron galardonados con el Premio Noble de Física 1998 .
La investigación en mi grupo consta esencialmente de trabajo en el laboratorio: montaje y mantenimiento de diversos equipos, medida de transporte electrónico a bajas temperaturas y fabricación de dispositivos de películas delgadas.
En el centro en el que me encuentro se puede obtener formación sobre el uso de técnicas de caracterización de muestras por rayos X, seguridad en el laboratorio (química, eléctrica), etc.
Apoyando a esta actividad, contamos con la colaboración de investigadores del MIT así como de otras universidades, como la cercana Universidad de Harvard, Northeastern University y otros centros internacionales. En el grupo se realizan reuniones informales de manera diaria para discutir el estado del experimento, y semanalmente se celebra un seminario interno de grupo por alguno de los miembros sobre los diversos temas que se llevan a cabo por los investigadores del grupo.
Asimismo, asistimos asiduamente a los seminarios del Departamento de Física, con ponentes de renombre internacional que hablan sobre su investigación en temas de actualidad.
Aunque Estados Unidos es un país con una historia corta, los estados de la costa este fueron las primeras colonias inglesas en América, que al independizarse dieron lugar a este país. Boston es una ciudad con mucha historia, fue fundada en 1630 y desempeñó un papel importante en la independencia de las colonias americanas de la corona británica. Este papel puede verse en el recorrido histórico del "Freedom Trail" a través de la ciudad.
Boston tiene todas las ventajas de una gran ciudad: un equipo en la NBA (Boston Celtics), de beisbol (Boston Red Sox), de fútbol americano (New England Patriots), conciertos de grandes grupos, ópera, ballet, etc. A pesar de ello, es una zona agradable y tranquila para vivir, con muchas opciones para salir a cenar, quedar con amigos, etc (que puede recordar a Madrid).
Lo que siempre recordaré de esta ciudad será la vista desde el carril bici que bordea el río Charles, donde puede verse el "skyline" de Boston a una orilla, y el campus de MIT en la otra.
Llegar hasta aquí es muy fácil, el aeropuerto de Boston Logan International Airport está en la misma ciudad, y el metro que te lleva al centro es gratis desde el aeropuerto. La vida aquí es muy cara, Boston es la tercera o cuarta ciudad del país en cuanto al precio de la vivienda. El clima es muy agradable en primavera y verano, y frío en invierno. Los colores de los árboles en otoño son impresionantes, que es una de las cosas que más contrasta con Murcia.
Restaurantes, deportes (hay muchos km de carril bici para salir a correr o en bici), naturaleza, conciertos (hay música en directo en muchísmos bares), cine, etc.
Durante mi doctorado, realicé dos estancias breves en el grupo del Dr. Moodera, que han dado como fruto una publicación de alto nivel.
Tras mi estancia en su grupo, el Dr. Moodera me animó a que volviera a su grupo durante un período más largo de tiempo para realizar una
estancia postdoctoral.
En mi caso el investigador principal del grupo al que me he incorporado me animó a buscar la manera de venir al MIT. Ya me conocían en el ámbito de la investigación, tras haber
realizado dos estancias breves en su grupo durante mi doctorado.
Como ya tenía la invitación del Dr. Moodera, solicité una beca postdoctoral de la Fundación Séneca, que me hizo posible realizar esta estancia de dos años en el MIT muy poco tiempo después de defender mi tesis doctoral.
El MIT se compone de cinco escuelas y una universidad, que contienen un total de 32 departamentos. Esta universidad se cita a menudo como una de las mejores universidades del mundo.
El Instituto es tradicionalmente conocida por su investigación y formación en ciencias físicas e ingeniería, y más recientemente en biología y economía.
En la propia web de la universidad, se describe de la siguiente manera:
A Brief History of MIT
The Massachusetts Institute of Technology (MIT) was founded in 1861 by William Barton Rogers. MIT's charter (Massachusetts Acts of 1861, Chapter 183, for the bibliographically-minded) foresaw "a school of industrial science [aiding] the advancement, development and practical application of science in connection with arts, agriculture, manufactures, and commerce."
More than 150 years have passed since its incorporation, but the purpose of MIT has remained much the same: the modern MIT Mission is "to advance knowledge and educate students in science, technology, and other areas of scholarship that will best serve the nation and the world in the 21st century" by "generating, disseminating, and preserving knowledge, [and] working with others to bring this knowledge to bear on the world's great challenges."
Sound like something you want to be a part of? Then MIT may be the place for you!
Here are a few quick facts about MIT. If you want to learn more about any of the sections below, just read more of our site!
The Basics
There are over 510 student groups on campus; you can join one or start your own
MIT's 33 varsity sports teams make it the largest DIII athletics program in the nation
MIT's motto is "Mens et Manus" which means "Mind and Hand."
MIT's mascot is the beaver, "nature's engineer."
The MIT campus consists of 168 acres along and across the Charles River from Boston
There are over 100 colleges and 250,000 students in the greater Boston area
Our Students
4,512 undergraduate students
46% women and 54% men
25% underrepresented minority students
Students from all 50 states, the District of Columbia, three territories, and 116 foreign countries
Además de lo obvio; tomarse en serio y con ilusión la investigación durante la tesis doctoral, es muy importante la parte social.
Asistir a seminarios y congresos, conocer a gente e intentar difundir tu trabajo de manera positiva es esencial.
Además de mi progreso científico, destacaría la soltura que he obtenido en atacar nuevos temas de estudio, la capacidad de resolución de problemas y en la facilidad para aprender a utilizar nuevas técnicas experimentales.
Mi investigación trata sobre dispositivos espintrónicos que combinan materiales de distintos tipos: magnéticos, superconductores, aislantes topológicos y moléculas orgánicas. Sobre estos estudios de física fundamental es difícil preveer su impacto en la sociedad a priori, pero a veces encuentran aplicación rápida. Por ejemplo, el Dr. Moodera (con quien trabajo en MIT) es uno de los responsables del gran aumento de la capacidad de los discos duros que empezó en los 90 gracias a la invención de las uniones túnel magnéticas, los actuales sensores de los bits en los discos duros.
Esperaba tanto aprender nuevas técnicas experimentales (microscopía de efecto túnel, fabricación de dispositivos, etc) que se está cumpliendo de largo, como obtener resultados importantes dentro de mi área de trabajo, que suelen requerir paciencia y mucho trabajo. En los últimos meses estamos viendo como todo el trabajo y la puesta a punto del comienzo de la estancia están dando fruto prácticamente con progreso a nivel semanal. Mis expectativas se han cumplido más que satisfactoriamente.
