Facultad de Ciencias Naturales y Exactas

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Viernes, 01 Febrero 2019 09:39

Primera Sustentación Doctoral en cotutela UniValle-UniBayreuth rinde frutos para laboratorios de la Facultad de Ciencias Naturales y Exactas.

Carlos Andrés Melo Luna es el primer doctorante con doble titulación en la Facultad de Ciencias Naturales y Exactas de la Universidad del Valle.

CarlosMelo

En la fotografía aparecen de izquierda a derecha: abajo, Prof. Richard Hilder (UniBayreuth), doctorando Carlos Andrés Melo Luna, Prof. Eval José Maria Baca Miranda, Director del Posgrado en Física (UniValle). Arriba, Prof. John Henry Reina (UniValle-CIBioFi), Prof. Julio Cesar Arce (UniValle).

 

Carlos Andrés Melo Luna, candidato a Doctor en Ciencias - Física, obtuvo a mediados de enero la aprobación de la defensa de su tesis titulada “Quantum coherence and Correlations in Photonic Qubits and Photoactive Hybrid Organometallic Perovskite Systems” dirigida por el Profesor John Henry Reina del Departamento de Física de la Universidad del Valle y el Profesor Richard Hildner del Departamento de Espectroscopía de la Universidad de Bayreuth, Alemania, y del Instituto Zernike para Materiales Avanzados de la Universidad de Groningen, Holanda.

En el marco de esta investigación doctoral, Carlos Andrés contribuyó a la implementación de nuevos Laboratorios de Fotónica en el Centro de Investigación e Innovación en BioInformática y Fotónica- CIBioFi, entre los cuales se encuentran: Laboratorio de Física Atmosférica-LAFA, Laboratorio de Biofotónica y Óptica Multiespectral-LABIFOM, Laboratorio de Espectroscopía Ultrarrápida-LEUR, y el Laboratorio de Óptica e Información Cuántica-LOIC.

Éste logro conjunto de cooperación entre la Universidad del Valle y la Universidad de Bayreuth abre la posibilidad de establecer un convenio más amplio, en el que se puedan mantener posiciones constantes para estudiantes de doctorado y de Maestría co-tutelados entre estas dos instituciones.

Este acuerdo de intercambio científico-académico contempla todas las áreas del conocimiento de las dos universidades y fue firmado a través de la cooperación entre las Oficinas de Transferencia de Resultados de Investigación (OTRI) de ambas instituciones, durante la gestión del Prof. Julien Wist.

La investigación
Carlos Andrés realizó la primera parte de su trabajo en la Universidad del Valle estudiando propiedades de coherencia cuántica y el entrelazamiento en bits cuánticos (qubits) de fotones (codificados en estados de polarización) para analizar el papel de este recurso físico en el procesamiento de información a nivel cuántico.

En esta etapa Carlos Andrés logró establecer un protocolo para mantener el entrelazamiento independiente de la longitud de un medio capaz de destruir la información cuántica, empleando las propiedades de simetría del sistema físico; además de demostrar que el entrelazamiento no es el único factor clave requerido en algunos protocolos cuánticos de información, y propuso una configuración experimental basada en estados de fotones-superposición e interferencia cuántica para verificar lo teóricamente encontrado.

Posteriormente, y como parte del convenio con la Universidad de Bayreuth, realizó una estancia doctoral por 12 meses (agosto de 2015 - agosto de 2016) en la división de Materia Blanda de la Facultad de Ciencias (Anteriormente Física Experimental IV) de Bayreuth, donde se entrenó en técnicas experimentales de análisis molecular como espectroscopía de moléculas individuales (single molecule spectroscopy), espectroscopia de resonancia de fluorescencia (fluorescence resonance spectroscopy), y espectroscopia de excitación (excitation spectroscopy).

Empleando estos protocolos Carlos Andrés analizó perovskitas (Metilamonio-haluro y Cesio-haluro) como un nuevo material cuántico que podría servir de puente para la interacción de fotones y electrones hacia una representación física de qubits fotónicos condicionados externamente con electrones o iones. En el proceso de análisis logró identificar características de este material que dan respuesta a algunas preguntas abiertas en el campo de celdas solares, área de intensa actividad actual como fuente precursora de energía renovable. Finalmente, obtuvo las condiciones apropiadas para obtener un emisor cuántico controlado de pocos fotones con Perovskitas, lo que constituye un primer paso en la construcción de un posible hardware cuántico.

Publicaciones
Los resultados de esta investigación fueron publicados en revistas de alto impacto internacional, como Nature Scientific Reports, Small y Molecules.

La evaluación
El trabajo de Carlos Andrés Melo Luna fue evaluado por el Doctor Julio Cesar Arce, del Departamento de Química de la Universidad del Valle; el Doctor Álvaro Efraín Bastidas, de la Escuela de Física de la Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín y el Doctor Richard Hildner, del Departamento de Espectroscopia de la Universidad de Bayreuth, Alemania y el Instituto Zernike para Materiales Avanzados de la Universidad de Groningen, Holanda.

El jurado resaltó que el trabajo realizado por el doctorando conjuga tanto desarrollos teóricos como experimentales, en dos niveles que usualmente desde la Universidad del Valle no se logran fácilmente, convirtiéndose en un referente para demostrar que la investigación desarrollada en Univalle puede tener un nivel de trascendencia internacional.