ALEJANDRO LEÓN Z. | 1968

Arquitectura para la computación del futuro

El área de investigación de Alejandro León es el estudio de las propiedades electrónicas y ópticas de nanoestructuras y sus potenciales aplicaciones en el campo de la tecnología de la información. Aplicación de algoritmos genéticos, redes neuronales, autómatas celulares en el estudio de enfermedades infecciosas y la dinámica de sistemas biológicos y aplicación de algoritmos de optimización en problemas de ingeniería.

En su investigación doctoral titulada “Propiedades electrónicas y de transporte de nanoestructuras híbridas de carbono" presenta un estudio teórico de la dinámica de formación de estructuras de carbono y de sus propiedades electrónicas y magnéticas con el objetivo de diseñar distintas arquitecturas para almacenar y procesar información.

En los próximos años alcanzaremos los límites de la miniaturización de los circuitos integrados, por lo tanto, la rapidez para procesar los datos y la capacidad para almacenarlos no seguirá aumentando.

A través de CONICYT pudo acceder a una beca de doctorado por tres años para financiar sus estudios. Realizó intercambio con investigadores del Centro de Nanociencias de Valparaíso CENAVA y en congresos con investigadores internacionales. Los resultados de las diferentes etapas de su trabajo de tesis fueron presentados en cinco congresos y encuentros nacionales y en cuatro congresos internacionales.

Nanotubo de carbono con impurezas de nitrógeno.

La tesis generó tres publicaciones internacionales indexadas ISI y permitió crear nuevas líneas de investigación que concluyeron en un proyecto FONDECYT de Iniciación área Nanociencia y Nanotecnología, titulado “Architectural Design of Quantum Cellular Automata to Implement Logical Computation in Graphane Nanoclusters”.

– En los próximos años alcanzaremos los límites de la miniaturización de los circuitos integrados, por lo tanto, la rapidez para procesar los datos y la capacidad para almacenarlos no seguirá aumentando. La necesidad de disponer de nuevas tecnologías ha despertado el interés en la comunidad científica por el estudio de nuevas estructuras que soporten los procesos computacionales. En este marco, me pareció interesante hacer un aporte con mi investigación. La inspiración para postular estas nuevas estructuras nació de mucha lectura de los problemas involucrados en esta búsqueda.

– En esta investigación se realiza un estudio teórico de nuevos materiales para postularlos como arquitectura para la computación del futuro. Se estudian las propiedades electrónicas y de transporte de nanoestructuras de carbono (estructuras formadas por átomos de carbono de dimensiones del orden de una milmillonésima parte de un metro). En particular se estudian segmentos de nanocintas de grafeno pasivadas en los bordes con átomos de hidrógeno y nanotubos de carbono. El grafeno es una capa bidimensional de átomos de carbono, el hecho de que sean pasivadas, significa no dejar enlaces químicos sueltos en una estructura que contiene átomos. Con los resultados obtenidos a partir del estudio de las propiedades se postulan estas estructuras para almacenar y manipular información clásica y cuántica en una arquitectura de autómata celular (los autómatas celulares son modelos matemáticos que se usan para simular sistemas complejos, la arquitectura se refiere a que el modelo tiene las características de autómata celular). Entonces se simula el comportamiento dinámico de estos clusters (agrupación de objetos) para propagar la información.

Mapa de superficie de la densidad electrónica en una nanocinta de grafeno.

– Estudiar las propiedades de estructuras moleculares para postularlas como soporte a la computación del futuro fueron mis principales objetivos. Las etapas del trabajo consistieron en estudiar el estado del arte en el tema y el de las propiedades de las estructuras postuladas, diseñar una estructura basada en inteligencia artificial para el desarrollo de operaciones computacionales y la publicación y divulgación de los resultados obtenidos.

– Por una parte, se infirió que es posible implementar una arquitectura autómata celular en nanoclusters de carbono para procesar información clásica y cuántica. Por otro lado, los resultados del estudio de la nucleación de nanotubos darían luces de la fase de saturación con átomos de carbón de la partícula catalizadora. Este punto es importante debido a que aún no se tiene claridad teórica respecto del mecanismo de crecimiento de nanotubos. Finalmente, las estructuras propuestas pueden postularse como la arquitectura para desarrollar operaciones de computación a temperatura ambiente. Creo que el principal aporte es la verificación teórica de que estructuras simples de carbono pueden propagar información binaria.

Simulación del mecanismo d crecimiento de nanotubos de carbono.

– La tesis permitió verificar mi potencial como investigador a partir de la creatividad expresada en las ideas. En un futuro me proyecto en el mundo de la investigación científica en el área de la nanociencia. Además, imagino una posible inserción en el mundo de la consultoría en ingeniería de alto nivel de especialización, producto de la experiencia ganada con la metodología usada en mi investigación doctoral.

– Para lograr desarrollar una cultura científica en el país, pienso que nos falta una enormidad, aunque se están realizando algunas iniciativas destacadas como el Programa EXPLORA de CONICYT “1000 científicos, 1000 aulas”; sin embargo, si no hay una política de Estado representa un esfuerzo estéril. Igualmente imprescindible es una mayor divulgación de los programas científicos de postgrado que están acreditados, además de fortalecer los programas nuevos para que éstos alcancen su acreditación en el corto plazo.

RESEÑA CURRICULAR

Currículum Vitae

Resumen Tesis

Doctorado conjunto en Física

Dirección de Postgrado, Universidad Santa María / Instituto de Física, Pontificia Universidad Católica de Valparaíso

Acreditación
10 años (hasta julio de 2019)

Creado en 1994

Principales Áreas de Investigación
Física teórica de Campos y Partículas y Física teórica y experimental en Materia Condensada.
En cada una de estas áreas existe una diversidad de temas de estudio en relación a otras áreas de la Física, como Astrofísica, Cosmología, Física Nuclear, Física Estadística, Magnetismo, Sistemas de Baja Dimensión, Física de Materiales, Sistemas No-Lineales, Estructuras Semiconductoras, entre otras.

Duración (teórica)
5 años

Becas disponibles
Beca CONICYT
Becas de apoyo USM

Red Universitaria Cruz del Sur

Av. Libertador Bernardo O’Higgins 292 of. 43

Metro UC

(56+2) 222 6864