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Ignacio CrespoBorja TosarJosé EdelsteinIsabel CorderoFrancis VillatoroHéctor Socasaplicaciones de materiales quiralesmateriales quirales y meteorologíasistemas biológicos quiralescatalizar reacciones químicas con quiralidadsuperficie material quiral catalizadormoléculas con diferentes quiralidades francis villatorocatalizador quiral síntesis moléculasquiralidad catalizador aplicaciones industrialessíntesis química quiralidad específicasensores quiralidad biologíaFrancis Villatoroeje XNatureNietzscheTeraherciosCavalleriUniversidad de OxfordRadaeliBasplanScienceSainzPierre CurieHéctor Socas
Materiales con Quiralidad
Con
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Francis Villatoro explica el concepto de quiralidad en los materiales y menciona sus posibles aplicaciones.
…cambio de signo, ¿vale? Entonces, la diferencia entre un campo escalar y un campo pseudo escalar es que en una reflexión especular te cambia el signo, y ya os digo, eso no es una cosa fácil de ver, pero porque normalmente tú ves intensidad; tú ves el módulo. Eso es básicamente el concepto de quiralidad en el material. Entonces, uno de los problemas que ha habido históricamente a la hora de usar la quiralidad para algo, ¿para qué quieres usar la quiralidad? Pues realmente los materiales quirales pues tienen aplicaciones por temas de meteorología, etc. Hay sistemas químicos, sistemas biológicos que son quirales. Por ejemplo, la síntesis de moléculas quirales, pues tú puedes tener una superficie de un material que tenga una cierta quiralidad que actúe como catalizador y que en función de esa quiralidad catalice la reacción química que produce unas moléculas que puedan tener las dos quiralidades. Hay muchas que cuando las sintetizo de manera arbitraria me Salen con las dos quiralidades. Pero si tengo un catalizador que es quiral, puedo sintetizar moléculas con una cierta quiralidad y si cambio la quiralidad de ese catalizador con la otra quiralidad, con lo que eso puede tener aplicaciones industriales en síntesis química, en gestión de ciertas moléculas, en temas de biología a veces interesan ciertos sensores que sensan solo cierta quiralidad; eso se puede conseguir en ese tipo de materiales, ¿vale? Pero ahora mismo lo que se ha publicado en Necho es solamente el concepto científico, el nuevo efecto científico, ¿vale? Es un efecto físico que hasta ahora se podía concebir que tenía que existir, era como muy obvio que tenía que existir, pero que nadie…
Significado #1 · Palabras #1
Francis Villatoro explica cómo una nueva idea en piezoquiralidad recuerda a conceptos utilizados en óptica que él mismo estudió en la década de 1990.
Habla: Francis VillatoroPalabras #14tensor quiralidad óptica francis villatoroestructura cristalina grupos simetría discretapropiedades ópticas materiales teoría de gruposestudio óptica década de los 90…de piezoquiralidad, y que es una cosa que uno dice, vamos a ver, piezoquiralidad, un concepto nuevo, si la piezoelectricidad, piezomagnetismo, ya los estudiaba Pierre Curie en el final del siglo XIX, si lo piezoalgo se lleva estudiando todo el siglo XX, ¿no? Es que utilizan una idea que es un tensor, una representación tensorial de la quiralidad que recuerda muchísimo a los tensores en óptica que yo estudié cuando tenía la carrera en el 90; que es una cosa como súper exótica. Es decir, son conceptos que ya se definieron, se introdujeron en el campo de la óptica. Claro, como los materiales tienen una estructura cristalina, una estructura discreta en una serie de grupos de simetría discreta que pueden tener las configuraciones que vemos cristalinas en los materiales, cómo se ven alteradas las propiedades ópticas de un material en función de las simetrías, de la teoría de grupos de los constituyentes de ese material, de las moléculas o de los átomos que constituyen el material; es algo que se estudiaba ya en los 60. Entonces, y había ya incluso resultados experimentales con el material con el que se han estudiado en este caso, en este caso se han usado un sulfuro de plata y gallo, A-G-G-A-S-2, si quieres un disulfuro, que es uno de los materiales clásicos de libro de…
Francis Villatoro expresa su sorpresa al leer un artículo sobre piezoquiralidad publicado en Nature, cuestionando por qué no se habría investigado el tema antes.
Habla: Francis VillatoroPalabras #7piezoquiralidad artículo naturecavalleri universidad oxfordradaeli instituto basplan ópticaquiralidad óptica inducida science…el material en función de la dirección por la que entra el material que depende de la estructura de la simetría propia de las moléculas constituyentes del material. Es decir, parece como que vuelven a estudiar lo mismo. Entonces uno se pregunta, ¿no? Lo primero que me ocurrió a mí cuando vi este artículo dije: ¿pero esto cómo se puede publicar en hecho? Esto lo tienen que haber hecho ya hace siglos, o sea, por lo menos hace 60 años o hace 30 años, ¿no? Y resulta que el grupo este, este grupo de investigación, que es un grupo liderado por Cavalleri, que se encuentra en la Universidad de Oxford y con Radaeli, que está a tiempo parcial en Oxford y que es director de un instituto del Basplan de óptica de materiales, los dos lideran este artículo que se publica en Nature. Ya publicaron a principios del año pasado en enero de 2025 en Science una cosa bastante parecida en otro material pero una cosa parecida que era en un material que no es quiral, que no tiene quiralidad óptica, inducir la quiralidad. Y tú dices: si ya publicaron lo mismo el año pasado, ¿cómo se publica ahora de nuevo en Mecho? O sea, te genera una serie de dudas que a mí... Este es de esos temas que si empiezo, no paro. Claro, es un tema en el que a mí me…
Francis Villatoro explica el concepto de quiralidad, relacionándolo con la estructura de la mano y su reflejo en un espejo.
Habla: Francis VillatoroSignificado #3 · Palabras #2piezoquiralidad con francis villatorodeformación mecánica propiedades eléctricasmateriales transparentes ondas electromagnéticassacacorchos estructura de espiralestructura de la mano y quiralidadmano izquierda reflejada como derechamateriales con quiralidadquiralidad y propagación luzpolarización de la luzángulo linealmente polarizado…o sea, se lee bien quizás podríamos empezar por el palabra, por decir lo que es la piezoquiralidad sí, ahora lo comento, entonces yo quería primero enfocar un poco el tema de por qué me llama la atención el paper, ¿no? ¿Qué es esto de la piezoquiralidad? Bueno, los materiales, la piezoelectricidad, el piezo magnetismo, es el hecho de que cuando yo deformo mecánicamente un material, pues cambian sus propiedades eléctricas o sus propiedades magnéticas. Una de las propiedades que tienen los materiales que son transparentes y que permiten el paso de ondas electromagnéticas es que te puede cambiar, cuando pasa una onda electromagnética; no estamos hablando de una onda plana, estamos hablando de un paquete de ondas que tiene una estructura, tiene un momento magnético orbital y tú puedes asumir que hay una especie de sacacorchos, como una especie de espiral de sacacorchos, y entonces el sacacorcho lo puedes mover en una dirección o lo puedes mover en la dirección contraria; es decir, eso te impone una cierta quiralidad en el material. ¿Qué es una quiralidad? ¿Qué es la quiralidad? La quiralidad es la asociada a la estructura de la mano. Cuando tú coges una mano y la proyectas en un espejo, tu mano izquierda en el espejo aparece reflejada como mano derecha. Es decir, eso es, tu mano tiene quiralidad porque tu mano derecha y tu mano izquierda son muy similares pero no son superponibles. Y pues eso ocurre en muchos materiales que tienen quiralidad. La quiralidad es una cosa que era difícil de estudiar porque con las técnicas estándares de análisis de tensores de la respuesta óptica en diferentes direcciones de un material, no... Sí, no, bueno, tenía una preguntita. Bueno, ya que te interrumpí la pregunta, perdona; en este caso entiendo que cuando dices la quiralidad, eso que es diferente en una dirección que en la otra, se refiere a la propagación de la luz, o sea, que de alguna forma cambia la polarización, o sea, que si se propaga un ángulo linealmente polarizado, pues lo hace circular o la... Pero tú lo observas. Se llama el OAM, ¿no? El Orbita Angular Momentum, el momento angular orbital de la luz, ¿vale? ¿Qué es eso? La polarización al final es eso, ¿no? El momento de la luz. Básicamente depende de la polarización, pero no es la polarización, ¿vale? O sea, no es que…
Francis Villatoro explica el concepto de quiralidad en los materiales y menciona sus posibles aplicaciones.
Habla: Francis VillatoroSignificado #1 · Palabras #1aplicaciones de materiales quiralesmateriales quirales y meteorologíasistemas biológicos quiralescatalizar reacciones químicas con quiralidadsuperficie material quiral catalizadormoléculas con diferentes quiralidades francis villatorocatalizador quiral síntesis moléculasquiralidad catalizador aplicaciones industrialessíntesis química quiralidad específicasensores quiralidad biología…cambio de signo, ¿vale? Entonces, la diferencia entre un campo escalar y un campo pseudo escalar es que en una reflexión especular te cambia el signo, y ya os digo, eso no es una cosa fácil de ver, pero porque normalmente tú ves intensidad; tú ves el módulo. Eso es básicamente el concepto de quiralidad en el material. Entonces, uno de los problemas que ha habido históricamente a la hora de usar la quiralidad para algo, ¿para qué quieres usar la quiralidad? Pues realmente los materiales quirales pues tienen aplicaciones por temas de meteorología, etc. Hay sistemas químicos, sistemas biológicos que son quirales. Por ejemplo, la síntesis de moléculas quirales, pues tú puedes tener una superficie de un material que tenga una cierta quiralidad que actúe como catalizador y que en función de esa quiralidad catalice la reacción química que produce unas moléculas que puedan tener las dos quiralidades. Hay muchas que cuando las sintetizo de manera arbitraria me Salen con las dos quiralidades. Pero si tengo un catalizador que es quiral, puedo sintetizar moléculas con una cierta quiralidad y si cambio la quiralidad de ese catalizador con la otra quiralidad, con lo que eso puede tener aplicaciones industriales en síntesis química, en gestión de ciertas moléculas, en temas de biología a veces interesan ciertos sensores que sensan solo cierta quiralidad; eso se puede conseguir en ese tipo de materiales, ¿vale? Pero ahora mismo lo que se ha publicado en Necho es solamente el concepto científico, el nuevo efecto científico, ¿vale? Es un efecto físico que hasta ahora se podía concebir que tenía que existir, era como muy obvio que tenía que existir, pero que nadie…
Francis Villatoro explica que la primera observación del fenómeno de la quiralidad óptica inducida por deformaciones mecánicas en un material, denominado piezoquiralidad, fue realizada el año pasado en Sainz y esta es la segunda observación.
Habla: Francis VillatoroSignificado #7 · Palabras #12fenómeno reciente piezo quiralidad…en Necho es solamente el concepto científico, el nuevo efecto científico, ¿vale? Es un efecto físico que hasta ahora se podía concebir que tenía que existir, era como muy obvio que tenía que existir, pero que nadie había observado en ese tipo de materiales. La primera observación en rigor es del año pasado, de enero del año pasado en Sainz, y esta es la segunda, y esta está como mucho más comprensiva; ahora veremos por qué. Pero básicamente es un fenómeno muy reciente: este fenómeno de la quiralidad óptica inducida por deformaciones mecánicas en el material, la piezo quiralidad, de hecho se ha acuñado para este paper. Entonces lo que me acabo de perder de lo que quería contar. Bueno, en resumen, lo que tenemos es un material que, o sea, el artículo es curioso por varias razones, pero una de las razones es que es raro en un.…
Francis Villatoro describe un estudio teórico intensivo que ha generado una extensa base de datos sobre materiales con propiedades piezoquirales. Menciona que este material clásico publicado en Nature en 1967 presenta características similares, aunque no idénticas.
Habla: Francis VillatoroSignificado #11 · Palabras #3fenómeno de la quiralidad en materialondas terahercios transforman material quiralmaterial quiral levógida o destrógidaexperimento sencillo con dos frecuenciasgrupos de simetría piezoquiralidadpiezoquiralidad de 40000 materialesbase de datos piezoquiralidad materialesmateriales piezoquirales estudio naturelinealidad transición quiral naturalezabase de datos materiales simulaciones ordenadorfenómeno lineal material clásico…Bueno, en resumen, lo que tenemos es un material que, o sea, el artículo es curioso por varias razones, pero una de las razones es que es raro en un. Artículo del Nietzsche que el núcleo del artículo sea teoría. Es muy raro, la mayor parte de los artículos del Nietzsche es el núcleo de un artículo que es experimental. He observado experimentalmente con dos frecuencias el fenómeno de la quiralidad en este material. El material no es quiral y añadiendo una cierta señal, son ondas básicamente de terahercios, logro transformarlo en un material quiral y lo logro transformar de manera controlada en un material de quiralidad levógida o de quiralidad destrógida. Y una vez lo transformo, lanzo la señal de prueba y veo y chequeo y compruebo que de verdad ha cambiado la claridad. O sea, ese es el experimento, un experimento súper sencillo. Además, se han utilizado solo dos frecuencias. O sea, el experimento como tal es muy sencillo. Tan sencillo que uno dice: aquí falta chicha. Bueno, pues la chicha la rellenan con teoría. Lo que han hecho en este nuevo artículo es estudiar todos los grupos de simetría posibles: cuáles permiten este fenómeno de quiralidad y cuáles no, y en qué grado lo permiten. Han construido una base de datos de como 40.000 materiales con ese tipo de propiedades. La piezopiralidad de muchísimos materiales ha sido determinada en este estudio mediante trabajos teóricos. Es un trabajo teórico bastante intensivo de simulaciones por ordenador que ha dado lugar a esa enorme base de datos que será la base para que en el futuro otros investigadores con otros materiales estudien lo mismo. entonces ellos han tomado de toda esa base de datos y de ese estudio han visto que el material sorprendentemente que mejor muestra el fenómeno más relevante que es la linealidad de esta transición entre ser material quiral y ser un material no quiral que pase a material quiral y que tengas una relación casi perfectamente lineal pues es este material clásico que ya se publicó en el 67 en Nature su análisis, un análisis muy parecido, pero no es lo mismo porque no se veía quiralidad, se veía una cosa más genérica entonces ellos presentan ese estudio teórico y entonces te encuentras un artículo bonito porque es todo de teoría; y a los que somos más orientados a la teoría nos gusta ver artículos de teoría apoyados por simulaciones, etc. Y después ves un experimento que…
Francis Villatoro describe un experimento sencillo para validar un modelo teórico sobre piezoquiralidad, que implica excitar un material con señales de terahercios para controlar su quiralidad.
Habla: Francis VillatoroSignificado #5 · Palabras #10piezoquiralidad con señales teraherciosmaterial quiral nevógilo destrógiloexperimento sencillo piezoquiralidad villatorocontrol de quiralidad con terahercios…es suficiente para ilustrar muy bien que este material, que esta propiedad existe en los materiales y han cogido como el material de libro, ¿no? El material que acabará apareciendo en todos los libros de texto cuando se hable de piezoquiralidad, ¿no? que te caracteriza todos los materiales y después te plantean un experimento relativamente muy sencillo, muy fácil de entender, en el que tienes un material a que lo excitas con una señal, creo que recordar que eran como 3 terahercios y esa señal es la que controla, por su valorización, si el material se va a convertir en quiral nevógilo o quiral destrógilo y después lanzan una señal con otros también en el régimen de terahercio, pero por otro número 034, no recuerdo el número exacto, y lo lanzan y con esa otra señal prueba chequean si de verdad ha cambiado la finalidad o no. Y lo hacen pues para diferentes ángulos y para diferentes intensidades. O sea que es un artículo muy sencillito, como muy breve; el modelo teórico que plantean es absolutamente trivial, o sea, entre comillas, porque es un modelo básicamente de óptica lineal, porque es que la linealidad de este material es extraordinaria, se ve…
Francis Villatoro explica cómo un material inicialmente no quiral puede adquirir esta propiedad al ser deformado a lo largo de los ejes X e Y, modificando su estructura cristalina.
Habla: Francis VillatoroSignificado #2 · Palabras #11materiales ópticos quirales controlablestransformación quiralidad naturaleza artículodeformación mecánica tensión materialseñal electromagnética interaerción compresióninyección de luz altera propiedades mecánicasmateriales muy pequeñitos propiedades mecánicaspiezoquiralidad cambio estructura cristalinamaterial quiral plata galiosimetría estructura cristalina grupo asociadodeformación eje x y estructura cristalinaquiralidad inducida deformación ejesestructura cristalina bajo presión…una pequeña deformación; o sea, han cogido un material tan perfecto y tan maravilloso en el que todo se puede interpretar perfectamente utilizando modelos lineales, con lo que el modelo es tan sencillo que, entre comillas, cualquiera lo puede entender. Un artículo que me gustó, pues yo decía: me estoy enterando de todo, o sea, eso es raro. Un artículo en Nature, de enterarte tanto de la teoría como de la parte experimental, y yo os digo: es un artículo muy prometedor, porque es un material con propiedades ópticas quirales controlables. Yo voy a poder transformar el material que no tiene quiralidad en estado de quiralidad. Bueno, el secreto para esa transformación, esa deformación mecánica, esa tensión mecánica, básicamente, el secreto es coger una pequeña laminita, una laminita con un rectángulo con un grosor pequeño y o comprimirlo o estirarlo. Si yo comprimo el material, consigo una quiralidad; si lo estiro, consigo quiralidad de astrología. Pero esa compresión la hago con una señal electromagnética interaerción. Estrictamente no lo hago mecánicamente cogiendo una pinza, porque son materiales muy pequeñitos y la clave es esa. Con inyección de, entre comillas, luz, consigo alterar esas propiedades mecánicas. Eso me genera, claro, esa es la duda que yo tenía: o sea, ¿qué diferencia hay? O sea, ¿por qué es piezo quiralidad y no foto quiralidad? El origen es el cambio en la estructura cristalina, o sea, el material es un material quiral; este es un furo de plata y galio, es un material que no tiene quiralidad porque su simetría, su estructura, los grupos de simetría, el grupo de simetría asociado a su estructura cristalina. No permite la quiralidad, pero cuando yo deformo, hay como dos ejes: un eje X y un eje Y. Cuando yo deformo en el eje X o deformo en el eje Y, cambio la estructura cristalina de tal manera de que adquiere una nueva estructura cristalina que sí permite la quiralidad, solamente citando el material en esos ejes concretos. Pero el cambio se produce por la presión de la Onda electromagnética que le incide en que eso es lo que resulta difícil de visualizar. Claro, claro, estas ondas de traercio están alterando la estructura cristallina del material. Según el modelo teórico, eso lo han hecho con DFT, con teoría funcional…