En un hecho que demuestra cómo desde las aulas y laboratorios de las universidades públicas se impulsa el avance del conocimiento en el siglo XXI, la Benemérita Universidad Autónoma de Chiapas (UNACH), a través de la Facultad de Ciencias en Física y Matemáticas (FCFM) y la Dirección General de Investigación y Posgrado (DGIP), lidera una investigación de frontera que busca relaciones y caminos que concilien las leyes de la mecánica cuántica con la relatividad especial mediante el estudio teórico del grafeno, un material que ha sido muy investigado en los últimos años y que sigue representando una veta de conocimiento de posibilidades casi infinitas.

El proyecto de investigación fundamental, encabezado por el doctor Pavel Castro Villarreal —académico de la FCFM e integrante del Sistema Nacional de Investigadoras e Investigadores (SNII)—, fue seleccionado para recibir financiamiento por parte de la Secretaría de Ciencia, Humanidades, Tecnología e Innovación (SECIHTI). La iniciativa fue destacada recientemente en el podcast institucional “Horizonte Sur: Ciencia y Territorio”, donde se visibilizó la trascendencia de analizar la microestructura de esta red de carbono bidimensional para tender un puente matemático con la física de altas energías.

Durante la divulgación de los hallazgos, el doctor Castro Villarreal detalló que el grafeno es un nanomaterial compuesto por una sola capa de átomos de carbono organizados en una red hexagonal. De los cuatro electrones de valencia que posee el carbono para formar enlaces estables, tres se comparten con átomos vecinos y uno permanece libre. Este último otorga al material una conductividad eléctrica y térmica excepcional, abriendo las puertas a una innovación tecnológica sin precedentes en la microelectrónica y las ciencias de los materiales.

El verdadero momento Eureka de la física contemporánea ocurre cuando este electrón libre interactúa con los núcleos cargados positivamente de la red iónica. De manera emergente, las partículas no se desplazan bajo las leyes de la física clásica, sino que se comportan como "fermiones de Dirac". Esto significa que los electrones se propagan a velocidades cercanas a la de la luz —la velocidad de Fermi—, emulando en una pequeña lámina de carbono las condiciones extremas que ocurren dentro de los grandes aceleradores de partículas, como el del Centro Europeo para la Investigación Nuclear (CERN).

Aunque la descripción matemática de una capa monoatómica de grafito fue planteada en 1947 por el físico Philip Wallace, la comunidad científica global consideró imposible aislar un cristal de un solo átomo de grosor durante décadas. No fue sino hasta el año 2004 cuando Andre Geim y Konstantin Novoselov lograron sintetizarlo mediante la técnica de exfoliación micromecánica con cinta adhesiva común, hazaña que revolucionó la física de la materia condensada y les valió el Premio Nobel de Física en 2010.

El doctor Castro Villarreal, quien se incorporó a la UNACH en 2007, recordó la trayectoria de la FCFM, la cual inició sus programas de licenciatura en las instalaciones de la Facultad de Ingeniería Civil, evolucionó al Centro de Estudios en Física y Matemáticas Básicas y Aplicadas (CEFIMAP) y se consolidó en Ciudad Universitaria. Hoy en día, la FCFM se posiciona como un núcleo de excelencia académica en el sureste, destacando porque la totalidad de su planta docente está conformada por investigadoras e investigadores dedicados al desarrollo de la ciencia básica.

La investigación en torno a los efectos cuánticos y moleculares del grafeno continuará difundiéndose en una segunda entrega del espacio Horizonte Sur, reafirmando el papel de las unidades académicas en la generación de conocimiento universal.

Con el impulso a proyectos que desafían los límites de la física teórica, la Benemérita Universidad Autónoma de Chiapas refrenda su vocación de promover la investigación científica de excelencia, demostrando que la educación pública es el motor para formar investigadoras e investigadores comprometidos con el desarrollo tecnológico y el bienestar de la sociedad, honrando el lema institucional: "Por la conciencia de la necesidad de servir".

Texto: Yadira Fontes G.

Imagen: Dirección General de Investigación y Posgrado (DGIP) / FCFM-UNACH