El professor català Mario Lanza és portada de la revista Nature Electronics gràcies a una investigació revolucionària sobre xarxes neuronals artificials

  • El grup de recerca que lidera a la Soochow University (Xina) és pioner al món en el desenvolupament d’aplicacions pràctiques en intel·ligència artificial a partir de materials bidimensionals.
  • Lanza és un membre molt actiu dels Alumni EUSS, que ofereixen acompanyament i suport a l’alumnat actual de l’escola universitària.

L’article “Artificial neural networks in 2D”, del grup de recerca que lidera l’investigador català Mario Lanza, és el tema de portada del número d’octubre de la revista Nature Electronics, una de les més prestigioses del món de la ciència.

El text recull la investigació revolucionària que Lanza i el seu equip duen a terme a la Soochow University (Xina) en el camp de la nanoelectrònica amb materials bidimensionals, que ha donat com a resultat la creació d’una xarxa neuronal artificial per a reconeixement d’imatges.

El grup de recerca ha desenvolupat circuits de memòries bidimensionals robustes o memristors d’alta densitat utilitzant un material anomenat nitrur de bor hexagonal. En la fabricació només s’han fet servir processos 100% compatibles amb la indústria (com deposició química de vapor i transferència humida), cosa que ha permès produir (en paral·lel) oblies senceres plenes de matrius memristors.

Aquests dispositius mostren unes prestacions úniques, que inclouen l’energia de commutació més baixa mai registrada (8.8 zJ) i una transició analògica entre més de vint-i-cinc estats. Un dels èxits més importants de la investigació és la gran reproductibilitat dels resultats, ja que per primera vegada des del descobriment dels materials bidimensionals, s’ha assolit un rendiment superior al 98% i una variabilitat molt baixa (fins a 1,53%).

Totes aquestes propietats han fet possible l’ús dels circuits bidimensionals per emular una xarxa neuronal artificial per a la classificació d’imatges, amb una exactitud del 98,02%.

Els resultats assolits representen un gran avenç en el camp de la nanoelectrònica i la intel·ligència artificial, motiu pel qual han cridat l’atenció de la comunitat científica, d’una revista tan prestigiosa com Nature Electronics, i fins i tot una empresa líder en el sector ha mostrat interès a introduir aquests dispositius a les seves línies de producció.

El grup que lidera Mario Lanza a la Xina és pioner a investigar les propietats dels materials bidimensionals dielèctrics, aïllants de l’electricitat, i a desenvolupar-ne aplicacions pràctiques dins el camp de les memòries electròniques i la intel·ligència artificial.

Aquest és el tercer article que el professor Lanza, graduat en Enginyeria electrònica a l’Escola Universitària Salesiana de Sarrià (EUSS), publica a Nature Electronics en els darrers tres anys, una fita mai aconseguida per cap altre investigador europeu i que el situa en l’elit mundial en el camp de la nanoelectrònica i els materials bidimensionals.

Com a membre destacat dels Alumni EUSS, Mario Lanza col·labora activament amb l’escola universitària i fa honor al seu lema “Praeit ac Tueur”, que es podria traduir com “protegeix i acompanya”, referint-se a la tasca protectora i exemplaritzant que els antics alumnes ofereixen a l’alumnat actual.

Llegeix a l’article: https://www.nature.com/articles/s41928-020-00473-w

Imants moleculars luminescents basats en lantànids i cumarines: article publicat a Dalton Transactions

La Dra. Elena Bartolomé, professora de l’EUSS, acaba de publicar un article a la revista Dalton Transactions (índex d’impacte 4.05) titulat Coumarin-lanthanide based compounds with SMM behavior and high quantum yield luminescence. Aquest treball ha estat fruit d’una col·laboració entre l’EUSS, i investigadors de l’Institut de Nanotecnologia y Materiales de Aragón (INMA), el Instituto de Síntesis Química y Catálisis Homogénea (CSIC)-Universidad de Zaragoza, el Instituto de Física Luis Rivera Terrazas (Puebla, México) i la UNAM (Universidad Nacional Autònoma de México).

Els materials moleculars multifuncionals, és a dir, compostos metàl·lics-orgànics que combinen diverses propietats físiques o químiques, estan sent investigats molt intensament pel seu interès fonamental i les seves aplicacions en diversos camps, com ara la informàtica quàntica, l’espintrònica, la separació de gasos, com a sensors, en catàlisi, biomedicina, etc. En particular, els materials moleculars bifuncionals que combinen la luminescència amb propietats magnètiques poden obrir moltes noves possibilitats. L’estructura electrònica dels lantànids els fa ideals per al disseny de materials moleculars amb relaxació magnètica (comportament de Single Ion Magnet, SIM) i photo-luminiscència.

Esquema dels nous imants moleculars basats en lantànids i lligands de cumarina amb bona funcionalitat: comportament SIM (Single Ion Magnets) i luminescència amb un alt rendiment quàntic (QY=quantum Yield).

En aquest treball, es presenta la síntesi i caracterització de nous complexos basats en lantànids, lligands de cumarina i lligands secundaris de phenanthroline (Ln-phen) o bathophenanthroline (Ln-batho), amb propietats magnètiques i luminescents molt rellevants. La comparació dels compostos Ln-phen i Ln-batho amb els anteriors compostos reportats Ln-coum ha permès investigar l’efecte “antena” dels lligands secundaris. Els compostos reportats representen una nova família de materials bifuncionals que combinen comportament SIM i luminescència amb un destacat rendiment quàntic (QY-quantum yield), en comparació amb altres compostos reportats en la literatura.

Publicació a l’European Journal of Engineering Education: REI en Teoria de Màquines i Mecanismes

La investigadora de l’EUSS Dra. Elena Bartolomé, en col·laboració amb l’alumne Ramón Ruete (ara graduat en Enginyeria Mecànica), acaba de publicar un article a la revista European Journal of Engineering Education (EJEE) sobre la implementació de la metodologia REI en l’assignatura de Teoria de Màquines i Mecanismes (TeoMM).

L’educació en Enginyeria està contínuament evolucionant, per tal d’adaptar-se als nous reptes de la professió. Avui dia, s’espera que els estudiants d’Enginyeria adquireixin no només una sòlida base tècnica, sinó també altres competències transversals molt importants. En les últimes dècades s’ha demostrat que els mètodes actius, com ara l’aprenentatge basat en projectes i activitats de recerca, són molt efectius a l’hora d’adquirir totes aquestes competències.

Esquema simplificat de preguntes i respostes (Q-A map) que resulta de la pregunta generatriu,
Q0 – “¿Cóm funciona el gat de tisora d’un cotxe?”

En particular la metodologia REI (Recorregut d’Ensenyament i Investigació) és una eina educativa, basada en la Teoria Antropològica del Didàctic, que promou l’aprenentatge a través de la recerca de respostes, utilitzant tots els mitjans possibles a l’abast de l’estudiant. El REI sol començar amb una pregunta oberta (Q0), que condueix, a través d’un mapa de preguntes-respostes, a l’ampliació del coneixement sobre un tema. En els últims anys, s’ha demostrat el potencial dels REIs en l’educació en Enginyeria, i s’han implementat en algunes assignatures de l’EUSS, com ara Resistència de Materials, Mecànica de Medis Continus i Informàtica.

En l’article publicat s’ha investigat l’ús del REI en, Teoria de Màquines i Mecanismes (TeoMM), una assignatura de 2n curs a l’EUSS. Es va dissenyar, implementar i analitzar un REI basat en l’estudi, en grups de treball, del funcionament de vuit màquines reals d’un cotxe (e.g. la palanca de canvis, el capó, el gat de tisora, la biela-maneta, la grua). Durant el REI es van combinar moments d’estudi amb altres activitats, com ara la recerca d’informació, l’experimentació amb màquines reals i fabricació de prototips, l’anàlisi i simulació de màquines, la discussió amb els companys, etc. El treball reporta els  canvis produïts en els processos d’aprenentatge, l’adaptació dels estudiants a la nova metodologia, i mostra la utilitat del REI per adquirir els continguts tècnics de la matèria així com per desenvolupar altres competències transversals, com el treball en equip, l’aprenentatge autònom, la resolució de problemes, creativitat, gestió de projectes i l’orientació a la qualitat.

Publicació al Journal of Energy Storage

Els professors Dr. Llorenç Servera i Dr. Jose Maria Ruiz acaben de publicar un article a la revista Journal of Energy Storage, titulat “Carbon nanocomposite electrodes for electrical double layer capacitor”. Aquest treball ha estat fruit d’una col·laboració entre l’EUSS, i investigadors de l’Institut de Nanociència i Nanotecnologia (IN2UB) de la Universitat de Barcelona, el Departament de Física de la Universitat Nacional An-Najah (Palestina) i el Centre de Nanotecnologia i Bioenginyeria integrada (NIBEC) de la Universitat d’Ulster (Regne Unit).

Esquema de procediment de fabricació dels nanocompostos de CA + CNF per al seu ús com electrodes de doble capa.

Els carbonis activats (CA) s’han utilitzat com a material d’elèctrodes en condensadors elèctrics de doble capa comercials (EDLC) a causa del seu baix cost, elevada superfície específica i estabilitat química. Malauradament, el rendiment supercapacitiu del CA no és satisfactori a causa de la seva baixa conductivitat. En aquest article, es reporta la síntesi de nous nanocompostos basats en una barreja de CA i CNF utilitzant ruta senzilla de processament de pols i avaluant el seu comportament electroquímic com a materials d’elèctrodes en EDLC simètrics.

Article publicat al Journal of Materials Science: Materials in Medicine

El professor de l’EUSS Pablo Sevilla ha publicat recentment l’article “Osseointegration around dental implants biofunctionalized with TGFβ-1 inhibitor peptides: an in vivo study in beagle dogs” a la revista Journal of Materials Science: Materials in Medicine. Aquest treball ha sigut fruit d’una col·laboració entre l’EUSS i el Departament de Cirurgia Oral e Implantologia de la Universidad de Granada, la Unitat d’Anatomia Humana i Embriologia de la Universitat de Barcelona, el Departament de Cirurgia de l’Escola de Veterinària de la Universitat de Barcelona, i la Facultat de Medicina de la UIC.

Figura: Imatges TGF-b BS-SEM dels implants analitzats després de 8 setmanes d’implantació en (a) el grup de control (b) P17-biofunctionalitzat, i (c) P144-biofunctionalitzat.

L’objectiu d’aquest estudi era avaluar l’efecte de la biofuncionalització amb dos pèptids inhibidors del TGF-β1, P17 i P144, en l’osseointegració d’implants dentals CP-Ti. En aquest estudi es van utilitzar un total de 36 implants (VEGA, Klockner®) amb connexió interna de 3,5 × 8 mm, dividits en tres grups: (1) grup de control (n = 12), (2) implants amb superfícies biofuncionalitzades amb inhibidor del pèptid P17 (n = 12), (3) implants amb superfícies biofuncionalitzades pel pèptid P144 (n = 12). Es van inserir tres implants, un de cada grup, en els dos hemimandibles de 6 gossos beagle, 2 mesos després de l’extracció de les dents. Les mostres, analitzades a les 2, 4 i 8 setmanes després de la inserció de l’implant, es van estudiar i analitzar mitjançant microscòpia BS-SEM i anàlisi histològica. La biofuncionalització superficial amb els pèptids inhibidors del TGF-β1, P17 i P144, va donar lloc a millors paràmetres quantitatius i qualitatius en relació amb l’osseointegració de l’implant.