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Nanoscience and Surface Science for studying the Cosmos

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Abstract

Evolved stars are a factory of chemical complexity, gas and dust, which contribute to the building blocks of planets and life.  However, the dust formation process remains poorly understood.  Different laboratory techniques are used to produce analogs of cosmic dust being based the majority of them on uncontrolled combustion or plasma decomposition of molecular precursors in conditions far removed from those in star photospheres.

We have designed and built an unprecedented ultra-high vacuum machine combining gas aggregation sources with in-situ advanced surface science characterization techniques (as STM, XPS or IRAS) and mass spectroscopy [2].  We show that astrochemical problems can be successfully addressed and understood using surface science methodologies.  This combination opens the door to the investigation and modelling of processes related to dust particles and its interaction with the gas in different regions of the universe.

Different model systems will be presented. In the first analogues of cosmic dust are analysed to conclude that evolved stars do not form aromatics or fullerenes but aliphatic material made up by bottom-up coalescence[3].  In the second example we propose a new route for the formation of  polycyclic aromatic hydrocarbons produced by etching of graphene on the SiC grains in a top-down process[1].

References

[1] Merino P., et al.  Nature Communications 5, (2014), 3054            
[2] L. Martinez et. Al. Sci Rep.  8 (2018) 7250
[3] L. Martinez, Nat. Astronomy, in press.

BREVE CV y trayectoria

Jose Angel Martín Gago es Profesor de Investigación del Consejo Superior de Investigaciones (CSIC) en el instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM), donde dirige el grupo de investigación ESISNA en el que se estudia, mediante microscopías de campo cercano en ultra alto vacío y técnicas de radiación sincrotrón, la estructura de sistemas de tamaño nanométrico.

Realizó la tesis doctoral en Grenoble (Francia), en el ESRF y posteriormente estuvo en sincrotrón LURE en Paris como post-doc Marie Curie, en la llamada línea española, haciendo de contacto local para investigadores. De allí consiguió un contrato en el ICMM, donde trabaja hasta la actualidad. 

Ha publicado más de 160 publicaciones en revistas internacionales de alto impacto. Es presidente de la asociación española de vacío y sus aplicaciones (ASEVA). Forma parte de los comités científicos internacionales de varias instalaciones de radiación sincrotrón europeas. Es investigador principal de un proyecto ERC-Synergy (“NANOCOSMOS: Gas and dust from stars to the laboratory: exploring the nanocosmos”), para construir instrumentación que permita simular en laboratorio la formación del polvo interestelar y sus procesos químicos. También es responsable del nodo ICMM en el macro proyecto europeo “graphene flagship”.

Su trayectoria se completa con una intensa actividad de divulgación científica, que incluye la impartir conferencias divulgativas para público general, la coordinación de cursos, o la escritura de libros de divulgación como el nanomundo en tus manos de la editorial crítica y novela de ficción científica Ádvent, las puertas de un nuevo mundo.

Resultados científicos más importantes (líneas de trabajo)

Internationally recognized pioneer in the field known as on-surface chemistry, a strategy leading to rational synthesis of fullerenes, nanoribbons and other molecular species.

Vacuum systems and surface science characterization and methods for simulating cosmic and planetary environments.

Graphene growth on metal and insulating surfaces. From basic properties to applications and rationally controlled chemical and bio functionalization on its surface:

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