El grupo de crecimiento cristalino de la Universitat de València centra su actividad en el crecimiento y la caracterización estructural y morfológica de semiconductores, tanto en volumen como en forma de capas y nanoestructuras. Esta actividad se ha ejercido fundamentalmente en el marco de diferentes proyectos de investigación dentro del área de materiales para la optoelectrónica y la espintrónica. Los resultados obtenidos se han plasmado en una significativa contribución académica tanto en artículos en revistas de amplia difusión científica como en congresos y workskops.

La aproximación al sector tecnológico se ha realizado en dos áreas: la de energía solar y la de sensores de humedad e infrarrojos. Para el desarrollo de esta actividad investigadora se ha preparado un laboratorio en que se han instalado diferentes técnicas de crecimiento cristalino: Bridgman, Physical Vapor Transporte, Travelling Heater Method, MOCVD, Espray Pirólisis, Hidrotermal; así como diferentes técnicas de preparación y tratamientos puesto-crecimiento, lo cual aporta una amplia oferta de infraestructuras y posibilidades de desarrollo.

En relación con la caracterización estructural y morfológica, los miembros del grupo tienen una contrastada experiencia en difracción de rayos-X de alta resolución (HRXRD) y microscopia electrónica de transmisión de alta resolución (HRTEM). La correlación de las propiedades de los materiales con las condiciones de crecimiento ha permitido un mejor conocimiento de los procesos de crecimiento y defectos estructurales y son el eje de la parte principal del trabajo del grupo. En la actualidad una buena parte de la actividad está centrada en los óxidos de materiales del grupo II (ZnO, CdO y MgO) así como sus aleaciones.

En este marco estuvo el liderazgo del proyecto europeo SOXESS así como la organización del Symposium IX en la E-MRS sobre este tema. El grupo colabora de forma regular tanto con grupos nacionales (Uno.Valladolid, Uno. País Vasco, Instituto Jaume Almera, (ISOM) UPM, como extranjeros (CNRS-Bellevue, Francia; Universidad del Warwick, Reino Unido; National Renewable Energy Lab. en Golden, Colorado, EE. UU.).

Nuestro objetivo fundamental es el estudio de las ecuaciones de evolución fraccionarias, bajo condiciones iniciales y de frontera adecuadas, planteadas sobre un espacio de Banach. Este tipo de problemas tienen su origen en diferentes ámbitos de la ciencia y la ingeniería, como en viscoelasticidad lineal, procesos de difusión en materiales con memoria, electrodinámica con memoria o en la aproximación de leyes de conservación no lineales. Por una parte nos interesa analizar bajo qué condiciones se puede asegurar que el problema está bien propuesto en el sentido de Hadamard, la propiedad de la regularidad maximal, etc., y por otra estudiar posibles técnicas de aproximación de la solución.

El grupo FOTÓNICA Y SEMICONDUCTORES (FOSE) centra su actividad investigadora en la preparación y caracterización de dispositivos y materiales, abarcando aspectos fundamentales y el desarrollo de aplicaciones, principalmente en fotónica. El grupo se estructura en tres grandes líneas de investigación.

1. SEMICONDUCTORES Y CONDICIONES EXTREMAS. Esta línea desarrolla varios temas de trabajo, en ciencia de materiales, unidos por uso de técnicas espectroscópicas en condiciones extremas (altas presiones y altas temperaturas) para la comprensión de la síntesis, estructura cristalina y electrónica de los siguientes materiales: 

• Semiconductores de gap ancho para aplicaciones optoelectrónicas, entre ellos materiales derivados del ZnO y sus aleaciones y delafositas (CuMIIIO2), cuya preparación se realiza mediante técnicas de deposición en capa delgada.
• Materiales de interés geofísico por el papel que juegan en la composición de la tierra, como el MgO o el cuarzo
• Materiales para tecnologías verdes como la fotocatálisis (vanadatos de tierras raras) o el secuestro de CO2 (zeolitas y diferentes formas de sílice porosa). El equipo de esta línea se ha especializado en el uso de una gran variedad dispositivos para la generación de altas presiones y temperaturas que son usados in-situ en equipamientos espectroscópicos de laboratorio (absorción óptica, espectrosopia Raman y FTIR, transporte) o en grandes instalaciones de radiación sincrotrón, de las cuales sus miembros son usuarios asiduos.

2. FIBRAS ÓPTICAS. La actividad investigadora y tecnológica de esta línea de investigación se centra en la fabricación de componentes de fibra óptica, su modelización y sus aplicaciones. El Laboratorio dispone de cuatro técnicas de fabricación de componentes de fibra óptica fundamentados en: 

• la fabricación de fibra óptica de cristal fotónico, 
• la grabación de redes de Bragg en fibra, 
• el montaje de dispositivos acusto-ópticos en fibra y 
• la preparación de fibras ópticas estrechadas por fusión y estiramiento. Entre los campos de aplicación de la actividad investigadora del laboratorio destacan el desarrollo de láseres de fibra óptica, nuevas fuentes de luz (pares de fotones, luz blanca de espectro supercontinuo, etc.), sensores y comunicaciones ópticas. El equipo de trabajo del laboratorio de fibras ópticas mantiene colaboraciones estables con numerosos grupos de investigación de Iberoamérica y Europa, así como una intensa actividad de colaboración con empresas y transferencia de los resultados de investigación. 

3. MATERIALES Y DISPOSITIVOS OPTOELECTRÓNICOS trabaja en la síntesis químico-física de nanomateriales (nanopartículas metálicas, puntos cuánticos, polímeros multi-funcionales), procesado de éstos en forma de capas delgadas, así como en el estudio de sus propiedades estructurales, electrónicas y ópticas. Este trabajo es el punto de partida para desarrollar estructuras y dispositivos fotónicos/plasmónicos/optoelectrónicos, además de desarrollar aplicaciones en el campo de sensores, energía fotovoltaica y telecomunicaciones. Por otra parte, también se investiga en las propiedades ópticas de puntos cuánticos III-V a nivel aislado, entre las que cabe mencionar la naturaleza cuántica de la luz que emiten, su origen y control, por su futura repercusión en el campo de la computación y las comunicaciones cuánticas. Más recientemente, se empieza a preparar y caracterizar otros tipos de nanoestructuras semiconductoras bidimensionales, de grosor atómico, por su gran potencial en la futura nanotecnología electrónica/optoelectrónica en combinación con electrodos de nanoestructuras metálicas bidimensionales como el grafeno.

La ciencia y tecnología de los Materiales abarca un amplio conjunto de disciplinas, técnicas y métodos diseñados para el desarrollo de materiales al servicio de los nuevos retos de la sociedad.

En este contexto, el grupo INNOMAT, integrado en el Instituto de ciencia de los materiales de la Universitat de València, orienta su investigación en torno a dos temáticas con una clara complementariedad. La primera consiste en el desarrollo de protocolos innovadores para la preparación de materiales porosos, mesoporosos o nanoestructurados con características que permitan su utilización en una gran variedad de aplicaciones, como sensores, catalizadores, recubrimientos, conservación de patrimonio histórico etc. Estos materiales están específicamente diseñados para amplificar alguna de las propiedades físicas o químicas de sus constituyentes o bien para idear propiedades nuevas a partir de un diseño inteligente. Es obvio que este objetivo requiere el control de numerosos parámetros relativos a la naturaleza física, química y estructural de los compuestos obtenidos, para lo que es necesaria la utilización de las técnicas de caracterización apropiadas, así como el desarrollo de otras de carácter innovador y que destacan por sus propiedades específicas y alto valor añadido: alta resolución espacial, alta sensibilidad, versatilidad o portabilidad.

El análisis de las propiedades físicas y químicas de los materiales y el desarrollo de nuevas técnicas de caracterización es por tanto la segunda actividad principal del grupo. Esta doble vertiente de desarrollo y caracterización aúna el esfuerzo colaborativo de los investigadores, físicos y químicos, que lo integran y aporta al grupo un carácter claramente multidisciplinar. Más concretamente, el grupo desarrolla las siguientes actividades:

1. Diseño y síntesis de materiales innovadores:
   • Materiales oxídicos y no oxídicos: preparación y caracterización de materiales de tamaño de partícula variable.
   • Nanopartículas masivas y porosas con la incorporación de diversos grupos multifuncionales para aplicaciones en diagnóstico y liberación de fármacos.
   • Nanocomposites mesoporosos conteniendo nanopartículas de oro para la degradación catalítica de CO y VOCs.
   • Nanocomposites de sílice-polímero, para aplicaciones de liberación controlada, remediación (captura de CO2) y sensores.
   • Sílices porosas modificadas con especies inorgánicas, grupos orgánicos y complejos de coordinación, como catalizadores heterogéneos para química verde.
   • Sílices híbridas funcionalizadas para la detección de compuestos orgánicos volátiles.
   • Materiales para la restauración y conservación del patrimonio cultural.
2. Desarrollo de técnicas innovadoras de caracterización de materiales
   • Adaptación de un espectrómetro Raman para su utilización en la investigación de objetos del patrimonio cultural, permitiendo medidas in situ, sin toma de muestra.
   • Adaptación de un espectrómetro EDXRF portátil para su utilización en la investigación de objetos del patrimonio cultural, permitiendo medidas in situ, sin toma de muestra.
   • Adaptación de un microscopio de fuerzas atómicas para la caracterización óptica y eléctrica de nanomateriales con alta resolución espacial.

Síntesis, caracterización y procesado a escala micro- y nanométrica de compuestos moleculares conmutables entre uno o más estados electrónicos. El objetivo inmediato es la obtención de nuevos materiales funcionales capaces de responder a estímulos externos (temperatura, presión, luz o analitos) de forma controlada y detectable. El objetivo final es la integración de estos materiales en dispositivos tales como interruptores moleculares, sensores moleculares, memorias moleculares o dispositivos opto-electrónicos.

El desarrollo de nuevos sistemas químicos complejos de aplicación industrial, como son los sensores químicos o los nuevos materiales para liberación controlada, precisan de una aproximación multidisciplinar; incluyendo el conocimiento de campos como la química analítica, orgánica e inorgánica, electrónica e ingeniería. El grupo de investigación Materiales Orgánicos para Detección y Liberación Controlada, MODeLiC, de la Universitat de València trabaja fundamentalmente en dos líneas de investigación: 1. Síntesis, caracterización y evaluación de sensores químicos para la detección de todo tipo de especies de pequeño tamaño con aplicaciones medioambientales y biomédicas. En este campo en los últimos años ha trabajado en el diseño y evaluación de sensores, colorimétricos y fluorométricos principalmente, para la detección de agentes de guerra química (gases nerviosos). El trabajo en sensores para este tipo de agentes ha despertado en los últimos años un gran interés en la comunidad internacional debido a que los métodos existentes son costosos y requieren de personal especializado, lo que hace que su empleo sea difícil en casos de ataque con este tipo de agentes a la población civil. El segundo campo de interés del grupo es la detección de gases contaminantes. El área de aplicación en este caso es tanto industrial como en entornos públicos. Dentro de este apartado se está trabajando en la preparación de sensores para óxidos de nitrógeno, cianuro de hidrógeno, sulfuro de hidrógeno y otros gases contaminantes. Es interesante indicar que algunos de estos gases (óxido nítrico, sulfuro de hidrógeno) son especies que se encuentran en las células y que son responsables de ciertas respuestas biológicas. Por esta razón también se trabaja en la evaluación de la respuesta sensora de los compuestos preparados en células. Más recientemente, se ha trabajado en la preparación de sensores colorimétricos para la detección de drogas de sumisión química (en concreto GHB) en bebidas. Los sensores preparados son capaces de reconocer la presencia de la droga en todo tipo de bebidas. Estos sensores pueden ser empleados "in situ" por cualquier persona ya que son fáciles de usar, seguros y selectivos. 2. Diseño y caracterización de materiales para la liberación controlada de fármacos, destacando las aplicaciones en el tratamiento de la osteoporosis, colitis ulcerosa y síndrome de Crohn y la detección y tratamiento de tumores sólidos (entornos hipóxicos). Uno de los retos, que se plantea en la actualidad en el desarrollo de medicamentos, es encontrar nuevos métodos o sistemas de administración que representen alternativas más eficaces y seguras que las formas farmacéuticas ya disponibles. Por ello, en muchos casos, resulta conveniente buscar formas de dosificación alternativas que permitan un mejor acceso del fármaco a su lugar de acción. Con el fin de mejorar el control en la liberación de fármacos en nuestro grupo se emplea una nueva aproximación que consiste en la preparación de "materiales inteligentes" que estén regulados mediante estímulos externos. El diseño de nano o micromateriales funcionalizados con puertas moleculares es un área de trabajo muy fértil y prometedora que está conduciendo a la química de coordinación tradicional y la química supramolecular a las fronteras de la nanociencia, la biología molecular y la bioquímica. Estos sistemas están inspirados en los bio-canales y las bio-puertas y en general en procesos biológicos que originan transformaciones desencadenadas por especies químicas específicas. El estudio de este modelo de liberación puede aplicarse a un elevado número de patologías, pero, en nuestro grupo, se está estudiando la enfermedad inflamatoria intestinal (EII). Esta enfermedad incluye dos patologías relacionadas, la colitis ulcerosa (CU) y la enfermedad de Crohn (EC). Por otra parte, la preparación de materiales teragnósticos es un campo de investigación que está despertando cada día más interés. Estos materiales permiten simultáneamente la detección de una patología y su tratamiento. En este campo los materiales híbridos orgánico-inorgánica han demostrado ser una alternativa muy útil para la consecución de este tipo de compuestos.

Química de los materiales moleculares: Química de polioxometalatos, Cúmulos magnéticos inorgánicos, Imanes basados en moléculas inorgánicas, Nuevos conductores moleculares, Materiales moleculares híbridos orgánico-inorgánicos que combinan magnetismo con propiedades conductoras u ópticas, Películas magnéticas organizadas, Polímeros conductores electroactivos.

Caracterización física de materiales moleculares: Propiedades magnetoestructurales (susceptibilidades ac y dc, magnetización, ESR, dispersión inelástica de neutrones, difracción de rayos X en monocristales), propiedades de transporte (conductividades eléctricas en monocristales, magnetorresistencia).

Modelos en magnetismo molecular: Interacciones de intercambio en grandes cúmulos magnéticos e imanes de baja dimensión, Niveles de energía y propiedades magnéticas, Interacciones de intercambio entre centros orbitales degenerados, Doble intercambio y deslocalización de electrones en sistemas de valencia mixta.

Dispositivos electrónicos moleculares: SPIN- OLEDs (Organic Light-Emitting Diode), Válvulas SPIN, OFETs (Organic Field Effect Transistors).

Los oligómeros y polímeros orgánicos conjugados funcionales constituyen un interesante grupo de materiales para su aplicación en dispositivos optoelectrónicos. La combinación de las propiedades mecánicas (es decir, la plasticidad y la procesabilidad) con sus propiedades eléctricas y ópticas sintonizables (conductividad, fotoluminiscencia y electroluminiscencia) los convierte en componentes muy atractivos, lo que permite crear películas finas flexibles de bajo coste para diodos emisores de luz (LED), láseres, pantallas, células fotovoltaicas, detectores o transistores de efecto de campo (FET). En los últimos 20 años, algo que surgió como un campo prometedor para nuevos materiales y aplicaciones ha evolucionado hasta convertirse en una verdadera industria con productos comerciales en el mercado.

El rendimiento de los dispositivos de base orgánica depende de varios procesos complementarios que tienen lugar en la capa activa, como la absorción óptica, la migración y la emisión de energía, así como la generación, el transporte y la recombinación de cargas. Para comprender estos procesos, es necesario adquirir un conocimiento profundo de la naturaleza y propiedades de los materiales de la capa activa. Esto tiene que ver con las propiedades moleculares intrínsecas, es decir, la naturaleza y la flexibilidad (torsional) de la columna vertebral molecular, la longitud de conjugación efectiva y el patrón de sustitución, pero también con la disposición específica de las moléculas en la capa, que a su vez está controlada por sus propiedades intrínsecas. La sistematización de la relación entre la estructura molecular y sus propiedades electrónicas y ópticas es, pues, el punto de partida en el diseño racional de nuevos materiales con propiedades mejoradas.

El diseño de materiales antes de la síntesis se ha convertido en un tema importante en la ciencia de los materiales, donde la teoría trabaja mano a mano con la química, la física y la tecnología de dispositivos en un enfoque multidisciplinar. En los últimos 10 años se ha producido una rápida evolución de los métodos de química cuántica para la predicción fiable de las propiedades de los materiales, junto con el aumento de las capacidades informáticas. Sin embargo, para obtener resultados significativos es necesario un conocimiento profundo de las posibilidades y los límites de los distintos métodos de la química cuántica, que sólo proporcionan los especialistas, pero que trabajan en un entorno interdisciplinar. El conjunto de  herramientas metodológicas abarca desde métodos semiempíricos rentables, pasando por enfoques basados en el funcional de la densidad, hasta diferentes métodos ab-initio, haciendo uso de varios paquetes de química cuántica para explotar todo el espectro de la descripción teórica fiable.
Con el conocimiento del método químico-cuántico adecuado a mano, es posible determinar con precisión las especies neutras y cargadas de las moléculas orgánicas conjugadas en su estado básico y excitado. Se trata de la geometría y la conformación molecular, los espectros vibracionales IR y Raman, la energía y la topología de los orbitales, la afinidad de los electrones y los potenciales de ionización, la energía, así como la intensidad y las propiedades vibrónicas de las transiciones electrónicas. Del mismo modo, los efectos intermoleculares pueden tratarse para extraer los acoplamientos excitónicos y electrónicos para modelar los espectros del estado sólido y las propiedades de transporte de energía y carga, convirtiéndose así en un instrumento indispensable en el diseño de materiales.

La actividad investigadora del grupo se centra en la caracterización teórica de las propiedades estructurales, electrónicas y de autoensamblado de sistemas moleculares que actúan como materiales electroactivos/fotoactivos en dispositivos de Electrónica Molecular (dispositivos emisores de luz, células fotovoltaicas, sensores, etc.). Dado que las prestaciones de este tipo de dispositivos depende en gran medida de los procesos físicos que tienen lugar en la capa activa (absorción/emisión de luz, inyección de cargas, transporte de carga y de excitones, separación de cargas, etc...), un conocimiento en profundidad de la relación existente entre la estructura de las moléculas constituyentes de dicha capa y sus propiedades es crucial para comprender las prestaciones del dispositivo y para diseñar nuevos materiales que permitan mejorar dichas prestaciones. Los cálculos químico-cuánticos son especialmente útiles para establecer relaciones estructura-propiedad, para predecir la organización supramolecular de las moléculas en el material y para determinar las propiedades ópticas y de transporte de carga y energía.

En particular, el grupo ha trabajado ampliamente en los siguientes tipos de materiales moleculares:

1) Compuestos macricíclicos: porfirinas y ftalocianinas.
2) Polímeros conductores: polímeros pi-conjugados.
3) Oligómeros pi-conjugados: oligotiofenos aromáticos y quinoides.
4) Compuestos dadores/aceptores pi-conjugados: materiales portadores de huecos y electrones.
5) Fullerenos y asociados supramoleculares de fullerenos y nanotubos.
6) Sistemas electroluminiscentes: complejos iónicos de metales de transición.
7) Polímeros supramoleculares electroactivos: estructura y propiedades ópticas y de transporte.
8) Semiconductores orgánicos: propiedades de transporte de carga y energia.
9) Redes metalo-orgánicas (MOFs): estructura y propiedades conductores.
10) Células solares de perovskita: portadores de huecos/electrones orgánicos y propiedades.

• Análisis genéticos en tumores sólidos infantiles. A nivel europeo participamos en el estableciendo de una nomenclatura uniforme, un procedimiento estándar de actuación y estudios de validación de calidad, imprescindibles para obtener y mantener una alta calidad de los resultados de hibridación in situ fluorescente, polimorfismo de nucleótido único y secuenciación (FISH, SNPs y NGS) utilizados para la estratificación terapéutica en neuroblastoma. 
• Identificación de nuevos factores genéticos y de análisis microscópico digital con valor pronóstico en tumores de baja prevalencia (tumores raros). 
• Obtención y caracterización de líneas celulares derivadas de tumores en fresco de tumores neuroblásticos y esqueletógenos infantiles. 
• Establecimiento y caracterización de modelos in vivo (2D y 3D) de tumores neuroblásticos. 
• Estudios de expresión de marcadores en tumores sólidos pediátricos y en el carcinoma colorrectal. 
• Estudios de Patología Digital del microambiente tumoral.