Seminarios

Introducción a la Física de los Láseres

Orador: Lic. Leonardo Kopprio - Beca Interna Doctoral - IFIS Litoral

Lugar: Auditorio CCT, Planta Baja, Edificio Houssay, Güemes 3450

En esta charla explicaré los conceptos físicos básicos que han posibilitado la construcción de los primeros láseres. Haré un repaso histórico hasta nuestros días sobre el tema. Luego mencionaré los diferentes tipos de láseres que existen en el mercado, sus aplicaciones, características y sus principios de funcionamiento.

Presentación de la Red Solarimétrica de la Provincia de Santa Fe

Orador: Dr. Javier Schmidt - Investigador Independiente - IFIS Litoral

Lugar: Auditorio CCT, Planta Baja, Edificio Houssay, Güemes 3450

En un seminario anterior, el Ing. René Galeano de la Secretaría de Estado de la Energía de Santa Fe nos presentó distintas iniciativas que se están llevando adelante en la Provincia para incentivar el uso de las energías renovables. En este seminario me voy a referir a uno de esos proyectos, el de la Red Solarimétrica de Santa Fe, que se implementó a través de un convenio con nuestro Grupo de Energías no Convencionales. El proyecto propone medir el recurso solar en la Provincia, para conocer su potencial de aprovechamiento energético. La meta final es la formulación de un mapa de energías renovables a nivel provincial. Se eligieron 5 localidades donde instalar los equipos de medición, que son: Tostado, Reconquista, Elisa, Cañada Rosquín y Firmat. El equipamiento instalado en las estaciones mide la radiación solar, velocidad y dirección del viento, temperatura y humedad ambiente, y presión atmosférica. Presentaré los resultados del primer año de funcionamiento de la Red Solarimétrica, y algunas estimaciones de la energía que podría generar una planta fotovoltaica instalada en los distintos puntos de la Provincia.

Primeras Etapas del Proceso de Agregación de Co-Polímeros Basados en Monómeros de Timina: Caracterización Mediante Simulaciones por Dinámica Molecular y Microscopía de Fuerza Atómica

Orador: Dr. Daniel E. Rodrigues - Área de Modelado Molecular, Departamento de Física, Facultad de Bioquímica y Ciencias Biológicas e INTEC, Universidad Nacional del Litoral y CONICET -

Lugar: Auditorio CCT, Planta Baja, Edificio Houssay, Güemes 3450

Los co-polímeros de Vinil-Bencil-Timina (VBT) y Vinil-Bencil-trietilamonio (VBA), han sido propuestos y aplicados como alternativas ecológicas al PVC debido a que su procesamiento no requiere de solventes orgánicos y pueden degradarse por métodos biológicos. Los monómeros cargados de VBA vuelven al polímero soluble en medio acuoso, y las reacciones de entrecruzamiento por radiación UV entre las bases Timina proveen los enlaces covalentes que otorgan las propiedades mecánicas al material. Pese a la relevancia de su aplicación tecnológica, el estudio minucioso de los fenómenos fisicoquímicos involucrados en su síntesis y propiedades es aún incipiente. En solución acuosa la agregación de las cadenas de polímero, previa a las reacciones de entrecruzamiento es un factor precursor de cómo se estructurará el material luego del curado. Este sistema es un caso más del problema general de la agregación de polímeros cargados, que despierta mucho interés en relación a problemas biológicos como el encapsulamiento de ADN, ARN y otros bio-polímeros. Se realizaron simulaciones de Dinámica Molecular (DM) de cadenas finitas del co-polímero disuelto en agua con el objetivo de entender qué estructura adoptan estas cadenas a baja concentración y las interacciones fundamentales que determinan la misma. Para estudiar el efecto de la razón de co-polimerización de VBT y VBA en las cadenas, se efectuaron simulaciones para VBT: VBA en proporciones 1:1 y 1:4. Las propiedades evaluadas en estas simulaciones se compararon con mediciones de Microscopía de Fuerza Atómica (AFM) de las estructuras halladas luego de su secado sobre HOPG. Los resultados hallados indicaron la conveniencia de estudiar la formación de apareamiento de cadenas asociadas por los contraiones de la solución. Los resultados hallados y la metodología son relevantes para encarar un estudio sistemático de cómo la fuerza iónica de la solución puede influenciar las propiedades mecánicas del material elaborado.

Microscopía y nanofabricación utilizando el microscopio de iones de He (HIM).

Orador: Dr. Ricardo Vidal - Investigador Independiente - IFIS Litoral

Lugar: Auditorio CCT, Planta Baja, Edificio Houssay, Güemes 3450

El microscopio electrónico de barrido (SEM) es un instrumento muy utilizado para obtener imágenes de alta resolución de diferentes objetos que incluye incluso la posibilidad de obtener la composición química con resolución espacial. El principio de funcionamiento se basa en el barrido de una muestra mediante un haz de electrones bien enfocado. Los electrones interactúan con los átomos de la muestra y dan lugar a diferentes tipos de señales que contienen información sobre la topografía superficial y composición química. En los últimos años se ha desarrollado un nuevo tipo de microscopio de barrido que en vez de utilizar electrones hace uso de haces de iones. La obtención de haces de iones subnanométicos ha sido posible gracias a la utilización de un nuevo tipo de fuente de iones (Gas Field Ion Source, GFIS) desarrollada a partir del microscopio de iones de efecto de campo (FIM). En particular el microscopio de iones de helio (HIM) presenta significativas ventajas sobre un SEM. Por ejemplo, mientras en el SEM el tamaño mínimo a analizar está limitado por efectos de difracción y aberraciones cromáticas, en el HIM es posible lograr una fuente de alto brillo con un haz enfocado en un volumen menor debido a la longitud de onda más corta de los iones de He. En este seminario se discutirán diferentes aspectos relacionados con el desarrollo del HIM, la comparación con otros microscopios de barrido y sus aplicaciones.

Comportamiento caótico en régimen laminar: Electrohidrodinámica y Control aplicados a micromezcladores.

Orador: Ing. Emanuel Elizalde - Becario - IFIS Litoral

Lugar: Auditorio CCT, Planta Baja, Edificio Houssay, Güemes 3450

En microfluídica, el mezclado de dos corrientes de líquidos es un desafío debido a los bajos números de Reynolds y, por lo tanto, a la ausencia de procesos turbulentos. Para el caso de soluciones de electrolitos, una alternativa para producir el mezclado consiste en utilizar actuadores electrohidrodinámicos (EHD) que induzcan flujos en direcciones cruzadas o incluso opuestas a la corriente principal. Sin embargo, aún bajo estas condiciones no está asegurado que el movimiento de los fluidos sea lo suficientemente caótico para asegurar la eficiencia del mezclado. Surge así la necesidad de encontrar leyes de control para comandar los actuadores EHD. En este seminario presentaré primeramente la problemática del mezclado en microfluídica y los fundamentos de los procesos electrohidrodinámicos. A continuación se tratará específicamente el problema de producir flujos que, a pesar de ser laminares, presenten un comportamiento caótico. Este tema está siendo desarrollado por un grupo de la UBA y constituye para mí un posible trabajo de posdoctorado.

ENDOR (Resonancia Doble Nuclear Electrónica): Historia y Aplicaciones de una Técnica

Orador: Dr. Rafael Calvo - Investigador Superior - IFIS Litoral

Lugar: Auditorio CCT, Planta Baja, Edificio Houssay, Güemes 3450

Describiré principios y motivaciones de la técnica de ENDOR y sus logros en el estudio de donores en semiconductores (1955-1960). El seminario será de problemas básicos y en su contexto original. Conozco partes de la historia por haber usado luego ENDOR con objetivos diferentes (1967-2007) y la charla será una visión personal, enmarcada e ilustrada con fotos de época cuando posible. Describiré el entorno, los logros y algunas consecuencias posteriores de esos logros. También enumeraré sistemas donde la técnica de ENDOR fue posteriormente una herramienta importante para numerosos problemas en física, química y biología.

Generalidades y ejemplos de efectos y daños colaterales observados en la caracterización de superficies por espectroscopia de electrones Auger (AES)

Orador: Dra. Silvia Montoro - Profesional Principal - IFIS Litoral

Lugar: Auditorio CCT, Planta Baja, Edificio Houssay, Güemes 3450

La interacción con un material por parte de fotones de alta energía, como el caso de los rayos X, o de partículas cargadas y aceleradas por un campo eléctrico de miles de voltios, como lo son los electrones e iones, da fundamento a numerosas técnicas espectroscópicas empleadas para el estudio de superficies e interfaces. El producto deseado de estas interacciones es la emisión de radiación o partículas que brindan información de la composición o estructura, de acuerdo a la técnica en cuestión, que posee dicho material en un dado espesor medido a partir de su superficie. Sin embargo, en forma simultánea al fenómeno de interés, se producen otras interacciones que podrían ocasionar daño o modificación de la superficie que se quiere caracterizar. Entre los numerosos efectos colaterales que se pueden observar se enumeran algunos de los más frecuentes: Desorción y/o adsorción de capas atómicas superficiales, cambios en la topografía y estructura de la superficie, reemisión de partículas, cambios de la composición química, calentamiento del material, cascada de ionizaciones, entre otros. La espectroscopia de electrones Auger, normalmente conocida por su sigla en inglés AES, es una técnica que emplea una fuente de electrones de alta energía para excitar átomos de la superficie de un material hasta unos pocos nanómetros en profundidad. El resultado de la interacción es la emisión de electrones de energía característica de los átomos excitados en un dado volumen de interacción. En esta presentación se hará hincapié en algunos de los fenómenos colaterales que frecuentemente ocurren durante el estudio de un material cuando se aplica AES. Se discutirán generalidades y ejemplos de efectos y daños observados en la caracterización de diversas superficies

Efecto de los surfactantes en el recubrimiento por inmersión de sustratos planos

Orador: Dr. Sebastián Ubal - Investigador Adjunto - INTEC - UNL

Lugar: Auditorio del CCT

Los flujos de recubrimiento han sido objeto de estudio de la Mecánica de Fluidos por mucho tiempo, y lo son en la actualidad. Uno de tales procesos consiste en extraer un sustrato sólido de un baño a una cierta velocidad, lo que se conoce como recubrimiento por inmersión (dip coating). Los trabajos pioneros de Landau y Levich (1942) y Derjaguin (1943) sentaron las bases para los posteriores estudios teóricos del tema. Los resultados de su investigación del recubrimiento de sustratos planos se condensan en la hoy llamada Ley de Landau-Levich-Derjaguin (LLD) para el espesor de recubrimiento. Gran cantidad de investigaciones sucedieron a estas, incorporando la acción de distintos efectos. En particular, es sabido que la presencia de contaminantes tensioactivos en la superficie libre da lugar a la formación de un recubrimiento de espesor mayor a lo predicho por la Ley de LLD. Numerosos estudios experimentales dan cuenta de esto, atribuyéndose clásicamente este engrosamiento del film al conocido efecto Marangoni: los gradientes de tensión interfacial producidos por el estiramiento de la interfase y la consecuente dilución localizada del surfactante generan un mayor arrastre de líquido hacia la película en formación. También hay estudios teóricos que apuntan en la misma dirección. Sin embargo, un estudio numérico que predecía un adelgazamiento de la película de recubrimiento nos motivó a estudiar el problema con nuestra propia técnica, basada en el método de elementos finitos. Nuestros resultados, en excelente acuerdo con mediciones experimentales, nos permitieron confirmar que es posible explicar el efecto de engrosamiento del recubrimiento en términos puramente hidrodinámicos. La detallada información que se obtiene de las soluciones numéricas permite además comprender los mecanismos por los que se produce este engrosamiento.

Nuevos materiales con potenciales propiedades magnetoeléctricas: Influencia de los cationes de los bloques d y f.

Orador: Dr. Fernando Pomiro, Becario posdoctoral, IFIS Litoral - -

Lugar: Auditorio CCT, Planta Baja, Edificio Houssay, Güemes 3450

En este seminario se presentarán los principales resultados obtenidos durante mi tesis doctoral. El objetivo general de la misma consistió en diseñar, sintetizar y caracterizar por diversos métodos nuevos materiales con potenciales propiedades ferroeléctricas, magnéticas y magnetoeléctricas (o multiferroicas) que, en un futuro, puedan ser aplicados en algún dispositivo tecnológico. Para ello se utilizaron diferentes métodos sintéticos para la obtención de óxidos inorgánicos, entre los que se incluyen el método de sol-gel, el método de co-precipitación y de descomposición térmica de complejos inorgánicos, tratamientos a altas temperaturas y altas presiones de oxígenos, entre otros. Se logró la síntesis exitosa de un gran número de nuevos compuestos, no informados previamente, los cuales fueron agrupados en cuatro familias

Detección de Impurezas en grafeno por dispersión de iones de baja energía.

Orador: Dr. Fernando Bonetto, Investigador Adjunto, IFIS Litoral, 08/04/2016) - -

Lugar: Auditorio CCT, Planta Baja, Edificio Houssay, Güemes 3450

La técnica de dispersión de iones de baja energía (LEIS, del inglés Low Energy Ion Scattering) es conocida por su altísima sensibilidad superficial. Por este motivo, podría haber sido considerada una técnica apropiada para caracterizar muestras de un átomo de grosor como el grafeno. Sin embargo, y esencialmente debido a la baja sección diferencial de scattering del carbono, esta técnica no se usó anteriormente para caracterizarlo. En esta charla se presentará un trabajo en donde se usa un instrumento de LEIS con un analizador de energía de alta sensibilidad para la caracterización de grafeno fabricado por la técnica de CVD y transferido a sustratos de silicio. Gracias a la altísima sensibilidad superficial y resolución en profundidad de la técnica LEIS, fue posible chequear tanto la ausencia de defectos estructurales como la presencia de contaminantes en la red del grafeno. Estos últimos fueron detectados, cuantificados y localizados dentro de la estructura misma del grafeno. Utilizando la extraordinariamente alta neutralización de los iones de He+ por los átomos de carbono del grafeno, varios experimentos de LEIS a distintas energías de entrada del proyectil, permitieron distinguir entre carbono que forma parte del grafeno del carbono no grafítico (contaminante). Además, impurezas metálicas (Fe, Sn y Na) fueron encontradas entre la monocapa de grafeno y el sustrato. Se estima que estos contaminantes provienen del proceso de fabricación por CVD. A partir de todos estos resultados, los autores muestran que la técnica LEIS de alta resolución es adecuada para monitorear la calidad del grafeno durante su proceso completo de fabricación.

Señales de correlación electrónica fuerte en experimentos de dispersión de iones por superficies.

Orador: (Dra. Edith Goldberg, Investigadora Principal, IFIS Litoral - -

Lugar: Auditorio CCT, Planta Baja, Edificio Houssay, Güemes 3450

Mediciones de la fracción de neutros en la dispersión de iones positivos de Sr con una energía cinética inicial de 2 keV, por una superficie de Au policristalino, muestran una dependencia no monótona con la temperatura en el rango comprendido entre 300 y 900 K. En el caso de iones positivos de Mg como proyectil, prácticamente no se observa dependencia con la temperatura. La dependencia con la temperatura de la probabilidad de neutralización está indicando que la repulsión electrónica en el sitio del proyectil es clave a la hora de determinar el estado de carga final del mismo. En un proceso estático como es la adsorción de átomos por superficies, podemos distinguir distintos regímenes de correlación electrónica dependiendo de la relación entre la repulsión coulombiana, la energía del nivel activo del proyectil y su ancho, producido por la interacción con los estados de conducción del sustrato. En el caso dinámico, donde el proyectil se mueve a lo largo de una trayectoria con una velocidad finita, dichos regímenes están presentes a diferentes distancias átomo-superficie, pero las interferencias propias de la evolución dinámica generalmente impiden la identificación de sólo uno de ellos en la definición del estado de carga final. A medida que la velocidad es más pequeña, el estado de carga se define a distancias grandes de la superficie, y es entonces cuando los conceptos de interacción adiabática pueden ser aplicados. Empleando nuestro formalismo para describir la interacción a partir de las propiedades localizadas del átomo proyectil y átomo blanco, así como de las propiedades extendidas de la superficie, resolvimos el proceso dinámico de intercambio de carga con distintas aproximaciones sobre la repulsión electrónica. Encontramos que en el caso del Sr, el régimen Kondo es el que está definiendo la fracción de neutros a grandes distancias; en este caso se espera un aumento de la misma con la temperatura. Sólo podemos explicar la presencia de un máximo en la dependencia con la temperatura si consideramos que la función trabajo del Au varía con la temperatura en forma no monótona y dentro de márgenes comprendidos en el error con que se mide la función trabajo. Todo esto se debe a que el nivel para el segundo electrón del orbital 5s del Sr está muy próximo al nivel de Fermi del Au. En el caso del Mg, el nivel está bastante más profundo, el régimen que define la fracción de neutros es el correspondiente a uno de orbital vacío (mirado como huecos), lo cual explica la poca dependencia con temperatura y función trabajo.

Modelado computacional de películas delgadas de óxidos ferroeléctricos: efectos de un gradiente de deformación y su interacción con nanocintas de grafeno.

Orador: Gustavo Belletti - Becario Doctoral - IFIS Litoral

Lugar: Auditorio CCT, Planta Baja, Edificio Houssay, Güemes 3450

Los óxidos ferroeléctricos son materiales con múltiples aplicaciones debido a su amplia gama de propiedades tales como su alta constante dieléctrica y polarización eléctrica espontánea invertible con un campo eléctrico externo o mediante la aplicación de una tensión al material. Por otra parte, el grafeno y las nanoestructuras de grafeno presentan propiedades físicas y químicas únicas debido al confinamiento de los electrones y su baja dimensionalidad. El objetivo de este trabajo es contribuir al entendimiento de dos aplicaciones particulares con atractivo y actual interés en nanotecnología. Primero, la escritura mecánica de datos en películas ferroeléctricas basada en la posibilidad de invertir su polarización eléctrica al aplicar un gradiente de deformación compresivo y local es su superficie, recientemente demostrado usando la punta de un microscopio de fuerza atómica. Segundo, la interacción de películas ferroeléctricas con grafeno y nanoestructuras de grafeno integrados en la fabricación de transistores de efecto de campo usados como dispositivos de memoria no volátil. En esta charla presentaré resultados teóricos de las propiedades microscópicas del material ferroeléctrico PbTiO3 primero en películas ultradelgadas libres que desarrollan estructuras de dominios,y luego el efecto que produce un gradiente de deformación de la red sobre su morfología de dominios. Para ello empleamos un modelo atomístico de capa-carozo para el PbTiO3 en simulaciones de Dinámica Molecular clásica a temperatura finita. En la segunda parte mostraré resultados obtenidos mediante cálculos de primeros principios, donde analizamos la interacción de nanocintas de grafeno con la superficie de películas de PbTiO3 polarizadas con configuración de monodominios primero, y de polidominios despúes.

Primera observación directa de ondas gravitacionales.

Orador: Dr. Raúl Urteaga, Investigador Adjunto, IFIS Litoral - -

Lugar: Auditorio CCT, Planta Baja, Edificio Houssay, Güemes 3450

En 1916, Albert Einstein predijo la existencia de ondas gravitacionales producidas por variaciones rápidas de la distribución de masa. El pasado 11 de febrero se reportó la primera observación directa de ondas gravitacionales medidas en forma simultánea por dos detectores del grupo LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) [PRL 116, 061102 (2016)]. Estas ondas gravitacionales pudieron identificarse como el resultado de la unión de dos agujeros negros de una masa cercana a la de 30 soles cada uno, ubicados a más de 109 años luz de distancia. Esta onda gravitacional produjo una deformación del espacio aquí en la Tierra, que alcanzó un valor máximo de sólo una parte en 1021. Estos resultados no sólo demuestran la existencia de sistemas binarios de agujeros negros sino que abre una era completamente nueva a la observación astronómica. En este seminario se realizará una breve descripción del proyecto LIGO y los desafíos que debieron resolverse para hacer posible esta detección. Se presentarán los resultados reportados en este trabajo y se discutirán algunas de las posibilidades que este nuevo tipo de observaciones puede ofrecer en el futuro.


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