Doctorado en Física - Tesis
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Ítem Acceso Abierto Análisis multidimensional de cúmulos abiertos en los cuadrantes III y IV de la Vía Láctea(2024-12) Pera, María Sol; Vázquez, Rubén A.; Navone, Hugo; https://orcid.org/0000-0003-1624-6999El objetivo principal de este trabajo de tesis es analizar en detalle más de 1000 cúmulos abiertos pertenecientes al tercer y cuarto cuadrantes de la Vía Láctea, generando así una base de datos masiva de estos objetos. Esto se logró mediante un procesamiento exhaustivo y homogéneo de sus datos multidimensionales (tanto fotométricos como cinemáticos) obtenidos por la misión espacial GAIA. El estudio incluye una detallada caracterización de la morfología de cada cúmulo, así como determinaciones precisas de sus parámetros fundamentales sobre la base de una estimación estadística de sus miembros más probables (combinando datos fotométricos con movimientos propios). A partir de estos resultados, se llevaron a cabo diferentes estudios que arrojan luz sobre diversos procesos relacionados a la Galaxia como su estructura, composición química y dinámica. Además, bajo un modelo propuesto del potencial gravitacional galáctico, se investiga el historial orbital de la muestra de cúmulos abiertos a través de un análisis detallado de los parámetros orbitales que los caracterizan. La estructura de la tesis se organiza en siete capítulos. El Capítulo 1 introduce el contexto y las principales problemáticas abordadas. El Capítulo 2 establece el marco teórico, presentando los principales conceptos que serán utilizados a lo largo de esta tesis e incluyendo varios conceptos astrofísicos básicos. El Capítulo 3 se dedica a la descripción detallada de los sistemas estelares estudiados en este trabajo: los cúmulos estelares abiertos. El Capítulo 4 aborda la obtención de los datos observacionales y los catálogos contra los cuales comparamos nuestros resultados. El Capítulo 5 proporciona una descripción detallada de las principales metodologías computacionales de análisis astrofísico utilizadas; entre ellas se destaca pyUPMASK desarrollada íntegramente dentro de este trabajo. En el Capítulo 6 se exponen de manera detallada los resultados obtenidos realizando una comparación exhaustiva con estudios recientes. Finalmente, el Capítulo 7, sintetiza las conclusiones principales de los resultados obtenidos a lo largo de este trabajo y se plantean perspectivas para futuras investigaciones.Ítem Acceso Abierto Deposición de Energía de Radiación Ionizante sobre Sistemas de Interés Biológico. Estudio de la Estructura de Traza de Hadrones y Aplicaciones en Dosimetría para Hadronterapia(2022-09) Tessaro, Verónica Belén; Galassi, Mariel Elisa; Beuve, MichaëlEl objetivo de esta tesis es el estudio de parámetros físicos de interés en la dosimetría de referencia para la hadronterapia. Siguiendo protocolos internacionales como el TRS-398 IAEA, la dosimetría de referencia proporciona una metodología para determinar la dosis absorbida en agua utilizando cámaras de ionización. Para convertir la lectura del dosímetro de aire a agua, factores de conversión son requeridos como la razón del poder de frenado en agua-aire y los valores W en el aire. Estos son los que más contribuyen a las incertezas en la determinación de la dosis física. Los datos experimentales de valores-W son escasos y su cálculo teórico es muy complejo para iones rápidos, por lo cual, los protocolos internacionales recomiendan valores constantes independientemente de la calidad del haz (carga y energía). Para obtener este valor con la mayor precisión posible, se necesita un estudio detallado de los procesos físicos y métodos de cálculo. En los Capítulos 2 y 3 se estudian las secciones eficaces de los procesos físicos relevantes en la deposición de dosis: ionización y excitación electrónica para impacto de electrones e iones. En el Capítulo 4 se describen los códigos Monte Carlo MDM y MDM- Ion, utilizados y optimizados para calcular los parámetros físicos. En el Capítulo 5 , se presentan los resultados teóricos de poderes de frenado y valores -W para iones y electrones en agua y otros medios, en buen acuerdo con datos experimentales y recomendados. Los valores-W resultan independientes de la calidad del haz en el rango de altas energías. A energías intermedias y bajas esto deja de ser válido, por lo cual, nuevas investigaciones y valores experimentales son requeridos.Ítem Acceso Abierto Desarrollo de prezocerámicos libres de plomo basados en BaTiO3(2019-09) Di Loreto, Ariel O.; Stachiotti, Marcelo; Santis , Oscar deEn la actualidad los materiales piezocerámicos de uso comercial están basados en Zirconato Titanato de Plomo (Pb(TixZr1-x)O3 o PZT). Las manufacturas comerciales y aplicaciones del PZT tienen serios inconvenientes, desde el punto de vista ecológico y de la protección medio ambiental, debido a los altos niveles de toxicidad del plomo. La legislación vigente demanda el desarrollo de piezoeléctricos alternativos que no posean plomo y sean adecuados para aplicaciones específicas, tales como sonares, ignitores, transductores ultrasónicos o de diagnóstico medicinal, entre otras. Sin embargo, los materiales desarrollados hasta el momento presentan inconvenientes (degradación, alta temperatura de sinterización, baja temperatura de Curie, etc.) que limitan su uso comercial. El objetivo principal de esta tesis es contribuir a la resolución de estos problemas mediante la investigación de los efectos de las condiciones de síntesis y del dopaje en las propiedades de piezocerámicos basados en BaTiO3. De acuerdo con lo enunciado precedentemente, se estudiaron los compuestos denominados BZT (BaZrxTi1-xO3) y BCZT (Ba1-yCayZrxTi1-xO3), este último con aplicaciones potenciales en el mercado debido a sus notables propiedades piezoeléctricas.Ítem Acceso Abierto Determinación microscópica del tiempo de vida media en decaimiento alfa(2023-12) Dassie, Alan Cruz; Id Betan , Rodolfo MohammedLa determinación microscópica del tiempo de vida media en decaimiento alfa ha sido durante décadas un gran desafío de la física nuclear teórica. Establecer un modelo capaz de describir y predecir este fenómeno a lo largo de la tabla de nucleidos sigue siendo uno de los desafíos de la física teórica. El interés en este tipo de decaimiento se da tanto por la característica monoenergética del mismo como por su naturaleza de partícula cargada, lo que genera que a nivel experimental la detección de partículas alfa emitidas en un proceso de reacciones nucleares siga siendo el método principal para identificar núcleos super-pesados como también sus estados excitados. En la presente tesis doctoral desarrollamos un modelo microscópico basado en el modelo de capas nuclear para obtener los tiempos de vida media en decaimiento alfa de tres núcleos ubicados en diferentes zonas de la tabla de nucleidos: el Polonio-212, el Titanio-44 y el Telurio-104.Ítem Acceso Abierto Dinámica cuántica de moléculas de interés biológico en interacción con attopulsos asistidos por láseres(2021-10) Martini, Lara; Omar A., FojónEn esta tesis estudiaremos reacciones de fotoionización de la molécula de agua mediante attopulsos en el rango ultravioleta extremo (XUV, longitudes de onda entre 10 nm y 124 nm) asistidos por láseres en el infrarrojo (IR, longitudes de onda entre 700 nm y 1 mm) e infrarrojo cercano (NIR, near infra-red, longitudes de onda entre 700 nm y 2500 nm). Dicha molécula, por su simplicidad, constituye un adecuado punto de partida para el desarrollo de modelos teóricos de la materia biológica y, además, la radiación XUV (considerada como totalmente ionizante por varios autores) puede conducir a alteraciones oncog ́enicas en el tejido epitelial.Ítem Acceso Abierto Diseño de micro y nanoestructuras en láminas delgadas de NiTiCo con memoria de forma orientado al desarrollo de microactuadores(2023-07) Malvasio, Bruno Federico; Isola, Lucio Manuel; Malarría, Jorge AlbertoLa adición de Co a la aleación con memoria de forma de NiTi genera que la aleación ternaria resultante presente características interesantes, como un mayor límite de fluencia, mejor resistencia a la corrosión y un descenso controlado de las temperaturas de transformación martensítica, fenómeno responsable del efecto memoria de forma. Existe una carencia de trabajos sobre la aleación de NiTiCo en forma de láminas delgadas y esto representa una gran motivación para considerarla como objeto de estudio por la tendencia mundial hacia los sistemas más pequeños, donde se necesita que sus componentes puedan ser fabricados con dimensiones reducidas. En ese sentido, las características analizadas en esta tesis tienen como finalidad última el estudio de las láminas delgadas de NiTiCo como material para la aplicación de microactuadores.Ítem Acceso Abierto Dopado de perovskitas laminares con iones magnéticos para el desarrollo de materiales multiferroicos(2022-06) Lavado, Cristian; Stachiotti, Marcerlo; Machado, RodrigoLos compuestos de la familia Aurivillius poseen estructura laminar formados por capas de apilamiento regular de perovskitas entre planos de óxido de bismuto. Su transición ferroeléctrica implica dos distorsiones de red no polares (relacionadas con las rotaciones de los octaedros BO6) que se acoplan a un modo de red polar en el llamado mecanismo impropio híbrido. Este acoplamiento trilineal de los modos de red es una característica clave que debe aprovecharse, por ejemplo, en el desarrollo de compuestos multiferroicos. Dentro de esta familia de compuestos, el Bi5FeTi3O15(BFTO) ganó popularidad en el último tiempo por tener la particularidad de, además de ser un ferroeléctrico por capas, tiene un ion de hierro como parte de su estructura. El objetivo de esta tesis es desarrollar un Aurivillius de tres capas multiferroico que VI presente histéresis ferroeléctrica y magnética a temperatura ambiente, tomando como compuesto de partida el titanato de bismuto o BIT (Bi4Ti3O12). Este es uno de los compuestos más simples de la familia Aurivillius y el más utilizado en el desarrollo de memorias ferroeléctricas no–volátiles (NV-FRAMs) debido a su alta velocidad de cambio en la polarización, su gran resistencia a la fatiga, su alta temperatura de Curie y su composición libre de plomo.Ítem Acceso Abierto Estudio de la interacción de mareas en sistemas planetarios(2020-05) Luna, Santiago; Melita, MarioEn los últimos años se han descubierto muchos planetas presumiblemente rocosos, con masas entre 1 y 10 M⊕, y que describen órbitas muy cercanas a su estrella anfitriona, esperándose, por lo tanto, que la interacción de mareas sea muy fuerte en estos sistemas. Teniendo en cuenta esto, el objetivo principal de este trabajo de tesis ha sido la construcción de un formalismo teórico, y su posterior expresión computacional, para posibilitar el estudio de la evolución orbital y rotacional de sistemas binarios formados por un planeta y su estrella anfitriona, considerando los efectos de disipación introducidos por los términos seculares de los potenciales perturbadores de mareas. El proceso de construcción del formalismo propuesto en esta tesis está basado en la formulación que realizan Boué y Efroimsky (2019) a partir de la teoría de Darwin-Kaula y desarrollos posteriores, que da la evolución de los elementos orbitales de un sistema planetario debido a la interacción de mareas. En este trabajo de tesis se amplía el desarrollo teórico antes citado incluyendo en la formulación el efecto de la triaxialidad de los cuerpos interactuantes a través del potencial perturbador y se incorporan modelos reológicos más realistas para el tipo de sistemas estudiados, en comparación con otros estudios publicados recientemente.Ítem Acceso Abierto Estudio y evaluación de técnicas ópticas para la caracterización y modelización de interacciones entre componentes sanguíneos. Aplicación al desarrollo innovativo de instrumental en Física Biomédica(2020) Toderi Cicchini, Martín Alejandro; Riquelme, Bibiana D.En esta tesis se estudia la dinámica de interacción de componentes de la sangre y, en particular, la Física del proceso de agregación eritrocitaria. Se abordan los fundamentos de la cinética de agregación de los glóbulos rojos, siendo los principales componentes involucrados en el comportamiento hemorreológico de la sangre. Conociendo los factores que gobiernan la agregación eritrocitaria, se presentan los ensayos experimentales realizados con técnicas ópticas (transmisión de luz, biospeckle, espectroscopía Raman anti-Stokes coherente) desarrolladas para el estudio de estas características. Estos estudios tienen también un gran potencial para su aplicación a otros procesos dinámicos de la sangre y de otros fluidos biológicos, como por ejemplo la coagulación y la motilidad celular. Esta tesis doctoral está enmarcada en las líneas de investigación de los grupos de Física Biomédica, y de Óptica y Fotónica del Instituto de Física Rosario (CONICET-UNR). Los experimentos fueron llevados a cabo en el IFIR, con la colaboración del Área Física y del Área Química Analítica Clínica de la FCByF (UNR) para el manejo de muestras biológicas. Los ensayos referentes a espectroscopía Raman antiStokes coherente se realizaron en el Biopolo de la Universidad de Lorraine, Ingénierie Moléculaire et Physiopathologie Articulaire - UMR 7365 CNRS, con la colaboración del Dr. Dominique Dumas, durante una estancia doctoral en Nancy, Francia.Ítem Acceso Abierto Excitaciones topológicas en nanopartículas ferroeléctricas(2024-04-08) Di Rino, Franco Nicolás; Sepliarsky, Marcelo; Luk'yanchuk, Igor; 0000-0002-5085-742XLos materiales ferroeléctricos a escala nanométrica despiertan un gran interés tanto en el ámbito científico como en el industrial debido a sus propiedades singulares, derivadas de su capacidad para cambiar su polarización espontánea. Estas propiedades, combinadas con sus características dieléctricas, ferroelásticas y piezoeléctricas distintivas, abren la puerta a una amplia variedad de nuevas funcionalidades y aplicaciones tecnológicas. Recientes investigaciones en sistemas ferroeléctricos nanométricos muestran la presencia de novedosas excitaciones topológicas que contradicen la idea de que el campo de polarización uniforme es el estado de mínima energía. Estos resultados han generado nuevos interrogantes sobre la naturaleza de dichas estructuras y su potencial utilidad en aplicaciones prácticas, las cuales podrían materializarse mediante la manipulación de diferentes estados topológicos. El objetivo de esta tesis es contribuir al conocimiento de las estructuras polares emergentes en nanoestructuras ferroeléctricas y piezoeléctricas y a los mecanismos involucrados en la estabilización de las diferentes excitaciones topológicas. Empleando nanopartículas de titanato de plomo (PbTiO3) como sistema prototipo, se estudiaron efectos superficiales, de forma y de tamaño finito sobre su comportamiento. Durante el desarrollo de la tesis se realizaron principalmente simulaciones numéricas mediante el método de dinámica molecular con un modelo atomístico de capas. Además, los cómputos a nivel atómico se combinaron con cálculos analíticos y simulaciones “phase field”. La sinergia de combinar tres enfoques diferentes permitió aprovechar las fortalezas de cada una de las descripciones para obtener una descripción multiescala del problema, logrando resultados novedosos y con un alto grado de confiabilidad.Ítem Acceso Abierto Investigación y desarrollo de sensores ópticos basados en técnicas de última generación para la detección de analitos en fluidos biológicos. Aplicaciones en Física Biomédica(2025-02-10) Londero, Carolina María; Cuadrado Laborde, Christian; Delgado Pilar , Martina; https://orcid.org/0000-0002-5687-6795En esta tesis se plantea el diseño dispositivos ópticos con el fin de determinar diversas magnitudes físicas, que luego tengan potencialidad de ser trasladadas al dominio de biosensado. Donde se hizo foco en técnicas basadas en el uso de fibras ópticas, y el acoplo de los modos guiados en su interior. Primeramente, se presenta un dispositivo refractométrico basado en el acoplo de modos dentro de un bucle de fibra óptica estándar de telecomunicaciones. Es la alta curvatura generada la que produce los acoplamientos resonantes entre el modo fundamental y los modos de orden superior. Dando por resultado un espectro en transmisión característico con picos de atenuación que se muestran sensibles a cambios en el medio externo. Como características ventajosas de esta propuesta, el sensor resultante es robusto y fácil de fabricar. Para mostrar la efectiva potencialidad de biosensor, se emplea en una prueba de concepto con un sistema de antígeno/anticuerpo de albúmina sérica bovina.Ítem Acceso Abierto Modificación de las propiedades fotovoltaicas de películas delgadas de PZT mediante dopaje(2024-07-31) Di Marco, María Belén; Stachiotti, Marcelo; Roldán, María Virginia; 0009-0008-6577-9250En esta tesis se describe la síntesis y caracterización de películas delgadas basadas en zirconato-titanato de plomo (PZT). El PZT es el ferroeléctrico más ampliamente utilizado en el mundo debido a sus excelentes propiedades, que incluyen polarización remanente y coeficiente piezoeléctrico elevados. Se estudiaron dos modificaciones diferentes de las películas de PZT: (i) mediante dopaje con iones magnéticos Fe3+, y (ii) a través de la incorporación de nanopartículas de plata metálica (Ag-NPs), con el principal objetivo de aumentar su absorción óptica y de evaluar su funcionalidad para su utilización como material ferroeléctrico fotovoltaico. Adicionalmente se realizaron investigaciones preliminares en sistemas de PZT dopados con nanopartículas semiconductoras de óxido de cobre.Ítem Acceso Abierto Plasmones, correlaciones electrónicas y superconductividad en cupratos y niquelatos(2025-04-08) Zinni, Luciano; Bejas, Matías; Greco, Andrés; https://orcid.org/0000-0002-9165-9251Desde su descubrimiento en 1986, los cupratos superconductores de alta temperatura crítica han sido objeto de intensos estudios. Su elevado valor de temperatura crítica y la coexistencia de múltiples fases interactuantes han revelado un diagrama de fase complejo y universal en todos estos materiales. Sin embargo, los mecanismos que los gobiernan siguen siendo enigmáticos, especialmente debido a sus altas correlaciones electrónicas que desafían las teorías convencionales. En este contexto, entender las excitaciones colectivas de carga, como los plasmones, y las correlaciones electrónicas resulta esencial para el desarrollo de modelos que capturen con precisión su física compleja. Entre las diversas propuestas para estudiar los cupratos, el modelo t-J es uno de los más destacados. Aunque presenta una relativa simplicidad, sus restricciones hacen que no cuente con una solución analítica, lo cual exige técnicas avanzadas para su análisis. En esta tesis se emplea este modelo, ampliado con la interacción coulombiana de largo alcance (el modelo t-J-V ), y se aplica una técnica de teoría cuántica de campos mediante integrales de camino de los operadores de Hubbard y una expansión large-N para analizar excitaciones colectivas de carga y el mecanismo de superconductividad en cupratos y niquelatos, estos últimos con características similares a los cupratos, como superconductividad no convencional. Inicialmente, se estudian las propiedades de los plasmones de tipo acústico en cupratos mediante la comparación de resultados teóricos con datos experimentales de dispersión inelástica y resonante de rayos X (RIXS). Este análisis muestra que los modelos que incluyen las altas correlaciones electrónicas, como el modelo t-J-V , son fundamentales. En cambio, la comparación con un enfoque de correlaciones débiles (la aproximación de fase aleatoria, RPA) arroja que es necesaria la inclusión manual de una masa efectiva m∗ para representar estas correlaciones, cuando el modelo t-J-V las contiene de forma natural. Estos resultados indican que los plasmones de tipo acústico contienen información sobre las correlaciones electrónicas y reflejan directamente la naturaleza de los portadores de carga en estos sistemas altamente correlacionados. Por otra parte, el estudio de los niquelatos superconductores plantea un enfoque comparativo con los cupratos. Se evalúan las propiedades de los plasmones en función de dos regímenes de correlación electrónica contrapuestos: uno análogo a los cupratos, caracterizado por altas correlaciones electrónicas, y otro correspondiente a interacciones débiles, mejor representado por el enfoque de RPA. Se obtienen predicciones que sugieren que los resultados experimentales futuros podrían esclarecer el grado de similitud entre ambos sistemas y aportar nueva información sobre el régimen electrónico en que se encuentran los niquelatos. Finalmente, se explora el rol de los plasmones en el mecanismo de apareamiento que da lugar a la superconductividad en cupratos, evaluando si estas excitaciones colectivas pueden contribuir a la formación de pares de Cooper. Los resultados dentro del modelo t-J-V y la expansión large-N sugieren que, aunque los plasmones son excitaciones colectivas relevantes en estos materiales, su contribución al mecanismo superconductor es apantallada por las altas correlaciones y es la interacción de intercambio de espín la que da origen al acoplamiento efectivo, incluso pese a la presencia de repulsión coulombiana de largo alcance.Ítem Acceso Abierto Propiedades magnéticas y electrónicas en sistemas de baja dimensionalidad(2024-12) Picó, Román Eugenio; Abufager, Paula Natalia; Hamad, Ignacio Javier; https://orcid.org/0009-0004-5258-4500El objetivo general de esta tesis es estudiar sistemas de baja dimensionalidad donde los efectos de la fuerte correlación electrónica sean importantes, abordándolos desde cálculos de la teoría del funcional densidad. Con este enfoque buscamos obtener una comprensión física de diversos efectos electrónicos y magnéticos presentes en estos sistemas. Además, a partir de los resultados de DFT, nos proponemos construir o al menos dilucidar los elementos básicos de modelos físicos que describan las propiedades de los sistemas estudiados.