Doctorado en Física - Tesis
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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 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 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 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 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 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 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 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.