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LIBRO DE RESÚMENES XVII SIMPOSIO CHILENO DE FÍSICA Pucón, 10 al 12 de Noviembre de 2010 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Introducción. El Simposio Chileno Fı́sica se ha realizado desde la década de los 60, primeramente en forma anual y desde el año 1978, el Simposio ha tenido una periodicidad bianual. En todas estas ocasiones, el Simposio se ha realizado en diferentes ciudades, Universidades o Centros de Investigación del paı́s. En este especial año 2010, año del bicentenario de nuestra patria, el Departamento de Ciencias Fı́sicas de la Facultad de Ingenierı́a, Ciencias y Administración de la Universidad de La Frontera, junto con la Sociedad Chilena de Fı́sica han organizando el evento nacional de la Sociedad Chilena de Fı́sica (SOCHIFI): el XVII SIMPOSIO CHILENO DE FÍSICA 2010. Para esta connotada fecha, el Comité Organizador ha considerado a la ciudad de Pucón como sede del Simposio, los dı́as 10, 11 y 12 de Noviembre de 2010. En nuestra organización se ha establecido como metas: la estimulación de la investigación cientı́fica en el campo de la Fı́sica, la divulgación y el ofrecimiento de oportunidades para acrecentar la interacción entre investigadores, académicos y estudiantes de las diversas áreas de la Fı́sica. Igualmente se busca fomentar la investigación aplicada y el trabajo original de los jóvenes investigadores. Hemos puesto todo nuestro esfuerzo para que este Simposio sea un aporte al quehacer académico universitario, a la comunidad nacional e internacional e igualmente, un aporte al intercambio valioso de ideas y experiencias para jóvenes estudiantes y académicos expertos en fronteras del conocimiento de la Fı́sica. Temuco, Noviembre de 2010. Pucón 10-12 Nov. 2010 i XVII Simposio Chileno de Fı́sica Comité Organizador. La organización del Simposio está conformada por académicos del Departamento de Ciencias Fı́sicas de la Universidad de La Frontera. Estos son: Presidente: Asticio Vargas. Eduardo Cisternas. Robert Guzmán. Walter Lebrecht. Fabián Torres. Julio Valdés. Yerko Vásquez. Comité Cientı́fico. El Comité Organizador, conjuntamente con el Directorio de la Sociedad Chilena de Fı́sica, ha considerado oportuno integrar a destacados investigadores, expertos académicos en sus respectivas áreas: Presidente, Eugenio Vogel, Universidad de La Frontera. Juan Cesar Flores, Universidad de Tarapacá Flavia Pennini, Universidad Católica del Norte Ivan Schmidt, Universidad Técnica Federico Santa Marı́a Jorge Valdés, Universidad Técnica Federico Santa Marı́a Sergio del Campo, Pontificia Universidad Católica de Valparaı́so Marı́a Cristina Depassier, Pontificia Universidad Católica Miguel Kiwi, Pontificia Universidad Católica Enrique Cerda, Universidad de Santiago de Chile Leopoldo Soto, Comisión Chilena de Energı́a Nuclear Vı́ctor Fuenzalida, Universidad de Chile Carlos Saavedra, Universidad de Concepción Pucón 10-12 Nov. 2010 iii XVII Simposio Chileno de Fı́sica Invitados Internacionales. En este simposio contamos con la participacion de invitados internacionales, especialistas cada uno en su área, quienes han aceptado participar en este encuentro nacional Hans Bachor, The Australian National University (Australia). Helmut Katzgraber, Texas A&M University (USA). Ernesto Marinero, Hitachi Corporation (USA). Ingrid Mertig, Martin Luther University (Alemania) Luiz de Oliveira, Universidade Estadual de Campinas - Unicamp (Brasil) Invitados Nacionales. El Comité Organizador, en conjunto con el Comité Cientı́fico han extendido una invitación a participar de este encuentro a algunos destacados investigadores nacionales. Estos son: Jerónimo Maze, Pontificia. Universidad Católica de Chile. Sergio Rica, Universidad Adolfo Ibañez. Alejandro Zúñiga, Universidad de Chile Pucón 10-12 Nov. 2010 v XVII Simposio Chileno de Fı́sica Resumenes Charlistas Invitados. Pucón 10-12 Nov. 2010 1 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Using the quantum properties of light Hans Bachor Director ACQAO Canberra Resumen Optics and photonics are parts of our modern live, we use these technologies almost every day. There is an abundance of optical sensors, communication and data storage devices that use light. While many advances have been made by using the laser the full quantum properties of photons have not been harnessed. Most of today’s photonics is still classical. This talk provides an overview of recent development in quantum optics, the limitations and opportunities that exist due to the quantum nature of light and the information carried by light. I will like explain recent ideas and trends in technology that will make the quantum properties accessible and a feature of future technologies. Pucón 10-12 Nov. 2010 3 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Gaining new physical insights using wacky spin-glass Hamiltonians Helmut G. Katzgraber Texas A&M University and ETH Zurich Resumen Spin glasses are paradigmatic models that deliver concepts relevant for a variety of systems. However, despite ongoing research spanning several decades, there remain many fundamental open questions. Concepts from the solution of the mean-field model, such as ergodicity breaking, aging, ultrametricity, and the existence of an instability line at finite magnetic fields known as the de Almeida-Thouless line, have been applied to a wide variety of research fields. Rigorous analytical results are difficult to obtain for spin glasses, in particular for realistic short-range systems. Therefore, typical studies involve large-scale numerical simulations, as well as the use of efficient algorithms and improved model systems. In this presentation the use of unconventional spin-glass models is illustrated: First, the stability of a spin-glass state in a field is computed using a one-dimensional spin-glass models with power-law diluted interactions. Not only can large system sizes be simulated, different universality classes ranging from the mean-field to the short-range case can be probed by tuning the power-law exponent of the interactions. In addition, the application of spin-glass Hamiltonians to quantum information theory is presented: We compute the error stability of topologically-protected quantum computing proposals using n-body spin-glass-like Hamiltonians. Our results illustrate the generic robustness of topologically-protected quantum computing proposals to local errors. Work done in collaboration with Ruben Andrist, Hector Bombin, Derek Larson, Miguel-Angel Martin Delgado, Creighton Thomas and A. Peter Young. Pucón 10-12 Nov. 2010 4 XVII Simposio Chileno de Fı́sica From quantum mechanics to spintronics Ingrid Mertig Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Naturwissenschaftliche Fakultät II, Institut für Physik, FG Theoretische Physik, D-06099 Halle, Germany Keywords: Resumen Spintronics applications are proven to have a hugh potential for future sensor and information technologies in which the charge and the spin-degree of freedom of the electrons is exploited. A successful application requires achieving control of the materials and processes involved at the atomic scale. To support the experimental developments, to predict new materials and to optimize the effects under consideration first-principle electronic structure calculations based on density functional theory are the most powerful tool. The method is applied to gain insight into the microscopic origin of magnetic and transport properties of heterostructures as well as molecular contacts. Pucón 10-12 Nov. 2010 5 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Helio Supersólido Sergio Rica Universidad Adolfo Ibañez Keywords: Resumen Experiencias recientes de Kim y Chan de PennState University han mostrado que el Helio sólido a temperaturas menores de 0.1K presenta una anomalı́a cuando éste gira. Esta anomalı́a está asociada a la propiedad de superfluidez. En efecto desde 1938 se sabe que el helio lı́quido presenta propiedades peculiares a este conjunto de propiedades se le llama superfluidez. Por ejemplo, cuando se tiene un lı́quido normal como agua y se le hace girar en un recipiente lentamente, el lı́quido comienza a girar y después de un transiente, gira como si fuese un sólido. Bien, si se hace la misma experiencia con helio lı́quido a temperaturas cercanas al cero absoluto (menores que 1 K), el lı́quido no gira! Es más, el helio superfluido es capaz de mostrar la rotación de la tierra, ya que el helio no gira pero si lo hacen la tierra, las universidades, los laboratorios, los investigadores sobre ella. La experiencia de PennState Univ. muestra que el caso del helio sólido, se produce un fenómeno similar, la diferencia es que sólo una fracción de un 1 % es la que no gira. Hoy dı́a no existe un consenso sobre la razón de este fenómeno, este seminario pretende hacer una revisión de este fenómeno. Pucón 10-12 Nov. 2010 6 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Materiales Nano-estructurados y Dispositivos Mesoscopicos para Aplicaciones en la Tecnologı́a Informática Ernesto E. Marinero Hitachi GST, 3403 Yerba Buena Rd., San Jose, CA 95135, USA Resumen Los materiales y dispositivos en la nano-escala, poseen propiedades únicas que son consecuencia directa de su reducida dimensionalidad. La manipulación de la nano-estructura y el orden atómico, ha permitido el desarrollo de dispositivos con capacidades de almacenamiento que se aproxima a los 1012 bits/in2. Como resultado de la continua reducción de su volumen, que es necesario para proseguir incrementando la densidad de almacenamiento, rápidamente se esta llegando a limites fı́sicos y de estabilidad térmica que pueden frenar el futuro desarrollo de esta tecnologı́a. En esta charla será revisado, el estado del arte de la tecnologı́a informática y los retos al futuro desarrollo debido a limitaciones en propiedades de materiales y su nano-fabricación. Nuevos materiales y procesos fı́sicos serán necesarios para proseguir avances en almacenamiento. Por ejemplo, para obtener las dimensiones necesarias para materiales magnéticos nano-estructurados, el uso de polı́meros que exhiben auto-ensamblaje a nivel de la nano-escala se considera necesario para resolver los presentes limites de la nano- litografı́a. En el caso de sensores magnéticos, la dimensionalidad reducida se anticipa será también limitante para sensores basados en la magneto-resistencia gigante (GMR). Por consiguiente diferentes procesos fı́sicos inducidos en materiales por el campo magnético deben ser considerados. En la charla, serán discutidos los resultados obtenidos en nuestro laboratorio sobre el uso de 2DEG (two-dimensional electron gases) en pozos quánticos de semiconductores III-V y de grafeno. Pucón 10-12 Nov. 2010 7 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Resumenes Exposiciones Orales. Pucón 10-12 Nov. 2010 9 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Salón A Coñaripe Pucón 10-12 Nov. 2010 11 XVII Simposio Chileno de Fı́sica A-01: Experimental realization of 3D clustered speckle field simulation: an approach to optical trapping 1 2 J. P. Staforelli1 , A. Lencina2, P. Solano1, J. M. Brito1 , M. Tebaldi2 and N. Bolognini2 Center for Optics and Photonics, Universidad de Concepción, Casilla 160-C,Concepción, Chile Centro de Investigaciones Ópticas (CONICET La Plata - CIC), C.C. 3, 1897 Gonnet,Argentina [email protected] Keywords: Clustered speckle, Optical Tweezers Resumen Clustered speckles (CS) appear when a coherently illuminated diffuser is imaged through a pupil mask with several apertures, properly distributed over a closed path [1, 2, 3]. An in situ study of the CS 3D structure using an optical tweezers setup is presented [4] (Fig. a). Light volumes are reduced several times when compared with standard speckles, being even smaller than the focus volume of a Gaussian beam commonly used to trap. Therefore, in the Rayleigh regime, a general quantitative method to characterize the trapping capability of an optical field is proposed. Then, it is applied to CS. As a result, a relation between aperture size and the maximum size of the particles that could be trapped is found. This fact opens the possibility of engineering the statistic of the trapped particles by properly selecting the pupil mask. Figura 1: 1a: The speckle field is obtained by adapting an standard optical tweezers type setup with the expanded laser beam (gaussian mode) passing through a diffuser. Then, a pupil mask with circular apertures of approximately 465 um diameter each uniformly distributed on a 4 mm diameter circumference is placed. The apertures on the pupil define the different regions where spots originates and will form the speckle field. Figure 1b: 3D cigar-shapped (Left) experimental and (Right) simulated intensity distribution. Moreover, the main features of a 3D CS formation were achieved from the simulations (Fig. b-Right) when it were contrasted with experimental results (Fig. 1b-Left). In particular, the characteristics of transverse, longitudinal and density of the light cigar-shaped volumes are recreated in the simulations. These results enable theoretical studies in intensity and vortex correlations of these fields. Moreover, it will develop cluster speckle distributions with particular statistics for different applications: optical tweezers in particular. Bibliografı́a [1] K. Uno, J. Uozumi, and T. Asakura, Opt. Commun. 114, 203-210( 1995) [2] A.Lencina, M. Tebaldi, P. Vaveliuk, and N. Bolognini, Wave Random Complex, 17, 29-42 (2007). [3] F. Mosso, M. Tebaldi, A. Lencina, and N. Bolognini, Opt. Commun. 283, 1285-1290 (2010). [4] J.P. Staforelli, J.M. Brito, E. Vera, P. Solano and A. Lencina, 2010. Optics Communication, in Press, DOI: 10.1016/j.optcom.2010.07.033, available online 27 July 2010. Pucón 10-12 Nov. 2010 13 XVII Simposio Chileno de Fı́sica A-02: Detector arrays for quantum information with continuous spatial variables of photon pairs from spontaneous parametric down-conversion L. Neves Universidad de Concepción, Concepción, Chile. [email protected] Keywords: detector arrays; single photons; parametric downconversion. Resumen Quantum information processing (QIP) uses the properties of quantum mechanics such as superposition and entanglement for computation and information storage/transmission for communication. The photon based implementations of QIP play a particularly important role as photons represent ideal carriers of quantum information. In this context, spontaneous parametric down-conversion (SPDC) is one of the simplest and widely used sources to produce photon pairs entangled in several degrees of freedom, both discrete and continuous variables. Most part of applications of SPDC ranging from tests of the fundamentals of quantum mechanics to QIP has explored the entanglement in polarization, which is a two-dimensional variable. But the downconverted photons can also exhibit ultra-high dimensional entanglement in the spectral and spatial degrees of freedom because both ones lie in an infinite dimensional Hilbert space. This high-dimensional entanglement has been show to offer significant advantages in quantum communication and cryptographic protocols by enhancing the information transmission capacity. Restricting to spatial properties of SPDC manifested in the continuous transverse momentum-position variables, to date, most experiments employ one detector to scan the possible values of the momentum and position values. So in principle, the outcome of each measurement is binary: either the photon hits the detector or not. This effectively reduces the usable dimensions of information back down to that of a qubit. Thus, to access the full potential of the continuous spatial variable a large array of detectors should be used. Each detector in the array should have single-photon sensitivity, sufficiently high quantum efficiency and spatial resolution and low noise. We describe the necessary requirements for designing a detector array suitable for applications in QIP with continuous spatial variables of entangled photon pairs generated by SPDC and present some results of the experiment being performed in Concepcion. Here, we are investigating the potential of an Electron Multiplying Charge Coupled Device (EMCCD) camera as a detector array. In our experiment we will characterize the spatial entanglement in SPDC correlations over the full downconversion cone. Finally, we will discuss the possible applications that can emerge from this study. Pucón 10-12 Nov. 2010 14 XVII Simposio Chileno de Fı́sica A-03: Diffusion of wave packets in nonlinear disordered optical lattices 1 Santiago L. Rojas1,2 , Rodrigo A. Vicencio1,2 Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Santiago, Chile. 2 Center for Optics and Photonics, Universidad de Concepción, Concepción, Chile. [email protected] Keywords: nonlinearity, disorder. Resumen Discrete disordered systems have been widely studied in many areas of physics. It is well known that the normal modes (NM) of one-dimensional linear systems with disorder are exponentially localized [1]. Arrays of coupled optical waveguides and periodic photonic lattices are particulary suitable for direct observation of phenomena associated with disorder and nonlinearity [2], thus providing mechanisms for the creation and controlling of the propagation of light beams. This is of great interest, due to their potential use in multiport switching and routing of signals for envisioned all-optical devices [3]. We study a one-dimensional waveguide array, where nonlinear response varies on time. To describe the propagation of light pulses in the array, we use the coupled-modes framework, in which the system is described by a modified discrete non-linear Schrödinger (DNLS) equation: ∂ψ −i = ǫℓ ψℓ + Vℓ ψℓ+1 + Vℓ−1 ψℓ−1 + β(z)|ψℓ |2 ψℓ , ∂z 1≤ℓ≤N. (1) Here ψℓ denotes the amplitude of light in the ℓ-th site , ǫℓ is related to the corresponding on-site reffractive index, Vℓ is the coupling coefficient between the waveguides ℓ and ℓ + 1 (V0 = VN = 0), while β(z) defines the nonlinearity of the system. We study the cases where (I) ǫ = 0 and Vℓ is randomly distributed between [1 − W/2, 1 + W/2], or (II) V = 1 and ǫℓ is chosen at random in the interval [−W/2, W/2]. In both cases, W is the degree of disorder. In order to P ( |ψℓ |2 )2 measure the localization of the wave packet, we use the participation number P = Pℓ |ψℓ |4 , as an indicator of how ℓ many sites are excited. First, we consider the linear system (β ≡ 0). We take an initially localized profile, and calculate the participation number when the wave packet has propagated up to a given value of z. We obtain clear qualitative differences between the two types of disorder studied. We identify the value of W corresponding to a participation number (averaged over many realizations) equal to 0,4N , which can be asociated with a completely delocalized pulse (see Fig. 2 Left). Next, we introduce a ramping nonlinearity given by β(z) = cz, where c is the rate or velocity at which the nonlinearity increases. In the presence of nonlinearity, NM can interact with each other, thus allowing the wave packet to delocalize. We find that for any value of W it is possible to determine a critical value cc for the velocity, below which the pulse spreads over the array. Furthermore, we distinguish two regimes of disorder, defined by a peak in a cc versus W curve (Fig. 2 Right). Figura 2: (Left)Participation number vs degree of disorder. Dashed lines indicate the value of W corresponding to P = 0,4. (Right)Averaged critical velocity versus degree of disorder. Bibliografı́a [1] P.W. Anderson, Phys. Rev. 109, 1492 (1958). [2] Y. Lahini, A. Avidan,et al, Phys. Rev. Lett. 100, 013906 (2008). [3] F. Lederer, G.I. Stegeman, et al, Phys. Rep. 463, 1 (2008). [4] R.A. Vicencio and S. Flach, Phys. Rev. E 79, 016217 (2009). Pucón 10-12 Nov. 2010 15 XVII Simposio Chileno de Fı́sica A-04: Fast Detection of Single Atoms in an Optical Cavity M. L. Terraciano,1 R. Olson Knell,1 D. G. Norris,1 A. Fernández-Pérez,2 J. Jing,1 and L. A. Orozco1 1 2 Joint Quantum Institute, Dept. of Physics, University of Maryland and National Institute of Standards and Technology, College Park, MD 20742-4111, U.S.. Center for Optics and Photonics, Universidad de Concepción, Casilla 160-C, Concepción, Chil [email protected] Keywords: Resumen Many protocols in atomic physics and quantum information hinge on the ability to detect the presence of neutral atoms [1, 2, 3, 4]. Up to now, two avenues have been favored: the direct detection of spontaneously emitted photons using high quality optics [5, 6, 3, 7], or the observation of changes in light transmission through cavity mirrors owing to strong atom- photon coupling [8, 9, 10, 11]. Here we present a new approach that achieves high-fidelity single-atom detection in a short time. We use a cavity with two modes of orthogonal linear polarization (H and V), while driving the cavity on axis with light of only one of these polarizations (H). With a weak magnetic field set parallel to the incident polarization, the light drives π (∆m = 0) transitions in 85Rb atoms traversing the cavity mode. An excited atom can return to the ground state in one of two ways: by emitting light of the same polarization(H), through a spontaneous or stimulated emission transition that preserves the ground state m number (∆m = 0); or, by emitting light of circular polarization through a spontaneous emission transition that changes the ground state m number (∆m = ±1), a fraction of which is collected in the orthogonal cavity mode (V). The detection of light from this mode is a clear signature of the presence of an atom, provided that light arising from cavity mirror birefringence or background scattering is sufficiently suppressed. We have shown that in our system there is a Purcell enhancement of spontaneous emission into this mode [1, 12]. Moderate atom-cavity coupling enhances the signal, enabling the detection of multiple photons from the same atom. This real-time measurement can establish the presence of a single freely moving atom in less than 1 ı̀s with more than 99.7 % confidence, using coincidence measurements to decrease the rate of false detections. Bibliografı́a [1] Cirac, J. I., Zoller, P., Kimble, H. J., and Mabuchi, H., Phys. Rev. Lett. 78, 3221-3224 (1997). [2] Gheri, K. M., Saavedra, C., Törmä, P., Cirac, J. I., and Zoller, P., Phys. Rev. A58, R2627-R2630 (1998). [3] Brennen, G. K., Caves, C. M., Jessen, P. S., and Deutsch, I. H., Phys. Rev. Lett. 82, 1060-1063 (1999). [4] Schön, C., Solano, E., Verstraete, F., Cirac, J. I., and Wolf, M. M., Phys. Rev. Lett. 95 110503 (2005). [5] Schlosser, N., Reymond, G., Protsenko, I., and Grangier, P., Nature 411, 1024-1027 (2001). [6] Kuhr, S., Alt, W., Schrader, D., Mueller, M., Gomer, V., and Meschede, D., Science 293, 278-280 (2001). [7] Jones, M. P. A., Beugnon, J., Gaëtan, A., Zhang, J., Messin, G., Browaeys, A., and Grangier, P., Phys Rev. A 75, 040301 (R) (2007). [8] Mabuchi, H., Turchette, Q. A., Chapman, M. S., and Kimble, H. J., Opt. Lett. 21, 1393-1395 (1996). [9] Teper, I., Lin, Y.-J., and Vuletić, V., Phys. Rev. Lett. 97, 023002 (2006). [10] Nussmann, S., Murr, K., Hijlkema, M., Weber, B., Kuhn, A., and Rempe, G., Nature Phys. 1, 122-125 (2005). [11] Fortier, K. M., Kim, S.Y., Gibbons, M. J., Ahmadi, P., and Chapman, M. S., Phys. Rev. Lett. 98, 233601 (2007). [12] Terraciano, M. L., Olson Knell, R., Freimund, D. L., Orozco, L. A., Clemens, J. P., and Rice, P. R., Opt. Lett. 32, 982-984 (2007). Pucón 10-12 Nov. 2010 16 XVII Simposio Chileno de Fı́sica A-05: Observation of discrete optical solitons in 2D photonic lattices 1 M. I. Molina1,2 , A. Szameit3 and Y. S. Kivshar4 Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Santiago, Chile Center for Optics and Photonics (CEFOP), Universidad de Concepción, Concepción, Chile 3 Solid State Institute and Physics Department, Technion, 32000 Haifa, Israel 4 Nonlinear Physics Center, Research School of Physical Sciences and Engineering, Australian 2 National University, Canberra ACT 0200, Australia [email protected] Keywords: Resumen Discrete solitons (DS) are generic nonlinear optical excitations found in many types of discrete (often periodic), nonlinear optical media. Interest in DS has increased in later years, due to their potential applications to all-optical signal processing. To date, several kind of DS have been studied and observed in photonic lattices and waveguide arrays, in 1D and 2D[1]. In this work, we focus on the stationary and dynamical behavior of DS in two recent bidimensional systems: The phase-slip waveguide[2] array, and the graphene nanoribbon[3]. The theoretical treatment makes use of coupled-modes approach, applied to a weakly-coupled waveguide array, which leads to the nonlinear Schrödinger equation i(dCn /dz) + V X n1 ,n2 Cm + γ|Cn |2 Cn = 0, where Cn (z) are the slowly-varying amplitudes of the optical field E(x, y, z) = P nx ,ny Cn (z)φ(x − nx , y − ny ), and φ(x, y) is the mode of a single waveguide. We look for stationary modes, Cn (z) = exp(iβz) Cn , and obtain a nonlinear eigenvalue equation, which is solved by a multidimensional extension of the Newton-Raphson method, and followed by a standard linear stability analysis. The experimental realization (Fig.1) is based on the femtosecond laser-writing technique on fused silica, to create the waveguide array. The method allows for the creation of a variety of array topologies, where the properties of every single waveguide can be precisely tuned by choosing appropriate writing parameters. The experimental results fully support the theoretical predictions for the localized modes in the vicinity of a phaseslip[2], and in the bulk and surface of a graphene nanoribbon, where we find evidence of a geometry-induced bistability phenomenon[3]. Figura 3: Laser-writing of waveguide array. Bibliografı́a [1] Y. S. Kivshar and G. Agrawal, Optical Solitons: From fibers to photonic crystals (Academic Press, 2003). [2] A. Szameit, M. I. Molina, M. Heinrich, F. Dreisow, R. Keil, S, Nolte and Y. S. Kivshar, Opt. Lett. 35, 2738-2740 (2010). [3] M. I. Molina and Y. S. Kivshar, Opt. Lett. 35, 2895-2897 (2010). Pucón 10-12 Nov. 2010 17 XVII Simposio Chileno de Fı́sica A-06: Fast entanglement detection for unknown states of two spatial qutrits G. Lima1,2 , E. S. Gómez1,2 ,*, A. Vargas1,3 , R. O. Vianna4 and C. Saavedra1,2 1 4 Center for Optics and Photonics, Universidad de Concepción, Casilla 4016, Concepción, Chile 2 Departamento de Fı́sica, Universidad de Concepción, Casilla 160-C, Concepción, Chile. 3 Departamento de Ciencias Fı́sicas, Universidad de La Frontera, Temuco, Casilla 54-D, Chile Departamento de Fı́sica, ICEx, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, MG, Brazil [email protected] Keywords: Quantum Optics and Quantum Information Resumen We investigate [1] the practicality of the method proposed by Maciel et al. [2] for detecting the entanglement of two spatial qutrits (3-dimensional quantum systems), which are encoded in the discrete transverse momentum of single photons transmitted through a multi-slit aperture. The method is based on the acquisition of partial information of the quantum state through projective measurements, and a data processing analysis done with semi-definite programs. This analysis relies on generating gradually an optimal entanglement witness operator, and numerical investigations have shown that it allows for the entanglement detection of unknown states with a cost much lower than full state tomography [3]. Bibliografı́a [1] G. Lima et. al., Phys. Rev. A 82, 012302 (2010). [2] T. O. Maciel and R. O. Vianna, Phys. Rev. A 80, 032325 (2009). [3] G. Lima et. al., arXiv:1003.2125v1[quant-ph] (2010). Pucón 10-12 Nov. 2010 18 XVII Simposio Chileno de Fı́sica A-07: Mediciones de corriente por medio de rotación de Faraday en un generador de potencia pulsada N. Correa1 ,H. Chuaqui1 , E. Wyndham1 , E. Veloso2 , J. Valenzuela1, M. Favre1, H. Bhuyan1 1 Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago Chile. Comisión Chilena de Energı́a Nuclear, Santiago, Chile. 2 [email protected] Keywords: óptica, corriente, rotación de Faraday Resumen El siguiente trabajo tiene como objetivo presentar el diseño y calibración de un dispositivo óptico como sensor de corriente basado en la rotación de polarización por medio de efecto Faraday. Las mediciones fueron llevadas a cabo en el generador de potencia pulsado GEPOPU, 1,5 Ω de impedancia, 120ns tiempo de tránsito de la lı́nea con geometrı́a coaxial en modo de cortocircuito. La constante de verdet de dos materiales distintos fueron obtenidas por medio de la aplicación de un campo magnético sinusoidal y cuyos valores con respecto a los encontrados en la literatura discrepan en menos de un 15 %. Uno de los materiales estudiados fue vidrio BK7, con el cual fueron realizadas mediciones de corriente utilizando dos geometrı́as distintas: lineal y rodeando la corriente. Resultados preliminares son presentados y comparados con los obtenidos por medio de una bobina de rogowski y simulaciones llevadas a cabo en Spice.. Agradecimientos: Este trabajo ha sido financiado por el proyecto puente No 9/2010, VRAID y el Departamento de Fı́sica de la Pontificia Universidad Católica de Chile. Bibliografı́a [1] E. Munin et al. 1992. J. Phys. D:Appl. Phys. 25. 1635. [2] Eul Ha Hwang and Byoung Yoon Kim. 2006. Meas. Sci. Technol. 17.2015. [3] N. Correa, H . Chuaqui et al. 2010, enviado Journal of Physics: Conference Series. Pucón 10-12 Nov. 2010 19 XVII Simposio Chileno de Fı́sica A-08: Entanglement Transfer in Dissipative Systems C. E. López1 , G. Romero2 , F. Lastra and J. C. Retamal1 1 Universidad de Santiago de Chile, Avenida Ecuador 3493, estación Central, Santiago, Chile. 2 Universidad del Paı́s Vasco, Apdo. 644, 48080 Bilbao, Spain. [email protected] Keywords: Entanglement , Cavity QED, Multipartite. Resumen We describe the transference dynamics of quantum correlations between different interacting and noninteracting subsystems. The physical setup we consider in this study is composed by two noninteracting cavities (QED cavities), each coupled to an independent reservoir. In this scheme, we address three different situations: First we consider each cavity having up to one photon (quit) and an entangled initial state of the cavities [2]. Due to the interaction with the reservoirs the entanglement between cavities decay. This decay can happen abruptly giving rise to entanglement sudden death (ESD) [1]. We show that this entanglement is actually transferred to the reservoirs modes yielding to an entanglement sudden birth (ESB) between reservoirs. The second situation we address is when the cavities initially have entangled coherent states of photons [3]. In this case, we study the disentanglement dynamics as a function of the distance between the coherent states in phase space. The last situation we explore is when each cavity contains a three-level atom [4]. In this multipartite system, we follow the transfer of the entanglement between atoms, cavities and reservoirs. We show that the entanglement initially located in the atoms is mapped into the reservoir through the cavities and we found two phases where the cavities may become entangled or not depending on the parameters of the system. Bibliografı́a [1] Ting Yu and J.H. Eberly, Phys. Rev. Lett. 93, 140404 (2004). [2] C. E. López, G. Romero, F. Lastra, E, Solano and J. C. Retamal, Phys. Rev. Lett. 101, 080503 (2008). [3] F. Lastra, G. Romero, C.E. López, N. Zagury and J.C. Retamal, Optics Communications 283, 3825 (2010). [4] C. E. López, G. Romero and J. C. Retamal,, E. Solano Phys. Rev. A 81, 062114 (2010). Pucón 10-12 Nov. 2010 20 XVII Simposio Chileno de Fı́sica A-09: Absolute absorption on rubidium D lines at different laser intensities Ignacio E. Olivares. Departamento de Fı́sica, Universidad de Santiago de Chile, Avenida Ecuador 3493, Estación Central, Santiago, Chile. Keywords: . Resumen We study the Doppler-broadened absorption of a monochromatic probe beam in a thermal rubidium vapour cell on D lines. A detailed calculation of the transmision at different laser intensities which takes into account the absolute linestrengths of the allowed electric dipole transitions and the motion of the atoms parallel to the probe beam is presented. All transitions from both hyperfine levels of the ground term of Rb85 are incorporated. Pucón 10-12 Nov. 2010 21 XVII Simposio Chileno de Fı́sica A-10: Surface solitons in quasiperiodic photonic lattices A. J. Martı́nez and M. I. Molina 1 2 Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Santiago, Chile Center for Optics and Photonics (CEFOP), Universidad de Concepción, Concepción, Chile [email protected] Keywords: Resumen Recently, Szameit et al.[1] observed experimentally disorder-induced wave localization of light at the edge of a 1D photonic lattice. The repulsive nature of the boundary weakened the localization as compared to localization in the bulk. Also, it is well-known that nonlinear localization at the edge of truncated periodic lattices is also weakened by the presence of the boundary[2]. In this work, we study the interplay between nonlinearity, quasiperiodicity and surface effects on the formation of localized surface modes in 1D photonic waveguide arrays. Let us consider a semi-infinite quasiperiodic array of identical nonlinear (Kerr) coupled optical waveguides. In the coupled-modes framework, the system is described by the discrete nonlinear Scrhödinger (DNLS) equation: d E0 + V0 E1 + γ|E0 |2 E0 = 0 dz (2) d En + Vn En+1 + Vn−1 En−1 + γ|En |2 En = 0 dz (3) i i where En is the amplitud of field of the waveguide mode in the n-th waveguide, z is the propagation direction, γ is the effective nonlinear coefficient and {Vn } characterizes the distribution of waveguides in the array, and take the value Va or Vb in accord with Fibonacci sequence, as show in Fig 1a. The spectrum of the Fibonacci array tends to a Cantor set[3], with 3 or 5 main bands, depending on whether Va < Vb or Va > Vb , each of which has a internal fractal band-gaps substructure. The number of linear surface localized states is infinite in the semi-infinite array, but for finite arrays, there is only a finite number of localized states. In this work we deal with a fixed array of N = 90 waveguides. Figura 4: (a) Sketch of truncated Fibonacci waveguide array. (b) Linear spectrum of a N = 90 Fibonacci array, as a function of Vb /Va . We look for stationary solutions of Eq.(1) in the form En (z) = Un exp(iλz). We find that for solitons in the total internal reflection gap (upper gap), the power threshold increases when Vb /Va increase. On the other hand, in the Bragg gaps (gaps between main bands) it is posible to excite solitons at lower powers. These results are similar to the ones obtained for the binary chain[4]. We also study the dynamical evolution of an initial, delta-like pulse at the surface, and compute the transmission Rz along the waveguide < P >= (1/P0 zmax ) 0 max |En |2 dz, as a function of Vb /Va . We find different families of spatiallylocalized solutions. Among them, we have the typical soliton at high powers, localized at the edge of the array, and at lower powers, we have observed solutions that oscillate persistently between some few sites. Bibliografı́a [1] A. Szameit, Y. V. Kartashov, P. Zeil, F. Dreisow, M. Heinrich, R. Keil, S. Nolte, A. Tünnerman, V. A. Vysloukh and L. Torner, Opt. Lett. 35, 1172. [2] M. I. Molina, R. A. Vicencio and Y. S. Kivshar, Opt. Lett. 31, 1693 (2006). [3] Qian Niu and Franco Nori, Phys. Rev. B 42, 10329. [4] Mario I. Molina, Ivan L. Garanovich, Andrey A. Sukhorukov and Yuri S. Kivshar, Opt. Lett. 31, 2332. Pucón 10-12 Nov. 2010 22 XVII Simposio Chileno de Fı́sica A-11: Work function readout of soft matter in chemosensors T. Doll1,2 , S. Stegmeier3 , J. Velasco-Velez1, A. Kontchev2 T. Haas2 , R. Pohle3 and M. Fleischer3 1 2 Inst. of Physics, J. Gutenberg Universität Mainz, Staudinger Weg 7, 55128 Mainz, Germany. Adlantis Dortmund Application Center, Konrad-Adenauer Allee 11, 44263 Dortmund, Germany. 3 Siemens AG Corp. Research and Technology, Otto-Hahn-Ring 6, 81739 München, Germany [email protected]. [email protected] Keywords: Adsorption, Environmental Chemosensor, Work Function, Contact Potential, FET. Resumen Being the more applicative counterpart to Kelvin probe, work function chemosensors are based on the field effect transistor (FET) principle wherein static electrical fields control a current. For fluid media a wide spectrum of ISFET derivatives are available whose mechanisms are well understood in electrochemical potentials and (multiple) charged, dipolar layers. Gas sensors are mostly represented by the SGFET family, which made it into industry not before the last years, but stimulating actual research on novel sensing materials for specific analytes. For the gas-solid interfaces the classical understanding of underlying surface reactions is based on dipole physisorption or band bending during chemisorption which always necessitate an assumption of directed bonding to surface sites or facets. This holds also for monolayers of supramolecules where the dense packing provides aligned sites. However, if it comes to real polymer films with overlying uncoordinated (spaghetti) chains, the assumption of oriented adsorption at functional groups is no longer valid. This is the case in recent findings[1] on siloxane polymer layers, which, for instance, led to a breakthrough in ambient CO2 measurement with the potential of affordable household room climate control. The figure shows the responses of Kelvin measurements to changes of relevant CO2 concentrations from 400 ppm (fresh air) to 4000 ppm (conference room ready for pausing) with improved layer quality from left to the right. Whilst the right A2EO responses are less thickness dependant, a strong humidity interference is still observed. We have explained the entire surface reaction by means of dielectric forces which provide directed adsoption of CO2 molecules which also get taken up into the polymer volume. Parallel to their diffusion also water molecules are adsorbed towards concentrations of 5 % in weight. This seems to be sufficient for providing an aqueous milieu that mediates bicarbonate equilibrium with an according Nernstian pH shift which finally leads to a counter response in work function as observed. This model is surprisingly well supported by ab initio diffusion simulations and mass uptake plus capacitance measurements. The entire understanding of such reactions shines new light on various punctual findings of the last 15 years of work function chemosensing and stresses the role of adsorbed water and electrochemistry within such nano layers making the engineering of sensing layers for ambient chemosensing more precise in future. Figura 5: Dependence of CO2 work function responses (400ppm up to 4000ppm CO2 ) on layer thickness for (Left) an AMO/PTMS 70:30 (v/v) and (Right) an A2EO thick film layer at different humidities. Bibliografı́a [1] Sensors and Actuators B 148 450-458 (2010) Pucón 10-12 Nov. 2010 23 XVII Simposio Chileno de Fı́sica A-12: Quantum tomography via unambiguous state discrimination 1 R. Salazar1,2 and A. Delgado1,2 Center for Optics and Photonics, Universidad de Concepción, Casilla 4016, Concepción, Chile. 2 Departamento de Fisica, Universidad de Concepción, Casilla 160-C, Concepción, Chile. [email protected] Keywords: State determination, state discrimination Abstract The fact that quantum states are not observable [1] leads us to the fundamental problem of determining unknown quantum states. This has led to the search for methods capable of reliably reconstructing quantum states from noisy experimental data. A solution to the problem of determining quantum states is quantum tomography [2, 3]. This is based in the projection of the system to be reconstructed onto a known set of states. When these states are properly chosen the transition probabilities lead to an invertible set of equations from which the coefficients of the unknown state, in a base fixed in advance, can be obtained. This method requires the preparation of a large ensemble of identical copies of the state to be determined. Different tomographic schemes arise depending on the particular choice of the set of states: standard quantum tomography [4, 5], symmetric informationally complete positive operator measure based quantum tomography [6], mutually unbiased bases based quantum tomography [7, 8], and recently equidistant states based quantum tomography [9]. In this article we show that it is also possible to reconstruct an unknown quantum state by means of unambiguous quantum state discrimination. This process arises in the context of discriminating among a finite set of known nonorthogonal quantum states [10, 11], an underlaying problem in quantum cryptographic schemes and probabilistic quantum algorithms. Unambiguous discrimination is based on a unitary reduction process, where a unitary transformation acting on an enlarged Hilbert space is concatenated to a von Neumann projection acting onto an ancillary system. The transformation is designed to achieve the highest possible success probability of conclusively identifying the states. We show that when unambiguous discrimination is applied onto an unknown state, the post-measurement conditional states provide enough information to reconstruct the initially unknown state. Bibliografı́a [1] A. Peres, Quantum Theory: Concepts and Methods (Amsterdam, Kluwer, 1995). [2] G. M. DAriano and P. Lo Presti, Phys. Rev. Lett. 86, 4195 (2001). [3] G. M. DAriano, L. Maccone, and P. Lo Presti, Phys. Rev. Lett. 93, 250407 (2004). [4] D. F. V. James, P. G. Kwiat, W. J. Munro, and A. G. White, Phys. Rev. A 64, 052312 (2001). [5] R. T. Thew, K. Nemoto, A. G. White, and W. J. Munro, Phys. Rev. A 66, 012303 (2002). [6] E. Prugovečki, Int. J. Theor. Phys. 16, 321 (1977); S. T. Flammia, A. Silberfarb, and C. Caves, Found. Phys. 35, 1985 (2005); J. M. Renes, R. Blume-Kohout, A. J. Scott, and C. M. Caves, J. Math. Phys. 45, 2171 (2004); T. Durt, C. Kurtsiefer, A. Lamas-Linares, and A. Ling, Phys. Rev. A 78, 042338 (2008). [7] R. B. A. Adamson and A. M. Steinberg, arXiv:0808.0944v3 [quant-ph]; R. B. Adamson and A. M. Steinberg, International Conference on Quantum Information, (Optical Society of America, 2008), paper QWB2. [8] A. B. Klimov, C. Muñoz, A. Fernández, and C. Saavedra, Phys. Rev. A 77, 060303 (2008). [9] C. Paiva-Sánchez, E. Burgos-Inostroza, O. Jiménez, and A. Delgado, to appear in Phys. Rev. A (2010). [10] A. Chebes, Contemporary Physics 41, 401 (2000). [11] J. A. Bergou, U. Herzog and M. Hillery, Quantum State Estimation (Lect. Notes Phys. vol 649) ed. by M. Paris and J. Rehacek (Berlin: Springer, 2004) chapter 11, pp. 417-465. Pucón 10-12 Nov. 2010 24 XVII Simposio Chileno de Fı́sica A-13: Characterization of the field size dependence for collimator, peak scatter and relative dose factors P. Belmar1 , R. Elias1 , M. Fuenzalida1, M. Valente2 1 Magister en Fı́sica Médica, Universidad de La Frontera, Temuco, Chile. 2 CONICET & Universidad Nacional de Cordoba, Argentina. [email protected] Keywords: Radiotherapy; Monte Carlo simulation; dosimetry. Resumen Nowadays, radiotherapy is one of the main strategies for cancer disease treatment and control. Different radiations can be used for radiotherapy, however high energy photons and electrons constitutes the more employed radiations for conventional radiation therapies. The accuracy and disease control capability are strongly dependent upon treatment radiation characterization. Actually, there are a lot of beam parameters that need to be carefully studied and determined in order to ensure that the considered radiation assesses all requirements regarding its clinical implementation. Collimator, peak scatter and relative dose factors are three of the main photon beam parameters that need to be determined, because they characterize the influence of the field size on the absorbed dose. This work presents a review of the analytical models and International Protocol (TRS-398) recommendations dedicated to the defnition and assessment of collimator factor (CF), peak scatter factor (PSF) and relative dose factor (RDF) by means of standard dosimetric techniques. In addition, dedicated full- stochastic subroutines (based on the PENELOPE v.2008 main code) have been developed with the aim of performing suitable Monte Carlo simulation capable of virtually determining the mentioned factors in typical clinical situations. The results obtained by means of Monte Carlo simulations have been compared with analytical models available in literature showing very good agreements. Pucón 10-12 Nov. 2010 25 XVII Simposio Chileno de Fı́sica A-14: Dose calculation distribution for in-vivo X-Ray fluorescence scanning R. G. Figueroa1 and M. Valente2 1 , 2 Departamento de Ciencias Fı́sicas, Universidad de La Frontera, Temuco, Chile. CONICET and Universidad Nacional de Córdoba Ciudad Universitaria, Córdoba, Argentina. [email protected] Keywords: X-Ray; In-vivo XRF; Monte Carlo simulation; dosimetry. Resumen Nowadays, in-vivo X-ray fluorescence constitutes a useful and accurate technique, worldwide established for constituent elementary distribution assessment. Actually, concentration distributions of arbitrary user-selected elements can be achieved along sample surface with the aim of identifying and simultaneously quantifying every constituent element. The method is based on the use of a collimated X-ray beam reaching the sample, whose characteristic fluorescence emission is recorded by a suitable detector. However, one of the more common drawbacks associated with the possibility of considering the application of this technique for routine clinical examinations has been the supposed high dose level associated with the method. This work presents a complete study of the dose distribution resulting from a typical in-vivo X-ray fluorescence scanning devoted to identify and to quantify biohazard materials on human hands. Absorbed dose has been estimated by means of dedicated dosimetric models specifically developed to this aim. In addition, complete dose distributions have been obtained by means of full radiation transport calculations in based on pure stochastic Monte Carlo techniques. A dedicated subroutine has been developed using the PENELOPE 2008 main R supported- capable code and it has been suitably complemented and integrated by dedicated programs -MatLab of 2D and 3D dose distribution visualization. The obtained results show very good agreement between approximate analytical models and full descriptions by means of Monte Carlo simulations. As expected, some incident beam properties, like energy spectrum and beam flux have shown to strong determine the resulting absorbed dose. Besides, it has been found that, due to effective energy of typical incident spectrum, sample surface received almost always the main part of the total absorbed dose, which may constitute an important feature considering the analogy of skin in human hands. Pucón 10-12 Nov. 2010 26 XVII Simposio Chileno de Fı́sica A-15: Cálculos dosimétricos para técnica de Radioterapia Intraoperatoria G. Brito1 , G. Zelada2, M. Garcı́a1 1 1Departamento de Ciencias Fı́sicas, Universidad de La Frontera, Casilla 54-D, Temuco Chile 2 de Radioterapia, Clı́nica Alemana, CP 7650568 Santiago, Chile [email protected] Keywords: Radioterapia Intraoperatoria, Hard Docking, Dosimetrı́a Absoluta. Resumen La Radioterapia Intraoperatoria es un procedimiento que entrega una elevada dosis de radiación (10-20 Gy) de una sola vez, inmediatamente después de realizada la resección quirúrgica respectiva [1] y que está en proceso de implementación en el Acelerador Lineal Elekta Platform Synergy, recientemente instalado en la Unidad de Radioterapia de la Clı́nica Alemana de Santiago de Chile. Para tal fin se procede a la caracterización dosimétrica de los haces de electrones con energı́as de 6, 9, 12, 15 y 18 MeV y con una tasa de dosis de 300 a 500 Unidades Monitor (UM) por minuto. El tamaño de campo a irradiar se estima en relación al volumen tumoral, comenzando por el aplicador dedicado de 8 cm de diámetro y para Distancias Fuente Superficie (SSD) dentro del rango comprendido entre los 120 y 150 (cm). Además se caracterizan conos de diferentes diámetros, a fin de abarcar la mayorı́a de las lesiones tratables, utilizando el sistema Hard Docking para acoplar los respectivos conos[2]. Se obtienen y se presentan las curvas de dosis en el eje central y los perfiles del haz para asegurar la correcta administración de la prescripción terapéutica y las dosimetrı́as absolutas referidas al aplicador base de 14 x 14 (cm), cono guı́a de 10 (cm) y cono de tratamiento de 8 (cm) de diámetro interno, acoplando en su extremo distal dos biseles de 30◦ y 45◦ . Todas las mediciones se realizan bajo los estándares internacionales para dosimetrı́a basada en patrones de dosis absorbida (Protocolos 277, 381 y 398) del Organismo Internacional de Energı́a Atómica (OIEA). Los tiempos de irradiación para obtener las UM necesarias durante el tratamiento se obtienen mediante un programa de cálculo de dosis a tiempo real elaborado para tal fin y sustentado en un software de desarrollo integrado (Matrix Laboratory). A partir de la matriz de datos generada se interpola el resto de la información dando a conocer los lı́mites de dosis que pueden recibir tejidos sanos e irradiados. Bibliografı́a [1] B. Podgorsak. Radiation Oncology Physics. Handbook for Teachers and Students, ”Special Procedures and Techniques in Radiotherapy” 2005, cap. 15. pág. 527-530. [2] Rosi A. and Viti V., ”Guidelines for Quality Assurance in Intra-Operative Radiation Therapy Istituto Superiori di Sanità,(Italy), Revista Oncologı́a 27, N◦ 7,2004, pág.67. Pucón 10-12 Nov. 2010 27 XVII Simposio Chileno de Fı́sica A-16: Dose calculation and in vivo xrf scanning on human nails I. R. Chávez, R. G. Figueroa. Departamento de Ciencias Fı́sicas, Universidad de La Frontera, Temuco Chile. [email protected] Keywords: X-ray, XRF. Resumen Knowledge of the elemental composition in human nails reveals the presence of certain elements present in the human body of trace minority, which could indicate a process of contamination, a metabolic disorder or disease present in an individual. Using a scanning technique of in vivo EDXRF developed by us, it is possible to determine, the fluorescence spectrum integral, along a human fingernail and since it is possible to make a qualitative and quantitative analysis of its elements and their distribution in address this growth. This paper presents the results of elemental analysis of human nails sample, identifies its elements and the concentrations of each of them after examining the dose according to the ALARA principle (As Low As Reasonably Achievable). That means very short exposure times of the order of a few seconds. The element found are S, Cl, Ca, Fe, Ni, Zn, Cu, whose concentrations were determined by fundamental parameters, assuming geometry of 45◦ for the parallel beam incident on a flat sample (nail) and the detector is in a direction perpendicular to the plane of the sample, both x-ray tube and detector move together on the nail. The acquisition is by scanning along a nail through a specially designed spectrometer. Finally, we discuss the technique used and how it might be carried out in the clinical environment and pose potential applications to other fields of science, especially medicine. Pucón 10-12 Nov. 2010 28 XVII Simposio Chileno de Fı́sica A-17: Sobre la confluencia de QCD analı́tica y QCD perturbativa a altas energı́as 1 G. Cvetič1, R. Kögerler2, C. Valenzuela3 Universid Técnica Federico Santa Marı́a, Valparaı́so, Chile 2 Universität Bielefeld, Bielefeld, Alemania, 3 Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile. Keywords: QCD analı́tica, polos Landau. Resumen (a) Cromodinámica Cuántica (QCD) es la teorı́a de las interacciones fuertes, donde los quarks y gluones interactúan entre sı́ debido a su carga de color. El acoplamiento fuerte g entre quarks y gluones depende del momento de transferencia q caracterı́stico del proceso considerado. Es decir, el acoplamiento a(Q2 ) = [gs (Q2 )/(2π)]2 es función de Q2 ≡ −q 2 . En el contexto de QCD perturbativa este acoplamiento“running”incluye de manera efectiva una parte importante de las contribuciones cuánticas al proceso considerado, al incluir los logaritmos del grupo de renormalización. La dependencia de a(Q2 ) en Q2 se obtiene de una ecuación diferencial de la forma [Q2 da(Q2 )/dQ2 ] = β(a(Q2 )), la ecuación del grupo de renormalización (RGE). (b) En QCD perturbativa, la función beta β(a) toma la forma de un polinomio. De la integración de la RGE perturbativa obtenemos la función a(Q2 ), la que posee singularidades para valores de Q2 del orden o menor que (1GeV)2 , escala a la cual QCD se vuelve una teorı́a no perturbativa. Como consecuencia, al evaluar cantidades fı́sicas D(Q2 ) en términos del acoplamiento perturbativo a(Q2 ; pt) obtenemos singularidades de D(Q2 ) para Q2 positivos. Esta no analiticidad de D(Q2 ) en la zona Euclideana no es aceptable ya que contradice el principio de causalidad. Esto es un problema serio en QCD perturbativa, de carácter conceptual y práctico, que se ignora por una mayorı́a de los fı́sicos trabajando en el área. (c) Por otro lado, en QCD Analı́tica se construye un acoplamiento a(Q2 ; an) sin las singularidades no fı́sicas antes mencionadas. Es decir, el acoplamiento a(Q2 ; an) tiene propiedades analı́ticas que reflejan las propiedades analı́ticas de las cantidades fı́sicas D(Q2 ). El acoplamiento a(Q2 ; an) difiere de manera significativa del acoplamiento perturbativo a(Q2 ; pt) sólo para bajos valores |Q2 | < (1GeV)2 . En este régimen de bajas en- ergı́as no hay un principio claro que determine el comportamiento de a(Q2 ). Por otro lado, en el régimen de altas energı́as |Q2 | > (1GeV)2 la diferencia entre a(Q2 ; an) y a(Q2 ; pt) tiende a cero a medida que |Q2 | crece. En la mayorı́a de los modelos de QCD analı́tica [1], el término dominante de esta diferencia a altas energı́as es de la forma (1/Q2 ). Tal comportamiento en potencias negativas de Q2 contradice al postulado de la escuela ITEP (Shifman, Vainshtein, Zakharov) sobre la expansión en productos de operadores (OPE) en las evaluaciones de cantidades fı́sicas inclusivas D(Q2 ) en QCD. Este postulado afirma que, para tales D(Q2 ), todas las contribuciones de tipo (1/Q2 )n provienen del régimen de bajas energı́as (régimen infrarrojo, no perturbativo). Los modelos de QCD analı́tica antes mencionados, con |a(Q2 ; an) − a(Q2 ; pt)| ∼ (1/Q2 )n , resultan en contribuciones a D(Q2 ) de tipo ∼ (1/Q2 )n que provienen del régimen de altas energı́as (régimen ultravioleto, perturbativo). (d) Presentamos [2] una clase de modelos de QCD analı́tica que no contradice el postulado de la escuela ITEP. La construcción de estos modelos tiene como punto de partida la construcción de funciones β(a) no polinomeales e idóneas para el satisfacer el postulado (con β(a) analı́tico en a = 0), donde la integración de la RGE en el plano complejo de Q2 no resulte en singularidades no fı́sicas. En tales modelos de QCD analı́tica, el método de la OPE sı́ se puede aplicar. Presentamos también problemas que quedan por resolver en tales modelos. Bibliografı́a [1] D. V. Shirkov and I. L. Solovtsov, Theor. Math. Phys 150, 132 (2007) [arXiv:hep-ph/0611229] [2] G. Cvetitc, R. Kogerler and C. Valenzuela, J. Phys. G 37, 075001 (2010) [arXiv:0912.2466 [hep-ph]]; arXiv:1006.4199 [hep-ph]. Pucón 10-12 Nov. 2010 29 XVII Simposio Chileno de Fı́sica A-18: Very forward physics at the LHC using the ATLAS ZDCs (Zero Degree Calorimeters) E. Carquin, W. Brooks Universidad técnica Federico Santa Marı́a (UTFSM), Valparaı́so, Chile. [email protected] Keywords: Soft QCD, Forward Physics, Experimental particle physics. Resumen ATLAS is one of the two multipurpose experiments at the CERN LHC, which will allow the study of a very broad range of physical topics, from the hunting of the elusive Higgs boson particle and the search for new physics at the √ new high energy frontier (from s = 7 to 14 TeV ) until the study of soft QCD phenomena. It is in this last topic that the very forward ATLAS detectors play a significant role (low pt physics). In particular, diffractive QCD (single and double) can be measured at the ATLAS ZDCs during the pp run, and valuable information about the pomeron (or another object with the quantum numbers of the vacumm) exchange contribution could be extracted. In this talk, the utility of the ZDC’s as a trigger to study such kind of physics and as a luminosity monitor will be described, updated information on the latest results from analyzed data and from simulation will also be shown. Finally, a complete description of the physics potential of the detector for the following years of LHC operation for both pp and Heavy-Ions collisions will be given. Pucón 10-12 Nov. 2010 30 XVII Simposio Chileno de Fı́sica A-19: Estructura Hadrónica y Holografı́a en el cono de Luz Alfredo Vega1 , Ivan Schmidt1, Tanja Branz2, Thomas Gutsche2 , Valery E. Lyubovitskij2 1 2 Departamento de Fı́sica y Centro Cientı́fico Tecnológico de Valparaı́so (CCTVal), Universidad Técnica Federico Santa Marı́a, Casilla 110-V, Valparaı́so, Chile. Institut fur Theoretische Physik, Universitat Tubingen, Kepler Center for Astro and Particle Physics, Auf der Morgenstelle 14, D-72076 Tubingen, Germany [email protected] Keywords: Hadronic structure, Holography. Resumen Uno de los principales objetivos de la teorı́a de interacciones fuertes es entender como nucleones y otros tipos de hadrones están constituidos, pero lamentablemente no es fácil usar QCD en el estudio de la estructura hadrónica, lo que ha motivado el uso de diversas aproximaciones, algunas de las cuales están motivadas en la correspondencia AdS / CFT. En esta presentación se discuten ideas en el contexto de la llamada holografı́a en el cono de luz, centrando nuestra atención en la obtención de propiedades de mesones a partir la función de onda de valencia obtenida a partir de los modos AdS. Por otro lado, usando ideas muy similares discutimos las obtención de GPDs hadrónicas. Pucón 10-12 Nov. 2010 31 XVII Simposio Chileno de Fı́sica A-20: Light Neutralino in lepton number and lepton flavor violating decays Juan Carlos Helo, Sergey Kovalenko, Ivan Schmidt Universidad Técnica Federico Santa Marı́a, Centro-Cientı́fico-Tecnológico de Valparaı́so, Casilla 110-V, Valparaı́so, Chile [email protected] Keywords: bottom mesons, light neutralino, decay rates Resumen We study a specific case of light neutralino of the Minimal SUSY model with R-parity violation which offers an interesting phenomenology and may be involved in some astrophysical phenomena. We study the contribution of this light neutralino χ′ to the Lepton Number and Lepton Flavor Violating (LNV, LFV) semileptonic decays of τ and B, D, Ds , K-mesons. We focus on the special domains of neutralino masses, mχ′ , in the MeV-GeV range where it is close to its mass-shell. This leads to an enormous resonant enhancement of the decay rates of these processes. In this mass range we extract from the corresponding experimental data limits on R-parity violating parameters, such us Bilinear lepton-Higgs couplings and sneutrino vacuum expectation values. We also analyze the contribution of these light neutralinos to neutrinoless double beta decay and decay Z 0 → χ′ νl , comparing the corresponding limits with those we obtain from meson and tau decays. We examine the prospects of searches for Bc+ → π − e+ e+ LNV decay which, in this scenario, is subject to the limitations from neutrinoless double beta decay and discuss the possibility of distinguishing the contribution of the light neutralino from the one which may come from the heavy sterile neutrinos. Pucón 10-12 Nov. 2010 32 XVII Simposio Chileno de Fı́sica A-21: Gauge Models with too many Gauge Fields: from Colorons to Scalar Singlets Alfonso R. Zerwekh Instituto de Fı́sica, Facultad de Ciencias, Universidad Austral de Chile. [email protected] Keywords: Gauge symmetry, effective Lagrangians Resumen In this work, we explore effective Lagrangians for vector resonances where all the vector fields are treated as gauge fileds of the same gauge group. We show that in this context we can define generalized covariant derivatives and, as a consequence, the value of the coupling constant associated with the interaction between fermions and the physical massive resonance is not fixed but depends on a new arbitrary parameter k[1]. This fact allows us to use experimental data to set limits not only on the mass of vector resonances but also on its coupling constant. We show resent results for colorons[2] and axigluons[3] using CDF[4] and ATLAS[5] data. On the other hand, there is no reason to constrain k to be constant on space-time so we explore the possibility to promote it to be a scalar field, giving rise to potentially interesting extensions of the Standard Model with possible dark matter candidates. Bibliografı́a [1] A. R. Zerwekh,Eur. Phys. J. C 49,1077 (2007). [arXiv:hep-ph/0603094]. [2] A. R. Zerwekh, Constraining Spin-One Color-Octet Resonances Using CDF and ATLAS Data [arXiv:1008.4575v2]. [3] A. R. Zerwekh,Eur. Phys. J. C 65, 543 (2007) [arXiv:0908.3116 [hep-ph]]. [4] T. Aaltonen et al. [CDF Collaboration], Phys. Rev. D 79, 112002 (2009). [arXiv:0812.4036 [hep-ex]]. [5] T. A. Collaboration, Search for New Particles in Two-Jet Final States in 7 TeV Proton-Proton Collisions with the ATLAS Detector at the LHC,[arXiv:1008.2461 [hep-ex]]. Pucón 10-12 Nov. 2010 33 XVII Simposio Chileno de Fı́sica A-22: El modelo térmico de Nambu-Jona–Lasinio no local en el formalismo de tiempo real P. Morales, M. Loewe, C. Villavicencio. Facultad de Fı́sica, Pontificia Universidad Católica de Chile, Casilla 306, Santiago 22, Chile. [email protected] Keywords: Modelo de Nambu-Jona–Lasinio no local, Formalismo de tiempo real, Teoria de campos a temperatura y densidad finita. Resumen Desarrollamos el formalismo de tiempo real para el modelo de Nambu-Jona–Lasinio no local, en el caso de un regulador Gaussiano. La ventaja de trabajar en el formalismo de tiempo real es que los efectos térmicos pueden ser obtenidos exactamente. En el formalismo de Matsubara, o de tiempo imaginario, no es posible obtener una suma exacta de las frecuencias, debido a la estructura no trivial de los reguladores utilizados. Contruimos entonces el propagador de Dolan-Jackiw mas general a partir de la función espectral. La aparición de polos complejos en la funcion espectral es interpretada como indicio de confinamiento, en cuyo caso obtendremos cuasipartı́culas con un ancho de decaimiento finito. Como resultado obtenemos propagadores para la estructura analı́tica de polos reales, complejos, y en el caso critico donde pasan de reales a complejos. Estos propagadores quedan expresados en términos de masas efectivas y anchos de decaimiento. La generalizacion para el caso de otros reguladores se puede obtener fácilmente. Pucón 10-12 Nov. 2010 34 XVII Simposio Chileno de Fı́sica A-23: Codimension Two Branes: Examples From Six Dimensions C. Arias and N. Zamorano Universidad de Chile, Facultad de Ciencias Fı́sicas y Matemáticas, Depto. de Fı́sica, Santiago, Chile. [email protected] Keywords: Branes, matching conditions, cosmology. Resumen We are interested in cosmological model in six dimensions with codimension two. For this purpose we are analyzing two different approaches that we briefly specify below. A codimension two four dimensions-brane is expected to reproduce a more realistic cosmology [3]. To explore the possibility of probing these models against the observations is a major challenge. Within the context of the Gauss-Bonnett approach to relativistic models, we have been able to obtain several solutions in a five dimensional universe with co-dimension two [1]. One of our purpose here has been to see if some of the solutions we have obtained in a five dimensional model with codimension two can be extended to the six model mentioned at the beginning. We have started with an Euclidean model for AdS in an arbitrary dimensions [2], compactify the time coordinate and couple a scalar field to this metric. The metric used is: dr2 ds = dρ + F (ρ) dσ + G (ρ) −f (r) dt + + r2 dΩ2 f (r) 2 2 2 2 We have found some solutions for this six dimensional model. Some are singular at ρ = 0, opening the possibility that a four dimensional brane may be embedded at that location. The f (r) can display a black hole and a de Sitter term. The G (ρ) = ρ2 , translates in a strong condition over the scalar field coupled to this geometry: it has to be aconstant. Summarizing, we have found some solutions and we are studying how to insert a brane as a source of the six dimensional geometry through a Dirac delta (δ (ρ)) method [4]. Another strategy that have been proved in a more simple brane model is the Burguess approach [3]. Here the idea is to matched the bulk solution to an interior solution (thick cylinder) and then shrink the size of this space to zero. The matching conditions transfer the influence of the inner fields to the exterior ones. At the moment we are studying the easier problem of matching solutions similar to the ones found in [1] without including the Gauss-Bonnett term. The dynamic is coming from the scalar field in the bulk. Bibliografı́a [1] B. Cuadros-Melgar, S. Aguilar and N. Zamorano, Phys. Rev. D 81, 126010 (2010). [2] R. Emparan, C. V. Jhonson and R. Myers, Phys. Rev. D 60, 104001. [3] C.P. Burguess, D. Hoover, C. de Rham and G. Tasinato, arXiv:08123820V1 [hep-th]. [4] P. Bostock, R. Gregory, I. Navarro and J. Santiago, Phys. Rev. Letter 92, 22, 22160-1. Pucón 10-12 Nov. 2010 35 XVII Simposio Chileno de Fı́sica A-24: A gauge-gravity relation for one-loop effective actions R. Aros, D.E. Dı́az, A. Montecinos Universidad Andrés Bello, Chile. [email protected] Keywords: one-loop effective actions Resumen Functional determinants of geometric differential operators, such as the Laplacian and Dirac’s operator, are ubiquitous in mathematical and theoretical physics (cf [1, 2]). In particular, in quantum field theory, the one-loop effective action is given by the determinant of the ’propagating’ differential operator. Exact results for these determinants in gauge theory date back at least to the works of Heisenberg and Euler and of Weisskopf, for constant electromagnetic backgrounds. In special gravitational backgrounds, as in anti-de Sitter (AdS) spacetime, the high degree of symmetry also allows for exact expressions. Even though such one-loop effective actions have been known for quite some time, it was only very recently that a remarkable gauge-gravity relation was identified [3]. On the gauge side, one considers the one-loop effective action for a massive charged scalar in 4d dimensions in a constant maximally symmetric electromagnetic field, and on the gravity side, the one-loop effective action for a massive spinor in 2d-dimensional (Euclidean) AdS. We present a refinement, reported in [4], of this recently found gauge-gravity relation. We show how the inclusion of the dimensionally regularized volume of AdS leads to a complete mapping within dimensional regularization. In consequence, for even-dimensional AdS, we acquire a small correction to the original proposal, whereas in odd-dimensional AdS, the mapping is totally new and subtle, with the holographic trace anomaly playing a crucial role. Bibliografı́a [1] T. Branson, Lecture Note Series, Vol. 4, Global Analysis Research Center, Seoul National University, 1993. [2] G. V. Dunne, J. Phys. A 41, 304006 (2008). [3] G. Basar and G. V. Dunne, J. Phys. A 43, 072002 (2010). [4] R. Aros, D. E. Diaz, A. Montecinos, J. Phys. A 43, 295401 (2010). Pucón 10-12 Nov. 2010 36 XVII Simposio Chileno de Fı́sica A-25: Gravitational solitons, hairy black holes and phase transitions Alfredo Pérez1, David Tempo1, Ricardo Troncoso1,2 1 2 Centro de Estudios Cientı́ficos (CECS), Casilla 1469, Valdivia, Chile. Centro de Ingenierı́a de la Innovación del CECS (CIN), Valdivia, Chile. [email protected] Keywords: Black holes, three-dimensional gravity. Resumen Static and circularly symmetric solutions of the new theory of massive gravity proposed by Bergshoeff, Hohm and Townsend (BHT) [1] are considered at the special case when the theory possesses a unique maximally symmetric solution. Hairy black holes and gravitational solitons are included within this class [2]. By using the counterterm method [3, 4, 5], the conserved charges of the gravitational soliton are obtained. It is also shown that the Euclidean continuation of the regularized action correctly describes the thermodynamics of the hairy black holes. It is shown that in the canonical ensemble there is a critical temperature for which a first order phase transition undergoes between the gravitational soliton and the hairy black hole [6]. Bibliografı́a [1] E. A. Bergshoeff, O. Hohm and P.K. Townsend, Phys. Rev. D 79, 124042 (2009). [2] J. Oliva, D. Tempo and R. Troncoso, JHEP 0907, 011 (2009). [3] J. D. Brown and J. W. York, Phys. Rev. D 47, 1407 (1993). [4] O. Hohm and E. Tonni, JHEP 1004, 093 (2010). [5] G. Giribet and M. Leston, JHEP 1009, 070 (2010). [6] A. Pérez, D. Tempo and R. Troncoso, work in progress. Pucón 10-12 Nov. 2010 37 XVII Simposio Chileno de Fı́sica A-26: Locally flat black holes and their asymptotic behaviour in three dimensions Glenn Barnich1, Cedric Troessaert1, David Tempo2, Ricardo Troncoso2,3 1 Physique théorique et mathématique, Université Libre de Bruxelles and International Solvay Institutes, ULB Campus Plaine C.P.231, B-1050 Bruxelles, Belgium. Centro de Estudios Cientı́ficos (CECS), Casilla 1469, Valdivia, Chile. Centro de Ingenierı́a de la Innovación del CECS (CIN), Valdivia, Chile. 2 3 [email protected] Keywords: Black holes, asymptotic symmetries, three dimensional gravity. Resumen The new theory of massive gravity proposed by Bergshoeff-Hohm-Townsend (BHT) is considered for the pure irreducibly fourth order quadratic Lagrangian [1, 2]. It is shown that the asymptotically locally flat black holes of this theory fit within a relaxed set of asymptotic conditions as compared with the recently proposed ones for General Relativity at null infinity [3], while the asymptotic symmetries remain the same. Conserved charges as surface integrals at null infinity are constructed following a covariant approach [4]. They suitably reproduce the mass and the angular momentum of the black hole, and it is also shown that the first law of thermodynamics is fulfilled [5]. Bibliografı́a [1] E. A. Bergshoeff, O. Hohm and P. K. Townsend, Phys. Rev. D 79, 124042 (2009). [2] S. Deser, Phys. Rev. Lett. 103, 101302 (2009). [3] G. Barnich and G. Compere, Class. Quant. Grav. 24, F15 (2007). [4] G. Barnich and F. Brandt, Nucl. Phys. B 633, 3 (2002). [5] G. Barnich, C. Troessaert, D. Tempo, R. Troncoso, work in progress. Pucón 10-12 Nov. 2010 38 XVII Simposio Chileno de Fı́sica A-27: Emerging Universe from Scale Invariance P. Labraña1 , S. del Campo2, E. I. Guendelman3 , R. Herrera2 1 2 Departamento de Fı́sica, Universidad del Bı́o-Bı́o, Concepción, Chile. Instituto de Fı́sica, Pontificia Universidad Católica de Valparaı́so, Valparaı́so, Chile. 2 Physics Department, Ben Gurion University of the Negev, Beer Sheva, Israel. [email protected] Keywords: Cosmology, Inflation. Resumen We consider a scale invariant model which includes a R2 term in action and show that a stable emerging universe scenario is possible. The model belongs to the general class of theories, where an integration measure independent of the metric is introduced. To implement scale invariance (S.I.), a dilaton field is introduced. The integration of the equations of motion associated with the new measure gives rise to the spontaneous symmetry breaking (S.S.B) of S.I. After S.S.B. of S.I. in the model with the R2 term (and first order formalism applied), it is found that a non trivial potential for the dilaton is generated. The dynamics of the scalar field becomes non linear and these non linearities are instrumental in the stability of some of the emerging universe solutions, which exists for a parameter range of the theory. This work has been published in [1]. Bibliografı́a [1] S. del Campo, E. I Guendelman, R. Herrera and P. Labraña, JCAP 1006: 026, (2010). Pucón 10-12 Nov. 2010 39 XVII Simposio Chileno de Fı́sica A-28: Nueva solución para tres fluidos interactuantes en cosmologı́a de FRW plano M Cataldo1 , N Cruz2 , F. Arevalo3, P Mella3 1 Universidad del Bio Bio, Chile. Universidad de Santiago de Chile, Chile. Departamento de Cs. Fı́sicas, Universidad de Concepción, Chile. 2 3 [email protected] Keywords: Cosmologı́a, Dark Energy. Resumen Se muestra la nueva solución analı́tica para la interacción de tres fluidos cósmicos, tomando en cuenta fluidos perfectos barotrópicos,con parametro de estado constante. Esta solución nace como una posible respuesta al nuevo problema de triple coincidencia cosmica. En este trabajo también se muestra la solución bajo el análisis de sistemas dinámicos para ver que soluciones son atractores en tiempos tardios. Finalmente se muestra que las interacción de tres fluidos cosmicos es compatible con la segunda ley generalizada de la termodinámica, haciendo que la positividad de la entropı́a siga siendo válida. Pucón 10-12 Nov. 2010 40 XVII Simposio Chileno de Fı́sica A-29:Delta Gravity Jorge Alfaro Pontificia Universidad Católica de Chile, Chile. [email protected] Keywords: General Relativity, Cosmology, Dark Energy. Resumen We study a model of the gravitational field based on two symmetric tensors. In regions where the energy-momentum tensor of matter vanishes, the predictions of the model coincide exactly with General Relativity, so all classical tests are satisfied. In Cosmology, we get accelerated expansion without a cosmological constant[1]. Below, we have the graphs for general relativity and delta gravity versus the data in Essence[2]. Figura 6: (Left)Relativity with NonRelativistic matter plus a cosmological constant and Essence data. On the vertical axis, we have m(effective magnitude). On the horizontal axis we have z(redshift). (Right)Delta Gravity with NonRelativistic matter without a cosmological constant and Essence data.On the vertical axis, we have m(effective magnitude). On the horizontal axis we have z(redshift) Bibliografı́a [1] J. Alfaro, Delta Gravity and Dark Energy, gr-qc 1006.5765 [2] W. M. Wood-Vasey et al.,Astrophys.J.666:694-715,2007. Pucón 10-12 Nov. 2010 41 XVII Simposio Chileno de Fı́sica A-30: Functional determinants, generalized BTZ geometries and Selberg zeta function Rodrigo Aros, Danilo E. Diaz Universidad Andrés Bello, Santiago, Chile. [email protected] Keywords: Blackholes. Resumen We continue the study of a special entry in the AdS/CFT dictionary, namely a holographic formula relating the functional determinant of the scattering operator in an asymptotically locally anti-de Sitter (ALAdS) space to a relative functional determinant of the scalar Laplacian in the bulk. A heuristic derivation of the formula involves a one-loop quantum effect in the bulk and the corresponding sub-leading correction at large N on the boundary. We presently explore a higher-dimensional version of the spinning BTZ black hole obtained as a quotient of hyperbolic space by a discrete subgroup of isometries generated by a loxodromic (or hyperbolic) element consisting of dilation (temperature) and torsion angles (spinning). The bulk computation is done using heat-kernel techniques and fractional calculus. At the boundary, we get a recursive scheme that allows us to range from the non-spinning to the full-fledged spinning geometries. The determinants are compactly expressed in terms of an associated (Patterson-)Selberg zeta function and a connection to quasi-normal frequencies is discussed. Pucón 10-12 Nov. 2010 42 XVII Simposio Chileno de Fı́sica A-31: Conserved charges in Einstein-Gauss-Bonnet ads gravity coupled to nonlinear electrodynamics O. Mišković and R. Olea Pontificia Universidad Católica de Valparaı́so, Valparaı́so, Chile. [email protected] Keywords: Gravity, Nonlinear electrodynamics, Conserved charges. Resumen We consider Einstein-Gauss-Bonnet gravity in D dimensions as the most general theory with quadratic-curvature couplings which still leads to second-order field equations for the metric. Motivated by possible applications within the framework of anti-de Sitter gravity/Conformal Field Theory (AdS/CFT) correspondence, we focus on charged black hole solutions with AdS asymptotics, whose electric field is described by an arbitrary nonlinear electrodynamics (NED) Lagrangian. We provide a systematic way to construct topological static black hole solutions to this theory for any NED Lagrangian, in any dimension D and for arbitrary values of Gauss-Bonnet coupling. In particular, this procedure reproduces the black hole metric in Born-Infeld and conformally invariant electrodynamics previously found in the literature. Altogether, it extends to D > 4 the four-dimensional solution obtained by Soleng in logarithmic electrodynamics, which comes from vacuum polarization effects. We discuss the fall-off conditions for the electromagnetic field that ensure the finiteness of the electric charge. In a similar treatment as the one employed for Einstein-Hilbert gravity coupled to Born-Infeld electrodynamics in Ref.[1], we obtain the black hole mass and vacuum energy as conserved quantities associated to an asymptotic timelike Killing vector. This is made upon a suitable regularization of the gravitational action based on the addition of counterterms which are a given polynomial in the intrinsic and extrinsic curvatures [2]. Bibliografı́a [1] O. Mišković and R. Olea, Physical Review D77: 124048 (2008). [2] G. Kofinas and R. Olea, Physical Review D74: 084035 (2006). Pucón 10-12 Nov. 2010 43 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Salón B Lonquimay Pucón 10-12 Nov. 2010 45 XVII Simposio Chileno de Fı́sica B-01: Simulación de sistemas de spin cuántico vı́a algoritmos de cluster G. Palma, D. Zambrano y A. Riveros Universidad de Santiago de Chile, Santiago, Chile. [email protected] Keywords: Sistemas de Spin Cuántico, Algoritmos de Clúster, Fenómenos de Crossover Resumen Combinando Teorı́a de Grupo de Renormalización (RG) con algoritmos de cluster se obtiene una poderosa herramienta para el estudio de transiciones de fase en modelos de interacción de spin clásico (CSS) [1].En una publicación reciente [2], varios aspectos de importancias para sistemas crı́ticos y aplicaciones de la teorı́a RG fueron experimentalmente verificados en materiales magnéticos. Conceptos importantes como universalidad, clases de universalidad, simetrı́a del parámetro de orden, interacciones relevantes e irrelevantes son discutidas e ilustradas en [2] con datos experimentales precisos. Para estos sistemas magnéticos existen dos puntos fijos estables de RG, T = 0 y Tc , la temperatura de Curie. Más aún, diferentes tipos de fenómenos de crossover son discutidos experimentalmente en dicha referencia, como el que la magnetización sea descrita por dos exponentes crı́ticos diferentes en la cercanı́a de los puntos crı́ticos T = 0 y Tc . La explicación fı́sica de estos fenómenos va más allá de la teorı́a RG. Para entender fenómenos como los de crossover es necesario extender el método desarrollado en [1]a modelos de interacción de spin cuántico (QSS). U.-J. Wiese y H.-P. Ying [3] desarrollaron un algoritmo de cluster para simular QSS. Este método está basado en el hecho de que un modelo de spin cuántico en dimensión D puede ser mapeado a un modelo de interacción de spines clásicos en dimensión D + 1 usando la representación de integral de camino para la función partición y una generalización de la fórmula de Trotter [4]. Del cálculo de la matriz de transferencia se obtienen interacciones entre cuatro spines clásicos, denominada interacción de plaqueta. Sin embargo, de los elementos de la matriz de transferencia se concluye que pocas transiciones entre configuraciones son permitidas. Estas restricciones hacen que algoritmos de update local no resulten viables para simulaciones de este tipo de sistemas. Es sabido que los algoritmos de cluster son capaces de generar clusters de tamaño arbitrario y generar cambios en estos dominios completos, lo cual es una buena representación de la situación fı́sica que el sistema muestra muy cerca de una transición de fase. Además, estos algoritmos de cluster satisfacen condiciones de accesibilidad y micro reversibilidad, lo cual garantiza que las configuraciones generadas converjan a configuraciones distribuidas de acuerdo a la probabilidad de Gibbs. Los estimadores mejorados permiten medir observables manteniendo la eficiencia del algoritmo. Para estudiar este método se ha desarrollado un programa basado en un algoritmo de cluster, y se ha simulado el modelo XY cuántico en una red cuadrada, midiendo la magnetización y la susceptibilidad magnética staggered, o parámetro de orden antiferromagnético, en la región de crossover. Los resultados numéricos son de gran precisión, eliminando el problema de critical slowing down, caracterı́stico de la simulación de sistemas crı́ticos. Bibliografı́a [1] G. Palma and D. Zambrano, Phys. Rev. E 78, 061134 (2008). [2] U. Köbler and A. Hoser, Eur. Phys. J. B 60, 151–159 (2007). [3] U. -J. Wiese and H.-P. Ying, Nuclear Physics B - Proceedings Supplements 30, 151–159 (1993). [4] M. Suzuki, Commun. math. Phys. 51, 183-190 (1976). Pucón 10-12 Nov. 2010 47 XVII Simposio Chileno de Fı́sica B-02: Stability and dynamical properties of T i3 SiC2(0001) at high temperatures: first principles calculations Walter Orellana1 and Gonzalo Gutiérrez2 1 2 Departamento de Ciencias Fı́sicas, Universidad Andrés Bello, Av. República 220, 837-0134, Santiago, Chile. Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Casilla 653, Santiago, Chile. [email protected] Keywords: MAX phases, surface energy, thermal stability. Resumen The layered ternary compound T i3SiC2 is a representative member of the Mn+1 AXn class of materials, known as MAX phases, which are increasingly important due to their remarkable combination of properties between metals and ceramics. The resistance to chemical attack and oxidation at high temperatures are additional characteristics reported, suggesting applications for this material as oxidation resistant coatings. However, the thermophysical properties of T i3 SiC2 surfaces are difficult to obtain experimentally so that the origin of such a corrosion resistance is currently not fully understood. In this work, the surface energy and thermal stability of T i3 SiC2 (0001) − (3x3) are addressed by density-functional theory calculations and molecular dynamic (MD) simulations. The surface energy of the six possible toplayer configurations are obtained at the surface equilibrium geometries, whereas the thermal stability at high temperatures are investigated by ab initio MD simulations in the range of 800 to 1400◦ C. We find that the toplayer (sublayer) surface configurations: Si(T i2) and T i2(Si) show the lowest surface energies with reconstruction features for Si(T i2). However, at high temperatures they are unstable showing amorphization. On the contrary, T i1(C) and T i2(C) although with higher surface energies, show a remarkable thermal stability at high temperatures preserving their structures up to 1400◦C. According to our results, the T i3 SiC2 (0001) thermal stability might be associated with the depth of the Si layer. Pucón 10-12 Nov. 2010 48 XVII Simposio Chileno de Fı́sica B-03: Conductancia térmica en cintas finitas de grafeno Rodrigo Vergara, Cesar Nuñez y Luis Rosales Instituto de Fı́sica, Pontificia Universidad Católica de Valparaı́so, Chile [email protected] Keywords: Grafeno, Conductancia Térmica. Resumen Por mucho tiempo, el grafeno fue considerado como una herramienta académica usada para estudiar las propiedades electrónicas de una red de Bravais bidimensional con base. Esta visión cambió completamente desde la obtención de una hoja estable de grafeno a temperatura ambiente, realizada por el Grupo de Manchester en el año 2004 [1]. Después de este logro experimental, la comunidad cientı́fica se ha dedicado intensamente a explorar las propiedades fı́sicas de este cristal bidimensional, como también de los sistemas nanométricos derivados, tales como las cintas de grafeno de ancho finito (graphene nanoribbons) [2]. En este sentido, una de las propiedades importantes a estudiar es el transporte de calor a través de estas nanocintas. Al ser sistemas discretos, la corriente térmica estará determinada por el confinamiento cuántico de estos sistemas, presentando un comportamiento muy diferente a conductores macroscópicos [3]. En este trabajo se presenta un estudio teórico del comportamiento de la conductancia térmica de cintas de grafeno de ancho finito. Nos hemos enfocado en la dependencia de la conductancia térmica en función de los parámetros geométricos que definen a las cintas de grafeno (ancho y geometrı́a de bordes). Además se mostrarán las modulaciones de esta propiedad en función de un campo magnético externo perpendicular a las cintas. Todos los sistemas considerados han sido descritos en la aproximación de enlace fuerte, usando los formalismos de funciones de Green descritas en el espacio real [4]. Bibliografı́a [1] K. Novoselov et al., Science 306, 666 (2004) [2] F. A. H. Castr-Neto et al., Review Modern Physics 81, 109 (2009) [3] Y. Ouyang, and J. Guo, Applied Physics Letters 94, 263107 (2009) [4] J. P. Bergfield, C. A. Sttaford, Nanoletters 9, 3072 (2009) Pucón 10-12 Nov. 2010 49 XVII Simposio Chileno de Fı́sica B-04:Transport response of carbon-based resonant cavities under time-dependent potential and magnetic fields M. Pacheco, C. G. Rocha, L. E. F. Foa Torres, G. Cuniberti, and A. Latgé Departamento de Fı́sica, Universidad Técnica F. Santa Marı́a,Av. España, 1680, Valparaı́so, Chile. Institute for Materials Science and Max Bergmannn Center of Biomaterials, Dresden University of Technology, D-01062 Dresden, Germany IFEG (CONICET) and FaMAF, Universidad Nacional de Córdoba, Ciudad Universitaria, 5000 Córdoba, Argentina Instituto de Fı́sica, Universidade Federal Fluminense, Niteroi-RJ, Brazil [email protected] Keywords: graphene, carbon nanotubes, magnetic fields. Resumen Carbon nanotubes (CNTs) and graphene nanoribbons (GNR) are intensively studied partly because of their outstanding electrical properties [1, 2], offering many promising applications such as transistors, sensors and interconnects [3]. In contrast to usual molecular electronics experiments showing Coulomb Blockade phenomena, the ability to achieve almost perfect contacts between the carbon-nanotubes and graphene nanoribbons allows for ballistic transport. This is manifested as Fabry-Perot oscillations in the conductance controlled by the application of a gate voltage as shown in [4]. Recent experiments [5] on large CNTs (50?A of radio and 2200?A of extension) in high magnetic field regime, indicate that Fabry-Perot-like conductance oscillations might be effectively modulated by external magnetic fields. The paper presents theoretical transport calculations on carbon nanotubes and graphene nanoribbons used as resonator cavities under the effects of a time-dependent field. A magnetic field is considered as an extra modulator tool, sweeping the system into and out the ideal transport conditions promoted by constructive quantum interference effects. Complex conductance Fabry-Perot diagrams are revealed by varying gate and bias voltage, marked by thin and wide strips of null conductance. We discuss the interplay between the AC field, modulated by a potential amplitude and a photon frequency, a homogeneous magnetic field, and bias and gate voltages on the resonant cavity conductance. Bibliografı́a [1] J.-C. Charlier, X. Blase, and S.Roche, Rev. Mod. Phys 79, 677 (2007). [2] A. H. Castro Neto et al., Rev. Mod. Phys 81, 109 (2009). [3] Z. Chen et al, Science 311, 1735 (2006). [4] S. J. Liang et. al, Nature 411, 665 (2001).M. Muoth et al. Nature Nanotech. 5, 589 (2010);J. C. Coiffic et. al. ,Appl. Phys. Lett 91,252107 (2007) [5] B. Raquet, R. Avriller, B. Lassagne, S. Nanot, W. Escoffier,J. M. Broto, and S. Roche, Phys. Rev. Lett 101, 046803 (2008). Pucón 10-12 Nov. 2010 50 XVII Simposio Chileno de Fı́sica B-05: Optoelectronic properties of carbon nanotubes under external fields J. D. Correa, C. G. Rocha, A. Latgé and M. Pacheco 1 Departamento de Fı́sica, Universidad Técnica F. Santa Marı́a, Av. España, 1680, Valparaı́so, Chile 2 Institute for Materials Science and Max Bergmann Center of Biomaterials, Dresden University of 3 Technology, D-01062 Dresden, Germany Instituto de Fı́sica, Universidade Federal Fluminense, 24210-340, Niterói, RJ, Brazil [email protected] Keywords: Ab init, Carbon Nanotubes, Optical. Abstract Here we address an investigation of the interplay between electronic and optical properties of carbon nanotubes. External perturbations such as electric and magnetic fields are applied on the systems which are probed by parallel and perpendicularly polarized light sources. We demonstrate that the optical transitions can be fully controlled by the fields. Likewise, extra optical excitations can be induced in different energy ranges of the absorption spectra due to degeneracy splitting of the states. In most of the theoretical works developed on this realm, a remarkable discrepancy between the results obtained via tight binding approximation and first principle calculations are found. The disagreement can be enhanced when external perturbation fields act on the tubes forcing the realization of demanding charge self-consistent calculations. In this sense, we take benefit of novel parametrization schemes for the tight binding approach to describe the optical response of nanotubes of any diameter size and with similar accuracy as Density Functional Theory. Figura 7: Imaginary part of the dielectric function for a zigzag (20,0) tube calculated within DFT model (right panels) and (left panels) TB model. A parallel (upper panels) and perpendicularly (lower panels) polarized light wave is applied. First curve displayed on each panel corresponds to null electric field result and the vertically shifted is for F=0.06V/. Bibliografı́a [1] S. Reich, C. Thomsen and P. Ordejn, Phys. Rev. B 65 155411 (2002); S. Reich, J. Maultzsch, C. Thomsen and P. Ordejn, Phys. Rev. B 66 035412 (2002) [2] J. D. Correa, A. J. R. da Silva, and M. Pacheco, J. Phys.: Condens. Matter 22, 275503 (2010) [3] D. Sánchez, P. Ordejón, E. Artacho, and J. M. Soler, Int. J. Quantum Chem. 65, 453 (1997); E. Artacho , E. Anglada, O. Diéguez, J. D. Gale, A. Garcı́a, J. Junquera et al., J. Phys.: Condens. Matter 20, 064208 (2008) Pucón 10-12 Nov. 2010 51 XVII Simposio Chileno de Fı́sica B-06: Implementation of a molecular wire on a nanoribbon graphane A. León1 and M. Pacheco2 1 2 Facultad de Ingenierı́a, Universidad Diego Portales, Ejército 441 Santiago, Chile. Depto. de Fı́sica, Universidad Técnica Federico Santa Marı́a, Casilla 110-V, Valparaı́so, Chile [email protected] Keywords: Cellular automata, Graphane, Quantum computation. Resumen The possible creation of architectures of quantum cellular automata formed by simple molecules opens a very promising and interesting area of research due to the possibility of going beyond the current limits of miniaturization and integration of devices. In this research we theoretically study the electronic properties of a quantum dot array in graphane nanoribbons and in an array of molecules with graphane structures. The role of quantum dots in the ribbons and in the molecules is played by oxide reduction centers that can trap or release electrons. With the knowledge about these properties we design cellular automata architectures with nanoribbons and molecular arrays, with this it will be feasible to store and process logic information at room temperature. The stability of the proposed graphane structures are studied using quantum methods of geometric optimization [1]. The electronic properties of the nanoribbons are obtained from first-principle calculations based on pseudo-potentials by using the generalized gradient approximation (GGA) of Perdew-Burke-Ernzerhof [2, 3]. With the parameters obtained from the study of the electronic properties of the cells that make up the automata, we can make a simulation of the dynamical response of the system. To do this, we use a set of accelerated algorithms for discrete systems based on the Glauber dynamic [4]. Our results show that the studied system can be scaled so that the propagation of digital information throughout the automata is possible at room temperature. Figura 8: HOMO and excess of electrical charge in the doped molecule E = 1, 0 GV/m Q = +1. Bibliografı́a [1] P. Csaszar and P. Pulay, J. Mol. Struct.:THEOCHEM 114, 31 (1984). [2] J. P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 77, 3865 (1996). [3] http://www.openmx-square.org. [4] R. J. Glauber, J. Math. Phys. (Cambridge, Mass.) 4, 294 (1963). Pucón 10-12 Nov. 2010 52 XVII Simposio Chileno de Fı́sica B-07: The effect of the spin-orbit interaction on the ground state of RhF6 and IrF6 complexes L. Alvarez-Thon, R. Arratia-Perez Universidad Andrés Bello, Santiago, Chile [email protected] Keywords: Spin-orbit, relativistic, Jahn-Teller Resumen For calculating properties on molecules that contain heavy elements of the periodic table, only a theory that solves the four-component Dirac equation is suitable [1, 2, 3]. In effect, scalar relativistic effects can stabilize s and p orbitals and destabilize d and f orbitals. In this context, bond lengths and other spectroscopic constants can change drastically going from the non-relativistic (NR) to the relativistic framework. On the other hand, the spin-orbit effect could change completely the assignment of the ground state of a molecule [4]. The complex IrF6 and its isoelectronic counterpart RhF6 are interesting targets of study: the d3 configuration of IrF6 indicates that it is stable and should be octahedral (no Jahn-Teller distortion [5]) in the NR framework (left side of 9). In contrast when the correct symmetry of the double point-group is introduced, qualitatively, the geometry is a distorted octahedron (right side of Figure 9) because the three electrons are unevenly distributed in a four-fold spinor (non-Kramer’s doublet ground state). This is a case when the spin-orbit interaction favors the Jahn-Teller effect [5]. On the other hand RhF6 (d3 ) is still octahedral due to the fact that the spin-orbit splitting is much smaller, so that the NR (Schrödinger) theory prevails. Figura 9: The d3 configuration of IrF6 RhF6 under the influence of an octahedral crystal field. The crystal field splitting (10Dq) and the spin-orbit splitting (ξ) are indicated. Different notations for energy levels are included: on the left is Mulliken’s and in parenthesis Bethe’s notation. On the right is Bethe’s notation and between parenthesis is Griffith’s. The goal of this work is to show that there exists an interesting interplay between a large spin-orbit interaction and the ground state electronic structure of a molecule. This will be achieved by performing accurate relativistic four-component calculations which solve the Dirac equation. Bibliografı́a [1] Dirac, P. Proc. Roy. Soc. (London) A117, 610-624 (1928). [2] Dirac, P. Proc. Roy. Soc. (London) A118, 351-361 (1928). [3] Dirac, P. Proc. Roy. Soc. (London) A126, 360-365 (1930). [4] L. Alvarez-Thon , J. David, R.Arratia-Pérez, K. Seppelt,Phys. Rev. A: At., Mol., Opt. Phys. 77, 034502-3 (2008). [5] H. A. Jahn, E. Teller, Proc. R. Soc. A 161, 220-235 (1937). Pucón 10-12 Nov. 2010 53 XVII Simposio Chileno de Fı́sica B-08: Cylindrical magnetic nanowires and nanotubes with modulated diameter K. Pitzschel1 , J. M. Montero Moreno1 , C. Morales2 , S. Martens1 , O. Albrecht1 , J. Kimling1, G. Meier1 , D. Gorlitz1 , J. Escrig2,3 , J. Bachmann1 and K. Nielsch1 1 Institute of Applied Physics, University of Hamburg, Hamburg, Germany Departamento de Fı́sica, Universidad de Santiago de Chile, Santiago, Chile Center for the Development for Nanoscience and Nanotechnology, CEDENNA, Santiago, Chile 2 3 [email protected] Keywords: Magnetic nanowires, magnetic nanotubes, magnetic properties. Abstract Controlling the motion of magnetic domain walls might allow for the implementation of a novel data storage platform, a more robust and less energy-intensive one than current hard drives based on magnetization [1]. The physical groundwork necessary for the manipulation of domain boundaries, however, has not been laid down to date. The most widespread experimental approach amounts in the definition of elongated sub-micron structures (wires) with geometrical features defined so as to either nucleate the formation of a domain wall or block (pin) its propagation at well-defined positions. Electron beam lithography has been the most widely used preparative method to this goal, as it enables one to arbitrarily define notches or wire diameter changes as pinning centers [2, 3]. E-beam lithography, however, is limited to the definition of one nanostructure at a time. Additionally, it can only generate wires of quadrangular cross-section, not cylindrical ones. We have developed a general preparative strategy towards large numbers (¿108) of metal nanowires [4] and nanotubes [5] arranged in parallel arrays and in which diameter modulations can be introduced at arbitrarily defined positions. In this work we present the magnetic properties of cylindrical nanowires and nanotubes with modulated diameter. We show that their properties can be apprehended by simple theoretical models. Besides, micromagnetic simulations have been realized in order to understand the reversal process of the magnetization. Bibliografı́a [1] S. S. P. Parkin, M. Hayashi, L. Thomas, Science 320, 190 (2008) [2] L. O’Brien, D. E. Read, H. T. Zeng, E. R. Lewis, D. Petit, D. Cowburn, Appl. Phys. Lett. 95, 232502 (2009) [3] M. Hayashi, L. Thomas, R. Moriya, C. Rettner, S. S. P. Parkin, Science 320, 5873 (2008) [4] K. Pitzschel, J. Bachmann, S. Martens, J. M. Montero-Moreno, J. Kimling, G. Meier, J. Escrig, K. Nieslch, D. Gorlitz (submitted) [5] K. Pitzschel, J. M. Montero Moreno, J. Escrig, O. Albrecht, K. Nielsch, J. Bachmann, ACS Nano 3, 3463 (2009) Pucón 10-12 Nov. 2010 54 XVII Simposio Chileno de Fı́sica B-09: Estudio de simulación molecular de dotriacontano sostenido sobre superficies de SiO2 S. Gutiérrez1 , R. Araya-Secchi1, T. Pérez-Acle1, M. J. Retamal2 , U. G. Volkmann2 1 2 Laboratorio de Biologı́a Computacional (DLab), Facultad de Ciencias Fı́sicas y Matemáticas, Universidad de Chile, Santiago, Chile Laboratorio de Superficies (SurfLab), Facultad de Fı́sica, Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile [email protected] Keywords: Dinámica Molecular, Dotriacontano, Silicio Resumen El campo de la Bionanotecnologı́a surge recientemente a partir de la combinación de dispositivos de escala nanométrica con moléculas biológicas, siendo ejemplos de éstos nanopartı́culas, nanotubos, y pelı́culas lipı́dicas sostenidas sobre superficies sólidas. Si bien se han descrito diversas aplicaciones para estos dispositivos, tales como tecnologı́as para detección molecular y transducción de señales entre otros [1], es necesario realizar una gran cantidad de investigación para lograr entender las propiedades biofı́sicas que comandan la interacción entre moléculas biológicas, tales como lı́pidos, bicapas fosfolipı́dicas, ácidos nucleicos o proteı́nas, con dispositivos no-orgánicos [2, 3]. Varios proyectos se han dedicado al estudio de las propiedades que rodean al fenómeno de adsorción de pelı́culas y membranas orgánicas sobre superficies sólidas, refiriéndose al desarrollo de estructuras, su crecimiento, transiciones de fase y dinámicas de dichos procesos, para aplicaciones en Bionanotecnologı́a y áreas nanotecnológicas relacionadas [4, 5]. En este contexto, estamos enfocados en el estudio de pelı́culas de dotriacontano (C32) sostenidas sobre superficies de SiO2, usando técnicas de simulación de Dinámica Molecular (DM). La DM es un sistema adecuado para investigar efectos moleculares e interacciones complejas en sistemas heterogéneos, y ha surgido como una herramienta poderosa para estudiar diversos sistemas biológicos a escala atómica. En este trabajo analizamos un set de simulaciones de DM producidas, para llegar a comprender la estructura, transiciones de fase y energı́as de interacción entre el sustrato y las moléculas orgánicas adsorbidas. Nuestros resultados, expresados en términos de perfiles de densidad, se refieren a la existencia de una o más capas paralelas en contacto directo sobre el silicio, con la presencia de capas perpendiculares sobre ellas. Dicha información será contrastada con resultados experimentales obtenidos anteriormente con crecimiento de C32 vı́a depositación fı́sica en vacı́o (PVD) [6] y por medio de crecimiento con velocidad controlada desde una solución (velocity controlled dip-coating). Bibliografı́a [1] J. Clark et. al., Biotechniques 36(6), 992-101 (2004) [2] J. J. Gray, Current Opinion in Structural Biology 14, 110-115 (2004) [3] E. Sackmann, Science 271, 43-48 (1996) [4] H. Mo et. al., Chemical Physics Letters 377, 99-105 (2003) [5] S. Trogisch et. al., Journal of Chemical Physics 123, 154703 (2005) [6] E. A. Cisternas et al., Journal of Chemical Physics 116, 114705 (2009) Pucón 10-12 Nov. 2010 55 XVII Simposio Chileno de Fı́sica B-10: Propiedades magnéticas y electrónicas de cluster bimetálicos de Co-Cu: un estudio de primeros principios Marcos Pérez1,2, Francisco Muñoz1,2 , y José Mejı́a-López1,2, Gerardo Martı́nez3 1 2 3 Facultad de Fı́sica, Pontificia Universidad Católica de Chile Av. Vicuña Mackenna 4860, Santiago, Chile. Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y la Nanotecnologı́a, CEDENNA, Avda. Ecuador 3493, Santiago, Chile. Instituto de Fsica, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 91501-970 Porto Alegre-RS, Brazil. [email protected] Keywords: nanostructures, magnetism. Resumen Para una mejor comprensión de las intricadas relaciones que existen entre la composición quı́mica y los grados de libertad electrónico de los clusters metálicos debemos sobre todo tener un conocimiento preciso de su estructura geométrica. De este modo podemos explorar algunas de las propiedades ópticas, magnéticas y quı́micas de estos materiales. Los cúmulos compuestos por metales de transición han recibido gran interes debido a sus potenciales aplicaciones en el almacenamiento de alta densidad o en procesos de catálisis, mientras que estudios recientes han mostrado que las propiedades de cúmulos bimetálicos pueden tener propiedades completamente diferentes que sus contrapartes monoatómicas. En este estudio hemos investigado las propiedades magnéticas, electrónicas y estructurales de clusters bimetálicos de Con Cun−m , con 2 ≤n≤ 6, como función de la concentración de Cu, usando la Teorı́a del Funcional de la Densidad (DFT) y un método de búsqueda de estructuras basadas en los autovalores del tensor de inercia (ATI). El método usa los ATI como un parámetro de caracterización geométrica de cada estequiometrı́a. A partir de una definición de distancia entre dos estructuras, se generó un conjunto heterogéneo de clusters dentro del espacio de configuraciones, escogiendo los sistemas con menor energı́a para posteriormente someterlas a una relajación iónica utilizando métodos de Gradiente Conjugado y Quasi-Newtonianos. De este modo obtuvimos la configuración del estado fundamental y los posibles estados metaestables del sistema. La energı́a, la relajación iónica y la caracterización electrónica fueron calculadas usando DFT implementado en el código VASP. Con un pseudopotencial tipo PAW y una función de intercambı́o y correlación GGA-PBE con polarización de espı́n colineal. Los resultados muestran que el momento magnético es dominado por los electrones d del Co, más una pequeña contribución de los electrones s pertenecientes al enlace, especialmente en sistemas con número impar de átomos o con una alta concentración de Co. Sistemas con un mayor procentaje de Cu adquieren una geometrı́a bidimensional, mientras que una mayor cantidad de Co provoca que los clusters sean más compactos y su tridimensionalidad aumente. En la energı́a de enlace por átomo de las estructuras más estables se observa que en los cluster de igual tamaño ésta variable decrece monotónicamente mientras aumenta la concentración de Cu a excepción de los dı́meros, donde el sistema CoCu es menos estable que los dı́meros metálicos. Por otro lado un crecimiento en las curvas de energı́a de enlace se observa mientras crece el tamaño de los cluster estudiados. Pucón 10-12 Nov. 2010 56 XVII Simposio Chileno de Fı́sica B-11: Sı́ntesis y caracterización de nanopartı́culas de nı́quel M. Del Canto1,2 , S. Michea2,3 , D. Albuquenque1 , A. Pereira3 , R. Pastene1 , J. L. Gautier1 , J. C. Denardin2,3, J. Escrig2,3 1 2 Facultad de Quı́mica y Biologı́a, Universidad de Santiago de Chile, Santiago, Chile. Center for the Development for Nanoscience and Nanotechnology, CEDENNA, Santiago, Chile. 3 Departamento de Fı́sica, Universidad de Santiago de Chile, Santiago, Chile [email protected] Keywords: Nanopartı́culas magnéticas, nı́quel, sı́ntesis y caracterización. Resumen Las propiedades quı́micas de las nanoestructuras magnéticas son importantes tanto desde un punto de vista fundamental como práctico, debido a que la miniaturización genera nuevos fenómenos que pueden ser usados en aplicaciones quı́micas, biológicas y técnicas. Por ejemplo, se sabe que las partı́culas de nı́quel han atraı́do un interés considerable debido a sus potenciales aplicaciones como sensores magnéticos y dispositivos de memorias magnéticas. El comportamiento magnético de estas nanopartı́culas, ası́ como los mecanismos de reversión de su magnetización, son muy sensibles a las variaciones de forma y tamaño de las partı́culas. Figura 10: Nanopartı́culas de N i sintetizadas a una temperatura de T = 230 o C durante un tiempo de (izquierda) t = 15 min y (derecha) t = 120 min. Por otra parte, es de particular interés en el campo de la catálisis el uso potencial de nanopartı́culas formadas de metales de transición como materiales electrocatalizadores. Por ejemplo, el nı́quel es un material de bajo costo y que se encuentra en relativa abundancia. Este material es usado en numerosas aplicaciones industriales. Sin embargo, si el material fuese nanométrico, presentarı́a un incremento en el área superficial de la partı́cula, lo que facilitarı́a el proceso de reacción. En esta charla presentamos un método rápido y simple para producir nanopartı́culas de Ni. Los materiales a sintetizar son principalmente nanoesferas, aunque no descartamos alguna otra forma geométrica o material magnético. Lo que vamos a demostrar es que controlando las condiciones de sı́ntesis, esto es, el tiempo, la temperatura, la concentración, etc, podemos controlar el tamaño y la forma de las partı́culas. Las partı́culas sintetizadas son caracterizadas mediante difracción de rayos X, microscopı́a electrónica de barrido y de transmisión, y sus propiedades magnéticas serán medidas mediante magnetometrı́a de muestra vibrante. Finalmente, mediante simulaciones micromagnéticas investigaremos los modos de reversión de estas partı́culas. Pucón 10-12 Nov. 2010 57 XVII Simposio Chileno de Fı́sica B-12: Study of binary Pd-Au clusters Max Ramı́rez1,3 , José Rogan1,3 , Alejandro Varas1,3 , Alejandro Valdivia1,3, Ricardo Ramı́rez2,3 , and Miguel Kiwi1,2,3 1 3 Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Santiago Chile 2 Facultad de Fı́sica, Universidad Católica de Chile, Santiago Chile Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y la Nanotecnologı́a, CEDENNA, Santiago Chile [email protected] Keywords: clusters, transition metal clusters, binary clusters Abstract In this contribution we study the structure and magnetic properties of small binary clusters of Pdx Auy , with x + y =4, 13, 19, for a set of x and y. The structures were obtained replacing some atoms in the pure phase, for both Pd and Au clusters, and thereafter refined by a density functional theory (DFT) relaxation. The pure configurations were obtained using the Diversity Driven Unbiased Searcg algorithm [1], over two phenomenological potentials [2, 3], plus a reductive algorithm and then refined by means of density functional theory techniques. To find the lowest energy structure of binary clusters, we use a reductive method based on dendograms, which organizes similar clusters in groups based on a distance criteria [4], and then we calculate their energies with a DFT refinement. First, we validate this method with three simple cases: Pd3 Au, PdAu3 , and a icosahedral Pd12 Au. Frome here, we confirm our intuition, obtaining the spected resuts. Afterwards, we study in detail the Pdx Auy cluster, with x + y = 4, following the evolution of the magnetic moment and the structural transition from a planar structure (Au4 ) to a volumetric one (Pd4 ), when we add a Pd atom to the cluster. Finally, we study the geometries of the diluted phases Pd12 Au y PdAu12 Bibliografı́a [1] J. Rogan et al., J. Phys.: Condens. Matter. 21, 084209 (2009) [2] F. Cleri and V. Rosato, Phys. Rev. B 48, 22 (1993) [3] B. Shan et al., Phys. Rev. B 80, 035404 (2009) [4] V. Grigoryan, D. Alamanova, and M. Springborg, Eur. Phys. J. D 34, 187 (2005) Pucón 10-12 Nov. 2010 58 XVII Simposio Chileno de Fı́sica B-13: Estudio de medidas de información para estados coherentes no lineales en el oscilador armónico F. Pennini, S. Sánchez Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias, Universidad Católica del Norte, Avenida Angamos 0610, Casilla 1280, Antofagasta, Chile. {ssc004, fpennini}@ucn.cl Keywords: Estados coherentes no lineales, distribución probabilidad Husimi Resumen En el siguiente trabajo de investigación se estudia el comportamiento de la distribución de probabilidad semiclásica de Husimi, la medida de información invariante de Fisher, y la entropı́a de Wehrl, para estados coherentes no lineales, llamados también estados coherentes f, los cuales fueran establecidos por R. Roy y P. Roy. Se hace un análisis cuantitativo, en el que se ve el comportamiento del parámetro de Lamb - Dick para distintos valores. Bibliografı́a [1] F. Pennini & A. Plastino - Physical Review E 69, 057101 (2004). [2] F. Pennini & A. Plastino & G.L. Ferri - Physics Letters A 359 14-20 (2006). [3] B.Roy & P.Roy - J. Opt. B: Quantum Semiclass. Opt. 2 65-68 (2000). [4] B.Roy & P.Roy - J. Opt. B: Quantum Semiclass. Opt. 1 341-344 (1999). [5] R.L. de Matos Filho & W. Vogel - Nonlinear coherent states 54, 5 (1996). Pucón 10-12 Nov. 2010 59 XVII Simposio Chileno de Fı́sica B-14: Transporte termoeléctrico en sistemas de puntos cuánticos G. Gómez, P. A. Orellana, M. L. Ladrón de Guevara. Universidad Católica del Norte, Antofagasta Chile. [email protected] Keywords: Thermopower, Puntos Cuánticos, Transporte Termoeléctrico. Resumen El desarrollo de nanoestructuras ha tenido alto impacto en los últimos años debido a la fabricación de dispositivos cada vez más pequeños, es por eso que es importante estudiar las propiedades de transporte electrónico en estos sistemas y en particular el transporte termoeléctrico, ası́ como algunos de sus coeficientes como la thermopower y la conductancia térmica, donde juegan un rol fundamental la temperatura y la energı́a de Fermi de los contactos. En este trabajo se estudia el transporte termoeléctrico en dos sistemas de alambres (QWs) y puntos cuánticos (QDs). El primero de ellos consiste en un alambre cuántico acoplado lateralmente a un arreglo de N puntos cuánticos y el segundo es un doble punto cuántico incrustado en un anillo de Aharonov-Bohm (AB) con interacción espı́n-órbita del tipo Rashba. En estos sistemas se estudia el comportamiento de la thermopower, coeficiente termoeléctrico que relaciona la diferencia de potencial generada al aplicar una diferencia de temperatura entre dos contactos de un circuito. Se encuentra que la thermopower para bajas temperaturas refleja caracterı́sticas de la función de transmisión, tal que, tanto las resonancias como las antirresonancias generan cambios de signo en la thermopower, provocanco un cambio en el sentido de la corriente. En el sistema del doble QD incrustado en un anillo AB se puede apreciar que la thermopower tiene una dependencia del espı́n y que para algunos valores de la fase de Rashba el flujo de electrones con espı́n up fluye en sentido contrario que el de los electrones con espı́n down. Este flujo de electrones en sentido contrario genera altas polarizaciones de espı́n, haciendo que la cantidad de electrones con espı́n up que va en un sentido sea muy parecida a la cantidad de electrones con espı́n down que fluye en sentido opuesto. Pucón 10-12 Nov. 2010 60 XVII Simposio Chileno de Fı́sica B-17: Piezo-electric characterization of BATIO3 thin films through an AFM Nancy Barraza, Antonio Zarate Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias, Universidad Católica del Norte Casilla 1280, Antofagasta,Chile. Keywords: Atomic Force Microscope, contact-mode. Resumen In this work it will present the characterization of the piezoelectric properties of barium titanate thin films by Atomic Force Microscope (AFM). This technique has become an useful tool for the characterization of morphological, topographical, electrical and thermal properties of different materials. Within this range of characterization possibilities is also included the measurement of piezo-electric properties. This technique allows us to visualize material behavior under the influence of an external electric field. Based on this principle, we have successfully developed various ferroelectric characterizations of BaTiO3 thin films, such as the visualization of ferroelectric domain, and the ferroelectric properties through the visualization of their hysteresis loop. By applying a potential between the electrode tip and the sample during contact-mode AFM, it is possible to detect the mechanical torsion of the material by means of a lock-in amplifier, and thus determine the piezoelectric properties [1]. Bibliografı́a [1] Genaro Zavala, Colloid Polym Sci 286, 85-95 (2008). Pucón 10-12 Nov. 2010 61 XVII Simposio Chileno de Fı́sica B-18: Patrones de Moiré superficial y subsuperficial en HOPG Marcos Flores1 , Patricio Vargas2 y Eduardo Cisternas3 1 2 Departamento de Fı́sica, FCFM, Universidad de Chile, Santiago, Chile Departamento de Fı́sica, Universidad Técnica Federico Santa Marı́a, Valparaı́so, Chile 3 Departamento de Ciencias Fı́sicas, Universidad de La Frontera, Temuco, Chile [email protected] Keywords: superperiodicidad, hopg, microscopia de efecto túnel. Resumen Imágenes de microscopia de efecto túnel (STM) en superficies de grafito pirolı́tico altamente orientado (HOPG) con resolución atómica han sido reportadas desde los ochenta. Además, varios efectos anómalos han sido reportados, uno de ellos es la superperiodicidad. En este caso las imágenes topográficas de STM muestran periodicidades de hasta varias decenas de nanómetros. Su origen fı́sico ha sido explicado en los supuestos de efectos de la punta de prueba, intercalación de átomos de otra especie, inmersión en solución acuosa, patrones de Moiré por rotación de una capa de grafeno, etc. Esta última es una de las hipótesis más fuertes, teniendo como punto de debate si la capa rotada es la más externa o una subsuperficial. En este trabajo, presentamos evidencia experimental de la rotación de una capa de grafeno subsuperficial. Las imágenes de STM han sido tomadas con puntas de PtIr con las cuales fue posible obtener resolución atómica en sitios que no presentaban patrones de Moiré, esto para descartar artificios producidos por la punta de prueba. En los sitios en donde si fueron identificados patrones de Moiré se identificó los limites del dominio. En dichos lı́mites, fue observada una variación de altura entre dichos dominios correlacionado con la distancia entre capas del HOPG, valor que es consistente con la hipótesis de la rotación de la capa más externa para la formación del patrón. Ocasionalmente, también fueron identificados dominios en los cuales en el lı́mite no fue detectada una variación de altura consistente con la distancia entre capas de HOPG. Un ejemplo de dicho sitio es presentado en la figura 1. En la imagen 1(a) aparece un defecto (hueco) dentro del cual también es posible identificar el mismo patrón, también evidenciado desde los perfiles de altura, 1(c). Las observaciones experimentales, tanto de los patrones de origen superficial como subsuperficiales, son discutidas en función de los modelos y simulaciones disponibles [1]. Figura 11: Imágenes topográficas de STM correspondiente a un patrón de Moire formado en HOPG: (a) incluyendo un agujero en la superficie, y (b) magnificación con resolución atómica sobre el área indicada en la imagen (a). (c) Perfiles de alturas sobre dos sitios distintos en la imagen (a): en la superficie (LP1) y en el hueco (LP2). Bibliografı́a [1] E. Cisternas, M. Flores y P. Vargas, Phys. Rev. B 78 125406 (2008) Pucón 10-12 Nov. 2010 62 XVII Simposio Chileno de Fı́sica B-19: Graphene Growth on Ru(0001) V. del Campo, P. Häberle Universidad Técnica Federico Santa Marı́a, Valparaı́so, Chile. [email protected] Keywords: Graphene. Resumen Graphene is composed by sp2 carbon atoms which are arranged in a two-dimensional honeycomb lattice. Graphene was first isolated in 2004 [1], and very peculiar phenomena have been observed on this system since then. For example, in graphene carriers behave as massless Dirac fermions, reaching a speed of ∼ 106 m/s. It has been reported that graphene has a single state at the Fermi energy in which the π and π ∗ bands cross at the K point of the Brillouin zone [2]. However, when graphene interacts with another graphene layer a band gap is opened [3]. These properties, among others, make graphene a promising material for microelectronics. When graphene is grown on a metal surface there is a strong chemical bonding and graphene losses its 2D properties, but when a second graphene layer is grown on top, this layer shows similar properties as isolated graphene [4]. In this work we grow monolayer and bilayer graphene on Ru(0001). We chose this substrate because macroscopic single-crystalline domains (exceeding 200 µm) should be obtained and the samples are stable at high temperature and in air. For graphene growth we heat the ruthenium cristal above 1000oC in Ultra High Vacuum (∼10−10 Torr). We introduce ethylene (C2 H4 ) to the vacuum chamber, reaching a pressure of 1.5x10−7 Torr. After a few minutes we cool the substrate down to 800oC and monitor graphene growth with Low Energy Electron Diffraction (LEED). Once the graphene covers the substrate we cool down to room temperature. Graphene has passed from the interest of basic science to a potential material for technological applications in very few years. However, few progress have been accomplished on the growth of large graphene layers and there are still many questions to be answered about this new material. Bibliografı́a [1] K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang and S. V. Dubonos, Science 306(5696), 666 (2004). [2] S. Marchini, S. Günther, and J. Wintterlin, Phys. Rev. B 76, 075429 (2007). [3] T. Ohta, A. Bostwick, J. L. McChesney, T. Seyller, K. Horn and E. Rotenberg, PRL 98, 206802 (2007). [4] P. W. Sutter, J. Flege and E. Sutter, Nature Materials 7, 406-411 (2008). Pucón 10-12 Nov. 2010 63 XVII Simposio Chileno de Fı́sica B-20: Estudio del comportamiento auto-afı́n de la rugosidad superficial medida con microscopı́a de efecto túnel C. González-Fuentes, R. Henrı́quez y M. Flores Universidad de Chile, Departamento de Fı́sica, FCFM, Santiago, Chile. [email protected] Keywords: auto-afinidad, rugosidad superficial Resumen Existe un especial interés en la morfologı́a de pelı́culas metálicas delgadas debido a sus aplicaciones como un componente crı́tico en dispositivos electrónicos, ópticos y magnéticos. La funcionalidad de estas pelı́culas delgadas está determinada por su morfologı́a, que, entre otras, incluye rugosidad superficial, distribución de tamaño de granos y orientación cristalográfica. Las estructuras superficiales que preservan propiedades estadı́sticas similares bajo un reescalamiento no isotrópico de las dimensiones de observación, son llamadas superficies auto-afines y son del tipo fractal estadı́stico [1]. Para una superficie auto-afı́n, la rugosidad sigue la ley de potencias L , donde L es la longitud lateral del área sobre la cual es obtenida la rugosidad, y? es el exponente de escalamiento espacial. En este trabajo se estudia la auto-afinidad de superficies de pelı́culas delgadas de oro policristalino evaporadas sobre un sustrato de mica, como función del espesor y del tamaño medio de grano de la muestra. Los resultados muestran un comportamiento fractal estadı́stico universal para todas las muestras con tamaño de grano similar. Diferentes regı́menes de fractalidad son identificados y diferentes exponentes son determinados a partir del mejor ajuste de los datos experimentales (lı́neas continuas). La longitud de escala en los puntos de quiebre del exponente se produce para longitudes de escala L comparables a la dimensión lateral de terrazas y diámetros de grano. Cálculos de las longitudes de correlación de estas imágenes confirman una fuerte correspondencia entre los regı́menes de fractalidad y las caracterı́sticas topográficas de la superficie. Figura 12: Gráficos σ vs L. Izquierda: muestras de tamaño de grano similar ( 140nm) y distintos espesores t ; Derecha: muestras de espesor similar (t 50nm) y distintos tamaños de grano D. Bibliografı́a [1] A.-L. Barabási and H.E. Stanley, Fractal Concepts in Surface Growth, 30 (1995). Pucón 10-12 Nov. 2010 64 XVII Simposio Chileno de Fı́sica B-21: Functionalized Carbon Cone Material: Raman Spectroscopy Analysis E. Svȧsand, V. Lavayen, P.Häberle Departamento de Fı́sica, Universidad Técnica Federico Santa Marı́a, Valparaı́so 2390123, Chile [email protected] Keywords: Carbon cone, Raman, functionalization Resumen Carbon is a well studied material which exists as many different allotropes. Non-planar carbon morphologies such as the graphite polyhedral crystals, tubular carbon cones and graphitic whiskers have been studied, most of them produced synthetically, theoretically calculated or even found in meteorites. Raman scattering spectroscopy is a popular non-destructive tool for carbon structural characterization. Raman spectra of all carbons show several common features such as the G and D peaks, which lie around 1560cm−1 , 1360cm−1 for visible excitation. These peaks are due to sp2 sites only. The first is due to bond stretching of all pairs of sp2 atoms in both rings and chains. D peak is due to breathing mode of sp2 atoms in the ring. As well a T peak can be appreciated due to C-C sp3 vibration only in the UV excitation. The overtone of the disorder induced D band, termed as G´ band due to in-plane transversal optical branch in the phonon dispersion of the cones, also is a two-phonon band, and change by doping tune or defects as tortuosity presence. This work presents the Raman characterization of multiwalled carbon cones (MWCNCs) produced in a pyrolytic process, see Figure 13. This material consists in conical and disk shaped particles (0.5-5µm) and minor quantities of amorphous particles. The as-produced material was functionalized by acid treatment (CNCs-acid), thermal oxidation (CN Cs − O2 ), and by high temperature annealing (CHHTs). Raman spectra show linear dispersion (D, G bands) when varying the excitation wavelength (514.5, 633 and 785 nm), as well the spectra is strongly altered by the functionalization and high temperature annealing procedures. Figura 13: (Left) First and second Raman spectrum of pyrolytic carbon cones (785 nm excitation). (Right) Electron microscopy images of a carbon cone with a diameter around. 500 nm . Insert: Cone tip with 90 layers of graphene. Pucón 10-12 Nov. 2010 65 XVII Simposio Chileno de Fı́sica B-22: Estudio de histéresis ferroeléctrica en pelı́culas de Pb(Nb,Zr,Ti)O3 utilizando espectroscopı́a Raman P. Ferrari, E. Ramos-Moore, A.L Cabrera Depto. de Fı́sica, Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile [email protected] Keywords: Ferroelectricidad, Pelı́culas Delgadas, Espectroscopı́a Raman. Resumen En este trabajo se presenta el estudio del comportamiento ferroeléctrico de una pelı́cula delgada del compuesto P b(N b, Zr, T i)O3(P N ZT ) [1] a través de medidas de ciclos de histéresis complementadas con espectros Raman. Utilizando un electrodo superior de oro (≈ 20 nm) y uno inferior de platino (≈ 150 nm) se midieron las propiedades ferroeléctricas de la pelı́cula de 200 nm de PNZT, tales como polarización de saturación, voltaje coercitivo y polarización remanente (Fig. 14izquierda). A su vez, se observaron cambios del espectro Raman en función del voltaje de polarización (Fig. 14derecha). Los picos correspondientes a las simetrı́as de vibración E + B1 aumentaron su intensidad, mientras que los picos correspondientes a A1 (2T O), E(3T O) y A1 (3T O) disminuyeron su intensidad [2]. Este cambio es tal que el aumento de fonones asociados a vibraciones E + B1 coincide con el número de fonones que disminuyen en el resto de los modos. Esta es una novedosa evidencia del comportamiento ferroeléctrico de pelı́culas delgadas a través de espectroscopı́a Raman. Figura 14: (Izquierda)Curva de histéresis e histéresis remanente del PNZT.(Derecha)Espectros Raman de PNZT (sin campo externo) antes y después del ciclo de histéresis ferroeléctrica. Bibliografı́a [1] S. Aggarwal et al., App. Phys. Lett. 75(12), 1787-1789 (1999). [2] Crystal Growth Technology, K. Byrappa y T. Ohachi, William Andrew Inc., Norwich, New York (2003). Pucón 10-12 Nov. 2010 66 XVII Simposio Chileno de Fı́sica B-23: Adsorcion de atomos de manganeso en superficies metalicas J. Mejı́a-López1,2, F. Muñoz1,2 , A. H. Romero3 , J. L. Morán-López4 1 2 Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile Centro para el desarrollo de la Nanociencia y Nanotecnologı́a (CEDENNA), Santiago, Chile 3 Centro de Investigación y Estudios Avanzados (CINVESTAV), Querétaro, México 4 Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), DF, México [email protected] Keywords: Magnetismo, superficies. Resumen El Manganeso es un metal de transición único que posee una estructura cristalina compleja ( -Mn) con ordenamiento antiferromagnético. Debido a que la población electrónica en su orbital atómico d es justo la mitad, el átomo de Mn posee un momento magnético grande de 5 B, lo que le hace especialmente interesante para su utilización en espintrónica, en diseño de nano-imanes, en dopaje de materiales no magnéticos, entre otras aplicaciones. Experimentos han demostrado que clusters de Mn tienen una magnetización dependiente de su tamaño y que pueden formar nano-dominios magnéticos. Además, mediante cálculos de primeros principios, se ha reportado la presencia de magnetismo no-colineal tanto en clusters de Mn libres como también en clusters de Mn soportados sobre algunos tipos de superficie. Existe un acuerdo general en que los clusters de Mn soportados sobre una superficie metálica desarrolla un ordenamiento no colineal, debido principalmente a la frustración en su ordenamiento antiferromagnético. Además se ha encontrado bi-estabilidad magnética en pequeños clusters de Mn soportados en algunas superficies de metal, es decir, la coexistencia de los dos estados ferro y antiferromagneto. En este trabajo, utilizando cálculos ab-initio, se estudian las propiedades electrónicas y magnéticas que se presentan en la adsorción del Mn sobre la superficie (111) de los metales nobles Cu, Ag y Au. Se encuentra que la energı́a de adsorción es del orden de los 2 eV para cada una de las superficies, preferentemente en sitios intersticiales, y que los manganesos conservan su momento magnético ( 5 B). Sin embargo, el dı́mero de Mn muestra diferentes rasgos en cada superficie: mientras en las superficies de Cu y Ag es más favorable la formación de dı́meros de Mn (0.35 y 0.15 eV, respectivamente), en la superficie de Au existe una tendencia a crear dos átomos aislados. En todas las superficies se observa un ordenamiento antiferromagnético, no obstante en las superficies de Cu y Ag el estado ferromagnético tiene solamente una energı́a ligeramente mayor ( 10 meV). Pucón 10-12 Nov. 2010 67 XVII Simposio Chileno de Fı́sica B-24: Thermal oxidation of commercial purity aluminum P.A.Núñez, D.Dı́az and A.L.Cabrera Laboratorio de Ciencia de Materiales, Depto. de Fı́sica, Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile. [email protected] Keywords: aluminum, thermal oxidation, pitting corrosion. Resumen The formation of native oxide in Al, which protects it from further oxidation and corrosion, has been known and studied for many years. The pasivation of Al by a natural 2 nm thick oxide was explained by Cabrera and Mott in a classical paper [1]. Deeper oxidation is difficult to achieve since the pasive layer protects the aluminum from further oxidation. The initial oxidation stage is still a subject of study at the present because the phenomenon is not well understood [2, 3]. The mechanism of Al oxidation at high temperatures with different levels of impurities- and the characterization of the oxide formed- is still of fundamental importance. Our studies involve purposely oxidizing Al to achieve thicker oxide layers, where the effect of the protective oxide layer is no longer relevant. In order to decrease production cost, a low purity Al starting material would be desirable to use. Investigating the disadvantages in the protection due to impurities is of the most technical importance. In this study, Al foils 99,0 % pure were oxidized at temperatures between 773K and 848K for two hours in a controlled atmosphere, monitorizing the oxidation process by thermogravimetry. A microbalance system with furnace was used, in the presence of a 50 %Ar − 50 %O gas mixture. The weight gain of the sample - directly related to the oxide thickness - was measured as function of time (Fig 15 left). Figura 15: (Left) Weight change as function of oxidation time for 773K, 823K, 848K oxidation temperatures. (Right)SEM image of corrosion pits on aluminum foil oxidized at 848K. Before and after the oxidation process, several characterization techniques were performed. In order to identify the presence of oxide layers, X Ray Photoelectron Spectroscopy, Raman Spectroscopy, X-Ray Diffraction, Atomic Force Microscopy, Scanning Electron Microscopy and Energy Dispersive Spectroscopy were performed in samples oxidized at 773K, 823K and 848 K. To determine the oxide film thickness, Rutherford Backscattering Spectroscopy and X- Ray Reflectometry were performed on the samples in order to compare with the gravimetric data. SEM images revealed the presence of corrosion pits of microns of diameter (Fig 15 Right). The conditions that caused these phenomena and their relation with the abrupt weight loss in samples subjected to higher temperatures are still being studied. Bibliografı́a [1] N. Cabrera and N. F. Mott, Rep. Prog. Phys. 12, 163 (1948-1949). [2] M. Schid, G. Leonardelli, R. Tscheliegnig, A. Biedermann, P. Varga, Surf. Sci. 478 (2001) L355. [3] A.J. Komrowski, J.Z. Sexton, A.C. Kummel, M. Binetti, O. Weige, E. Hasselbrink, Phys. Rev. Lett. 87 (2001) 246103. Pucón 10-12 Nov. 2010 68 XVII Simposio Chileno de Fı́sica B-25: Desorción Térmica Programada para C32H66 M. Cisternas1 , V. del Campo1,2, A. Cabrera1 , U. G. Volkmann1 1 2 Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile Universidad Técnica Federico Santa Marı́a, Valparaı́so, Chile. [email protected] Keywords: TPD, Very High Resolution Ellipsometry, Alkanes Resumen Los alcanos son de gran interés debido a que son el principal componente de lubricantes y fuertes candidatos para lubricar nano-dispositivos y prototipos para moleculas más complejas y membranas en la Bionanotecnologı́a y áreas nanotecnológicas relacionadas. Es por esto que se hace indispensable el estudio de la desorción cinética de ellos, desde una pelı́cula delgada. Para lograr esto se implementó un sistema de Desorción Térmica Programada (TPD) para el dotriacontano (C32 H66 ), monitoreando el corrimiento de los peaks de desorción al variar la tasa de temperatura con que calentamos la muestra. La masa que monitoreamos con el espectrómetro de masas fue AMU 57, para las bicapas paralelas y perpendiculares que se depositan sobre el sustrato. Debido a que esta masa es la más abundante en el proceso de desinegración del C32 en el ionizador del espectrometro de masa (RGA), posterior a su desorción desde el sustrato. Además no coincide la señal AMU 57 con otras señales proveniente de los gases residuales de la camara de vacı́o. Las muestras se depositaron en alto vacı́o sobre un sustrato de SiO2 /Si en fase de vapor desde una celda de Knudsen, monitoriado el espesor in situ con elipsometrı́a de alta resolución. El espesor de nuestras pelı́culas fue en el rango de 10 nm. Las energı́as de desorción encontradas fueron de ∆Edes = 11, 917 kJ/mol para la bicapa perpendicular y de ∆Edes = 23, 476 kJ/mol para la bicapa paralela. Este valor esta dado por la diferencia de energı́a entre la fase de gas y la conformación del dotriacontano con el mı́nimo de energı́a libre en la temperatura de desorción. Pucón 10-12 Nov. 2010 69 XVII Simposio Chileno de Fı́sica B-26: Propiedades eléctricas de pelı́culas formadas por nanopartı́culas de oro 1 I. Olavarrı́a1 , R. Henrı́quez1 , M. Flores1 , G. Kremer2 y L. Moraga2 . Depto. de Fı́sica, Facultad de Ciencias Fı́sicas y Matemáticas, Universidad de Chile, Santiago, Chile. 2 Centro de Fı́sica Experimental (CEFEX), Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Santiago, Chile [email protected] Keywords: Nanopartı́culas, oro, prodiedades de transporte Resumen El comportamiento colectivo de sistemas conformados por nanopartı́culas metálicas es un área que concentra particular interés cientı́fico. La dimensionalidad de sus constituyentes le otorga a este tipo de arreglos propiedades distintas a las convencionales. Un aspecto importante en esta área, es el estudio del comportamiento eléctrico de arreglos de nanopartı́culas y su estabilidad bajo ciertas condiciones de trabajo. En este contexto se presenta un estudio de la evolución de in film de nanopartı́culas de Oro (Au-np), generado por Condensación en gas inerte (IGC)[1], a partir de un seguimiento de su resistencia a en el tiempo. La preparación de Au-np se realizó por IGC . El procedimiento se realizó en un sistema de alto vacı́o, a partir de Oro ultra puro (99, 9999 %) . La condensación se hizo sobre mica a temperatura de nitrógeno lı́quido(≈ 77o K). El gas portador fue nitrógeno ultrapuro a una presión de 4 × 10−1 Pa. Las pelı́culas obtenidas tienen una apariencia (óptica) de color negro. Desde los espectros de XPS es ratificada la pureza del depósito. Complementariamente, un análisis con microscopı́a efecto túnel (STM) muestra Au-np aparentemente esféricas del orden de 10 nm de diámetro promedio (ver figura 16). La caracterización eléctrica se realizó mediante la Figura 16: Gráfico de la resistencia en función del tiempo, el eje vertical está cortado en 400Ω. (Inset) Imagen STM de las nanopartı́culas, 60 × 60nm2 . técnica de cuatro contactos con corriente alterna y adquisición computacional mediante amplificadores sintonizados. La muestra se mide en condiciones ambiente. La resistencia aumenta a medida que transcurre el tiempo. Entre 0 y 200 horas, el aumento de la resistencia es lineal. Entre 200 y 350 horas, se observa un cambio de pendiente, tendiendo a una saturación. Entre 0 y 350 horas el comportamiento mantiene la relación del voltaje y la corriente, pero depende fuertemente de la frecuencia, y presenta un aumento tipo efecto joule sobre los 2 mA. Transcurridas 350 horas la muestra fue sometida a una corriente de 6 mA por 5 minutos. Esto indujo un aumento de la resistencia en un factor 3 (ver figura 16)) y la presencia de un mı́nimo para 1 mA. A corrientes mayores se observa efecto joule. El proceso de cambio de la resistencia de la pelı́cula puede ser explicado a través de la coalescencia de las nanopartı́culas [2], formando islas de mayor tamaño, con mayor separación entre si. Esta hipótesis es soportada por imágenes de STM de la muestra después de 300 horas. El comportamiento final carece, hasta ahora de una explicación satisfactoria. Bibliografı́a [1] K-M. Lee et al, J. Alloys and Compounds 390, 297-300 (2005). [2] A. Lassesson et al, App. Phys. Lett., 93203111 (2008). Pucón 10-12 Nov. 2010 70 XVII Simposio Chileno de Fı́sica B-27: Absorción de Hidrógeno en peliculas de cluster de Nb y aleaciones de Nb/Pd, monitoriados mediante su respuesta óptica y eléctrica C.P. Romero1 , R.A Trabol2, J.I. Avila2 , P. Lievens1 And A.L. Cabrera2 . 1 1 Laboratorium voor Vaste-Stoffysica en Magnetisme and INPAC- Institute for Nanoscale Physics and Chemistry,Katholieke Universiteit Leuven, Celestijnenlaan 200D - bus 2414 B-3001 Leuven, 2 Belgium. Laboratorio de Ciencia de Materiales, Facultad de Fı́sica, Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile. [email protected] Keywords: Niobio, Hidrogeno, Absorcion. Resumen La respuesta óptica y eléctrica inducida por la adsorción de hidrógeno se investigó para varios tipos de pelı́culas tipo cluster. Las pelı́culas fueron crecidas por la deposición de cluster de niobio y por la co-deposición de cluster de niobio con manganeso o paladio, respectivamente. El análisis mostró diferencias entre los primeros ciclos de exposición al hidrógeno y consecutivos ciclos de exposición, para cada una de las pelı́culas, mostrando una rica e inesperada respuesta en sus propiedades quı́micas y fı́sicas. Entre estos resultados se encuentran la reducción de óxido del metal de transición a temperatura ambiente (TA) y la eficiente absorción de hidrógeno en la pelı́cula de cluster de niobio. Efectos tales como la reducción de óxido a menudo pasa desapercibido cuando se utilizan otros métodos de detección. La técnica se presenta en este trabajo tiene la ventaja de permitir la detección rápida y la detección de posibles materiales tipo permisividad de membrana para el hidrógeno. El análisis se realizo estudiando la reflectancia, transmitancia y las propiedades eléctricas de las pelı́culas de niobio, cluster de niobio, cluster de niobio + paladio, además de cluster de niobio + manganeso, todos ellos cubiertos con una pelı́cula de paladio. Observamos que la pelı́cula de cluster de niobio absorbe hidrógeno de manera eficiente, como si fuera una pelı́cula de paladio. Al modificar estas pelı́culas de cluster de niobio por una de aleación de niobio + paladio no se observa una adsorción de hidrogeno. Se concluye que las propiedades de adsorción de hidrógeno por parte del paladio son inhibidas por el niobio incluido en los cluster. Algo similar ocurre en el caso del cluster de niobio + manganeso. Aquı́ el manganeso inhibe el niobio. Figura 17: (Left)Espectro TOF obtenido de los cluster en la fase gaseosa antes de depositarse. (Right) Resitencia (linea verde), trasmitancia (linearoja) y reflectancia (linea negra) de la pelicula de clusters de Nb en funcion de la presion de hidrogeno. Curvas A corresponden a primera exposicion de hidrogeno, curvas B corresponden a la segunda exposicion. Pucón 10-12 Nov. 2010 71 XVII Simposio Chileno de Fı́sica B-28: Electron-surface scattering and the resistivity of thin gold films on mica: application of quantitative scanning tunneling microscopy Marcelo Robles2 , Claudio A. Gonzalez1, Ricardo Henriquez1 , German Kremer3 , Luis Moraga3 , Simón Oyarzun1 , Marco Antonio Suarez1 , Marcos Flores1 and Raul C. Muñoz1 1 Universidad de Chile, Santiago, Chile. Universidad Tecnológica Metropolitana, Santiago, Chile. Centro de Fı́sica Experimental (CEFEX), Universidad de Chile, Santiago, Chile. 2 3 [email protected] Keywords: Resistivity, thin metallic films, surface roughness. Resumen One of the fundamental problems in solid state physics relates to the effect that electron-surface scattering has on the charge transport properties of metallic nanostructures. A central issue is how the surface of the structure affects its electrical transport properties, when one or more of the dimensions characterizing the structure are comparable to or smaller than the mean free path of the charge carriers in the bulk, what has become known as size effects. The miniaturization effort pursued by the electronic industry worldwide through Very Large Scale Integration (VLSI) posses a pressing need to understand and eventually to predict how electron-surface scattering induces an increase in the resistivity of metallic nanostructures [1]. We report the comparison between the temperature dependence of the resistivity with predictions based upon classical theories of size effects (Drude´s, Sondheimer´s and Calecki´s), as well as predictions based upon quantum theories of electron-surface scattering (Trivedi and Aschroft, Tesanovic, Jaric and Maekawa, and the modified theory of Sheng, Xing and Wang). The resistivity was measured on four gold films of different thickness evaporated onto preheated mica substrates, between 4 K and 300 K, showing electron-surface scattering [2]. From images recorded with the STM, from each sample, we determined the rms roughness amplitude δ and the lateral correlation length ξ corresponding to a Gaussian representation of the average height-height autocorrelation function, describing the roughness of each sample in the scale of the Fermi wave length. Using (δ, ξ) as input data, we compare the resistivity data with the quantum theoretical predictions using no adjustable parameters. The main result is that the different theories are all capable of estimating the thin film resistivity to an accuracy better than 10 % [3]. An interesting result is that the predictions based upon Drude´s model published in 1900, perform as well as the predictions based upon any of the other theories published several decades later. Another interesting result is that the mean free path and the resistivity characterizing the bulk do depend on thickness, something at variance with the assumption that has been used for decades to analyze thin film resistivity data. Bibliografı́a [1] ITRS 2009. http://www.itrs.net/ [2] Raul C. Munoz et al, Phys. Rev. Lett. 96 206803 (2006). [3] Marcelo Robles et al, submitted to New Journal of Physics (2010). Pucón 10-12 Nov. 2010 72 XVII Simposio Chileno de Fı́sica B-29: Caracterización magnética de nanopartı́culas de Ni dispersadas en filosilicato tipo oxido de silicio V Sagredo1 ,O Peña2 ,T E Torres3 , M Villarroel4 1 Lab. de Magnetismo,Fac. de Ciencias, Universidad de LosAndes, Mérida 5101,Venezuela Sciences Chimiques de Rennes,UMR 6226,Université de Rennes 1,35042,Rennes France 3 Instituto de Nanociencia de Aragón, Universidad de Zaragoza, Spain Lab. de Cinética y Catálisis, Fac. de Ciencias, Universidad de LosAndes,Mérida, Venezuela 2 4 [email protected] Keywords: Nanopartı́culas, vidrio de espin, catalizadores Resumen Nanopartı́culasde metales ferromagnéticos han atraı́do durante muchos años la atención por sus propiedades fı́sicas y sus interesantes aplicaciones, entre ellas la de participar como catalizadores en importantes procesos de la descomposición de compuestos nocivos a la salud. En el presente trabajo presentamos las propiedades magnéticas de nanoparticulas de Ni soportadas en silica sintetizadas mediante la precipitación desde el nitrato de niquel. Nuestro propósito es estudiar las posibles interacciones metal-soporte en un catalizador nanoporoso. Medidas de la magnetización dc en función de la temperatura muestran a temperaturas menores que 11-12 K un comportamiento tipo vidrio de espı́n con una clara dependencia de la ley de Curie-Weiss en el régimen de las altas temperaturas. El comportamiento de vidrio de espı́n fue sugerido a partir de la data obtenida de medidas de la susceptibilidad magnética AC después de analizar la dependencia de dicho comportamiento con la frecuencia. Ası́ mismo se utilizaron medidas de la magnetización dc en función del campo magnético. Los resultados obtenidos sugieren que el comportamiento magnético de dichas partı́culas es fuertemente afectado por la existencia de posibles interacciones entre el metal-catalizador y el soporte. Bibliografı́a [1] ] Lu L,Sui M L and Lu K 2000 Science 287 1463-R [2] ] V.Sagredo et.al. Journal of Physics: Conference Series 200 (2010) 072082 Pucón 10-12 Nov. 2010 73 XVII Simposio Chileno de Fı́sica B-30: Absolute calibration of proportional counter based fast pulsed neutron detectors with resolution below 105 neutron/pulse Tarifeño-Saldivia2,5, R. E. Mayer3,4 , C. Pavez1,2, and L. Soto1,2 . 1 2 Chilena de Energı́a Nuclear, Casilla 188-D, Santiago, Chile. Center for Research and Applications in Plasma Physics and Pulsed Power, P4, Chile 3 Centro Atómico Bariloche, Comisión Nacional de Energı́a Atómica, Argentina 4 PLADEMA, Argentina. 5 Universidad de Concepción, Chile. [email protected] Keywords: Neutron pulses, Neutron detection. Resumen The measurement of pulsed fast neutron production from fusion devices, such as deuterium Z-pinches, plasma focus devices or plasmas generated by high power laser on different targets, is usually done by using foil activation techniques (Ag, In, Be) [1][1]. Most times these techniques have their lower detection limit for neutron yield on the order of 105 − 106 n/pulse. For yields having less than 106 n/pulse, neutron moderation and proportional counters such as 3 He or BF3 tubes could be used. In that these detectors could not be used for counting events due to the pulses piling up. Consequently, the detectors are only cross calibrated with foil activation techniques on the accumulated charge (output signal area) generated in the tube by the neutron pulse [2], thus not obtaining an improved detector resolution. To overcome the lack of an absolute calibration method, a methodology based on the study of the statistics behind the process of piling up of individual events is reported. As result, a counting model is presented which allows the calculation of the number of detected events as well as estimation of uncertainties, all from the detector output signal area. Thus, by using the neutron counting efficiency is possible to obtain a reliable measurement of the yield in neutron pulses of nanoseconds of duration. It is shown the use of this methodology with a 3 He based detector to obtain detection limits of the order of 103 n/pulse. Bibliografı́a [1] Gentilini A, Rager J P, Steinmetz K, Tacchi M, Antonini D, Arcipiani B, Moioli P, Pedretti E and Scafe R, Nucl. Instrum. Methods 172 541 (1980) [2] Moreno J, Birstein L, Mayer RE, Silva P, and Soto L , Meas. Sci. Technol. 19 087002 (2008) Pucón 10-12 Nov. 2010 74 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Salón C Araucanı́a Pucón 10-12 Nov. 2010 75 XVII Simposio Chileno de Fı́sica C-01: Fluctuation theorems compatible with anomalous response L. Velazquez, S. Curilef Universidad Católica del Norte, Antofagasta, Chile. [email protected] Keywords: Fluctuation theory, anomalous response, Monte Carlo methods. Resumen Recently, we have proposed a new framework of equilibrium fluctuation theory compatible with the existence of anomalous response as the negative heat capacities observed in nonextensive systems as the nuclear, atomic and molecular clusters, long-range interacting systems as astrophysical and non-screened plasmas, and even during the occurrence of phase transitions in conventional extensive systems. This formulation naturally leads to a revision thermodynamic stability criteria and critical phenomena, which also has direct implications on the question about the existence of uncertainty relations in thermodynamics, the development of more efficient Monte Carlo methods as well as the geometric formulations of statistical mechanics. Bibliografı́a [1] L. Velazquez and S. Curilef, J. Phys. A: Math. Theor. 42, 095006 (2009). [2] L. Velazquez and S. Curilef, J. Stat. Mech.: Theo. Exp. P03027 (2009). [3] L. Velazquez and S. Curilef, Submitted to J. Phys. A: Math. Theor. (2010) [4] L. Velazquez and S. Curilef, Mod. Phys. Lett. B 23, 3551 (2009). [5] L. Velazquez and S. Curilef, J. Phys. A: Math. Theor. 42, 335003 (2009). [6] L. Velazquez and S. Curilef, J. Stat. Mech.: Theo. Exp. P02002 (2010). [7] L. Velazquez and S. Curilef, J. Stat. Mech.: Theo. Exp. P04026 (2010). Pucón 10-12 Nov. 2010 77 XVII Simposio Chileno de Fı́sica C-02: Comportamiento crı́tico de cadenas rı́gidas y filamentos autoensamblados adsorbidos sobre redes bidimensionales P. Longone, L. G. Lopez, D. A. Matoz-Fernandez, D. H. Linares, A. J. Ramirez-Pastor Departamento de Fı́sica, INFAP, Universidad Nacional de San Luis-CONICET, San Luis Argentina [email protected] Keywords: Gas de red, transiciones de fase, simulación de Monte Carlo. Resumen El estudio de sistemas de varillas largas y finas en solución ha sido de gran interés para la mecánica estadı́stica desde hace muchos años. Onsager [1] fue uno de los primeros en notar que, interactuando sólo a través de interacciones de volumen excluido, estos objetos presentan orden orientacional de tipo nemático a altas densidades. Posteriormente, Flory [2] y Huggins [3] extendieron el trabajo anterior, desarrollando la base fundamental sobre la cual el efecto de la orientación de las moléculas puede ser añadido. A pesar de los esfuerzos de Flory y otros autores posteriores, la inherente complejidad de un sistema de barras rı́gidas sobre una red ha impedido el desarrollo de soluciones analı́ticas satisfactorias, apareciendo la simulación computacional como una importante herramienta para estudiar este tipo de problemas. En este sentido, un sistema de k-meros lineales (partı́culas ocupando k sitios consecutivos a lo largo de un eje de la red) sobre una red cuadrada ha sido recientemente estudiado por Ghosh y Dhar [4] mediante simulación Monte Carlo. Los autores (1) encontraron fuerte evidencia numérica sobre la existencia de un orden nemático a densidades intermedias para tamaños k ≥ 7 y (2) aportaron argumentos teóricos sobre una segunda transición de fase nemático-isotrópico (NI) ocurriendo a densidades próximas a 1. El interesante trabajo de Ghosh y Dhar abrió un inmenso abanico de interrogantes, tales como: ¿Qué tipo de transición es la transición isotrópico-nemático (IN) que ocurre a densidades intermedias [5, 6]?; ¿Cómo puede interpretarse la existencia de un tamaño mı́nimo por debajo del cual no existe orden nemático [5, 6]?; ¿Pueden hacerse cálculos computacionales lo suficientemente precisos como para observar evidencias de la transición NI que ocurre a altos cubrimientos [7]?; ¿Puede extenderse el estudio a cadenas interactuantes [7] y autoensambladas [8, 9, 10]?. La búsqueda de respuesta a estos interrogantes, y otros relacionados, constituye la base del presente trabajo. Bibliografı́a [1] L. Onsager, Ann. N. Y. Acad. Sci. 51, 627 (1949). [2] P. J. Flory, Journal of Chemical Physics 10, 51 (1942) [3] M. L. Huggins, Journal of Physical Chemistry 46, 151 (1942) [4] A. Ghosh, D. Dhar, Europhys. Lett. 78, 20003 (2007) [5] D. A. Matoz-Fernandez, D. H. Linares, A. J. Ramirez-Pastor, Europhys. Lett. 82, 50007 (2008); Journal of Chemical Physics 128, 214902 (2008); Physica A 387, 6513 (2008) [6] D. H. Linares, F. Romá, A. J. Ramirez-Pastor, Journal of Statistical: Theory and Experiments P03013 (2008) [7] P. Longone, D. H. Linares, A. J. Ramirez-Pastor, Papers in Physics 1, 010005 (2009); Journal of Chemical Physics 132, 184701 (2010) [8] J. M. Tavares, B. Holder, M. M. Telo da Gama, Physical Review E 79, 021505(R) (2009) [9] L. G. Lopez, D. H. Linares, A. J. Ramirez-Pastor, Physical Review E 80, 040105(R) (2009); Journal of Chemical Physics, en prensa (2010) [10] L. G. Lopez, D. H. Linares, A. J. Ramirez-Pastor, S. A. Cannas, Journal of Chemical Physics, en prensa (2010) Pucón 10-12 Nov. 2010 78 XVII Simposio Chileno de Fı́sica C-03: Estudio analı́tico y numérico en percolación de sitios y enlaces W. Lebrecht, J. F. Valdés, E. E. Vogel y M. I González Departamento de Ciencias Fı́sicas, Universidad de La Frontera, Casilla 54-D, Temuco Chile [email protected] Keywords: Percolación, Umbral de Percolación, Exponentes Crı́ticos. Resumen Mediante la teorı́a de percolación se puede estudiar una variedad de sistemas que presentan criticalidad [1]-[2]. Estos sistemas complejos y auto-organizados presentan una inter-conectividad entre sus individuos, que pueden caracterizarse mediante modelos simples discretos [3]-[4] ó considerando modelos más complejos descritos por funciones continuas [5]. La percolación discreta, puede ser estudiada tanto para enlaces [3] como para sitios [4]. En este trabajo, se aplica la técnica de renormalización de celdas [3] a la red cuadrada (2D) y también a la cúbica simple (3D), considerando percolación de sitios o enlaces. Los tamaños de una celda para una red 3D corresponden a Ns = Lx Ly Lz para sitios y a Nb = (Lx Ly + (Lx − 1) (Ly − 1)) Lz + Ly (Lx − 1) (Lz − 1), para enlaces. Los tamaños para una red 2D se obtienen cuando Lz = 1. Para cada celda, la función de percolación está descrita por la relación polinomial de la PN N −1 ,donde p es la probabilidad que un sitio (ó enlace) está ocupado y 1 − p forma f (p, N ) = i=Lx g (i, N ) pi (1 − p) si está desocupado, la suma se realiza iniciando desde Lx que identifica la dirección elegida para medir la percolación, cuya trayectoria de percolación es mı́nima en la celda. El resto de las trayectorias de percolación está representada por los coeficientes g (i, N ) de longitud i, y tamaño N = Ns ó N = Nb . Para determinar los coeficientes g (i, N ) se utiliza un algoritmo computacional que los determina en forma exacta para tamaños crecientes. Mediante un escaleo de tamaño finito, se obtienen las tendencias al lı́mite termodinámico del umbral de percolación y de los exponentes crı́ticos ν, β y γ para ambas geometrı́as. Los resultados son comparados con los entregados por la literatura, encontrándose buena coincidencia, lo que permite validar la técnica. Finalmente se aplica esta metodologı́a a sistemas binarios por sitios, en particular dı́meros, la cual permite predecir el umbral de percolación de los mismos. Bibliografı́a [1] D. Staufer, Introduction to Percolation Theory, (Taylor & Francis, London, 1985). [2] J.W. Essam, Rep. Prog. Phys. 43, 834 (1980) [3] E.E. Vogel, W. Lebrecht, J.F. Valdés, Physica A 389, 1512 (2010). [4] Robert M. Ziff and M. E. J. Newman, Phys. Rev. E 66, 016129 (2002) [5] Edward T. Gawlinski and H. Eugene Stanley, J. Phys. A: Math. Gen. 14 L291 (1981). Pucón 10-12 Nov. 2010 79 XVII Simposio Chileno de Fı́sica C-04: Phase Characterization by Means of Information Theory: Magnetism and Econophysics E. E. Vogel, L.V. Cortez, Gonzalo Saravia Universidad de La Frontera, Temuco Chile ee [email protected] Keywords: Key words: data compression, magnetic phases, econophysics Resumen It has already been established that the size of compressed files storing time series for measurable quantities maximize at or near the critical temperature separating two magnetic phases [1]. In the first applications of this technique for two-dimensional (2D) systems, several comercial data compressors were used, although slightly better results were obtained using bzip2. This process can be improved in definition by using a new data compressor designed by us, called wlzip. We report here results for 3D systems for the first time, including the elusive spin-glass to paramagnetic transition which is absent for 2D systems. After showing the main results for 2D and 3D magnetic systems we briefly turn our attention to other field with time series for some of their variables: the stock market. We show that the same compression techniques that characterize magnetic systems can also be used to characterize the behavior of the stock market upon compressing the files storing the value of the shares for a recent period of time. We discuss the sensitivity of this method and possible applications to econophysics and to other scientific and technological fields. Bibliografı́a [1] [1] E.E Vogel, G. Saravia, F. Bachmann, B. Fierro, and J. Fisher, Physica A.388 4075(2010). Pucón 10-12 Nov. 2010 80 XVII Simposio Chileno de Fı́sica C-05: Particle simulation with partial energy exchange as a model for economic systems R. López, Vı́ctor Muñoz, José Rogan and Juan Alejandro Valdivia. Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Casilla 653, Santiago, Chile. [email protected] Keywords: Kinetic trading models, non-Maxwellian equilibrium. Resumen A simulation of free particles confined into a box, and subject to binary collisions, is shown to evolve into a nonMaxwellian equilibrium if energy, although constant during a collision, can only be partially exchanged when two particles collide. Results are consistent with kinetic trading models for economic systems, and show that the analogy of these models with particle simulations is robust. They also shown that partial energy exchange in an otherwise conservative system is a path to a non-Maxwellian equilibrium. Pucón 10-12 Nov. 2010 81 XVII Simposio Chileno de Fı́sica C-06: Dissipative vortex solitons in 2D-lattices Rodrigo A. Vicencio1,2 , C. Mejı́a-Cortés3, J.M. Soto-Crespo3 , and Mario I. Molina1,2 1 Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Santiago, Chile 2 Center for Optics and Photonics, Universidad de Concepción, Concepción, Chile 3 Instituto de Óptica, C.S.I.C., Serrano 121, 28006 Madrid, Spain [email protected] Keywords: photonics, nonlinearity, solitons. Resumen The study of conservative discrete nonlinear systems has been an active area of research during the last twenty years due to its broad impact in diverse branches of science and to its potential for technological applications [1]. Dissipative models offer, however, a more complete and realistic description of different physical systems. In conservative models, gain and loss are completely neglected and the dynamical equilibrium is reached by means of a balance between nonlinear and dispersive effects. In particular, discrete vortex soliton are defined as nonlinear self-localized structures whose phase changes 2πS radians azimuthally (where S is defined as the topological charge). For the continuous case, dissipative vortex soliton families have been found to be stable for a wide interval of S-values [2]. The discrete Ginzburg-Landau equation is - somehow - a universal model where dissipative solitons are their most interesting solutions: 2 4 2 4 iψ̇m,n + Ĉψm,n + |ψm,n | ψm,n + ν |ψm,n | ψm,n = iδψm,n + iε |ψm,n | ψm,n + iµ |ψm,n | ψm,n . (4) Eq.(4) represents a physical model for open systems that exchange energy with external sources. ψm,n is the complex field amplitude at the (m, n) lattice site. Fields propagating in each waveguide interact only with nearest-neighbors through their evanescent tails described by the operator Ĉ. Nonlinear higher order Kerr term is represented by ν while ε > 0 and µ < 0 are the coefficients for cubic gain and quintic losses, respectively. Linear losses are determined by negative δ. We have found different families of these localized solutions connected successively by means of saddle-node bifurcations. We studied their stability and found two types of stable vortex families coexisting for the same set of parameters. We have dynamically unveiled the second type of stable solution by following the decaying of an initially unstable vortex. This observation is very different to previous results, where an unstable vortex just vanishes on propagation, through completely radiative decay. Moreover, our final vortex solution possesses a nontrivial phase structure where two different charges coexist (see Figure). We were able to dynamically excite it by using a simple initial configuration and therefore, believe in the feasibility of experimental observation of this novel type of dissipative structures. Bibliografı́a [1] F. Lederer et al., Phys. Rep. 463, 1 (2008). [2] J.M. Soto-Crespo, N. Akhmediev, C. Mejı́a-Cortés, and N. Devine, Opt. Exp. 17, 4236 (2009). [3] C. Mejı́a-Cortés, J.M. Soto-Crespo, R.A. Vicencio and M.I. Molina, submitted (2010). Pucón 10-12 Nov. 2010 82 XVII Simposio Chileno de Fı́sica C-07: Impactos a hipervelocidad: simulación por medio de dinámica molecular Claudia Loyola1,2 , Gonzalo Gutiérrez1 1 Grupo de NanoMateriales, Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, 2 Casilla 653, Santiago, Chile. Department of Materials Science and Engineering, Iowa State University. www.gnm.cl Keywords: hipervelocidad, impactos, simulación computacional. Resumen El impacto de proyectiles a alta velocidad (hypervelocity impact) es un tema de gran interés desde el punto de vista de investigación básica y aplicada, siendo relevante en áreas tales como la ingenierı́a, la aeronáutica y la fı́sica de materiales, ası́ como en aplicaciones civiles y militares, entre otras. Aquı́ investigamos el efecto de un impacto a alta velocidad en un lı́mite particular, a saber: cuando un proyectil muy masivo y duro se hace colisionar contra un blanco blando, en reposo. El sistema simulado consiste en un blanco representado por una caja cúbica conteniendo 55296 átomos de cobre y un proyectil esférico, compuesto de 47 átomos de cobre. La interacción inter-atómica es representada por el potencial empı́rico de muchos cuerpos de Sutton-Chen [2], y la simulación fue conducida en el ensemble microcanónico, empleando el código Las Palmeras Molecular Dynamics [3]. Se estudiaron impactos con velocidad del proyectil (constante durante toda la simulación) de 1.5 km/s, 3.0 km/s y 5.0 km/s. La acción del proyectil sobre el blanco se cuantificó mediante el cálculo de las propiedades estructurales, además de los perfiles de temperatura y densidad, para cada velocidad. En todos los casos se observó fusión local y desorden estructural del blanco. En dependencia de la velocidad del proyectil, la muestra recobra su estructura inicial o se queda en una combinación de fases, incluyendo una parte amorfa, de menor densidad. En la presentación se analizará en detalle los diferente situaciones, y se mostrarán u animaciones, obtenidas de la simulación, que ilustran el fenómeno fı́sico subyacente. Bibliografı́a [1] D. Jacquet and Y. L. Beyec, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 193, 227, (2002). [2] A. P. Sutton and J. Chen, Philosophical Magazine Letters 61, 139-164, (1990). [3] S. Davis, C. Loyola, F. González, J. Peralta, Las Palmeras Molecular Dynamics: A flexible and modular molecular dynamics code, Computer Physics Communications (2010), doi:10.1016/j.cpc.2010.08.030. Pucón 10-12 Nov. 2010 83 XVII Simposio Chileno de Fı́sica C-08: Estudio a nivel atomico de la colision inelastica entre dos nano-objetos metalicos 1 C. Rioseco1 , J. Rojas1 , N. Amigo1 , G. Gutiérrez1 , S. Davis1 Grupo de NanoMateriales, Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Casilla 653, Santiago, Chile. www.gnm.cl [email protected], [email protected] Keywords: colisiones, dinámica molecular Resumen Se estudia la colisión entre dos cuerpos pequeños, de pocas partı́culas (nano-objetos), donde uno está en reposo y el otro se mueve con velocidad v al encuentro de él. El objetivo de este trabajo es cuantificar en que tipo de energı́a (térmica, de traslación, potencial) se convierte la energı́a inicial del proyectil, llevando una contabilidad detallada de este proceso (ver figura). De este modo, comparamos este modelo atomı́stico con lo que se describe en la literatura a nivel macroscópico [1] y que constituye un ejemplo clásico y obligado de colisiones inelásticas. El sistema se estudia a través de simulación computacional, en particular mediante dinámica molecular usando el programa Las Palmeras Molecular Dynamics (www.lpmd.cl)[2]. La configuración está compuesta por dos nanocubos de masa comparable: uno conformado por átomos de oro y el otro conformado por átomos de cobre. La interacción de las partı́culas se modela a través del potencial Sutton-Chen [3]. La simulación se desarrolla de manera que al nanocubo de oro se le imprime una velocidad inicial para que choque al nanocubo de cobre, inicialmente en reposo. Las pruebas se realizan a diferentes velocidades iniciales y temperaturas del sistema, siendo las colisiones de forma frontal y simétrica entre sus caras, como se observa en la figura. Los resultados muestran que existen dos regimenes fácilmente distinguibles: a bajas velocidades la configuracón se atrae reacomodando sus átomos superficiales de tal modo que resulta un sistema oscilante en reposo, en contraste con el caso de altas velocidades iniciales, en el cual ambos cubos se interpenetran, adquiriendo el sistema una velocidad neta de traslación que los hace moverse como un todo. Bibliografı́a [1] M. Alonso, E. Finn, Fı́sica Universitaria, Adisson-Wesley, 1972. [2] S. Davis, C. Loyola, F. González, J. Peralta, Las Palmeras Molecular Dynamics: a flexible and modular molecular dynamics code, Computer Physics Communications (2010), doi:10.1016/j.cpc.2010.08.030 [3] A. P. Sutton and J. Chen, Long-range Finnis–Sinclair potentials, Phil. Mag. Lett. 61, 139 (1990). Pucón 10-12 Nov. 2010 84 XVII Simposio Chileno de Fı́sica C-09: Sistemas neuronales artificiales para el análisis espectral R. Correa1 , J.R. Morales2 , P. Miranda2 , S. Cancino2, M.I. Dinator2 , I. Requena3 1 Universidad Tecnológica Metropolitana, Santiago, Chile. 2 Universidad de Chile, Santiago, Chile. 3 Universidad de Granada, Granada, España. [email protected] Keywords: Sistemas Neuronales, PIXE. Resumen En el presente trabajo se reporta la implementación de Sistemas Neuronales Artificiales (SNA) en el estudio de espectros PIXE ( Proton Induced X - ray Emission) obtenidos de muestras de origen orgánico (peces del Lago Rapel)[1] y de aerosoles colectados en la ciudad de Santiago. Los experimentos PIXE se desarrollan en el Acelerador Van de Graaff de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Chile [2]. Los SNA están constituidos por un número determinado de redes neuronales (RNs) que han sido entrenadas en forma independiente con el algoritmo de retro propagación del error y que operan en paralelo al interior de cada SNA. Las RNs como paradigma de la inteligencia artificial han sido estudiadas en forma profusa y hoy existe amplia literatura sobre sus fundamentos, tipos de arquitecturas empleadas y aplicaciones en diversas áreas. El uso de la metodologı́a de las RNs en el ámbito de la fı́sica atómica y nuclear se inicia a finales de la década de los 80 y de ahı́ en adelante se desarrolla en forma creciente hasta nuestro dı́as. Un campo de aplicaciones importante es en el análisis espectral, en particular en espectros de rayos X y rayos gama. En nuestro diseño, para cada elemento espectral de interés se constituye un SNA que entrega las respuestas a la consulta realizada. En el proceso de entrenamiento de las RNs componentes del sistema se utilizan parámetros de entrada que están relacionados con etapas del proceso experimental realizado y de los cuales uno sólo se obtiene directamente del espectro recopilado. La respuesta que entrega cada red es el valor de la concentración elemental respectiva presente en la muestra y la respuesta del SNA es una combinatoria especı́fica de estos valores entregados por las redes. El objeto de los SNA es reducir el error relativo respecto al que deriva del uso individual de cada red, como queda estipulado en [3]. En las muestras orgánicas se determinaron las concentraciones de P, S, K, Fe y Zn y en las de aerosoles de AL, Si, S, K y Fe, detectados en todas las muestras junto a otros elementos minoritarios. En ambos casos se observa una buena aproximación entre las concentraciones determinadas por los SNA y aquellas obtenidas por otros métodos computacionales. La implementación de los SNA es promisoria ya que deriva en una significativa reducción de los tiempos y costes de cálculos, y por ende, puede considerarse como un sistema que opera en lı́nea y en tiempo real. Bibliografı́a [1] R. Correa, M.A. Chesta, J.R. Morales, M.I. Dinator, I. Requena, I. Vila, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 248, (2006) p 324. [2] P.A. Miranda, M.A. Chesta, S.A. Cancino, J.R. Morales, M.I. Dinator, J.A. Wachter, C. Tenreiro, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 248, (2006) p 150. [3] R. Correa, M.I. Dinator, J.R. Morales, P.A. Miranda, S.A. Cancino, I. Vila, I. Requena, International Journal of PIXE 18, (2008)147. Pucón 10-12 Nov. 2010 85 XVII Simposio Chileno de Fı́sica C-14:Burning a candle in a vessel, a simple experiment with a long history César Nuñez, Francisco Vera, Rodrigo Rivera Instituto de Fı́sica, Pontificia Universidad Católica de Valparaı́so, Av. Universidad 330 Curauma, Valparaı́so, Chile. [email protected] Keywords: Science Education, candle experiment, combustion, Oxygen, Lavoisier Resumen The experiment in which a candle is burned inside an inverted vessel partially immersed in water has a history of more than 2200 years, but even nowadays it is common that students and teachers relate the change in volume of the enclosed air to its oxygen content. Contrary to what many people think, Lavoisier concluded that any change in volume in this experiment is negligible; moreover the explanation relating oxygen consumption in the air with its change in volume is known to be wrong. In this work we briefly review the history behind the candle experiment and its relationship with erroneous explanations typically found in modern literature. One of the key factors behind Lavoisier success was the use of experiments carefully designed to test different hypothesis. Following these steps, we performed several closed volume experiments where the candle wick was replaced by a capillary stainless steel cylinder supported and heated by a nichrome filament connected to an external power supply. Our recorded experiments are displayed as web pages, designed with the purpose that the reader can easily visualize and analyze modern versions of Lavoisier experiments. These experiments clearly show an initial phase of complete combustion, followed by a phase of incomplete combustion with elemental carbon or soot rising to the top of the vessel, and a final phase where the hot artificial wick only evaporates a white steam of wax that cannot ignite because no oxygen is left in the closed atmosphere. After either a complete or incomplete combustion of the oxygen, our experiments show that the final air volume is nearly equal to the initial air volume. Pucón 10-12 Nov. 2010 86 XVII Simposio Chileno de Fı́sica C-15: Amortiguamiento ciclotrónico en plasmas relativistas no extensivos V. Muñoz1,2 , J. A. Valdivia1,2 1 Departamento de Fı̀sica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Santiago, Chile. Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y Nanotecnologı́a, CEDENNA, Chile. 2 [email protected] Keywords: plasmas, teorı́a cinética, entropı́as no extensivas Resumen Distribuciones de velocidad no Maxwellianas se observan comúnmente en plasmas espaciales y de laboratorio, tales como magnetósferas de pulsares o planetas, viento solar o plasmas de electrones. El formalismo tradicional de mecánica estadı́stica, basado en la entropı́a de Boltzmann-Gibbs, resulta no ser adecuado para tratar estos sistemas, y diversas propuestas han sido desarrolladas para solucionar este problema. Una de ellas es tratar estos sistemas (de no equiilbrio) como estados de equilibrio, pero de una entropı́a no extensiva. Previamente, hemos estudiado la propagación de ondas longitudinales en un plasma relativista, con una distribución de velocidades de electrones que maximiza la entropı́a de Tsallis [1]. Se ha mostrado que, a diferencia del caso no relativista [2], la frecuencia de plasmas es modificada por los efectos no extensivos, de modo que tales efectos pueden también encontrarse en ondas que no se propagan. El caso de longitud de onda finita también ha sido estudiado, y tanto la relación de dispersión como el amortiguamiento de Landau de ondas de Langmuir han sido calculados numéricamente en el régimen ultrarrelativista [3]. En este trabajo, estudiamos los efectos de la no extensividad en el amortiguamiento ciclotrónico de ondas en un plasma relativista. Obtenemos resultados analı́ticos para el caso no relativista y, siguiendo a la Ref. [3], estudiamos numéricamente el régimen ultrarrelativista. Bibliografı́a [1] C. Tsallis. 1988. J. Stat. Phys. 52, 479. [2] J. A. S. Lima, R. Silva, Jr., y J. Santos. 2000. Phys. Rev. E 61, 3260. [3] V. Muñoz. 2006. Nonlinear Proc. Geophys. 13, 237. Pucón 10-12 Nov. 2010 87 XVII Simposio Chileno de Fı́sica C-17: Can non-propagating hydrodynamic solitons be forced to move? Marcel Clerc1 , Ignacio Espinoza2 , Nicolás Mujica1 , Tania Sauma1, Yair Zarate1 . 2 1 Universidad de Chile, Chile Universidad Católica de Chile, Chile. [email protected] Keywords: Solitons nonlinear dynamics, Solitons fluids, Bifurcation nonlinear dynamics Resumen Development of technologies based on localized states depends on our ability to manipulate and control these nonlinear structures. In order to achieve this, the interactions between localized states and control tools should be well modelled and understood. We present a theoretical and experimental study for handling non-propagating hydrodynamic solitons in a vertically driven rectangular water basin, based on the inclination of the system. Experiments have shown that tilting the basin induces non-propagating solitons to drift towards an equilibrium position through a relaxation process. Our theoretical approach is derived from the parametrically driven damped nonlinear Schrödinger equation which models the system. The basin tilting effect is incorporated as a spatially inhomogeneous linear correction on dissipation. A motion law for hydrodynamic solitons can be deduced from these assumptions. The model equation, which includes a constant speed and a linear relaxation term, nicely reproduces the motion observed in our experiment. Figura 18: A soliton travels to a shallower region when the basin is tilted in 0,66o clockwise. Driven frequency and amplitude are 10.4 Hz and 0.078 g. Images were taken stroboscopically when soliton reaches its maximum after every eight cycles. Bibliografı́a [1] Newell A C, Solitons in Mathematics and Physics (Philadelphia: Society for Industrial and Applied Math- ematics), 1985. [2] See, e.g., L.M. Pismen Patterns and Interfaces in Dis- sipative Dynamics (Springer Series in Synergetics, Berlin Heidelberg 2006), and references therein. [3] Cross M. and Greenside H., Pattern Formation and Dy- namics in Nonequilibrium Systems, (Cambridge University Press, New York), 2009. [4] Coullet P., Int. J. of Bif. Chaos 12, 2445 (2002). 5. van Saarloos W. and Hohenberg, P.C., Phys. Rev. Lett. 64, 749 (1990). [5] Clerc M.G., Coulibaly S., Mujica N., Navarro R., and Sauma T., Phil. Trans. R. Soc. A 367, 3213 (2009). Pucón 10-12 Nov. 2010 88 XVII Simposio Chileno de Fı́sica C18: Neural network estimation of global solar radiation over la serena city Juan A. Lazzús and Alejandro A. Pérez Ponce Departamento de Fı́sica, Universidad de La Serena, Casilla 554, La Serena, Chile [email protected] Keywords: Solar energy, global radiation, neural networks, meteorological data. Resumen Solar energy estimation procedures are very important in the renewable energy field for development of mathematical models, optimization and advanced control of processes. Solar radiation data provide information on how much of the sun is energy strikes a surface at a location on earth during a particular time period. These data are needed for effective research into solar-energy utilization. Due to the cost and difficulty in measurement, these data are not readily available. Therefore, there is the need to develop alternative ways of generating these data. In this study, an artificial neural network (ANN) was developed for the estimation of hourly global solar radiation (RG) over La Serena city using data measured from a meteorological station. 25123 data points of global solar radiation of 5 years (2001-2005) were used to train the network and then 7618 data points of global solar radiation not used in the training process were predicted (years 2006 and 2007). The meteorological data used in the model were: wind speed, relative humidity, air temperature, and soil temperature. Examples of wide range for the input variables that the ANN must treat for training and prediction are: wind speed from 0.5 to 6 (m·s-1); relative humidity from 28 to 100 %; air temperature from 7 to 28 (o C); and soil temperature from 8 to 36 (o C). Several network architectures were tested to select the most accurate. The accuracy was checked using the average absolute relative deviation (AARD) between the calculated values (calc) and experimental data (exp) of RG during the training and the prediction steps. The network that obtained the lowest deviation during the training was one with 4 neurons in the input layer, 16 and 8 neurons in the hidden layers, and one neuron in the output layer. The results show that the ANN can be accurately trained and that the chosen architecture can estimate the RG with acceptable accuracy: AARD less than 9 % for the training and for the validation step. The low deviations found with the proposed method indicate that it can estimate the hourly RG with better accuracy than other methods available in the literature. Pucón 10-12 Nov. 2010 89 XVII Simposio Chileno de Fı́sica C19: Surface modes in nonlinear optical lattices with long-range interactions Rodrigo A. Vicencio, Alejandro J. Martı́nez, and Mario I. Molina Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Santiago, Chile Center for Optics and Photonics, Universidad de Concepción, Concepción, Chile [email protected] Keywords: photonics, nonlinearity, solitons. Resumen Arrays of coupled optical waveguides and periodic photonic lattices constitute a current area of intense research activity, due to the rich physical phenomena that arise when combining discreteness, periodicity, nonlinearity and surface effects. Besides the interest stemming from the creation and controlling of the propagation of light beams for their potential use in multiport switching and routing of signals for envisioned all-optical devices, discrete optics has also recently become one of the favorite tools for direct observation of phenomena associated with discrete, periodic media, such as Bloch oscillations, Anderson localization, discrete breathers and solitons, to name a few [1]. We consider a finite array of single-mode, nonlinear (Kerr) optical waveguides including higher-order coupling among sites. In the coupled-modes framework, the system is described by the discrete non-linear Schrödinger (DNLS) equation: i X ∂ui 2 + Vn,m um + γ |un | un = 0 ∂z (5) m6=n where un is the amplitude of the waveguide mode in the n-th waveguide, z is the propagation distance along the array, is the nonlinear parameter, and the coefficient Vn,m is the coupling between the n-th and m-th guides that we model as Vn,m = V e−α(|n−m|−1) , where V is the usual coupling coefficient to nearest-neighbors and α > 0 is the strength for the long-range interaction. We compute nonlinear stationary surface solutions for focussing and defocussing nonlinearities by implementing a multi-dimensional Newton-Raphson method [2]. The Power vs Frequency curves for these modes reveal an important asymmetry between the focussing and the defocussing cases: In the short-range coupling case (α = 6), power thresholds (Pth ) for positive and negative are equal, like in a DNLS lattice [3]. However, when long-range coupling becomes more important (α ≪ 6), Pth increases as α decreases, in the focusing case. On the contrary, in the defocussing case this threshold decreases when α decreases. On the other hand, fundamental nonlinear modes are unstaggered for γ > 0 and staggered for γ < 0. As the power content of the mode is increased, we find that the unstaggered modes retain their character. However, for staggered modes, a new power threshold Pupper appears where the staggered topology of the mode is lost. Finally, we examine the effect of long-range coupling on the evolution √ of an initially localized input beam. We solve Eq.(5) numerically with initial condition un (0) = P0 δn,1 , where P0 is the input power. Results show a diametrically opposite selftrapping behavior between γ > 0 and γ < 0. Bibliografı́a [1] F. Lederer, G.I. Stegeman, D.N. Christodoulides, G. Assanto, M. Segev, and Y. Silberberg, Phys. Rep. 463, 1 (2008). [2] A.J. Martı́nez, R.A. Vicencio and M.I. Molina, submitted (2010). [3] M.I. Molina, R.A. Vicencio, and Yu.S. Kivshar, Opt. Lett. 31 1693 (2006); C.R. Rosberg, D.N. Neshev, W. Krolikowski, A. Mitchell, R.A. Vicencio, M.I. Molina, and Yu.S. Kivshar, Phys. Rev. Lett. 97 083901 (2006). Pucón 10-12 Nov. 2010 90 XVII Simposio Chileno de Fı́sica C-20: Resultados rigurosos para la velocidad de propagación de los frentes para la ecuación de Kolmogorov–Petrovskii–Piscounov con cut–off R. D. Benguria1, M. C. Depassier1, M. Loss2 1 2 P. Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile. Georgia Institute of Technology, Atlanta, GA, EE.UU. [email protected] Keywords: Ecuación de Reacción Difusión, Frentes, Cut–off Resumen We study the effect of a cut–off on the speed of pulled fronts of the reaction diffusion equation. We prove rigorous upper and lower bounds on the speed in terms of the cut-off parameter ǫ. From these bounds we estimate the range of validity of the Brunet-Derrida formula for a general class of reaction terms. Pucón 10-12 Nov. 2010 91 XVII Simposio Chileno de Fı́sica C21: Fifht order evolution equation for dissipative solitons M. C. Depassier, J. Letelier Pontificia Universidad Católica de Chile. [email protected] Keywords: Nonlinear waves, Solitary waves, Instabilities Resumen Estudiamos la evolución de ondas superficiales de pequeña amplitud en flujo por un plano inclinado. Para ondas de pequeña amplitud las ondas, pueden ser descritas por la ecuación de Kuramoto-Sivashinsky si la tensión superficial es suficientemente grande. Consideramos el caso de tensión superficial débil y derivamos una ecuación de evolución no lineal de quinto orden. Encontramos soluciones analı́ticas de esta ecuación en forma de ondas solitarias, frentes, salto hidráulico y psoluciones periódicas. Mostramos la conexión de esta ecuación con la ecuación de Lin. Pucón 10-12 Nov. 2010 92 XVII Simposio Chileno de Fı́sica C-22: Geometrı́a y fı́sica en el plegado de granos de polen Eleni Katifori1,2 , Silas Alben3,4, Enrique Cerda5 , David R. Nelson1,3 , Jacques Dumais6 1 Department of Physics, Harvard University, Cambridge, MA 02138. Center for Studies in Physics and Biology, Rockefeller University, New York, NY 10065. 3 School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University, Cambridge, MA 02138. 4 School of Mathematics, Georgia Institute of Technology, Atlanta, GA 30332. 5 Departamento de Fı́sica, Universidad de Santiago de Chile, Santiago, Chile. Department of Organismic and Evolutionary Biology, Harvard University, Cambridge, MA 02138. 2 6 [email protected] Keywords: Plegamiento, Cáscaras, Granos de polen, Elasticidad. Resumen Durante el proceso de polinización los granos de polen son liberados de la antera y expuestos a un ambiente seco lo que rápidamente disminuye sus posibilidades de sobrevivencia por efectos de deshidratación. Para sobrevivir los granos de polen han desarrollado una serie de adaptaciones fisiológicas y estructurales de las cuales la mas impactante es la de tener la capacidad de abrirse y cerrarse en respuesta a las condiciones de humedad del medio ambiente. En este trabajo mostraremos cómo simples principios mecánicos y geométricos pueden explicar este diseño estructural con el fin de guiar la deformación de granos de polen en direcciones que economizan el uso de energı́a. Pucón 10-12 Nov. 2010 93 XVII Simposio Chileno de Fı́sica C-23: Formación de pliegues durante el colapso de una lámina delgada sometida a descompresión E. Hamm Universidad de Santiago de Chile, Santiago, Chile. [email protected] Keywords: pressure, thin sheets, collapse. Resumen Una pelı́cula delgada, fuertemente deformada, presenta pliegues [1], vértices [2] y arrugas [3]. La selección de una u otra estructura está determinada por cómo se fuerce a la pelı́cula y por las condiciones de borde. Por el momento no es claro cuáles son las estructuras fundamentales capaces de describir un estado general de deformación de una pelı́cula delgada. Sin embargo, en varios casos se observa una focalización de la deformación y del esfuerzo, lo que confiere a este proceso un carácter universal [4]. Esto explica por qué una buena parte de la investgación en esta área esté orientada a probar una variada gama de configuraciones, geometrı́as y clases de forzamiento [5]. En este trabajo se presentan resultados de experimentos donde una lámina elasto-plástica es sometida a presión isotrópica mediante aplicación de vacı́o. La lámina es obligada a colapsar sobre un cuerpo con curvatura gaussiana no nula, lo que provoca la formación de pliegues, cuya geometrı́a está determinada por la forma del cuerpo y por las propiedades elásticas de la lámina. Los pliegues están caracterizados por un radio de curvatura dependiente del módulo de flexión de la lámina y de la diferenca de presión que hay entre sus dos paredes. Bibliografı́a [1] Lobkovsky, A. E., Gentges, S., Li, H., Morse, D.,Witten, T. A., Science 270, 1482-1485 (1995). [2] Cerda, E., Chaı̈eb, S., Melo, F., Mahadevan, L., Nature 401, 46-49 (1999). [3] E. Cerda and L. Mahadevan, Phys. Rev. Lett. 90, 46-49 (1999). [4] Witten, T. A., Rev. Mod. Phys. E 79, 643 (2007). [5] J. Huang, et al., Science 317, 650 (2007). Pucón 10-12 Nov. 2010 94 XVII Simposio Chileno de Fı́sica C-24: Resonancia auto-paramétrica en un sistema no oscilatorio Cristián Fernández-Oto, Marcel G. Clerc, Claudio Falcón Departamento de Fı́sica, Universidad de Chile, Santiago Chile. [email protected] Keywords: Resonancia paramétrica, auto-oscilación, efectos de alta frecuencia Resumen Uno de los comportamientos dinámicos sorprendentes que ocurre en la naturaleza es cuando un oscilador es forzado dinámicamente: tiene la tendencia a oscilar con la frecuencia del forzamiento mostrando mayor amplitud para ciertas frecuencias y amplitudes más pequeñas para las demás. Este fenómeno, conocido como la resonancia está presente en nuestra vida cotidiana, se puede observar por ejemplo en un columpio, al remar en un bote o al tocar el violı́n. Por otra parte, este fenómeno ha permitido el desarrollo de diferentes dispositivos tales como transformadores eléctricos, receptores de radio, hornos de microondas, resonadores magnéticos, el láser, por mencionar algunos. En este trabajo, se estudia la auto-generación de oscilaciones permanentes producto de un forzamiento paramétrico en un sistema no oscilatorio, donde una oscilación sostenida aparece a una amplitud y frecuencia controlada, directamente relacionada con los parámetros del forzamiento externo. Llamamos a este fenómeno resonancia auto-paramétrica. Identificamos los principales ingredientes para el desarrollo de la resonancia auto-paramétrica en sistemas no oscilatorios. Mostramos su existencia en un modelo simple y en un modelo prototipo (el péndulo). Teóricamente, se calcula la aparición de esta oscilación no lineal mediante el cálculo de su curva de estabilidad (siguiendo la estrategia pionera desarrollada por Kapitza para el péndulo invertido [1]), la cual es confirmada por simulaciones numéricas. La robustez de este efecto es posteriormente confirmada experimentalmente en un péndulo forzado paramétricamente. Bibliografı́a [1] P. L. Kapitza, Sov. Phys. JETP 21, 588 (1951) Pucón 10-12 Nov. 2010 95 XVII Simposio Chileno de Fı́sica C-25: Scalability and scaling laws for plasma focus similarities and differences in devices from 1MJ to 0.1J L. Soto1,2 C. Pavez1,2 , A. Tarifeño-Saldivia2,3,J. Moreno 1,2 and F. Veloso1,2 1 2 Chilena de Energı́a Nuclear, Casilla 188-D, Santiago, Chile. Center for Research and Applications in Plasma Physics and Pulsed Power, P4, Chile 3 Universidad de Concepción, Chile. [email protected] Keywords: Plasma Focus, Scaling laws. Resumen A comprehensive analysis about scaling laws for plasma focus devices producing neutrons is presented. Similarities and differences in plasma focus devices working with stored energies ranging from 1MJ to 0.1J are found. Certain scaling rules have been found from the research developed at the Chilean Nuclear Energy Commission in sub kilojoule devices. These rules combined with other scaling laws have been applied to design and to construct plasma focus devices with storage energy in a region never explored before (tens of joules and less than 1 joule). Thus, a comprehensive analysis including also results from other groups is presented. In particular, all of the devices, from the largest to the smallest, keep the same value of ion density, magnetic field, plasma sheath velocity, Alfvén speed and the quantity of energy per particle. Therefore, fusion reactions are even possible to be obtained in ultraminiature devices (driven by generators of 0.1J for example), as they are in the bigger devices (driven by generators of 1MJ). However, the stability of the plasma pinch highly depends on the size and energy of the device [1]. Bibliografı́a [1] L. Soto, C. Pavez, A. Tarifeño, J. Moreno and F. Veloso, Plasma Sources Sci. and Technol. 19, 055017 (2010) Pucón 10-12 Nov. 2010 96 XVII Simposio Chileno de Fı́sica C-26: Analisis complementario de imágenes radiográficas generadas a partir de rayos x pulsados en un plasma focus pequeño M. Zambra1,2, C. Pavez1,2 , J. Moreno1,2 , F. Veloso1,2 y L. Soto1,2 1 2 Comisión Chilena de Energı́a Nuclear, Casilla 188-D, Santiago, Chile. Center for Research and Applications in Plasma Physics and Pulsed Power, P4 , Chile. [email protected] Keywords: Rayos X, plasma focus, densidad óptica. Resumen Utilizando un dispositivo plasma focus experimental de baja energı́a (PF-400J), se han obtenido resultados experimentales anteriores [1] cuyo análisis de imágenes radiográficas, generadas a partir de la emisión pulsada de radiación X, muestra una tendencia de crecimiento de la energı́a efectiva media de la radiación X detectada en función del número de pulsos de rayos X que impresionan una pelı́cula radiográfica. Utilizando Hidrógeno como gas de fondo en una cámara de descarga, de alrededor de 70 cm3 , en la configuración de electrodos de plasma focus, se generan rayos X duros que son susceptibles de caracterizar tanto a partir de diferentes diagnósticos (técnicas de filtros metálicos, centelleador-fotomultiplicador, dosimetrı́a, entre otros) como del análisis de las imágenes que se obtienen (densitometrı́a en particular). El presente trabajo complementa el análisis de caracterización de los rayos X anteriores [1] a partir de un análisis densitométrico de imágenes radiográficas de elementos orgánicos e inorgánicos. Bibliografı́a [1] M. Zambra et al, Plasma Phys. Control. Fusion 51, 125003 (2009). Pucón 10-12 Nov. 2010 97 XVII Simposio Chileno de Fı́sica C-27: Descarga capilar pulsada como fuente de rayos-x blandos J. C. Valenzuela, M. P. Valdivia, E. S. Wyndham, M. Favre, H. Chuaqui and H. Bhuyan Facultad de Fı́sica, Pontificia Universidad Católica de Chile, Ave. Vicuña Mackenna 4860, Santiago, Chile. [email protected] Keywords: capilar, interferometrı́a, EUV Resumen Trabajos previos han mostrado algunas de las principales caracteristicas de las descargas capilares pulsadas [1-3]. En el presente trabajo nos concentramos en las propiedes ópticas del plasma. Un laser de 12 ps fue utilizado para realizar interferometrı́a y shadowgrafı́a axialmente a la columna de plasma. Debido a que el tiempo caracteristico de la descarga es 10 ns, con este diagnóstico es posible resolver temporalmente la densidad electrónica. Un espectrómetro de incidencia rasante basado en el circulo de Rowland con una interface de CCD fue utilizado para obtener espectros integrados en el tiempo. Longitudes de onda en el rango 3-30 nm es posible obtener esta configuración. Si bien no nos permite ver la evolución temporal de las lı́neas de interés, éste nos muestra los diferentes estados de ionización presentes en el plasma. La evolución temporal fue posible observarla con el uso de diodos de silicio de la serie AXUV [4] y el uso de 1 µ m de Ti, 1,5 µm de Al, 2 µm de policarbonato y 300 nm de ZrSi. Se utilizó diodos de silicio y un detector fotoconductor de diamante con respuesta plana en la región de interés, y con resolución temporal menor que 1 ns, para estimar energı́as en ciertas ventanas, determinadas por los filtros utilizados, y como se menciono anteriormente para observar la evolución temporal de algunas lı́neas de emisión. En conjunto, todas estas mediciones realizadas nos permitieron obtener un mejor entendimiento de la dinámica del plasma. Bibliografı́a [1] M. Favre, P. Choi, H. Chuaqui, I. Mitchell, E. Wyndham and A.M. Leñero. 2003. Plasma Sources. Sci. and Tech. 12 78-84. [2] M.Favre, E.Wyndham, A.M.Leñero, F.Suzuki, J.Valenzuela, G.Avaria, M.Ruiz, H.Bhuyan P.Choi. 2008. Plasma Sources Sci. and Technol. 17 024011. [3] E. S. Wyndham, M. Favre, M. P. Valdivia, J. C. Valenzuela, H. Chuaqui and H. Bhuyan. Rev. Sci. Instrum. 81 093502. [4] www.ird-inc.com. Pucón 10-12 Nov. 2010 98 XVII Simposio Chileno de Fı́sica C-28: Estimation of the eddy-diffusion coefficient in the central plasma sheet using the themis satellite data V. Pinto1,2 , M. Stepanova3, J. A. Valdivia1, E. Antonova4,5 1 Universidad de Chile, Facultad de Ciencias, Santiago, Chile. Universidad Católica del Maule, Facultad de Ciencias Básicas, Talca, Chile. 3 Universidad de Santiago de Chile, Departamento de Fı́sica, Santiago, Chile. Skobeltsyn Institute for Nuclear Phisics, Moscow State University, Moscow, Russian Federation. 5 Space Research Institute, Moscow, Russian Federation. 2 4 [email protected] Keywords: Magnetosphere tail, Turbulence, Space Plasma Physics Resumen Turbulent processes in the central plasma sheet have been studied using the tailward alignments of the THEMIS satellites. Fluctuations of the plasma bulk velocity and corresponding eddy-diffusion coefficients were calculated using the simultaneous data obtained by the THEMIS satellites, situated inside the central plasma sheet between approximately 10 and 30 Earth’s radii for quiet time intervals and for different substorm phases. It was found that the eddy-diffusion values increase with the distance from the Earth in the tailward direction for both quiet and substorm time intervals. Nevertheless, it was also found that the values of eddy-diffusion coeffcients increase a few times during substorms. These studies made it possible to create a three-dimensional distribution of the eddy-diffusion coeffcients for quiet and substorm times and compare with those predicted by the Antonova and Ovchinnikov [1] model for the turbulent plasma sheet dynamics during substorms. Bibliografı́a [1] Antonova, E.E., Ovchinnikov, I.L., 1999. J. Geophys. Res. 104, 17289-17297. Pucón 10-12 Nov. 2010 99 XVII Simposio Chileno de Fı́sica C-29: Thermal effects on the propagation of large amplitude electromagnetic waves in magnetized relativistic electron-positron plasmas Macarena Domı́nguez1, Vı́ctor Muñoz1,2 , Felipe Asenjo1 , and Juan Alejandro Valdivia1,2. 1 Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Santiago, Chile. Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y Nanotecnologı́a, CEDENNA, Chile. 2 Keywords: plasmas, nonlinear waves, relativistic effects. Resumen The propagation of circularly polarized electromagnetic waves along a constant background magnetic field in an electron-positron plasma is studied, by means both of a fluid and a kinetic theory treatment. Relativistic effects are included in the particle motion in the wave field. Recently, an exact solution in the context of fluid theory has been obtained [1] for this system. Basing the approach on the magnetofluid field unification formalism [2], it can be shown that relativistic thermal effects can be consistently included by means of a function f, which depends only on the plasma temperature. In Ref. [1], the dispersion relation of large amplitude circularly polarized waves was derived, and its temperature dependence was studied numerically. In the nonrelativistic treatment, two branches exist, an electromagnetic one, which propagates for frequencies above the plasma frequency, and an Alfvén branch, which propagates for frequencies below the cyclotron frequency. Relativistic thermal effects have the effect of decreasing both the effective plasma frequency, and the upper frequency cutoff for the Alfvén branch. Thus, waves in the electromagnetic branch can propagate for lower frequencies than in the cold case, while Alfvén waves are confined to a frequency range which is narrower than in the cold case. In this work we analyze the consistency of the results mentioned above with those obtained from a kinetic treatment. First, the relativistic cold fluid theory is studied for arbitrary values of the longitudinal bulk velocity, thus extending the results in Ref.[1]. Then, kinetic effects are included along the background magnetic field by means of the relativistic Vlasov equation. The corresponding kinetic dispersion relation [3] is numerically studied for various temperatures, and results are compared with the purely fluid treatment followed in Ref. [1]. Bibliografı́a [1] F. Asenjo, V. Muñoz, J. A. Valdivia and T. Hada, Phys. Plasmas 16, 122108 (2009). [2] S. M. Mahajan, Phys. Rev. Lett. 90, 035001 (2003). [3] V. Muñoz, T. Hada and S. Matsukiyo, Earth, Planets and Space 58, 1213 (2006). Pucón 10-12 Nov. 2010 100 XVII Simposio Chileno de Fı́sica C-30: Stable spatial solitons in warm plasma Maxim Dvornikov(1,2) 1 2 Universidad Tecnica Federico Santa Maria, Valparaiso, Chile. Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere and Radiowave Propagation, Troitsk, Russia. Keywords: Resumen We study the existance of axially and radially symmetric electron and ion nonlinearities. We derive the new nonlinear Schrodinger equation with which takes into account the dynamics of ions. which plasma structures in the model which includes various The dynamics of Langmuir solitons in two and tree dimensions, appear in our model, is analyzed numerically. We show that nonlinear solitons. The applications of nonlocal nonlinearities effects arrest the collapse of Langmuir the obtained results to the description of natural spherically and axially symmetric plasmoids is discussed. Pucón 10-12 Nov. 2010 101 XVII Simposio Chileno de Fı́sica C-31: Application of Pulsed Power to Materials Science: Development of a Solenoid for a Rare-Earth Permanent Magnets Pulsed Magnetizer José Luis Giordano1,2, Luis Altamirano 3,4 , Leopoldo Soto2,3 1 2 Universidad de Talca, Fac. de Ingenierı́a, Camino a Los Niches km.1, Curicó, Chile Centre for Research and Applications in Plasma Physics and Pulsed Power (P4), Chile 3 Comisión Chilena de Energı́a Nuclear, Amunátegui 95, Santiago, Chile 4 Dicontek, Santiago, Chile Keywords: Resumen A solenoid magnet design of a 10 tesla (100 kG) pulsed magnetizer is presented. The apparatus constructed and characterized is a low power capacitive discharge magnetizer ( 210 J) that can axially saturate cylindrical rare earth permanent magnets (REPMs) up to 0.5 cm3 and 8 mm diameter at room temperature. The air-core, uniform current density coil and 2-pole magnetizing fixture is directly designed (avoiding trial and error procedures) to produce maximum field for a given electrical power. The power circuit has the capacitor bank, a power thyristor, a shunt resistor and a freewheel power rectifier parallel to the solenoid. The magnetizing pulse width of this circuit is 0.69 ms and the maximum current amplitude for 990 V is 1.6 kA. The apparatus was tested at the Materials Science and Engineering Laboratory of the University of Talca in non-destructive essays on cylindrical (5mm length and 8mm diameter) commercial ”neodymium magnets”. Hysteresis cycles of the magnet field Bm (measured on the center of the ”S-pole”by using a Hall probe) versus the discharge voltage V0 were recorded. The experimental results show that after saturation (at 3 T applied field) the material has BHm ¿252 kJ/m3 ( 32 MGOe). This very high value corresponds only to Nd2Fe14B ”supermagnets”. Pucón 10-12 Nov. 2010 102 XVII Simposio Chileno de Fı́sica C-32: La estabilidad de la materia B. Loewe1 1 Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago Chile. [email protected] Keywords: Materia, Estabilidad, Lieb-Thirring. Resumen La primera demostración de la estabilidad de la materia se debe Dyson y Lenard. Ellos consideraron a la materia como una colección de puntos cargadas no relativistas interactuando sólo a través de fuerzas de Coulomb, despreciando cualquier otra interacción, argumentando que estas solo eran pequeñas correcciones al problema. Aunque esto es claramente cierto para la materia común, aquella que vemos en nuestra vida diaria, nos podrı́amos preguntar, ¿qué sucede con la materia bajo condiciones extremas, tales como un campo magnético extremádamente fuerte, como aquellos que se pueden encontrar en un pulsar?, o, ¿qué tipo de estabilidad tenı́a la materia en el universo temprano, cuando otras interacciones tenı́an un mayor rol?. Estas preguntas nos llevan a tratar de extender la demostración para la estabilidad de la materia a condiciones más generales. El sueño dorado serı́a resolver este problema en la fı́sica mas fundamental a nuestro haber hoy en dı́a, lo cual serı́a el Modelo Estándar de Fı́sica de Partı́culas. El problema que convierte esto en un problema muy difı́cil, y no resuelto todavı́a, es que en Teorı́a de Campo no sabemos como describir estados ligados y el número de partı́culas ni siquiera se mantiene constante. De esta manera, tan solo enunciar el problema acarrea dificultad. Debido a esto, primero tratamos de aproximar el problema real con otros más accesibles: partiendo desde el más simple de todos, materia no relativista interactuando con campos magnéticos a través del operador de Pauli, a aproximaciones más sofisticadas de QED. El trabajo a presentar consiste en una parte de un paper de revisión el cual estamos (R. Benguria y B. Loewe) preparando para publicar. Primero introduzco el concepto de estabilidad de la materia. Luego, muestro una solución al problema en el contexto de mecánica cuántica no relativista, para después dedicarme al caso de un sistema de muchas partı́culas interactuando con campos magnéticos: Primero con un campo clásico y materia no relativista, luego con campos cuantizados y materia no relativista, y finalmente con campos cuantizados y materia relativista.. Pucón 10-12 Nov. 2010 103 XVII Simposio Chileno de Fı́sica C-33: Deterministic Generation of Dicke States Carlos López, Juan Carlos Retamal Departamento de Fı́sica Universidad de Santiago de Chile Avenida Ecuador 3493, estación Central, Santiago de Chile. [email protected] Keywords: Dicke Model, Collective states, Entanglement. Resumen In this work we address the problem of deterministic generation of Dicke States on a collection of N two level systems. In particular we focus our attention on the symmetric Dicke states, that is, states which are invariant under the permutation of particles. These are of importance for several applications involving highly entangled states of many particles. In our approach we consider a collection of N two level systems interacting with a bosonic quantum mode which provides the interaction between qubits. This quantum mode could physically represent the center of mass motion of the collective N qubits system for the case of trapped ions, or an electromagnetic field in the case of atoms embedded in a cavity. Considering the regime where the qubits are far from resonance with respect to the quantum mode, we obtain an interaction between qubits which allows us to explore the collective Hilbert space of N qubits. In order to address deterministically the Hilbert space of the composite system we introduce an inhomogeneous coupling condition which introduces a selectivity for restricting the evolution within a portion of the global Hilbert space. Bibliografı́a [1] C. Thiel, J. von Zanthier, T Bastin, E. Solano and G. S. Agarwal, Phys. Rev. Lett. 99, 193602 (2007). [2] C. E. López, J. C. Retamal,, E. Solano, Phys. Rev. A 76, 033413 (2007). [3] D. B. Hume, C. W. Chou, T. Rosenband and D. J. Wineland, Phys. Rev. A 80, 052302 (2009). Pucón 10-12 Nov. 2010 104 XVII Simposio Chileno de Fı́sica C-34: Magnetoinductive breathers in binary metamaterials 1 M. I. Molina1,2 , N. Lazarides3,4 and G. P. Tsironis3,4 Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Santiago, Chile Center for Optics and Photonics (CEFOP), Universidad de Concepción, Concepción, Chile Institute for Electronic Structure and Laser, Foundation for Research and Technology-Hellas, P.O. 2 3 4 Box 2208, 71003, Heraklion, Greece Nonlinear Physics Center, Research School of Physical Sciences and Engineering, Australian National University, Canberra ACT 0200, Australia [email protected] Keywords: Resumen We study theoretically the existence of bulk and surface discrete breathers in a one-dimensional magnetic metamaterial comprised of a periodic binary array of split-ring resonators (SSRs). The two types of resonators differ in the size of their slits and this leads to different resonant frequencies. The binary configuration leads to a linearized magnetoinductive system with two optical bands separated by a gap. When nonlinearity is also taken into account, nonlinear localized modes of discrete breather type may be generated in the gaps. We focus on both the Hamiltonian as well as the dissipative case; and use two approaches, one based on the rotating-wave approximation (RWA) and the other on exact numerics using the breather analysis from the anticontinuous limit. The comparison of the two shows that the RWA is in most cases a good approximation for a relatively accurate breather construction. In the Hamiltonian case we found two types of breathers with even or odd local symmetry depending on the sign of the product of the coupling parameter and the nonlinearity parameter. Both types may exist in the bulk but also at the boundary of the chain; the latter form surface breathers. A similar situation occurs also in the dissipative case where depending on the number of attractors of the single driven nonlinear oscillator system we have different type of dissipative breathers. The binary structure of the lattice allows for generation of breathers through direct external induction. This is accomplished through frequency chirping to the desired frequency. In the process of frequency modulation induction of plane wave instability occurs that leads to breather generation. These breathers move around in the lattice, collide, some decay and eventually a single large breather is left in the metamaterial. This method of breather generation is direct and may be used for experimental breather investigation in metamaterials. Figura 19: Schematic of a binary split-ring resonator array. Bibliografı́a [1] M. I. Molina, I. L. Garanovich, A. A. Sukhorukov and Y. S. Kivshar, Opt. Lett. 31, 2332 (2006). [2] N. Lazarides, G. P. Tsironis and Y. S. Kivshar, Phys. Rev E 77, 036608 (2008). [3] M. I. Molina, N. Lazarides and G. P. Tsironis, Phys. Rev. E 80, 046605 (2009). Pucón 10-12 Nov. 2010 105 XVII Simposio Chileno de Fı́sica C-35: Logarithmic correction to BH entropy as Noether charge R Aros, D E Dı́az and A. Montecinos Departamento de Fı́sica, Facultad de Ingenierı́a, Universidad Andrés Bello, Santiago, Chile. Keywords: Resumen We consider the role of the type-A trace anomaly in static black hole solutions to semiclassical Einstein equations in four dimensions. Via Wald’s Noether charge formalism, we compute the contribution to the entropy coming from the anomaly induced effective action and unveil a logarithmic correction to the Bekenstein-Hawking area law. The corrected entropy is given by a seemingly universal formula Sbh = AH + a · χH · φH 4 (6) involving the coeficient a of the type-A trace anomaly, the Euler characteristic χH of the horizon and the value at the horizon φH of the solution to the uniformization problem for Q-curvature. Two instances are examined in detail: Schwarzschild and a four-dimensional massless topological black hole. We also find agreement with the logarithmic correction due to one-loop contribution of conformal fields in the Schwarzschild background. Pucón 10-12 Nov. 2010 106 XVII Simposio Chileno de Fı́sica C-36: Thermal behavior of Charmonium in the vector channel from the perspective of QCD sum rules C. A. Dominguez1, M. Loewe2, J. C. Rojas3 and Y. Zhang4 1 Centre for Theoretical Physics and Astrophysics,University of Cape Town, Rondebosch 7700, South Africa; Department of Physics, Stellenbosch University, Stellenbosch 7600, South Africa. 2 Facultad de Fı́sica, Pontificia Universidad Católica de Chile, Casilla 306, Santiago 22, Chile. 3 Departamento de Fı́sica, Universidad Católica del Norte, Casilla 1280, Antofagasta, Chile. 4 Centre for Theoretical Physics and Astrophysics, University of Cape Town, Rondebosch 7700, South Africa. Keywords: Form factors, KLZ model. Resumen The thermal evolution of the hadronic parameters of charmonium in the vector channel, i.e. the J/ψ resonance mass, coupling (leptonic decay constant), total width, and continuum threshold are analyzed in the frame of thermal Hilbert moment QCD sum rules. The continuum threshold s0 has the same behavior as in all other hadronic channels, i.e. it decreases with increasing temperature until the PQCD threshold s0 = 4m2Q is reached, being mQ the charm quark mass at T ≃ 1,22Tc . The other hadronic parameters behave in a very different way from those of light-light and heavy-light quark systems. The J/ψ mass is essentially constant in a wide range of temperatures, while the total width grows with temperature up to T ≃ 1,04Tc beyond which it decreases sharply with increasing T . The resonance coupling is also initially constant beginning then to increase monotonically around T ≃ Tc . This behavior of the total width and of the leptonic decay constant is a strong indication that the J/ψresonance might survive beyond the critical temperature for deconfinement, in agreement with some recent lattice results. Pucón 10-12 Nov. 2010 107 XVII Simposio Chileno de Fı́sica C-37: Density Fluctuations in Vibrating Granular Monolayers Gustavo Castillo1 , Nicolás Mujica1 , Pablo Gutiérrez1 , Loreto Oyarte1 , Scott Waitukaitis2 , Rodrigo Soto1 1 2 Universidad de Chile. University of Chicago. Keywords: . Resumen This study aims to quantify density fluctuations in a fluidized quasi-two-dimensional granular system close to a solid-liquid-like transition. This transition is reached above an acceleration threshold and at sufficiently high density. The system is a shallow square cell built with two square ITO coated glass plates. The cell is filled with approximately 10000 spherical 1mm stainless steel particles and the filling density is about 85 %. Due to the dissipative nature of grain contacts, energy is injected in the system by vertical vibrations. To characterize the system we measure its Static Structure Factor as well as dynamical correlation functions. Pucón 10-12 Nov. 2010 108 XVII Simposio Chileno de Fı́sica C-38: Linearly independent states decomposition: an experimental test Marcelo Alid, A. Maldonado-Trapp, Luis Roa. Universidad de Concepción, Concepción, Chile. [email protected] Keywords: non-hortogonal, optimization, discrimination. Resumen We put the pure-state decomposition mathematical-property of a mixed state to a physical test. We begin characterizing all the possible linearly independent pure-state decomposition of a rank- two mixed state by means of the complex overlap between two involved states. The physical test proposes a scheme of quantum state recognition of one of the two linearly independent states which arise from the decomposition. We find that the two states associated with the balanced pure-state decomposition have the smallest probability of being discriminated conclusively while in the non- conclusive scheme they have the highest probability of having an error. We propose an experimental implementation for this linear independent pure-state decomposition and state discrimination test by using one-photon polarization state generated in the process of spontaneous parametric down conversion. In the experiment propose for codifying the mixed state we consider single-photon status and heralded detection. Pucón 10-12 Nov. 2010 109 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Resumenes Exposiciones Posters. Pucón 10-12 Nov. 2010 111 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Sesión X Miércoles 10 de Noviembre Pucón 10-12 Nov. 2010 113 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X01: Tuning Optical spectrum in graphene multilayer by external electric fields: Ab initio calculations J. D. Correa, E. Suárez Morell, M. Pacheco and P. Vargas Departamento de Fı́sica, Universidad Técnica F. Santa Marı́a, Av. España, 1680, Valparaı́so, Chile. [email protected] Keywords: Ab initio, Graphene, Electric Fields. Resumen In the last few years the study of opto-electronic properties of multilayer graphene has attracted the interest of the scientific community due to the possibility to modulate their electronic structure by changing its geometry, by applying external fields, or by adding impurities to the system. The tuning of the band gap in bilayer graphene by an external electric field has been probed experimentally [1]-[2]. Additionally many theoretical works have been performed [3]-[10] showing that the band gap of the graphene multilayers can be modified by external fields. In these works the optical response of a bilayer graphene have also be studied by using different theoretical approximations, it has been shown that the optical response of the system depends strongly of the external field and of the stacking order of the multilayer graphene. Using ab initio calculations, we have studied the optical linear response of the stacked AB bilayer, ABA trilayer, and twisted graphene layers. In particular we have calculated the dielectric function, the absorption coefficient and the optical conductivity for these systems. For all optical responses functions we have considered two polarizations for the incident laser light: parallel and perpendicular to the layers. Additionally we have studied the band gap modulation due to an external electric field. We have observed that the electric field only modulates the band gap of the stacked AB bilayer, in agreement with previous theoretical and experimental works. Bibliografı́a [1] M. F. Craciun, S. Russo, M. Yamamoto, J. B. Oostinga, A. F. Morpurgo and S. Tarucha, Nature Nanotechnology 4, 383 (2009). [2] Yuanbo Zhang, Tsung-Ta Tang, Caglar Girit, Zhao Hao, Michael C. Martin, Alex Zettl, Michael F. Crommie, Y. Ron Shen and Feng Wang, Nature Letters 108, 820 (2009). [3] S. H. Lee, Y. H. Ho C. W. Chiu and M. F. Lin, J. Appl. Phys. 01, 043509 (2010). [4] Cheol-Hwan Park, and Steven G. Louie, Nano Letters 10, 426 (2010). [5] Mikito Koshino, Tsuneya Ando, Solid State Communications 149, 1123 (2009). [6] Lei Liu and Zexiang Shen, Appl. Phys. Lett. 95, 252104 (2009). [7] H. M. Dong, J. Zhang, F. M. Peeters, and W. Xu, J. Appl. Phys. 106, 043103 (2009). [8] A. B. Kuzmenko, I. Crassee, D. van der Marel, P. Blake and K. S. Novoselov, Phys Rev B. 80, 165406 (2009). [9] A. R. Wright, J. C. Cao, and C. Zhang, PRL 103, 207401 (2009). [10] D. S. L. Abergel and Vladimir I. Fal’ko, Phys Rev B. 75, 155430 (2007). Pucón 10-12 Nov. 2010 115 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X02:Transporte en puntos cuánticos acoplados en nanocintas de grafeno A. León1 and M. Pacheco2 1 2 Facultad de Ingenierı́a, Universidad Diego Portales, Ejército 441 Santiago, Chile. Depto. de Fı́sica, Universidad Técnica Federico Santa Marı́a, Casilla 110-V, Valparaı́so, Chile [email protected] Keywords: Cintas de grafeno; Transporte; puntos cuánticos. Resumen Debido al reciente desarrollo en nanotecnologı́a, nuevas estructuras de carbono han sido fabrica-das en el rango de los nanómetros, como las nanocintas de grafeno [1]. Estas estructuras han despertado un gran interés en la comunidad cientı́fica, debido a las interesantes propiedades que presentan. En este trabajo se investigan las propiedades electrónicas y de transporte de un arreglo de puntos cuánticos acoplados sobre una cinta de grafeno (figura 20). La optimización geometrı́ca de las estructuras postuladas se obtienen usando el método Direct Inversion Iterative Subspace Method (DIIS) [2]. Las propiedades electrónicas se obtienen a partir de cálculos de primeros principios basado en seudopotenciales y usando Generalized Gradient Approximation (GGA-PBE) [3]. Las propiedades de transporte se obtienen usando el formalismo de la función de Green fuera del equilibrio (NEGF). Todas las etapas del cálculo se realizan usando el software Openmx [4]. En nuestro estudio incorporamos impurezas donoras sustitucionales de nitrógeno en los puntos cuánticos, debido a que en un trabajo anterior [5] establecimos que estas impurezas cambian drásticamente las propiedades electrónicas de los puntos cuánticos tipo Z, que corres-ponden a los puntos estudiados en esta investigación. Los terminales a los que se conectan nues-tras estructuras, corresponden a nanocintas de grafeno con las estructura mostrada en la figura 20. Nuestros resultados muestran que estas estructuras presentan propiedades de transporte intere-santes y por lo tanto podrı́an ser usadas en arquitecturas tipo autómata celular, con el objetivo de procesar información digital. Figura 20: Arreglo de puntos cuánticos tipo Z en una cinta de grafeno. Las zonas con bordes zig-zag corresponden a los puntos cuánticos. Bibliografı́a [1] K. S. Novoselov et al, Nature 438, 197 (2005). [2] P. Zsaszar and P. Pulay. J. Mol. Struct. (Theochem) 114, 31 (1984). [3] J. P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 77, 3865 (1996). [4] http://www.openmx-square.org. [5] A. León, Z. Barticevic and M. Pacheco, Microelectronics Journal 39, 1239-1241, (2008). Pucón 10-12 Nov. 2010 116 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X03: Ballistic thermal transport in graphene nanoribbons Enrique Muñoz Tavera Instituto de Fı́sica, Facultad de Ciencias, Pontificia Universidad Católica de Valparaı́so, Avda. Universidad 330, Curauma, Valparaı́so, Chile. [email protected] Keywords: Resumen High performance microelectronic circuits are currently achieving an extremely high heat production, with hot spots reaching power densities on the order of 100 W/cm2 [1]. This poses a technical challenge to current mechanisms of heat dissipation, typically based on forced convection through metallic fins with thermal conductivities of a few hundreds of W/mK. Therefore, there is an urgent need to identify materials with even higher thermal conductivities, and recent experimental [2, 3] and theoretical [4, 5] studies suggest that graphene nanoribbons may be good candidates for this purpose. In this work, a theory for ballistic transport of acoustical phonons in graphene nanoribbons of arbitrary width is presented. The theory permits to define the ballistic thermal conductance σ of graphene nanoribbons of arbitrary width W as a function of temperature T . Analytical results show that the thermal conductance scales as a power law at low temperatures σ ∼ T β , with the exponent β(W ) a function of the ribbon width ranging from β = 1 for very narrow ribbons, to β = 3/2 in the limit of an infinite graphene sheet. Finally, introducing a phenomenological average phonon mean free path into the model, scattering effects are taken into account to estimate the thermal conductivity of this material, in good agreement with experiments reported in the literature [1, 2]. Bibliografı́a [1] Majumdar, A. Nature Nanotechnology 4, 214-215 (2009) [2] Ghosh, S. et al., Applied Physics Letters 92, 151911 (2008). [3] Balandin, A. A. et al., Nano Letters 8, 902-907 (2008) [4] Muñoz, E., Lu, J., and Yakobson, B. I., Nano Letters 10, 1652-1656 (2010). [5] Muñoz, E. et al, Diamond and Related Materials 19, 368-373(2010). Pucón 10-12 Nov. 2010 117 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X04:Folded graphene nanoribbons as flexible carbon connections J. W González1 , M. Pacheco1, A. Ayuela2 , L. Brey3 and L. Chico3, G. Cuniberti2 and C. G. Rocha2 1 2 3 Departamento de Fı́sica, Universidad Técnica Federico Santa Marı́a, Valparaı́so, Chile. Donostia International Physics Center (DIPC) and Unidad de Fı́sica de Materiales, Centro Mixto CSIC-UPV/EHU, Donostia, Spain. Departamento de Teorı́a y Simulación de Materiales, Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid, Consejo Superior de Investigaciones Cientı́ficas, Cantoblanco, Madrid, Spain. [email protected] Keywords: Nanopartı́culas, vidrio de espin, catalizadores Resumen Due to the planar geometry of graphene, large-scale integrated circuits made by nanolitographic techniques can be envisioned. Indeed, there are numerous studies on the transport properties of graphene nanoribbon bends and junctions such as those that may occur in graphene-based nanoelectronics. For certain angles and ribbon geometries, the conductance can be completely suppressed [1]. In order to avoid undesirable conductance gaps, we propose to use folded ribbons as contacts. This allows integration in the vertical direction, since the ribbon can connect stacked graphene components. Furthermore, using a sufficiently long ribbon, it can serve as a connector at different angles without a conductance gap. Heterostructures based on bilayer graphene are being intensively studied due to their fundamental and transport interest [2, 3]. Studies of graphite using TEM images show a predominance of closed edges between layers of graphene and a large proportion of AA stacking [4]. Here we present a theoretical study of transport properties of monolayer ribbon folded over himself. We consider two configurations: in one way both ribbon segments are set one on top the other, in the second segments are oriented in a 60◦ angle. Always the GNR segments are in AA stacking. The system is described by a one-orbital nearest-neighbor tight-binding Hamiltonian taking into account curvature effects and a continuum Dirac model for the most symmetric case. Abinitio calculations have been done to check the stability of the folded ribbons. We have found that for the case of folded over itself the conductance oscillates from almost zero and a finite value depending on the coupling between contacts, whereas in the 60o angle folding the conductance is only slightly perturbed, allowing for the connection of graphene nanoelectronic components in a variety of geometries. Figura 21: Schematic view for both configurations 0o in left and 60o at right. The monolayer-bilayer ratio in the conductor is determined by the fold. Always the bilayer region is in AA-stack and always assume aGNR leads. Bibliografı́a [1] A. Iyengar, et al., Phys. Rev. B 78, 235411 (2008). [2] E. V. Castro, et al., Phys. Rev. Lett. 99, 216802 (2007), J. Nilsson, et al., Phys. Rev. B 76, 165416 (2007). [3] J. W. González, et al., Phys. Rev. B 81, 195406 (2010). [4] Z. Liu, et al., Phys. Rev. Lett. 102, 015501 (2009). Pucón 10-12 Nov. 2010 118 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X05: Propiedades termoeléctricas de cintas finitas de grafeno en presencia de campos externos Cesar Nuñez, Rodrigo Vergara y Luis Rosales Instituto de Fı́sica, Pontificia Universidad Católica de Valparaı́so, Chile [email protected] Keywords: Grafeno, Seebeck, Conductancia Térmica. Resumen En los útimos años, el grafeno y los sistemas nanométricos derivados de éste tales como las cintas de grafeno de ancho finito (graphene nanoribbons) han sido objeto de intensos estudios tanto en sus propiedades fı́sicas fundamentales, como en sus posibles aplicaciones en nanociencia y nanotecnologı́a [1]. En este sentido, las propiedades de transporte electrónico han tomado un importante rol, debido a los potenciales usos de estos sistemas en dispositivos nanoelectrónicos. Sin embargo, para plantear posibles aplicaciones en electrónica, se debe conocer detalladamente los efectos térmicos en esta escala de dimensiones [2], los cuales en la actualidad se encuentran poco estudiados [3]. En este trabajo se presenta un estudio teórico de las propiedades termoeléctricas de cintas finitas de grafeno. Hemos enfocado nuestro análisis en las modulaciones del coeficiente de Seebeck (conocido también como poder térmico) de estas sintas de grafeno en presencia de campos eléctricos y magnéticos externos. En función del campo eléctrico, se mostrará que el poder térmico puede ser aumentado o reducido dependiendo de la dirección e intensidada del campo. Por otro lado, en función de un campo magnético perpendicular a las cintas, se mostrará la modulación periódica del máximo valor de porder térmico de las cintas como función del flujo magnético que las atraviesa. Bibliografı́a [1] F. A. H. Castro-Neto et al., Review Modern Physics 81, 109 (2009) [2] Y. Ouyang, J. Guo, Appl. Phys. Lett. 94, 263107 (2009) [3] J. P. Bergfield, C. A. Sttaford, Nanoletters 9, 3072 (2009) Pucón 10-12 Nov. 2010 119 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X06: Estados resonantes y estados ligados en el continuo en un doble punto cuántico de grafeno J. W. Gonzalez1, M. Pacheco1 , L. Rosales2 , P. Orellana3 1 Departamento de Fı́sica, Universidad Santa Marı́a, Valparaı́so, Chile Instituto de Fı́sica, Pontificia Universidad Católica de Valparaı́so, Chile Departamento de Fı́sica, Universidad Católica del Norte, Antofagasta, Chile 2 3 [email protected] Keywords: grafeno, estados ligados, puntos cuánticos. Resumen El grafeno es una red bidimensional de átomos de carbón ordenados en una arreglo periódico tipo panal de abeja. Este material puede ser obtenido a través de distintos métodos, tales como exfoliación mecánica o crecimiento epitaxial [1]. Basado en este cristal 2-D, y usando distintas técnicas experimentales tales como la litografı́a electrónica de alta resolución, es posible obtener cintas de grafeno de ancho finito (GNRs). En la literatura se han propuesto diferentes heteroestructuras basadas en GNRs, tales como junturas semiconductoras, superredes de antidots y constricciones espaciales de cintas de grafeno [2]. El comportamiento electrónico de estos sistemas está determinado por su confinamiento geométrico, el cual permite la observación de efectos cuánticos tales como la interferencia cuántica, el tunelamiento resonante y los efectos de localización. La manipulación controlada de estos efectos cuánticos, a través de la aplicación de potenciales externos sobre las nanoestructuras o a través de la modificación de los confinamientos geométricos, podrı́an ser usados para el desarrollo de nuevas aplicaciones en ciencia y nanotecnologı́a. En este trabajo presentamos un estudio teórico de las propiedades electrónicas y de transporte de heteroestructuras compuestas por segmentos de GNRs de diferentes anchos, los cuales forman un doble punto cuántico. Estos sistemas son descritos usando la aproximación de enlace fuerte y los formalismos de funciones de Green basados en técnicas de renormalización del espacio real. Nos hemos enfocado en el estudio de la LDOS, la conductancia y las curvas caracterı́sticas I-V de estos sistemas. Nuestros resultados muestran un comportamiento resonante de la conductancia del sistema, la cual puede ser modulada a través del cambio del confinamiento cuántico, como también a través de la aplicación de un potencial externo en zonas determinadas del sistema. Además, para algunos valores de potencial externo, es posible obtener resistencia diferencia negativa a bajas energı́as [3, 4]. Finalmente, en estos sistemas es posible observar estados ligados en el continuo, los cuales fueron predicho a los inicios de la mecánica cuántica por von Neumman y Wigner [5]. Bibliografı́a [1] A. Geim et al., Science 06, 666 (2004); C. Berger et al., J. Phys. Chem. B 108, 19912 (2004) [2] B. Oezyilmaz et al., Phys. Rev. Lett. 99, 16680 (2007) [3] J. W. González, L. Rosales, M. Pacheco, Physica B: Cond. Matt. 404, 2773 (2009) [4] J. W. González, L. Rosales, M. Pacheco, enviado a Phys. Rev B (2010) [5] J. W. González, M. Pacheco, L. Rosales, P. A. Orellana, Eurphysics Letters, in press (2010) Pucón 10-12 Nov. 2010 120 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X07: Flat bands in slightly twisted bilayer graphene E. Suárez Morell, J .D. Correa, P. Vargas, and M. Pacheco Departamento de Fı́sica, Universidad Técnica Federico Santa Marı́a, Valparaı́so, Chile. [email protected] Keywords: electronic structure, graphene, superlattices Resumen Few layers of graphene epitaxially grown on different surfaces show a variety of defects including a rotation of the top layer, also found in graphene layers prepared by chemical vapor deposition. Graphite is extremely sensitive to topological defects which can modify the electronic structure, extended defects as lattice dislocation lead to the presence of localized states at the Fermi energy [1], like in graphene ribbons with zigzag edges [2] or due to local defects like in graphene antidot lattices[3]. One of the mechanism proposed to explain high Tc superconducting materials is related with the presence of extended Van Hove Singularities (VHS) or flat bands near the Fermi level, indeed in high Tc cuprates it has been observed flat dispersions by Angle-Resolved Photoemission [4], and there have been proposals to use VHS near Fermi level to induce a superconducting instability in graphene electron systems. Guohong Li et al [5] found symmetric VHS near Fermi level in bilayer twisted graphene prepared by CVD. In this work we predict the presence of flat bands of slightly twisted bilayer graphene for angles around 1.5◦ . In general for angles below 1◦ we have the classic parabolic bands dispersion of bilayer graphene, with a different effective mass, between 2◦ and 10◦ , as reported in [6], we have a linear dispersion but with a renormalized velocity of Dirac Fermions and for angles above 10◦ up to the symmetric point of 30◦ there is a behavior exactly like the monolayer graphene around the K point [7] but between 1◦ and 2◦ we found a transition to a linear dispersion, and slow decrease in the layers coupling takes place. A rapid flattening of the bands is observed in the figure when we start rotating a stack AB bilayer. We plotted in each graphic the bands of twisted (blue line), bilayer graphene (green dashed) and graphene (red dots) calculated with the same unit vectors. We have developed a TB model to tackle unit commensurate supercells with a large amount of atoms. We fitted our TB model directly from density functional theory (DFT) band-structure of Stack AB bilayer and we found no difference for different twisted structures tested with both methods. Bibliografı́a [1] S. Y. Zhou, G.-H. Gweon and A. Lanzara, Annals of Physics 321 1730 (2006). [2] K. Nakada, M. Fujita, G. Dresselhaus, and M.S. Dresselhaus, Phys. Rev. B 54, 17954 (1996). [3] M. Vanevic, V. M. Stojanovic, and M. Kindermann, Phys. Rev. B 80, 045410 (2009). [4] J. Gofron, J.C. Campuzano, A.A. Abrikosov et al. Phys. Rev. Lett. 73, 3302 (1994). [5] G. Li, A. Luican, J. M. B. Lopes dos Santos et al. Nature Physics 6, 109 (2010). [6] J. M. Lopes dos Santos, N. M. R. Peres and A. H. Castro Neto, Phys. Rev. Lett. 99, 256802 (2007). [7] S. Shallcross, S. Sharma, and O. A. Pankratov, Phys. Rev. Lett. 101, 056803 (2008). Pucón 10-12 Nov. 2010 121 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X08: Conductance of a chaotic periodic chain F. Barra, J. Zuñiga Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias Fı́sicas y Matemáticas, Universidad de Chile, Casilla 487-3, Santiago Chile [email protected] Keywords: Conductance, random matrix theory, chaotic billiards Resumen We study transport properties of a finite quasi-one-dimensional classically diffusive periodic chain of scatterers in the semi-classical limit. We use a random matrix model and also check numerically our results in a periodic cosine billiard. We contrast our conclusions with the known features of disordered wires and show some remarkable similarities, such as Ohm’s law holding for chains shorter than a characteristic delocalization length and linear decay ∼ −L of the average logarithmic conductance with the chain length L. However, since periodicity implies that for L ≫ 1, there are non-decaying Bloch modes propagating in the chain the conductance do not displays localization to a null value for long samples but instead reach and asymptotic positive limit close to the number of these modes, which is known to √ grow as ∼ k with the wave number k for diffusive waveguides. Using Oseledets theorem we show that the asymptotic conductance is given by the sum of transmission eigenvalues associated to Bloch modes and that the rest decay to zero with an exponent only dependent on the geometry of the unit cell. Finally, we study the distribution of the smallest of these exponents and found a scaling which implies that the non-propagating part of the average conductance decay as ∼ L−2 . Bibliografı́a [1] C. W. J. Beenakker, Rev. Mod. Phys. 69, 731?808 (1997) [2] F. Barra, A. Maurel, V. Pagneux, J. Zuñiga, Phys. Rev. E 81, 066210 (2010) Pucón 10-12 Nov. 2010 122 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X09: Transporte cuántico de electrones a través de una molécula de triple punto cuántico con tres contactos O. Avalos, M. L. Ladrón de Guevara y P. A. Orellana Universidad Católica del Norte, Antofagasta, Chile. [email protected] Keywords: Punto cuántico, Modelo de Anderson, Densidad de Estados. Resumen La investigación del transporte electrónico a través de puntos cuánticos (QDs) ha tenido un creciente interés en los últimos años. Los QDs son estructuras nanométricas en las cuales se pueden confinar los electrones en las tres dimensiones, con lo que se cuantiza la carga y la energı́a, caracterı́sticas que también poseen los átomos reales. El estudio de los QDs, ha permitido explorar aspectos presentes en los átomos y moléculas reales, tales como propiedades electrónicas y la formación de estados moleculares. Por otra parte el transporte de electrones a través de QDs se caracteriza por la retención de la coherencia de fase, razón por la cual, en ciertas configuraciones se pueden apreciar fenómenos de interferencia cuántica, tales como el efecto Fano y el efecto Dicke. El efecto Fano nace de la interferencia entre estados discretos de energı́a y un continuo de energı́a, y el efecto Dicke surge cuando dos átomos emiten espontáneamente un fotón a un mismo ambiente. Recientemente se han estudiado ampliamente estos efectos en el contexto del transporte electrónico. En este trabajo se estudian los efectos de interferencia del transporte electrónico en una molécula de triple punto cuántico, acoplada a dos contactos laterales y a uno superior, para un caso de energı́as simétricas. Se examinan la transmisión y la densidad de estados asociada a la molécula, para el caso de temperatura cero y descartando los efectos de las interacciones electrón-electrón. Se observa que el espectro de la transmisión se caracteriza por presentar resonancias del tipo Fano y del tipo Breit-Wigner, incluyendo una antiresonancia Fano. Además se observa un estado molecular resonante de vida infinita, llamado estado Ghost Fano o estado ligado en el continuo (BIC), caracterizado por estar completamente desacoplado de los contactos y no participar en la transmisión. También, se encuentran modos subradiantes y superradiantes en el espectro de energı́a, evidenciando el efecto Dicke en el modelo. Pucón 10-12 Nov. 2010 123 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X10: Transporte electronico en junturas moleculares: Electronica molecular mediante la ecuación maestra P. Urrutia y A. Nuñez Departamento de Fı́sica, Universidad de Chile, Santiago, Chile [email protected] Keywords: electrónica, transporte, ecuación maestra. Resumen El área de la electrónica molecular es parte del estudio del transporte de electrones en sistemas a nano y micro escala que ha surgido durante los últimos años en diferentes áreas del conocimiento. En este trabajo se busca analizar el transporte electrónico que se puede producir en dı́meros moleculares conectados a un reservorio (electrodos), encargado de generar una diferencia de potencial para tener transporte de electrones de un lado a otro del sistema. Para tales efectos se utilizara el formalismo de la Ecuación Maestra cuántica (Quantum Master Equation - QME), donde se utiliza la ecuación de movimiento de la matriz densidad de estados de forma de resolver la ecuación de von Neumann en el tiempo. Para su resolución se usara el hamiltoniano de cada subsistema más un hamiltoniano de interacción entre ellos. Además, en el proceso se realizaran aproximaciones donde se despreciaran las fluctuaciones rápidas debido a la escala de evolución del sistema que es mucho mayor. Con esto podremos encontrar una ecuación para la evolución temporal de la matriz densidad, llegando a una dinámica efectiva que describe nuestro sistema. Finalmente, una vez modelado el sistema se definirán los parámetros y sistemas interesantes a estudiar y revisar el transporte de un conector a otro. Bibliografı́a [1] T. H. Stoof and Yu. V. Nazarov, Phys. Rev. B 53, 1050 (1996) [2] P. Orellana and F. Claro, Phys. Rev. Lett. 90, 178302 (2003) [3] Sebastian Loth, Kirsten von Bergmann, Markus Ternes, Alexander F. Otte, Christopher P. Lutz and Andreas J. Heinrich, Nature Physics 6, 340 - 344 (2010) Pucón 10-12 Nov. 2010 124 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X11: Transporte termoeléctrico en sistemas de puntos cuánticos G. Gómez, P. A. Orellana, M. L. Ladrón de Guevara 1 Universidad Católica del Norte, Antofagasta Chile. [email protected] Keywords: Thermopower, Puntos Cuánticos, Transporte Termoeléctrico. Resumen El desarrollo de nanoestructuras ha tenido alto impacto en los últimos años debido a la fabricación de dispositivos cada vez más pequeños, es por eso que es importante estudiar las propiedades de transporte electrónico en estos sistemas y en particular el transporte termoeléctrico, ası́ como algunos de sus coeficientes como la thermopower y la conductancia térmica, donde juegan un rol fundamental la temperatura y la energı́a de Fermi de los contactos. En este trabajo se estudia el transporte termoeléctrico en dos sistemas de alambres (QWs) y puntos cuánticos (QDs). El primero de ellos consiste en un alambre cuántico acoplado lateralmente a un arreglo de N puntos cuánticos y el segundo es un doble punto cuántico incrustado en un anillo de Aharonov-Bohm (AB) con interacción espı́n-órbita del tipo Rashba. En estos sistemas se estudia el comportamiento de la thermopower, coeficiente termoeléctrico que relaciona la diferencia de potencial generada al aplicar una diferencia de temperatura entre dos contactos de un circuito. Se encuentra que la thermopower para bajas temperaturas refleja caracterı́sticas de la función de transmisión, tal que, tanto las resonancias como las antirresonancias generan cambios de signo en la thermopower, provocanco un cambio en el sentido de la corriente. En el sistema del doble QD incrustado en un anillo AB se puede apreciar que la thermopower tiene una dependencia del espı́n y que para algunos valores de la fase de Rashba el flujo de electrones con espı́n up fluye en sentido contrario que el de los electrones con espı́n down. Este flujo de electrones en sentido contrario genera altas polarizaciones de espı́n, haciendo que la cantidad de electrones con espı́n up que va en un sentido sea muy parecida a la cantidad de electrones con espı́n down que fluye en sentido opuesto Pucón 10-12 Nov. 2010 125 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X12 Analytical model of non-Markovian decoherence in donor-based charge quantum bits F. Lastra, S. A. Reyes*, S. Wallentowitz Departamento de Fı́sica, Pontificia Universidad Católica de Chile,Casilla 306, Santiago 22, Chile [email protected] Keywords: decoherence, solid state, quantum bits. Resumen We develop an analytical model for describing the dynamics of a donor-based charge quantum bit (qubit). As a result, the quantum decoherence of the qubit is analytically obtained and shown to reveal non-Markovian features: The decoherence rate varies with time and even attains negative values, generating a non-exponential decay of the electronic coherence and a later recoherence. The resulting coherence time is inversely proportional to the temperature, thus leading to low decoherence below a material dependent characteristic temperature. Pucón 10-12 Nov. 2010 126 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X13: Effects of applied electric and magnetic fields on a donor impurity in laterally coupled quantum dots P. Ulloa, M. Pacheco, and Z. Barticevic Departamento de Fı́sicas, Universidad Técnica Federico Santa Marı́a, Casilla 110-V, Valparaı́so Chile [email protected] Keywords: laterally coupled quantum dots, swallow impurity. Resumen A theoretical description of the electronic structure, optical spectrum and binding energy of a hydrogenic impurity in laterally coupled quantum disks, under applied electric and magnetic fields, is given within the framework of the effective-mass approach. Calculations are performed using the envelope-function formalism and a variational procedure, with the electric field applied in the coupling direction, the magnetic field is along the growth direction, and the impurity at the center of the heterostructure. Results indicate that the anisotropy of the laterally-coupled confinement potential leads to interesting relative extremas and anticrossings in the energy spectra. Figura 22: Schematic representation of coupled quantum dots, and lateral-confining potential. Figura 23: Isosurfaces corresponding to a 50 % probability of finding the electron (quantum dots contours are shown too). Right (left): with (without) a donor impurity at center of structure. Pucón 10-12 Nov. 2010 127 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X14: DYNAMICS AND COHERENCE OF MAGNONS IN FERROMAGNETIC THIN FILMS. R. Troncoso and Alvaro S. Núñez Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias Fı́sicas y Matemáticas, Universidad de Chile, Casilla 487-3, Santiago, Chile [email protected] Keywords: Resumen When the non-equilibrium density of magnons in a ferromagnetic thin film surpasses a critical level, the collective system of magnons can display a macroscopic Bose-Einstein condensate behavior. We show that despite decay processes, ongoing during the condensate formation, the system manifests spontaneous quantum coherence with a pseudo-spin degree of freedom originated from the presence of two, well separated, valleys in momentum space. The effective dynamics of the spinor condensate wave function is characterized and it is shown to display Josephson like relations. Finally a real space description of the condensed state is provided revealing the condensate state as a spin density wave. Pucón 10-12 Nov. 2010 128 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X15: Fabricación y caracterización de arreglos de nanohilos magnéticos en pelı́culas nanoporosas de alúmina anódica C. Gallardo1 , J. L. Palma1 , R. Lavı́n1,2 , J.C. Denardin1 1 Departamento de Fı́sica. Universidad de Santiago de Chile, USACH, 9170124 Santiago, Chile 2 Facultad de Ingenierı́a, Universidad Diego Portales, Ejército 441, Santiago, Chile [email protected] Keywords: membranas nanoporosas, nanohilos, nanoestructuras magnéticas. Resumen La aplicación de un proceso de doble anodización a láminas de aluminio de alta pureza (99.999 %), ha permitido producir una estructura hexagonal ordenada de poros cilı́ndricos paralelos entre sı́ (Fig. 24). Estas nanomebranas se han transformado en un interesante molde para la fabricación de nanoestructuras magnéticas como arreglos ordenados de nanohilos y antidos de diferentes materiales (Ni, Co, Py, etc.) [1, 2]. Mediante el control de diferentes parámetros en el proceso de fabricación (tiempo de anodización, voltaje de anodización, temperatura del electrolito y tipo de electrolito) se han optimizado las condiciones de fabricación de modo que se ha alcanzado un control sobre las caracterı́sticas geométricas de las nanomembranas (separación entre poros y diámetro de poros). Las caracterı́sticas generales de las nanomembranas las podemos resumir en: diámetro de poros en un intervalo entre 30 y 100 nm, una separación entre ellos o parámetro de red entre 65 a 200 nm, y longitudes en un rango comprendido entre unas decenas de nanómetros y decenas de micras. Figura 24: Imágenes SEM de pelı́culas nanoporosas obtenidas para diferentes parámetros de anodización. Arreglos ordenados de nanohilos magnéticos de Ni, Co y multisegmentados (Ni/Co) de diferentes longitudes y diámetros se han fabricado a través de un proceso de electrodeposición en las nanomembranas. La dependencia de las propiedades magnéticas en función de los parámetros geométricos de los arreglos se ha investigado experimentalmente a través de curvas de histéresis realizadas en VSM (vibrating sample magnetometer) y SQUID (superconducting quantum interference device). Finalmente se ha obtenido un modelo analı́tico que permite describir el comportamiento de la coercividad y remanencia de estos sistemas en función de los parámetros geométricos del arreglo de nanohilos. Bibliografı́a [1] R. Lavin, J. C. Denardin, A. P. Espejo, A. Cortés and H. Gómez, J. Appl. Phys. 107, 09B504 (2010) [2] M. T. Rahman, N. N. Shams, C. H. Lai, J. Fidler and D. Suess, Phys. Rev. B 81, 014418 (2010) Pucón 10-12 Nov. 2010 129 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X16: Estimación de la energı́a fundamental de un sistema magnético usando cotas inferiores 1 Roberto Hauyón1 ,Tabatha Rodriguez 1 y Jaime Röessler1 Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Casilla 653, Santiago, Chile. [email protected] Keywords: Magnetismo, Estado Base Resumen El método variacional de Rayleigh-Ritz es muy valioso, en cuanto permite obtener cotas superiores bastante estrechas para la energı́a del estado base E0 de diversos sistemas [1]. Sin embargo, para el caso de cotas inferiores los resultados son en general menos eficaces [2, 3, 4]. Para subsanar lo último, hemos desarrollado un método variacional que entrega cotas inferiores a la energı́a fundamental E0 . En el complejo caso de electrones interactuantes [5, 6, 7], nuestro método permite limitar el sistema a un pequeño cúmulo descrito por un Hamiltoniano optimizado. Este último corrige en cierto grado el efecto de tamaño finito . Esta optimización se basa en el siguiente Teorema: Sea H = H1 + H2 . Esta partición del Hamiltoniano corresponde a una ”fragmentación”del sistema inicial en dos subsistemas (con sólo un pequeño traslape entre ellos), lo que involucra una reducción casi exponencial del tamaño de las matrices a considerar. Sean A1 , A2 un par de operadores autohermı́ticos arbitrarios, y λ1 , λ2 dos parámetros reales asociados. Definimos los Hamiltonianos Hn = Hn + iλn [H, An ], n = 1, 2, donde [H, A] es el conmutador. El imaginario i asegura el carácter autohermı́tico de Hn . Denotemos por ǫGS K la energı́a base de un Hamiltoniano arbitrario K. Entonces se puede demostrar que: ǫGS H ≥ ǫGS H1 + ǫGS H2 (7) Para obtener la óptima cota inferior, debemos maximizar el lado derecho de la relación (7) respecto a λ1 , λ2 . Ello lleva a condiciones hiperviriales (CH) para el Hamiltoniano original H. Hemos probado que una cadena infinita de CH es equivalente a la condición de autoenergı́as, por lo que esperamos que este método es un buen estimador de E0 si imponemos las adecuadas CH. Hemos puesto a prueba este método en pequeñas cadenas de Heisenberg antiferromagnéticas. Sorprendentemente, en el caso de 4 spines 1 2 hemos reproducido exactamente la energı́a fundamental, trabajando con fragmentos menores. Durante la presentación mostraremos resultados para sistemas mayores, de modo de dar una visión más amplia de la eficacia del método. Bibliografı́a [1] M.Gutzwiller, Phys.Rev.137, 1726 (1965). J.Roessler, B. Fernandez and M.Kiwi, Phys. Rev. B 24, 5299 (1981) [2] D. Mattis The Theory of Magnetism I, Springer Series in Solid State Sciences 17 (1981). Ver pag.179 [3] C. Esparza, M. Elgueta y J. Roessler, Jour. Phys.: Condens. Matter 6, 4361 (1994). Tambi’en: M. Cardenas, D. Gottlieb y J. Roessler; Phys. Rev. B 48, 10719 (1993). [4] R. E. Christoffersen; Basic Principles and Thechniques of Molecular Quantum Mechanics; Springer Verlag, New York Inc. (1989) [5] R.Baxter; Ann. Phys.70, 323 (1972). [6] J. Roessler and D. Gottlieb. Phys. Rev. B 72, article 024443 (2005). [7] J. Roessler and D. Mainemer. Cond. Matter Phys. Vol 13, article 13704 (2010). Pucón 10-12 Nov. 2010 130 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X17: Modos de reversión en nanohilos magnéticos asimétricos. Evidencia de gotas magnéticas 1 2 B. Leighton1 , Juan Escrig11,2 Universidad de Santiago de Chile, USACH, Santiago, Chile Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y Nanotecnologı́a, CEDENNA, Santiago, Chile [email protected] Keywords: Hilos asimétricos, modos de reversión, gotas magnéticas. Resumen Estudios recientes sobre estas estructuras han sido desarrollados con el objeto de determinar el estado magnético estable como función de su geometrı́a. En particular, el estudio de arreglos ordenados de hilos magnéticos con diámetros en el rango comprendido entre los diez y cientos de nanómetros es un tópico de creciente interés. El proceso de anodización usado para obtener poros auto-organizados en membranas es una técnica directa, simple y económica en la fabricación de moldes para la producción de nanohilos magnéticos altamente ordenados. Este ordenamiento, junto con la naturaleza magnética de los nanohilos, da origen a propiedades cooperativas interesantes tanto desde un punto de vista fundamental como tecnológico, dando pie al éxito de dichas nanoestructuras en proceso de almacenamiento de información de alta densidad. Figura 25: (Izquierda)Campo vectorial de la magnetización durante el proceso de reversión para un hilo de diámetro d = 50 nm y un corte controlado de 50 % respecto al radio del cilindro completo.(Derecha)Magnetización promedio a lo largo del eje del hilo. Es importante establecer la forma y condiciones mediante la cual ocurre el proceso de reversión de la magnetización. Aunque el proceso de reversión es bien conocido para los nanohilos ferromagnéticos, el fenómeno equivalente en nanohilos asimétricos no ha sido investigado, a pesar de algunas ventajas que estos presentan sobre los cilindros sólidos. Los nanohilos asimétricos presentan curvas de histéresis diferentes como función del corte realizado sobre los hilos. Además, podemos controlar el proceso de reversión de la magnetización realizando cortes controlados. En este poster presentaremos nuestros últimos resultados sobre las propiedades magnéticas de nanohilos asimétricos aislados como función de su geometrı́a. Mediante simulaciones micromagnéticas, realizadas usando el programa OOMMF [1], hemos obtenido curvas de histéresis para los nanohilos variando tanto el diámetro como el corte de los hilos. Presentamos imágenes únicas que demuestran la existencia de gotas magnéticas, las que, en una primera aproximación, relacionamos con la transición entre los modos de reversión de la magnetización presentes en estos sistemas. Bibliografı́a [1] http://math.nist.gov/oommf Pucón 10-12 Nov. 2010 131 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X18: Fuerzas entre nanocilindros magnéticos ordenados en arreglos hexagonales Eduardo Cisternas y Eugenio E. Vogel Departamento de Ciencias Fı́sicas, Universidad de La Frontera, Temuco, Chile [email protected], ee [email protected] Keywords: Magnetismo, Nanocilindros, Nanoestructuras Resumen Nanocilindros magnéticos (tubos y alambres) han despertado un considerable interés en los últimos años debido a que es posible sintetizarlos por diversos métodos experimentales y a que sus propiedades sugieren potenciales aplicaciones tecnológicas. Recientemente se ha indagado en la interacción entre dos cilindros paralelos aislados, y se han presentado resultados tanto desde el punto de vista energético [1] como de la fuerza entre ellos [2]. En este trabajo avanzamos en el estudio de la interacción resultante en sistemas compuestos por nanocilindros magnéticos atrapados en la membrana de alumina en la que éstos son crecidos. Con este propósito, partimos estudiando la energı́a de interacción y la fuerza repulsiva entre dos cilindros paralelos para luego ampliar el análisis a la interacción entre varios cilindros ordenados según la red triangular impuesta por la membrana de alumina. La consideración tanto de sistemas discretos (pocos cilindros individuales) como de sistemas continuos (grandes cantidades de cilindros) nos permiten extender el análisis a una membrana macroscópica tratada como una distribución continua de cilindros, lo que se asemeja a la configuración obtenida en el laboratorio. Además, la interacción resultante se analiza bajo los diferentes regı́menes que resultan de la modificación de parámetros internos de los sistemas considerados: radio interno y externo de los cilindros (el radio interno es cero en el caso de un alambre), distancia de separación entre primeros vecinos y largo de los cilindros. De nuestro particular interés es establecer si las fuerzas repulsivas resultantes tras la aplicación de un campo magnético externo (paralelo al eje de los cilindros) es capaz de producir deformaciones observables en la membrana de alumina y presentamos la discusión de una posible medición experimental de este efecto. Bibliografı́a [1] J. Escrig, S. Allende, D. Altbir, M. Bahiana, Appl. Phys. Lett. 93, 023101 (2008) [2] O. J. Suarez, P. vargas, and E.E. Vogel, J. Magn. Magn. Mater. 321, 3658 (2009) Pucón 10-12 Nov. 2010 132 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X19:Propiedades magneticas de nanoanillos asimétricos C. Morales1 , J.L. Palma1 , B. Leighton1 , J. López2, D. Altbir1,3 , J. Escrig1,3 1 2 3 Departamento de Fı́sica, Universidad de Santiago de Chile, USACH, Av. Ecuador 3493, Santiago, Chile Departamento de Fı́sica, Universidad Técnica Federico Santa Marı́a, Av. España 1680, Valparaiso Chile Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y la Nanotecnologia, CEDENNA, Av. Ecuador 3493, Santiago, Chile P i 3,[email protected] Keywords: Cohersividad, Remanencia, Asimetrı́a. Resumen Las nanoestructuras magnéticas producidas mediante técnicas litográficas pueden ser usadas en una amplia variedad de potenciales aplicaciones debido a que podemos controlar sus propiedades mediante la correcta elección de su geometrı́a [1]. Entre las geometrı́as existentes, el anillo es de particular interés debido a que presenta una configuración magnética libre de core (componente de la magnetización que está fuera del plano del anillo) que permite campos de reversión uniformes, garantizando reproducibilidad en los procesos de lectura-escritura [2]. Las configuraciones magnéticas presentes en un anillo dependen de la competencia entre la anisotropı́a magnetocristalina, la energı́a de intercambio, y las energı́as magnetostáticas. Ası́, el estado de vórtice existe para un amplio rango de tamaños de los anillos. Éste está caracterizado por la polaridad, que es la dirección de la magnetización del core (arriba o abajo), y la quiralidad, que es la rotación de la magnetización (en el sentido del reloj o en el sentido contrario). Los cuatro potenciales estados son independientes y, consecuentemente, el estado de vórtice puede almacenar la información de cuatro bits magnéticos. Ası́, en este trabajo estamos interesados en investigar anillos asimétricos como función de sus parámetros geométricos. Mediante simulaciones micromagnéticas, usando el software libre OOMMF [3] simulamos las curvas de hysteresis de diferentes anillos y caracterizamos la coercividad y remanencia como función de la asimetrı́a del anillo. Además, investigamos la dependencia angular de la coercividad y remanencia en estos nanoanillos. Bibliografı́a [1] J. I. Martin, J. Nogues, K. Liu, J. L. vicent, I. K. Schuller, J. Magn. Magn. Mater. 256 (2003) 449 [2] J. -G. Zhu, Y. Zheng, G. A. Prinz, J. Appl. Phys. 87 (2000) 6668 [3] http://math.nist.gov/oommf Pucón 10-12 Nov. 2010 133 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X20: Sistemas magnéticos de Antidots J. L. Palma1, P. Toro1, C. Gallardo1 , R. Lavı́n1 , J. C. Denardı́n1,2 J. Escrig1,2 1 2 Universidad de Santiago Chile, USACH, Santiago, Chile. Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y Nanotecnologı́a, CEDENNA, Santiago, Chile. [email protected] Keywords: Antidots magnéticos, AAO Resumen Las nanoestructuras magnéticas producidas mediante la deposición de material magnético sobre alúmina porosa (AAO) pueden ser usadas en una amplia variedad de potenciales aplicaciones. En este trabajo presentamos parte de los resultados de nuestra investigación sobre antidots magnéticos, los que contemplan el proceso de sı́ntesis, su caracterización magnética y simulaciones micromagnéticas de estos sistemas. Los arreglos de antidots se obtienen mediante la deposición de material magnético sobre la superficie porosa de la AAO. Durante el proceso de sı́ntesis hemos sido capaces de controlar los parámetros geométricos tales como: el espesor de la lámina, y el diámetro y separación de los poros [1] (figura Izquierda y extrea izquierda). Figura 26: (Extrema Izquierda) AAO con ≈ 50 nm de diámetro, (Izquierda) antidots de nı́quel con dispersión no calculada del diámetro, ambas con separación entre poros de ≈ 100nm. (Derecha) curvas de histéresis para diferentes diámetros de los poros, (Extrema Derecha) coercividad y remanencia como función del ángulo de aplicación del campo externo, donde theta 90◦ está fuera del plano de la muestra mientras que theta 0◦ está en el plano. Ambas figuras han sido simuladas usando el programa OOMMF. Además, con la intención de comprender el comportamiento magnético de estos sistemas, hemos realizado simulaciones micromagnéticas usando el programa OOMMF [2][2]. Hemos simulado curvas de histéresis de arreglos hexagonales de antidots de Ni utilizando los siguientes parámetros: A = 4,9x105A/m, MS = 9x10−12 J/m, K1 = −5,7x10−3 J/m3 y α = 0,5. En particular, estamos interesados en investigar cómo la coercividad y remanencia cambian como función del ángulo en que apliquemos un campo magnético externo (figura derecha y extrema derecha). Bibliografı́a [1] A. Cortes, Juan L. Palma, Juliano C. Denardin, Ricardo E. Marotti, Enrique A. Dalchiele, Humberto Gomez, Journal of Nanoscience and Nanotechnology 9, 1992 (2009). [2] http://math.nist.gov/oommf. Pucón 10-12 Nov. 2010 134 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X21: ARREGLOS ORDENADOS DE NANOHILOS Y ANTIDOTS C. Gallardo, J.L. Palma, R. Lavı́n, J.C. Denardin Departamento de Fı́sica, Universidad de Santiago de Chile, USACH, Av. Ecuador 3493, Santiago, Chile. Resumen Los arreglos ordenados de nanoestructuras tienen un interés considerable, el cual es motivado por sus aplicaciones en almacenamiento de información magnetica de alta densidad y en sensores magnéticos. En este trabajo se estudian arreglos ordenados de nanohilos y antidots, creados en una membrana de alúmina porosa (Anodic Aluminium Oxide (AAO)) con distintas técnicas de deposición. Para el caso de arreglos ordenados de nanohilos, se deposita material magnético dentro de los poros del AAO, obteniéndose hilos con una gran razón de aspecto (L >> R), paralelos entre si y ordenados hexagonalmente. Para el caso del arreglo de antidots, se deposita material magnético sobre el AAO, y se obtiene una matriz ordenada hexagonalmente. Las imágenes SEM muestran el alto orden impuesto por la AAO para estos tipos de estructura. Se observa que la geometrı́a de cada elemento nanométrico, ası́ como la geometrı́a del arreglo (largo para el caso de nanohilos, espesor para el caso de la pelı́cula de antidots, radio y separación entre elementos para ambos casos), influye fuertemente sobre las propiedades magnéticas de estos arreglos. La realización de una serie de experimentos controlados, además de técnicas de simulación (realizadas en el software libre OOMMF), nos permitirán encontrar las dependencias entre los parámetros magnéticos y geométricos. Ası́ en este trabajo estamos interesados en investigar estas estructuras y encontrar la coercividad y remanencia, además de la dependencia angular con el campo magnético aplicado. Pucón 10-12 Nov. 2010 135 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X22: Dinámica de sistemas magnéticos: Fuerzas magnetostáticas M. Ossandón1, A. Pereira1 , R. Bernal1, J. C. Denardin1,2, J. Escrig1,2 1 2 Departamento de Fı́sica, Universidad de Santiago de Chile, Santiago, Chile Center for the Development for Nanoscience and Nanotechnology, CEDENNA, Santiago, Chile [email protected] Keywords: Microhilos magnéticos, interacción magnetostática, fuerzas. Resumen La integración de la biologı́a y la fı́sica en la escala micro- y nanométrica tiene el potencial de generar un fuerte impacto en muchas áreas de la ciencia y tecnologı́a. Las partı́culas esféricas metálicas y semiconductoras, presentes en soluciones coloidales, se ordenan espontáneamente en ciertas configuraciones bajo las condiciones experimentales apropiadas. [1] Sin embargo, hilos y tubos pueden ser ensamblados en arreglos y configuraciones que no son posibles de formar con partı́culas esféricas. Además, debido a su gran razón de aspecto los hilos y tubos presentan una magnetización remanente importante, y pueden ser usados en ambientes de campo débil, donde las partı́culas superparamagnéticas no son útiles. Aunque en la actualidad existen cálculos analı́ticos que dan cuenta de la interacción magnetostática entre hilos y tubos magnéticos, [2] en la práctica resulta extremadamente complejo individualizar un elemento magnético particular. De esta forma, es muy interesante estudiar un sistema macroscópico análogo, como son los microhilos magnéticos amorfos. [3] Ası́, estamos interesados en observar si los microhilos amorfos suspendidos en fluidos pueden orientarse y ensamblarse con campos magnéticos externos. Como una primera aproximación asumiremos que el arrastre viscoso y la interacción magnetostática son las fuerzas dominantes. Bibliografı́a [1] S. Sun, C. B. Murray, J. Appl. Phys. 85, 4325 (1999) [2] J. Escrig, S. Allende, D. Altbir, M. Bahiana, Appl. Phys. Lett. 93, 023101 (2008) [3] A. Pereira, J. C. Denardin, J. Escrig, J. Appl. Phys. 105, 083903 (2009) [4] M. Ossandón, A. Pereira, R. Bernal, J. C. Denardin, J. Escrig, Mex. J. Phys. (aceptada). Pucón 10-12 Nov. 2010 136 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X23:Propiedades magnéticas de nanoestructuras de Fe en forma de estadio Nicolás Vargas, Sebastián Castillo, Juan Escrig y Dora Altbir Keywords: Resumen Uno de los temas más estudiados en los últimos años en magnetismo son los procesos de reversión de la magnetización y la estructura de dominio partı́culas de tamaño nanométrico, debido a sus potenciales aplicaciones en memorias magnéticas no volátiles o sensores de campo magnético de alta resolución [1][1]. Recientemente, Dan Dalhberg et al. [2] han estudiado la inversión de la magnetización de partı́culas nanométricas en forma de estadio, con dimensiones del orden de cientos de nanómetros. En general, para los estadios de pequeña relación de aspecto (relación de longitud y ancho), la magnetización se invierte mediante la formación de un vórtice único y su propagación es a lo largo del estadio (cuando el campo se aplica perpendicular al eje longitudinal). Figura 27: Curvas de histéresis para: (a) un estadio de s=10[nm] (dot simétrico) cuyo modo de reversión es un vórtice, (b) un estadio de s=40[nm] cuyo modo de reversión es mediante dos vértices que se aniquilan entre sı́, y (c) un estadio de s=60[nm] cuyo modo de reversión es mediante dos vértices que se unen formando un único vórtice. El diámetro del semi-dot es de 80 [nm], la altura es 20 [nm] y el parámetro s representa el largo de la sección rectangular del estadio. En este trabajo estudiamos las propiedades magnéticas de nanoestructuras de Fe en forma de estadio. Utilizando simulaciones micromagneticas[3], obtenemos las curvas de histéresis que nos permiten estudiar los modos de reversión de estas nanoestructuras, y ası́ realizar una caracterización en función de su geometrı́a. Bibliografı́a [1] J. N. Chapman, P. R. Aitchisoon, K. J. Kirk, S. McVitie, J. C. S. Kools, M. F. Guillies, J. Appl. Phys. 83, 5321 (1998). [2] Dan Dalberg, Private communication. [3] http://math.nist.gov/oommf/ Pucón 10-12 Nov. 2010 137 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X24: Influence of Dzyaloshinski-Moriya interactions on the entanglement features of molecular 21 -spin-chains: The Cr-Ni composed magnets and beyond J. M. Florez1,2, P. Vargas1 1 2 Departamento de Fı́sica, Universidad Técnica Federico Santa Marı́a, Chile Materials Science and Engineering Department, Massachusetts Institute of Technology, USA [email protected], [email protected] Keywords: molecular magnets, spintronic Abstract Molecular magnets is one of most increasing areas related to magnetism mostly due to outstanding experiments that have came out in the last years. They have proved that molecular electronics is foreseen to be a reality in materials science [1]. Within several kinds of magnets emerging from synthesis there is a family of magnets [2, 3, 4] characterized by the mixture of Cr-Ni ions conforming antiferromagnetic rings that can be isolated [3], or coupled by transition metal ions and organic binders [2, 4]. In this work we study the influence of the Dzyaloshinski-Moriya (DM) interaction between different spin-ions of a molecular 1 2 -spin-chain on the magneto-quantic behavior of such molecular chain. Existence of DM in molecular magnets has been experimentally proved, e.g., by considering the break of symmetry due to the insertion of a Ni ion in a Cr8 ring [3], by allowing smooth local disorder in an Mn12 molecular crystal [5] or by taking into account the nonsymmetrical coupling of the Mn monomers in a Mn12 wheel [6]. Despite the complex structure of such molecular magnets, several molecules display a basal states behavior that can be accounted for low-dimensional 12 -Heisenberg-like effective-Hamiltonians [2, 4, 7, 8], which are analytical in particular cases [6, 7] but numerical studies are required when the number of spins-ions is even moderate [7]. We study the case of an XXZ-like chain that is modified by the inclusion of the DM interaction. The magnetization and specific heat as well as the entanglement Ef are quantified for different lengths of the chain, being Ef taken at the site where an ion of different kind is separating two same-kind spins in the chain. In the case of few sites, our model reflects the reality of reported molecules [2, 3, 4]. Nevertheless, we account for moderate length of the molecular chain and we compare the results to the ones corresponding to absence of the DM interaction. Moreover, we use the recently proposed strategy based on the magnetocaloric effect to qualify the entanglement map [8] and discuss the possible funtionalization of existent molecules to respond for theoretical results here, which are obtained with parameters similar to realistic ones. Bibliografı́a [1] L. Bogani et al., Nature Mater. 7 (3) 179-186 (2008) [2] G. A. Timco et al., Nature Nanotech. 4 (3) 173-178 (2009) [3] Y. Furukawa et al., Phys. Rev. B 79 (13) 134416 (2009) [4] A. Candini et al., Phys. Rev. Lett. 104 (3) 037203 (2010) [5] W. Wernsdorfer et al., Phys. Rev. Lett. 101 (23) 1-4 (2008) [6] C. M. Ramsey et al., Nature Phys. 4 (4) 277-281 (2008) [7] J. M. Florez et al., J. Magn. Magn. Mater. 322 2810-2818 (2010) [8] J. M. Florez et al., J. Appl. Phys. submitted (2010) Pucón 10-12 Nov. 2010 138 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X25:Ecos de polarización y decoherencia cuántica en sistemas de espines nucleares, observados por Resonancia Magnética Nuclear de estado sólido Chattah A.K., Fernández L., Nieva J.I. Facultad de Matemática Astronomı́a y Fı́sica- U.N.C. Resumen El estudio de la evolución y control de la dinámica cuántica en espacios de Hilbert de muchos cuerpos concentra la atención teórica y experimental debido a su aplicación directa en, por ejemplo, procesos de información cuántica. El mayor problema con que se encuentra la implementación de un registro cuántico aparece por la degradación de la correlación entre estados debido a su interacción con el entorno. Este proceso se conoce como decoherencia y determina cuanta información puede ser transmitida desde una manipulación cuántica a la siguiente. La Resonancia Magnética Nuclear (RMN) de estado sólido es una técnica que permite estudiar la decoherencia en sistemas constituidos por espines nucleares acoplados. Estudiando la generación y evolución de coherencias cuánticas múltiples mediante secuencias de pulsos, se puede obtener información sobre cluster de espines, conectividad y decoherencia. En este trabajo, nuestro objetivo es cuantificar los factores de decoherencia a través del Eco de Loschmidt, el cual es generado revirtiendo la evolución del sistema a través del cambio de signo en el Hamiltoniano. Implementaciones con diferentes Hamiltonianos pueden darnos información sobre factores de decoherencia intrı́nseca o producida por imperfecciones experimentales [C.M. Sánchez et al. Phys. Rev.A, 2009]. Trabajaremos con la dinámica de espines bajo dos Hamiltonianos diferentes: Hamiltoniano dipolar rotado Hxx y Hamiltoniano de coherencias dobles HDQ. El sistema que utilizaremos es el cristal lı́quido 8CB el cual puede considerarse como un sistema cerrado con un número finito de espines. La dinámica de espines se analizará comparando la evolución de las coherencias cuánticas para cada situación. Pucón 10-12 Nov. 2010 139 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X26: ¿Es posible predecir el punto de fusión de un sólido usando simulación computacional atomı́stica? Sergio Davis Grupo de NanoMateriales, Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Casilla 653, Santiago, Chile. www.gnm.cl Keywords: materia condensada, dinámica molecular, fusión Resumen A pesar de la gran cantidad de estudios [1, 2, 3, 4] dedicados al tema desde el siglo pasado, el mecanismo a nivel atómico que conduce a la fusión de un sólido es, en gran medida, un problema abierto en Fı́sica de la Materia Condensada. El presente trabajo entrega una revisión de las principales teorı́as de la fusión y sus desarrollos más recientes, al igual que los métodos basados en simulación computacional que nos permiten estimar puntos y curvas de fusión para diversos materiales. Estos métodos son contrastados en términos de su capacidad de predicción, su costo computacional y sus limitaciones intrı́nsecas. En particular se presenta el recientemente desarrollado método Z [5, 6], el cual permite determinar el punto de fusión por medio de simulaciones de dinámica molecular en el ensemble microcanónico, y cuya aplicación además revela información valiosa acerca de las condiciones y mecanismos que desencadenan la transición sólido-lı́quido. Bibliografı́a [1] F.A. Lindemann, Z. Phys. Chem., Stoechiom. Verwandtschaftsl., 11, 609, (1910). [2] M.Born, J. Chem. Phys, 7, 591 (1939). [3] J. L. Tallon, Nature, 342, 658 (1989). [4] M. Forsblom and G. Grimvall, Nature Materials, 4, 388 (2005). [5] A. B. Belonoshko, N. V. Skorodumova, A. Rosengren, and B. Johansson, Phys. Rev. B, 73, 012201 (2006). [6] A. B. Belonoshko, S. Davis, N. V. Skorodumova, P. H. Lundow, A. Rosengren, and B. Johansson, Phys. Rev. B, 76, 064121 (2007). Pucón 10-12 Nov. 2010 140 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X27: Impactos supersónicos de nano-proyectiles de cobre: un estudio mediante dinámica molecular N. Amigo1, C. Loyola1,2 , S. Davis1 , G. Gutiérrez1 1 1 Grupo de NanoMateriales, Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, 2 Casilla 653, Santiago, Chile Department of Materials Science and Engineering, Iowa State University, USA. [email protected] Keywords: Colisiones, nanomateriales, simulación computacional. Resumen Se estudia, a nivel atómico, los efectos de colisiones entre un nano-proyectil de cobre (Cu) y un blanco, también de cobre, mediante simulación computacional de dinámica molecular [1, 2]. El sistema, que al inicio está a una temperatura de 300 K, consiste en un proyectil cuasi-cúbico de 40 átomos de Cu que se hace impactar sobre un paralelepı́pedo (el cual juega el papel del blanco) compuesto de 13500 átomos de Cu (ver figura 28). El análisis se realiza para velocidades iniciales del proyectil correspondientes a 6, 8, 10, 12, 14 y 16 km/s. Una vez que el nano-proyectil impacta en el blanco, se realiza un estudio desde el punto de vista estructural y dinámico del sistema mediante el cálculo de la función de distribución de pares, de un detallado análisis de vecinos comunes y la evaluación de los perfiles de densidad y temperatura en diferentes instantes de tiempo. A partir de estos diagnósticos es possible distinguir tres regı́menes diferentes. Impactos del nano-proyectil a velocidades menores de 8 km/s provocan leves aumentos de temperatura y densidad y no hay mayores cambios estructurales en el blanco. Con impactos entre 10 y 12 km/s se detecta un aumento mayor de la temperatura y densidad, quedando la parte impactada en estado amorfo. Finalmente, para impactos entre 14 y 16 km/s, se propaga un frente de temperatura (y de presión) que licua localmente al blanco, produciendo cambios estructurales considerables en éste. Figura 28: Impacto del nano-proyectil. Los átomos están coloreados de acuerdo a su energı́a cinética (temperatura), desde azul (baja temperatura) a rojo (alta temperatura). Bibliografı́a [1] S. Davis, C. Loyola, F. González, J. Peralta, Computer Physics Communications (2010) doi:10.1016/j.cpc.2010.08.030 [2] P. S. Branicio, R. K. Kalia, A. Nakano, P. Vashishta, F. Shimojo, J. P. Rino, Journal of the Mechanics and Physics of Solids 56, 5 (2008). Pucón 10-12 Nov. 2010 141 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X28: Estudio de propiedades mecánicas y termodinámicas de biomateriales por medio de dinámica molecular D. Contreras1, R. Urzúa1,2 , J. Muñoz1 , G. Gutiérrez1 1 Grupo de NanoMateriales, Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, 2 Casilla 653, Santiago, Chile. Departamento de Fı́sicoquı́mica, Universidad Andrés Bello. [email protected] Keywords: Biomateriales, simulación computacional. Resumen Es fundamental para ciertos estudios teóricos y prácticos en biologı́a molecular poseer una caracterizacion fı́sica, tanto mecánica como termodinánica, de las biomoléculas estudiadas [1]. En este trabajo se estudió por medio de simulación computacional diversas propiedades mecánicas y termodinámicas de una sección de proteı́na, con el objetivo de mostrar parte de las posibilidades que permite este tipo de estudios en la caracterización de biomaterials [2]. La molécula analizada corresponde a una beta-hélice que forma parte de una beta-amiloide, la cual por medio del programa de dinámica molecular NAMD [3], habitualmente usado en bioinformática, fue sometida a una dinámica molecular en equilibrio termodinámico en el ensamble NVT, donde se obtuvieron algunas de sus propiedades termodinámicas. Posteriormente, se sometió a esta misma a un estiramiento mediante Steered Molecular Dynamics (dinámica molecular dirigida), para obtener el perfil de fuerza de este proceso, el cual permite caracterizar mecánicamente la proteı́na, conociendo propiedades como su maxima resistencia a la tracción, por ejemplo. Este trabajo ha sido sido realizado con el apoyo de los Proyectos Anillo ACT-24 Computer simulation lab for nano-bio systems y ENL 10/06 VRID-U. de Chile. Bibliografı́a [1] R. Ritchie, M.J. Buehler, P. Hansma, Physics Today 62(6), 41-47 (2009). [2] M. Buehler, Sinan Keten, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering197(41-42), 3203-3214 (2008). [3] NAMD was developed by the Theoretical and Computational Biophysics Group in the Beckman Institute for Advanced Science and Technology at the University of Illinois at Urbana-Champaign. Pucón 10-12 Nov. 2010 142 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X29: Line shapes in infrared absorption by solids and by atomic or molecular species embedded in solids Miguel Lagos1 , Felipe. Asenjo2,3 , Roberto Hauyón,2 , Denisse Pastén2 and Pablo Moya2 1 Departamento de Ciencias Aplicadas, Facultad de Ingenierı́a, Universidad de Talca, Campus Los 2 3 Niches, Curicó, Chile. Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Las Palmeras 3425, Casilla 653, Santiago, Chile. Departamento de Ciencias, Facultad de Artes Liberales, Universidad Adolfo Ibáñez, Diagonal Las Torres 2640, Peñalolén, Santiago, Chile. [email protected] Resumen When the target is in the solid state, most infrared spectral features are manifestly asymmetric; hence, a line shape function well-grounded in theory is necessary to ascertain the net energy taken by the associated electronic transition. The main sources for spectral line broadening, asymmetry, and shift, no matter the transferred energy, are multiphonon events involving the acoustic vibrational modes. A simple closed-form mathematical expression for the phonon-broadened lineshapes, shown to be valid at low temperatures, and linewidths on the order of the Debye energy of the solid or smaller, giving remarkable agreement with experiment is studied in connection with its utility for analyzing infrared spectral features. Bibliografı́a [1] M. Lagos, F. Asenjo, R. Hauyon, D. Pasten and P. Moya, J. Phys. Chem. A 114, 7353-7358 (2010). [2] M. Lagos, F. Asenjo, R. Hauyon, D. Pasten, H. Gonzalez, R. Henriquez and R. Troncoso, Phys. Rev. B 77, 104305 (2008). Pucón 10-12 Nov. 2010 143 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X30: Interpolation based strategy in descriptor space: search for minimal energy structures of free-standing nanoclusters Tabatha Rodrı́guez1,3 , José Rogan1,3 , Max Ramı́rez1,3 , Alejandro Varas1,3, Juan Alejandro Valdivia1,3, and Miguel Kiwi1,2,3 1 3 Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Santiago Chile 2 Facultad de Fı́sica, P. Universidad Católica de Chile, Santiago Chile Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y la Nanotecnologı́a, CEDENNA, Santiago Chile [email protected] Keywords: clusters, transition metal clusters, DFT calculations Abstract An alternative strategy to find minimal energy configurations of free-standing nanoclusters is useed to determine the structure of small metallic clusters. In this contribution we use an unbiased search method, with a variant of the global minimization algorithm proposed by Rogan et al. named diversity driven unbiased search [1], to determine the structure of Pd nanoclusters. In the original version of the algorithm, a data bank of many-body phenomenological potential minima is found. Afterwards, all of the configurations in the bank are considered as seeds, which are thereafter refined by means of DFT computations. Yet, this algorithm, based on phenomenological potentials, does not generate all the relevant structures because some quantum effects are ignored [1, 2]. In this work we replace the phenomenological potentials with a pseudo-energy function, based on an interpolation scheme of the energy obtained with the VASP DFT code, in the descriptor space proposed by Cheng and Fournier [3]. The interpolation in the descriptor space incorporates some quantum effects. We validate this method with Pd4, and present some novel results. Bibliografı́a [1] J. Rogan et al., J. Phys.: Condens. Matter. 21, 084209 (2009) [2] J. Rogan et al., Nanotechnology 19, 205701 (2008) [3] F. Cleri and V. Rosato, Phys. Rev. B 48, 22 (1993) [4] J. Cheng and R. Fournier, Theor. Chem. Acc. 112, 7 (2004) Pucón 10-12 Nov. 2010 144 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X31: Unbiased Global Optimization applied to small transition metal clusters Max Ramı́rez1,3 , José Rogan1,3 , Juan Alejandro Valdivia1,3 , Ricardo Ramı́rez2,3 , and Miguel Kiwi1,2,3 1 3 Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Santiago, Chile. 2 Facultad de Fı́sica, Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile. Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y la Nanotecnologı́a CEDENNA, Santiago, Chile. [email protected] Keywords: clusters, transition metal clusters, phenomenological potentials, DFT calculations. Resumen In this contribution we study the zero-temperature minimal energy structures of small free-standing Pd and Au clusters, with N=4, 13, 19 atoms in the cluster. The lowest energy configurations are obtained using two different phenomenological many-body potentials, followed by a density functional theory (DFT) refinement. One of them was developed exclusively to reproduce the bulk properties [1, 2], and the other one was parameterized on an extensive set of DFT calculations of metal clusters, in addition to bulk properties [3]. Here, we apply a search scheme which aims at preserving as large a diversity as possible, known as diversity driven unbiased search (DDUS) [4]. It consists on the generation of a bank of Nb putative minima, using phenomenological potentials and genetic operations. This differs from the usual approach where a single, or just a few, configurations are obtained, as in the regular genetic algorithm approach or even in the conformational space annealing method. Even though, the original idea behind DDUS was that all of the Nb configurations in the final bank were refined by means of DFT techniques, we now use a new reductive algorithm, in order to post-process the DDUS results, keeping only the most diverse solutions, by comparing the agreement and differences between the results produced by each phenomenological potential. All of the configurations obtained by this new post-processor method, are refined by means of DFT calculations, saving a lot of computational resources. We studied the effect of the post-processor on the number of initial configurations in the final bank. We conclude that 600 initial configurations in the post-processor are sufficient to reach the expected diversity. We also conclude that utilizing the most modern phenomenological potential [3] developed for the study of small Pd clusters does not affect significantly the final results, obtained by means of DFT refinement. For example, for a 13 Pd atom cluster we found a new energy minimum configuration, different from the one reported in the literature [4]. However, the energy difference between both configurations is within the error margin of the computer code we used. Bibliografı́a [1] R.P. Gupta, Phys. Rev. B 23, 6265 (1985). [2] F. Cleri y V. Rosato, Phys. Rev. B 48, 22 (1993). [3] B. Shan et. al, Phys. Rev. B 80, 035404 (2009). [4] J. Rogan et. al, J. Phys: Cond. Matter 21, 084209 (2009). Pucón 10-12 Nov. 2010 145 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X32: Sudden chain energy transfer events in vibrated granular media Nicolás Rivas1 , Suomi Ponce1 , Basile Gallet3 , Dino Risso2, Rodrigo Soto1 , Patricio Cordero1, Nicolás Mujica1 1 Departamento de Fı́sica, FCFM, Universidad de Chile, Santiago, Chile Departamento de Fı́sica, Universidad del Bı́o-Bı́o, Concepción, Chile Laboratoire de Physique Statistique, CNRS, Ecole Normale Supérieure, Paris, France 2 3 [email protected] Keywords: Resumen In a mixture of two species of grains of equal size but different mass, placed in a vertically vibrated shallow box, there is spontaneous segregation. Once the system is at least partly segregated and clusters of the heavy particles have formed, there are sudden peaks of the horizontal kinetic energy of the heavy particles, that is normally small. Together with the energy peaks the clusters rapidly expand and the segregation is partially or completely lost. The process repeats once segregation has taken place again. Depending on the experimental or numerical parameters and initial conditions, the energy bursts can occur either randomly or rather periodically in time. An explanation for these events is provided based on the existence of a fixed point for an isolated particle bouncing with only vertical motion between the top and. bottom walls. The horizontal energy peaks occur when the energy stored in the vertical motion is partly transfered into horizontal energy through a chain reaction of collisions between heavy particles. There is not a clear explanation for the observed periodicity of the events, but a necessary condition is that the chain reaction involves most of the heavy particles Pucón 10-12 Nov. 2010 146 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X33: Cálculo de función de correlación de Speckle, mediante métodos basados en estadı́sticas de cuarto orden L. Ortiz1 , R. Guzmán1,2 1 2 Departamento de Ciencias Fı́sicas, Universidad de La Frontera, Temuco Chile Center for Optics and Photonics, (CEFOP), Universidad de Concepción, Concepción, Chile. Keywords: iBiospeckle, HOS (High Order Spectra), Matriz de Correlación de Speckle. [email protected] Resumen El fenómeno de speckle dinámico o Biospeckle ha sido propuesto como una técnica útil en aplicaciones que van desde la estudios biomédicos hasta el secado de pintura. El principio detrás de dichas aplicaciones es la correlación que existe entre las propiedades estadı́sticas de los patrones de speckle y los parámetros de la actividad de las superficies dispersoras. Hasta donde sabemos, se han utilizado únicamente propiedades estadı́sticas de segundo orden. Sin embargo, la estadı́stica de intensidad de Speckle no es gaussiana y por lo tanto admite correlaciones de orden más alto que dos. En este trabajo se presenta un cálculo de la función de correlación de cuatro puntos (cuarto orden)[1, 2, 3, 4] en los patrones de speckle dinámico (o biospeckle). Se explora además, la información que puede obtenerse respecto de las propiedades geométricas y dinámicas de las superficies dispersoras. Para ello se encontrará la varianza de cuarto orden, mediante el cálculo de momentos y cumulantes, y de esta manera mostrar cuantitativa y cualitativamente, las ventajas y limitaciones que este enfoque presenta frente al tratamiento estadı́stico tradicional de segundo orden, que se usa habitualmente en Biospeckle. Bibliografı́a [1] Barakat, Richard; Salawitch, Ross J.. Second- and Fourth-order Statistics of Doubly Scattered Speckle Optica Acta: International Journal of Optics 33.1 (1986). [2] U. Vry and A. F. Fercher, J. Opt. Soc. Am. A 3, 988-1000 (1986). [3] E. E. Bloemhof, Opt. Lett. 29, 2333-2335 (2004) [4] Nikias, C.: Higher-Order Spectra Analysis, A Nonlinear Signal Processing Framework, PTR Prentice Hall, Inc., 1993. Pucón 10-12 Nov. 2010 147 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X34: Caracterización de un instrumento de referencia para mediciones absolutas de radiación uv Francisca Quiroz Valencia1 1 Universidad de Santiago de Chile, Santiago Chile. [email protected] Keywords: irradiancia, espectroradiometro, monocromador Resumen Las mediciones del espectro solar de irradiancia UV han sido históricamente una tarea difı́cil. El hecho que las irradiancias varı́en en varios órdenes de magnitud en un rango relativamente pequeño de longitud de onda (290 a 315 nm) requiere instrumentos con amplio rango dinámico y con bajos niveles de stray Light (luz visible que se filtra en el rango UV), altamente estables y con linealidad garantizada. Los espectroradiometros UV deben cumplir con ciertos estándares para diferentes aplicaciones cientı́ficas. La red para la detección de cambios de composición atmosférica (NDACC) (ex Network for the Detection of Stratospheric Change (NDSC)) definió un set de estrictas especificaciones para espectroradiometros con el fin de asegurar la trazabilidad de sus mediciones, que luego pueden ser utilizadas para el establecimiento de diferencias geográficas o la identificación de tendencias. A continuación reportamos la caracterización de un sistema de espectroradiometrı́a desarrollado atendiendo a las especificaciones de la NDACC. La caracterización involucró el estudio, evaluación, minimización y/o corrección de las principales fuentes de error afectando el sistema. El sistema está basado en un doble monocromador (para minimizar la influencia de la stray light) con rejillas de 1800 lineas/mm; un fotomultiplicador (PMT) es empleado como detector en el rango 220-800 nm (para asegurar la linealidad de las mediciones); el sistema es operado bajo condiciones controladas de temperatura (para asegurar su estabilidad); la luz es conducida mediante una entrada óptica que emplea un difusor de bajo error del coseno (¡10 % para ángulos del cenit menores a 60 grados) conectada al doble monocromador con una fibra óptica de alta calidad. El sistema se completa con un set de lámparas calibradas respecto a patrones internacionales que garantizan la trazabilidad de las mediciones absolutas de irradiancia UV. La estabilidad de estos estándares también fue evaluada y caracterizada. Dadas las caracterı́sticas del sistema de espectroradiometrı́a recientemente desarrollado y caracterizado, debiera convertirse en el instrumento de referencia a nivel nacional para mediciones absolutas de irradiancia UV resuelta espectralmente en el rango 220-800 nm. Pucón 10-12 Nov. 2010 148 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X35: New apporaches on Quantum State Engineering: Pixel States M. A. Solı́s-Prosser1,2 and E. S. Gómez1,2 1 Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias Fı́sicas y Matemáticas, Universidad de Concepción, 2 Concepción, Chile. Center for Optics and Photonics, Concepción, Chile. [email protected] Keywords: pixel, states, photonics Resumen A formalism based on the state of a single photon crossing an amplitude mask composed by rectangular holes is shown. For this purpose, we have defined a new kind of states called Pixel states, which could expand an Hilbert space due to their orthonormality. After that, a exprimental setup is proposed in order to explain how to generate a state expanded by this base and how to use an adecquate lens system to perform any unitary operarion on the photonic spatial state, including some intersting numerical simulations. Finally, it is possible apply these states for perform experimental studies on fundamental aspects on Quantum Information Theory. Figura 29: When a pixel state belonging to a Hilbert space of dimension 64 is characterized, the interference pattern in the Fraunhoffer approximation could be a way in order to determine which state is it. For example, these two patterns are expected when represent a phase distribution (as is shown in the matrices at right) is set in a mask which contains an 8x8 array of square holes. Bibliografı́a [1] L. Neves, S. Pádua and C. Saavedra. Phys. Rev. A. 69, 042305 (2004). [2] G. Lima et al. arXiv:1003.2125v1 [quant-ph] 10 Mar 2010. [3] G. Lima, A. Vargas, L. Neves, R. Guzmán and C. Saavedra, Opt. Express 17, 10688-10696 (2009). [4] G. Lima, E. S. Gómez, A. Vargas, R. O. Vianna, and C. Saavedra. arXiv:1004.2297v1 [quant-ph] 14 Apr 2010. Pucón 10-12 Nov. 2010 149 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X36: Pinzas ópticas: una propuesta para aislación selectiva y clonación de cianobacterias del desierto de Atacama N. Cisternas1 , G. Araneda1, J. Staforelli1 , A. Azúa-Bustos2 1 2 Center for Optics and Photonics, Universidad de Concepción, Casilla 160-C, Concepción, Chile. Facultad de Ciencias Biológicas, Departamento de Genética Molecular y Microbiologı́a, Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile. [email protected] Keywords: Pinzas Ópticas, Cianobacterias. Resumen Del estudio de las fuerzas de interacción entre una partı́cula esférica dieléctrica y la radiación electromagnética, surge una amplia gama de aplicaciones relacionadas con la manipulación de partı́culas micrométricas inorgánicas y orgánicas utilizando luz láser. Una de estas aplicaciones es el confinamiento y control espacial de partı́culas mediante un haz altamente enfocado, técnica conocida como Pinzas Ópticas [1]. Las fuerzas de confinamiento que dan origen a una pinza óptica son comúnmente descritas a partir de la acción de dos fuerzas resultantes del intercambio de momentum entre los fotones del haz láser y la partı́cula: la Fuerza de Scattering y la Fuerza de Gradiente. La primera de estas fuerzas se debe al momentum que adquiere la partı́cula producto de los fotones reflejados sobre esta y que la empujan en la dirección de propagación de haz. Por otro lado, cuando un fotón es transmitido a través de una partı́cula dieléctrica de un ı́ndice de refracción distinto al del medio, fotón será desviado de su trayectoria original debido al cambio en el ı́ndice de refracción, cambiando su dirección. Por conservación de momentum, este cambio en la trayectoria del fotón afectará directamente el momentum de la partı́cula. Para partı́culas con ı́ndice de refracción mayor que el del medio circundante, estas sentirán una fuerza de atracción hacia la región de mayor intensidad del haz de luz (el centro de un haz gaussiano o el volumen reducido de un haz enfocado), la cual corresponde a una fuerza de gradiente óptico. La investigación básica llevada a cabo hoy en dı́a con cianobacterias del Desierto de Atacama persigue en primera instancia caracterizar las especies existentes en ese lugar. En una segunda instancia, estudiar cómo se podrı́an aprovechar algunas de estas cianobacterias desde el punto de vista biotecnológico [3, 4, 5]. En este trabajo, proponemos una aplicación de la técnica de pinzas ópticas para la manipulación e individualización de estas especies. Éstas, son particularmente complicadas de aislar a través de métodos tradicionales, dado que habitualmente se encuentran formando parte de complejos biofilms junto a otras especies de bacterias, hongos y microalgas. El método propuesto se basa en la implementación combinada de pinzas ópticas y contenedores especiales con control de flujo. El objetivo del proceso es aislar y separar las distintas especies componentes del biofilm, lograr cultivos clonales de una o más de las cianobacterias presentes y la identificación molecular de éstas (identidad filogenética). Bibliografı́a [1] A.Ashkin, .Optical trapping and manipulation of neutral particles using lasers.”, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94, 48534860 (1997). [2] Keir C. Neuman and Steven M. Block, Review Of Scientific Instrument 75, 9 (2004). [3] Berry JP, Gantar M, Perez MH, Berry G, Noriega FG., Mar Drugs. 6, 2, 117-46 (2008). [4] Abed, R.M.M., Dobretsov, S., Sudesh, K., Journal of Applied Microbiology 106, 1, 1-12 (2009). [5] G. Roeselers, M. C. M. van Loosdrecht and G. Muyzer, Journal of Applied Phycology 20, 3, 227-35, DOI: 10.1007/s10811-007-9223-2 (2008). Pucón 10-12 Nov. 2010 150 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X37: Quantum process reconstruction based on mutually unbiased basis A. Fernández-Pérez1 and C. Saavedra1,2 1 2 Center for Optics and Photonics, Universidad de Concepción, Casilla 160-C, Concepción, Chile Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias Fı́sicas y Matemáticas, Universidad de Concepción, Casilla 160-C, Concepción, Chile. [email protected] Keywords: Resumen In physical implementations of quantum information processing, the ability for reconstructing the quantum process associated with a particular experiment is one of the most important tasks. One of the more used procedures is the so-called standard quantum process tomography (SQPT) [1, 2], where the dynamics of a quantum black box, described by a completely positive map ε(ρ) [3], is reconstructed. Several experiments have been implemented by considering the above described reconstruction scheme, among them liquid-state NMR [4], light qubits [5], atoms in optical lattices [6], cavity QED [7], trapped ions [8] and solid-state qubits [9]. In this work, we provide a new scheme for quantum process tomography (QPT), which is based on mutually unbiased basis quantum state-tomography (MUB-tomography) over the output states [10]. This procedure is valid for a Hilbert space with prime-power dimension, i.e., D = pr with p and r being a prime number and an integer, respectively [11]. For instance, it can be applied to a map acting on a single high dimensional system or on a multiqubit system. In this scheme, two-body interactions are needed and do not require ancillary systems. We present the reconstruction of the QPT using MUBs, or simply MUB-QPT, showing the expansion of the quantum-dynamical map ε in terms of MUB-projectors. Furthermore, we derive a relation between the expansion of the quantum map and the measurement of MUB-tomography, via a linear system of equations. Finally, we show numerical simulations on the performance of the protocol against the presence of random errors in MUB-tomography. Bibliografı́a [1] I. L. Chuang and M. A. Nielsen, J. Mod. Opt. 44, 2455 (1997). [2] J. F. Poyatos, J. I. Cirac, and P. Zoller, Phys. Rev. Lett. 78, 390 (1997). [3] K. Kraus, States, effects and operations: Fundamentals notions of quantum theory (Springer-Verlag, Berlı́n, 1983) [4] M. A. Nielsen, E. Knill, and R. Laflamme, Nature 396, 52 (1998). [5] J. L. O’Brien, G. J. Pryde, A. Gilchrist, D. F. V. James, N. K. Langford, T. C. Ralph, and A. G. White, Phys. Rev. Lett. 93, 080502 (2004). [6] S. H. Myrskog, J. K. Fox, M. W. Mitchell, and A. M. Steinberg, Phys. Rev. A 72, 013615 (2005). [7] M. Brune, J. Bernu, C. Guerlin, S. Deleglise, C. Sayrin, S. Gleyzes, S. Kuhr, I. Dotsenko, J. M. Raimond, and S. Haroche, Phys. Rev. Lett. 101, 240402 (2008). [8] M. Riebe, K. Kim, P. Schindler, T. Monz, P. O. Schmidt, T. K. Korber, W. Hansel, H. Haffner, C. F. Roos, and R. Blatt, Phys. Rev. Lett. 97, 220407 (2006). [9] M Howard, J Twamley, C Wittmann, T Gaebe, F Jelezko, and J Wrachtrup, New J. Phys. 8, 33 (2006). [10] A. B. Klimov, C. Muñoz, A. Fernández, and C. Saavedra, Phys. Rev. A 77, 060303(R) (2008). [11] W.K. Wootters and B.D. Fields, Ann. Phys. 191, 363 (1989). Pucón 10-12 Nov. 2010 151 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X38: Transporte controlado de un fotón a través de un arreglo 1-D de cavidades acopladas en interacción con átomos del tipo V M. Ahumada1 , N. Cortés1, M.L. Ladrón de Guevara1 ,P.A. Orellana1 1 Depto. de Fı́sica, Universidad Católica del Norte, Av. Angamos 0610, Antofagasta, Chile. [email protected]; [email protected] Keywords: photonic lattices, cavity Resumen En el presente trabajo realizamos un estudio del trasporte discreto de fotones confinados en un arreglo 1-D de N cavidades acopladas, donde en cada cavidad se ha depositado un átomo de tres niveles tipo V; el cual puede ser considerado como un nodo cuántico funcional [1]. Hemos encontrado una expresión analı́tica para la reflexión y transmisión, generalizando el sistema para N cavidades. Estudiamos el sistema en función de la energı́a del fotón incidente y de los parámetros que determinan el sistema. Encontramos que en el centro de la banda de energı́as permitidas la reflexión desarrolla bandas oscilantes con resonancias y antiresonancias, además para N suficientemente grande se presentan bandas permitidas y prohibidas y estados ligados en el continuo debido a la interferencia cuántica en el sistema [2], el cual es independiente del número de cavidades existentes en el arreglo. En particular estudiamos y controlamos teóricamente las propiedades de transporte de un fotón a través de un arreglo de N cavidades. Figura 1. Sistema 1-D de N cavidades, con un átomo tipo V depositado en cada cavidad. Figura 2. Reflexión en función de la energı́a de un fotón incidente para distintos números N de cavidades. Bibliografı́a [1] Z.R Gong, H.Ian, Lan Zhou, and C.P. Sun. 2008. Phys. Rev. A 78, 053806. [2] P. A.Orellana, M.L. Ladrón de Guevara and F. Dominguez-Adame. 2005. Physica E 25 384-389 Pucón 10-12 Nov. 2010 152 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X39: Monte carlo simulations of light scattering in plant tissues. P. Álvarez1,2 and R. Guzmán1,2 1 2 Departamento de Ciencias Fı́sicas, Universidad de La Frontera, Casilla 54-D, Temuco Chile. Center for Optics and Photonics, Universidad de Concepción, Casilla 4016, Concepción, Chile. [email protected] Keywords: Monte Carlo method, light scattering, tissue optics, biospeckle Resumen The development of new methods for the solving forward and inverse radiation transfer problems in media with arbitrary configurations and boundary conditions is crucial for the reliable layer-by-layer measurements of laser radiation inside tissues. The advantage of the Monte Carlo (MC) method is that it is a reasonably simple model that can handle arbitrary geometries and that it can provide a direct solution without approximations to the radiative transport equation (RTE). It has recently been applied to tissue optics [1-3]. The method is based on the numerical simulation of photon transport in scattering media. Random migrations of photons inside a sample can be traced from their input until absorption or output [4]. Live imaging is now a central component for the study of plant developmental processes. The biospeckle technique is evaluated as an instrument to measure biological activity in plant tissues, especially is applied to determine the viability of Lupinus albus seeds, where their optical properties are unique and differ of previously published work on tissue optics. We are interested in modeling the backscattering with Monte Carlo method because is essentially that observed in the dynamic speckle. Bibliografı́a [1] G. Müller, B. Chance, R. Alfanso, et al. (eds.). 1993. Medical Optical Tomography: Functional Imaging and Monitoring . vol. IS11, SPIE Press, Bellingham, WA. [2] G. Müller and A. Roggan (eds.). 1995. Laser-Induced Interstitial Thermotherapy , vol. PM25. SPIE Press, Bellingham, WA [3] V. V. Tuchin (ed.). 1994. Selected Papers on Tissue Optics: Aplications in Medical Diagnostics an Therapy, vol. MS102, SPIE Press, Bellingham, WA. [4] V. V. Tuchin. 2007. Tissue Optics: Light Scattering Methods and Instruments for Medical Diagnosis, SPIE Press Monograph vol. PM166, SPIE Press, Bellingham, Wash, USA, 2nd edition, 2007 Pucón 10-12 Nov. 2010 153 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X40: Nuevo método para la caracterización y ponderación de bio-actividad en semillas y frutas. J. Cariñe1,2,3, C. San-Martı́n2,3 , R. Guzmán1,2 . 1 2 Departamento de Ciencias Fı́sicas, Universidad de La Frontera, Temuco, Chile. Center for Optics and Photonics(CEFOP), Universidad de Concepción, Concepción, Chile. 3 Departamento de Ingenierı́a Eléctrica, Universidad de La Frontera, Temuco, Chile. [email protected] Keywords: Dynamical Laser Speckle Resumen El Speckle dinámico es un fenómeno producido por la interferencia aleatoria entre rayos altamente coherentes, de un haz de láser, que inciden sobre un material rugoso que presenta algún tipo de actividad. Para que, una muestra sea rugosa ante dicho láser, las dimensiones de las rugosidades deben ser del orden la longitud de onda de este. Para medir el Speckle dinámico en diversos tipos de muestras, se utilizan dos tipos de caracterización, obtenidas con métodos cualitativos y cuantitativos [1] . Entre los métodos cuantitativos, el más utilizado es el Momento de inercia (MI) aplicado a Time History of the Speckle Pattern (THSP) [2] . La estadı́stica de segundo orden (MI ) se obtiene almacenando un porcentaje de la información recopilada, bajo una configuración dedicada, y permite obtener información solo de la región donde el haz del láser incide. En este trabajo se presenta la elaboración de un método cualitativo nombrado /textitDeltaJC. Además se busca el método cualitativo, cuya integración de los valores sobre una subregión, entregue mayor correlación con los valores obtenidos con MI. Los resultados preliminares aplicados al secado de pintura y evolución de bio-actividad en semillas Indican una alta correlación entre el método DeltaJC y el MI en comparación con otros métodos cualitativos existentes. Bibliografı́a [1] Hector J. Rabal, Roberto A. Braga (Jr.) (2008) Dynamic Laser Speckle and Applications, CRC Press. (and the references there in). [2] Ricardo Arizaga, Marcelo Trivi and Héctor Rabal Optics & Laser Technology 31, 2, 163-169 (1999). Pucón 10-12 Nov. 2010 154 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X41: Study of statistical properties of dynamical laser speckle in seeds moisture J. Cariñe1,2 , F. Torres1, R. Guzmán1,2 . 1 2 Departamento de Ciencias Fı́sicas, Universidad de La Frontera, Temuco, Chile Center for Optics and Photonics(CEFOP), Universidad de Concepción, Concepción, Chile. [email protected] Keywords: Dynamical Laser Speckle, Statistical properties of light, seeds technology Resumen Dynamical Laser Speckle (Biospeckle) has been proposed as a useful technique to detect activity in different contexts, ranging from biomedical application to paint drying [1]. Biospeckle technique was applied to study viability of Lupinus albus seeds produced in La Araucanı́a Region, Chile. The experimental setup used for the obtaining of the THSP (Time History of the Speckle Pattern) of samples consists fundamentally of: 7 mW laser of He-Ne random, and a CCD AVT PIKE F-032B camera with frame grabber. The results obtained with different sets of 100 Lupinus albus seeds (in lots of 20) were obtained, comparing the inertia moment (MI) of the THSP co-occurrence matrix values with the standard test using Tetrazolium (TZ) 0, 5 % solution, in the temperature range between 5 and 25o C. A good correlation between both methods was reported in reference [2]. However, to our knowledge, experiments, on Biospeckle assessment of seeds viability, had been carried out only after they were maintained in water for 12 hours. On the other hand, it is well established that physiochemical processes, which are responsible for bioactivity in seeds, are activated only after they have been acquired some humidity levels. The main goal of this work is to establish the threshold of moisture necessary to obtain information of viability from THSP (inertia moment) patterns. Preliminary results show us how MI evolves with the water absorption in seeds.. Bibliografı́a [1] Hector J. Rabal, Roberto A. Braga (Jr.) Dynamic Laser Speckle and Applications, CRC Press. (and the references there in)(2008). [2] Marcia Garcı́a, Robert Guzmán y Asticio Vargas, RCF 27, 1, 13(2010). Pucón 10-12 Nov. 2010 155 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X42: Desarrollo de un polarimetro de bajo costo basado en lcd M. Cerna1 , J. Cariñe1,2 , R. Guzmán1,2 . 1 2 Departamento de Ciencias Fı́sicas, Universidad de La Frontera, Temuco, Chile. Center for Optics and Photonics(CEFOP), Universidad de Concepción, Concepción, Chile. [email protected] Keywords: LCD, Poları́metro de Stokes, Instrumentación Resumen La determinación del estado de polarización de un haz de campo óptico es de gran importancia en las aplicaciones de luz polarizada para la determinación de propiedades de muestras biológicas. Un poları́metro es un instrumento utilizado para determinar el estado de polarización de un haz, a partir de las intensidades. Consta principalmente de un sistema de polarizadores que permiten preparar un conjunto de estados del haz y un detector que determina la intensidad de cada estado. En este trabajo se presenta el desarrollo de un power meter, de bajo costo, con rango entre 400 y 1100 nm. Su desempeño en las aplicaciones más comunes se compara con el funcionamiento del OPM Newport 1830-C. Con este instrumento se calibraron los LCD de un proyector multimedia Epson Powerlight que serán utilizados para la construcción de un poları́metro de Stokes, controlado por computador. Se presentan también las curvas de trabajo y algunos resultados preliminares de su funcionamiento, limitaciones, ventajas y proyecciones de trabajo futuro. Bibliografı́a [1] Peinado A; Lizana A; Vidal J; Iemmi C., Campos J. 2010. Optimization and performance criteria of a Stokes polarimeter based on two variable retarders. Optics Express, Vol. 18 Issue 10, pp.9815-9830. [2] A. De Martino, Y. K. Kim, E. Garcia-Caurel, B. Laude, and B. Drévillon. 2003. Optimized Mueller polarimeter with liquid crystals. Opt. Lett. 28(8), 616-618. [3] J. M. Bueno. 2000. Polarimetry using liquid-crystal variable retarders: theory and calibration. J. Opt. A, Pure Appl. Opt. 2(3), 216-222. Pucón 10-12 Nov. 2010 156 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X43: Desarrollo de un espectroradiómetro UV basado en un detector CCD F.Gárate Marı́n1 1 Universidad De Santiago De Chile, laboratorio Metrologı́a Óptica. [email protected] Keywords: CCD, Espectroradiómetro, Radiación UV Resumen El estudio de la radiación UV es importante, porque la exposición a esta produce efectos adversos en la biosfera, incluyendo ecosistemas terrestres y acuáticos ası́ como en la salud pública. En humanos la radiación UV se asocia al cáncer a la piel, envejecimiento prematuro, cataratas y otras enfermedades oculares. El espectro UV puede ser eficientemente medido usando un espectroradiómetro. Los sistemas de espectroradiometrı́a que cumplen con los estándares de la red para la detección de cambios de composición atmosférica (NDACC) están basados en doble-monocromadores y fotomultiplicadores como detector. Estos instrumentos son caros, poco portátiles y difı́ciles de mantener pero permiten acometer las mediciones UV debido al amplio rango dinámico del detector y la capacidad del doble monocromador de eliminar la stray light. La stray light es radiación usualmente visible que es detectada como si fuese radiación UV debido a reflexiones internas en el setup óptico del espectroradiometro. El efecto de la stray light lleva siempre a una sobre estimación de la radiación UV. Reportamos el desarrollo de un sistema de bajo costo de espectroradiometrı́a basado en un detector CCD adquirido R El sistema fue completamente caracterizado, de modo de garantizar que cumpla a la empresa Ocean Optics . estrictas especificaciones como aquellas de la red para la detección de cambios de composición atmosférica (NDACC). La caracterización involucró el estudio, evaluación, minimización y/o corrección de las principales fuentes de error afectando el sistema. Debido a que no se usó un doble-monocromador, buena parte de nuestra atención estuvo puesta en la caracterización del efecto de la stray light el la UV y en desarrollo de una rutina que permita la corrección de sus efecto mediante el tratamiento posterior de los datos medidos. En el futuro próximo se planea testear la performance del sistema desarrollado mediante una campaña de intercomparación común espectroradiómetro de referencia. Este último será el espectroradiómetro de doble-monocromador y fotomultiplicador como detector, recientemente desarrollado por el Laboratorio de Metrologı́a Óptica del Departamento de Fı́sica de la USACH. Se espera que dado su bajo costo y peso, el instrumento desarrollado, pueda convertirse en un sistema de amplio uso para mediciones de irradiancia UV resuelta espectralmente. Pucón 10-12 Nov. 2010 157 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X44: Percolación de sitios en redes tridimensionales M. González, W. Lebrecht, E. E. Vogel Universidad de La Frontera, Temuco Chile [email protected] Keywords: Percolación de sitios tridimensional, umbral de percolación, exponentes crı́ticos. Resumen La teorı́a de percolación estudia los patrones dinámicos comunes que exhiben sistemas interconectados, tales como; filtraciones, estructuras biológicas, incendios forestales, entre otros [1]. Todos ellos muestran una caracterı́stica común: son sistemas complejos y auto-organizados. En los distintos casos, la conectividad entre los individuos constituyentes puede ser local o transitar por todo el sistema. En el último caso estamos en presencia de percolación; cada forma diferente de conectar un extremo del sistema con el extremo opuesto es una trayectoria percolante. En este trabajo se propone estudiar analı́ticamente [2] la percolación discreta para sitios en redes tridimensionales considerando celdas de tamaño M = Lx Ly Lz . La probabilidad de que un sitio esté ocupado (desocupado) es p(1 − p). La probabilidad de percolación para una celda queda expresada mediante función polinomial en p. A través de algoritmos computacionales se calcula exactamente el número de trayectorias percolantes en cada celda [3], conducentes a: fL,M (pg ) = M X i=L i gL,M p i (1 − p)M−i (8) i donde gL,M representa el número de trayectorias percolantes de longitud i. El umbral de percolación se obtiene tanto de la forma tradicional aportada por renormalización resolviendo la ecuación fL,M (pg ) = pg , como por la forma alternativa introducida aquı́ para tres dimensiones y que considera el máximo de la derivada de la función de distribución fL,M (p) en pp . Esta metodologı́a se aplica para las distintas crecientes celdas. Por técnicas de escaleo se encuentra luego el umbral de percolación en el lı́mite termodinámico. Además, un estudio de la función de percolación antes y después del valor crı́tico, permite determinar los exponentes crı́ticos ν, β y γ, caracterizando ası́ la universalidad del sistema. Los resultados están en buen acuerdo con los ya informados para redes tridimensionales, lo que valida la metodologı́a aquı́ propuesta. Bibliografı́a [1] D. Staufer, Introduction to Percolation Theory (Taylor & Francis,London, 1985). [2] E.E Vogel, W. Lebrecht, J.F. Valdés, Phys. Rev. A 389 (2010) . [3] R.M. Ziff y M.E.J. Newman, Phys. Rev. E 66 (2002) 016129. Pucón 10-12 Nov. 2010 158 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X45: Algoritmo distribuido para percolación de sitios en redes tridimensionales J. P. Abarzúa1 , M. González2 , W. Lebrecht2 , A. Ávila1 Centro de Modelación y Computación Cientı́fica, Universidad de La Frontera, Temuco, Chile Departamento de Ciencias Fı́sicas, Universidad de La Frontera, Temuco, Chile [email protected] Keywords: Teorı́a de percolación, Optimización, Cálculo paralelo. Resumen La teorı́a de percolación puede ser estudiada mediante diferentes técnicas: renormalización de celdas[1, 2], teorı́a de grafos[3], simulaciones numéricas[4, 5] y actualmente mediante crecimientos de pequeños arreglos[6]. En esta última técnica, se calcula una función de percolación para cada arreglo, donde cada arreglo corresponde a una celda tridimensional finita de sitios de tamaño M. Considerando que p corresponde a la probabilidad de que un sitio esté ocupado y 1-p desocupado, se obtiene una función polinomial en p que representa una curva de percolación. A medida que las celdas crecen, los coeficientes polinomiales correspondientes a las trayectorias percolantes son cada vez más difı́ciles de obtener. En este trabajo se muestra un algoritmo alternativo que determina de manera más eficiente las trayectorias percolantes de arreglos de tamaños mayores. El número de trayectorias percolantes crecen como 2M, dado su parametrización entre 0 y 1. La mayorı́a de los códigos se diseñan para que sea ejecutado en un sólo procesador a la vez. En este trabajo se diseña un algoritmo que determina las trayectorias percolantes basado en el tipo máquinas a utilizar, principalmente en aquellas que presentan más de un procesador. La metodologı́a de cálculo paralelo permite utilizar y optimizar los recursos de la máquina con el fin de reducir los tiempos del proceso. Para ello, el código fuente debe ser suficientemente flexible para que se pueda dividir en pequeños algoritmos y que sea reconocido por cada procesador. Una vez terminado el proceso, el algoritmo debe ser capaz de recopilar los resultados parciales y entregar el resultado final. La construcción del algoritmo para la red tridimensional de sitios fue diseñada a partir capas interconectadas, en el caso de la red M = 27 se requirieron tres capas. De este modo, cada capa se trató como una red bidimensional lo cual permitió disminuir eficazmente el tiempo de proceso, desde semanas a horas. Los programas se realizaron en C y fueron ejecutados en máquinas de 8, 64, 128, 256 procesadores. Bibliografı́a [1] D. Staufer, Introduction to Percolation Theory (Taylor & Francis,London, 1985). [2] Martin Z Bazant, Physica A, 316, 29 (2002). [3] H. Kesten, Percolation Theory for Mathematicians, (Birkhauser, Boston, 1982). [4] Youjin Deng and Henk W. J. Blöte, Phy. Rev. E, 72, 016126 (2005). [5] M. E. J. Newman and Robert M. Ziff, Phys. Rev. E f64 , 016702 (2001). [6] E.E Vogel, W. Lebrecht, J.F. Valdés Phys. Rev. A 389 (2010). Pucón 10-12 Nov. 2010 159 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X46: Percolación de especies poliatómicas A. J. Ramirez-Pastor, F. Nieto Departamento de Fı́sica, Universidad Nacional de San Luis, INFAP-CONICET, Chacabuco 917, 5700, San Luis, Argentina [email protected] Keywords: Gas de red, percolación, simulación de Monte Carlo. Resumen En el presente trabajo se estudia el problema de percolación de especies poliatómicas (k-meros) sobre redes bidimensionales de diferente geometrı́a. Como es bien conocido, el problema de percolación usual consiste en la ocupación de un elemento de una red de geometrı́a regular (sitios o enlaces) con una probabilidad p [1, 2, 3]. El sistema discutido aquı́ permite a los objetos que llenan la red ocupar más de un sitio y/o enlace simultáneamente, modificando la correlación local. De esta manera, se pretende estudiar el comportamiento de los parámetros caracterı́sticos que describen el problema percolativo (umbral de percolación y exponentes crı́ticos) en función del tamaño y morfologı́a del k-mero [4]. El umbral de percolación disminuye exponencialmente conforme aumenta k tendiendo a un valor de convergencia que depende de la geometrı́a y forma del objeto percolante y de las propiedades de la red sustrato. Sin embargo, mediante un análisis de escaleo finito se muestra que el problema pertenece a la clase de universalidad del problema de percolación normal [5]. Adicionalmente, se ha estudiado el efecto sobre la percolación de la deposición de mezclas de diferentes especies, en particular, monómeros y distintos k-meros [6]. También se ha estudiado el problema de la percolación sitio y enlace y el correspondiente sitio o enlace utilizando como especies percolantes objetos poliatómicos. Se determinan los correspondientes diagramas de fase y su tendencia al lı́mite termodinámico (k → ∞ ) [7, 8]. Finalmente, se ha considerado el problema de percolación de k-meros en superficies heterogéneas o diluidas. Dicha red es construida seleccionando al azar una concentración dada de sitios los cuales son considerados prohibidos para la deposición. Se obtiene un diagrama de fase separando la región percolativa de aquella que no lo es en función de los parámetros del problema. Bibliografı́a [1] R.Zallen, The Physics of Amorphous Solids, John Willey & Sons, NY (1983). [2] G. Deutscher, R. Zallen and J. Addler (Eds.) Annals of the Israel Physical Society, 5 Ayalon Offset Ldt (1983). [3] D. Stauffer, Introduction to Percolation Theory, Taylor & Francis (1985). [4] V. Cornette, A.J. Ramirez-Pastor and F. Nieto. Physica A 327, 71 (2003). [5] V. Cornette, A.J. Ramirez-Pastor and F. Nieto. The European Physical Journal B 36, 391 (2003). [6] M. Dolz, A. J. Ramirez-Pastor and F. Nieto. Physica A 374 239 (2007). [7] M. Dolz, F. Nieto and A. J. Ramirez-Pastor. The European Physical Journal B 43 363 (2005). [8] M. Dolz, A. J. Ramirez-Pastor and F. Nieto. Physical Review E 72, 066129-1/5 (2005). [9] V. Cornette, A. J. Ramirez-Pastor and F. Nieto. Physcs Letters A 353 452-458 (2006). Pucón 10-12 Nov. 2010 160 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X47: Percolación de sitios en dı́meros: un tratamiento analı́tico J. F. Valdés, W. Lebrecht, E. E. Vogel Departamento de Ciencias Fı́sicas, Universidad de La Frontera, Casilla 54-D, Temuco Chile. [email protected] Keywords: Percolación correlacionada, Umbral de Percolación. Resumen En este trabajo se determina analı́ticamente el umbral de percolación de sitios en dı́meros, extrapolando una de las metodologı́as usadas por los autores en la percolación de enlaces en monómeros [1]. Sobre redes cuadradas de tamaño N = Lx × Ly se ubican dı́meros (dos sitios unidos linealmente) de modo que su probabilidad es d si los sitios por dı́meros están ocupados y 1 − d si éstos están desocupados. Esto permite generar funciones polinomiales normalizadas g2 (L, D, d), donde L y D corresponden al número mı́nimo y máximo de dı́meros que acepta cada red respectivamente. Los tamaños considerados corresponden a celdas 3 × 3, 3 × 4, 4 × 3, 4 × 4, 4 × 5, 5 × 4 y 5 × 5 . En los casos de los pares de celdas asimétricas 3 × 4, 4 × 3 y 4 × 5, 5 × 4 se utiliza la metodologı́a desarrollada por los autores para calcular promedios de variables [2]. Para las siete funciones de percolación g2 obtenidas, se determinan los puntos crı́ticos dc , maximizando la derivada. El umbral de percolación pc está relacionado con el punto crı́tico dc a través de la ecuación: Pc = 2D N dc (9) Se realizó un escalamiento de tamaño finito para pc , respecto de Lx , donde ν corresponde al exponente crı́tico relacionado con la longitud de correlación, el que para redes bidimensionales toma el valor 4/3. Este análisis entrega un valor extrapolado para el umbral de percolación para sitios dimerizados correspondiente a 0,58; este valor concuerda bien con el valor obtenido numéricamente para estos sistemas [2]. Esta técnica puede aplicarse a la percolación de sitios dimerizados sobre otras geometrı́as planas, tales como las redes triangulares y panales de abeja. Bibliografı́a [1] E.E. Vogel, W. Lebrecht, J.F. Valdés, Physica A 389, 1512 (2010). [2] M. Dolz, F. Nieto, A.J. Ramirez-Pastor, Physica A 374, 239 (2007). Pucón 10-12 Nov. 2010 161 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X48: Caracterı́sticas topológicas del estado fundamental del modelo de vidrio de espı́n de Edwards-Anderson F. Romá1 , S. Risau-Gusman2 , A. J. Ramirez-Pastor1, F. Nieto1 , E. E. Vogel3 . 1 2 Universidad Nacional de San Luis, INFAP-CONICET, San Luis, Argentina. Centro Atómico Bariloche, CONICET, San Carlos de Bariloche, Argentina. 3 Universidad de La Frontera, Temuco, Chile. [email protected] Keywords: Vidrios, Simulación, Magnetismo Resumen El modelo de vidrio de espı́n de Edwards-Anderson [1] con una distribución bimodal (+/-J) de enlaces posee un nivel fundamental degenerado. Esta caracterı́stica permite definir una estructura denominada Backbone o Rigid Lattice (RL) [2], la cual está formada por aquellos enlaces cuyo estado (satisfecho o frustrado) no cambia en cada una de las configuraciones de nivel fundamental. En este trabajo hemos realizado un estudio numérico detallado de las propiedades topológicas de la RL de modelo de Edwards-Anderson +/-J en redes cuadradas (2D) y cúbicas (3D) [3]. Mientras que en 3D encontramos una evidencia clara de que la RL percola, en 2D nuestros resultados indican que el escenario más probable es que esta estructura no percole. Por otro lado, en ambas dimensiones encontramos que la frustración está distribuida en forma irregular en el sistema, siendo menor dentro de la RL que fuera de esta. Usando simulaciones de equilibrio, observamos que esta propiedad se extiende incluso muy por arriba del punto crı́tico. Estas caracterı́sticas no triviales ası́ como resultados obtenidos anteriormente [4, 5, 6, 7, 8, 9], sugieren que el backbone juega un papel fundamental en el comportamiento crı́tico y la dinámica de los vidrios de espı́n. Finalmente, proponemos una posible generalización de backbone para sistemas no-degenerados tal como el vidrio de espı́n de Edwards-Anderson con una distribución Gaussiana de enlaces. Bibliografı́a [1] S.F. Edwards and P.W. Anderson, J. Phys. F 5, 965 (1975) [2] F. Barahona, R. Maynard, R. Rammal, and J.P. Uhry, J. Phys. A: Math. Gen. 15, 673 (1982) [3] F. Romá, S. Risau-Gusman, A. J. Ramirez-Pastor, F. Nieto, and E. E. Vogel, arXiv:1008.1249 [4] F. Romá, S. Bustingorry, and P. M. Gleiser, Phys. Rev. Lett. 96, 167205 (2006) [5] F. Romá, S. Risau-Gusman, A. J. Ramirez-Pastor, F. Nieto, and E. E. Vogel, Phys. Rev. B 75, 020402(R) (2007) [6] F. Romá, S. Bustingorry, P. M. Gleiser, and D. Domı́nguez, Phys. Rev. Lett. 98, 097203 (2007) [7] F. Romá, S. Bustingorry, and P. M. Gleiser, Phys. Rev. B 81, 104412 (2010) [8] M. L. Rubio Puzzo, F. Romá, S. Bustingorry and P. M. Gleiser, Europhysics Letter 91, 37008 (2010) [9] M. L. Rubio Puzzo, F. Romá, S. Bustingorry and P. M. Gleiser, J. Stat. Mech., en prensa. Pucón 10-12 Nov. 2010 162 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X49: Stopping power y Straggling de protones en Pd A. Sepúlveda, P. A. Miranda, E. Burgos, H. Fernández, J. R. Morales Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Casilla 653, Santiago, Chile. [email protected] Keywords: Stopping power, Straggling, Paladio. Resumen La pérdida de energı́a de las partı́culas cargadas al atravesar un material es un proceso de vital importancia en variados campos de la Fı́sica, tales como el estudio de superficies en Fı́sica del Estado Solido, en diagnóstico y tratamiento en Medicina Nuclear, y su utilización en las técnicas basadas en haces iónicos (PIXE, RBS, NRA). Aunque existen diversas teorı́as que modelan adecuadamente este proceso, la medición del poder de frenado (stopping power cross section) y de su straggling de energı́a, permiten validar estas predicciones y mejorar la exactitud de los valores actualmente aceptados. En este trabajo se presentan mediciones del poder de frenado y de straggling de protones sobre paladio. Las mediciones se llevaron a cabo en el Laboratorio de Haces Iónicos de la Universidad de Chile utilizando un acelerador tipo Van de Graaff, el que genera un haz de protones de corriente estable (5 nA y de 2 mm de diámetro) en un rango de energı́as de entre 300 y 3100 keV. Los valores se obtuvieron utilizando la técnica de transmisión [1] sobre láminas de paladio de 0.4 µm, aproximadamente. Este procedimiento nos permite determinar en forma indirecta tanto la sección eficaz de stopping power S (EAV G ) de protones en paladio como el straggling de energı́a Ω [2]. Los resultados preliminares de S (EAV G ) muestran una clara concordancia tanto con predicciones semiempı́ricas 2 [3] como con formulaciones teóricas [4]. Por otra parte, el straggling normalizado (Ω/ΩB ) en función de la energı́a incidente promedio EAV G muestra un comportamiento aceptable en relación a las teorı́as de Bohr y Bethe-Livingston [5], especialmente a energı́as más altas. Cabe destacar que hasta ahora no existı́an datos experimentales de stopping power y straggling para este sistema en el rango de energı́a mencionado. Bibliografı́a [1] J. Raisanen et al., Nucl. Instr. and Meth. B 118, (1996) 1- 6. [2] G. Sun et al., Nucl. Instr. and Meth. B 256, (2007) 586 - 590. [3] J.F. Ziegler, M.D. Ziegler, J.P. Bierzack, Nucl. Instr. and Meth. B 268, (2010) 1818 - 1823. [4] J.C. Moreno-Marı́n et al., Nucl. Instr. and Meth. B 249, (2006) 29 - 33. [5] H. Ammi, S. Mammeri, M. Allab, Nucl. Instr. and Meth. B 213, (2004) 60 - 64. Pucón 10-12 Nov. 2010 163 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X50: Hyperchanneling for slow Hydrogen and Helium E. A. Figueroa Laboratorio de colisiones atómicas, Universidad Técnica Federico Santa Marı́a, Valparaı́so Chile. [email protected] Keywords: hydrogen, channeling, energy loss. Resumen Measurements of the energy loss of hydrogen and helium transmitted in a very thin single-crystal foil were performed. The results provide clear evidence of that the phenomenon of ions undergoing hyperchanneling in a single crystal has been observed in the low energy limit. Some axially channelled ions have transverse energies less than the potential barrier between adjacent rows, these ions traverse the crystal within a single axial channel and as a result exhibit lower energy losses and a smaller angular acceptance Pucón 10-12 Nov. 2010 164 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X51: Energy loss of slow Hydrogen and Helium ions in channeling conditions in Au single crystal A. M. Calle, J. D. Uribe, C. Celedón, E. A. Figueroa, J. E. Valdés Universidad Técnica Federico Santa Marı́a, Valparaı́so, Chile. Keywords: energy loss, stopping power, threshold effect. Resumen The study of the interaction of ions with monocrystalline and polycrystalline solids is an active area of physics and a source of multiple technological applications. We have investigated experimentally the energy loss of hydrogen and helium ions transmitted through the ¡100¿direction of a single crystal gold thin foil in the low energy range (¡10 keV). We found that the stopping power for both ions shows a deviation from the proportionality with ion velocity, this has been reported previously [1]. Early works have also reported that for a small range of velocity the energy loss for helium ions has the same magnitude as the protons for the same velocity [2]. The challenge is to explain that phenomenon based in the special conditions in the channeling process, where the lack of homogeneity of the spatial electron density distribution is important, in the frame of the free electron gas model and the density functional theory. Finally, we are going to study unexpected contributions that appear in some of the spectra. Bibliografı́a [1] E. A. Figueroa, E. D. Cantero, J. C. Eckardt, G. H. Lantschner, J. E. Valdés, N. R. Arista, Phys. Rev. A 75 010901 (2007). [2] C. Celedón, N. R. Arista, J. E. Valdés, P. Vargas, Microelectronics Journal 39, 1358 (2008). Pucón 10-12 Nov. 2010 165 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X52: Phenomenological chemical reactivity theory for mobile electrons Mauricio Gonzalez-Suarez1, Arie Aizman2 and Renato Contreras3 1 2 Universidad Andres Bello, Santiago, Chile. Universidad de Federico Santa Marı́a, Valparaı́so, Chile. 3 Universidad de Chile, Santiago, Chile. j [email protected] Keywords: Self and mutual softnesses - Semi-empirical response functions - Phenomenological reactivity theory. Resumen We present herein a model to deal with the chemical reactivity, selectivity and site activation concepts of π electron systems derived by merging the classical Coulson-Longuet-Higgins response function theory [1] based on the Hückel molecular orbital (HMO) theory [2] and the conceptual density functional theory [3]. HMO-like expressions for the electronic chemical potential, chemical hardness and softness, including their local counterparts, atomic and bond Fukui functions and non-local response functions are derived. It is shown that sophisticated non-local concepts as site activation [4, 5] may be cast into deeper physical grounds by introducing a simplified version of static response functions [6]. In this way, useful quantities such as self and mutual polarizabilities originally defined through the HMO parameters can be redefined as self and mutual softnesses. The model is illustrated by discussing the classical Hammett free energy relationship describing inductive substituent effects on the reactivity of benzoic acids [7]. Bibliografı́a [1] Coulson CA, Longuet-Higgins HC, Proc R Soc A 191, 39-60 (1947). [2] Hückel E, Z Phys 70, 204-286 (1931). [3] Parr RG, Yang W Density functional theory of atoms and molecules, Oxford University Press, New York (1999). [4] Berkowitz M, Ghosh S, Parr RG, J Am Chem Soc 107, 6811-6814 (1985). [5] Gázquez J, Cedillo A, Gómez B, Vela A, J Phys Chem A 110, 4535-4537 (2006). [6] Domingo LR, Aurell MJ, Pérez P, Contreras R, Tetrahedron 58, 4417-4423(2002). [7] Hammett LP, J Am Chem Soc 59, 96-103 (1937). Pucón 10-12 Nov. 2010 166 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X53: Interacción ión-átomo, un modelo para el análisis de materiales C. M. Romo-Kröger Universidad de Católica del Maule, Talca, Chile. [email protected] Keywords: Colisiones con iones pesados, vacancias compartidas, espesor dependencia. Resumen El conocimiento del mecanismo de interacción entre iones y átomos y los parámetros que lo rigen es cada vez más importante, tanto en estudios analı́ticos como en la fı́sica del átomo. El análisis cuantitativo por PIXE (particle induced X-ray emission) requiere un conocimiento preciso de las secciones eficaces de ionización. Cuando se trabaja con iones pesados colisionando con átomos blancos de similar número Z (colisiones simétricas) hay una gran probabilidad de que el ión incidente comparta una vacancia con el átomo blanco, afectando a la sección eficaz. Particularmente, vacancias 2p en el proyectil pueden producirse en el paso por la muestra, modificando el valor esperado para la producción de rayos-X. En este trabajo se propone un modelo para medir experimentalmente el efecto de compartir vacancias del proyectil con el blanco, pudiendo distinguir entre la ionización directa y este efecto de magnificación de ionización. Siguiendo las ideas de Verma y col. [1] se modela la sección eficaz total de ionización como un término de decaimiento exponencial, que representa la magnificación de la ionización por intercambio de vacancias, más otro término de crecimiento lineal con el espesor de la muestra, que representa la ionización directa semi-clásica por el choque entre ión y un electrón orbital. Se propone un método experimental, consistente en la irradiación de muestras de distintos espesores, para determinar los parámetros involucrados en el proceso. Bibliografı́a [1] P. Verma et al., Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B 245, 56 (2006). Pucón 10-12 Nov. 2010 167 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X54: Rebote de una esfera sobre una superficie: estudio a nivel atomico F. González-Cataldo, F. González-Wasaff, Y. Navarrete, G. Gutiérrez Grupo de NanoMateriales, Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Casilla 653, Santiago, Chile. www.gnm.cl [email protected] Keywords: nano-impactos, conservación energı́a, dinámica molecular Resumen Un problema clásico dentro de la mecánica es el del rebote de un cuerpo sobre una superficie, bajo la acción de la fuerza de gravedad en caı́da libre. Después de cada rebote, el cuerpo alcanza distintas alturas, cada una de ellas menor o igual a la anterior, en dependencia de la energı́a mecánica disipada como calor después de cada rebote. El propósito de esta investigación es describir precisamente esta transferencia de energı́a en completo detalle, para cuantificar su transformación, desde la energı́a potencial inicial, a cinética y térmica luego, en sistemas de pocas partı́culas, en función de su temperatura y velocidad inicial, entre otras variables. El sistema en cuestión consta de una nanoesfera que interactúa de manera repulsiva con una superficie, ambas de argón en estado sólido (ver figura). El estudió a nivel atómico se realiza mediante simulaciones de dinámica molecular clásica[1], modelando la interacción interatómica con un potencial de Lennard-Jones modificado:  h i 4ε σ 12 − c σ 6 r < rc = 6σ r r V (r) = 0 r>0 , (10) donde r denota la separación entre dos átomos, rc la distancia de corte, mientras que σ y ε son los parámetros de distancia y energı́a correspondientes al argón [2], respectivamente. La interacción entre los átomos de la nanoesfera y los átomos de la superficie está dada por la ec. (10) con c = 0 (es decir, puramente repulsivo), mientras que las interacciones dentro de la nanoesfera y dentro de la superficie están dadas por potencial de Lennard-Jones habitual (ec. (10) con c = 1). La nanoesfera, compuesta por menos de 100 átomos, se encuentra inmersa en un campo de fuerza constante en dirección y magnitud, del orden de 10−5 eV/Å, y es lanzada desde diferentes alturas para que impacte a la superficie, formada por alrededor de 1500 átomos. El problema es analizado también en forma analı́tica, en una aproximación macroscópica, usando un modelo armónico, en el cual dos masas atadas por un resorte (que modelan una nanoesfera compresible) caen bajo la fuerza de gravedad encima de una plataforma unida a un resorte que se encuentra atado a la tierra. La caı́da de las dos masas comprime al resorte de tal manera que, al reaccionar, éste impulsa a las dos masas incidentes hacia arriba. Bibliografı́a [1] S. Davis, C. Loyola, F. González y J. Peralta, Las Palmeras Molecular Dynamics: A Flexible and Modular Molecular Dynamics Code. Computer Physics Communications, doi:10.1016/j.cpc.2010.08.030, 2010. [2] C. Kittel, Introduction to Solid State Physics, 53 (University of California, Berkeley, 2005). Pucón 10-12 Nov. 2010 168 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X55: Visualización 3D en tiempo real para Dinámica Molecular: LPMD y LPVisual Felipe González, Joaquı́n Peralta, Claudia Loyola y Sergio Davis Grupo de NanoMateriales, Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Casilla 653, Santiago, Chile. www.gnm.cl [email protected] Keywords: dinámica molecular, visualización Resumen Un área en que las técnicas de simulación computacional han sido un aporte importante es en la comprensión cualitativa de fenómenos fı́sicos. Aunque las simulaciones en sı́ comúnmente sólo nos entregan datos estadı́sticos, es posible observar los fenómenos directamente por medio de técnicas de visualización. El presente trabajo muestra las ventajas de la visualización 3D en tiempo real que provee el software LPMD[1] en conjunto con el visualizador LPVisual (ver figura), ambos desarrollados por los autores. Se presentan aplicaciones concretas en el contexto de simulaciones de dinámica molecular (DM) en distintas escalas y para distintos materiales, y se hace especial énfasis en problemas de dinámica molecular fuera del equilibrio (DMFE). Figura 30: A la izquierda, propagación de la temperatura en un impacto. A la derecha una cristal nanoestructurado compuesto de varios granos. Algunos ejemplos a presentar: Impactos de alta velocidad, fractura de metales, fusión superficial, termodinámica de sistemas nanoscópicos. Bibliografı́a [1] S. Davis, C. Loyola, F. González y J. Peralta, Las Palmeras Molecular Dynamics: A Flexible and Modular Molecular Dynamics Code. Computer Physics Communications, doi:10.1016/j.cpc.2010.08.030, 2010. Pucón 10-12 Nov. 2010 169 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X56: New PAMC collimator for x-ray images C. A. Parra1,2 , A. H. Dı́az1, C. N. Valdés1,2, R. G. Figueroa1, A. L. Silva3 , J.F.C.A. Veloso3 1 Departamento de Ciencias Fı́sicas, Universidad de La Frontera, Temuco Chile. 2 Unidad de Fı́sica Médica, Instituto Nacional del Cáncer, Santiago, Chile. 3 Departamento de Fı́sica, Universidad de Aveiro, Aveiro, Portugal. [email protected] Keywords: PCB, X-Ray Imaging, Micro Collimator. Resumen In the imaging X-ray that use bi-dimensional detectors, position and energy sensitive, collimation is required for fluorescent beam reaching the detector. The use of PAMC (Planar Arrangement Micro Collimator) collimators has a good solution [1]. To improve the spatial resolution and luminosity of the images, so that allows us to reduce acquisition time while maintaining good image quality, in this paper a new micro collimator, type PAMC has been considered. For the construction of a PAMC, the first element that must be determined for design is the relationship between the size of the holes and the geometrical conditions between them and the other elements that compose it. In choosing the material, was considered the cost and attenuation coefficient in the range 2 to 40 keV. This paper considers a collimating hole of 300 microns, a hexagonal hole pattern, such that, net collimated area reaches 40,3 % on the area exposed to radiation. Our PAMC has an effective range of up to 50×50mm2 and a thickness of 10mm. In this stage has been designed for the XRF imaging and Nuclear Medicine, using a gas detector MPGD (Micro pattern gas detector) MSHP type [2]. The collimator is evaluated with a quality control tool based on standard tables of line pairs per mm used in diagnostic X-ray imaging that is made for this case in a PCB which has a copper layer 70?m thick. For our case a value of 3,3LP/mm is proposed as optimal. The values obtained are compared both with those obtained with another collimator PAMC developed in this laboratory, as one built at the University of Aveiro, Portugal on the basis of a proposed model. Bibliografı́a [1] J. F. C. A. Veloso, J. M. F. dos Santos, and C. A. N. Conde, Review of Scientific Instruments 71, 6, 2371-2376. (2000). [2] R.G. Figueroa, C. A. Parra, A. L.M. Silva and J.F.C.A. Veloso, Proceeding EXRS (2010) Pucón 10-12 Nov. 2010 170 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X57: Procedimiento para optimizar la determinación de la curva de sensibilidad de un espectrómetro TXRF Axel ARANEDA1 , Leonardo BENNUN1 and Vilma SANHUEZA2 1 2 Laboratorio de Fı́sica Aplicada, Departamento de Fı́sica, Universidad de Concepción; Casilla 160-C, Concepción, Chile. Instituto de Geologı́a Económica Aplicada (GEA), Universidad de Concepción; Edmundo Larenas s/n, Concepción , Chile. [email protected] Keywords: TXRF. Resumen Se describe un método, mucho más certero que el utilizado convencionalmente, que permite encontrar la curva de sensibilidad de un espectrómetro TXRF, utilizando sustancias puras como elementos de calibración. El método estándar considera un set de muestras con valores referenciales de calibración, certificados por el proveedor, los cuales son costosos y no tienen una forma de verificar su calidad. Este método es bastante más eficiente desde el punto de vista económico y además evita enfrentarse a ciertas incertidumbres en la determinación de la curva de sensibilidad relacionadas con los estudios de validación entre las diferentes técnicas, asegurando la calidad de los resultados TXRF. Pucón 10-12 Nov. 2010 171 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X58: Estudio de conductividad superficial en polı́meros quirales M.Pavez-Moreno1, E.Ramos-Moore1 , C.M. González Henrı́quez2 , L.H.Tagle2 1 2 Departamento de Fı́sica, Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile. Departamento de Quı́mica Orgánica, Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile. [email protected] Keywords: Conductividad, gap óptico, vibraciones moleculares. Resumen Las propiedades eléctricas de un polı́mero están relacionadas con el transporte de cargas modulado por la estructura y morfologı́a del sistema [1]. En este proceso, las moléculas pueden ordenarse para formar micro dominios locales orientados a lo largo de la cadena lateral del polı́mero, por donde existe una transferencia electrónica a lo largo de los enlaces π. Estas cargas pueden ser introducidas al oxidar el polı́mero utilizando yodo. En este trabajo se estudia el transporte superficial en sistemas quirales oxidados (yodados) y no oxidados (no yodados) por medio de medidas de voltaje-corriente. A su vez se correlacionan estos resultados con medidas de absorbancia óptica obtenidas por un método de extrapolación de Tauc’s [2]. El grado de conjugación aportado por los dobles enlaces de las estructuras aromáticas y su cristalinidad fueron analizadas por espectroscopı́a Raman, cuyos picos fueron asignados a las vibraciones más frecuentes: C=O, C=C y Si-Arom. Figura 31: (Izquierda) Curva voltaje-corriente y (Derecha) Cálculo de Gap óptico. Observamos que los sistemas poliméricos oxidados presentan una conductividad mayor que los sistemas no oxidados (Figura 31 Izquierda). Esto correlaciona con las medidas ópticas (Figura 1 derecha) en las cuales se puede observar un efecto donor-aceptor en 2.67 eV. Concluimos entonces que el yodo aumenta el transporte electrónico en el sistema conjugado. Bibliografı́a [1] Peter Boggild, Francois Grey, Tue Hassenkam, Daniel R. Greve, and Thomas Bjornholm, Advanced Materials 12(3), 947 (2000). [2] Tauc, R. Grigorovici, A. Vancu, Physica Status Solidi 15, 627 (1966). Pucón 10-12 Nov. 2010 172 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X59: Propiedades elásticas y electrónicas del compuesto laminar Ti2 GaN sometido a presión: estudio de primeros principios J. Peralta1,2 , G. Gutiérrez1 , W. Orellana1,3 1 Grupo de NanoMateriales, Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, 2 Casilla 653, Santiago, Chile. www.gnm.cl Department of Engineering and Materials Sciences, Iowa State University 3 Departamento de Fı́sica, Universidad Andres Bello Keywords: estructura electrónica, Max phases, ab intio Resumen El Ti2 GaN es un compuesto ternario laminar que pertenece a una familia de materiales conocida como MAX phases [1], que presentan caracteristicas hı́bridas: en algunos aspectos se comportan como un cerámico, y en otros como un metal, teniendo al mismo tiempo propiedades que parecieran ser excluyentes. Sus propiedades mecánicas, por ejemplo, los ha hecho un candidato ideal para ciertas aplicaciones industriales como materiales estructurales, pues si bien tiene la dureza de un cerámico, son maleables como un metal. Aquı́ presentamos resultados sobre las propiedades elásticas y electrónicas de este compuesto para seis densidades diferentes, hasta la presión de 60 GPa. El estudio se ha realizado por medio de cálculos libres de parámeros empı́ricos, o también llamados ab-inito o primeros principios, través de la Teorı́a del Funcional de la Densidad [2]. El volumen de la celda unidad se escala y los átomos se dejan relajar a su posición de mı́nima energı́a, luego de lo cual se obtiene la muestra en la distintas densidades. Para cada una de estas densidades, se calculó el modulo de bulk, las densidad de estados electrónicos y las respectivas bandas de energı́a. A presión ambiente, los resultados obtenidos del cáculo ab-initio presentan una buen acuerdo con resultados experimentales recientes. Por su parte, de acuerdo a nuestros resultados, las propiedades electrónicas no presentan cambios significativos cuando la muestra es sometida a presión. Bibliografı́a [1] M W Barsoum. The MN +1 AXN phases: A new class of solids, Prog Solid St Chem., 28:201 281, 2000. [2] W. Kohn, Nobel Lecture: Electronic structure of matterial wave functions and density functionals, Rev. Mod. Phys. 71, 1253 1266 (1999) Pucón 10-12 Nov. 2010 173 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X60: Sistemas nanoestructurados bajo presión S. E. Baltazar1, A. H. Romero2 . 1 Universidad de Santiago de Chile, Santiago, Chile 2 CINVESTAV-Querétaro, Querétaro, México. [email protected] Keywords: nanoestructuras, presión, agregados, dinámica molecular. Resumen Se presenta un estudio de propiedades mecánicas en nanoestructuras bajo presión. Para esto se ha utilizado dinámica molecular clásica para estudiar el comportamiento de fullerenos y agregados metálicos bajo presión hidrostática. Diversos métodos han sido propuestos para aplicación de presión [1] y se han seleccionado algunos para estudiar los sistemas de acuerdo a su simetrı́a y arreglo estructural. Se han encontrado transiciones estructurales en nanotubos de carbono que pueden ser utilizados como sensores de presión. En el caso de agregados de Au y Ag, cambios de simetrı́a son observados como función de presión y temperatura aplicadas. Bibliografı́a [1] S.E. Baltazar, A. H. Romero, J. L. Rodrı́guez, H. Terrones Maldonado y R. Martonak , Computational Materials Science 37, 526 (2006) Pucón 10-12 Nov. 2010 174 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X61: EDXRF imaging system based on a MPGD A.L.M. Silva1 , C.D.R.Azevedo1, C.A.B. Oliveira1 , J.M.F. Dos Santos2 , J.F.C.A. Veloso1 1 University of Aveiro, Aveiro, Portugal. 2 . [email protected] Keywords: EDXRF imaging, Micropattern gas detector, Micro-Hole and Strip Plate. Resumen Energy Dispersive X-ray Fluorescence (EDXRF) is an X-ray Fluorescence technique widely used for elemental analysis applications. A new system for EDXRF imaging based on a Micropattern Gas Detector (MPGD) was recently proposed [1] and has shown good results in cultural heritage materials analysis [2]. The experimental system is composed by an X-ray tube, working as an external radiation source, a pinhole camera and a detector, filled with pure xenon, based on a Micro-Hole and Strip Plate (MHSP). The MHSP works as a photon counting detector. It is capable of storage each event retaining the interaction position (2D-sensitive detector) and energy information of the incident photon which makes it a promising device for EDXRF applications. It combines two different charge amplification stages, one in the holes and another one in the anode strips of the microstructure. Thus, the detector presents good characteristics in term of charge gain (> 104 ), energy resolution (14 % at 5,9keV) and is capable of working at high counting rates (5 × 105 Hz/mm2 ) [3]. To obtain fluorescent images, the characteristic X-ray photons emitted by the sample are focused via pinhole optics to the detector [1, 2]. A study of the spatial resolution and elemental map discrimination as a function of image magnification (pinhole position), energy resolution and linearity will be presented. Results obtained in different applications with the new EDRFF imaging system, will be shown. Bibliografı́a [1] J. F. C. A. Veloso, A. L.M. Silva, C. A. B. Oliveira, A. L. Gouvêa, C. D. R. Azevedo, L. Carramate, H. Natal da Luz, and J. M. F. Santos, .Energy resolved x-ray fluorescence imaging based on a micropattern gas detector”, Spectrochimica Acta B, DOI: 10.1016/j.sab.2010.03.006. [2] A. L. M. Silva, C. A. B. Oliveira, A. L. Gouvea, J. M. F. dos Santos, M. L. Carvalho, and J. F. C. A. Veloso, .EDXRF imaging of Pb in glazed ceramics using a micropattern gas detector”, Analytical and Bioanalytical Chemistry 395, 2073-2080 (2009). [3] H. N. da Luz, C. A. B. Oliveira, C. D. R. Azevedo, J. A. Mir, J. M. F. dos Santos, and J. F. C. A. Veloso, ”Single photon counting x-ray imaging system using a micro hole and strip plate”, Transactions on Nuclear Science, NS55(2008)2341. Pucón 10-12 Nov. 2010 175 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X62: X-Ray micropattern gas detector (MPGD) for medical images C.N. Valdés1,2, R.G. Figueroa1, C.A.Parra1,2, A.H. Dı́az1, J.F.C.A. Veloso3 and A.L. Silva3 1 Departamento de Ciencias Fı́sicas, Universidad de La Frontera, Temuco Chile. 2 Unidad de Fı́sica Médica, Instituto Nacional del Cáncer, Santiago, Chile. 3 Departamento de Fı́sica, Universidad de Aveiro, Aveiro, Portugal. [email protected] Keywords: gas detector, MHSP, X-ray fluorescence, medical images. Resumen The MPGDs have been an important development in the recent years and have shown interesting applications in high energy physics, x-ray astronomy, particle physics, x-ray fluorescents (XRF) and medicine. Our working group explore the uses of this kind of detectors in medical application, more accurately in the XRF, nuclear medicine and soft x-ray images. In this work we designed a MPGD which use a 50x50mm2 microstructure system named micro holes and strip plate (MHSP) manufactured at CERN. The gases uses are P10, xenon and krypton at different pressures. Our design allows us to study the response of this detector in different experimental condition to find the optimum response for the distinct applications above mentioned. This work is divided in three steps; firstly, we made detector characterization to obtain the energy and spatial resolution, time response and gain with different gases, pressures, applied voltages and drift volumes. In the second step we obtained XRF images (with the addition of a micro collimator PAMC type) of different structures which contained common element in biological tissues. We believe, accord with our results, that this kind of detector may have some practical utilities in XRF clinical images. Nevertheless, further investigations are required in order to obtain a better understanding and improvements in this detector. Pucón 10-12 Nov. 2010 176 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X63: X-Ray tube kernel spectrum for dose calcule and imagens aplication A. H. Dı́az1 , C. A.Parra1,2 , C. N. Valdés1,2, R. G. Figueroa1 1 Departamento de Ciencias Fı́sicas, Universidad de La Frontera, Temuco, Chile. 2 Unidad de Fı́sica Médica, Instituto Nacional del Cáncer, Santiago, Chile. [email protected] Keywords: X ray source, Doses, Images. Resumen To calculate doses in an analysis by X-ray and/or the ability to respond in time to obtain a conventional or XRF images requires the precise knowledge of the incident spectrum of x-ray tube on a phantom or sample. In this work we determined the flow of photons per unit area and per unit of energy (spectrum) of x-ray tube with Ag anode and front window of Be. For this, we determined the distance source-detector, solid angle of emission (collimation), the attenuation characteristics of the medium within a range 0.2keV to 40keV energy and spectrum of the tube measured by the detector, taking into account efficiency and dead time. From this spectrum, the kernel is determined spectrum emitted to the output of the source, through a reverse calculation that takes into account all the factors mentioned above, it is possible to reconstruct the spectrum originally measured. However, there is great uncertainty in the tabulated attenuation coefficients for air at low energies, creating an uncertainty in this range (0.2keV to 5KeV) because the measured spectrum in that area tends to zero in the presence of spurious pulses (noise). In order to improve this imprecision, it was made Kernel determination of the tube removing the factor of attenuation of the air using vacuum. Finally, as a way of verification, different measured spectrums are reconstructed from the Kernel, which are compared with the originally spectrums measured. Pucón 10-12 Nov. 2010 177 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X64: Detección de 137 cs en suelos de la provincia cordillera, Región Metropolitana, Chile 1 S. Donoso1, S. Godoy1 , J. R. Morales1 , R. Correa2 , L. Da Silva3 y E. Mera4 Centro de Fı́sica Experimental (CEFEX), Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Casilla 653, Correo 1, Santiago. Departamento de Fı́sica, Universidad Tecnológica Metropilitana, Santiago, Chile. Departamento de 4 Fı́sica, Universidad Técnica Federico Santa Marı́a, Casilla 110-V, Valparaı́so. Corporación Chile Ambiente, Sucre 2546, Ñuñoa, Santiago. 2 3 [email protected] Keywords: radioisótopo, detección, artificial. Resumen La detección en el suelo de radioisótopos generados en explosiones y/o accidentes nucleares es relevante desde dos puntos de vista. Uno de ellos es que puede contribuir al conocimiento de la dinámica de traslación de estos radioisótopos a través de la alta atmósfera, corrientes marinas y lluvias. También puede ayudar a conocer la extensión de las zonas del planeta afectadas por estos ensayos y accidentes. La importancia de este tipo de estudios está reconocida por la Agencia Internacional de Energı́a Atómica (por su sigla inglesa IAEA). Es conocido [1] que uno de los procesos por los cuales los radioisótopos se depositan en el suelo es mediante precipitaciones lı́quidas y sólidas de agua (fallout). De hecho, cerca del 25 % del fallout proveniente de explosiones nucleares atmosféricas realizadas en el hemisferio norte se depositó en el hemisferio sur (UNSCEAR, 1982, UNEP, 1984). Estudios recientes indican que en las regiones lacustres de Chile la presencia de β − pasa a 137 137 Cs se relaciona con el régimen de precipitaciones [1, 2]. El 137 Cs mediante decaimiento Ba con emisión de un fotón de 661,6 [keV], y tiene una vida media de 30,174 [y]. Su presencia en una muestra de suelo indica que hasta allı́ se ha transportado desde el sitio en que se generó. La determinación de las concentraciones de este radioelemento es importante para evaluar sus potenciales efectos en la flora y fauna del lugar. En este trabajo se presentarón resultados que muestran la presencia de 137 Cs en suelos del sector San Alfonso en el Cajón del Maipo, Provincia de Cordillera, Región Metropolitana de Chile (37.8 S - 62.7 W). La emisión de fotones de 661,6 [keV] desde núcleos de 137 Cs se ha registrado con un sistema espectroscópico de alta resolución empleando un detector de germanio de alta pureza ORTEC (HPGe detector) y electrónica asociada. En la figura se muestra un espectro tı́pico obtenido con este sistema. Figura 32: Espectro de radiación gamma de muestra SA-1 (San Alfonso), con el isótopo correspondiente a casa peak. La lı́nea verde corresponde a el espectro de la muestra, y la lı́nea roja corresponde a la radiación de fondo Bibliografı́a [1] P. Schuller et al., Z. Pflanzenernähr. Bodenk. 160, 423-426 (1997). [2] P. Schuller et al., J. Environ. Radioactivity 62, 181-199 (2002). [3] M. Tzortzis et al., Rad. Measurements 37, 221-229 (2003). Pucón 10-12 Nov. 2010 178 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X65: Mini Gama-cámara para estudios en animales pequeños Hernán Loyola SanMartı́n Comisión Chilena de Energı́a Nuclear, Santiago-Chile. [email protected] Keywords: Gamacamara, radiofármacos. Resumen La sección de desarrollos innovativos de la CCHEN desarrolló un equipo prototipo para estudios de imágenes médicas para aplicaciones en animales pequeños utilizando radiación gama en el rango de 50 a 200 keV (mini gamacámara). El módulo registra imágenes en 2D (planas), el tamaño del área sensible de la cámara es de 5 x 5 cm, sus dimensiones exteriores son 7 x 7 x 18 cm y pesa 823 gr. El sistema se basa en un arreglo de pı́xeles en un plano bidimensional, un sistema electrónico de adquisición de pulsos, un sistema de adquisición de imágenes en el rango visible (videocámara) y de un sistema de presentación de las imágenes e información en un computador. El propósito del equipo es ayudar a la investigación de nuevos radio-fámacos, permitiendo evaluar el comportamiento de éstos al interior del cuerpo de animales pequeños. Se presentan imágenes resultantes de pruebas hechas con fantomas y fuentes radiactivas. Pucón 10-12 Nov. 2010 179 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X66:Influencia del potencial pico en la radioproteccion del paciente de radioterapia C. Mancilla1,2, G. Pı́riz2 , P. Acevedo1 1 2 Universidad de La Frontera, Temuco, Chile. Instituto Nacional del Cáncer, Santiago, Chile. [email protected] Keywords: CT number, electronic relative density, inhomogenity. Resumen Debido a los reportes en el 2009 por la FDA sobre accidentes en tomógrafos [1], se analizó la propagación del error producida por las diferencias relativas entre los factores de corrección por inhomogeneidad desde curvas de número CT que son adquiridas con potenciales picos diferentes al de calibración en materiales mayores a 200 HU. Su importancia radica en la optimización de la radioprotección al paciente de radioterapia debido a que dicha diferencia porcentual repercute en los cálculos de dosis realizados con factores de corrección por inhomogeneidad (Razón de TMR y Batho Power Law [2]). Se concluyó que es clı́nicamente relevante la influencia del potencial pico en la estimación de los factores de inhomogeneidades en tratamientos con alto gradiente de dosis en profundidad (como campos pequeños o tratamientos con Co60 ). Como parte de la cadena de procesos de radioterapia, se consideró una tolerancia efectiva de 1 % para la transferencia de dosis en agua hacia la dosis en tejido. Due to FDA reports in 2009 about accidents in tomography [1], we analyzed error propagation caused by relative differences between inhomogeneity correction factors from CT number curves acquired with different peak potential in greater than 200 HU materials. Its importance lies in optimization patient´s radiation protection in radiotherapy because the dose calculations use inhomogeneity correction factors (ratio of TMR and Batho Power Law [2]). We concluded that peak potential influence is clinically significant in factors determination in treatments with high dose gradient (e.g. small fields or Co60 ´s treatments). An effective tolerance 1 % was considered as part of process chain of radiotherapy at the water dose transfer into tissue dose. Bibliografı́a [1] Food and Drug Administration. Alerts and Notices (Medical devices). Safety investigation of CT brain perfusion scans: initial notification. http://www.fda.gov/MedicalDevices/Safety/AlertsandNotices/ucm193293.htm. (2009). [2] N. Papamikolaou, J. Battista, A. Boyer et al., AAPM Report N◦ 85. Tissue Inhomogeneity corrections for megavoltage photons beams. Medical Physics Publishing. Madison. (2004). Pucón 10-12 Nov. 2010 180 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X67: Photon beam depth dose profiles: comparisons between homogeneous and inhomogeneous irradiated phantoms I. Hurtado1 , J. Velázques1, M. Valente2 1 Magı́ster en Fı́sica Médica - Universidad de La Frontera, Temuco, Chile 2 CONICET & universidad Nacional de Córdova, Argentina [email protected] Keywords: Radiotherapy, Monte Carlo Simulation, dosimetry Resumen Photon and electron beams are the radiation types most commonly used for therapy purposes. Actually, international radiotherapy Protocols establish that treatment beam dosimetric characterizations need to be carefully and suitably performed in order to assess the required quality assurance levels. Almost all dosimetric quantities and associated clinical beam properties are defined, according to internation Protocols, for specific reproducible situations. Therefore, liquid water is usually employed as reference irradiated medium. However, real patient cases do not match exactly the same radiation absorption and scattering properties like liquid water. Actually, patient have non negligible inhomogeneities along beam path, which need to be taken into acount in order to achieve suitable dosimetric charaterization. This work presents a review of the analytical models and International Protocol (TRS-398) recommendations dedicated to the correction of absorbed dose distributions due to the presence of inhomogeneities in the irradiated phantom/patient. A dedicated Monte Carlo program, based on the PENELOPE v.2008 main code, has been developed with the aim of performing suitable complete stochastic simulations of radiation transport within inhomogeneous media constituted od different materials typically found in clinical situations, like soft tissue, compact bone and lung tissue. The developed Monte Carlo program was able to perform absorbed dose computation for different radiation qualities in homogeneous situations as well as to determine depth-dose and 3D dose distributions within inhomogeneous media. These results have been used for comparison with different analytical models proposed to inhomogeneity corrections. Therefore, it was possible to determine which one of the considered correction model may assess better performance for inhomogeneity corrections. Pucón 10-12 Nov. 2010 181 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X68: Tomografı́a cuántica via estados equidistantes C. Paiva-Sánchez1,2, E. Burgos-Inostroza1,2, O. Jiménez1,2 and A. Delgado1,2. 1 Center for Optics and Photonics, Universidad de Concepción, Casilla 4016, Concepción, Chile. 2 Departamento de Fisica, Universidad de Concepción, Casilla 160-C, Concepción, Chile [email protected] Keywords: Tomografı́a. Resumen Se estudia la posibilidad de realizar la tomografı́a cuántica de algun estado a través de los estados equidistantes [1]. El esquema está definido para N impar dimensiones y consiste en la medición de la N 2 probabilidades de transición y una inversión, que puede ser resuelta analı́ticamente realizando una transformada de Fourier. El procedimiento puede ser modificado para permitir la reconstrucción de los estados en el caso de dimensiones par con el costa de aumentar del número de medidas a 3N 2 /2. Bibliografı́a [1] C. Paiva-Sánchez, E. Burgos-Inostroza O. Jiménez and A. Delgado Phys. Rev. A 82, 032115 (2010) . Pucón 10-12 Nov. 2010 182 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X69: Desarrollo y caracterización de una formulación basada en el criterio de máxima verosimilitud para el reconocimiento de Patrones. Su aplicación a la voz humana L. Bennun1 , E. Quintana1 y F. Quiero 1 1 Universidad de Concepción, Concepción, Chile. [email protected] Keywords: Serie de tiempo - Criterio máxima verosimilitud - Reconocimiento de patrones Resumen Una nueva aplicación para la identificación y la caracterización de patrones en series de tiempo basado en el método de máxima verosimilitud es presentado. Al adquirir datos para el estudio de señales periódicas se obtiene comúnmente una serie de tiempo que posee ruido y a la vez un amplio espectro de frecuencias. Para el estudio de este tipo de señales se requieren métodos del análisis estadı́stico[1] que puedan caracterizar, reconocer e identificar patrones dentro de una señal bajo un cierto criterio. Con el fin de poder caracterizar una serie de tiempo se empleó un método basado en técnicas del análisis estadı́stico encuadrado dentro de la optimización matemática, mediante una medida de la similitud entre dos señales. El método es utilizado para encontrar caracterı́sticas relevantes en una señal desconocida por medio de la comparación con otra que si se conoce. En particular, este método se aplicó a la caracterización de la voz humana, mediante la identificación de las vocales dentro de datos conocidos. De los primeros resultados obtenidos se pueden evidenciar las condiciones minimas que requiere una señal para que encuentre similitudes y diferencias al ser comparada con otra bajo cierto grado de verosimilitud. Bibliografı́a [1] Pena-Clunes L, Jamett A, Santander M, Gras N, Muñoz L. Rev. Med. Chil. 1992; 120(1): 20 [2] ] Ohta Y, Nakano A, Matsumoto M. Nippon Eiseigaku Zasshi 1992; 47: 811. [3] Ombaba J. Microchem. J. 1996; 53: 195. [4] Paasivirta J. Chemical Ecotoxicology. Lewis: Chelsea, MI, 1991; chapt. 7. [5] Bortoli A, Gerotto M, Marchiori M. Mikrochim. Acta 1995; 119: 305. [6] Bennun L, Gomez J. Spectrochim. Acta, Part B 1997; 52: 1195 [7] Bennun L, Gillette VH, Greaves ED. Spectrochim. Acta, part B 1999; 54: 1291. Pucón 10-12 Nov. 2010 183 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X70: Incorporación de la Corrección por Superficie de Entrada al Método de Sherouse Nicolás Morales V.1 , Gustavo Pı́riz M.2 , Marcia Garcı́a A.1 1 Departamento de Ciencias Fı́sicas, Universidad de La Frontera, Casilla 54-D, Temuco, Chile. 2 Unidad de Fı́sica Médica, Instituto Nacional del Cáncer, Santiago, Chile. [email protected] Keywords: Método de Sherouse, Corrección por Superficie. Resumen Mediante el análisis de los gradientes de dosis se puede determinar el ángulo de un filtro cuña y su orientación (método de Sherouse) para lograr obtener una dosis homogénea en la zona de intercepción de los haces. Este método originalmente considera, entre otras cosas, una superficie de entrada plana y perpendicular al haz de radiación. En este trabajo se introduce la corrección por el ángulo que se forma entre la superficie de entrada y el haz de radiación. Se plantean tres ecuaciones derivadas de tres métodos descritos en el ICRU 24 (TAR, Shift y SSD efectiva) para determinar el gradiente transaxial inherente generado por la angulación de la superficie de entrada. Se trabajó con valores de PDD extraı́dos del BJR, suplemento 25, para diferentes profundidades y tamaños de campo, obteniéndose una máxima diferencia porcentual de un 0,2 % y un 4,0 % entre los métodos antes mencionados y el patrón TAR. Esta consideración mejora notablemente las aplicaciones del método de Sherouse en la práctica cotidiana, permitiendo relacionar las tres formas de modelar el cálculo en cuestión y determinar parámetros de un método en base a otro. Además, se determinó el gradiente axial y transaxial en función del PDD.[1] Bibliografı́a [1] TAR: Relación Tejido-Aire; PDD: Porcentaje de Dosis en Profundidad; SSD: Distancia Fuente-Superficie; ICRU: Comisión Internacional de Medidas y Unidades de Radiación. [2] George W. Sherouse, Med. Phys. 20, 1211-1218 (1993) [3] International Commission on Radiation Units and Measurement(ICRU), Supplement to ICRU Report 24, (1976) [4] F. M. Khan, The Physics of Radiation Therapy, third edition,(2003) [5] J. Day & Y. Zhu, Med. Phys. 27, 1746-1752 (2000) [6] R. Sear, Phys. Med. Biol. 4, 10-25 (1959) [7] Jhons & Cunninham,The physics of radiology, fourth edition,Charles Thomas Publisher (1983) [8] British Journal of Radiology, Central axis depth dose data for use in radiotherapy, BJR supplement 25 (1996) Pucón 10-12 Nov. 2010 184 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X71: Pelı́culas delgadas de sulfuro de cobre mediante la técnica de depósito por baño quı́mico P. Porcile Saavedra, M.G. Sandoval Paz Departamento de Fı́sica, Fac. Cs. Fı́sicas y Matemáticas, Universidad de Concepción, Casilla 160-C, Concepción, Chile. [email protected] Keywords: Sulfuro de cobre, Depósito por baño quı́mico. Resumen En el desarrollo de pelı́culas delgadas semiconductoras, el crecimiento es un tema de estudio particular ya que hoy en dı́a existen un diversidad de técnicas y estas están ligadas al tipo de pelı́cula que se desea desarrollar, este trabajo se ha basado en la técnica de depósito por baño quı́mico (CBD), la cual tiene la ventaja de ser de ser muy barata y permite controlar parámetros como volumen, concentración, temperatura y tiempo, que son determinantes en las propiedades ópticas y electrónicas de la pelı́cula. El sulfuro de cobre, Cux S, es un material semiconductor muy interesante por sus propiedades optoelectrónicas. La variación en x, de 1 a 2, puede proporcionar un amplio intervalo de fases cristalinas distintas dependiendo de la temperatura, lo que produce una variación significativa en la conducción eléctrica y el band gap óptico. Debido a esto, el sulfuro de cobre se ha propuesto para una variedad de aplicaciones, entre ellas: como recubrimientos de control solar, contactos eléctricos para dispositivos cerámicos y como capa absorbente en celdas solares de pelı́culas delgadas. En este trabajo, se obtuvieron pelı́culas delgadas de sulfuro de cobre mediante la técnica de depósito por baño quı́mico sobre substratos de vidrio. Las pelı́culas tienen buena adherencia al substrato y el espesor se puede incrementar sumergiendo la pelı́cula obtenida en un nuevo baño. Las pelı́culas se caracterizaron con las técnicas de difracción de rayos X, espectroscopı́a fotoacústica, microscopı́a electrónica de barrido. Pucón 10-12 Nov. 2010 185 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X72: Quantum resources for mapping non orthogonal states protocol Luis Roa and C. J. Figueroa. Universidad de Concepción, Concepción, Chile. [email protected] Keywords: Correlations, mapping. Resumen The quantum correlations such as entanglement, mutual quantum information, and quantum discord are required for implementing some quantum information protocols [1]. For instance, teleportation and entanglement swapping can be performed deterministic or probabilistically depending on the available amount of entanglement [2]. We study the quantum correlations required for implementing successfully the protocol of mapping between two sets of non orthogonal states [3]. We found that average entanglement is required whereas of entanglement of formation is not necessary. On the other, the quantum discord is always required for implementing the protocol [4]. Bibliografı́a [1] H. Olliver and W. H. Zurek, Phys. Rev. Lett. 88, 017901 (2001). [2] Luis Roa, Ivette Fuentes-Guridi, and A. Delgado, Phys. Rev. A 68, 022310 (2003). [3] Luis Roa, M. Loreto Ladrón de Guevara, and A. Delgado, Phys. Rev. A 81, 034101 (2010). [4] Luis Roa, J. C. Retamal, and M. Alid, in preparation. Pucón 10-12 Nov. 2010 186 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X73: Aumento probabilı́stico de entrelazamiento bajo operaciones locales E. González1 , L. Roa2 , M. L. Ladrón de Guevara12 . 1 Depto. de Fı́sica, Universidad Católica del Norte, Antofagasta Chile. 2 Depto. de Fı́sica, Universidad de Concepción, Concepción, Chile [email protected] Keywords: Quantum information, entanglement Resumen El entrelazamiento es una de las propiedades fundamentales de los sistemas cuánticos multipartitas. Como recurso, éste es esencial para realizar protocolos de información cuántica en forma probabilı́stica o determinista, como la teleportación o el entanglement swapping. El foco de este trabajo es estudiar la modificación de entrelazamiento en estados puros y estados mezcla vı́a la aplicación del protocolo de mapeo entre estados no ortogonales [1]. El protocolo involucra la aplicación de una operación unitaria sobre uno de los subsistemas y un sistema auxiliar, seguido de una medición sobre el sistema auxiliar. A través del cálculo de la concurrencia se muestra que tanto para estados iniciales puros como mezcla es posible aumentar el entrelazamiento en forma probabilı́stica. Bibliografı́a [1] L. Roa, M. L. Ladrón de Guevara, and A. Delgado, Physical Review A 81, 034101 (2010). Pucón 10-12 Nov. 2010 187 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X74: Estudio de la hidratación de vidrios riolı́ticos mediante espectrocopı́a fotoacústica J.Leal1 , R.Saavedra1 , C. Stevenson2, C. Soto3 1 Laboratorio de Fotoacústica y Metodos Fototérmicos, Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias Fı́sicas y Matemáticas, Universidad de Concepción, Concepción, Chile. Department of Chemistry, Richard Bland College, Petersburg, Virginia, USA. 3 Departamento de Quı́mica Analı́tica e Inorgánica, Facultad de Cs. Quı́micas, Universidad de 2 Concepción, Concepción, Chile [email protected] Keywords: Fotoacústica, Obsidiana, Hidratación Resumen La difusión de agua en vidrios riolı́ticos naturales (ej.: obsidiana) ha sido estudiada intensamente por geólogos y arqueólogos como un método de datación paleontológica. El método se basa en la observación del agua que difunde en una superficie recién expuesta de obsidiana y forma una capa hidratada que aumenta proporcionalmente al (tiempo)1/2. La interacción entre el vidrio y el agua permite establecer cuantitativamente la tasa de difusión del frente de hidratación, que puede utilizarse para estimar la edad de las muestras. La aplicación de un método de datación por hidratación de obsidiana requiere dos pasos : Primero, determinar la profundidad de penetración del agua ambiental en la superficie del vidrio y, segundo, determinar los coeficientes de difusión de agua a temperatura ambiente en función de la composición del vidrio. Se ha demostrado que el agua estructural está presente dentro de obsidiana como agua molecular (H2Om) y en forma de hidroxilo (OH). La suma de ambas especies se conoce como la concentración total de agua (H2OT). La tasa de difusión depende tanto de la concentración de agua en la muestra, como de la temperatura ambiental . En esta contribución presentaremos medidas de absorbancia, realizadas mediante espectroscopı́a fotoacústica, de agua estructural (OH), agua molecular (H2Om) y agua total (H2OT), en muestras hidratadas artificialmente. A partir de la absorbancia es posible determinar la concentración de las distintas especies de agua, de forma de estimar la tasa de difusión. Como un resultado preliminar discriminamos un número de especies de agua en obsidiana, la caracterización espectral y coeficientes de absorción. Este trabajo pretende mostrar la capacidad de la espectroscopı́a fotoacústica infrarroja (FTIR-PAS) como una herramienta analı́tica que se puede utilizar para cuantificar las intensidades de absorción de vidrios hidratados y la cantidad total de agua difundida en comparación con las mediciones ópticas del frente de hidratación. No obstante, la conversión de los métodos convencionales basados en microscopı́a óptica a una aproximación por espectroscopı́a infrarroja no es completa. Los resultados son un aporte para mejorar la aplicación del método de datación de vidrios hidratados. Pucón 10-12 Nov. 2010 188 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X75: Aproximación numérica al Factor Geométrico G (r, θ) según su definición dada por AAPM TG-43 F. Bova1 , R.Guzmán1 , G.Pı́riz2 1 2 Universidad de La Frontera, Temuco Chile. Instituto Nacional del Cáncer, Santiago Chile. [email protected] Keywords: Braquiterapia, AAPM TG-43, Factor Geométrico. Resumen El factor geométrico G (r, θ) definido en el protocolo de dosimetrı́a para fuentes de braquiterapia intersticial AAPM TG-43 es utilizado principalmente para establecer el efecto de atenuación por distancia de la radiación emitida por una fuente encapsulada utilizada en tratamientos de braquiterapia. Es de interés suprimir tal efecto para aislar otros fenómenos relevantes a la deposición de dosis, como efectos de auto-absorción, dispersión oblicua, etc. que son analizados en el mismo protocolo, ya sea mediante la formulación de la función radial g (r) y de la función de anisotropı́a F (r, θ) que rigen en una primera aproximación el cálculo o estimación de de estos efectos y que tienen, por ende, una dependencia directa al valor de G (r, θ). Hasta ahora, se ha utilizado para tal cálculo aproximaciones de G (r, θ) ya sea considerando que una fuente y/o semilla se comporta como una distribución de material radiactivo puntual o lineal; en el presente trabajo se entrega una aproximación al valor real del factor geométrico obtenida por expansión en serie de la función a integrar según la geometrı́a real de una fuente cilı́ndrica o esférica y se analiza la implicancia de considerar términos de orden superior y se establece un criterio para tal tarea. Una vez definidos los valores para G (r, θ), es posible introducir perturbaciones al cálculo de la dosis impartida por una fuente/semilla. Bibliografı́a [1] R. Nath, L. L. Anderson, G. Luxton, K. A. Weaver, J. F. Williamson, and A. S. Meigooni, Med. Phys. 22, 209-234 (1995). [2] Update of AAPM Task Group No. 43 Report: A revised AAPM protocol for brachytherapy dose calculations, Med. Phys. 31, 633-674 (2004). [3] M.A. Podgorsak et al., Medical dosimetry 20, 177- 181 (1995). [4] P. Karaiskosa et al., Medical Physics 27, (2000). [5] E. Kouwenhoven et al., Medical Physics 28, 9 (2001). [6] M. J. Rivard, Med. Phys. 26, 2514 (1999). Pucón 10-12 Nov. 2010 189 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X76: Measuring data from sensors using a low cost interface Francisco Vera, Rodrigo Rivera, and Manuel Ortiz Instituto de Fı́sica, Pontificia Universidad Católica de Valparaiso. Av. Universidad 330, Curauma, Valparaiso, Chile [email protected] Keywords: Resumen In the XVI Simposio Chileno de Fı́sica of year 2008 we presented a free and open source alternative for the implementation of a modern laboratory of mechanics that uses webcams to track coordinates of moving objects. In this work we report on the hardware and software components to implement a low cost open software solution to read physical variables from analog sensors using an open hardware USB analog to digital interface. Pucón 10-12 Nov. 2010 190 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X77: Resultados preliminares sobre el lago General Carrera /Buenos Aires/ Chelenko y su balance Hı́drico Griselda Zambrano1 , Rodrigo Abarca1, Jean Francois2, Brian Reid3 1 3 Departamento de Geofı́sica (DGEO), Universidad de Concepción, Concepción, Chile. 2 LEGOS (UMR5566), Observatoire Midi-pyrénées, Toulouse, France. Centro de Investigación en Ecosistemas de la Patagonia (CIEP), Universidad Austral de Chile. [email protected] Keywords: Lagos de Chile, Balance hidrico. Resumen El lago General Carrera (Chile), también llamado el Lago Buenos Aires (Argentina) o Chelenko originalmente por los habitantes nativos de la región de Aysén se encuentra en la Patagonı́a, en la frontera chileno-argentina. Es el lago más grande de Chile-Argentina con una superficie de 1850 km2. El lago es de origen glacial/tectónico y rodeado por la cordillera de los Andes. Presentamos los resultados de una investigación cuyo fin es cuantificar el balance de aguas en la cuenca del lago y mas precisamente comprender la estacionalidad del ciclo hidrológico asociado. Se presentan las principales variables involucradas en el balance hı́drico del Lago General Carrera/ Buenos Aires/ Chelenko, como afluentes y efluentes de los caudales de los rı́os, precipitación y evapotranspiración. Todo esto basándose en información recopilada de las estaciones de medición alrededor del lago, además de presentarse los primeros resultados de la estimación de las variables involucradas en el balance hı́drico por medio de modelos hidrológicos. Como resultados preliminares, resaltan las contribuciones de entrada por vı́a fluvial a través del aporte nival de los Andes cual es de importancia primordial. Sin embargo la falta de información, notablemente en entrada de agua por los rı́os sin estaciones de medición es crı́tica. A futuro se espera poder completar la falta de datos para cerrar el balance hı́drico del lago utilizando modelos hidrológicos además de estimar las precipitaciones y temperaturas sobre el campo de hielo. Pucón 10-12 Nov. 2010 191 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X78: Elemental analysis of the Chaitén volcano ash 2008 - 2009 eruptions Shimrit Elimelech, Jorge E. Valdés, Patricio Vargas Physics Department, Universidad Técnica Federico Santa Marı́a, Valparaı́so, Casilla 110-V, Chile. [email protected] Keywords: Elemental Analysis, XRD, EDS-SEM. Chilean Volcanoes. Resumen The Chaitén volcano eruptions in 2008 and 2009 have provided a significant opportunity to study the typical heavy elemental content and microstructure of the ash emitted from one of the most critical volcanoes in Chile. Recent studies of Chaitén offer insights about the environmental effects of the eruptions in water, vegetation and air. In this study, we offer new information about typical properties of the ash such as the ash composition and microstructure. This information allows us understanding of the process leading the eruption phenomena, explaining its effects and predicting the eruption future consequences. Microstructure Characterization was done using scanning electron microscopy (SEM) with modes of backscattered electrons (BSE) and secondary electrons (SE). The elements’ content was found using Scanning electron microscopy-energy dispersive x-ray spectroscopy (SEM-EDS) and x-ray diffraction (XRD). The study indicates that each eruption was characterized with different typical ash microstructure: the first eruption led to an emission of fine ash with a termination of needles; the second with coarser and rougher ash. The element contents were similar for both sets of the ashes’ specimens. The main concentrations referred to are SiO2 and Al2 O3 , while N a2 O, K2 O, F eO, CaO and M gO were found in small quantities. Pucón 10-12 Nov. 2010 192 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X79: Fı́sica al servicio de la comunidad: estudio de la calidad del ambiente acustico barrio patronato E. Mera1,2 L. Da Silva2 , I. Letzkus1 y M. Heviam 1 1 2 Universidad Tecnológica Metropolitana, Santiago, Chile. Universidad Técnica Federico Santa Maria, Valparaı́so, Chile. [email protected] Keywords: Ruido, dB, D.S.146/97 Resumen La calidad del ambiente acústico es de relevancia, para evaluar la potencial calidad de vida de los individuos [1]. El objetivo de la presente investigación es evaluar los niveles de presión sonora en decibeles, del Barrio Patronato, con el fin de establecer la estimación espacial de la distribución de los niveles de ruido (presión sonora) entre el 13 y 15 de agosto del 2010. Se utilizo un equipo Bruel & Kjaer 2237 Controller / Calibrador 4231 misma marca en 94 dB + 0.3 dB, normativa y procedimiento medición del Decreto Supremo No 146[2], y se seleccionaron puntos de muestreo al azar. Los resultados visualizados en la figura 1, fueron que el Barrio en su componente comercial entre la Avenida Recoleta, Santa Marı́a y las calles Loreto y Dominica, accede a la denominación de Barrio Bullicioso, con un alto nivel de contaminación acústica que llega a estar 11 dB sobre la norma establecida, el resto del barrio en el cual se desarrolla actividad comercial y de vivienda de menor escala se esta dentro de los niveles normados, los cuales no son desconsiderables, ya que superan ampliamente la norma en su horario nocturno (21 a 7 horas). El ruido registrado en horario nocturno (50 dB a 52 dB), esta al limite de los valores normados, pero debe considerarse que se posee un alto nivel de ruido de fondo (51 dB), el cual se presume proviene de los barrios adyacentes a Patronato. Bibliografı́a [1] Jones CM. 1996. ABC of Work Related Disorders: Occupational Hearing Loss and Vibration Induced Disorders. BMJ (27 July) ;313:223-6 [2] Ministerio Secretaria General de la Presidencia. 1997. Decreto Supremo No 146.Norma de Emisión de Ruidos Molestos Generados por Fuentes Fijas, Chile. Pucón 10-12 Nov. 2010 193 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X80: Fı́sica al servicio de la comunidad: estudio de luxometria barrio patronato E. Mera1,2 , L. Da Silva2, y V. Fuentes1 1 2 Universidad Tecnológica Metropolitana, Santiago, Chile. Universidad Técnica Federico Santa Maria, Valparaı́so, Chile. [email protected] Keywords: Alumbrado, Lux, D.S.686/98 Resumen El estudio de la Luxometrı́a de un barrio, es un parámetro de seguridad nocturna de sus calles, se evaluó la luxometrı́a de las calles del Barrio Patronato, con el fin de establecer la estimación espacial de la distribución de los niveles de lux a nivel del suelo en agosto del 2010. Se realizo un muestro sistemático de las luminarias, el equipo utilizado fue un LUXOMETRO EXTECH MODELO 407026 y la Normativa Aplicable D.S. 686/98 [1]. Los resultados obtenidos observados en la figura 1, es que el Barrio Patronato cumplió de manera notable la norma lumı́nica a excepción de Avenida Santa Marı́a y Bellavista. Existen problemas de Pantallamiento de la luz de alumbrado público por parte del arbolado público en sectores del Barrio (Lope de Bello y Buenos Aires al Oriente de Loreto). Hay problemas de manutención de luminaria en la esquina de Dominica con Recoleta por desperfecto del sistema de alumbrado. Figura 33: Estimación de la Distribución Espacial de los Niveles de Luminosidad Publica en el Barrio Patronato Primera Quincena de Agosto 2010. Bibliografı́a [1] Ministerio Economı́a, Fomento y Reconstrucción. 1998. Decreto Supremo No 686.Norma de Emisión para la Regulación de la Contaminación Lumı́nica. Chile. Pucón 10-12 Nov. 2010 194 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X81: Fı́sica al servicio de la comunidad: estudio de la calidad del aire barrio patronato E. Mera1,2 , L. Da Silva2 , S. Ibarra3 1 2 Universidad Tecnológica Metropolitana, Santiago, Chile Universidad Técnica Federico Santa Maria, Valparaı́so, Chile 3 Centro Nacional del Medio Ambiente, Santiago, Chile [email protected] Keywords: Aire, PM10, D.S.59/98 Resumen El aire elemento vital para la vida, de su calidad depende nuestra salud, debido a lo cual se evaluaron los datos de la RED MACAM2-RM, MINSAL, en lo que respecta a niveles de concentración PM10, entre los años 1998 a 2006, con el fin de establecer la estimación de la distribución espacial de PM10 en el barrio Patronato. De los análisis de datos se concluyo que en el Barrio Patronato en el periodo en estudio, las concentraciones medias de PM10 no alcanzar a tipificarse en los niveles de protección de salud, contemplados por el D.S. 59 [1], pero hay 6 dı́as al año se observan niveles máximos de concentración de PM10 alcanza el nivel 3o de emergencia ambiental (figura (Left)), en los cuales se recomienda establecer medidas estrictas para el resguardo de la población sensible de la comunidad (infantil y adulta mayor). La hora en la cual se observaron las concentraciones máximas de PM10, en el sector en estudio oscilan entre las 9.10 AM y 9.45 AM (figura (Right)), horario en el cual se recomienda suspender las actividades educación fı́sica en los recintos educacionales del sector. Figura 34: (Left) Estimación de la Distribución Espacial Concentraciones Máximas Modales de PM10, años 1998 a 2006. (Right) Estimación de la Distribución Espacial de la Hora de Concentraciones Máximas Modales PM10, años 1998 a 2006 . Bibliografı́a [1] Ministerio Secretaria General de la Presidencia. 1998. Decreto Supremo No 59. Norma de Calidad Primaria para Material Particulado Respirable, en Especial de los Valores que definen situaciones de emergencia. Chile., Pucón 10-12 Nov. 2010 195 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X82: Classical analogy of the Casimir effect Andrea León, Ivania Maturana, J. C. Rojas Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias, Universidad Católica del Norte Casilla 1280, Antofagasta, Chile. Resumen The quantization of a free system with infinite degrees of freedom, as it happens in electrodynamics, implies the appearance of an additive term of infinite value, associated to the vacuum energy. This term usually is discarded because it doesn’t have relevant physical implications in an infinite-volume space. However, as H. Casimir and D. Polder pointed out. If we have a finite-volume separated from a larger volume by a barrier, implies that the vacuum energy is relevant due to the difference of the normal modes between the separated spaces. The aim of this work is to find a classical analogy to the Casimir effect in the context of an acoustic system. To do this, we use a long tube with a separator inside the open ends. It is considered the one dimension approximation to the system. We simulate a Gaussian-distributed noise and we find the net force on the separator. Finally we provide a quantum analogy based on the Klein-Gordon model. Pucón 10-12 Nov. 2010 196 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X83: Medición de la radiancia UV en la Antártida Claudia Sánchez Álvarez. Laboratorio Metrologı́a Óptica, Universidad de Santiago de Chile. Resumen Hacia mediados de siglo la abundancia de los gases que hacen disminuir el ozono deberı́an haber bajado hacia valores observados antes de que el agujero de ozono de la Antártida empezara a formarse a principios de los años 80. Desde entonces la disminución del ozono ha sido el factor dominante en el incremento de la irradiancia UV en la Antártida. Sin embargo, como consecuencia del cambio climático, otros parámetros determinantes de la irradiancia espectral UV (nubes, aerosoles y albedo) podrı́an cambiar significativamente en su cantidad absoluta, en su estructura cualitativa o en su patrón temporal. Mientras se espera que la superficie de la tierra se caliente en respuesta al incremento de la radiación relacionada con el aumento de dióxido de carbono, se espera que la estratósfera se enfrı́e. Futuros incrementos en las emisiones de gases invernaderos y eventuales disminuciones en el ozono como resultado de un enfriamiento de la estratósfera pueden causar cambios en el clima de la radiación de la tierra. Por lo tanto la radiación UV podrı́a no volver en regiones polares a sus valores previos al agujero de ozono. Algunos de los efectos adversos de la irradiancia UV están relacionados con la frecuencia de eventos de extrema irradiancia UV o con dosis de UV en periodos determinados del año; como aquellas que las plantas antárticas experimentan anualmente, como consecuencia del agujero de ozono. Sin embargo, otros efectos adversos de la irradiancia UV pueden ser estrictamente proporcionales a la dosis acumulada de UV. No todos los órganos de las plantas experimentan la misma exposición a la radiación solar UV. La dosis UV que afecta a las plantas depende de la distribución angular de la radiancia UV, definida como el flujo radiante por unidad de ángulo sólido y unidad de superficie. En la antártica la distribución angular de la radiación solar UV es fuertemente influenciada por un alto albedo y por la nubosidad imperante. Investigaciones en el clima UV han mostrado un gran impacto del albedo de la nieve que puede alcanzar hasta 100 % en el caso de nieve fresca. Las nubes y un albedo alto pueden causar efectos de trapping de la radiación. Diferencias en la cobertura de nieve en las áreas circundantes pueden también incrementar la radiación UV apreciablemente incluso si la nieve se encuentra kilómetros alejada del sitio de observación. En el mundo, la radiancia no ha sido tan extensivamente examinada como la irradiancia. Debido a la escasez de mediciones espectrales de alta calidad aún no han sido cuantificados los parámetros que influencian la radiancia en la antártica. Teniendo en cuenta esta problemática, planeamos montar un sistema de scanner el cual cumplirá estrictas especificaciones permitiéndonos ası́ integrar nuestras mediciones de radiancia superficial espectralmente resuelta en programas internacionales de intercomparación de datos UV (NDACC) (ex Network for the Detection of Stratospheric Change (NDSC)). Las mediciones co-localizadas de la distribución de la radiancia y de los más importantes factores que la influencian, nos permitirán una mejor comprensión de la variabilidad local UV. Dos campañas antárticas han sido planeadas. La combinación de mediciones in-situ con modelos de trasferencia radiativa 1-D y 3-D nos permitirá además controlar si la distribución angular de la radiancia bajo condiciones de nubosidad es menos uniforme con albedo decreciente. Una comprensión mejorada de la redistribución de la energı́a debiera tener un fuerte impacto en el balance energético en la Antártida. Pucón 10-12 Nov. 2010 197 XVII Simposio Chileno de Fı́sica X84: Fast entanglement detection for unknown states of two spatial qutrits 1 G. Lima1,2, E. S. Gómez1,2 , A. Vargas1,3 , R. O. Vianna4 , and C. Saavedra1,2 Center for Optics and Photonics, Universidad de Concepción, Casilla 4016, Concepción, Chile 2 Departamento de Fı́sica, Universidad de Concepción, Casilla 160-C, Concepción, Chile 3 Departamento de Ciencias Fı́sicas, Universidad de La Frontera, Temuco, Casilla 54-D, Chile 4 Departamento de Fı́sica, ICEx, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, MG, Brazil [email protected] Keywords: Entanglement Resumen One of the main goals of quantum information theory is to find general and simple procedures that determine whether a composite system is entangled or not [1]. The simplest example is the entanglement detection of pure bipartite states of qubits (2-dimensional quantum states). In this case, the entanglement of the compound state can be determined directly from the reduced density matrixes [2]. This approach can be generalized for distinct types of quantum states [3], and they all rely on state dependent nonlinear functions that characterize entanglement quantitatively. These functions can be evaluated once one has the knowledge of the compound density operator. Unfortunately, the experimental determination of composite states can require an extremely fastidious work [4]. Therefore, it is legitimate to ask if there are more practical schemes that allow for the entanglement detection of composite states, which do not require the full state reconstruction. One possibility is to consider the so-called collective measurements [5], where the idea is to detect the entanglement by measuring observables that act on simultaneously available copies of the composite state. Another solution for the entanglement detection is the use of entanglement witnesses operators [6]. For circumventing the practical problem of witnessing the entanglement of unknown states, there has been, recently, the development of a numerical and interactive method, where the witness operator is constructed and evaluated while the experimental data is collected [7, 8]. It is interesting to note that numerical investigations have shown that it allows for the entanglement detection with a cost much lower than full sate reconstruction, and in this work we present the first experimental demonstration of this method. For testing the method of Maciel et al. [7, 8], we generated bipartite entangled states of 3-dimensional quantum systems (qutrits). The qutrits are encoded in the discrete transverse momentum of single photons transmitted through a multi-slit aperture, and we refer to them as spatial qutrits [9]. Pure entangled states with distinct degrees of entanglement were used to study the method when it is applied to a system with a variable resource, namely entanglement. Bibliografı́a [1] R. Horodecki, P. Horodecki, M. Horodecki and K. Horodecki, Rev. Mod. Phys. 81, 865 (2009). [2] C. H. Bennett et al., Phys. Rev. A 53, 2046 (1996). [3] P. Rungta, V. Buzek C. M. Caves, M. Hillery, and G. J. Milburn, Phys. Rev. A 64, 042315 (2001). [4] H. Haffner et al., Nature 438, 643 (2005). [5] F. Mintert, M. Kus, and A. Buchleitner, Phys. Rev. Lett. 95, 260502 (2005). [6] M. Horodecki, P. Horodecki, and R. Horodecki, Phys.Lett. A 223, 1 (1996). [7] T. O. Maciel and R. O. Vianna, Phys. Rev. A 80, 032325 (2009). [8] T. O. MAciel, A. T. Cesario, and R. O. Vianna, arXiv:1001.1793v2[quant-ph]. [9] L. Neves, et al, Phys. Rev. Lett. 94, 100501 (2005). [10] G. Lima, A. Vargas, L. Neves, R. Guzmán, and C. Saavedra, Optics Express 17, 10688 (2009). [11] G. Lima et al., arXiv:1003.2125v1[quant-ph]. Pucón 10-12 Nov. 2010 198 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Sesión Y Jueves 11 de Noviembre Pucón 10-12 Nov. 2010 199 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y01: Diseño de Microtemplates para el Desarrollo de Junturas Magnéticas y Superconductores A. Araneda1 , F. Fernández Baldis2, M. Sirena2 , L. Avilés3, V. Conte4 , L. Steren5 y L. Luzuriaga6 . 1 Lab. Fı́sica Aplicada, Departamento de Fı́sica, Universidad de Concepción, Chile. 2 Lab. Resonancias Magnéticas, Centro Atómico Bariloche, Argentina. 3 Universidad Nacional de Ingenierı́a, Perú. 4 Facultad de Ingenierı́a, Universidad de Talca, Chile. 5 Centro Atómico Constituyentes, Argentina. 6 Lab. Bajas Temperaturas, Centro Atómico Bariloche, Argentina. [email protected] Keywords: Resumen Las Junturas Túnel (JT) han cobrado importancia en los últimos años al permitir el estudio de numerosos problemas de la fı́sica básica y el desarrollo de distintas aplicaciones tecnológicas. El objetivo de este trabajo es permitir el desarrollo de una nueva técnica de fabricación de JT, más simple y que no requiera un complicado proceso de litografı́a. En este póster mostramos la concepción del proceso de fabricación orientado al desarrollo de Junturas Túnel Magnéticas (MTJ) y Junturas Josephson (JJ). Los materiales utilizados fueron F e0,2 N i0,8 /SiO2 /F e0,2 N i0,8 y N b/SiO2 /N b para las MTJ y JJ, respectivamente. Se llevaron a cabo dos métodos de fabricación a partir del diseño de dos templates diferentes. Además presentamos los resultados obtenidos por microscopı́a de fuerza atómica conductora (CAFM) donde analizamos la influencia en la calidad del sustrato y el método de limpieza, en el proceso de fabricación. Pucón 10-12 Nov. 2010 201 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y02: Interaccion elastica entre islas heteroepitaxiales sobre un substrato nanoestructurado M. A. Bustamante-Sepulveda1 and V. M. Fuenzalida2 1 Facultad de Ingenierı́a, Universidad Adolfo Ibáñez, Diagonal Las Torres 2640 Peñalolen, Chile 2 Departamento de Fı́sica, FCFM, Universidad de Chile, Casilla 487-3, Santiago, Chile. [email protected] Keywords: heretoepitaxial, nanotecnologı́a Resumen In 1949 van der Merwe [1] calculó el espesor crı́tico para un depósito heteroepitaxial. Si la capa excede dicho espesor, el esfuerzo acumulado se relaja a través de la creación de dislocaciones y la continuidad del cristal se pierde. El espesor crı́tico es de algunas monocapas. Sin embargo, en los años noventa fue posible crecer capas cristalinas heteroepitaxiales de germanio sobre silicio, las que podı́an alcanzar espesores cincuenta veces mayores a los predichos [2]. En este caso, los depósitos eran islas nanoestructuradas que podı́an relajar los esfuerzos a través de la deformación de las superficies libres, de manera que no se acumula energı́a elástica. En este trabajo se calcula la energı́a elástica de un sistema modelo constituido por dos islas heteroepitaxiales sobre un sustrato nanoestructurado, con diferencia en el parámetro de red, siendo menor el del depósito. El modelo es bidimensional, en el sentido que dos islas de sección rectangular se extienden paralelamente hasta el infinito. Tanto las islas como el substrato tienen un comportamiento elástico y son isotrópos. El substrato tiene dimensiones finitas, con los bordes laterales y superior libres de esfuerzo, pero con la base rı́gida (Fig 35). La energı́a elástica se calcula en función de separación D entre los bordes más próximos de las islas. Puesto que esta energı́a depende de D, asume el carácter de una interacción efectiva. Para diferencias del parámetro de red hasta el orden del 5 %, el mı́nimo de energı́a se obtiene con las islas separadas al máximo, colocadas en los bordes del substrato nanoestructurado. En cambio, para diferencias mayores, aparece una posición de equilibrio a distancia intermedia. Figura 35: Esquema del depósito epitaxial. Q es el número de celdas en la dirección vertical. Bibliografı́a [1] J. H. V. D. Merwe, Misfit Dislocations in epitaxy, Metallurgical and Materials Transaction 33A, (2002). [2] D. J. Eaglesham and M. Cerullo, Dislocation-Free Stranski-Krastanov Growth of Ge on Si(100), Phys. Rev. Lett. 64(16), 1943-1946 (1990). Pucón 10-12 Nov. 2010 202 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y03: Supercapacitor basado en arreglo de MWCNTs en alumina A. Cortes1 , P. Ulloa1 , C. Celedón1 , P. Häberle1 1 Universidad Técnica Federico Santa Marı́a, Valparaı́so Chile [email protected] Keywords: Supercapacitor, Nanotubos, Alúmina. Resumen La utilización de arreglos de nanotubos de carbón para el desarrollo de aplicaciones nanotecnológicas, tales como, la fabricación de dispositivos de medición, supercapacitores, fuentes de poder y otros [1], ha iniciado un creciente interés cientı́fico. En este trabajo se mostrará el proceso de fabricación y caracterización de un supercapacitor Fig. ( izq.) utilizando nanotubos de carbono (MWCNT) crecidos por medio de la técnica de CVD[2], en el interior de los poros de aluminio anodizado (AAO). El molde de alúmina utilizado tiene una porosidad del 10 %, con un diámetro de poros de 30(nm), distancia entre poros de 105(nm) y un largo de poros de 50(um). La capa de barrera en uno de sus extremos es de 40(nm), ver Fig. ( cent.). El uso de un molde de alúmina permite el crecimiento de MWCNTs sin la presencia de un catalizador, siendo posible obtener CNTs puros y con caracterı́sticas geométricas determinadas por el molde, como longitud y diámetro externo de los poros. Por otro lado el espesor de los CNTs es determinado por las condiciones experimentales del proceso de CVD, en este caso los tubos poseen un espesor de pared de 10 (nm) (28 capas). Para la preparación de un supercapacitor, el composito AAO-MWCNT fue cubierto por una capa de Au de 40(nm) de espesor. La capacitancia del dispositivo fue medida utilizando la técnica de ciclo carga-descarga. Los resultados obtenidos experimentalmente fueron contrastados con los valores obtenidos en un modelo de capacitor ideal y por cálculos basados en elementos finitos Fig. ( der.). Bibliografı́a [1] C. Niu et. al. Appl. Phys. Lett. 70, 1480 (1997). [2] Y. C. Sui et. al. Carbon 40, 1011 (2002) Pucón 10-12 Nov. 2010 203 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y04: Etapas iniciales de formación de pelı́culas policristalinas de Oro S. Bahamondes1, S. Donoso1, R. Henriquez2 , G. Kremer1 , L. Moraga1 y M. Flores2 1 2 Centro de Fı́sica Experimental, Facultad de Ciencias, Las Palmeras 3425, Santiago, Chile Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias Fı́sicas y Matemáticas, Blanco Encalada 2008, Santiago, Chile [email protected] Keywords: pelı́culas metálicas delgadas, AFM, superficies Resumen Un problema fundamental de la fı́sica del estado sólido es determinar la correlación entre propiedades eléctricas y estructurales. En este ámbito, el estudio de pelı́culas policristalinas metálicas ha atraı́do gran interés en los últimos años, debido a sus diversas aplicaciones en electrónica, almacenamiento de información, recubrimientos protectores, sensores, etc. Una de estas aplicaciones hace mención a la miniaturización de los circuitos integrados y su conexión mediante interconectores nanométricos. En estos es relevante conocer su estructura morfológica puesto que caracterı́sticas como la distribución de tamaño de grano y la rugosidad superficial limitarán el transporte de carga a través de dicha lı́nea [1]. Por tanto se hace fundamental, también, determinar la dinámica de formación de una estructura de este tipo, a través de la coalescencia de granos [2, 3]. Estos se presentan inicialmente aislados [3], resultando en estructuras eminentemente capacitivas, y evolucionan a medida que aumenta el recubrimiento hacia estructuras completamente resistivas [4]. En este trabajo presentamos un estudio sistemático del depósito de pelı́culas de oro de distintos espesores sobre un sustrato de mica a distintas temperaturas de sustrato, desde 100 hasta 550 K. La tasa de evaporación utilizada fue 1 nm/min. Las muestras fueron estudiadas con microscopı́a de fuerza atómica (AFM) y presentan un crecimiento tridimensional a través de la formación de granos de aproximadamente XX nm de diámetro, el cual es al menos independiente de la temperatura del sustrato durante el depósito. A partir de dichas imágenes ha sido estimado el volumen de oro depositado el cual es consistente con los depósitos monitoreados con la balanza de cuarzo. Estos granos se encuentran organizados conformando estructuras del tipo nanohilos. Las medidas de resistividad a temperatura ambiente muestran que el cambio de regı́menes capacitivos a resistivos depende del recubrimiento, la temperatura del sustrato y cómo se conforman conexiones en esta red de nanohilos. Bibliografı́a [1] R. Henriquez et al., Phys. Rev. B 82 066035 (2010) [2] C. Boragno et al., Phys. Rev. B 79 (3) 155443 (2009) [3] M. J. Rost, Phys. Rev. Lett. 99 266101 (2007) [4] P.Y. Convers et al., Phys. Rev. B 82 115409 (2010) Pucón 10-12 Nov. 2010 204 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y05: Hybrid Lamellar Nanocomposites Interface Study D. Navas1,2 , M. Moreno1,4 , Z. Lopez1,2 , V. Lavayen3 , C. O´Dwyer5 , G. González1,2 , E. Benavente1,4 1 Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y Nanotecnologı́a, CEDENNA, 917-0124 Santiago, Chile. Universidad de Chile, PO Box 653, Santiago, Chile. 3 Universidad Técnica Federico Santa Marı́a, Valparaı́so 2390123, Chile. 4 Departamento de Quı́mica, Universidad Tecnológica Metropolitana, P.O Box 9845, Santiago, Chile. 5 Physics Department, University of Limerick, Limerick, Ireland. 2 [email protected] Keywords: hybrid lamellar materials, vibrational spectroscopy, CP-MAS NMR Resumen New advanced functional materials are made of structures based on interactions between organic and inorganic components in nanometer order [1]. The former, which are typically characterized by ionic and covalent interactions shows a new research path, where they can be used in several fields as opto-electronic, batteries, sensors, encapsulated due to their chemical nature of these emerging class of hybrid varies [1, 2, 3]. In this sense nanocomposites made of vanadium pentoxide and molybdenum disulfide are excellent candidates for the regulation of their properties. Indeed, these two kinds of materials have been studied during the last two decades [1]. Natural clays in the other hand are being widely studied as conventional materials specially because its abundance, low cost and relatively high purity. Among the other montmorillonite (MMT) and bentonite are the most important and used [3]. This work will cover (i) phonon behaviour (infrared, Raman), (ii) CP-MAS 13C NMR spectroscopy, (iii) geometrical model, (iv) impedance measurements of host-guest nanocomposite intercalated with neutral long alkyl amine as hexadecylamine with the same ratio host-guest in three mention hosts [3]. Bentonite organic-inorganic nanocomposite has a monolayer conformation with a 0.28 nm of interlamellar distance, pretty similar (0.27 nm) to the V2O5(CH3(CH2)15NH2)0.27 semiconductor material, see Figure 1; Instead of that the insulated MoS2 nanocomposite presented a head-tail double layer conformation with an interlamellar distance of 0.50 nm. The nitrogen is not charged in the three kinds of hybrids. Spite of it, there is differences among surfactant packing, and electronic behaviour. All of this to rationalize and unveiled the nanocomposites interfaces conformation. Figura 36: Electron micrograph of the V2O5(HDA)0.27 lamellar inorganic-organic compound Bibliografı́a [1] P. Gómez-Romero, C. Sánchez. Functional Hybrid Materials. (Wiley, Weinheim, 2004). [2] C. O’Dwyer, et. all, Electrochem. Solid-State Lett. 10, A111 (2007). [3] E. Benavente, et. all, Chem. Mater.,19, 1098 (2007). Pucón 10-12 Nov. 2010 205 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y06: Determinación Experimental de la Parámetros Intrı́nsecos en Pelı́culas Basadas en Sulfuro de Cadmio y Nanoestructuras Carbonaceas. P. Ulloa1 , V. Lavayen1 , A. Cortes1 , E. Svasand1 , R. Segura2 , and P.Häberle1 1 2 Departamento de Fı́sica, Universidad Técnica Federico Santa Marı́a, Valparaı́so 2390123, Chile. Departamento de Quı́mica y Bioquı́mica, Facultad de Ciencias, Universidad de Valparaı́so, Av. Gran Bretaña 1111, Valparaı́so, Chile. [email protected] Keywords: CdS, nanotubos, nanoconos, espectro de absorción. Resumen La formación de pelı́culas delgadas con aplicaciones en celdas fotovoltaicas es un área muy promisoria, con un gran interés en el mercado. Es ası́ que materiales semiconductores como el CdTe, o CdS son utilizados [1]. Las propiedades ópticas pueden ser variadas dependiendo del método de sı́ntesis, espesor de la pelı́cula, tamaños de grano, compuestos quı́micos que ayudan al flujo de electrones [2]. La modificación quı́mica en elementos nanoestructurados como nanotubos de carbono ha mostrado una mejora en las celdas fotovoltaicas [2], diversos métodos son usados para medir propiedades intrı́nsicas, como espesor, ı́ndice de refracción [3]. Este trabajo presenta como obtener de una manera sencilla, datos ópticos como brecha de energı́a, profundidad de absorción; ası́ como datos intrı́nsecos: ı́ndice de refracción, espesor. A partir de espectros de absorción de hetero-peliculas en el arreglo Cds/Nano-carbono/FTO (FTO oxido estaño dopado de fluor) en el rango Uv-Vis-infrarrojo. Como materiales carbonosas se uso nanotubos de carbono (MWCNTs) funcionalizados y nanoconos huecos de carbono (MWCNCs). Los resultados tomando como referencia una pelı́cula de CdS/FTO, muestra que los nanoconos de carbono y los nanotubos de carbono pueden utilizarse como aditivos con resultados promisorios en celdas fotovoltaicas (Tabla 1). Cerca del 10 % es la disminución del ı́ndice de refracción, además el espesor aumenta en un rango del 10 − 16 % al añadir estos elementos nanoestructurados en la celda. Muestra Índice de Refracción Espesor (nm) Brecha de energı́a (eV) Penetración de absorción(nm) CdS/CN T s/F T O 2.48 88.0 2.38 101 CdS/CN Cs/F T O 2.38 91.9 2.49 101 CdS/F T O 2.76 79.20 2.69 101 Cuadro 1: Parámetros Intrı́nsecos Obtenidos Experimentalmente Bibliografı́a [1] A. E. Rakhshani, J. Appl. Phys. 90, 4265 (2001) [2] A. Cortes, E. Svasand, V. Lavayen, R. Segura, P.Häberle. J. Mater. Sci., DOI 10.1007/s10853-010-4350-6 (2010) [3] J.I. Pankove. Optical Processes in Semiconductors, (Dover ed., Canada, 1971), Chapter 3 Pucón 10-12 Nov. 2010 206 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y07: Graphene ribbons as carboxylic nanosensor device J. W. González1, D. Nozaki2 , M. Pacheco1 , G. Cuniberti2 and C. G. Rocha2 1 2 Departamento de Fı́sica, Universidad Técnica Federico Santa Marı́a, Valparaı́so, Chile. Dresden University of Technology, Institute for Materials Science, Dresden, Germany. [email protected] Keywords: Nanopartı́culas, vidrio de espin, catalizadores Resumen The search for novel nanoscale materials combined with the fabrication of ultra small circuit architectures are iediate priority for industry and research branches. Nanoelectronic devices based on carbon nanostructures, such as carbon nanotubes [1] and graphene [2], rise as a promising alternative to Si-based apparatus due to their extraordinary physical properties, and the electronic character strictly dependent on geometric aspects [3]. The applicability of these materials also ranges the field of chemical and biological sensors at nanoscale offering promising applications in the realms of Medicine diagnosis and environmental pollution control. One has confirmed that graphene and nanotubes can discriminate low concentrations of contaminants and they can pose as suitable host materials for sensing a considerable number of different molecules and gases [4]. The experimental achievements in this field have progressed at fast pace, however its theoretical counterpart has not shared the same success, mainly due to the large computational complexity required to model highly doped structures. The main goal of this work is to improve the theoretical understanding of the physical properties of carbon-based hosts interacting with carboxylic acids. The systems are theoretically addressed within robust semi-empirical approaches that are able to treat highly imperfect systems [5]. Preliminary results are shown in the figure below which displays the electronic transmission as a function of Fermi energy for pristine and doped graphene nanoribbon. Formic acid, for instance, is adsorbed on graphene’s surface and one can notice that the presence of the impurity is detected by the transmission curve although the energy gap itself is not modified. The system demonstrates remarkable sensibility to doping density and distibution. Figura 37: Conductance and LDOS (in a.u. units) as a function of energy for some configurations. Considering two and five absorbed acids. As reference has been included the conductance for the pristine N=11 aGNR. Bibliografı́a [1] J.-C. Charlier, et al., Rev. Mod. Phys. 79, 677 (2007). [2] K. S. Novoselov, et al., Science 306, 666 (2004). [3] A. H. Castro Neto, et al., Rev. Mod. Phys. 81, 109 (2009). [4] F. Schedin, et al., Nat. Mat. 6, 652 (2007). [5] C. G. Rocha, et al., J. Phys.: Cond. Matt. 19, 346201 (2007);J. W. González, et al., Phys. Rev. B 81, 195406 (2010). Pucón 10-12 Nov. 2010 207 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y08: Energy loss of protons interacting with multi-walled carbon-nanotubes J. E. Valdés1, C. Celedón1, R. Segura2 , E. Figueroa1, C. Garı́n1 , P. Vargas1, N. R. Arista3 , V. A. Esaulov4 , I. Abril5 , C. D. Denton5 and R. Garcia-Molina6 . 1 3 Collisions Laboratory, Physics Department, UTFSM, Valparaı́so 2390123, Chile. 2 Departamento de Quı́mica y Bioquı́mica, Universidad de Valparaı́so, Chile. Centro Atómico Bariloche, División Colisiones Atómicas, S.C. de Bariloche, Argentina. 4 Institut des Sciences Moleculaires, Université de Paris Sud, Orsay 91405, France. 5 Departament de Fı́sica Aplicada, Universitat d’Alacant, E-03080 Alacant, Spain. 6 Departamento de Fı́sica - CIO y N, Universidad de Murcia, E-30100 Murcia, Spain. [email protected] Keywords: Ion beams, Ion energy loss, carbon nanotubes, electronic structure. Resumen In this work we study the energy loss of 10 keV proton beams incident on multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) samples. The experiments were done in transmission geometry, with the proton beam incident perpendicularly to a holey amorphous carbon films where the MWCNT are dispersed on. The measured energy spectrum of the proton beam at the incidence direction shows two peaks. We have analyzed the results in terms of a semi-classical simulation that calculates the classical trajectories of the projectile through the MWCNT’s. The interaction of the protons with the carbon atoms of the nanotube is modeled through an empirical repulsive potential, and the electronic energy loss of the projectile is included using a non-linear model and a local electronic density approach. We find that the simulated energy spectrum also shows two peaks and analyze the origin of the experimental peaks [1]. Bibliografı́a [1] I. Kyriakou , C. Celedón b, R. Segura, D. Emfietzoglou, P. Vargas, J.E. Valdés , I. Abril, C.D. Denton, K. Kostarelos, R. Garcia-Molina. Nuc. Instr. and Meth. in Physics Research B 268, 1781 (2010). Pucón 10-12 Nov. 2010 208 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y09: Surface channeling of H + and F − ions in grazing scattering on Au (110) and Au (111) surfaces Lin Chen1,2, Jorge E.Valdés3, Patricio Vargas3, Jie Shen1 and Vladimir A. Esaulov1 1 3 Instituit des Sciences Moléculaires d’Orsay, bât 351, Université de Paris Sud, Orsay 91405, France. 2 School of Nuclear Science and Technology, Lanzhou University, Lanzhou 730000, China. Department of Physics, Universidad Tecnica Federico Santa Maria, Valparaiso, Casilla 110-V, Chile. [email protected] Keywords: Ion energy loss, electronic structure. Resumen Energy loss of low energy ions is important in relation to nanoscale materials since current electronic devices have decreasing thicknesses. However experimental work on ion energy loss at low energies is not very extensive. Recently, a proper description of the electronic structure of the realistic surface has been emphasized in the description of ion slowing down during grazing scattering on surfaces. The dependence of crystallographic orientations of the surface on energy loss spectra of ions has been observed experimentally, but cannot be described well by considering an averaged electron density. We have thus developed an approach to describe slowing of ions on surfaces. Under the grazing scattering geometry, slow highly charged ions undergo complete neutralization, so that to test our newly developed model in this paper, we report the main features of of an experimental and theoretical study of the energy losses of keV H + and F − ions scattered under grazing incidence on Au (111) and missing row reconstructed Au (110) surfaces for various crystalline directions. The semi-classical simulation is consistent with experiment and reveals that various trajectory classes correspond to different contributions in the energy-loss spectra for various azimuthal orientations of the surface. Bibliografı́a [1] L.Chen, J. E.Valdés, P.Vargas and V.A.Esaulov, J. Phys.: Condens. Matter 22, 345005 (2010). Pucón 10-12 Nov. 2010 209 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y10: Pérdida de energı́a de protones en láminas delgadas de carbono amorfo C. Celedón, J. E. Valdés, P. Vargas, E. Figueroa Universidad Técnica Federico Santa Marı́a, Valparaı́so, Chile. carlos.celedó[email protected] Keywords: Pérdida de Energı́a, Láminas delgadas, Carbono. Resumen La penetración de partı́culas cargadas ha sido de gran interés desde el descubrimiento de las partı́culas elementales + [1]. En geometrı́a de transmisión [2] se ha medido la pérdida de energı́a (Stopping) − dE dx de protones H en el rango de bajas energı́as (< 10[keV]), en blanco de carbono amorfo 130[A] (HoleyCarbon) comercial sobre rejilla TEM de 400 mesh. Nuestros resultados experimentales muestran un comportamiento proporcional con la velocidad de la pérdida de energı́a en el rango de nuestras mediciones experimentales Fig.(left) al igual que los pocos datos experimentales reportados en este rango de velocidades [3]. A velocidades menores a 0.3 a.u. la pérdida de energı́a se desvı́a de la proporcionalidad con la velocidad Fig.(center). Tales resultados se contrastarán con la estructura de bandas del carbono amorfo Fig.(Right), en donde la distribución de la densidad electrónica espacial juega un papel fundamental en la pérdida de energı́a en la interacción del par electrón-hueco. La estructura de bandas del carbono se calcularán por medio del modelo del gas de electrones libres de la teorı́a del densidad funcional (DFT) [4]. Bibliografı́a [1] N. Bohr, Philos. Mag.25, 10 (1913). [2] J. E. Valdés et al, Nucl. Instr.And Meth. B73, 313 (1993). [3] S. P. Møller et al, Phys. Rev. Lett. 88, 193201 (2002). [4] O.K. Anderson and O. Jepsen, Phys. Rev. Letter. 53, 2571 (1984). Pucón 10-12 Nov. 2010 210 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y11: Screening charge density and stopping power for slow Hydrogen and Helium E. A. Figueroa1 1 Laboratorio de colisiones atómicas, Universidad Técnica Federico Santa Marı́a, Valparaı́so Chile. [email protected] Keywords: stopping power, screening charge, hydrogen. Resumen The interaction of external charged particles with the electrons of a metal is a problem of relevance for numerous studies dealing with impurities in solids, radiation effects and materials analysis. In the last few decades several studies have been made using the method of density functional theory [1] producing accurate results that serve as a point of reference for related studies, one remarkable aspect of this framework is that the quantum mechanical problem of determining the equilibrium state of a many-body system may be solved if the ground state density of the electrons is found. This work is a theoretical approach to study the screening charge density ns (r) and the respective stopping coefficient Q for hydrogen and helium ions at the low velocity limit. Solving numerically the Schrödinger radial equation, and taking as the input variable a given screening density ns (r) [2], the corresponding stopping coefficient Q is calculated as a function of electronic density ne of the conduction or valence electrons of the target material. The Kato cusp condition [3] is imposed, on the total charge density n(r) = ns (r) + ne , at the origin. Bibliografı́a [1] P. Hohenberg and W. Kohn, Phys. Rev 136, B864-B871 (1964). [2] E. A. Figueroa and N. R. Arista, J. Phys.: Condens. Matter 22, 015602 (2010). [3] T. Kato, Commun. Pure Appl. Math 10, 151 (1957). Pucón 10-12 Nov. 2010 211 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y12: Electron-grain boundary scattering and the resistivity of nanometric metallic structures R. Henrı́quez1 , S. Oyarzún1 , M. Flores1 , M. Suárez1 , G. Kremer2 , L. Moraga2 and R. Munoz1 . 1 2 Departamento de Fı́sica, Universidad de Chile, Santiago, Chile. Centro de Fı́sica Experimental (CEFEX), Universidad de Chile, Santiago, Chile. [email protected] Keywords: resistivity, grain boundary, nanostructure. Resumen A central issue concerning nanometric metallic structures, is how electron scattering by defects such as grain boundaries and rough surfaces gives rise to an increase in the resistivity of the structure. This century old problem has sparked a debate over the last decade within the semiconductor industry, and has given rise to several papers focused on this issue published over the last year alone. Nevertheless, understanding the role that electron-surface and electrongrain boundary scattering play on the resistivity of thin metallic films today still seems fragmentary and incomplete. To elucidate the role that electron-surface and electron-grain boundary scattering play on the resistivity of metallic structures, a complete morphological and structural characterization of the samples is required. Measurements of different charge transport coefficients through independent experiments performed on the same samples seem desirable, to gather evidence that would permit univocal identification of the microscopic electronic scattering mechanisms giving rise to the macroscopic resistivity. In the present work, by tuning the grain size (between 10 and 110 nm), we have been able to separate the contribution to the resistivity originating in electron-grain boundary scattering, from that arising in electron-surface scattering, on gold films approximately 50 nm thick evaporated onto mica substrates under high vacuum. This identification is based on electrical (resistivity, magnetoresistance) and morphological (STM, TEM, XRD) characterization of samples. On the other hand, the resistivity measured between 4 K and 300 K can be described by Drude’s model; it can be described as well by Mayadas’s theory using the grain boundary reflectivity R as the only adjustable parameter. We also found a correlation between this parameter and the azimuthal grain ordering revealed by TEM. Pucón 10-12 Nov. 2010 212 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y13: Pelı́culas delgadas de carbón tipo diamante, producidas por depositos de pulsos de láser Fernando Guzmán1 , Samuel Hevia1 , Marcos Flores2 , Marcelo Ruiz1 and Mario Favre1 1 Departamento de Fı́sica, Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile. 2 Departamento de Fı́sica, FCFM, Universidad de Chile, Santiago, Chile. [email protected] Keywords: Carbón tipo diamante (DLC), Depósito por pulsos láser (PLD). Resumen Las pelı́culas delgadas de carbón tipo diamante (DLC) han llamado la atención de cientı́ficos e ingenieros debido a su amplio rango de aplicaciones, principalmente como recubrimiento, siendo utilizado para aplicaciones biomédicas, ópticas, mecánicas y quı́micas [1, 2, 3]. Este material es un tipo de carbón amorfo que contiene una fracción significativa de enlaces sp3, y presenta caracterı́sticas similares al diamante, tales como la alta dureza mecánica, es quı́micamente inerte y un gran ancho de banda [4]. Pudiendo modificar estas propiedades de acuerdo a las condiciones de preparación. En este trabajo presentamos un estudio sistemático del crecimiento de pelı́culas delgadas de DLC sobre sustratos de silicio (100) mediante depósitos por pulsos de láser (PLD). El láser utilizado corresponde a un ND:Yag de 1064 µm, de 10 Hz, con una ancho de pulso de aproximadamente 4 ns. Los sustratos se ubicaron a 5 cm del blanco de grafito. Variando la presión y temperatura del sustrato, fue posible generar pelı́culas delgadas de diferentes caracterı́sticas, analizadas por distintas técnicas. La presencia de enlaces sp3, ası́ como la razón sp3/sp2 fueron estimadas por medio de espectroscopı́a Raman y espectroscopı́a de fotoelectrones de rayos-X, respectivamente. A partir de imágenes de AFM y micrografı́as de SEM la topografı́a de la superficie fue obtenida, adicionalmente la rugosidad superficial fue estimada a partir de las imágenes AFM. La inclusión de un gas inerte (Argón) durante el proceso de depósito, induce un cambio sistemático en la topografı́a de las muestras, no ası́ en el tipo de enlaces que la componen, que prácticamente no se ve alterado. Sin embargo, observamos cambios dramáticos cuando la temperatura del sustrato se incrementa a 750oC durante el depósito. Bibliografı́a [1] R. Hauert, Tribol. Int. 37, 991 (2004). [2] M. Alaluf, et al., Thin Solid Films 256, 1 (1995). [3] C. Casiraghi, J. Robertson, and A. C. Ferrari, Mat. today 10, 44 (2007). [4] J. Robertson, Mat. Sci. and Eng. 37, 129 (2002). Pucón 10-12 Nov. 2010 213 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y14: Cinética de oxidación de pelı́culas delgadas de nı́quel C. González-Fuentes1, T. Hoffmann1 y Judit G. Lisoni1 1 Universidad de Chile, Departamento de Fı́sica, FCFM, Santiago, Chile. [email protected] Keywords: pelı́culas delgadas, oxidación, superficies. Resumen En este trabajo presentaremos nuestro estudio acerca de la cinética de oxidación a temperatura ambiente de pelı́culas delgadas de nı́quel sustentadas sobre diferentes sustratos. La oxidación de metales es un problema de interés general y el entendimiento de los procesos envueltos en la cinética de oxidación de metales es muy importante. Este conocimiento es de especial relevancia en muchas aplicaciones, puesto que la oxidación de materiales puede afectar enormemente el desempeño final de los dispositivos fabricados. En particular, hemos seleccionado nı́quel como material de estudio dado que su cinética de oxidación en sistemas volumétricos es bien conocida. Sin embargo, para nuestro conocimiento, los reportes en el ámbito de pelı́culas delgadas son escasos y no existen trabajos que investiguen en forma sistemática cómo el espesor de las pelı́culas sustentadas sobre diferentes sustratos afecta la oxidación de nı́quel. Las muestras investigadas son pelı́culas de nı́quel con espesores de 5 nm y 10 nm. Las pelı́culas de nı́quel son depositadas a temperatura ambiente por medio de evaporación con cañón de electrones. Los sustratos utilizados son obleas de silicio monocristalinas recubiertos con SiO2 (Si/SiO2 ). Luego de haber sido depositadas, las pelı́culas de nı́quel son oxidadas in-situ a temperatura ambiente en aire; durante el proceso de oxidación también se observa el cambio de resistencia de la pelı́cula. Las pelı́culas oxidadas son también caracterizadas in-situ por espectrosopı́a de fotoelectrones inducidos por rayos x a ángulo variable (AR-XPS), por sus siglas en inglés). Nuestros primeros resultados muestran que el comportamiento ante la oxidación no difiere para muestras de diferentes espesores. En particular, la resistencia de la pelı́cula de 5 nm oxidada en aire cambia en forma logarı́tmica en función del tiempo de oxidación. Los resultados de AR-XPS muestran que al poco tiempo de exposición (1min) se forma una capa superficial de compuestos donde el estado de oxidación predominante del nı́quel es +2, i.e se forma Ni(OH)2 y una componente minoritaria de NiO. A tiempos largos de exposición, i.e > 30 dı́as, comienzan a dominar los estados de oxidación +3 del nı́quel, formándose NiOOH y Ni2 O3 y se evidencia adsorción de oxı́geno molecular y agua; en la superficie predominan los compuestos tipo hidróxido mientras que hacia el interior se observan los compuestos tipo óxido. Se puede concluir provisoriamente que la rápida formación del Ni(OH)2 en la superficie serı́a la causante del incremento en resistencia de las pelı́culas y no la formación de óxido en su forma de NiO. Pucón 10-12 Nov. 2010 214 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y15: Conducción eléctrica en pelı́culas metálicas delgadas con nanoporos E. Burgos2 , H. Fernandez2, M. Flores3 , G. Kremer1 y L.Moraga1 Centro de Fı́sica Experimental, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile. Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile. Facultad de Ciencias Fı́sicas y Matemáticas, Universidad de Chile. [email protected] Keywords: Nanoporos, Conductividad eléctrica, Pelı́culas Delgadas Resumen Las propiedades eléctricas de materiales nanoestructurados han sido objeto de intenso estudio en los últimos 30 años. Se ha observado, en estos materiales nanoestructurados, la disminución de la conductividad eléctrica y una modificación profunda de las propiedades magnetomórficas. Recientemente se ha encontrado que la topologı́a del material es altamente relevante. Por ejemplo, para los efectos de la conductividad eléctrica de tales materiales, los electrones se comportan mas bien como un lı́quido de Fermi que como un gas. La limitación en las trayectorias de los electrones en presencia de campo magnético resultan en modificaciones profundas en su densidad de estado [1]. Hemos crecido pelı́culas delgadas de cobre con nanoporos producidos por una deposición mixta en vacio, de aluminio y cobre, en el cual el aluminio se ha removido por ataque quı́mico [2, 3]. Las pelı́culas se han separado del sustrato y su topografı́a se ha observado mediante microscopı́a de fuerza atómica. En particular se ha compilado una estadı́stica de forma y distribución de los agujeros. Se caracteriza la conductividad eléctrica de estas pelı́culas bajo AC y DC la cual será relacionada con sus caracterı́sticas morfológicas. Figura 38: (Izquierda) Topografı́a de muestra de Cu. (Derecha) Perfil de altura de muestra de Cu. Bibliografı́a [1] T. Fujita et al. Phys. Rev. Lett 101, 166601 (2008) [2] L. H. Quia y M. W. Chen, App. Phys. Lett 91, 083105 (2007) [3] A. J. Forty, Nature 282, 597 (1979) Pucón 10-12 Nov. 2010 215 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y16: Recubrimiento y morfologia de pelı́culas delgadas utilizando técnica de dip-coating con velocidad controlada T. Corrales, P. Homm, P. Ferrari, M. J. Retamal, E. A. Cisternas, V. del Campo, U. G. Volkmann Departamento de Fı́sica, Facultad de Fı́sica, P. Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile [email protected] Keywords: Alkanes, dip-coated films, AFM-SEM. Resumen El estudio de la adsorción de pelı́culas y membranas orgánicas sobre superficies sólidas contribuye al desarrollo de aplicaciones en Bionanotecnologı́a y áreas nanotecnológicas relacionadas, como la electrónica orgánica. En nuestro trabajo nos interesa estudiar alcanos, los cuales forman parte de una serie de membranas biológicas. En este contexto, para contrastar con pelı́culas orgánicas formadas por medio de evaporación fı́sica (PVD) [1, 2], implementamos un sistema de dip-coating con velocidad controlada para la formación de pelı́culas delgadas de n-dotriacontano (n-C32H66) sobre substratos de SiO2 a partir de una solución de n-heptano. Se utilizó un rango de velocidades de retirado de 0,04cm/min - 9,25 cm/min y se estudiaron las pelı́culas resultantes utilizando técnicas de AFM y SEM. Se observó la formación de estructuras auto-ensambladas de submonocapa con diferente recubrimiento y morfologı́a, dependiendo de la velocidad de retirado. Para una velocidad de 1 cm/min obtuvimos un mı́nimo de recubrimiento de un 11 % mientras que a 0,04 cm/min encontramos un máximo de recubrimiento de un 54 %. Para velocidades superiores a 5 cm/min se observó una estabilización del recubrimiento cercano a un 35 %. En una primera interpretación relacionamos este comportamiento con un modelo propuesto por M. Ghosh et al. [3], introduciendo una transición de un crecimiento inducido por gravedad hacia un crecimiento por arrastre de la pelı́cula. Sin embargo, el modelo de Ghosh et al. conduce, a baja velocidad, a estructuras tipo stripes perpendiculares a la dirección de retirado, mientras que nuestros resultados muestran la formación de stripes paralelos a la dirección de retirado. La importancia a futuro de este trabajo es estudiar la posibilidad de desarrollar pelı́culas de recubrimiento homogéneo de espesor nanométrico y la formación de estructuras tipo stripes, mediante la técnica de dip-coating a velocidad controlada. Figura 39: Imágenes SEM de las muestras inmediatamente después del proceso de dip-coating. Bibliografı́a [1] E. A. Cisternas, T. P. Corrales, V. del Campo, P. Soza, U. G. Volkmann, M. Bai, H. Taub, and F. Y. Hansen, J. Chem. Phys. 131 (11), 114705 (2009) [2] V. del Campo, E. A. Cisternas, H. Taub, I. Vergara, T. Corrales, P. Soza, U. G. Volkmann, M. Bai, S.-K. Wang, F. Y. Hansen, H. Mo, S. Ehrlich, Langmuir 25 (22), 12962 (2009) [3] M. Ghosh, F. Fan, K.J. Stebe, Langmuir 23, 4 (2007) Pucón 10-12 Nov. 2010 216 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y17: Estudio del aumento de la absorción y eficiencia en celdas de silicio monocristalino mediante la deposición de nanopartı́culas coloidales de oro y plata R. Villarroel1 , R. A. Zárate1 , S. Aguilera1 , S. Fuentes2, P. Leyton3 1 2 Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias, Universidad Católica del Norte, Av. Angamos 0610. Antofagasta, Chile Departamento de Quı́mica y Farmacia, Facultad de Ciencias, Universidad Católica del Norte , Av. 3 Angamos 0610, Antofagasta, Chile Departamento de Ciencias Quı́micas, Facultad de Ecologı́a y Recursos Naturales, Universidad Andrés Bello (UNAB), Los Fresnos 52, Viña del Mar, Chile. [email protected] Keywords: Fotovoltaico, nanopartı́culas. Resumen La energı́a fotovoltaica ha tomado notoria importancia en los últimos años debido a la actual crisis energética, parte del mundo cientı́fico está enfocado en buscar alternativas energéticas mejores en los recursos naturales. En el siguiente trabajo se estudiaron diversas deposiciones de nanopartı́culas coloidales de oro y plata (las cuales fueron elaboradas mediante el método de Lee and Meissel [1]) en celdas fotovoltaicas epitaxiales de silicio monocristalino. Dependiendo del tamaño de las partı́culas se pueden observar aumentos en la eficiencia de la celda solar de hasta un 3 %, debido a las propiedades plasmónicas que se producen en la interfase dieléctrico-semiconductor [2]. Para realizar un estudio completo de las propiedades eléctricas de la celda se diseñaron circuitos para la medición de sus caracterı́sticas voltoampéricas, tanto oscuras como iluminadas, y además mediciones de absorción mediante un monocromador. El estudio morfológico de las deposiciones se realizó mediante microscopı́a AFM (Figura 1). Figura 40: (Izquierda) estructura epitaxial de la celda sin deposiciones. (Derecha) Celda con deposiciones de plata coloidal. Bibliografı́a [1] No Reference Here! [2] S. Pillai, K. Catchpole, Journal of Applied Physics 101, 093105 ,(2007). Pucón 10-12 Nov. 2010 217 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y18: Ccerámicas CaCu3 Ti4O12 de alta constante dieléctrica preparadas por molienda reactiva R. Espinoza-González 1 , J. K. Beltrán 2 , E.V. Vega2 , J. Lisoni3 1 2 Departamento de Ciencia de los Materiales, FCFM, Universidad de Chile, Santiago, Chile. Escuela de Quı́mica, Facultad de Ciencias Naturales, Matemáticas y Medio Ambiente, UTEM, 3 Santiago, Chile. Departamento de Fı́sica, FCFM, Universidad de Chile, Santiago, Chile. [email protected] Keywords: Condensadores, Alta Constante Dieléctrica, Mecano-Sı́ntesis. Resumen La cerámica CaCu3 Ti4 O12 (CCTO) ha atraı́do recientemente gran atención debido a su constante dieléctrica (K ) extremadamente alta (∼ 10,000 a 1 kHz) [1, 2], la que además se mantiene constante en un rango amplio de temperaturas (desde −173 a 327o C) [3]. Estas propiedades únicas hacen de esta cerámica un material promisorio para aplicaciones en condensadores, ası́ como para dispositivos microelectrónicos y de microondas donde la miniaturización de dispositivos es crucial [4]. En este trabajo se presenta la preparación de la cerámica CCTO mediante mecano-sı́ntesis en un molino Spex 8000D, partiendo de polvos puros de CaCO3 , CuO y TiO2 . Se determinaron los parámetros de molienda apropiados para obtener polvos nanocristalinos evaluándose la posible contaminación desde el material usado como contenedor (óxido de circonio y acero inoxidable). Para determinar la relación entre los parámetros de molienda y la microestructura, los polvos obtenidos fueron caracterizados mediante Difracción de Rayos X (DRX), Microscopı́a Electrónica de Barrido y de Transmisión (SEM and TEM), Espectroscopia de Fotoelectrones (XPS) y Espectroscopia Raman, Bibliografı́a [1] M.A. Subramanian, Dong Li, N. Duan, B.A. Reisner, and A.W. Sleight, Journal of Solid State Chemistry 151, 323 (2000). [2] A.P. Ramı́rez et al., Solid State Communications 115, 217 (2000). [3] M.A. Subramanian and A.W. Sleight, Solid State Sciences 4, 347 (2002). [4] S.K. Manik and S.K. Pradhan, Physica E 33, 160 (2006). Pucón 10-12 Nov. 2010 218 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y19: Iron Oxides Study by Raman Spectroscopy Marco Antonio Gatica1 , M. Guzman2 , R. A. Zárate1 1 2 Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias, Universidad Católica del Norte, Avenida Angamos 0610, Casilla 1280, Antofagasta, Chile Departamento de Ciencias Quı́micas y Farmacéuticas, Facultad de Ciencias, Universidad Católica del Norte, Avenida Angamos 0610, Casilla 1280, Antofagasta, Chile [email protected], [email protected] Keywords: Iron Oxides, Raman. Abstract In this study aims to elucidate the phases synthesized of iron oxides by Raman spectroscopy, which is a powerfull equipment for analysis of molecular vibration, where these oxides posses stretching and bending bands and the quantities of vibrational modes obeys to the simetry of crystal structures of the diferent oxides. These oxides have been synthesized by differents techniques: spray pirolysis, electrolysis and direct calcination in air. Laser of low intensity was applied to the samples for detecting the metastable phases as FeOOH, schwertmannite, magnetite, etc; which decrease when the laser intensity increases transforming it to hematite phase. Recently, iron oxides have gained growing interest in the fields of nanoscience due to their physical-chemical properties that are obtained according to size particle (quantum size effect), morphology, and how their are prepared. These oxides have applications as gas sensors [1], creation of semiconductor crystals [2], magnetic recording devices and treatments for brain cancer [3, 4], among others. Bibliografı́a [1] Clarke, N.S. y Hall, P.G. Langmuir V.7, No 4, 672-677 (1991) [2] Chaudhuri, B.K., Chaudhuri, K. y Som, K. J. Phys.Chem. Solids 50 (11) 1149-1155 (1989) [3] Tailhades, Ph., Sarda, Ch., Bonino, Ch., Mollard, P. y Rousset, A. J. Mag. Magn. Mat. 89 (1-2) 33-37 (1990) [4] C.A. Taschner, S.G. Wetzel, M.Tolnay, J.Froehlich, A. Merlo and E. W. Radue, American Journal of Roentgenology, 185 1477-1486 (2005) Pucón 10-12 Nov. 2010 219 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y20: Estudio Teórico y Experimental de CuO y CuO+Ag F. Céspedes1, R. A. Zárate1 , L. Padilla-Campos2, S. Fuentes3 y P. Leyton4 1 2 Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias, Universidad Católica del Norte, Casilla 1280, Antofagasta, Chile. Departamento de Quı́mica, Facultad de Ciencias Básicas, Universidad de Antofagasta, Casilla 170, 3 4 Antofagasta, Chile. Departamento de Quı́mica y Farmacia, Facultad de Ciencias, Universidad Católica del Norte, Casilla 1280, Antofagasta, Chile. Departamento de Ciencias Quı́micas, Facultad de Ecologı́a y Recursos Naturales, Universidad Andrés Bello, Viña del Mar, Chile. [email protected] Keywords: CuO, Cluster, DFT. Resumen El óxido cúprico (CuO) es un material semiconductor de tipo p y posee una estructura cristalina monoclı́nica, el cual lo hace muy interesante para aplicaciones tecnológicas en superconductores a altas temperaturas, catálisis heterogénea, sensores de gases, almacenamiento magnético, celdas solares, etc. En el presente trabajo se realizará un estudio teórico-experimental del dopaje de este material con partı́culas metálicas, eligiéndose la plata (Ag), para modificar la estructura de bandas y las propiedades ópticas. Se calculó el valor de esta banda ”gap”teóricamente a través del método ab initio (DFT) de tipo cluster, posteriormente se realizará el mismo proceso para dos cluster de CuO+Ag que sugieren dopajes a nivel intersticial y superficial, con el fin de conocer cuál de estos dopajes logra reducir la banda prohibida del CuO. Los cálculos nos indican que la mejor opción es realizar un dopaje intersticial. Se realizaron pruebas experimentales con plata (Ag) coloidal para realizar el dopaje del CuO. Los productos obtenidos se caracterizaron por medio de: Microscopia de Fuerza Atómica (AFM), Espectroscopia Raman, Análisis de Dispersión de Energı́a de Rayos X (EDX), Microcopia Electrónica de Barrido (SEM) y Espectroscopia Reflectancia Difusa (DRS), siendo ésta última técnica mencionada la que comprueba que se logró disminuir experimentalmente el valor de la banda prohibida en un 1,36 %. Pucón 10-12 Nov. 2010 220 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y21: Zinc oxides thin films grown onto metal oxide substrates Felipe Mondaca1 , Arturo Martı́nez2 , Miguel Guzmán1 and Antonio Zárate 1 2 1 Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias, Universidad Católica del Norte, Avenida Angamos 0610, Casilla 1280, Antofagasta, Chile Departamento de Ciencias Quı́micas y Farmaceúticas , Facultad de Ciencias, Universidad Católica del Norte, Avenida Angamos 0610, Casilla 1280, Antofagasta, Chile Keywords: Resumen The zinc oxide (ZnO) is one of the metallic’s oxides that has been interesting in this time because it’s applications in solar cells, gas sensors, short-wavelength light emitting and field effect devices, Schottky diodes, etc [1]. In this work we report the synthesis of ZnO thin films by spray pyrolysis pneumatic with precursor of zinc chloride (ZnCl2) deposited on glass substrates, with concentration 0.5 M and in the temperature range of 400-500 ◦ C. The samples were characterised by Raman spectroscopy and Atomic Force Microscope. The samples prepared at 500 ◦ C present three characteristic bands corresponding to ZnO compound in the raman spectra, similar to the design’s films by Khan A. Alim et al [2]. Also, these samples will be characterized by a spectrophotometer of diffuse reflectance UV-VIS to calculate the band gap, X-ray diffraction (XRD) and Transmission electronic microscopy (TEM ) to demonstrate the wurtzite phase. Our purpose is to create n-ZnO/p-Si [3] and n-ZnO/p-Cu2O/n-Cu heterojunction cells, where the layers of ZnO will be synthesized by spray pyrolysis technique and electrochemical reduction process [4] and to compare its electrical and optics properties. Bibliografı́a [1] [1] G.-C. Yi, C. Wang, W.I. Park, Semicond. Sci. Technol. 20 (2005) S22. [2] Khan A. Alim, Vladimir A. Fonoberov, Manu Shamsa, and Alexander A. Balandin, Journal of Applied Physics 97 (2005) 124313. [3] A.A. Ibrahim and A. Ashour, J.Mater Sci.: Mater Electron 17 (2006) 835-839. [4] Yasumichi Matsumoto, MRS Bulletin September 2000. Pucón 10-12 Nov. 2010 221 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y22: Fracturas espirales en láminas delgadas V. ROMERO1,2, E. CERDA1, E. HAMM2 , B. ROMAN2 1 2 Departamento de Fı́sica, Universidad de Santiago de Chile, Avenida Ecuador 3493, Estación central, Santiago-Chile. PMMH, UMR 7636 CNRS/ESPCI/Paris6/paris7, 10 rue Vauquelin 75231 Cedex 5 France. [email protected] Keywords: Fracture, Thin Sheets, Elasticity, Spirals, Geometry. Resumen Diariamente nos vemos en la necesidad de abrir un envoltorio para sacar algún producto que hemos compramos, este proceso no siempre es grato en tanto la fractura generamos no resulta regular no obstante hemos controlado la deformación con nuestras propias. Nos damos cuenta ası́, que el proceso de fractura de una lámina delgada contiene una fenomenologı́a sumamente rica que viene heredada de la gran libertad de las láminas delgadas para deformarse. En este trabajo mostraremos que, a pesar de lo anterior, las fracturas en láminas delgadas pueden seguir una trayectoria geométrica sumamente regular. Presentamos un estudio experimental de dos trayectorias de fractura sumamente regulares y reproducibles. Se trata de dos familias de espirales logarı́tmicas que crecen desde una configuración inicial pequeña a un crack sumamente grande. Hemos podido caracterizar los procesos de ruptura usando principios clásicos de la mecánica de fractura, encontrado que la ley geométrica de propagación que genera la forma final en espiral se asemeja a la forma en que crecen ciertas estructuras en la naturaleza como conchas marinas, caracoles y cuernos de animales descritos en el texto On Growth and Form de D’arcy Thompson. Pucón 10-12 Nov. 2010 222 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y23: Self-assemble of Titania, Tenorite and Alumina nanoporous have been grown on the metal surface by a simple electrolysis process Carla Valenzuela1 , M. Guzmán2 , R.A. Zárate1 1 2 Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias, Universidad Católica del Norte Casilla 1280, Antofagasta, Chile. Departamento de Ciencias Quı́micas y Farmacéuticas, Facultad de Ciencias, Universidad Católica del Norte, Avenida Angamos 0610, Casilla 1280, Antofagasta, Chile. Keywords: Resumen The work being presented is the study of the processes of nanoporous formation, with objetive to help to enhancement of efficiency of solar cells. Materials utilized are considered abundant, i.e., they have low cost of extration and purification, among these are copper, titanium and aluminum. Nanoporous are being obtained by electrolysis, especifically by methods potentiostatic and galvanostatic. Besides of the application to solar cells, the nanopores has great importance lithium batteries, catalytic materials, implants, dental surgery, antibacterial materials, sensors, optical devices, among others. The standard method for obtained nanoporous is the anodization of the aluminum, which is a process of self-assembled. The titanium oxide nanopores have also been formed also by self-assembled anodization but the length of the nanotubes or nanopores are smaller in lengths than those of alumina [1]. On the other hand, copper oxide nanopores have been synthesized by chemical processes utilizing alumina molds [2] and it is not has been found in the literature articles about self-assembled nanoporous yet. Bibliografı́a [1] Sikander H. Hakim and Brent H. Shanks, Chem. Mater. 21, 2027-2038 (2009). [2] Malandrino, G.; Finocchiaro, S. T.; Lo, Nigro, R.; Bongiorno, C.; Spinella, C.; Fragala‘, I. L., Chem. Mater. 16, 5559 (2004). Pucón 10-12 Nov. 2010 223 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y24: Fabricación y caracterización de pelı́culas magnéticas y antidots mediante evaporación térmica P. Toro, C. Gallardo, J. L. Palma, R. Lavı́n, J. C. Denardin. Departamento de Fı́sica, Universidad de Santiago de Chile, Santiago Chile [email protected] Keywords: evaporación, pelı́culas magnéticas, antidots. Resumen En este trabajo se estudiarán pelı́culas magnéticas fabricadas a través de la técnica de deposición por evaporación térmica (mediante un crisol) en vacı́o del orden de 10−5 torr, en dos tipos de sustratos; vidrio y membrana de alúmina porosa, estas últimas realizadas bajo un proceso de doble anodización, que permite un gran ordenamiento y la generación de la configuración antidots. Con esto se busca estudiar las diferencias entre una pelı́cula y una configuración antidots, con diferentes tiempos de evaporación que variará el espesor de la capa de nı́quel depositada en ellos, variando por ende el diámetro en la configuración antidots, esto último corroborado mediante microscopia SEM, tal como se muestra en la figura 41 Figura 41: (b)-(c) disminución del diámetro de poros mediante evaporación de nı́quel sobre (a) membrana de alúmina porosa. Además se caracterizará magnéticamente mediante curva de histéresis, proporcionando información sobre coercividad y remanencia para ambos sustratos. Pucón 10-12 Nov. 2010 224 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y25: Estudio de moléculas de pluronic f68 sobre silicio con microscopı́a de fuerza atómica (AFM) M. J. Retamal1 , U.G. Volkmann1, and V. Samith2 1 Facultad de Fı́sica, Pontificia Universidad Católica de Chile, Casilla 306, Santiago Chile. 2 2Departamento de Quı́mica, Universidad Andrés Bello, Santiago, Chile. [email protected] Keywords: pluronic F68, Copolymer, AFM. Resumen El copolı́mero tribloque pluronic F68, pertenece a una clase de tensioactivo anfifı́lico no iónico, tales propiedades confieren gran aplicabilidad en el campo de la medicina. Entre estas aplicaciones se haya el transporte de drogas hacia blancos selectivos en el cuerpo humano. En este trabajo estudiamos pelı́culas de pluronic F68 depositadas sobre sustratos de silicio cubiertos con una capa nativa de óxido de silicio. Los sustratos de Si/SiO2 fueron limpiados una mezcla de H2 SO4 (70 %) + H2 O2 (30 %) a 363K durante 30 minutos, antes de depositar cada cantidad. Las alı́cuotas fueron preparadas a partir de soluciones acuosas, obteniendo diferentes concentraciones, en la que se depositaron 30µL de cada solución sobre los sustratos para dejar secar a temperatura ambiente y obtener la pelı́cula sobre el sustrato. Cada una de estas dispersiones va desde 0, 5 × 10−4 M hasta 10, 0 × 10−4 M. Los sustratos fueron procesados para dejar intacta la capa de óxido de silicio limpio y proveer en ella una superficie hidrofı́lica, antes de depositar cada alı́cuota. Con un microscopio de fuerza atómica (AFM) estudiamos cambios morfológicos originados por el incremento gradual en concentración. El cambio morfológico se produce en un rango estrecho de concentración, atribuido a la concentración micelar crı́tica (CMC). Estructuras supramoleculares (clusters) coexisten bajo la CMC y sobre ella se forman estructuras 3D de tipo ”dendrı́ticas”. Las imágenes AFM muestran la formación de estas últimas estructuras, desde el intervalo [1, 0x10−4 M , 2, 0x10−4 M]. El porcentaje de recubrimiento de cada pelı́cula sobre el sustrato (çoverage”) depende del aumento en concentración molar. Esto genera una curva, cuyo punto de de inflexión coincide con la CMC reportada para variadas técnicas y condiciones. Figura 42: : A la izquierda, la molécula pluronic F68 con una concentración de 0, 6x10−4 molar, en el centro, la misma molécula con una concentración de 2, 0x10−4 molar y a la derecha con 10, 0x10−4 molar. Notamos a simple vista los cambios morfológicos de la pelı́cula Pucón 10-12 Nov. 2010 225 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y26: Solución de la ecuación de Dirac para un potencial de cascarón cilı́ndrico atractivo M. Loewe, C. Márquez, R. Zamora Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile. [email protected] Keywords: Ecuación, Dirac, Delta. Resumen En este trabajo consideramos la ecuación de Dirac i ∂ψ = (γ · p + βm + V (ρ)) ψ ∂t (11) con V = −aδ(ρ − ρ0 ) y ρ la coordenada radial cilı́ndrica. Buscamos estados ligados para este potencial. Comen- zamos por resolver la partı́cula libre, aplicando la transformación unitaria S = θ 1 2 √1 e− 2 γ γ ρ a la ecuación 11. Con esta tranformación obtenemos un nueva ecuación, que resolvemos, encontrando su función de onda. Luego aplicamos las condiciones de pegado en ρ = ρ0 , de donde obtenemos una ecuación trascendental para la energı́a del estado fundamental: q 1−ǫ − 1+ǫ + tanh(s0 ) 1− donde hemos definido ǫ = E m, ϕ 1+ǫ 1−ǫ tanh(s0 ) = − tan(α) (12) √ = mρ0 y s0 = ϕ 1 − ǫ Con esto, podemos obtener la gráfica de la figura Posteriormente, tomamos el lı́mite no relativista de la ecuación, a través de la transformación, de Foldy-Wouthuysen, a primer y segundo orden, obteniendo, a segundo orden, el siguiente Hamiltoniano: a p2 ~ ′′ − aδ(ρ − ρ0 ) − (2(~a · ~pδ(ρ − ρ0 ))αθ pθ − ~a · p~(~a · p~δ(ρ − ρ0 ))) H =β m+ 2m 8m2 (13) A primer orden, para el estado fundamental, no existe ninguna corrección relativista en el Hamiltoniano (salvo por la masa en reposo) y este coincide totalmente con el Hamiltoniano de Schrödinger. A segundo orden en el Hamiltoniano anterior, comienzan a aparecer correcciones relativistas. Bibliografı́a [1] V.M. Villalba, Nuovo Cimento 112, B 109 (1997). Pucón 10-12 Nov. 2010 226 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y27: Efectos no lineales sobre la Electrodinámica Cuántica debido a electrones en bajas dimensiones A.M.Valencia, J.C. Rojas. Universidad Católica del Norte, Antofagasta, Chile [email protected] Keywords: Resumen En teorı́a cuántica de campos el Lagrangiano efectivo codifica correcciones cuánticas al Lagrangiano clásico, correcciones que son inducidas por efectos radiativos, tales como la polarización del vacı́o de la Electrodinámica Cuántica (EDC), efectos de orden superior. Un campo Electromagnético podrı́a producir pares si E ∼ m2 /|e| ≈ 1018V olt/m, como consecuencia de tales efectos se modifica el Lagrangiano de Maxwell del campo electromagnético por un La- grangiano efectivo, el cual contiene las correcciones en términos de combinaciones invariantes de Lorentz de los campos E y B. Esto conduce a ecuaciones de campo no lineales. El objetivo principal de este trabajo ha sido obtener la acción efectiva de la Electrodinámica en (2 + 1) dimensiones en una cinta de ancho finita y largo infinito. Nuestro trabajo se basa en el uso de la regularización ζ para el cálculo de la acción efectiva, eso implica trabajar en formalismo de tiempo imaginario. Se consideraron condiciones de borde con ausencia de modos ceros, las condiciones utilizadas son las de Dirichlet y Antiperiódicas. Para el cálculo explı́cito de los determinantes, se empleó el método de Gel’fand-Yaglom y se comparó con el caso de condiciones de borde de Dirichlet con el determinante obtenido explı́citamente a partir de los autovalores del operador asociado al sistema. Pucón 10-12 Nov. 2010 227 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y28: Método de brackets y evaluación de diagramas de Feynman y otras integrales multidimensionales Iván P. González G. Universidad Técnica Federico Santa Marı́a, Valparaı́so , Chile. [email protected] Keywords: diagrams, multidimensional integrals. Resumen A new heuristic method for the evaluation of definite integrals is presented. This method of brackets has its origin in methods developed for the evaluation of Feynman diagrams [1, 4]. We describe the operational rules and illustrate the method with several examples [2, 3]. The method of brackets reduces the evaluation of a large class of definite integrals to the solution of a linear system of equations. Bibliografı́a [1] Iván González, Iván Schmidt, Nuclear Physics B 769, 124-173 (2007) (hep-th/0702218). [2] Iván González, Victor Moll, Vol. 45, Issue 1, 50-73 (2010). (arXiv:0812.3356). [3] Iván González, Victor Moll, Armin Straub, Contemporary Mathematics, , Volume 517, 2010, Pages 157-171. (arXiv:1004.2062). [4] Iván González, to appear in Nuclear Physics B - Proceedings Supplements (2010). Talk presented at Loops and Legs in Quantum Field Theory 2010, Worlitz, Germany, April 25-30, 2010. Pucón 10-12 Nov. 2010 228 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y29: Some Quantum Aspects of the Superstring on AdS5 × S 5 Brenno Vallilo Universidad Andres Bello [email protected] Keywords: superstrings, AdS/CFT Resumen We discuss some quantum aspects of the perturbative quantization of the pure spinor superstring on the AdS5 × S 5 background. Our quantization approach may help the computation of the energy of the Konishi state. Pucón 10-12 Nov. 2010 229 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y30: Fermiofobia en un modelo de Tripletes de Higgs A.G. Akeroyd1 , Marco A. Dı́az 2 , Maximiliano A. Rivera 3 , and Diego Romero2 1 Department of physics and Center for Mathematics and Theoretical Physics, National Central University,Chungli,Taiwan 320, Taiwan. Departamento de Fı́sica, Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago 690441,Chile. 3 Departamento de Fı́sica y Centro de Estudios Subatómicos, Universidad Técnica Federico Santa 2 Marı́a, Casilla 110-V, Valparaiso,Chile. [email protected] Keywords: Boson de Higgs, Triplete de Higgs, fermiofobia, Majoron. Resumen En este trabajo se estudia al boson de Higgs más liviano perteneciente a un modelo que incluye un singlete, un doblete y un triplete de campos de Higgs. Más especı́ficamente, explora la fenomenologı́a asociada a este boson liviano cuando es fermiofóbico. Se muestra que fermiofobia emerge naturalmente del modelo, teniendo gran representatividad en el espacio de parámetros. El boson de Higgs más liviano, cuando es fermiofóbico, está la mayorı́a de las veces dominado por el triplete. En caso contrario este boson de Higgs decae principalmente en un par de Majorones, y por lo tanto escapa a la detección. Los Branching Ratios asociados al decaimiento del boson de Higgs liviano son obtenidos y analizados para finalmente sintetizar las caracterı́sticas que hacen de éste un modelo distinguible de otros. Pucón 10-12 Nov. 2010 230 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y31: Superstring compactifications William D. Linch, III Universidad Andrés Bello [email protected] Keywords: Covariant, Superstring, Compactification Resumen Free superstrings have ten-dimensional targets with one of various types of supersymmetry. Their use as a tool to study physical and theoretical phenomena requires the compactification of various dimensions and non-trivial profiles for background fields as determined by the problem under consideration. The bulk of the results in this area of research are strictly classical as the quantization of such superstring compactifications generally requires the reformulation of the theory using modern covariant methods. In this short presentation, I will attempt to convey the flavor of this type of formalism and how it is used to study the questions which cannot be addressed using the traditional descriptions. Pucón 10-12 Nov. 2010 231 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y32: Study on degenerate dynamical systems Fiorenza de Micheli1,2 1 Pontificia Universidad Catolica de Valparaiso, Valparaiso, Chile. 2 Centro Estudios Cientificos, Valdivia, Chile. [email protected] Keywords: gravity, dynamical systems Resumen GENERAL CONTEXT We study dynamical systems possessing a non constant rank symplectic form, usually excluded in standard treatments, that arise in different context of physics as in vortex interactions in fluid [1], in gravity [2]or in high energy physics [3],[4]. These systems become noninvertible at some point along the orbits, where their symplectic form degenerates. For a finite degrees of freedom, the degeneracy occurs on domain walls that divide phase space into nonoverlapping regions each one describing non degenerate systems, causally disconnected from each other [5]. These surfaces behave as sources or sinks of orbits. Reaching a sinks surface, the systems acquires a new gauge invariance and one degree of freedom is dynamically frozen, while the remaining degrees evolve regularly. For high dimensional gravity theories this would correspond to a sort of a dynamical dimensional reduction mechanism. PRELIMNARY REMARKS Rt As an example, consider the action S[z; 1, 2] = t12 [Ai ż i + A0 ]dt, with equations of motion Fij ż j + Ei = 0, Fij (z) = ∂i Aj − ∂j Ai , Ei = ∂i A0 − ∂0 Ai (14) then det Fij = 0 describes the surfaces of the degeneracy. 2 These lagrangians are first order in the velocities, for wich in classical mechanics det ∂ q̇∂j ∂Lq̇i may be zero somewhere. The non vanishing of this determinant guaranties both the uniqueness of the accelerations q̈ and the invertibility of the Legendre transformation (q, q̇) → (p, q) between the Lagrangian L(q, q̇) and the Hamiltonian H(p, q). Bibliografı́a [1] H. Aref, Ann. Rev. Fluid Mech. 15, 345 (1983 ). [2] C. Teitelboim and J. Zanelli, Class. Quant. Grav. 4, L125 (1987). [3] N. Deruelle and T. Dolezel, Phys. Rev. D62, 103502 (2000). [4] W. Hawking T. Hertog and H.S. Reall, Phys. Rev. D62, 043501 ( 2000). [5] J. Saavedra, R. Troncoso and J. Zanelli , J. Math. Phys. 42 , 4383 (2001)Degenerate dynamical systems,. [6] John W. Milnor , Topology from differentiable viewpoint. , 001 ( ). Pucón 10-12 Nov. 2010 232 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y33: Simetrı́a en Teorı́as Delta Ricardo Avila Vivero Pontificia Universidad Católica, Santiago, Chile [email protected] Keywords: Resumen Introducimos dos tipos de transformaciones relacionadas a difeomorfismos y a una generalización de estas. Las aplicamos a los campos de nuestra teorı́a. Verificamos que el álgebra cierra para ambas transformaciones, luego procedemos a definir dos tipos de derivadas covariantes y exploramos brevemente lo que estas implican sobre la geometrı́a afı́n. Presentamos como este tipo de teorı́as de dos campos equivale a tener una teorı́a de un solo campo con un vinculo que fuerza el cumplimiento de las ecuaciones clásicas de movimiento de dicho campo (en la integral funcional), mostramos la invariancia de la acción bajo las dos transformaciones mostrando una aplicación inmediata a gravitación y usando el método del background field, observamos la forma que tendrán en nuestra teorı́a la parte cuadrática de la acción en los campos cuánticos de donde se puede deducir la forma de los propagadores de la teorı́a cuántica. Bibliografı́a [1] Jorge Alfaro, Pablo González y Ricardo Avila. arXiv:1009.2800v1 [gr-qc]. Pucón 10-12 Nov. 2010 233 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y34: Cuantización de gravedad delta Pablo Gonzalez Pontificia Universidad Catolica, Santiago, Chile. [email protected] Resumen Hacemos un análisis topológico para establecer la forma de los vértices y propagadores probando que este tipo de teorı́as viven solo a 1 loop. Este análisis también es hecho para los fantasmas de Faddeev Popov. Después presentamos la forma cuadrática de la teorı́a en detalle y hacemos la extensión inmediata a gravitación. Presentamos los cálculos de los propagadores para gravitación delta tanto de los dos campos (gravitón y gravitón tilde) y de los fantasmas. También presentamos la forma de la acción efectiva a 1-loop siendo esta exacta y mostrando que se anula en el vacio obteniendo una teorı́a finita y exacta de gravitación delta por lo menos en este régimen. Finalmente consideramos algunas correcciones cuánticas finitas al modelo y vemos como se modifican las ecuaciones de movimiento para los campos. Bibliografı́a [1] Jorge Alfaro, Pablo González y Ricardo Avila, arXiv:1009.2800v1 [gr-qc]. Pucón 10-12 Nov. 2010 234 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y35: Inflación Intermedia en una Teorı́a de Jordan-Brans-Dicke Maria Antonella Cid Muñoz Universidad de Concepción, Concepción-Chile. Resumen En este trabajo estudiamos la teorı́a de perturbaciones cosmológicas para un modelo de inflación intermedia en una teorı́a de Jordan-Brans-Dicke. Analizamos los modos adiabáticos y de isocurvatura para las fluctuaciones cuánticas de los campos. Buscamos las condiciones bajo las cuáles el modo adiabático es dominante y calculamos el espectro de la perturbación de curvatura comóvil, el cual mediante el efecto Sachs-Wolfe puede ser relacionado con la anisotropı́a presente en la radiación cósmica de fondo. Los resultados son comparados con aquellos obtenidos en un modelo de inflación intermedia en la teorı́a de Relatividad General de Einstein. Finalmente, estudiamos la viabilidad de un modelo de este tipo en vista de los últimos datos de la anisotropı́a en la radiación cósmica de fondo reportados por el satélite WMAP. Pucón 10-12 Nov. 2010 235 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y36: Microscopic entropy of hairy black holes from scalar solitons Francisco Correa1 , Cristı́an Martı́nez1,2 , Ricardo Troncoso1,2 1 2 Centro de Estudios Cientı́ficos (CECS), Casilla 1469, Valdivia, Chile. Centro de Ingenierı́a de la Innovación del CECS (CIN), Valdivia, Chile. [email protected] Keywords: Hairy black holes, three dimensional gravity, black hole thermodynamics. Resumen General Relativity coupled to a self-interacting scalar field in three dimensions is shown to admit exact analytic soliton solutions, such that the metric and the scalar field are regular everywhere. Since the scalar field possesses slow fall-off at infinity, the soliton describes an asymptotically AdS spacetime in a relaxed sense as compared with the one of Brown and Henneaux, but nevertheless the asymptotic symmetry group remains to be the conformal group, and the algebra of the canonical generators possesses the standard central extension. For this class of asymptotic behavior, the theory also admits hairy black holes [1] which raise some puzzles concerning an holographic derivation of its entropy à la Strominger [2]. Since the soliton is devoid of integration constants, it has a fixed (negative) mass and it can be naturally regarded as the ground state of the hairy sector, for which the scalar field is switched on. This assumption allows to exactly reproduce the semiclassical hairy black hole entropy from the asymptotic growth of the number of states by means of Cardy’s formula [3]. Bibliografı́a [1] M. Henneaux, C. Martı́nez, R. Troncoso and J. Zanelli, Phys. Rev. D 65, 104007 (2002). [2] A. Strominger, JHEP 9802, 009 (1998). [3] F. Correa, C. Martı́nez, R. Troncoso, preprint : CECS-PHY-10/10. Pucón 10-12 Nov. 2010 236 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y37: Obtención de nuevas álgebras de Lie de orden superior por medio de un procedimiento de expansión R. Caroca1,2 ,N. Merino1 , A. Perez1,3 , and P. Salgado1 1 2 3 Departamento de Fı́sica, Universidad de Concepción, Casilla 160-C, Concepción, Chile. Departamento de Matemática y Fı́sica Aplicadas, Universidad Católica de la Santı́sima Concepción, Alonso de Rivera 2850, Concepción, Chile. Max Planck Institut für Gravitationsphysik, Albert Einstein Institut, Am Mühlenberg 1, D- 14476 Golm bei Potsdam, Germany. [email protected] Keywords: Algebras de Lie, expansión; álgebras de Lie de orden superior. Resumen Se considera una formulación dual para el procedimiento de S-expansión de multiágebras. Se recuperan las ecuaciones de Maurer-Cartan de orden superior desde el formalismo de la S-expansión, escogiendo un semigrupo especial. También por medio de la generalización del método de expansión de Maurer-Cartan, se construye un procedimiento para obtener álgebras de Lie de orden superior expandidas. Se encuentran las ecuaciones de Maurer-Cartan de orden superior expandidas, para el caso de G = V0 ⊕ V1 . Este método dual puede ser útil para encontrar una generalización para el caso de las álgebras diferenciales libres, el cual puede ser relevante para aplicaciones fı́sicas, por ejemplo, teorı́as de gauge de alto espı́n. Pucón 10-12 Nov. 2010 237 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y38: Black hole thermodynamics in Einstein-Gauss-Bonnet gravity with negative cosmological constant coupled to non-linear electrodynamics O. Mišković and R. Olea Pontificia Universidad Católica de Valparaı́so, Valparaı́so, Chile [email protected] Keywords: Gravity, Nonlinear electrodynamics, Black hole thermodynamics. Resumen In an arbitrary dimension D, we study corrections to Einstein-Hilbert action described by the Gauss-Bonnet term which is a given combination of the curvature-squared terms. We consider charged black hole solutions with anti-de Sitter (AdS) asymptotic behavior, which might be of some interest in the context of gravity/gauge theory dualities (AdS/CFT). The electric charge in this case is due to the addition of an arbitrary nonlinear electrodynamics (NED) Lagrangian. Because the existence of a vacuum energy for global AdS spacetime in odd dimensions is a novel outcome within the framework of AdS/CFT correspondence, we derive Smarr-type relations directly from the Euclidean action and not from the First Law of thermodynamics, in a similar fashion as in Ref.[1]. To this end, we employ a backgroundindependent regularization scheme which consists in supplementing the bulk action with counterterms that depend both on the extrinsic and intrinsic curvatures of the boundary [2]. This procedure results in a consistent inclusion of the vacuum energy in the thermodynamic description for Einstein-Gauss-Bonnet AdS gravity regardless the explicit form of the NED Lagrangian. Bibliografı́a [1] O. Mišković and R. Olea, Physical Review D77: 124048 (2008). [2] G. Kofinas and R. Olea, Physical Review D74: 084035 (2006). Pucón 10-12 Nov. 2010 238 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y39: Explaining Solar Neutrinos with Heavy Higgs Masses in Partial Split Supersymmetry Marco A. Dı́az, Francisca Garay, Benjamin Koch. Pontificia Universidad Católica de Chile. Keywords: Resumen Partial Split Supersymmetry with violation of R-parity as model for neutrino masses is explored. It is shown that at one-loop level the model can give predictions that are in agreement with all present experimental values for the neutrino sector. An analytical result is that the small solar neutrino mass difference can be naturally explained in the decoupling limit for the heavy Higgs mass eigenstates. Pucón 10-12 Nov. 2010 239 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y40: Magnetohydrodynamics and analogue black holes Felipe A. Asenjo1,2 , Nelson Zamorano3 1 2 3 Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Casilla 653, Santiago, Chile. Departamento de Ciencias, Facultad de Artes Liberales, Universidad Adolfo Ibáñez, Diagonal Las Torres 2640, Peñalolén, Santiago, Chile. Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias Fı́sicas y Matemáticas, Universidad de Chile, Casilla 487-3, Santiago, Chile. [email protected] Keywords: analogue black holes. Resumen The propagation of an electromagnetic wave in plasmas can be described by the magnetohydrodynamics theory. In this work, it is shown that for an irrotational plasma fluid under a background magnetic field, the electromagnetic wave propagates satisfying a second order differential equation for a scalar field in a curved space-time. This creates a sonic horizon for the wave which is equivalent to those found in perfect fluid theories [1, 2]. However in this case, the magnetic field in the plasma creates a magnetic pressure which adds a contribution to the magnetosonic speed which forms the horizon. This effect can enhance the temperature produced by the Hawking radiation expected from this analogue black hole, and thus, can be useful in its experimental detection [3]. Bibliografı́a [1] W. G. Unruh, Phys. Rev. Lett. 46, 1351 (1981). [2] W. G. Unruh, Phys. Rev. D 51, 2827 (1981). [3] Artificial Black Holes, edited by M. Novello, M. Visser and G. Volovik (World Scientific, River Edge, USA, 2002). Pucón 10-12 Nov. 2010 240 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y41: Entropy of attractor horizons Dumitru Astefanesei Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik, Albert-Einstein-Institut, 14476 Golm, Germany [email protected] Keywords: Black holes, attractor mechanism, statistical entropy Resumen Attractor mechanism is central to numerous stringy results concerning black hole entropy. Low energy limit of string theory gives rise to gravity coupled to other fields with higher derivative corrections. The extremal black hole solutions in these theories behave as attractors in the sense that the near horizon geometry (and so, the entropy) does not depend on the values of moduli at infinity and is determined just by the charge parameters. In this talk we will present some applications of the attractor mechanism in string theory. In particular, I argue that the attractor mechanism is at the basis of the statistical and thermodynamical entropy matching for extremal non-supersymmetric black holes. Pucón 10-12 Nov. 2010 241 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y42: Spin wave function associated to the young universe, according to one polynomial solution for the wheeler dewitt equation J. Echaurren Codelco Chile North Division. [email protected] Keywords: young universe, Wheeler DeWitt equation. Resumen In this work is obtained the spin wave function associated to the young Universe, using and adapting the quantum formalism and one polynomial solution of the Wheeler-DeWitt equation [1], for the wave function of the Universe. Some observations realized by Stephen Hawking in relation to the vorticity of the Universe [3], are used too, this spin wave function could be used for indirectly demonstrate the presence of dark matter in the Universe. The mathematical formulation is showed here for the total angular moment JÛ , associated to the young Universe according to one polynomial solution Ψ (G, ρ) derived of the Wheeler-DeWitt equation. The total angular moment JÛ is expressed depending on both the angular orbital moment ÛU and of the angular intrinsic moment of the Universe, ŜU . For the mathematical development we work with a wave function ψ (r, t), which is deduced from Ψ (G, ρ) in where the variables r y t, are expressed as real functions with definition, r ≡ R (FN E , G, mN , mT E ) ; t ≡ T [mT E , G, a (t) , Λ] , where FN E is a gravitational function between the nucleus of the Universe and its external edge, G is the Newton Cavendish constant of Universal Gravitation, mN is the nucleus mass, mT E is the total mass of the edge, a (t) is the scale factor Λ = 8πGρvac [1] is a cosmological parameter, and ρvac is the vacuum energy density. Bibliografı́a [1] Athatz David. Quantum Cosmology for Pedestrians, Am. J. Phys., Vol. 62, No. 7, July 1994. [2] Yndurain Francisco. Quantum Mechanic. Madrid, Alianza Editorial, S.A., pp. 23 36, 1988. [3] Hawking Stephen. On the Rotation of the Universe, Mon. Not. R. astr. Soc. (1969) 142, 129 141. Pucón 10-12 Nov. 2010 242 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y43: RG and Gravity: Some aproximated solutions Israel Ramı́rez-Krause Pontificia Universidad Católica de Chile. [email protected] Keywords: Resumen We present a new method to study gravity at high energies, using the Exact Renormalization Group Equations (ERGE). Those equations give us evolution equations for the gravitational coupling constants (the Newton’s and cosmological constants) in the same way that the classical renormalization group gives us the running coupling in the standard Model. We find some approximated solutions for the coupling as functions of the scale and show some applications. . Pucón 10-12 Nov. 2010 243 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y44: Ion beam emission from a pulsed plasma device H. Bhuyan, A. Henriquez, M. Favre, M. J. Retamal, U. Volkmann, E. Wyndham and H. Chuaqui Pontificia Universidad Catolica de Chile, Departamento de Fı́sica, Casilla 306, Santiago 22, Chile. [email protected] Keywords: Ion beam, plasma focus Resumen Plasma Focus (PF) ion beams have become a subject of current interest for its wide energy spectrum and thus applications in different material processing areas [1,2]. Thus the characterization of these ion beams has been a subject of paramount importance. The information on ion beam energy, ion distribution and composition is essential from the viewpoint of understanding fundamental physics behind their production and acceleration and also their applications in various fields. We will present the results on ion beam emission spectrum of a low energy, 1,8 kJ 160 kA, Mather type plasma focus device operating with methane and nitrogen gas using Faraday cup (FC) and CR-39 nuclear track detectors. Bibliografı́a [1] H. Bhuyan, M. Favre, E. Valderrama, G. Avaria, F. Guzman, H. Chuaqui, I. Mitchell, E. Wyndham, R. Saavedra and M. Paulraj. 2007. Applied Surface Science 254, 197. [2] H Bhuyan, M Favre, E Valderrama, A Henriquez, G Vogel, H Chuaqui, E Wyndham, A Cabrera, E Ramos-Moore, P A Núñez, H Kelly, D Grondona and S Goyanes. 2009. J. Phys. D: Applied Physics 42 (20), 205207. Pucón 10-12 Nov. 2010 244 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y45: Plasma immersion ion implantation in a capacitively coupled RF plasma discharge H. Bhuyan, F. Fuenzalida, M. Favre, E. Wyndham, J. Valenzuela, H. Chuaqui, P. Ferrari and E. Ramos Pontificia Universidad Catolica de Chile, Departamento de Fisica, Casilla 306, Santiago 22, Chile. [email protected] Keywords: Ion implantation, radio frequency plasma Resumen The plasma immersion ion implantation (PIII) technique is an attractive technology for manufacturing surface processes, including nitrogen and carbon based nanostructures. For uniform ion implantation and deposition on to different substrates, like silicon, stainless steel etc., a capacitively coupled RF, 13,6 MHz, plasma is used. During the PIII process, the substrate is placed in a vacuum chamber and immersed to radio frequency sustained gas plasma. Negative high voltage pulses of several kV are applied to the substrate. As a result electrons in the vicinity of the negatively biased substrate are repelled and an ion sheath is established. Positive ions are accelerated towards the substrate and implanted into it. The experimental parameters which are expected to play crucial rule in the deposition process are RF power, Negative pulse voltage and pulse duration, gas type and gas mixture, gas flow rates and the implantation dose. The variation of surface properties, in particular physio-chemical changes, will be studied with the variation of different experimental parameters as mentioned above. The surface modifications induced by the RF ion implantation in different experimental conditions will be characterized using standard surface science diagnostic tools, such as x-ray diffraction, scanning electron microscopy, energy-dispersive x-ray analysis, Raman spectroscopy and Auger electron spectroscopy and the preliminary results will be presented. . Pucón 10-12 Nov. 2010 245 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y46: Ecuación de Vlasov con término colisional en una columna de plasma electrónico F. Calderón1, S. Curilef.1 1 Universidad Católica del norte, Antofagasta, Chile. [email protected] Keywords: Vlasov equation, Maximum entropy, No-neutral plasma Resumen Las ecuaciones cinéticas para el movimiento de deriva en una columna de plasma electrónica bajo la acción de un campo magnético fuerte son isomorfas a las ecuaciones de movimiento de un fluido de Euler en dos dimensiones. Donde consideramos que el fluido es no viscoso para tiempos relativos menores que t = 5[ms]. Aquı́ la densidad del plasma corresponde a la vorticidad del fluido y su medición mostró una relajación hacia un estado no turbulento. Este stado meta-estable que aparece en una columna de plasma electrónico fue reportado por Huang & Driscoll[1]. Nuestra principal motivación fue entender como relaja el sistema hacia un estado de meta-equilibrio (MES) que persiste hasta que es amortiguado por la viscosidad. Algunas teorı́as proponen que MES es un estado de máxima Entropı́a, pero los resultados obtenidos por Huang y Driscoll dejan en evidencia que la minimización de la Enstrofı́a es un mejor acercamiento al estado de meta-equilibrio. Además Huang & Driscoll lograron ajustar sus resultados para un fiteo bastante cercano pero aún no concluyente. En nuestro enfoque hemos tomado la Ecuación hidrodinámica de Vlasov con termino colisional, Ec (15). Por la naturaleza compleja del sistema no se utilizan tecnicas triviales como la separacion de variables sino que hemos aplicado la técnica de un Ansatz para la función distribución, f(s),donde la dependencia temporal de la solución se reserva al comportamiento de los parametros de Lagrange para maximizar la entropı́a resolviendo un sistema de ecuaciones en términos de los multiplicadores de Lagrange. Este sistema presenta simetrı́a axial por lo cual hemos resuelto trabajar en coordenadas cilı́ndricas. 2 ∂fα ∂ fα ∂ qα (E + v × B) = γ β + + ∇x fα · v + ∇v fα · (v − hvi)fα . ∂t mα ∂v 2 ∂v (15) Donde para recuperar la densidad de partı́culas desde la función distribución aplicamos el momento de orden cero. Z n(x, t) = f (x, v, t) dv Bibliografı́a [1] Huang X.-P. and Driscoll C. F., 1994, Phys. Rev. Lett. 72, 2187. Pucón 10-12 Nov. 2010 246 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y47: Ley de Zipf en autores latinoamericanos F. Calderón1 , S. Curilef1 , M. L. Ladrón de Guevara1 1 Universidad Católica del norte, Antofagasta, Chile. [email protected] Keywords: Zipf law, Quantitative linguistic, statistical mechanics Resumen En el análisis de sistemas complejos, a veces es posible determinar algunas reglas de comportamiento. Si la probabilidad de medir una cantidad es proporcional a una potencia de ese valor, se dice que esa cantidad obedece una ley de potencia. Las leyes de potencia fueron propuestas a comienzos del siglo XX por Auerbach, Estoup y Zipf[1] en sus estudios de Lingüı́stica cuantitativa. La ley Zipf se define como el ranking de las palabras mas frecuentes en un libro, f (s) ∼ 1/sα con α cerca a la unidad. Recientemente (Calderón et. al., 2009) mostró que existe una variación en la distribución de frecuencias en autores latinoamericanos[2]. Una cantidad interesante que destaca es la frecuencia de ocurrencia la cual mide como se distribuye cada palabra a través de un libro. Nuestro objetivo fue encontrar una descripción analı́tica de la frecuencia de ocurrencia, Cr . Esta cantidad esta relacionada con la frecuencia de palabras de la siguiente manera: cada frecuencia f (s) se recupera a partir de la suma de Cr , donde r es la distancia que separa las palabras iguales, y Cr es la frecuencia de esa distancia de separación. r f (s) = ΣN r=1 Cr (16) Algunas medidas hechas para G. Garcı́a Marquez muestran la forma de la probabilidad de ocurrencia Pr , que se define r como Pr = ΣN r=1 Cr /f (s). Una muestra parcial de todos los autores que estudiamos se aprecia en la figura 43, donde vemos la distribución de probabilidad de la frecuencia de ocurrencia para la palabra mas frecuente en los libros de G. Garcı́a Marquez. Hemos alcanzado una buena descripción de la curva de probabilidad de ocurrencia, con lo cual esperamos reconocer los parámetros que nos permitan relacionan las constantes de ajuste con el parámetro α en la ley de Zipf. Data: corrggm001de_Pr 0.08 Model: weibull (c/n)*((x-l)/n)^(c-1)*exp(-((x-l)/n)^c) c 0.93 0.06 0.05 (c/n)*((x-l)/n)^(c-1)*exp(-((x-l)/n)^c) ±0 0.01 c 0.93 ±0 n 12.23849 ±0.04944 n 12.23849 ±0.04944 l l 3 ±0 3 ±0 1E-3 r 0.04 P P r Data: corrggm001de_Pr 0.1 Model: weibull 0.07 0.03 1E-4 0.02 0.01 1E-5 0.00 0 50 100 150 200 250 0 50 r 100 150 200 250 r Figura 43: La primera curva corresponde a la probabilidad de ocurrencia de la palabra mas frecuente en la ley de Zipf, de. La segunda curva es la misma probabilidad con ejes en escala logarı́tmica. Bibliografı́a [1] G.K. Zipf, Human Behavior and the Principle of Least Effort (Addison-Wesley, Reading, MA; 1949). [2] F. Calderón, S. Curilef and M. L. Ladrón de Guevara. Probability distribution in a quantitative linguistic problem. Braz. J. Phys. vol.39 no.2a São Paulo Aug. 2009. Pucón 10-12 Nov. 2010 247 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y48: Cascading effects in the acceleration and heating of ions in the solar wind P. S. Moya1 , V. Muñoz1,2 , and J. A. Valdivia1,2 1 Complex Systems Group, Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Las 2 Palmeras 3425, Casilla 653, Santiago, Chile. Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y Nanotecnologı́a, CEDENNA, Chile. [email protected] Keywords: Quasilinear theory, Solar Wind, Coronal holes, Acceleration and heating of drifting ions. Resumen The problem of acceleration and heating of minor ions in the solar wind has been an interesting topic that has received a lot of attention during the last decades. Recent observations and theoretical results seem to indicate that most of the acceleration process occurs within a few solar radii from the Sun and that the main mechanism is due to resonant absorption of ion-cyclotron waves. However, the detailed mechanism of energy transfer between waves and different particle species is still an open question. In order to start addressing that question, we have developed a quasi-linear theory [5] to understand the energy cascade suggested by Gomberoff et al. [1, 2, 3, 4, 5], in which there is a transfer of wave energy, in the case of circularly polarized electromagnetic waves propagating along the magnetic field, from longer to shorter wave modes, with the subsequent acceleration of ions with increasing q/m ratio. For the case of background protons, and small concentrations of heavy ions species, such as alpha particles and/or O+6 ions, numerical results show that, for an initial low frequency wave spectrum, there is an emergence of instabilities for frequencies beyond their corresponding gyro-frequency, which can heat anisotropically ions of larger q/m ratio. Bibliografı́a [1] L. Gomberoff and R. Elgueta, J. Geophys. Res. 96 (1991). [2] L. Gomberoff and J. A. Valdivia, J. Geophys. Res. 107 (2002). [3] L. Gomberoff and J. A. Valdivia, J. Geophys. Res. 108 (2003). [4] L. Gomberoff, V, Muñoz and J. A. Valdivia, Plan. Space. Sci. 52 (2004). [5] P. S. Moya, V.Muñoz, J. Rogan and J. A. Valdivia. Submitted to J. Atmos. Sol. Terr. Phys. (2010) Pucón 10-12 Nov. 2010 248 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y49: Estudio de la dinámica de un plasma focus de cientos de joules usando técnicas ópticas refractivas J. Moreno1,2 , C. Pavez1,2 , F. Veloso1,2 , F. Castillo3 y L. Soto1,2 . 1 2 Comisión Chilena de Energı́a Nuclear, Casilla 188-D, Santiago, Chile. Center for Research and Applications in Plasma Physics and Pulsed Power, P4 , Chile. 2 Universidad Nacional Autónoma de México, México. [email protected] Keywords: Plasma Focus, Hard X-Ray, Neutron Source Resumen El estudio de la dinámica en un dispositivo plasma focus es de gran interés para el escalamiento de este tipo de dispositivos a equipos que funcionen con energı́a muy baja (¡1kJ). El interés en este tipo de descargas se debe principalmente a su potencial como fuente de radiaciones pulsadas electromagnéticas (rayos-x duros) y de partı́culas cargadas (iones y electrones) a través de un proceso rápido de compresión de la columna de plasma en su etapa final (etapa de pinch). Cuando la descarga se realiza en deuterio se produce fusión nuclear generando neutrones rápidos asociados a esta fase. En este trabajo se presentan resultados en el PF-400J (880nF, 30kV, 144kA, 400J, T/4 ∼ 300ns) de la dinámica de la descarga en deuterio a 9mbar y 27kV, obtenidos a través de técnicas ópticas refractivas como son imágenes schlieren e interferometrı́a usando un láser Nd-YAG pulsado (8ns, 532nm). Los resultados son correlacionados con la emisión de rayos-x duros y neutrones. Pucón 10-12 Nov. 2010 249 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y50: Estudio de la emisión de iones usando método de TOF y SSNTD Cr39 en un plasma focus de cientos de joules J. Moreno1,2 , J. Pedreros3 y L. Soto1,2 y L. Soto1,2 . 1 2 Comisión Chilena de Energı́a Nuclear, Casilla 188-D, Santiago, Chile. Center for Research and Applications in Plasma Physics and Pulsed Power, P4 , Chile. 2 Universidad de Santiago de Chile, Chile. [email protected] Keywords: Plasma Focus, Ions Beam, CR39 SSNTD Resumen Originalmente la emisión de iones en los plasma focus (PF) fue investigada para explicar la anisotropı́a observada en la emisión de neutrones. Han sido medidas varias de las propiedades de los haces de deuterones emitidos desde un PF, incluyendo su distribución angular y espectro de energı́a, en dispositivos que operan con energı́a desde 1kJ a 1MJ. Actualmente hay un gran interés en el desarrollo de dispositivos PF que operan bajo el kJ. En la Comisión Chilena de Energı́a Nuclear (CCHEN), como parte del programa de caracterización de los dispositivos PF de muy baja energı́a (¡1kJ) desarrollados en ella, se ha estudiado la emisión de partı́culas cargadas usando Hidrógeno y mezclas HidrógenoArgón. La estimación de la energı́a y el grado de ionización de los iones se ha hecho a través del método de Tiempo de Vuelo (ToF), usando un sistema colector de grafito que opera en modo colector de iones con un potencial de -200V. Por otro lado, tanto la medición del flujo de iones, obtenida también por este medio, como la energı́a de los iones es contrastada con mediciones hechas utilizando un espectrómetro de Thomson con pelı́culas de marcación de trazas de partı́culas (SSNTD), CR39. Resultados preliminares muestran cierto nivel de acuerdo con las medidas obtenidas para iones de hidrógeno. Los experimentos han sido realizados en un dispositivo plasma focus de 400J (PF-400J), para diferentes presiones. Pucón 10-12 Nov. 2010 250 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y51: The effect of spin magnetization in the damping of electron plasma oscillations Pablo. S. Moya1 and Felipe. A. Asenjo1,2 1 Complex Systems Group, Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Las 2 Palmeras 3425, Casilla 653, Santiago, Chile. Departamento de Ciencias, Facultad de Artes Liberales, Universidad Adolfo Ibáñez, Diagonal Las Torres 2640, Peñalolén, Santiago, Chile. [email protected] Keywords: Spin Plasma Dynamics, Landau Damping, Spin Magnetization. Resumen The effect of spin in the propagation of plasma waves is studied using a semi-classical kinetic theory for magnetized plasmas. We focus in the simple damping effects for the electrostatic wave modes besides Landau damping. To obtain the correction to the Landau damping produced by the spin of the plasma constituents, we use the semi-classical kinetic theory constructed starting from the Pauli Hamiltonian [1]. The dynamics of the spin of particles is included in Vlasov’s equation for a generalized distribution function. Other quantum corrections, as Bohm potential, spin-spin interaction force and high order force terms in the spin evolution equation are neglected. We show that spin produces a new damping or instability which is proportional to the zeroth order magnetization of the system. This means that the energy transfer between waves and particles depends on the shape of the equilibrium function (classical Landau damping) and also on the spin magnetization of the plasma. The correction depends on the electromagnetic part of the wave which is coupled with the spin vector. Also, including spin in kinetic equations produces a correction in the frequency of plasma oscillations and, in the case of Maxwellian electrons, both corrections are proportional to ~ [2, 3]. Bibliografı́a [1] G. Brodin, M. Marklund, J. Zamanian, Å. Ericsson, and P. L. Mana, Phys. Rev. Lett 101, 245002 (2008). [2] F. A. Asenjo, Phys. Lett. A 373, 48 (2009). [3] P. S. Moya and F. A. Asenjo, Submitted to Phys. Rev. E (2010). Pucón 10-12 Nov. 2010 251 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y52: Turbulence in the magnetosphere of the earth: results from themis satellite mission and ground magnetometers V. Pinto1,2 , M. Stepanova3 , J. A. Valdivia1, E. Antonova4,5 1 Universidad de Chile, Facultad de Ciencias, Santiago, Chile. Universidad Católica del Maule, Facultad de Ciencias Básicas, Talca, Chile. 3 Universidad de Santiago de Chile, Departamento de Fı́sica, Santiago, Chile. Skobeltsyn Institute for Nuclear Phisics, Moscow State University, Moscow, Russian Federation. 5 Space Research Institute, Moscow, Russian Federation. 2 4 [email protected] Keywords: Inner Magnetosphere, Turbulence, Space Plasma Physics Resumen Turbulent fluctuations of the geomagnetic field have been studied using the data of the THEMIS satellite mission and and ground magnetometer data from auroral and sub-auroral station including of the SAMBA magnetometer chain, located in Chile and in the Antarctic peninsula. It was found that turbulent spectra obtained at the same geomagnetic field line on the ground level in both hemispheres and near the equatorial plane are generally similar. Using the Local Intermittency Measure technique it was also established that the observed turbulence has an intermittent behavior. The MLT and longitudinal dependence were found to be stronger near midnight inside the auroral zone, which corresponds to the satellite location at 12-18 Earth radii to the tail. Bibliografı́a [1] Antonova, E.E., Ovchinnikov, I.L., 1999. J. Geophys. Res. 104, 17289-17297. Pucón 10-12 Nov. 2010 252 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y53: Caracterizacion de plasmas de carbono producidos por laser M. Ruiz, F. Guzmán, M. Favre, H. Bhuyan, H. Chuaqui y E. S. Wyndham Departamento de Fı́sica, Pontificia Universidad Católica de Chile,Casilla 306, Santiago 22, Chile. [email protected] Keywords: laser plasma, plasma spectroscopy. Resumen El estudio de plasmas producidos por láser a niveles moderados de fluencia atrae interés tanto en relación con el estudio de fenómenos asociados a la dinámica de plasmas transientes, como con las aplicaciones relacionadas con deposición de pelı́culas delgadas por ablación laser. En este contexto hemos iniciado un estudio detallado de la dinámica de plasma de carbono producidos por láser. El plasma es producido enfocando un pulso de un laser Nd:YAG, de 360 mJ, 4 ns, a 1,06 µm, sobre un blanco de grafito, a una presión de fondo de 0,3 mTorr en aire, o unos pocos mTorr de argón. La emision áptica del plasma es registrada, con resolución espacial y temporal, usando un espectrómetro SpectraPro 275, con un analizador óptico multicanal, con 15 ns tiempo de exposición. Imágenes de la emisión del plasma se obtienen con una cámara digital con resolución ∼ 100 ps, e imágenes schlieren con un laser Nd:YAG de pulso 12 ps. En los espectros se identifican lı́neas de emisión de CII a CIV. Con cuocientes de intensidad de lı́neas CIII/CIV se midió la temperatura electrónica del plasma usando la ecuación de Saha-Boltzmann, y el ensanchamiento Stark de lı́neas CII se usó para determinar la densidad electrónica del plasma. Parámetros caracteristicos del plasma son 3,0 eV y 1017 cm−3 . Sobre la base de estas observaciones presentaremos un estudio detallado de la dinámica de plumas de plasma de carbono generadas por láser y estableceremos correlaciones con las propiedades de pelı́culas delgadas de carbono producidas en idéntica situación experimental. Pucón 10-12 Nov. 2010 253 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y54: Fuente no radioactiva de radiaciones para aplicaciones de campo evidencia experimental de efecto pinch en un plasma focus compacto de 2 joules L. Soto1,2 , C. Pavez1,2 , J. Pedreros3 y L. Altamirano2,4 1 2 Chilena de Energı́a Nuclear, Casilla 188-D, Santiago, Chile. Center for Research and Applications in Plasma Physics and Pulsed Power, P4, Chile 3 Universidad de Santiago, Chile. 4 Dicontek Ltda., Chile [email protected] Keywords: Non-radioactive source, Neutron Source, Plasma Focus Resumen Haciendo uso de la experiencia y conocimiento que hemos obtenido en el escalamiento de dispositivos plasma focus [1, 2, 3, 4, 5], se ha diseñado y construido un aparato compacto orientado a satisfacer las condiciones de una fuente no radioactiva de radiaciones (rayos X y neutrones) para aplicaciones en terreno. Consiste en un plasma focus diseñado para operar con pocos kilovolts (10 o menos) con una energı́a almacenada de 2J y una tasa de repetición de 10Hz sin sistema de refrigeración. El tamaño del dispositivo es del orden de 20x20x10cm3. El peso es menos de 3kg. Se espera un flujo de neutrones del orden de 104 − 105 neutrones por segundo cuando se opera en Deuterio. Una vez construido el aparato se caracterizó eléctricamente en descargas en Hidrógeno y se obtuvo evidencia de pinch en las señales de derivada de corriente dI/dt y de corriente. Complementariamente se obtuvo la dependencia del tiempo al pinch en √ función de la presión del gas de llenado siendo ésta α p. La evidencia del pinch y la dependencia anterior indican que el dispositivo se comporta como un plasma focus, similar a equipos de mayor energı́a. Bibliografı́a [1] P. Silva, J. Moreno, L. Soto, L. Birstein, R. Mayer, and W. Kies, App. Phys. Lett. 83, 3269 (2003) [2] L. Soto, P. Silva, J. Moreno, M. Zambra, W. Kies, R. E. Mayer, A. Clausse, L. Altamirano, C. Pavez, and L. Huerta, J. Phys. D: App. Phys. 41, 205215 (2008) [3] L. Soto, C. Pavez and J. Moreno, M. Barbaglia and A. Clausse, Plasma Sources Sci. and Technol. 18, 015007 (2009) [4] C. Pavez and L.Soto, IEEE Trans. Plasma Sci. 38, 1132 (2010). [5] L. Soto, C. Pavez, A. Tarifeño, J. Moreno and F. Veloso, Plasma Sources Sci. and Technol. 19, 055017 (2010) Pucón 10-12 Nov. 2010 254 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y55: Jets de plasma en un plasma focus de sobremesa A. Tarifeño-Valdivia1,3, C. Pavez1,2 y L. Soto1,1,2 1 2 Chilena de Energı́a Nuclear, Casilla 188-D, Santiago, Chile. Center for Research and Applications in Plasma Physics and Pulsed Power, P4, Chile 3 Universidad de Concepción, Chile. [email protected] Keywords: Plasma Jets, Plasma Focus. Resumen En los últimos años se ha estado usando experimentos tipo Z-pinch para crear jets de plasma a partir de arreglos de alambres. El tamaño de estos experimentos es del orden de 10mx10mx2m. Usan una energı́a almacenada del orden de decenas de kJ produciendo corrientes de MA. Este tipo experimentos que producen jets de plasma se consideran como posibles candidatos para laboratorios a escala de fenómenos astrofı́sicos. En este trabajo mostramos la evidencia experimental de jets de plasmas producidos en un plasma focus de sobremesa. El dispositivo opera con sólo 50J alcanzando una corriente máxima de 50kA en 150ns [1]. Diagnósticos interferométricos obtenidos con un láser pulsado (Nd-YAG, 8ns, 532nm) muestran jets de plasma sobre el ánodo después del primer perı́odo de la descarga. Se discute la correlación de estos jets con las caracterı́sticas eléctricas y magnéticas de la descarga. Bibliografı́a [1] L. Soto, P. Silva, J. Moreno, M. Zambra, W. Kies, R. E. Mayer, A. Clausse, L. Altamirano, C. Pavez, and L. Huerta, J. Phys. D: App. Phys. 41, 205215 (2008) Pucón 10-12 Nov. 2010 255 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y56: On the applicability of the planar model for hybrid-type fast plasma focus of very low energy L. Soto1,2 , F. Veloso1,2 C. Pavez1,2 , A. Tarifeño-Saldivia2,3 1 2 Chilena de Energı́a Nuclear, Casilla 188-D, Santiago, Chile. Center for Research and Applications in Plasma Physics and Pulsed Power, P4, Chile 3 Universidad de Concepción, Chile. [email protected] Keywords: Plasma Focus, Planar model. Resumen In the last years, a planar model for Mather plasma focus devices is being used as a tool of design of practical devices [1]. In addition, this model is being used to produce numerical experiments. This simple model has 4 free dimensionless parameters: two related with the plasma mass and two related with plasma current. In the case of a particular plasma focus these parameters are obtained from the experimental electrical signals. Generally, the model fit for Mather devices, i.e. z/a ≫ 1 with a relation z/l ≫ 1 (where z is the anode length over the insulator, a is the anode radius and l is the insulator length). However, in the case of hybrid-type fast plasma focus devices, i.e. z/a ≈ 1, and z/l ≤ 1, there is not a good fit between the model and the experiments. To fit the model with the experiments it is necessary to change the electrical parameters of the device or to change the dimensions of the electrodes, fitting so with a different device. From the analysis of the electrical signals [2] obtained from two hybrid-type fast plasma focus devices, PF-400J [3] and PF-50J [4], it is possible to obtain the actual plasma inductance as a function of time. Thus, comparing with an ideal planar geometry for the plasma, it is possible evaluate how close the planar model fits with these particular cases. Bibliografı́a [1] S. Lee, Radiative Dense Plasma Focus Computation Package: RADPF http://www.intimal.edu.my/school/fas/UFLF/; http://www.plasmafocus.net/IPFS/modelpackage/File1RADPF.htm [2] Çorrelations among neutron yield and dynamical discharge characteristics obtained from electrical signals in a 400J plasma focus”, F. Veloso, C. Pavez, J. Moreno, V. Galaz and L. Soto, en preparación. [3] P. Silva, J. Moreno, L. Soto, L. Birstein, R. Mayer, and W. Kies, App. Phys. Lett. 83, 3269 (2003). [4] L. Soto, P. Silva, J. Moreno, M. Zambra, W. Kies, R. E. Mayer, A. Clausse, L. Altamirano, C. Pavez, and L. Huerta, J. Phys. D: App. Phys. 41, 205215 (2008). Pucón 10-12 Nov. 2010 256 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y57: Emission analysis of a pulsed capillary discharge operated in Nitrogen as a compact soft x-ray source M. P. Valdivia, J. C. Valenzuela, E. S. Wyndham, M. Favre Facultad de Fı́sica, Pontificia Universidad Católica de Chile, Ave. Vicuña Mackenna 4860, Santiago, Chile. [email protected] Keywords: pulsed capillary discharge, soft x-rays. Resumen We present experimental results from a compact pulsed capillary ns discharge source for soft x-ray applications operated in Nitrogen and N/He mixtures at 20-30kV. The discharge operates in alumina capillaries of length 21 and 36mm and inner diameter 1.6 and 3.2mm. The electrical energy stored is ∼0.5 J with peak current of ∼6kA. Fast charging from an IGBT based pulsed power circuit allows operation at up to 600 Hz. Characteristic time-integrated Nitrogen spectra were recorded from 10 - 300 Å with clear evidence of He-like Nitrogen line at 28.9 Å for optimal length and inner diameter, which represents a possible source for a water window (280 - 540 eV) soft x-ray microscope. Filtered diode measurements reveal the influence of well collimated axial electron beams, generated by hollow cathode dynamics, on the x-ray emission. We also present time-evolution measurements of line emission in the range of 300 to 450 eV excluding the effect of the electrons, by using a combination of magnets and collimation. The optimal geometrical cathode conditions for x-ray generation and its enhancement by e-beams production were studied. Timeintegrated MCP images of filtered pinhole and slit-wire systems delivered an estimate of the maximum emission energy of our source, as well as clear evidence of full wall detachment with an estimate of 100µm in radial size. Pucón 10-12 Nov. 2010 257 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y58: Potencialidad de inspecciones radiativas a partir de un pequeño dispositivo de plasma focus C. Pavez1,2, M. Zambra1,2 , F. Veloso1,2, J. Moreno1,2 y L. Soto1,2 1 2 Comisión Chilena de Energı́a Nuclear, Casilla 188-D, Santiago, Chile. Center for Research and Applications in Plasma Physics and Pulsed Power, P4 , Chile. [email protected] Keywords: Rayos X, plasma focus, densidad óptica. Resumen A partir de la emisión pulsada de radiación X mediante un pequeño dispositivo plasma focus de baja energı́a (de al menos 350J), se obtienen imágenes radiográficas, tanto de elementos orgánicos como inorgánicos. Los rayos X son generados durante el proceso de descarga pulsada que produce un plasma a partir del gas de fondo, Hidrógeno, almacenado en el volumen de 70 cm3 de la cámara de descarga. La radiación X es monitoreada, descarga tras descarga, mediante un sistema combinado centelleador-fotomultiplicador, localizado fuera de la cámara de descarga y alejado en 2,3 m de la región de emisión. Adicionalmente, mediciones dosimétricas complementan y enriquecen el análisis de la imágenes radiográficas en función de la potencialidad de los dispositivos plasma focus de baja energı́a. La información dosimétrica es recogida a través de dosı́metros comerciales (Harshaw TLD-100 (LiF:MgTi)) los cuales se distribuyen radialmente en dos diferentes arreglos en torno al centro de emisión de la radiación. Mediante la técnica de filtros escalonados se obtiene una estimación de la energı́a espectral de los rayos X emitidos. La potencialidad de este plasma focus es discutida y analizada en función de su tamaño, la calidad de las radiografı́as, la energı́a efectiva equivalente y las caracterı́sticas dosimétricas. Pucón 10-12 Nov. 2010 258 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y59: Study of the turbulence in the plasma sheet using the cluster and themis satellite data M. Stepanova1 , E. Antonova2,3 , V. Pinto4,5 , J. A. Valdivia4 1 2 Universidad de Santiago de Chile, Departamento de Fı́sica, Santiago, Chile. Skobeltsyn Institute for Nuclear Phisics, Moscow State University, Moscow, Russian Federation. 3 Space Research Institute, Moscow, Russian Federation. 4 Universidad de Chile, Facultad de Ciencias, Santiago, Chile. 5 Universidad Católica del Maule, Facultad de Ciencias Básicas, Talca, Chile. [email protected] Keywords: Inner Magnetosphere, Turbulence, Space Plasma Physics Resumen Recent studies have shown that that plasma turbulence in the plasma sheet is important for the analysis of stability of the sheet. In this study the level of turbulence has been evaluated by calculating the eddy-diffusion coefficients using the Cluster and Themis satellite data. It was found that the values of eddy-diffusion coefficients vary in a wide range, however the turbulence is always present, even during quiet geomagnetic conditions, increasing during geomagnetic substorms. Analysis of the Themis satellite data showed that the values of eddy-diffusion coefficients increase with the distance from the Earth, and the low eddy diffusion is localized at the distances less than 12 Earth’s radii in the transition region between the dipole and the tail-like geomagnetic field configuration. Analysis of the Cluster satellite data made it possible to determine the variation of eddy-diffusion coefficients and particle density across the plasma sheet as well as its thickness. The corresponding values of dawn-dusk electric filed potential drop were obtained from the SuperDarn measurements. These results confirm the Antonova and Ovchinnikov [1] theory of the plasma sheet formation, according to which a compact and comparatively stable turbulent plasma sheet can be formed when the regular plasma transport related to the regular dawn-dusk electric field across the plasma sheet is compensated by the eddy diffusion turbulent transport.When the turbulent fluctuations act to expand the plasma sheet, the large-scale electrostatic dawn-dusk electric field counteracts to compress it, similarly to the case of the laboratory pinch which is compressed by the induction electric field. When the expansion and compression compensate each other, a stationary structure is formed. Our results have shown that this theory reproduces the dynamics of the turbulent plasma sheet, including its thickness. Bibliografı́a [1] Antonova, E.E., Ovchinnikov, I.L.. 1999. J. Geophys. Res. 104, 17289-17297. Pucón 10-12 Nov. 2010 259 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y60: Decaimientos paramétricos de ondas electromagnéticas circularmente polarizadas en un plasma de electrones y positrones Roberto Navarro1 , Vı́ctor Muñoz1,2 y Juan Alejandro Valdivia1,2 1 Grupo de Sistemas Complejos, Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile. 2 Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y Nanotecnologı́a, CEDENNA, Chile. Keywords: . Resumen Se estudian los decaimientos paramétricos de una onda electromagnética circularmente polarizada propagándose en un plasma de electrones y positrones. Se consideran efectos relativistas del movimiento de la partı́cula en el campo de la onda, y se incluyen efectos cinéticos por medio de la ecuación de Vlasov. En las referencias [1,2] se ha estudiado un problema similar. Se obtienen las relaciones de dispersión para la onda bomba y para los decaimientos paramétricos, los cuales fueron estudiados de forma numérica en el régimen débilmente relativista. A pesar de que algunas inestabilidades involucran pseudomodos electroacústicos, que son amortiguados, se presentan todas las inestabilidades (de decaimiento y modulacionales) encontradas usando teorı́a de uidos [3]. En las referencias [1,2] los resultados numéricos se obtienen suponiendo que la distribución de velocidades es Maxwelliana. Sin embargo, funciones de distribución de velocidades no Maxwellianas son comunes en plasmas espaciales y laboratorios, un hecho que puede ser descrito estadı́sticamente en términos de una entropı́a no extensiva [4]. En este trabajo extendemos los resultados obtenidos en las referencias [1,2], considerando una función de distribución de velocidades que maximiza la entropı́a no extensiva de Tsallis [5]. Las relaciones de dispersión para la onda bomba y los decaimientos paramétricos son resueltas numéricamente en el régimen débilmente relativista para algunos valores del parámetro no extensivo q. Para q tendiendo a 1, se recuperan los resultados del caso extensivo (estadı́stica de Boltzmann-Gibbs). Bibliografı́a [1] V. Muñoz and L. Gomberoff, Phys. Plasmas 9, 2534 (2002). [2] V. Muñoz , Phys. Plasmas 11, 4883 (2004). [3] V. Muñoz and L. Gomberoff, Phys. Plasmas 5, 3171 (1998). [4] S. Abe and Y. Okamoto, Nonextensive Statistical Mechanics and its Applications Springer- Verlag, Berlin Heidelberg, (2001). [5] C. Tsallis, J. Stat. Phys 52, 479 (1988). Pucón 10-12 Nov. 2010 260 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y61: Correlaciones entre emisión de neutrones y caracterı́sticas dinámicas de un plasma focus obtenidas desde las señales eléctricas Felipe Veloso1,2 , Cristian Pavez1,2 , José Moreno1,2 , Victor Galaz2,3 y Leopoldo Soto1,2 1 2 Comisión Chilena de Energı́a Nuclear, Chile. Center for Research and Applications in Plasma Physics and Pulsed Power - P4 , Chile. 3 Facultad de Ciencias Fı́sicas y Matemáticas, Universidad de Chile, Chile. [email protected] Keywords: plasma focus, neutrones Resumen El análisis de las señales eléctricas de descargas plasma focus permite obtener información acerca del movimiento de la lámina de plasma durante todo su recorrido, sin necesidad de suponer una geometrı́a particular para ésta. En este trabajo, se estudian las correlaciones presentes entre la emisión de neutrones de fusión en un plasma focus de 400 Joules operando en deuterio y caracterı́sticas dinámicas del plasma como su inductancia, energı́a mecánica y voltaje inducido. Por otro lado, si se supone una geometrı́a particular para el plasma es también posible determinar la velocidad de la lámina de plasma en función del tiempo. Los resultados muestran que la máxima emisión de neutrones se obtiene cuando la inductancia del plasma, su energı́a mecánica, su voltaje y la razón de velocidades radial-axial son máximos. Por otro lado, no hay una clara correlación entre la emisión de neutrones y las velocidades de propagación de la lámina. Además es posible determinar que la curvatura de la lámina es mayor a menores presiones y en su fase inicial tiene un espesor en el rango de 0,5 a 1 mm, mostrando mayor emisión de neutrones cuando su espesor aumenta. Este trabajo es realizado gracias al apoyo de los programas PBCT-ACT 26 y PSD-01, Center for Research and Applications in Plasma Physics and Pulsed Power - P4 Chile. Pucón 10-12 Nov. 2010 261 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y62: Particle swarm modeling of phase equilibria of supercritical Carbon Dioxide + ionic liquids Juan A. Lazzús and Luis Palma Departamento de Fı́sica, Universidad de La Serena, Casilla 554, La Serena, Chile [email protected] Keywords: particle swarm optimization, phase equilibrium, ionic liquids, equation of state. Resumen Phase equilibrium data of mixtures involving ionic liquids are necessary for further development of some industrial processes. Based on particle swarm optimization (PSO), a thermodynamic modeling for the phase equilibria of binary mixtures containing supercritical carbon dioxide with ionic liquids was developed. An equation of state coupled with a mixing rules, was used as the thermodynamic model to correlate the high pressure phase behavior from literature data. In this model, PSO algorithm was used to calculate the interaction parameters and the excess Gibbs free energy for all systems used. The results show that the pressures and excess energies of the ionic liquids were correlated with low deviations between experimental and calculated values (deviations were below than 3 %). These deviations show that PSO algorithm is the preferable method to optimize the interaction parameters of the phase equilibria of binary systems of supercritical carbon dioxide with ionic liquids, and can be used for other similar systems. Pucón 10-12 Nov. 2010 262 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y63: Modelos de agentes para distribución de riqueza: interacción sobre una red V. Muñoz1,2 , J. Rogan1,2 , J. A. Valdivia1,2 1 Departamento de Fı̀sica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Santiago, Chile Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y Nanotecnologı́a, CEDENNA, Chile. 2 [email protected] Keywords: Sistemas complejos, econofı́sica, redes complejas Resumen Una observación bien establecida en sistemas económicos es que la riqueza se distribuye de acuerdo a una ley de potencias. Especı́ficamente, la probabilidad de que un agente tenga riqueza x está dada por P (x) ∝ x−(1+α) (17) para x grande, con valores observados de α entre 1 y 2 [1] (ley de Pareto). Diversos modelos se han propuesto para describir este comportamiento. Ejemplos de ello son los modelos cinéticos [2], en los cuales se considera a un determinado número de agentes cuya interacción corresponde a intercambiar dinero, alcanzando eventualmente un estado de equilibrio. Estos modelos cinéticos son capaces de reproducir cualitativa y cuantitativamente la distribución de riqueza en sistemas económicos, si cada agente no puede utilizar toda su riqueza actual en cada interacción, sino que tiene una cierta propensión al gasto. En la Ref. [3] se ha mostrado que es posible encontrar la distribución de propensiones al gasto adecuada para reproducir no sólo la ley de Pareto con ı́ndice arbitrario, sino la distribución de riqueza para todo valor de x obtenida a partir de datos reales. En el modelo anterior las interacciones pueden ocurrir entre cualquier par de agentes. Sin embargo, en sistemas económicos reales las interacciones pueden estar limitadas por factores geográficos, de lenguaje, nivel educacional, etc. Para estudiar el efecto de estas restricciones sobre la distribución de riqueza, en este trabajo estudiamos un modelo cinético en que los agentes interactúan sobre una red compleja. En particular, consideramos tres topologı́as: redes con distribución de conectividad uniforme, Poissoniana y libre de escala, y estudiamos el efecto de la topologı́a de la red sobre la distribución de riqueza. Bibliografı́a [1] V. Pareto, Cours d’Économie Politique (F. Rouge, Lausanne, 1897). [2] A. Chatterjee y B. K. Chakrabarti, Eur. Phys. J. B 60, 135 (2007). [3] N. Lammoglia, V. Muñoz, J. Rogan, B. Toledo, R. Zarama y J. A. Valdivia, Phys. Rev. E 78, 047103 (2008). Pucón 10-12 Nov. 2010 263 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y64: Particulate matter and meteorological time series predictability G. Salini1 , P. Pérez2 , and L. Bartolo3 . 1 D. M. F. A, Universidad Católica de la Ssma. Concepción, Concepción, Chile. Departamento de Fı́sica, Universidad de Santiago de Chile, Santiago, Chile. 2 Departamento de Fı́sica, Universidad de Tarapacá, Arica, Chile 2 [email protected] Keywords: Air quality forecasting, Time series analysis, PM2.5. Resumen We present here a study about the limitations found when one tries to develop an air quality forecasting model. There has been an increasing interest for developing forecasting models that generate estimations of atmospheric PM10 and PM2,5 concentrations several hours in advance, in order to inform and to protect the population from the harmful effects associated to high levels [1]. Let us consider the following time series x (t) , x (t + ∆) , x (t + 2∆) , x (t + 3∆) , ..., x (t + k∆), where ∆ is the time difference between measurements of vari→ → able x. An Euclidian distance d between two vectors extracted from the series may be defined as d = |− x −− x | 0 0 i j where the vectors are constructed with consecutive data up to the embedding dimension of the series. If the dis→ → tance dN = |− x i+N − − x j+N | increases exponentially with N , the exponent λ, called Lyapunov exponent, is defined by dN = d0 eN λ . There are as many different Lyapunov exponents as the embedding dimension de of the time series, positive or negative. When a system has at least one positive Lyapunov exponent is defined to be chaotic. For a given time series, the sum of all positive Lyapunov exponents defines its Kolmogorov entropy and its inverse quantifies the average time of predictability, Tp = 1 K. In general, the largest positive Lyapunov exponent of a system λL is obtained in a straightforward manner, and we can establish that Tp ≤ 1 λL . The Lyapunov exponents for PM2, 5 and meteorological time series measured at monitoring stations located in the city of Santiago, Chile, from the recent years were calculated. The values of the exponents indicate that the series are chaotic. Different initial conditions may be related to the fact that PM2.5 concentrations, especially during episodes, are generated by sources with different relative contributions from one case to another. This can be established by comparing concentrations from other pollutants like CO and SO2 . Based on chaotic nature of the time series of atmospheric concentrations of particulate matter, meteorological data and the relative variation of emission between different sources, we conclude that with the present status of the states of the art most reliable results may be obtained from statistical approach (which is more pragmatic) as compared with chemical- deterministic models (which need to be fed with detailed information about chemical and physical processes involved). Bibliografı́a [1] Perez, P., Salini, G.A., Atmospheric Environment 42, 8219 (2008). Pucón 10-12 Nov. 2010 264 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y65: Shear bands nucleation in granular media F. Tapia Uribe Universidad de Santiago de Chile, Santiago Chile. [email protected] Keywords: Granular, Shear, Indentation. Resumen Vertical rigid body indentation over a granular pile confined into a cell, produces a rich variety of collective phenomena such as compactation, particle deformation [1], stick-slip process, vorticity, dilatancy [2] and shear zones. It has been observed well defined shear bands below the indentation body as it penetrates into the granular media [3]. The shear bands nucleate when the granular material fails according to Mohr - Coulomb criteria [4]. The shape of the shear bands, in the case of an indenter with semi-circular tip, corresponds to a logarithmic spiral centered on the indenter tip. In this work, we present measurement of penetration force, displacement field and velocity profiles obtained through particle tracking technique based on image correlation. The granular flow presents a cyclic behavior between the compression (with a strong rise of force penetration) and the relaxation regime, where the energy supplied by indenter turns into granular flow and particle friction Bibliografı́a [1] Yimin Jiang and Mario LiuF. 2004. Physical Review Letters ISSN 0031-9007, 93 No . 14, 148001. [2] Jean-Christophe Gèrminard et al. 1999). Phys. Rev. E. 59:5881-5890. [3] Hamm, E. and Melo, F. 2005. Europhys. Lett. 73 (3), 356-362. [4] Hamm, E. and Melo, F. 2005. Europhys. Lett. 73 (3), 356-362. Pucón 10-12 Nov. 2010 265 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y66: Estudio de un dı́mero no lineal: no linealidad cúbica versus saturable Diego A. Guzmán, Uta Naether y Rodrigo A. Vicencio Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Santiago, Chile Center for Optics and Photonics, Universidad de Concepción, Concepción, Chile [email protected] Keywords: photonics, nonlinearity, solitons. Resumen El estudio de las propiedades de sistemas discretos no lineales es - hoy en dı́a - motivo de gran interés en el campo de la fı́sica y, ademáas, tiene implicaciones en diversas áreas de las ciencias como, por ejemplo, biologı́a y quı́mica [1]. El arreglo de guı́as de ondas no lineales más simple corresponde a un dı́mero, sistema en el que la luz puede interactuar de una guı́a a la otra mediante un acoplamiento evanescente. A pesar de su simplicidad, este problema posee propiedades fundamentales que pueden ser extrapoladas a contextos con un núumero mayor de guı́as. También es importante destacar su posible utilización en sistemas de comunicaciones ópticas. El sistema puede ser descrito en primera aproximación - por la ecuación no lineal discreta de Schrödinger del tipo dui + V uj + f (ui ) ui = 0 i dz (18) −γ y para una no linealidad saturable, donde f (ui ) = γ |ui |2 para una no linealidad cúbica (efecto Kerr) f (ui ) = 1+|u |2 con i; j = 1; 2ei6 6= j. ui corresponde a la amplitud del modo en la guı́a i, iz a la distancia de propagacón a lo largo de la guı́a, a la no linealidad y V al coeficiente de acoplamiento entre las guı́as. La solución lineal posee dos modos: uno simétrico y uno simétrico escalonado (diferencia de fase γ entre sitios). Concentramos nuestra búsqueda en soluciones no lineales simétricas y asimétricas, es decir soluciones estacionarias en donde las amplitudes de los sitios sean iguales o distintas, respectivamente, pero manteniendo la correspondencia de fases [para γ > 0 (γ < 0) las soluciones no (si) tendrán diferencia de fase]. En particular, al comparar ambos sistemas, encontramos una fuerte diferencia fenomenológica entre ambos casos [2]. Cuando la no linealidad es de tipo cúbico, a baja potencia la única solución es la simétrica, siendo ésta estable. Al aumentar la potencia, la solución asimétrica bifurca desde la simétrica siendo ésta estable e inestabilizando a la simétrica. Para potencias mayores el escenario se mantiene igual. Cuando la no linealidad es saturable, sólo a bajas potencias el escenario es equivalente puesto que, en ese regimen, ambos casos son iguales. Sin embargo, a medida que la potencia es más alta, la respuesta no lineal se satura y la amplitud en una guı́a particular no puede seguir aumentando, como consecuencia la amplitud en la guı́a vecina empieza a crecer. Existe un regimen de alta potencia en que la solucióon simétrica se vuelve estable y comparte estabilidad con la solución asimétrica, emergiendo una nueva solución asimétrica que es inestable. Esta solución se conoce como solución intermedia y es fundamental para explicar las propiedades dinámicas de sistemas discretos saturables. Se ha observado que este tipo de solución conectora define la barrera de energı́a efectiva que las soluciones localizadas tipo solitón deben superar para poder moverse a través del arreglo [3]. Bibliografı́a [1] F. Lederer et al., Phys. Rep. 463, 1 (2008). [2] D.A. Guzmán, U. Naether, and R.A. Vicencio, in preparation (2010). [3] R.A. Vicencio and M. Johansson, Phys. Rev. E 73, 046602 (2006). Pucón 10-12 Nov. 2010 266 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y67: Peierls-Nabarro energy landscapes and mobility in one- and two-dimensional saturable nonlinear Schrödinger lattices U. Naether1 , R. A. Vicencio1,2 , and M. Johansson3 1 Departamento de Fı́sica, Facultad de Ciencias,Universidad de Chile, Casilla 653, Santiago, Chile 2 Center for Optics and Photonics, Universidad de Concepción, Casilla 4016, Concepción, Chile 3 Department of Physics, Chemistry and Biology, Linköping University, SE-58183 Linköping, Sweden. [email protected] Keywords: Discrete Nonlinear Schrödinger equation, Saturable nonlinearity, Spatial soliton mobility Resumen We study one- and two-dimensional waveguide arrays with saturable nonlinearity. For a given value of nonlinearity, in 1D multiple mobility regions appear, giving us the chance to move very high power solutions across the lattice. By using a novel method we are able to find connecting asymmetric intermediate solutions, which transfer the stability of symmetric stationary solutions in regions, where the effective energy barrier decreases and mobility is allowed. In 2D we address the problem of directional mobility of discrete solitons, using this numerical constrained Newton-Raphson method to calculate two-dimensional Peierls-Nabarro energy surfaces, which describe a pseudopotential landscape for the mobility of the coherent localized excitations. Investigating the full two-parameter space of the model through independent variations of the nonlinearity constant and the power, we show how parameter regimes and directions of good mobility are connected to existence of smooth surfaces connecting the stationary states. In particular, directions where solutions can move with minimum radiation can be predicted from flatter parts of the surfaces. We also describe how the mobility properties and surface topologies are affected by inclusion of weak lattice anisotropy. Pucón 10-12 Nov. 2010 267 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y68: Estudio de Redes Complejas Aplicadas a Sismos en la Zona Central de Chile Denisse Pastén, Vı́ctor Muñoz, José Rogan y Juan Alejandro Valdivia Resumen En el siguiente trabajo se presenta un estudio de redes complejas aplicadas a un conjunto de datos sı́smicos registrados en la zona central de Chile durante los años 2000 y 2007, mediciones realizadas por el Servicio Sismológico Nacional. Las propiedades de redes sı́smicas han sido estudiadas, principalmente en lugares como California y Japón, diversas investigaciones se han dedicado a este tipo de análisis [1]-[5]. En este trabajo se construye la red sı́smica para datos en Sudamérica, especı́ficamente en la zona central de Chile, presentando un primer acercamiento del estudio de redes del tipo libre de escala y de mundo pequeño en esta zona. Estos resultados han sido comparados con los ya obtenidos en otras regiones del planeta, encontrando un gran acuerdo entre ellos y la ratificación de que la red sı́smica en Chile presenta las caracterı́sticas de una red libre de escala y mundo pequeño, al igual que las redes de California y Japón [2, 3], sugiriendo que los resultados obtenidos son universales en este sentido, independientes de la zona sı́smica. Bibliografı́a [1] S. Abe and N. Suzuki, Nonlinear Proc. Geophys. 13, 145 (2006). [2] S. Abe and N. Suzuki, Europhys. Lett. 65, 581 (2004). [3] S. Abe and N. Suzuki, Physica A 337, 357 (2004). [4] M. Baiesi and M. Paczuski, Phys. Rev. E 69, 066106 (2004). [5] M. Baiesi and M. Paczuski, Nonlinear Proc. Geophys. 12, 1 (2005). Pucón 10-12 Nov. 2010 268 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y69: Modelado de señales de flujo respitorio mediante análisis de Fourier Fernando Miranda Universidad Andrés Bello, Santiago, Chile [email protected] Keywords: Señales biomédicas, Weaning. Modelado de señales. Resumen El weaning (o destete) en una UCI es un proceso complejo y multivariable, porque es un proceso examinado caso a caso y que involucra variables cualitativas y cuantitativas. Por otra parte, la intubación y posterior extubación de un paciente, es un proceso traumático y con riesgos para la salud de este, que aumenta con el paso de los dias y que no optimiza costos personales ni hospitalarios. Sin embargo, una parte importante de la información obtenida para realizar la toma de desiciones del weaning por el médico a cargo, esta relacionada con el sistema respiratorio. Por este motivo, resulta fundamental caracterizar estas señales y encontrar patrones o ı́ndices mas precisos, que permitan ayudar a esta toma de desiciones. De aquı́ que estos modelos, más allá de reproducir las señales, que tienen caracterı́sticas de cuasiperiodicidad, (señales variantes en periodo y amplitud) pretenden buscar algunos patrones que caractericen finalmente a los pacientes como aptos o no aptos para una extubación, con algún grado de precisión que mejore el aproximadamente70 % de aciertos que se tiene hoy en la práctica. Para esto, los mejores ı́ndices de las distintas técnicas de caracterización, pueden pasar a formar parte, posteriormente, de un conjunto de variables cualitativas y cuantitativas, dentro de distintos métodos de clasificación adaptativos y no adaptativos (Redes Neuronales, Data Mining, Regresión Logı́stica, Análisis Discriminante, etc) Bibliografı́a [1] B. Giraldo, A. Garde, C. Arismendi et al.. Support Vector Machine Classification Applied on Weaning Trials Patients. Proceedings of the 28th IEEE EMBS Annual International Conference New York City, USA, Aug 30Sept 3, 2006. [2] B. Giraldo, C. Arismendi, E. Romero et al. (2006). Patients on Weaning Trials from Mechanical Ventilation Classified with Neural Networks and Feature Selection. Proceedings of the 28th IEEE EMBS Annual International Conference New York City, USA, Aug 30-Sept 3, 2006. [3] P. Caminal, B. Giraldo, H. Zabaleta et al. Joint Symbolic Dynamic Analysis of Cardiorespiratory Interactions in Patients on Weaning Trials. Proceedings of the 2005 IEEE Engineering in Medicine and Biology 27th Annual Conference Shanghai, China, September 1-4, 2005. [4] M. Vallverdú, P. Caminal, D. Hoyer et al. Analysis of the Nonlinear Autodependencies of Respiratory Pattern Variability in Patients on Weaning Trials. Proceedings of the 26th Annual International Conference of the IEEE EMBS San Francisco, CA, USA, September 1-5, 2004. Pucón 10-12 Nov. 2010 269 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y70: Numerical investigations about the formation of dwarf spheroidal galaxies P. Assmann1, M. Fellhauer1, and M. I. Wilkinson2 1 Departamento de Astronomı́a, Universidad de Concepción, Casilla 160-C, Concepción Chile 2 Center Departament of Physics & Astronomy, University of Leicester, Leicester, UK. [email protected] Keywords: N-body simulations, galaxies: dwarf, galaxies: halos Resumen In this work we study numerically the formation of dSph galaxies. Intense star bursts, e.g. in gasrich galaxies, typically produce a few to a few hundred young massive star clusters, within a region of just a few hundred pc. The dynamical evolution of these star clusters may explain the formation of dwarf galaxies. Here we perform a numerical experiment to show that the evolution of star clusters complexes in dark matter haloes can explain the formation of the luminous components of dSph galaxies. Pucón 10-12 Nov. 2010 270 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y71: Aprendizaje de los conceptos de fuerza y energı́a en un curso de fı́sica general A. Llancaqueo1 , C. Jimenez2 y W. Lebrecht11 1 2 Departamento de Ciencias Fı́sicas, Universidad de La Frontera, Casilla 54-D, Temuco Chile. Departamento de Matemática y Estadı́stica, Universidad de La Frontera, Casilla 54-D, Temuco Chile. [email protected] Keywords: Aprendizaje de conceptos; conceptualización; aprendizaje significativo; campos conceptuales de Vergnaud. Resumen Diversas investigaciones educativas han mostrado la necesidad de comprender el aprendizaje de conceptos cientı́ficos de estudiantes de ingenierı́a. Este conocimiento es importante para elaborar métodos eficaces de enseñanza en la formación de ciencias básicas de ingenieros. Además, no menos importante de este aspecto práctico del problema es su significación conceptual y metodológica para la investigación en didáctica de las ciencias. En este contexto se realizó un estudio con estudiantes universitarios de un curso inicial de fı́sica general con el propósito de investigar sistemáticamente el aprendizaje de los conceptos de fuerza y energı́a. Especı́ficamente, se trata de indagar ¿Qué caracterı́sticas tiene la conceptualización y la comprensión de significados cientı́ficos de estos conceptos al inicio y término de un curso de fı́sica general? Participaron en esta investigación 125 estudiantes de ingenierı́a de la Universidad de La Frontera del Ciclo Básico de Ingenierı́a Civil. Para la obtención de datos se aplicó al inicio y final del curso un Cuestionario ad-hoc de doce situaciones que elicitan representaciones de estos conceptos. Los resultados obtenidos permiten caracterizar y describir aspectos de la conceptualización, compresión inicial y evolución al término del curso. En general, al final del curso, se observa una conceptualización mı́nima de los estudiantes y una comprensión desestructurada de los conceptos al enfrentar situaciones que demandan una conceptualización cientı́fica aceptable. Sólo el 36 % de los estudiantes alcanza el nivel superior de conceptualización definido en esta investigación. Este resultado es concordante con los bajos valores de desempeños observados en las categorı́as de análisis de: clasificación (CL), representación (RP), operación (OP) y resolución (RS). Otro aspecto de destacar, es la baja comprensión inicial de significados cientı́ficos de los conceptos. La mayorı́a de los estudiantes se sitúa en niveles de comprensión parcial de significados cientı́ficos. Este rasgo es coherente con los resultados obtenidos en conceptualización, lo cual, permite caracterizar el punto de partida del proceso de aprendizaje. Todos estos hallazgos se discuten en el marco de la teorı́a de campos conceptuales de Vergnaud, desarrollada para el estudio del aprendizaje significativo de conceptos cientı́ficos. Pucón 10-12 Nov. 2010 271 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y72: Enseñanza de la fisica a traves de la metodologia indagatoria ECBI P. Lagos, E. Cisternas Departamento de Ciencias Fı́sicas Universidad de La Frontera, Temuco, Chile. Keywords: Enseñanza, ECBI Resumen La Enseñanza de las Ciencias Basada en la Indagación, ECBI, es una metodologı́a que busca promover la enseñanza de las ciencias. Fue propuesta por primera vez en el año 1996 por el Profesor Francés Georges Charpak, premio Nobel de Fı́sica en 1992, en la Academı́a de Ciencias de Francia [1]. Tiene como finalidad que los estudiantes adquieran y desarrollen habilidades y destrezas adecuadas para construir en forma participativa los conocimientos planteados en el currı́culum. En este trabajo se construirán los instrumentos o materiales (pruebas, guı́as de estudio, guı́as de ejercicios) que sean necesarios para la implementación de la unidad El Sonido perteneciente al plan de estudios de los estudiantes de primer año de enseñanza media, según disposición del Ministerio de Educación [2], para su posterior aplicación durante el 1o y 2o semestre del año 2011 en establecimientos educacionales de la Región de La Araucanı́a. Bibliografı́a [1] H. Verdugo F., Universidad de Antofagasta, http://www.uantof.cl [2] Programa de Estudios Primer Año Medio, Fı́sica, MINEDUC (2004). Pucón 10-12 Nov. 2010 272 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y73: El ángulo plano considerado como magnitud dimensional: el radián Carlos Esparza-Barrera Departamento de Fı́sica, Universidad de Santiago de Chile, Casilla 307, Santiago 2, Chile. [email protected] Keywords: ángulo plano, radián, SI, magnitudes fı́sicas básicas. Resumen Se presenta la tendencia actual de considerar la amplitud del ángulo plano como una magnitud fı́sica fundamental, con unidad propia independiente de las siete magnitudes fı́sicas base que al presente considera el Sistema Internacional de Unidades (SI). Esta tendencia se consolida paulatinamente en el tiempo y es el fruto de controversias y propuestas durante los últimos 25 años [1-8]. Tradicionalmente se considera el ángulo plano como una magnitud derivada adimensional, cuya unidad es el radián, de sı́mbolo rad , y corresponde al ángulo subtendido por un arco de circunferencia cuya longitud es igual al radio de la circunferencia. En tal marco, el sı́mbolo rad debe agregarse o quitarse de las expresiones, según sea necesario para preservar la homogeneidad de las unidades de medida. En esta nota se describen, analizan y discuten las consecuencias de considerar el ángulo plano una magnitud dimensional, con unidad propia el radián a la par con longitud, masa, tiempo, etc. Entre las consecuencias destacamos: a) se recupera la coherencia del SI respecto del tratamiento de las unidades; en particular, se validan las relaciones de conversión entre las diferentes unidades de ángulo plano, b) se elimina la ilógica necesidad de tener que agregar o quitar el sı́mbolo rad , cuando el resultado obtenido no tiene las unidades deseadas. Para explicitar lo anterior, recordemos que en la descripción del movimiento circunferencial uniforme la relación entre la rapidez tangencial v, la rapidez angular ω y el radio r encontrada en los textos convencionales es v = ωr. Puesto que en el SI, v, ω y r se miden en m/s, rad /s y m, respectivamente, resulta una rapidez tangencial convencional con unidad rad · m/s, que es claramente incorrecta; para forzar el balance de unidades, del resultado obtenido se debe eliminar el sı́mbolo superfluo rad , que hace referencia al ángulo de cuya variación en el tiempo da cuenta ω. Por otra parte, despejando se obtiene ω = v/r con unidad de medida 1/s, que no hace referencia a ángulo alguno; en este caso, para forzar el balance de unidades, se debe yuxtaponer el sı́mbolo rad para que el valor de ω obtenido del cociente entre v y r tenga la unidad correcta, rad /s. Bibliografı́a [1] B.L. Scott, Letter to the Editor, Am. J. Phys. Vol. 53, pág. 520, 1985. [2] E.S. Oberhofer, What Happens to the ”Radians”?, TPT, Vol. 30, No 3, pág. 170-171, 1992. [3] A.P. French, Letter to the Editor on ”What Happens to the Radians”?, TPT, Vol. 30, No 5, pág. 260-261, 1992. [4] G.J, Aubrecht, II, Anthony P. French, Mario Iona, and Daniel W. Welch, The Radian - That Troublesome Unit, TPT, Vol. 31, No 2, pág. 84-87, 1993. [5] E.S. Oberhofer, r-r-r!, TPT, Vol. 31, No 4, Apr. 1993, pág. 196-197. [6] B.L. Scott, It’s Obvious - Now, TPT, Vol. 31, No 5, May 1993, pág. 262. [7] K.R. Brownstein, Angles – Let’s treat them squarely, Am. J. Phys. Vol 65, pág. 605-614, 1997. [8] J.M. Lévy-Leblond, Dimensional angles and universal constants, Am. J. Phys. Vol 66, No 9, pág. 814-815, 1998. Pucón 10-12 Nov. 2010 273 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y74: Impacto en el rendimiento académico de los alumnos de la asignatura de fı́sica de la carrera de ingenierı́a en prevención de riesgos y medio ambiente (IPRIYMA) de la Universidad Tecnológica Metropolitana (UTEM) debido al cambio de la metodologı́a de enseñanza E. Mera1,2 , E. Quiroz1 , L. Da Silva1,2 , J. Vargas1 y C. Rios1 1 2 Universidad Tecnológica Metropolitana, Santiago, Chile. Universidad Técnica Federico Santa Maria, Valparaı́so, Chile. [email protected] Keywords: Método Experiencial Enseñanza. Resumen En el primer nivel de Fı́sica en la UTEM, se observa problemas en el aprendizaje de esta ciencia por parte del estudiantado, el cual puede tener diversos orı́genes. Consecuencias de esto son bajo rendimiento académico en los estudiantes (Promedio General 3, 7, Tasa Reprobación 47 %), el cual aunque es similar a los registrados en otras universidades del Consejo de Rectores de Universidades Chilenas (CRUCH) [1]e, no se justifica. La relevancia de lo anterior es la desmotivación del estudiante, que se transforma en problemáticas, entre las que podemos destacar sensación del estudiante de una despreocupación docente hacia él. La pregunta de investigación: Si se cambia la metodologı́a de la educación utilizada por el docente en cátedra, manteniendo la actual metodologı́a de evaluación y contenidos del curso, ¿Cual es el Impacto que se produce, en el rendimiento académico de los alumnos de la asignatura de fı́sica del primer semestre 2010 de IPRYMA de la UTEM, al cambiar la metodologı́a magistral tradicional por la metodologı́a experiencial de la enseñanza?, para resolver esta pregunta se realizo una investigación experimental con las consideraciones éticas de rigor, un tipo de diseño Cuasi Experimental, donde la Población - Muestra fue 1 sección intervenida de 2 secciones del primer nivel de fı́sica 2010 de la UTEM, de la Carrera de IPRYMA. La recolección de información fue en la evaluación de cátedra y las variables en estudio fueron las Calificaciones, se realizo un análisis de Comparación del promedio general de Curso. Las actividades realizadas, con el método experiencial fueron sobre la planificación docente, desarrollo de trabajo en aula y reconocimiento por parte del profesor de la identidad de cada uno de sus alumnos. Los resultados de la primera prueba fueron: Sección Intervenida Sección No Intervenida Diferencia entre promedios Promedio General: 4.0 Promedio General 3.6 0.4 puntos Se concluye que la aplicación de la metodologı́a experiencial de enseñanza logra mejores calificaciones que la actual metodologı́a de cátedra magistral Bibliografı́a [1] D. Gaytán, Enriquecimiento de la evaluación en asignaturas de altos ı́ndices de repitencia. VII Jornada De Innovación en la Enseñanza de la Matemática, (2002). Pucón 10-12 Nov. 2010 274 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y75: A simple experiment to measure the inverse square law for light intensity in daylight conditions Rodrigo Rivera and Francisco Vera Instituto de Fı́sica, Pontificia Universidad Católica de Valparaiso. Av. Universidad 330, Curauma, Valparaiso, Chile [email protected] Keywords: Resumen A typical experiment of introductory physics courses involves the measurement of the intensity of a point source of light as a function of the distance to the source. The resulting 1=r2 power law also appears in many other contexts and can be understood using geometric considerations. The verification of this law in the laboratory usually involves the use of a darkened room. To avoid this restriction we designed a simple experiment to measure the falloff of light intensity with distance that uses a low cost sensor and a led as the source of light, and that can be performed in daylight conditions. Pucón 10-12 Nov. 2010 275 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Y76: Investigación en iones energéticos emitidos desde un dispositivo de plasma pulsado A. Henrı́quez, P. Nuñez, H. Bhuyan , M. Favre , E. Wyndham , H. Chuaqui and A. Cabrera Pontificia Universidad Católica de Chile, Departamento de Fı́sica, Casilla 306, Santiago 22, Chile. [email protected] Keywords: Resumen En dispositivos Plasma Focus (PF) se forma una columna de plasma de alta densidad, alta temperatura y corta duración [1]. Es conocida por ser una fuente emisora de iones cuyas energı́as caracterı́sticas van desde los cientos de keV a las decenas de MeV [2]. El propósito de este trabajo es investigar las caracterı́sticas de pelı́culas delgadas de TiN fabricadas mediante el uso de un PF de 1,8 kJ operando en nitrógeno a presiones de 0,5 Torr para la irradiación sobre blancos de titanio colocados en diferentes posiciones angulares respecto al eje de los electrodos. Trabajos anteriores muestran una anisotropı́a angular en la emisión de iones lo que hace que los flujos y energı́as de éstos varı́en angularmente [3] provocando que las caracterı́sticas de los compuestos fabricados sean diferentes [4]. Resultados preliminares de la investigación son presentados. Bibliografı́a [1] Mather J W, Phys. Fluids 8, 366 (1965). [2] Sadowski M, Zebrowski J, Rydygier and Kucinski J, Plasma Phys. Control. Fusion 30, 763 (1988). [3] H. Bhuyan, et. al., Journal of Physics D: Applied Physics 39, 3596 (2006). [4] H. Bhuyan, et. al., Journal of Physics D: Applied Physics 42, 205207 (2007). Pucón 10-12 Nov. 2010 276 XVII Simposio Chileno de Fı́sica PROGRAMA Pucón 10-12 Nov. 2010 277 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Pucón 10-12 Nov. 2010 279 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Pucón 10-12 Nov. 2010 280 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Pucón 10-12 Nov. 2010 281 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Pucón 10-12 Nov. 2010 283 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Pucón 10-12 Nov. 2010 284 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Pucón 10-12 Nov. 2010 285 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Pucón 10-12 Nov. 2010 287 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Pucón 10-12 Nov. 2010 288 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Pucón 10-12 Nov. 2010 290 XVII Simposio Chileno de Fı́sica AGRADECIMIENTOS Pucón 10-12 Nov. 2010 291 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Pucón 10-12 Nov. 2010 293 XVII Simposio Chileno de Fı́sica Pucón 10-12 Nov. 2010 295

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