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LIBRO DE RESUMENES

XVII SIMPOSIO CHILENO DE FISICA

Pucon, 10 al 12 de Noviembre de 2010

XVII Simposio Chileno de Fısica

Introduccion.

El Simposio Chileno Fısica se ha realizado desde la decada de los 60, primeramente en forma

anual y desde el ano 1978, el Simposio ha tenido una periodicidad bianual. En todas estas

ocasiones, el Simposio se ha realizado en diferentes ciudades, Universidades o Centros de

Investigacion del paıs. En este especial ano 2010, ano del bicentenario de nuestra patria, el

Departamento de Ciencias Fısicas de la Facultad de Ingenierıa, Ciencias y Administracion de la

Universidad de La Frontera, junto con la Sociedad Chilena de Fısica han organizando el evento

nacional de la Sociedad Chilena de Fısica (SOCHIFI): el XVII SIMPOSIO CHILENO DE FISICA

2010. Para esta connotada fecha, el Comite Organizador ha considerado a la ciudad de Pucon como

sede del Simposio, los dıas 10, 11 y 12 de Noviembre de 2010. En nuestra organizacion se ha

establecido como metas: la estimulacion de la investigacion cientıfica en el campo de la Fısica, la

divulgacion y el ofrecimiento de oportunidades para acrecentar la interaccion entre investigadores,

academicos y estudiantes de las diversas areas de la Fısica. Igualmente se busca fomentar la

investigacion aplicada y el trabajo original de los jovenes investigadores. Hemos puesto todo nuestro

esfuerzo para que este Simposio sea un aporte al quehacer academico universitario, a la comunidad

nacional e internacional e igualmente, un aporte al intercambio valioso de ideas y experiencias para

jovenes estudiantes y academicos expertos en fronteras del conocimiento de la Fısica.

Temuco, Noviembre de 2010.

Pucon 10-12 Nov. 2010 i


Comite Organizador.

La organizacion del Simposio esta conformada por academicos del Departamento de Ciencias

Fısicas de la Universidad de La Frontera. Estos son:

Presidente: Asticio Vargas.

Eduardo Cisternas.

Robert Guzman.

Walter Lebrecht.

Fabian Torres.

Julio Valdes.

Yerko Vasquez.

Comite Cientıfico.

El Comite Organizador, conjuntamente con el Directorio de la Sociedad Chilena de Fısica, ha

considerado oportuno integrar a destacados investigadores, expertos academicos en sus respectivas

areas:

Presidente, Eugenio Vogel, Universidad de La Frontera.

Juan Cesar Flores, Universidad de Tarapaca

Flavia Pennini, Universidad Catolica del Norte

Ivan Schmidt, Universidad Tecnica Federico Santa Marıa

Jorge Valdes, Universidad Tecnica Federico Santa Marıa

Sergio del Campo, Pontificia Universidad Catolica de Valparaıso

Marıa Cristina Depassier, Pontificia Universidad Catolica

Miguel Kiwi, Pontificia Universidad Catolica

Enrique Cerda, Universidad de Santiago de Chile

Leopoldo Soto, Comision Chilena de Energıa Nuclear

Vıctor Fuenzalida, Universidad de Chile

Carlos Saavedra, Universidad de Concepcion

Pucon 10-12 Nov. 2010 iii


Invitados Internacionales.

En este simposio contamos con la participacion de invitados internacionales, especialistas cada

uno en su area, 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 Comite Organizador, en conjunto con el Comite Cientıfico han extendido una invitacion a

participar de este encuentro a algunos destacados investigadores nacionales. Estos son:

Jeronimo Maze, Pontificia. Universidad Catolica de Chile.

Sergio Rica, Universidad Adolfo Ibanez.

Alejandro Zuniga, Universidad de Chile

Pucon 10-12 Nov. 2010 v


Resumenes

Charlistas Invitados.

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Using the quantum properties of light

Hans BachorDirector 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 3


Gaining new physical insights using wacky spin-glass Hamiltonians

Helmut G. KatzgraberTexas 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 re-

sults 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 illustrat-

ed: 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 4


From quantum mechanics to spintronics

Ingrid MertigMartin-Luther-Universitat Halle-Wittenberg, Naturwissenschaftliche Fakultat II, Institut fur 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 5


Helio Supersolido

Sergio RicaUniversidad Adolfo Ibanez

Keywords:

Resumen

Experiencias recientes de Kim y Chan de PennState University han mostrado que el Helio solido a temperaturas

menores de 0.1K presenta una anomalıa cuando este gira. Esta anomalıa esta asociada a la propiedad de superfluidez.

En efecto desde 1938 se sabe que el helio lıquido presenta propiedades peculiares a este conjunto de propiedades se

le llama superfluidez. Por ejemplo, cuando se tiene un lıquido normal como agua y se le hace girar en un recipiente

lentamente, el lıquido comienza a girar y despues de un transiente, gira como si fuese un solido. Bien, si se hace la

misma experiencia con helio lıquido a temperaturas cercanas al cero absoluto (menores que 1 K), el lıquido no gira!

Es mas, el helio superfluido es capaz de mostrar la rotacion 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 solido, se produce un fenomeno similar, la diferencia es que solo una fraccion de un 1 % es la que no

gira. Hoy dıa no existe un consenso sobre la razon de este fenomeno, este seminario pretende hacer una revision de

este fenomeno.

Pucon 10-12 Nov. 2010 6


Materiales Nano-estructurados y Dispositivos Mesoscopicos para

Aplicaciones en la Tecnologıa Informatica

Ernesto E. MarineroHitachi GST, 3403 Yerba Buena Rd., San Jose, CA 95135, USA

Resumen

Los materiales y dispositivos en la nano-escala, poseen propiedades unicas que son consecuencia directa de su

reducida dimensionalidad. La manipulacion de la nano-estructura y el orden atomico, ha permitido el desarrollo de

dispositivos con capacidades de almacenamiento que se aproxima a los 1012bits/in2. Como resultado de la continua

reduccion de su volumen, que es necesario para proseguir incrementando la densidad de almacenamiento, rapidamente

se esta llegando a limites fısicos y de estabilidad termica que pueden frenar el futuro desarrollo de esta tecnologıa.

En esta charla sera revisado, el estado del arte de la tecnologıa informatica y los retos al futuro desarrollo debido a

limitaciones en propiedades de materiales y su nano-fabricacion. Nuevos materiales y procesos fısicos seran necesarios

para proseguir avances en almacenamiento. Por ejemplo, para obtener las dimensiones necesarias para materiales

magneticos nano-estructurados, el uso de polımeros que exhiben auto-ensamblaje a nivel de la nano-escala se considera

necesario para resolver los presentes limites de la nano- litografıa. En el caso de sensores magneticos, la dimensionalidad

reducida se anticipa sera tambien limitante para sensores basados en la magneto-resistencia gigante (GMR). Por

consiguiente diferentes procesos fısicos inducidos en materiales por el campo magnetico deben ser considerados. En

la charla, seran discutidos los resultados obtenidos en nuestro laboratorio sobre el uso de 2DEG (two-dimensional

electron gases) en pozos quanticos de semiconductores III-V y de grafeno.

Pucon 10-12 Nov. 2010 7


Resumenes

Exposiciones Orales.

Pucon 10-12 Nov. 2010 9


Salon A

Conaripe

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A-01: Experimental realization of 3D clustered speckle field simulation:

an approach to optical trapping

J. P. Staforelli1 , A. Lencina2, P. Solano1, J. M. Brito1, M. Tebaldi2 and N. Bolognini21 Center for Optics and Photonics, Universidad de Concepcion, Casilla 160-C,Concepcion, Chile2 Centro de Investigaciones Opticas (CONICET La Plata - CIC), C.C. 3, 1897 Gonnet,Argentina

[email protected]

Keywords: Clustered speckle, Optical Tweezers

ResumenClustered 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.

Bibliografıa[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.

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A-02: Detector arrays for quantum information with continuous spatial

variables of photon pairs from spontaneous parametric down-conversion

L. NevesUniversidad de Concepcion, Concepcion, 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 entan-

glement 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 con-

tinuous 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 14


A-03: Diffusion of wave packets in nonlinear disordered optical lattices

Santiago L. Rojas1,2, Rodrigo A. Vicencio1,2

1 Departamento de Fısica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Santiago, Chile.2Center for Optics and Photonics, Universidad de Concepcion, Concepcion, Chile.

[email protected]

Keywords: nonlinearity, disorder.

ResumenDiscrete 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 Schrodinger (DNLS) equation:

−i∂ψ∂z

= ǫℓψℓ + Vℓψℓ+1 + Vℓ−1ψℓ−1 + β(z)|ψℓ|2ψℓ , 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

measure the localization of the wave packet, we use the participation number P =(∑

ℓ|ψℓ|2)

2

∑

ℓ |ψℓ|4 , as an indicator of how

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.

Bibliografıa[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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 15


A-04: Fast Detection of Single Atoms in an Optical Cavity

M. L. Terraciano,1 R. Olson Knell,1 D. G. Norris,1 A. Fernandez-Perez,2 J. Jing,1 and L. A.

Orozco1

1 Joint Quantum Institute, Dept. of Physics, University of Maryland and National Institute of

Standards and Technology, College Park, MD 20742-4111, U.S..2 Center for Optics and Photonics, Universidad de Concepción, Casilla 160-C, Concepción, Chil

[email protected]

Keywords:

ResumenMany 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 statem 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 ıs with more than 99.7 % confidence, using coincidence measurements to decrease the rate of false detections.

Bibliografıa[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] Schon, 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., Gaetan, 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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 16


A-05: Observation of discrete optical solitons in 2D photonic lattices

M. I. Molina1,2, A. Szameit3 and Y. S. Kivshar4

1Departamento de Fısica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Santiago, Chile2Center for Optics and Photonics (CEFOP), Universidad de Concepcion, Concepcion, Chile

3Solid State Institute and Physics Department, Technion, 32000 Haifa, Israel4Nonlinear Physics Center, Research School of Physical Sciences and Engineering, Australian

National University, Canberra ACT 0200, Australia

[email protected]

Keywords:

ResumenDiscrete 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 Schrodinger equation

i(dCn/dz) + V∑

n1,n2

Cm + γ|Cn|2Cn = 0,

where Cn(z) are the slowly-varying amplitudes of the optical field E(x, y, z) =∑

nx,nyCn(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 phase-

slip[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.

Bibliografıa[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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 17


A-06: Fast entanglement detection for unknown states of two spatial

qutrits

G. Lima1,2, E. S. Gomez1,2,*, A. Vargas1,3, R. O. Vianna4 and C. Saavedra1,2

1 Center for Optics and Photonics, Universidad de Concepcion, Casilla 4016, Concepcion, Chile2Departamento de Fısica, Universidad de Concepcion, Casilla 160-C, Concepcion, Chile.

3 Departamento de Ciencias Fısicas, Universidad de La Frontera, Temuco, Casilla 54-D, Chile4 Departamento de Fısica, 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].

Bibliografıa

[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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 18


A-07: Mediciones de corriente por medio de rotacion 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 Catolica de Chile, Santiago Chile.2 Comision Chilena de Energıa Nuclear, Santiago, Chile.

[email protected]

Keywords: optica, corriente, rotacion de Faraday

Resumen

El siguiente trabajo tiene como objetivo presentar el diseno y calibracion de un dispositivo optico como sensor de

corriente basado en la rotacion de polarizacion 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 transito de la lınea con geometrıa

coaxial en modo de cortocircuito. La constante de verdet de dos materiales distintos fueron obtenidas por medio de la

aplicacion de un campo magnetico 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 geometrıas 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 No9/2010, VRAID y el Departamento de

Fısica de la Pontificia Universidad Catolica de Chile.

Bibliografıa

[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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 19


A-08: Entanglement Transfer in Dissipative Systems

C. E. Lopez1, G. Romero2, F. Lastra and J. C. Retamal11 Universidad de Santiago de Chile, Avenida Ecuador 3493, estacion Central, Santiago, Chile.

2 Universidad del Paıs 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.

Bibliografıa

[1] Ting Yu and J.H. Eberly, Phys. Rev. Lett. 93, 140404 (2004).

[2] C. E. Lopez, G. Romero, F. Lastra, E, Solano and J. C. Retamal, Phys. Rev. Lett. 101, 080503 (2008).

[3] F. Lastra, G. Romero, C.E. Lopez, N. Zagury and J.C. Retamal, Optics Communications 283, 3825 (2010).

[4] C. E. Lopez, G. Romero and J. C. Retamal,, E. Solano Phys. Rev. A 81, 062114 (2010).

Pucon 10-12 Nov. 2010 20


A-09: Absolute absorption on rubidium D lines at different laser

intensities

Ignacio E. Olivares.Departamento de Fısica, Universidad de Santiago de Chile, Avenida Ecuador 3493, Estacion 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 21


A-10: Surface solitons in quasiperiodic photonic lattices

A. J. Martınez and M. I. Molina1 Departamento de Fısica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Santiago, Chile

2 Center for Optics and Photonics (CEFOP), Universidad de Concepcion, Concepcion, Chile

[email protected]:

ResumenRecently, 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 Scrhodinger (DNLS) equation:

id

dzE0 + V0E1 + γ|E0|2E0 = 0 (2)

id

dzEn + VnEn+1 + Vn−1En−1 + γ|En|2En = 0 (3)

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

along the waveguide < P >= (1/P0zmax)∫ zmax

0|En|2 dz, as a function of Vb/Va. We find different families of spatially-

localized 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.

Bibliografıa[1] A. Szameit, Y. V. Kartashov, P. Zeil, F. Dreisow, M. Heinrich, R. Keil, S. Nolte, A. Tunnerman, 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 22


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 Inst. of Physics, J. Gutenberg Universitat Mainz, Staudinger Weg 7, 55128 Mainz, Germany.2 Adlantis Dortmund Application Center, Konrad-Adenauer Allee 11, 44263 Dortmund, Germany.

3 Siemens AG Corp. Research and Technology, Otto-Hahn-Ring 6, 81739 Munchen, Germany

[email protected].

[email protected]

Keywords: Adsorption, Environmental Chemosensor, Work Function, Contact Potential, FET.

ResumenBeing 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.

Bibliografıa[1] Sensors and Actuators B 148 450-458 (2010)

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A-12: Quantum tomography via unambiguous state discrimination

R. Salazar1,2 and A. Delgado1,2

1 Center for Optics and Photonics, Universidad de Concepcion, Casilla 4016, Concepcion, Chile.2 Departamento de Fisica, Universidad de Concepcion, Casilla 160-C, Concepcion, Chile.

[email protected]

Keywords: State determination, state discrimination

AbstractThe 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 unambigu-

ous 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 transfor-

mation 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.

Bibliografıa[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. Prugovecki, 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. Munoz, A. Fernandez, and C. Saavedra, Phys. Rev. A 77, 060303 (2008).

[9] C. Paiva-Sanchez, E. Burgos-Inostroza, O. Jimenez, 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 24


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 Fısica Medica, 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 deter-

mined 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 re-

view 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 25


A-14: Dose calculation distribution for in-vivo X-Ray fluorescence

scanning

R. G. Figueroa1 and M. Valente2

1 Departamento de Ciencias Fısicas, Universidad de La Frontera, Temuco, Chile.

, 2 CONICET and Universidad Nacional de Cordoba Ciudad Universitaria, Cordoba, 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 con-

stituent 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 fluo-

rescence 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

code and it has been suitably complemented and integrated by dedicated programs -MatLab R© supported- capable

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 prop-

erties, 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 26


A-15: Calculos dosimetricos para tecnica de Radioterapia

Intraoperatoria

G. Brito1, G. Zelada2, M. Garcıa1

1 1Departamento de Ciencias Fısicas, Universidad de La Frontera, Casilla 54-D, Temuco Chile2de Radioterapia, Clınica Alemana, CP 7650568 Santiago, Chile

[email protected]

Keywords: Radioterapia Intraoperatoria, Hard Docking, Dosimetrıa Absoluta.

Resumen

La Radioterapia Intraoperatoria es un procedimiento que entrega una elevada dosis de radiacion (10-20 Gy) de

una sola vez, inmediatamente despues de realizada la reseccion quirurgica respectiva [1] y que esta en proceso de

implementacion en el Acelerador Lineal Elekta Platform Synergy, recientemente instalado en la Unidad de Radioterapia

de la Clınica Alemana de Santiago de Chile. Para tal fin se procede a la caracterizacion dosimetrica de los haces de

electrones con energıas de 6, 9, 12, 15 y 18 MeV y con una tasa de dosis de 300 a 500 Unidades Monitor (UM)

por minuto. El tamano de campo a irradiar se estima en relacion al volumen tumoral, comenzando por el aplicador

dedicado de 8 cm de diametro y para Distancias Fuente Superficie (SSD) dentro del rango comprendido entre los 120

y 150 (cm). Ademas se caracterizan conos de diferentes diametros, a fin de abarcar la mayorıa 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

administracion de la prescripcion terapeutica y las dosimetrıas absolutas referidas al aplicador base de 14 x 14 (cm),

cono guıa de 10 (cm) y cono de tratamiento de 8 (cm) de diametro interno, acoplando en su extremo distal dos biseles

de 30 y 45. Todas las mediciones se realizan bajo los estandares internacionales para dosimetrıa basada en patrones

de dosis absorbida (Protocolos 277, 381 y 398) del Organismo Internacional de Energıa Atomica (OIEA). Los tiempos

de irradiacion para obtener las UM necesarias durante el tratamiento se obtienen mediante un programa de calculo 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 informacion dando a conocer los lımites de dosis que

pueden recibir tejidos sanos e irradiados.

Bibliografıa

[1] B. Podgorsak. Radiation Oncology Physics. Handbook for Teachers and Students, ”Special Procedures and Tech-

niques in Radiotherapy” 2005, cap. 15. pag. 527-530.

[2] Rosi A. and Viti V., ”Guidelines for Quality Assurance in Intra-Operative Radiation Therapy Istituto Superiori

di Sanita,(Italy), Revista Oncologıa 27, N7,2004, pag.67.

Pucon 10-12 Nov. 2010 27


A-16: Dose calculation and in vivo xrf scanning on human nails

I. R. Chavez, R. G. Figueroa.Departamento de Ciencias Fısicas, 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 28


A-17: Sobre la confluencia de QCD analıtica y QCD perturbativa a altas

energıas

G. Cvetic1, R. Kogerler2, C. Valenzuela3

1 Universid Tecnica Federico Santa Marıa, Valparaıso, Chile2 Universitat Bielefeld, Bielefeld, Alemania,

3 Pontificia Universidad Catolica de Chile, Santiago, Chile.

Keywords: QCD analıtica, polos Landau.

Resumen(a) Cromodinamica Cuantica (QCD) es la teorıa de las interacciones fuertes, donde los quarks y gluones interactuan

entre sı debido a su carga de color. El acoplamiento fuerte g entre quarks y gluones depende del momento

de transferencia q caracterıstico del proceso considerado. Es decir, el acoplamiento a(Q2) = [gs(Q2)/(2π)]2

es funcion de Q2 ≡ −q2. En el contexto de QCD perturbativa este acoplamiento“running”incluye de manera

efectiva una parte importante de las contribuciones cuanticas al proceso considerado, al incluir los logaritmos

del grupo de renormalizacion. La dependencia de a(Q2) en Q2 se obtiene de una ecuacion diferencial de la forma

[Q2da(Q2)/dQ2] = β(a(Q2)), la ecuacion del grupo de renormalizacion (RGE).

(b) En QCD perturbativa, la funcion beta β(a) toma la forma de un polinomio. De la integracion de la RGE

perturbativa obtenemos la funcion 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 teorıa no perturbativa. Como consecuencia, al evaluar cantidades

fısicas D(Q2) en terminos 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 caracter conceptual y practico, que se ignora

por una mayorıa de los fısicos trabajando en el area.

(c) Por otro lado, en QCD Analıtica se construye un acoplamiento a(Q2; an) sin las singularidades no fısicas antes

mencionadas. Es decir, el acoplamiento a(Q2; an) tiene propiedades analıticas que reflejan las propiedades

analıticas de las cantidades fısicas D(Q2). El acoplamiento a(Q2; an) difiere de manera significativa del

acoplamiento perturbativo a(Q2; pt) solo para bajos valores |Q2| < (1GeV)2. En este regimen de bajas en-

ergıas no hay un principio claro que determine el comportamiento de a(Q2). Por otro lado, en el regimen de

altas energıas |Q2| > (1GeV)2 la diferencia entre a(Q2; an) y a(Q2; pt) tiende a cero a medida que |Q2| crece.

En la mayorıa de los modelos de QCD analıtica [1], el termino dominante de esta diferencia a altas energıas

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 expansion en productos de operadores (OPE) en las evalua-

ciones de cantidades fısicas inclusivas D(Q2) en QCD. Este postulado afirma que, para tales D(Q2), todas las

contribuciones de tipo (1/Q2)n provienen del regimen de bajas energıas (regimen infrarrojo, no perturbativo). Los

modelos de QCD analıtica 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 regimen de altas energıas (regimen ultravioleto, perturbativo).

(d) Presentamos [2] una clase de modelos de QCD analıtica que no contradice el postulado de la escuela ITEP. La

construccion de estos modelos tiene como punto de partida la construccion de funciones β(a) no polinomeales e

idoneas para el satisfacer el postulado (con β(a) analıtico en a = 0), donde la integracion de la RGE en el plano

complejo de Q2 no resulte en singularidades no fısicas. En tales modelos de QCD analıtica, el metodo de la OPE

sı se puede aplicar. Presentamos tambien problemas que quedan por resolver en tales modelos.

Bibliografıa[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]]; arX-

iv:1006.4199 [hep-ph].

Pucon 10-12 Nov. 2010 29


A-18: Very forward physics at the LHC using the ATLAS ZDCs (Zero

Degree Calorimeters)

E. Carquin, W. BrooksUniversidad tecnica Federico Santa Marıa (UTFSM), Valparaıso, 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 30


A-19: Estructura Hadronica y Holografıa en el cono de Luz

Alfredo Vega1, Ivan Schmidt1, Tanja Branz2, Thomas Gutsche2, Valery E. Lyubovitskij21 Departamento de Fısica y Centro Cientıfico Tecnologico de Valparaıso (CCTVal), Universidad

Tecnica Federico Santa Marıa, Casilla 110-V, Valparaıso, Chile.2 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 teorıa de interacciones fuertes es entender como nucleones y otros tipos de

hadrones estan constituidos, pero lamentablemente no es facil usar QCD en el estudio de la estructura hadronica, lo

que ha motivado el uso de diversas aproximaciones, algunas de las cuales estan motivadas en la correspondencia AdS

/ CFT. En esta presentacion se discuten ideas en el contexto de la llamada holografıa en el cono de luz, centrando

nuestra atencion en la obtencion de propiedades de mesones a partir la funcion de onda de valencia obtenida a partir

de los modos AdS. Por otro lado, usando ideas muy similares discutimos las obtencion de GPDs hadronicas.

Pucon 10-12 Nov. 2010 31


A-20: Light Neutralino in lepton number and lepton flavor violating

decays

Juan Carlos Helo, Sergey Kovalenko, Ivan SchmidtUniversidad Tecnica Federico Santa Marıa, Centro-Cientıfico-Tecnologico de Valparaıso, Casilla

110-V, Valparaıso, 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 Z0 → χ′νl, comparing the corresponding limits with

those we obtain from meson and tau decays. We examine the prospects of searches for B+c → 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 32


A-21: Gauge Models with too many Gauge Fields: from Colorons to

Scalar Singlets

Alfonso R. ZerwekhInstituto de Fısica, 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.

Bibliografıa

[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 [arX-

iv: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]].

Pucon 10-12 Nov. 2010 33


A-22: El modelo termico de Nambu-Jona–Lasinio no local en el

formalismo de tiempo real

P. Morales, M. Loewe, C. Villavicencio.Facultad de Fısica, Pontificia Universidad Catolica 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 termicos 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 funcion espectral. La aparicion de polos complejos en la funcion espectral

es interpretada como indicio de confinamiento, en cuyo caso obtendremos cuasipartıculas con un ancho de decaimiento

finito. Como resultado obtenemos propagadores para la estructura analıtica de polos reales, complejos, y en el caso

critico donde pasan de reales a complejos. Estos propagadores quedan expresados en terminos de masas efectivas y

anchos de decaimiento. La generalizacion para el caso de otros reguladores se puede obtener facilmente.

Pucon 10-12 Nov. 2010 34


A-23: Codimension Two Branes: Examples From Six Dimensions

C. Arias and N. ZamoranoUniversidad de Chile, Facultad de Ciencias Fısicas y Matematicas, Depto. de Fısica, 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:

ds2 = dρ2 + F (ρ) dσ2 +G (ρ)

[

−f (r) dt2 +dr2

f (r)+ r2dΩ2

]

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.

Bibliografıa

[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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 35


A-24: A gauge-gravity relation for one-loop effective actions

R. Aros, D.E. Dıaz, A. MontecinosUniversidad Andres 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 ubiq-

uitous 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 conse-

quence, 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.

Bibliografıa

[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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 36


A-25: Gravitational solitons, hairy black holes and phase transitions

Alfredo Perez1, David Tempo1, Ricardo Troncoso1,2

1 Centro de Estudios Cientıficos (CECS), Casilla 1469, Valdivia, Chile.2 Centro de Ingenierıa de la Innovacion 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].

Bibliografıa

[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. Perez, D. Tempo and R. Troncoso, work in progress.

Pucon 10-12 Nov. 2010 37


A-26: Locally flat black holes and their asymptotic behaviour in three

dimensions

Glenn Barnich1, Cedric Troessaert1, David Tempo2, Ricardo Troncoso2,3

1 Physique theorique et mathematique, Universite Libre de Bruxelles and International Solvay

Institutes, ULB Campus Plaine C.P.231, B-1050 Bruxelles, Belgium.2 Centro de Estudios Cientıficos (CECS), Casilla 1469, Valdivia, Chile.

3 Centro de Ingenierıa de la Innovacion del CECS (CIN), Valdivia, Chile.

[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].

Bibliografıa

[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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 38


A-27: Emerging Universe from Scale Invariance

P. Labrana1, S. del Campo2, E. I. Guendelman3, R. Herrera2

1 Departamento de Fısica, Universidad del Bıo-Bıo, Concepcion, Chile.2 Instituto de Fısica, Pontificia Universidad Catolica de Valparaıso, Valparaıso, 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].

Bibliografıa

[1] S. del Campo, E. I Guendelman, R. Herrera and P. Labrana, JCAP 1006: 026, (2010).

Pucon 10-12 Nov. 2010 39


A-28: Nueva solucion para tres fluidos interactuantes en cosmologıa de

FRW plano

M Cataldo1, N Cruz2, F. Arevalo3, P Mella3

1 Universidad del Bio Bio, Chile.2 Universidad de Santiago de Chile, Chile.

3 Departamento de Cs. Fısicas, Universidad de Concepcion, Chile.

[email protected]

Keywords: Cosmologıa, Dark Energy.

Resumen

Se muestra la nueva solucion analıtica para la interaccion de tres fluidos cosmicos, tomando en cuenta fluidos

perfectos barotropicos,con parametro de estado constante. Esta solucion nace como una posible respuesta al nuevo

problema de triple coincidencia cosmica.

En este trabajo tambien se muestra la solucion bajo el analisis de sistemas dinamicos para ver que soluciones son

atractores en tiempos tardios. Finalmente se muestra que las interaccion de tres fluidos cosmicos es compatible con la

segunda ley generalizada de la termodinamica, haciendo que la positividad de la entropıa siga siendo valida.

Pucon 10-12 Nov. 2010 40


A-29:Delta Gravity

Jorge AlfaroPontificia Universidad Catolica 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 NonRela-

tivistic 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)

Bibliografıa

[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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 41


A-30: Functional determinants, generalized BTZ geometries and Selberg

zeta function

Rodrigo Aros, Danilo E. DiazUniversidad Andres 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 42


A-31: Conserved charges in Einstein-Gauss-Bonnet ads gravity coupled

to nonlinear electrodynamics

O. Miskovic and R. OleaPontificia Universidad Catolica de Valparaıso, Valparaıso, 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 electrody-

namics, 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].

Bibliografıa

[1] O. Miskovic and R. Olea, Physical Review D77: 124048 (2008).

[2] G. Kofinas and R. Olea, Physical Review D74: 084035 (2006).

Pucon 10-12 Nov. 2010 43


Salon B

Lonquimay

Pucon 10-12 Nov. 2010 45


B-01: Simulacion de sistemas de spin cuantico vıa algoritmos de cluster

G. Palma, D. Zambrano y A. RiverosUniversidad de Santiago de Chile, Santiago, Chile.

[email protected]

Keywords: Sistemas de Spin Cuantico, Algoritmos de Cluster, Fenomenos de Crossover

Resumen

Combinando Teorıa de Grupo de Renormalizacion (RG) con algoritmos de cluster se obtiene una poderosa her-

ramienta para el estudio de transiciones de fase en modelos de interaccion de spin clasico (CSS) [1].En una publicacion

reciente [2], varios aspectos de importancias para sistemas crıticos y aplicaciones de la teorıa RG fueron experimen-

talmente verificados en materiales magneticos. Conceptos importantes como universalidad, clases de universalidad,

simetrıa del parametro de orden, interacciones relevantes e irrelevantes son discutidas e ilustradas en [2] con datos

experimentales precisos. Para estos sistemas magneticos existen dos puntos fijos estables de RG, T = 0 y Tc, la tem-

peratura de Curie. Mas aun, diferentes tipos de fenomenos de crossover son discutidos experimentalmente en dicha

referencia, como el que la magnetizacion sea descrita por dos exponentes crıticos diferentes en la cercanıa de los puntos

crıticos T = 0 y Tc. La explicacion fısica de estos fenomenos va mas alla de la teorıa RG. Para entender fenomenos

como los de crossover es necesario extender el metodo desarrollado en [1]a modelos de interaccion de spin cuantico

(QSS).

U.-J. Wiese y H.-P. Ying [3] desarrollaron un algoritmo de cluster para simular QSS. Este metodo esta basado

en el hecho de que un modelo de spin cuantico en dimension D puede ser mapeado a un modelo de interaccion de

spines clasicos en dimension D + 1 usando la representacion de integral de camino para la funcion particion y una

generalizacion de la formula de Trotter [4]. Del calculo de la matriz de transferencia se obtienen interacciones entre

cuatro spines clasicos, denominada interaccion 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 tamano arbitrario y generar cambios en estos dominios completos, lo cual es una

buena representacion de la situacion fısica que el sistema muestra muy cerca de una transicion de fase. Ademas,

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

metodo se ha desarrollado un programa basado en un algoritmo de cluster, y se ha simulado el modelo XY cuantico

en una red cuadrada, midiendo la magnetizacion y la susceptibilidad magnetica staggered, o parametro de orden anti-

ferromagnetico, en la region de crossover. Los resultados numericos son de gran precision, eliminando el problema de

critical slowing down, caracterıstico de la simulacion de sistemas crıticos.

Bibliografıa

[1] G. Palma and D. Zambrano, Phys. Rev. E 78, 061134 (2008).

[2] U. Kobler 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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 47


B-02: Stability and dynamical properties of T i3SiC2(0001) at high

temperatures: first principles calculations

Walter Orellana1 and Gonzalo Gutierrez2

1 Departamento de Ciencias Fısicas, Universidad Andres Bello, Av. Republica 220, 837-0134,

Santiago, Chile.2 Departamento de Fısica, 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+1AXn 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 i3SiC2 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 i3SiC2(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 1400C. 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 1400C. According to our results, the T i3SiC2(0001) thermal stability might be associated with

the depth of the Si layer.

Pucon 10-12 Nov. 2010 48


B-03: Conductancia termica en cintas finitas de grafeno

Rodrigo Vergara, Cesar Nunez y Luis RosalesInstituto de Fısica, Pontificia Universidad Catolica de Valparaıso, Chile

[email protected]

Keywords: Grafeno, Conductancia Termica.

Resumen

Por mucho tiempo, el grafeno fue considerado como una herramienta academica usada para estudiar las propiedades

electronicas de una red de Bravais bidimensional con base. Esta vision cambio completamente desde la obtencion de

una hoja estable de grafeno a temperatura ambiente, realizada por el Grupo de Manchester en el ano 2004 [1].

Despues de este logro experimental, la comunidad cientıfica se ha dedicado intensamente a explorar las propiedades

fısicas de este cristal bidimensional, como tambien de los sistemas nanometricos 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 traves de estas nanocintas. Al ser sistemas discretos, la corriente termica estara determinada por el

confinamiento cuantico de estos sistemas, presentando un comportamiento muy diferente a conductores macroscopicos

[3]. En este trabajo se presenta un estudio teorico del comportamiento de la conductancia termica de cintas de grafeno

de ancho finito. Nos hemos enfocado en la dependencia de la conductancia termica en funcion de los parametros

geometricos que definen a las cintas de grafeno (ancho y geometrıa de bordes). Ademas se mostraran las modulaciones

de esta propiedad en funcion de un campo magnetico externo perpendicular a las cintas. Todos los sistemas considerados

han sido descritos en la aproximacion de enlace fuerte, usando los formalismos de funciones de Green descritas en el

espacio real [4].

Bibliografıa

[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)

Pucon 10-12 Nov. 2010 49


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. LatgeDepartamento de Fısica, Universidad Tecnica F. Santa Marıa,Av. Espana, 1680, Valparaıso, 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 Cordoba, Ciudad Universitaria, 5000

Cordoba, Argentina

Instituto de Fısica, 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 out-

standing 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.

Bibliografıa

[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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 50


B-05: Optoelectronic properties of carbon nanotubes under external

fields

J. D. Correa, C. G. Rocha, A. Latge and M. Pacheco1 Departamento de Fısica, Universidad Tecnica F. Santa Marıa, Av. Espana, 1680, Valparaıso, Chile2 Institute for Materials Science and Max Bergmann Center of Biomaterials, Dresden University of

Technology, D-01062 Dresden, Germany3 Instituto de Fısica, Universidade Federal Fluminense, 24210-340, Niteroi, 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/.

Bibliografıa

[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. Sanchez, P. Ordejon, E. Artacho, and J. M. Soler, Int. J. Quantum Chem. 65, 453 (1997); E. Artacho , E.

Anglada, O. Dieguez, J. D. Gale, A. Garcıa, J. Junquera et al., J. Phys.: Condens. Matter 20, 064208 (2008)

Pucon 10-12 Nov. 2010 51


B-06: Implementation of a molecular wire on a nanoribbon graphane

A. Leon1 and M. Pacheco2

1 Facultad de Ingenierıa, Universidad Diego Portales, Ejercito 441 Santiago, Chile.2 Depto. de Fısica, Universidad Tecnica Federico Santa Marıa, Casilla 110-V, Valparaıso, 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.

Bibliografıa

[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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 52


B-07: The effect of the spin-orbit interaction on the ground state of

RhF6 and IrF6 complexes

L. Alvarez-Thon, R. Arratia-PerezUniversidad Andres 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 (Schrodinger) 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.

Bibliografıa

[1] Dirac, P. Proc. Roy. Soc. (London) A117, 610-624 (1928).



[4] L. Alvarez-Thon , J. David, R.Arratia-Perez, 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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 53


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, Germany2 Departamento de Fısica, Universidad de Santiago de Chile, Santiago, Chile

3 Center for the Development for Nanoscience and Nanotechnology, CEDENNA, Santiago, Chile

[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.

Bibliografıa

[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)

Pucon 10-12 Nov. 2010 54


B-09: Estudio de simulacion molecular de dotriacontano sostenido sobre

superficies de SiO2

S. Gutierrez1, R. Araya-Secchi1, T. Perez-Acle1, M. J. Retamal2, U. G. Volkmann2

1 Laboratorio de Biologıa Computacional (DLab), Facultad de Ciencias Fısicas y Matematicas,

Universidad de Chile, Santiago, Chile2 Laboratorio de Superficies (SurfLab), Facultad de Fısica, Pontificia Universidad Catolica de Chile,

Santiago, Chile

[email protected]

Keywords: Dinamica Molecular, Dotriacontano, Silicio

Resumen

El campo de la Bionanotecnologıa surge recientemente a partir de la combinacion de dispositivos de escala

nanometrica con moleculas biologicas, siendo ejemplos de estos nanopartıculas, nanotubos, y pelıculas lipıdicas

sostenidas sobre superficies solidas. Si bien se han descrito diversas aplicaciones para estos dispositivos, tales co-

mo tecnologıas para deteccion molecular y transduccion de senales entre otros [1], es necesario realizar una gran

cantidad de investigacion para lograr entender las propiedades biofısicas que comandan la interaccion entre moleculas

biologicas, tales como lıpidos, bicapas fosfolipıdicas, acidos nucleicos o proteınas, con dispositivos no-organicos [2, 3].

Varios proyectos se han dedicado al estudio de las propiedades que rodean al fenomeno de adsorcion de pelıculas y

membranas organicas sobre superficies solidas, refiriendose al desarrollo de estructuras, su crecimiento, transiciones

de fase y dinamicas de dichos procesos, para aplicaciones en Bionanotecnologıa y areas nanotecnologicas relacionadas

[4, 5]. En este contexto, estamos enfocados en el estudio de pelıculas de dotriacontano (C32) sostenidas sobre superficies

de SiO2, usando tecnicas de simulacion de Dinamica Molecular (DM). La DM es un sistema adecuado para investigar

efectos moleculares e interacciones complejas en sistemas heterogeneos, y ha surgido como una herramienta poderosa

para estudiar diversos sistemas biologicos a escala atomica. En este trabajo analizamos un set de simulaciones de DM

producidas, para llegar a comprender la estructura, transiciones de fase y energıas de interaccion entre el sustrato y las

moleculas organicas adsorbidas. Nuestros resultados, expresados en terminos de perfiles de densidad, se refieren a la

existencia de una o mas capas paralelas en contacto directo sobre el silicio, con la presencia de capas perpendiculares

sobre ellas. Dicha informacion sera contrastada con resultados experimentales obtenidos anteriormente con crecimien-

to de C32 vıa depositacion fısica en vacıo (PVD) [6] y por medio de crecimiento con velocidad controlada desde una

solucion (velocity controlled dip-coating).

Bibliografıa

[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)

Pucon 10-12 Nov. 2010 55


B-10: Propiedades magneticas y electronicas de cluster bimetalicos de

Co-Cu: un estudio de primeros principios

Marcos Perez1,2, Francisco Munoz1,2, y Jose Mejıa-Lopez1,2, Gerardo Martınez3

1 Facultad de Fısica, Pontificia Universidad Catolica de Chile Av. Vicuna Mackenna 4860, Santiago,

Chile.2 Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y la Nanotecnologıa, CEDENNA, Avda. Ecuador 3493,

Santiago, Chile.3 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 comprension de las intricadas relaciones que existen entre la composicion quımica y los grados

de libertad electronico de los clusters metalicos debemos sobre todo tener un conocimiento preciso de su estructura

geometrica. De este modo podemos explorar algunas de las propiedades opticas, magneticas y quımicas de estos

materiales. Los cumulos compuestos por metales de transicion han recibido gran interes debido a sus potenciales

aplicaciones en el almacenamiento de alta densidad o en procesos de catalisis, mientras que estudios recientes han

mostrado que las propiedades de cumulos bimetalicos pueden tener propiedades completamente diferentes que sus

contrapartes monoatomicas. En este estudio hemos investigado las propiedades magneticas, electronicas y estructurales

de clusters bimetalicos de ConCun−m, con 2 ≤n≤ 6, como funcion de la concentracion de Cu, usando la Teorıa del

Funcional de la Densidad (DFT) y un metodo de busqueda de estructuras basadas en los autovalores del tensor de

inercia (ATI). El metodo usa los ATI como un parametro de caracterizacion geometrica de cada estequiometrıa. A

partir de una definicion de distancia entre dos estructuras, se genero un conjunto heterogeneo de clusters dentro del

espacio de configuraciones, escogiendo los sistemas con menor energıa para posteriormente someterlas a una relajacion

ionica utilizando metodos de Gradiente Conjugado y Quasi-Newtonianos. De este modo obtuvimos la configuracion del

estado fundamental y los posibles estados metaestables del sistema. La energıa, la relajacion ionica y la caracterizacion

electronica fueron calculadas usando DFT implementado en el codigo VASP. Con un pseudopotencial tipo PAW y una

funcion de intercambıo y correlacion GGA-PBE con polarizacion de espın colineal. Los resultados muestran que el

momento magnetico es dominado por los electrones d del Co, mas una pequena contribucion de los electrones s

pertenecientes al enlace, especialmente en sistemas con numero impar de atomos o con una alta concentracion de Co.

Sistemas con un mayor procentaje de Cu adquieren una geometrıa bidimensional, mientras que una mayor cantidad de

Co provoca que los clusters sean mas compactos y su tridimensionalidad aumente. En la energıa de enlace por atomo

de las estructuras mas estables se observa que en los cluster de igual tamano esta variable decrece monotonicamente

mientras aumenta la concentracion de Cu a excepcion de los dımeros, donde el sistema CoCu es menos estable que los

dımeros metalicos. Por otro lado un crecimiento en las curvas de energıa de enlace se observa mientras crece el tamano

de los cluster estudiados.

Pucon 10-12 Nov. 2010 56


B-11: Sıntesis y caracterizacion de nanopartıculas de nıquel

M. Del Canto1,2, S. Michea2,3, D. Albuquenque1, A. Pereira3, R. Pastene1, J. L. Gautier1, J. C.

Denardin2,3, J. Escrig2,3

1 Facultad de Quımica y Biologıa, Universidad de Santiago de Chile, Santiago, Chile.2 Center for the Development for Nanoscience and Nanotechnology, CEDENNA, Santiago, Chile.

3 Departamento de Fısica, Universidad de Santiago de Chile, Santiago, Chile

[email protected]

Keywords: Nanopartıculas magneticas, nıquel, sıntesis y caracterizacion.

Resumen

Las propiedades quımicas de las nanoestructuras magneticas son importantes tanto desde un punto de vista funda-

mental como practico, debido a que la miniaturizacion genera nuevos fenomenos que pueden ser usados en aplicaciones

quımicas, biologicas y tecnicas. Por ejemplo, se sabe que las partıculas de nıquel han atraıdo un interes considerable

debido a sus potenciales aplicaciones como sensores magneticos y dispositivos de memorias magneticas. El compor-

tamiento magnetico de estas nanopartıculas, ası como los mecanismos de reversion de su magnetizacion, son muy

sensibles a las variaciones de forma y tamano de las partıculas.

Figura 10: Nanopartıculas de Ni sintetizadas a una temperatura de T = 230 oC durante un tiempo de (izquierda) t

= 15 min y (derecha) t = 120 min.

Por otra parte, es de particular interes en el campo de la catalisis el uso potencial de nanopartıculas formadas

de metales de transicion como materiales electrocatalizadores. Por ejemplo, el nıquel 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 nanometrico, presentarıa un incremento en el area superficial de la partıcula, lo que facilitarıa

el proceso de reaccion. En esta charla presentamos un metodo rapido y simple para producir nanopartıculas de Ni.

Los materiales a sintetizar son principalmente nanoesferas, aunque no descartamos alguna otra forma geometrica o

material magnetico. Lo que vamos a demostrar es que controlando las condiciones de sıntesis, esto es, el tiempo, la

temperatura, la concentracion, etc, podemos controlar el tamano y la forma de las partıculas. Las partıculas sin-

tetizadas son caracterizadas mediante difraccion de rayos X, microscopıa electronica de barrido y de transmision,

y sus propiedades magneticas seran medidas mediante magnetometrıa de muestra vibrante. Finalmente, mediante

simulaciones micromagneticas investigaremos los modos de reversion de estas partıculas.

Pucon 10-12 Nov. 2010 57


B-12: Study of binary Pd-Au clusters

Max Ramırez1,3, Jose Rogan1,3, Alejandro Varas1,3, Alejandro Valdivia1,3, Ricardo Ramırez2,3, and

Miguel Kiwi1,2,3

1 Departamento de Fısica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Santiago Chile2 Facultad de Fısica, Universidad Catolica de Chile, Santiago Chile

3 Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y la Nanotecnologıa, 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 PdxAuy , 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: Pd3Au, PdAu3, and a icosahedral Pd12Au. Frome

here, we confirm our intuition, obtaining the spected resuts. Afterwards, we study in detail the PdxAuy 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 Pd12Au y PdAu12

Bibliografıa

[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)

Pucon 10-12 Nov. 2010 58


B-13: Estudio de medidas de informacion para estados coherentes no

lineales en el oscilador armonico

F. Pennini, S. SanchezDepartamento de Fısica, Facultad de Ciencias, Universidad Catolica del Norte, Avenida Angamos

0610, Casilla 1280, Antofagasta, Chile.

ssc004, [email protected]

Keywords: Estados coherentes no lineales, distribucion probabilidad Husimi

Resumen

En el siguiente trabajo de investigacion se estudia el comportamiento de la distribucion de probabilidad semiclasica

de Husimi, la medida de informacion invariante de Fisher, y la entropıa de Wehrl, para estados coherentes no lineales,

llamados tambien estados coherentes f, los cuales fueran establecidos por R. Roy y P. Roy.

Se hace un analisis cuantitativo, en el que se ve el comportamiento del parametro de Lamb - Dick para distintos

valores.

Bibliografıa

[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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 59


B-14: Transporte termoelectrico en sistemas de puntos cuanticos

G. Gomez, P. A. Orellana, M. L. Ladron de Guevara.Universidad Catolica del Norte, Antofagasta Chile.

[email protected]

Keywords: Thermopower, Puntos Cuanticos, Transporte Termoelectrico.

Resumen

El desarrollo de nanoestructuras ha tenido alto impacto en los ultimos anos debido a la fabricacion de dispositivos

cada vez mas pequenos, es por eso que es importante estudiar las propiedades de transporte electronico en estos

sistemas y en particular el transporte termoelectrico, ası como algunos de sus coeficientes como la thermopower y la

conductancia termica, donde juegan un rol fundamental la temperatura y la energıa de Fermi de los contactos. En

este trabajo se estudia el transporte termoelectrico en dos sistemas de alambres (QWs) y puntos cuanticos (QDs).

El primero de ellos consiste en un alambre cuantico acoplado lateralmente a un arreglo de N puntos cuanticos y el

segundo es un doble punto cuantico incrustado en un anillo de Aharonov-Bohm (AB) con interaccion espın-orbita

del tipo Rashba. En estos sistemas se estudia el comportamiento de la thermopower, coeficiente termoelectrico 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 caracterısticas de la funcion de transmision, 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 espın y que para algunos valores de la fase de Rashba el flujo de electrones con espın up fluye

en sentido contrario que el de los electrones con espın down. Este flujo de electrones en sentido contrario genera altas

polarizaciones de espın, haciendo que la cantidad de electrones con espın up que va en un sentido sea muy parecida a

la cantidad de electrones con espın down que fluye en sentido opuesto.

Pucon 10-12 Nov. 2010 60


B-17: Piezo-electric characterization of BATIO3 thin films through an

AFM

Nancy Barraza, Antonio ZarateDepartamento de Fısica, Facultad de Ciencias, Universidad Catolica 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 possi-

bilities 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].

Bibliografıa

[1] Genaro Zavala, Colloid Polym Sci 286, 85-95 (2008).

Pucon 10-12 Nov. 2010 61


B-18: Patrones de Moire superficial y subsuperficial en HOPG

Marcos Flores1, Patricio Vargas2 y Eduardo Cisternas3

1 Departamento de Fısica, FCFM, Universidad de Chile, Santiago, Chile2 Departamento de Fısica, Universidad Tecnica Federico Santa Marıa, Valparaıso, Chile

3 Departamento de Ciencias Fısicas, Universidad de La Frontera, Temuco, Chile

[email protected]

Keywords: superperiodicidad, hopg, microscopia de efecto tunel.

Resumen

Imagenes de microscopia de efecto tunel (STM) en superficies de grafito pirolıtico altamente orientado (HOPG)

con resolucion atomica han sido reportadas desde los ochenta. Ademas, varios efectos anomalos han sido reportados,

uno de ellos es la superperiodicidad. En este caso las imagenes topograficas de STM muestran periodicidades de hasta

varias decenas de nanometros. Su origen fısico ha sido explicado en los supuestos de efectos de la punta de prueba,

intercalacion de atomos de otra especie, inmersion en solucion acuosa, patrones de Moire por rotacion de una capa de

grafeno, etc. Esta ultima es una de las hipotesis mas fuertes, teniendo como punto de debate si la capa rotada es la

mas externa o una subsuperficial. En este trabajo, presentamos evidencia experimental de la rotacion de una capa de

grafeno subsuperficial. Las imagenes de STM han sido tomadas con puntas de PtIr con las cuales fue posible obtener

resolucion atomica en sitios que no presentaban patrones de Moire, esto para descartar artificios producidos por la

punta de prueba. En los sitios en donde si fueron identificados patrones de Moire se identifico los limites del dominio.

En dichos lımites, fue observada una variacion de altura entre dichos dominios correlacionado con la distancia entre

capas del HOPG, valor que es consistente con la hipotesis de la rotacion de la capa mas externa para la formacion

del patron. Ocasionalmente, tambien fueron identificados dominios en los cuales en el lımite no fue detectada una

variacion 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 tambien es posible identificar el mismo

patron, tambien evidenciado desde los perfiles de altura, 1(c). Las observaciones experimentales, tanto de los patrones

de origen superficial como subsuperficiales, son discutidas en funcion de los modelos y simulaciones disponibles [1].

Figura 11: Imagenes topograficas de STM correspondiente a un patron de Moire formado en HOPG: (a) incluyendo

un agujero en la superficie, y (b) magnificacion con resolucion atomica sobre el area 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).

Bibliografıa

[1] E. Cisternas, M. Flores y P. Vargas, Phys. Rev. B 78 125406 (2008)

Pucon 10-12 Nov. 2010 62


B-19: Graphene Growth on Ru(0001)

V. del Campo, P. HaberleUniversidad Tecnica Federico Santa Marıa, Valparaıso, 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 (C2H4) 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.

Bibliografıa

[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. Gunther, 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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 63


B-20: Estudio del comportamiento auto-afın de la rugosidad superficial

medida con microscopıa de efecto tunel

C. Gonzalez-Fuentes, R. Henrıquez y M. FloresUniversidad de Chile, Departamento de Fısica, FCFM, Santiago, Chile.

[email protected]

Keywords: auto-afinidad, rugosidad superficial

Resumen

Existe un especial interes en la morfologıa de pelıculas metalicas delgadas debido a sus aplicaciones como un

componente crıtico en dispositivos electronicos, opticos y magneticos. La funcionalidad de estas pelıculas delgadas

esta determinada por su morfologıa, que, entre otras, incluye rugosidad superficial, distribucion de tamano de granos

y orientacion cristalografica. Las estructuras superficiales que preservan propiedades estadısticas similares bajo un

reescalamiento no isotropico de las dimensiones de observacion, son llamadas superficies auto-afines y son del tipo

fractal estadıstico [1]. Para una superficie auto-afın, la rugosidad sigue la ley de potencias L , donde L es la longitud

lateral del area 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 pelıculas delgadas de oro policristalino evaporadas sobre un sustrato de mica,

como funcion del espesor y del tamano medio de grano de la muestra. Los resultados muestran un comportamiento

fractal estadıstico universal para todas las muestras con tamano de grano similar. Diferentes regımenes de fractalidad

son identificados y diferentes exponentes son determinados a partir del mejor ajuste de los datos experimentales

(lıneas continuas). La longitud de escala en los puntos de quiebre del exponente se produce para longitudes de escala L

comparables a la dimension lateral de terrazas y diametros de grano. Calculos de las longitudes de correlacion de estas

imagenes confirman una fuerte correspondencia entre los regımenes de fractalidad y las caracterısticas topograficas de

la superficie.

Figura 12: Graficos σ vs L. Izquierda: muestras de tamano de grano similar ( 140nm) y distintos espesores t ;

Derecha: muestras de espesor similar (t 50nm) y distintos tamanos de grano D.

Bibliografıa

[1] A.-L. Barabasi and H.E. Stanley, Fractal Concepts in Surface Growth, 30 (1995).

Pucon 10-12 Nov. 2010 64


B-21: Functionalized Carbon Cone Material: Raman Spectroscopy

Analysis

E. Svasand, V. Lavayen, P.HaberleDepartamento de Fısica, Universidad Tecnica Federico Santa Marıa, Valparaıso 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 (CNCs − 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 65


B-22: Estudio de histeresis ferroelectrica en pelıculas de

Pb(Nb,Zr,Ti)O3 utilizando espectroscopıa Raman

P. Ferrari, E. Ramos-Moore, A.L CabreraDepto. de Fısica, Pontificia Universidad Catolica de Chile, Santiago, Chile

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Keywords: Ferroelectricidad, Pelıculas Delgadas, Espectroscopıa Raman.

Resumen

En este trabajo se presenta el estudio del comportamiento ferroelectrico de una pelıcula delgada del compuesto

Pb(Nb,Zr, T i)O3(PNZT ) [1] a traves de medidas de ciclos de histeresis complementadas con espectros Raman.

Utilizando un electrodo superior de oro (≈ 20 nm) y uno inferior de platino (≈ 150 nm) se midieron las propiedades

ferroelectricas de la pelıcula de 200 nm de PNZT, tales como polarizacion de saturacion, voltaje coercitivo y polarizacion

remanente (Fig. 14izquierda). A su vez, se observaron cambios del espectro Raman en funcion del voltaje de polarizacion

(Fig. 14derecha). Los picos correspondientes a las simetrıas de vibracion E +B1 aumentaron su intensidad, mientras

que los picos correspondientes a A1(2TO), E(3TO) y A1(3TO) disminuyeron su intensidad [2]. Este cambio es tal

que el aumento de fonones asociados a vibraciones E + B1 coincide con el numero de fonones que disminuyen en el

resto de los modos. Esta es una novedosa evidencia del comportamiento ferroelectrico de pelıculas delgadas a traves

de espectroscopıa Raman.

Figura 14: (Izquierda)Curva de histeresis e histeresis remanente del PNZT.(Derecha)Espectros Raman de PNZT (sin

campo externo) antes y despues del ciclo de histeresis ferroelectrica.

Bibliografıa

[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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 66


B-23: Adsorcion de atomos de manganeso en superficies metalicas

J. Mejıa-Lopez1,2, F. Munoz1,2, A. H. Romero3, J. L. Moran-Lopez4

1 Pontificia Universidad Catolica de Chile, Santiago, Chile2 Centro para el desarrollo de la Nanociencia y Nanotecnologıa (CEDENNA), Santiago, Chile

3 Centro de Investigacion y Estudios Avanzados (CINVESTAV), Queretaro, Mexico4 Universidad Nacional Autonoma de Mexico (UNAM), DF, Mexico

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Keywords: Magnetismo, superficies.

Resumen

El Manganeso es un metal de transicion unico que posee una estructura cristalina compleja ( -Mn) con ordenamiento

antiferromagnetico. Debido a que la poblacion electronica en su orbital atomico d es justo la mitad, el atomo de Mn

posee un momento magnetico grande de 5 B, lo que le hace especialmente interesante para su utilizacion en espintronica,

en diseno de nano-imanes, en dopaje de materiales no magneticos, entre otras aplicaciones.

Experimentos han demostrado que clusters de Mn tienen una magnetizacion dependiente de su tamano y que pueden

formar nano-dominios magneticos. Ademas, mediante calculos de primeros principios, se ha reportado la presencia de

magnetismo no-colineal tanto en clusters de Mn libres como tambien en clusters de Mn soportados sobre algunos tipos

de superficie. Existe un acuerdo general en que los clusters de Mn soportados sobre una superficie metalica desarrolla

un ordenamiento no colineal, debido principalmente a la frustracion en su ordenamiento antiferromagnetico. Ademas

se ha encontrado bi-estabilidad magnetica en pequenos clusters de Mn soportados en algunas superficies de metal, es

decir, la coexistencia de los dos estados ferro y antiferromagneto.

En este trabajo, utilizando calculos ab-initio, se estudian las propiedades electronicas y magneticas que se presentan

en la adsorcion del Mn sobre la superficie (111) de los metales nobles Cu, Ag y Au. Se encuentra que la energıa de

adsorcion es del orden de los 2 eV para cada una de las superficies, preferentemente en sitios intersticiales, y que los

manganesos conservan su momento magnetico ( 5 B). Sin embargo, el dımero de Mn muestra diferentes rasgos en cada

superficie: mientras en las superficies de Cu y Ag es mas favorable la formacion de dımeros de Mn (0.35 y 0.15 eV,

respectivamente), en la superficie de Au existe una tendencia a crear dos atomos aislados. En todas las superficies se

observa un ordenamiento antiferromagnetico, no obstante en las superficies de Cu y Ag el estado ferromagnetico tiene

solamente una energıa ligeramente mayor ( 10 meV).

Pucon 10-12 Nov. 2010 67


B-24: Thermal oxidation of commercial purity aluminum

P.A.Nunez, D.Dıaz and A.L.CabreraLaboratorio de Ciencia de Materiales, Depto. de Fısica, Pontificia Universidad Catolica de Chile,

Santiago, Chile.

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Keywords: aluminum, thermal oxidation, pitting corrosion.

ResumenThe 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.

Bibliografıa[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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 68


B-25: Desorcion Termica Programada para C32H66

M. Cisternas1, V. del Campo1,2, A. Cabrera1, U. G. Volkmann1

1 Pontificia Universidad Catolica de Chile, Santiago, Chile2 Universidad Tecnica Federico Santa Marıa, Valparaıso, Chile.

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Keywords: TPD, Very High Resolution Ellipsometry, Alkanes

Resumen

Los alcanos son de gran interes debido a que son el principal componente de lubricantes y fuertes candidatos para

lubricar nano-dispositivos y prototipos para moleculas mas complejas y membranas en la Bionanotecnologıa y areas

nanotecnologicas relacionadas. Es por esto que se hace indispensable el estudio de la desorcion cinetica de ellos, desde

una pelıcula delgada. Para lograr esto se implemento un sistema de Desorcion Termica Programada (TPD) para el

dotriacontano (C32H66), monitoreando el corrimiento de los peaks de desorcion al variar la tasa de temperatura con

que calentamos la muestra. La masa que monitoreamos con el espectrometro de masas fue AMU 57, para las bicapas

paralelas y perpendiculares que se depositan sobre el sustrato. Debido a que esta masa es la mas abundante en el

proceso de desinegracion del C32 en el ionizador del espectrometro de masa (RGA), posterior a su desorcion desde el

sustrato. Ademas no coincide la senal AMU 57 con otras senales proveniente de los gases residuales de la camara de

vacıo. Las muestras se depositaron en alto vacıo sobre un sustrato de SiO2/Si en fase de vapor desde una celda de

Knudsen, monitoriado el espesor in situ con elipsometrıa de alta resolucion. El espesor de nuestras pelıculas fue en el

rango de 10 nm. Las energıas de desorcion 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 energıa entre la fase

de gas y la conformacion del dotriacontano con el mınimo de energıa libre en la temperatura de desorcion.

Pucon 10-12 Nov. 2010 69


B-26: Propiedades electricas de pelıculas formadas por nanopartıculas

de oro

I. Olavarrıa1, R. Henrıquez1, M. Flores1 , G. Kremer2 y L. Moraga2 .1 Depto. de Fısica, Facultad de Ciencias Fısicas y Matematicas, Universidad de Chile, Santiago, Chile.

2 Centro de Fısica Experimental (CEFEX), Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Santiago,

Chile

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Keywords: Nanopartıculas, oro, prodiedades de transporte

ResumenEl comportamiento colectivo de sistemas conformados por nanopartıculas metalicas es un area que concentra

particular interes cientıfico. La dimensionalidad de sus constituyentes le otorga a este tipo de arreglos propiedades

distintas a las convencionales. Un aspecto importante en esta area, es el estudio del comportamiento electrico de arreglos

de nanopartıculas y su estabilidad bajo ciertas condiciones de trabajo. En este contexto se presenta un estudio de la

evolucion de in film de nanopartıculas de Oro (Au-np), generado por Condensacion en gas inerte (IGC)[1], a partir

de un seguimiento de su resistencia a en el tiempo. La preparacion de Au-np se realizo por IGC . El procedimiento

se realizo en un sistema de alto vacıo, a partir de Oro ultra puro (99, 9999 %) . La condensacion se hizo sobre mica a

temperatura de nitrogeno lıquido(≈ 77oK). El gas portador fue nitrogeno ultrapuro a una presion de 4× 10−1 Pa. Las

pelıculas obtenidas tienen una apariencia (optica) de color negro. Desde los espectros de XPS es ratificada la pureza

del deposito. Complementariamente, un analisis con microscopıa efecto tunel (STM) muestra Au-np aparentemente

esfericas del orden de 10 nm de diametro promedio (ver figura 16). La caracterizacion electrica se realizo mediante la

Figura 16: Grafico de la resistencia en funcion del tiempo, el eje vertical esta cortado en 400Ω. (Inset) Imagen STMde las nanopartıculas, 60 × 60nm2.

tecnica de cuatro contactos con corriente alterna y adquisicion 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 saturacion. Entre 0 y 350 horas el comportamiento mantiene la relacion 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 mınimo para 1 mA.

A corrientes mayores se observa efecto joule. El proceso de cambio de la resistencia de la pelıcula puede ser explicado

a traves de la coalescencia de las nanopartıculas [2], formando islas de mayor tamano, con mayor separacion entre si.

Esta hipotesis es soportada por imagenes de STM de la muestra despues de 300 horas. El comportamiento final carece,

hasta ahora de una explicacion satisfactoria.

Bibliografıa[1] K-M. Lee et al, J. Alloys and Compounds 390, 297-300 (2005).

[2] A. Lassesson et al, App. Phys. Lett., 93203111 (2008).

Pucon 10-12 Nov. 2010 70


B-27: Absorcion de Hidrogeno en peliculas de cluster de Nb y aleaciones

de Nb/Pd, monitoriados mediante su respuesta optica y electrica

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,

Belgium.2 Laboratorio de Ciencia de Materiales, Facultad de Fısica, Pontificia Universidad Catolica de Chile,

Santiago, Chile.

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Keywords: Niobio, Hidrogeno, Absorcion.

Resumen

La respuesta optica y electrica inducida por la adsorcion de hidrogeno se investigo para varios tipos de pelıculas

tipo cluster. Las pelıculas fueron crecidas por la deposicion de cluster de niobio y por la co-deposicion de cluster de

niobio con manganeso o paladio, respectivamente. El analisis mostro diferencias entre los primeros ciclos de exposicion

al hidrogeno y consecutivos ciclos de exposicion, para cada una de las pelıculas, mostrando una rica e inesperada

respuesta en sus propiedades quımicas y fısicas. Entre estos resultados se encuentran la reduccion de oxido del metal

de transicion a temperatura ambiente (TA) y la eficiente absorcion de hidrogeno en la pelıcula de cluster de niobio.

Efectos tales como la reduccion de oxido a menudo pasa desapercibido cuando se utilizan otros metodos de deteccion. La

tecnica se presenta en este trabajo tiene la ventaja de permitir la deteccion rapida y la deteccion de posibles materiales

tipo permisividad de membrana para el hidrogeno. El analisis se realizo estudiando la reflectancia, transmitancia y

las propiedades electricas de las pelıculas de niobio, cluster de niobio, cluster de niobio + paladio, ademas de cluster

de niobio + manganeso, todos ellos cubiertos con una pelıcula de paladio. Observamos que la pelıcula de cluster de

niobio absorbe hidrogeno de manera eficiente, como si fuera una pelıcula de paladio. Al modificar estas pelıculas de

cluster de niobio por una de aleacion de niobio + paladio no se observa una adsorcion de hidrogeno. Se concluye que

las propiedades de adsorcion de hidrogeno por parte del paladio son inhibidas por el niobio incluido en los cluster.

Algo similar ocurre en el caso del cluster de niobio + manganeso. Aquı 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 71


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,

Simon Oyarzun1, Marco Antonio Suarez1, Marcos Flores1 and Raul C. Munoz1

1 Universidad de Chile, Santiago, Chile.2 Universidad Tecnologica Metropolitana, Santiago, Chile.

3 Centro de Fısica Experimental (CEFEX), Universidad de Chile, Santiago, Chile.

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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.

Bibliografıa[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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 72


B-29: Caracterizacion magnetica de nanopartıculas de Ni dispersadas en

filosilicato tipo oxido de silicio

V Sagredo1 ,O Pena2 ,T E Torres3 , M Villarroel41Lab. de Magnetismo,Fac. de Ciencias, Universidad de LosAndes, Merida 5101,Venezuela2 Sciences Chimiques de Rennes,UMR 6226,Universite de Rennes 1,35042,Rennes France

3Instituto de Nanociencia de Aragon, Universidad de Zaragoza, Spain4 Lab. de Cinetica y Catalisis, Fac. de Ciencias, Universidad de LosAndes,Merida, Venezuela

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Keywords: Nanopartıculas, vidrio de espin, catalizadores

Resumen

Nanopartıculasde metales ferromagneticos han atraıdo durante muchos anos la atencion por sus propiedades fısicas

y sus interesantes aplicaciones, entre ellas la de participar como catalizadores en importantes procesos de la descom-

posicion de compuestos nocivos a la salud. En el presente trabajo presentamos las propiedades magneticas de nanopar-

ticulas de Ni soportadas en silica sintetizadas mediante la precipitacion desde el nitrato de niquel. Nuestro proposito

es estudiar las posibles interacciones metal-soporte en un catalizador nanoporoso. Medidas de la magnetizacion dc en

funcion de la temperatura muestran a temperaturas menores que 11-12 K un comportamiento tipo vidrio de espın con

una clara dependencia de la ley de Curie-Weiss en el regimen de las altas temperaturas. El comportamiento de vidrio

de espın fue sugerido a partir de la data obtenida de medidas de la susceptibilidad magnetica AC despues de analizar

la dependencia de dicho comportamiento con la frecuencia. Ası mismo se utilizaron medidas de la magnetizacion dc en

funcion del campo magnetico. Los resultados obtenidos sugieren que el comportamiento magnetico de dichas partıculas

es fuertemente afectado por la existencia de posibles interacciones entre el metal-catalizador y el soporte.

Bibliografıa

[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

Pucon 10-12 Nov. 2010 73


B-30: Absolute calibration of proportional counter based fast pulsed

neutron detectors with resolution below 105 neutron/pulse

Tarifeno-Saldivia2,5, R. E. Mayer3,4, C. Pavez1,2, and L. Soto1,2.1 Chilena de Energıa Nuclear, Casilla 188-D, Santiago, Chile.

2 Center for Research and Applications in Plasma Physics and Pulsed Power, P4, Chile3Centro Atomico Bariloche, Comision Nacional de Energıa Atomica, Argentina

4 PLADEMA, Argentina.5 Universidad de Concepcion, Chile.

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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 3He 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 3He based detector to

obtain detection limits of the order of 103 n/pulse.

Bibliografıa

[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)

Pucon 10-12 Nov. 2010 74


Salon C

Araucanıa

Pucon 10-12 Nov. 2010 75


C-01: Fluctuation theorems compatible with anomalous response

L. Velazquez, S. CurilefUniversidad Catolica 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.

Bibliografıa

[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).



Pucon 10-12 Nov. 2010 77


C-02: Comportamiento crıtico de cadenas rıgidas y filamentos

autoensamblados adsorbidos sobre redes bidimensionales

P. Longone, L. G. Lopez, D. A. Matoz-Fernandez, D. H. Linares, A. J. Ramirez-PastorDepartamento de Fısica, INFAP, Universidad Nacional de San Luis-CONICET, San Luis Argentina

[email protected]

Keywords: Gas de red, transiciones de fase, simulacion de Monte Carlo.

ResumenEl estudio de sistemas de varillas largas y finas en solucion ha sido de gran interes para la mecanica estadıstica

desde hace muchos anos. Onsager [1] fue uno de los primeros en notar que, interactuando solo a traves de interacciones

de volumen excluido, estos objetos presentan orden orientacional de tipo nematico a altas densidades. Posteriormente,

Flory [2] y Huggins [3] extendieron el trabajo anterior, desarrollando la base fundamental sobre la cual el efecto de

la orientacion de las moleculas puede ser anadido. A pesar de los esfuerzos de Flory y otros autores posteriores, la

inherente complejidad de un sistema de barras rıgidas sobre una red ha impedido el desarrollo de soluciones analıticas

satisfactorias, apareciendo la simulacion computacional como una importante herramienta para estudiar este tipo de

problemas. En este sentido, un sistema de k-meros lineales (partıculas 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 simulacion

Monte Carlo. Los autores (1) encontraron fuerte evidencia numerica sobre la existencia de un orden nematico a

densidades intermedias para tamanos k ≥ 7 y (2) aportaron argumentos teoricos sobre una segunda transicion de

fase nematico-isotropico (NI) ocurriendo a densidades proximas a 1. El interesante trabajo de Ghosh y Dhar abrio un

inmenso abanico de interrogantes, tales como: ¿Que tipo de transicion es la transicion isotropico-nematico (IN) que

ocurre a densidades intermedias [5, 6]?; ¿Como puede interpretarse la existencia de un tamano mınimo por debajo del

cual no existe orden nematico [5, 6]?; ¿Pueden hacerse calculos computacionales lo suficientemente precisos como para

observar evidencias de la transicion NI que ocurre a altos cubrimientos [7]?; ¿Puede extenderse el estudio a cadenas

interactuantes [7] y autoensambladas [8, 9, 10]?. La busqueda de respuesta a estos interrogantes, y otros relacionados,

constituye la base del presente trabajo.

Bibliografıa[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. Roma, 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)

Pucon 10-12 Nov. 2010 78


C-03: Estudio analıtico y numerico en percolacion de sitios y enlaces

W. Lebrecht, J. F. Valdes, E. E. Vogel y M. I Gonzalez

Departamento de Ciencias Fısicas, Universidad de La Frontera, Casilla 54-D, Temuco Chile

[email protected]

Keywords: Percolacion, Umbral de Percolacion, Exponentes Crıticos.

Resumen

Mediante la teorıa de percolacion 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] o considerando modelos mas complejos descritos por funciones continuas

[5]. La percolacion discreta, puede ser estudiada tanto para enlaces [3] como para sitios [4]. En este trabajo, se aplica

la tecnica de renormalizacion de celdas [3] a la red cuadrada (2D) y tambien a la cubica simple (3D), considerando

percolacion de sitios o enlaces. Los tamanos de una celda para una red 3D corresponden a Ns = LxLyLz para

sitios y a Nb = (LxLy + (Lx − 1) (Ly − 1))Lz + Ly (Lx − 1) (Lz − 1), para enlaces. Los tamanos para una red 2D se

obtienen cuando Lz = 1. Para cada celda, la funcion de percolacion esta descrita por la relacion polinomial de la

forma f (p,N) =∑Ni=Lx

g (i, N) pi (1 − p)N−1

,donde p es la probabilidad que un sitio (o enlace) esta ocupado y 1 − p

si esta desocupado, la suma se realiza iniciando desde Lx que identifica la direccion elegida para medir la percolacion,

cuya trayectoria de percolacion es mınima en la celda. El resto de las trayectorias de percolacion esta representada por

los coeficientes g (i, N) de longitud i, y tamano N = Ns o N = Nb. Para determinar los coeficientes g (i, N) se utiliza un

algoritmo computacional que los determina en forma exacta para tamanos crecientes. Mediante un escaleo de tamano

finito, se obtienen las tendencias al lımite termodinamico del umbral de percolacion y de los exponentes crıticos ν, β

y γ para ambas geometrıas. Los resultados son comparados con los entregados por la literatura, encontrandose buena

coincidencia, lo que permite validar la tecnica. Finalmente se aplica esta metodologıa a sistemas binarios por sitios,

en particular dımeros, la cual permite predecir el umbral de percolacion de los mismos.

Bibliografıa

[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. Valdes, 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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 79


C-04: Phase Characterization by Means of Information Theory:

Magnetism and Econophysics

E. E. Vogel, L.V. Cortez, Gonzalo SaraviaUniversidad 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.

Bibliografıa

[1] [1] E.E Vogel, G. Saravia, F. Bachmann, B. Fierro, and J. Fisher, Physica A.388 4075(2010).

Pucon 10-12 Nov. 2010 80


C-05: Particle simulation with partial energy exchange as a model for

economic systems

R. Lopez, Vıctor Munoz, Jose Rogan and Juan Alejandro Valdivia.Departamento de Fısica, 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 non-

Maxwellian 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 81


C-06: Dissipative vortex solitons in 2D-lattices

Rodrigo A. Vicencio1,2, C. Mejıa-Cortes3, J.M. Soto-Crespo3, and Mario I. Molina1,2

1 Departamento de Fısica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Santiago, Chile2 Center for Optics and Photonics, Universidad de Concepcion, Concepcion, Chile

3 Instituto de Optica, C.S.I.C., Serrano 121, 28006 Madrid, Spain

[email protected]

Keywords: photonics, nonlinearity, solitons.

ResumenThe 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:

iψm,n + Cψm,n + |ψm,n|2 ψm,n + ν |ψm,n|4 ψm,n = iδψm,n + iε |ψm,n|2 ψm,n + iµ |ψm,n|4 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 C. 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 bifurca-

tions. 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.

Bibliografıa[1] F. Lederer et al., Phys. Rep. 463, 1 (2008).

[2] J.M. Soto-Crespo, N. Akhmediev, C. Mejıa-Cortes, and N. Devine, Opt. Exp. 17, 4236 (2009).

[3] C. Mejıa-Cortes, J.M. Soto-Crespo, R.A. Vicencio and M.I. Molina, submitted (2010).

Pucon 10-12 Nov. 2010 82


C-07: Impactos a hipervelocidad: simulacion por medio de dinamica

molecular

Claudia Loyola1,2, Gonzalo Gutierrez1

1 Grupo de NanoMateriales, Departamento de Fısica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile,

Casilla 653, Santiago, Chile.2 Department of Materials Science and Engineering, Iowa State University.

www.gnm.cl

Keywords: hipervelocidad, impactos, simulacion computacional.

Resumen

El impacto de proyectiles a alta velocidad (hypervelocity impact) es un tema de gran interes desde el punto de

vista de investigacion basica y aplicada, siendo relevante en areas tales como la ingenierıa, la aeronautica y la fısica

de materiales, ası como en aplicaciones civiles y militares, entre otras. Aquı investigamos el efecto de un impacto a

alta velocidad en un lımite 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 cubica conteniendo

55296 atomos de cobre y un proyectil esferico, compuesto de 47 atomos de cobre. La interaccion inter-atomica es

representada por el potencial empırico de muchos cuerpos de Sutton-Chen [2], y la simulacion fue conducida en el

ensemble microcanonico, empleando el codigo Las Palmeras Molecular Dynamics [3]. Se estudiaron impactos con

velocidad del proyectil (constante durante toda la simulacion) de 1.5 km/s, 3.0 km/s y 5.0 km/s. La accion del

proyectil sobre el blanco se cuantifico mediante el calculo de las propiedades estructurales, ademas de los perfiles

de temperatura y densidad, para cada velocidad. En todos los casos se observo fusion local y desorden estructural

del blanco. En dependencia de la velocidad del proyectil, la muestra recobra su estructura inicial o se queda en una

combinacion de fases, incluyendo una parte amorfa, de menor densidad. En la presentacion se analizara en detalle

los diferente situaciones, y se mostraran u animaciones, obtenidas de la simulacion, que ilustran el fenomeno fısico

subyacente.

Bibliografıa

[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. Gonzalez, 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 83


C-08: Estudio a nivel atomico de la colision inelastica entre dos

nano-objetos metalicos

C. Rioseco1, J. Rojas1, N. Amigo1, G. Gutierrez1, S. Davis1


Casilla 653, Santiago, Chile. www.gnm.cl

[email protected], [email protected]

Keywords: colisiones, dinamica molecular

Resumen

Se estudia la colision entre dos cuerpos pequenos, de pocas partıculas (nano-objetos), donde uno esta en reposo y

el otro se mueve con velocidad v al encuentro de el. El objetivo de este trabajo es cuantificar en que tipo de energıa

(termica, de traslacion, potencial) se convierte la energıa inicial del proyectil, llevando una contabilidad detallada de

este proceso (ver figura). De este modo, comparamos este modelo atomıstico con lo que se describe en la literatura a

nivel macroscopico [1] y que constituye un ejemplo clasico y obligado de colisiones inelasticas.

El sistema se estudia a traves de simulacion computacional, en particular mediante dinamica molecular usando el

programa Las Palmeras Molecular Dynamics (www.lpmd.cl)[2]. La configuracion esta compuesta por dos nanocubos

de masa comparable: uno conformado por atomos de oro y el otro conformado por atomos de cobre.

La interaccion de las partıculas se modela a traves del potencial Sutton-Chen [3]. La simulacion 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 simetrica entre sus caras, como se observa en la figura.

Los resultados muestran que existen dos regimenes facilmente distinguibles: a bajas velocidades la configuracon se

atrae reacomodando sus atomos 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 traslacion que los hace moverse como un todo.

Bibliografıa

[1] M. Alonso, E. Finn, Fısica Universitaria, Adisson-Wesley, 1972.

[2] S. Davis, C. Loyola, F. Gonzalez, 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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 84


C-09: Sistemas neuronales artificiales para el analisis espectral

R. Correa1, J.R. Morales2, P. Miranda2, S. Cancino2, M.I. Dinator2, I. Requena3

1 Universidad Tecnologica Metropolitana, Santiago, Chile.2 Universidad de Chile, Santiago, Chile.

3 Universidad de Granada, Granada, Espana.

[email protected]

Keywords: Sistemas Neuronales, PIXE.

Resumen

En el presente trabajo se reporta la implementacion de Sistemas Neuronales Artificiales (SNA) en el estudio de

espectros PIXE ( Proton Induced X - ray Emission) obtenidos de muestras de origen organico (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 estan constituidos por un numero determinado

de redes neuronales (RNs) que han sido entrenadas en forma independiente con el algoritmo de retro propagacion 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 areas. El uso de la metodologıa de las RNs en el ambito de la fısica atomica y nuclear se

inicia a finales de la decada de los 80 y de ahı en adelante se desarrolla en forma creciente hasta nuestro dıas. Un

campo de aplicaciones importante es en el analisis espectral, en particular en espectros de rayos X y rayos gama. En

nuestro diseno, para cada elemento espectral de interes 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 parametros de entrada que

estan relacionados con etapas del proceso experimental realizado y de los cuales uno solo se obtiene directamente del

espectro recopilado. La respuesta que entrega cada red es el valor de la concentracion elemental respectiva presente en

la muestra y la respuesta del SNA es una combinatoria especıfica 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 organicas 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 aproximacion entre las concentraciones determinadas por los SNA y aquellas obtenidas por otros metodos

computacionales. La implementacion de los SNA es promisoria ya que deriva en una significativa reduccion de los

tiempos y costes de calculos, y por ende, puede considerarse como un sistema que opera en lınea y en tiempo real.

Bibliografıa

[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 In-

struments 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 85


C-14:Burning a candle in a vessel, a simple experiment with a long

history

Cesar Nunez, Francisco Vera, Rodrigo RiveraInstituto de Fısica, Pontificia Universidad Catolica de Valparaıso, Av. Universidad 330 Curauma,

Valparaıso, 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 86


C-15: Amortiguamiento ciclotronico en plasmas relativistas no

extensivos

V. Munoz1,2, J. A. Valdivia1,2

1 Departamento de Fısica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Santiago, Chile.2 Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y Nanotecnologıa, CEDENNA, Chile.

[email protected]

Keywords: plasmas, teorıa cinetica, entropıas no extensivas

Resumen

Distribuciones de velocidad no Maxwellianas se observan comunmente en plasmas espaciales y de laboratorio,

tales como magnetosferas de pulsares o planetas, viento solar o plasmas de electrones. El formalismo tradicional de

mecanica estadıstica, basado en la entropıa 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 entropıa no extensiva.

Previamente, hemos estudiado la propagacion de ondas longitudinales en un plasma relativista, con una distribucion

de velocidades de electrones que maximiza la entropıa 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

tambien encontrarse en ondas que no se propagan. El caso de longitud de onda finita tambien ha sido estudiado,

y tanto la relacion de dispersion como el amortiguamiento de Landau de ondas de Langmuir han sido calculados

numericamente en el regimen ultrarrelativista [3].

En este trabajo, estudiamos los efectos de la no extensividad en el amortiguamiento ciclotronico de ondas en un

plasma relativista. Obtenemos resultados analıticos para el caso no relativista y, siguiendo a la Ref. [3], estudiamos

numericamente el regimen ultrarrelativista.

Bibliografıa

[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. Munoz. 2006. Nonlinear Proc. Geophys. 13, 237.

Pucon 10-12 Nov. 2010 87


C-17: Can non-propagating hydrodynamic solitons be forced to move?

Marcel Clerc1, Ignacio Espinoza2, Nicolas Mujica1, Tania Sauma1, Yair Zarate1.1Universidad de Chile, Chile

2Universidad Catolica 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 hydro-

dynamic 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 Schrodinger

equation which models the system. The basin tilting effect is incorporated as a spatially inhomogeneous linear cor-

rection 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.

Bibliografıa

[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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 88


C18: Neural network estimation of global solar radiation over la serena

city

Juan A. Lazzus and Alejandro A. Perez PonceDepartamento de Fısica, 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 math-

ematical 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 (oC); and soil temperature from 8 to 36 (oC). 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 89


C19: Surface modes in nonlinear optical lattices with long-range

interactions

Rodrigo A. Vicencio, Alejandro J. Martınez, and Mario I. MolinaDepartamento de Fısica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Santiago, Chile

Center for Optics and Photonics, Universidad de Concepcion, Concepcion, Chile

[email protected]


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 Schrodinger (DNLS) equation:

i∂ui∂z

+∑

m 6=nVn,mum + γ |un|2 un = 0 (5)

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) =√P0δn,1, where P0 is

the input power. Results show a diametrically opposite selftrapping behavior between γ > 0 and γ < 0.

Bibliografıa

[1] F. Lederer, G.I. Stegeman, D.N. Christodoulides, G. Assanto, M. Segev, and Y. Silberberg, Phys. Rep. 463, 1

(2008).

[2] A.J. Martınez, 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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 90


C-20: Resultados rigurosos para la velocidad de propagacion de los

frentes para la ecuacion de Kolmogorov–Petrovskii–Piscounov con

cut–off

R. D. Benguria1, M. C. Depassier1, M. Loss2

1 P. Universidad Catolica de Chile, Santiago, Chile.2 Georgia Institute of Technology, Atlanta, GA, EE.UU.

[email protected]

Keywords: Ecuacion de Reaccion Difusion, 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 91


C21: Fifht order evolution equation for dissipative solitons

M. C. Depassier, J. LetelierPontificia Universidad Catolica de Chile.

[email protected]

Keywords: Nonlinear waves, Solitary waves, Instabilities

Resumen

Estudiamos la evolucion de ondas superficiales de pequena amplitud en flujo por un plano inclinado. Para ondas

de pequena amplitud las ondas, pueden ser descritas por la ecuacion de Kuramoto-Sivashinsky si la tension superficial

es suficientemente grande. Consideramos el caso de tension superficial debil y derivamos una ecuacion de evolucion no

lineal de quinto orden. Encontramos soluciones analıticas de esta ecuacion en forma de ondas solitarias, frentes, salto

hidraulico y psoluciones periodicas. Mostramos la conexion de esta ecuacion con la ecuacion de Lin.

Pucon 10-12 Nov. 2010 92


C-22: Geometrıa y fısica 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 02138.2 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 Fısica, Universidad de Santiago de Chile, Santiago, Chile.

6 Department of Organismic and Evolutionary Biology, Harvard University, Cambridge, MA 02138.

[email protected]

Keywords: Plegamiento, Cascaras, Granos de polen, Elasticidad.

Resumen

Durante el proceso de polinizacion los granos de polen son liberados de la antera y expuestos a un ambiente seco

lo que rapidamente disminuye sus posibilidades de sobrevivencia por efectos de deshidratacion. Para sobrevivir los

granos de polen han desarrollado una serie de adaptaciones fisiologicas 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 como simples principios mecanicos y geometricos pueden explicar este diseno estructural

con el fin de guiar la deformacion de granos de polen en direcciones que economizan el uso de energıa.

Pucon 10-12 Nov. 2010 93


C-23: Formacion de pliegues durante el colapso de una lamina delgada

sometida a descompresion

E. HammUniversidad de Santiago de Chile, Santiago, Chile.

[email protected]

Keywords: pressure, thin sheets, collapse.

Resumen

Una pelıcula delgada, fuertemente deformada, presenta pliegues [1], vertices [2] y arrugas [3]. La seleccion de una

u otra estructura esta determinada por como se fuerce a la pelıcula y por las condiciones de borde. Por el momento

no es claro cuales son las estructuras fundamentales capaces de describir un estado general de deformacion de una

pelıcula delgada. Sin embargo, en varios casos se observa una focalizacion de la deformacion y del esfuerzo, lo que

confiere a este proceso un caracter universal [4]. Esto explica por que una buena parte de la investgacion en esta area

este orientada a probar una variada gama de configuraciones, geometrıas y clases de forzamiento [5].

En este trabajo se presentan resultados de experimentos donde una lamina elasto-plastica es sometida a presion

isotropica mediante aplicacion de vacıo. La lamina es obligada a colapsar sobre un cuerpo con curvatura gaussiana

no nula, lo que provoca la formacion de pliegues, cuya geometrıa esta determinada por la forma del cuerpo y por

las propiedades elasticas de la lamina. Los pliegues estan caracterizados por un radio de curvatura dependiente del

modulo de flexion de la lamina y de la diferenca de presion que hay entre sus dos paredes.

Bibliografıa

[1] Lobkovsky, A. E., Gentges, S., Li, H., Morse, D.,Witten, T. A., Science 270, 1482-1485 (1995).

[2] Cerda, E., Chaıeb, 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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 94


C-24: Resonancia auto-parametrica en un sistema no oscilatorio

Cristian Fernandez-Oto, Marcel G. Clerc, Claudio FalconDepartamento de Fısica, Universidad de Chile, Santiago Chile.

[email protected]

Keywords: Resonancia parametrica, auto-oscilacion, efectos de alta frecuencia

Resumen

Uno de los comportamientos dinamicos sorprendentes que ocurre en la naturaleza es cuando un oscilador es forzado

dinamicamente: tiene la tendencia a oscilar con la frecuencia del forzamiento mostrando mayor amplitud para ciertas

frecuencias y amplitudes mas pequenas para las demas. Este fenomeno, conocido como la resonancia esta presente en

nuestra vida cotidiana, se puede observar por ejemplo en un columpio, al remar en un bote o al tocar el violın. Por

otra parte, este fenomeno ha permitido el desarrollo de diferentes dispositivos tales como transformadores electricos,

receptores de radio, hornos de microondas, resonadores magneticos, el laser, por mencionar algunos. En este trabajo,

se estudia la auto-generacion de oscilaciones permanentes producto de un forzamiento parametrico en un sistema no

oscilatorio, donde una oscilacion sostenida aparece a una amplitud y frecuencia controlada, directamente relacionada

con los parametros del forzamiento externo. Llamamos a este fenomeno resonancia auto-parametrica. Identificamos los

principales ingredientes para el desarrollo de la resonancia auto-parametrica en sistemas no oscilatorios. Mostramos su

existencia en un modelo simple y en un modelo prototipo (el pendulo). Teoricamente, se calcula la aparicion de esta

oscilacion no lineal mediante el calculo de su curva de estabilidad (siguiendo la estrategia pionera desarrollada por

Kapitza para el pendulo invertido [1]), la cual es confirmada por simulaciones numericas. La robustez de este efecto

es posteriormente confirmada experimentalmente en un pendulo forzado parametricamente.

Bibliografıa

[1] P. L. Kapitza, Sov. Phys. JETP 21, 588 (1951)

Pucon 10-12 Nov. 2010 95


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. Tarifeno-Saldivia2,3,J. Moreno 1,2 and F. Veloso1,2

1 Chilena de Energıa Nuclear, Casilla 188-D, Santiago, Chile.2 Center for Research and Applications in Plasma Physics and Pulsed Power, P4, Chile

3 Universidad de Concepcion, 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, Alfven 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].

Bibliografıa

[1] L. Soto, C. Pavez, A. Tarifeno, J. Moreno and F. Veloso, Plasma Sources Sci. and Technol. 19, 055017 (2010)

Pucon 10-12 Nov. 2010 96


C-26: Analisis complementario de imagenes radiograficas generadas a

partir de rayos x pulsados en un plasma focus pequeno

M. Zambra1,2, C. Pavez1,2, J. Moreno1,2, F. Veloso1,2 y L. Soto1,2

1 Comision Chilena de Energıa Nuclear, Casilla 188-D, Santiago, Chile.2 Center for Research and Applications in Plasma Physics and Pulsed Power, P4, Chile.

[email protected]

Keywords: Rayos X, plasma focus, densidad optica.

Resumen

Utilizando un dispositivo plasma focus experimental de baja energıa (PF-400J), se han obtenido resultados exper-

imentales anteriores [1] cuyo analisis de imagenes radiograficas, generadas a partir de la emision pulsada de radiacion

X, muestra una tendencia de crecimiento de la energıa efectiva media de la radiacion X detectada en funcion del

numero de pulsos de rayos X que impresionan una pelıcula radiografica. Utilizando Hidrogeno como gas de fondo en

una camara de descarga, de alrededor de 70 cm3, en la configuracion de electrodos de plasma focus, se generan rayos

X duros que son susceptibles de caracterizar tanto a partir de diferentes diagnosticos (tecnicas de filtros metalicos,

centelleador-fotomultiplicador, dosimetrıa, entre otros) como del analisis de las imagenes que se obtienen (densito-

metrıa en particular). El presente trabajo complementa el analisis de caracterizacion de los rayos X anteriores [1] a

partir de un analisis densitometrico de imagenes radiograficas de elementos organicos e inorganicos.

Bibliografıa

[1] M. Zambra et al, Plasma Phys. Control. Fusion 51, 125003 (2009).

Pucon 10-12 Nov. 2010 97


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. BhuyanFacultad de Fısica, Pontificia Universidad Catolica de Chile, Ave. Vicuna Mackenna 4860, Santiago,

Chile.

[email protected]

Keywords: capilar, interferometrıa, 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 opticas del plasma. Un laser de 12 ps fue utilizado para

realizar interferometrıa y shadowgrafıa axialmente a la columna de plasma. Debido a que el tiempo caracteristico de

la descarga es 10 ns, con este diagnostico es posible resolver temporalmente la densidad electronica. Un espectrometro

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 configuracion. Si bien no nos

permite ver la evolucion temporal de las lıneas de interes, este nos muestra los diferentes estados de ionizacion presentes

en el plasma. La evolucion 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 utilizo diodos de silicio y un detector

fotoconductor de diamante con respuesta plana en la region de interes, y con resolucion temporal menor que 1 ns,

para estimar energıas en ciertas ventanas, determinadas por los filtros utilizados, y como se menciono anteriormente

para observar la evolucion temporal de algunas lıneas de emision. En conjunto, todas estas mediciones realizadas nos

permitieron obtener un mejor entendimiento de la dinamica del plasma.

Bibliografıa

[1] M. Favre, P. Choi, H. Chuaqui, I. Mitchell, E. Wyndham and A.M. Lenero. 2003. Plasma Sources. Sci. and Tech.

12 78-84.

[2] M.Favre, E.Wyndham, A.M.Lenero, 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 98


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.2 Universidad Catolica del Maule, Facultad de Ciencias Basicas, Talca, Chile.3 Universidad de Santiago de Chile, Departamento de Fısica, Santiago, Chile.

4 Skobeltsyn Institute for Nuclear Phisics, Moscow State University, Moscow, Russian Federation.5 Space Research Institute, Moscow, Russian Federation.

[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 approx-

imately 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.

Bibliografıa

[1] Antonova, E.E., Ovchinnikov, I.L., 1999. J. Geophys. Res. 104, 17289-17297.

Pucon 10-12 Nov. 2010 99


C-29: Thermal effects on the propagation of large amplitude

electromagnetic waves in magnetized relativistic electron-positron

plasmas

Macarena Domınguez1, Vıctor Munoz1,2, Felipe Asenjo1, and Juan Alejandro Valdivia1,2.1 Departamento de Fısica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Santiago, Chile.

2 Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y Nanotecnologıa, CEDENNA, Chile.

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 Alfven 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 Alfven branch. Thus, waves in the electromagnetic

branch can propagate for lower frequencies than in the cold case, while Alfven 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].

Bibliografıa

[1] F. Asenjo, V. Munoz, J. A. Valdivia and T. Hada, Phys. Plasmas 16, 122108 (2009).

[2] S. M. Mahajan, Phys. Rev. Lett. 90, 035001 (2003).

[3] V. Munoz, T. Hada and S. Matsukiyo, Earth, Planets and Space 58, 1213 (2006).

Pucon 10-12 Nov. 2010 100


C-30: Stable spatial solitons in warm plasma

Maxim Dvornikov(1,2)

1 Universidad Tecnica Federico Santa Maria, Valparaiso, Chile.2 Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere and Radiowave Propagation, Troitsk, Russia.

Keywords:

Resumen

We study the existance of axially and radially symmetric plasma structures in the model which includes various

electron and ion nonlinearities. We derive the new nonlinear Schrodinger equation with nonlocal nonlinearities

which takes into account the dynamics of ions. The dynamics of Langmuir solitons in two and tree dimensions,

which appear in our model, is analyzed numerically. We show that nonlinear effects arrest the collapse of Langmuir

solitons. The applications of the obtained results to the description of natural spherically and axially symmetric

plasmoids is discussed.

Pucon 10-12 Nov. 2010 101


C-31: Application of Pulsed Power to Materials Science: Development

of a Solenoid for a Rare-Earth Permanent Magnets Pulsed Magnetizer

Jose Luis Giordano1,2, Luis Altamirano 3,4, Leopoldo Soto2,3

1Universidad de Talca, Fac. de Ingenierıa, Camino a Los Niches km.1, Curico, Chile2 Centre for Research and Applications in Plasma Physics and Pulsed Power (P4), Chile

3 Comision Chilena de Energıa Nuclear, Amunategui 95, Santiago, Chile4 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”.

Pucon 10-12 Nov. 2010 102


C-32: La estabilidad de la materia

B. Loewe1

1 Pontificia Universidad Catolica de Chile, Santiago Chile.

[email protected]

Keywords: Materia, Estabilidad, Lieb-Thirring.

Resumen

La primera demostracion de la estabilidad de la materia se debe Dyson y Lenard. Ellos consideraron a la materia

como una coleccion de puntos cargadas no relativistas interactuando solo a traves de fuerzas de Coulomb, despreciando

cualquier otra interaccion, argumentando que estas solo eran pequenas correcciones al problema. Aunque esto es clara-

mente cierto para la materia comun, aquella que vemos en nuestra vida diaria, nos podrıamos preguntar, ¿que sucede

con la materia bajo condiciones extremas, tales como un campo magnetico extremadamente fuerte, como aquellos que

se pueden encontrar en un pulsar?, o, ¿que tipo de estabilidad tenıa la materia en el universo temprano, cuando otras

interacciones tenıan un mayor rol?. Estas preguntas nos llevan a tratar de extender la demostracion para la estabilidad

de la materia a condiciones mas generales. El sueno dorado serıa resolver este problema en la fısica mas fundamental a

nuestro haber hoy en dıa, lo cual serıa el Modelo Estandar de Fısica de Partıculas. El problema que convierte esto en

un problema muy difıcil, y no resuelto todavıa, es que en Teorıa de Campo no sabemos como describir estados ligados

y el numero de partıculas 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 mas accesibles: partiendo desde

el mas simple de todos, materia no relativista interactuando con campos magneticos a traves del operador de Pauli,

a aproximaciones mas sofisticadas de QED. El trabajo a presentar consiste en una parte de un paper de revision el

cual estamos (R. Benguria y B. Loewe) preparando para publicar. Primero introduzco el concepto de estabilidad de

la materia. Luego, muestro una solucion al problema en el contexto de mecanica cuantica no relativista, para despues

dedicarme al caso de un sistema de muchas partıculas interactuando con campos magneticos: Primero con un campo

clasico y materia no relativista, luego con campos cuantizados y materia no relativista, y finalmente con campos

cuantizados y materia relativista..

Pucon 10-12 Nov. 2010 103


C-33: Deterministic Generation of Dicke States

Carlos Lopez, Juan Carlos RetamalDepartamento de Fısica Universidad de Santiago de Chile Avenida Ecuador 3493, estacion 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.

Bibliografıa

[1] C. Thiel, J. von Zanthier, T Bastin, E. Solano and G. S. Agarwal, Phys. Rev. Lett. 99, 193602 (2007).

[2] C. E. Lopez, 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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 104


C-34: Magnetoinductive breathers in binary metamaterials

M. I. Molina1,2, N. Lazarides3,4 and G. P. Tsironis3,4

1 Departamento de Fısica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Santiago, Chile2 Center for Optics and Photonics (CEFOP), Universidad de Concepcion, Concepcion, Chile

3 Institute for Electronic Structure and Laser, Foundation for Research and Technology-Hellas, P.O.

Box 2208, 71003, Heraklion, Greece4 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 meta-

material 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.

Bibliografıa[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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 105


C-35: Logarithmic correction to BH entropy as Noether charge

R Aros, D E Dıaz and A. MontecinosDepartamento de Fısica, Facultad de Ingenierıa, Universidad Andres 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

4+ a · χH · φH (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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 106


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 Fısica, Pontificia Universidad Catolica de Chile, Casilla 306, Santiago 22, Chile.3 Departamento de Fısica, Universidad Catolica 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 107


C-37: Density Fluctuations in Vibrating Granular Monolayers

Gustavo Castillo1, Nicolas Mujica1, Pablo Gutierrez1, Loreto Oyarte1, Scott Waitukaitis2, Rodrigo

Soto1

1 Universidad de Chile.2 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 108


C-38: Linearly independent states decomposition: an experimental test

Marcelo Alid, A. Maldonado-Trapp, Luis Roa.Universidad de Concepcion, Concepcion, 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 char-

acterizing 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 im-

plementation 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 109


Resumenes

Exposiciones Posters.

Pucon 10-12 Nov. 2010 111


Sesion X

Miercoles 10 de Noviembre

Pucon 10-12 Nov. 2010 113


X01: Tuning Optical spectrum in graphene multilayer by external

electric fields: Ab initio calculations

J. D. Correa, E. Suarez Morell, M. Pacheco and P. VargasDepartamento de Fısica, Universidad Tecnica F. Santa Marıa, Av. Espana, 1680, Valparaıso, 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.

Bibliografıa

[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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 115


X02:Transporte en puntos cuanticos acoplados en nanocintas de grafeno

A. Leon1 and M. Pacheco2

1 Facultad de Ingenierıa, Universidad Diego Portales, Ejercito 441 Santiago, Chile.2 Depto. de Fısica, Universidad Tecnica Federico Santa Marıa, Casilla 110-V, Valparaıso, Chile

[email protected]

Keywords: Cintas de grafeno; Transporte; puntos cuanticos.

Resumen

Debido al reciente desarrollo en nanotecnologıa, nuevas estructuras de carbono han sido fabrica-das en el rango

de los nanometros, como las nanocintas de grafeno [1]. Estas estructuras han despertado un gran interes en la comu-

nidad cientıfica, debido a las interesantes propiedades que presentan. En este trabajo se investigan las propiedades

electronicas y de transporte de un arreglo de puntos cuanticos acoplados sobre una cinta de grafeno (figura 20). La

optimizacion geometrıca de las estructuras postuladas se obtienen usando el metodo Direct Inversion Iterative Sub-

space Method (DIIS) [2]. Las propiedades electronicas se obtienen a partir de calculos 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 funcion de Green fuera del equilibrio (NEGF). Todas las etapas del calculo

se realizan usando el software Openmx [4]. En nuestro estudio incorporamos impurezas donoras sustitucionales de

nitrogeno en los puntos cuanticos, debido a que en un trabajo anterior [5] establecimos que estas impurezas cambian

drasticamente las propiedades electronicas de los puntos cuanticos tipo Z, que corres-ponden a los puntos estudiados

en esta investigacion. 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 podrıan ser usadas en arquitecturas tipo automata celular, con el objetivo

de procesar informacion digital.

Figura 20: Arreglo de puntos cuanticos tipo Z en una cinta de grafeno. Las zonas con bordes zig-zag corresponden a

los puntos cuanticos.

Bibliografıa

[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. Leon, Z. Barticevic and M. Pacheco, Microelectronics Journal 39, 1239-1241, (2008).

Pucon 10-12 Nov. 2010 116


X03: Ballistic thermal transport in graphene nanoribbons

Enrique Munoz TaveraInstituto de Fısica, Facultad de Ciencias, Pontificia Universidad Catolica de Valparaıso, Avda.

Universidad 330, Curauma, Valparaıso, 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].

Bibliografıa

[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] Munoz, E., Lu, J., and Yakobson, B. I., Nano Letters 10, 1652-1656 (2010).

[5] Munoz, E. et al, Diamond and Related Materials 19, 368-373(2010).

Pucon 10-12 Nov. 2010 117


X04:Folded graphene nanoribbons as flexible carbon connections

J. W Gonzalez1, M. Pacheco1, A. Ayuela2, L. Brey3 and L. Chico3, G. Cuniberti2 and C. G. Rocha2

1Departamento de Fısica, Universidad Tecnica Federico Santa Marıa, Valparaıso, Chile.2 Donostia International Physics Center (DIPC) and Unidad de Fısica de Materiales, Centro Mixto

CSIC-UPV/EHU, Donostia, Spain.3Departamento de Teorıa y Simulacion de Materiales, Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid,

Consejo Superior de Investigaciones Cientıficas, Cantoblanco, Madrid, Spain.

[email protected]


ResumenDue 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.

Bibliografıa[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. Gonzalez, et al., Phys. Rev. B 81, 195406 (2010).

[4] Z. Liu, et al., Phys. Rev. Lett. 102, 015501 (2009).

Pucon 10-12 Nov. 2010 118


X05: Propiedades termoelectricas de cintas finitas de grafeno en

presencia de campos externos

Cesar Nunez, Rodrigo Vergara y Luis RosalesInstituto de Fısica, Pontificia Universidad Catolica de Valparaıso, Chile

[email protected]

Keywords: Grafeno, Seebeck, Conductancia Termica.

Resumen

En los utimos anos, el grafeno y los sistemas nanometricos derivados de este tales como las cintas de grafeno de ancho

finito (graphene nanoribbons) han sido objeto de intensos estudios tanto en sus propiedades fısicas fundamentales,

como en sus posibles aplicaciones en nanociencia y nanotecnologıa [1]. En este sentido, las propiedades de transporte

electronico han tomado un importante rol, debido a los potenciales usos de estos sistemas en dispositivos nano-

electronicos. Sin embargo, para plantear posibles aplicaciones en electronica, se debe conocer detalladamente los

efectos termicos en esta escala de dimensiones [2], los cuales en la actualidad se encuentran poco estudiados [3].

En este trabajo se presenta un estudio teorico de las propiedades termoelectricas de cintas finitas de grafeno. Hemos

enfocado nuestro analisis en las modulaciones del coeficiente de Seebeck (conocido tambien como poder termico) de

estas sintas de grafeno en presencia de campos electricos y magneticos externos. En funcion del campo electrico, se

mostrara que el poder termico puede ser aumentado o reducido dependiendo de la direccion e intensidada del campo.

Por otro lado, en funcion de un campo magnetico perpendicular a las cintas, se mostrara la modulacion periodica del

maximo valor de porder termico de las cintas como funcion del flujo magnetico que las atraviesa.

Bibliografıa

[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)

Pucon 10-12 Nov. 2010 119


X06: Estados resonantes y estados ligados en el continuo en un doble

punto cuantico de grafeno

J. W. Gonzalez1, M. Pacheco1, L. Rosales2, P. Orellana3

1 Departamento de Fısica, Universidad Santa Marıa, Valparaıso, Chile2 Instituto de Fısica, Pontificia Universidad Catolica de Valparaıso, Chile

3 Departamento de Fısica, Universidad Catolica del Norte, Antofagasta, Chile

[email protected]

Keywords: grafeno, estados ligados, puntos cuanticos.

Resumen

El grafeno es una red bidimensional de atomos de carbon ordenados en una arreglo periodico tipo panal de abeja.

Este material puede ser obtenido a traves de distintos metodos, tales como exfoliacion mecanica o crecimiento epi-

taxial [1]. Basado en este cristal 2-D, y usando distintas tecnicas experimentales tales como la litografıa electronica

de alta resolucion, 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 con-

stricciones espaciales de cintas de grafeno [2]. El comportamiento electronico de estos sistemas esta determinado por

su confinamiento geometrico, el cual permite la observacion de efectos cuanticos tales como la interferencia cuantica,

el tunelamiento resonante y los efectos de localizacion. La manipulacion controlada de estos efectos cuanticos, a traves

de la aplicacion de potenciales externos sobre las nanoestructuras o a traves de la modificacion de los confinamientos

geometricos, podrıan ser usados para el desarrollo de nuevas aplicaciones en ciencia y nanotecnologıa. En este trabajo

presentamos un estudio teorico de las propiedades electronicas y de transporte de heteroestructuras compuestas por

segmentos de GNRs de diferentes anchos, los cuales forman un doble punto cuantico. Estos sistemas son descritos us-

ando la aproximacion de enlace fuerte y los formalismos de funciones de Green basados en tecnicas de renormalizacion

del espacio real. Nos hemos enfocado en el estudio de la LDOS, la conductancia y las curvas caracterısticas I-V de

estos sistemas. Nuestros resultados muestran un comportamiento resonante de la conductancia del sistema, la cual

puede ser modulada a traves del cambio del confinamiento cuantico, como tambien a traves de la aplicacion de un

potencial externo en zonas determinadas del sistema. Ademas, para algunos valores de potencial externo, es posible

obtener resistencia diferencia negativa a bajas energıas [3, 4]. Finalmente, en estos sistemas es posible observar estados

ligados en el continuo, los cuales fueron predicho a los inicios de la mecanica cuantica por von Neumman y Wigner [5].

Bibliografıa

[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. Gonzalez, L. Rosales, M. Pacheco, Physica B: Cond. Matt. 404, 2773 (2009)

[4] J. W. Gonzalez, L. Rosales, M. Pacheco, enviado a Phys. Rev B (2010)

[5] J. W. Gonzalez, M. Pacheco, L. Rosales, P. A. Orellana, Eurphysics Letters, in press (2010)

Pucon 10-12 Nov. 2010 120


X07: Flat bands in slightly twisted bilayer graphene

E. Suarez Morell, J .D. Correa, P. Vargas, and M. PachecoDepartamento de Fısica, Universidad Tecnica Federico Santa Marıa, Valparaıso, 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.

Bibliografıa[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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 121


X08: Conductance of a chaotic periodic chain

F. Barra, J. ZunigaDepartamento de Fısica, Facultad de Ciencias Fısicas y Matematicas, 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.

Bibliografıa

[1] C. W. J. Beenakker, Rev. Mod. Phys. 69, 731?808 (1997)

[2] F. Barra, A. Maurel, V. Pagneux, J. Zuniga, Phys. Rev. E 81, 066210 (2010)

Pucon 10-12 Nov. 2010 122


X09: Transporte cuantico de electrones a traves de una molecula de

triple punto cuantico con tres contactos

O. Avalos, M. L. Ladron de Guevara y P. A. OrellanaUniversidad Catolica del Norte, Antofagasta, Chile.

[email protected]

Keywords: Punto cuantico, Modelo de Anderson, Densidad de Estados.

Resumen

La investigacion del transporte electronico a traves de puntos cuanticos (QDs) ha tenido un creciente interes en

los ultimos anos. Los QDs son estructuras nanometricas en las cuales se pueden confinar los electrones en las tres

dimensiones, con lo que se cuantiza la carga y la energıa, caracterısticas que tambien poseen los atomos reales.

El estudio de los QDs, ha permitido explorar aspectos presentes en los atomos y moleculas reales, tales como

propiedades electronicas y la formacion de estados moleculares. Por otra parte el transporte de electrones a traves de

QDs se caracteriza por la retencion de la coherencia de fase, razon por la cual, en ciertas configuraciones se pueden

apreciar fenomenos de interferencia cuantica, tales como el efecto Fano y el efecto Dicke. El efecto Fano nace de la

interferencia entre estados discretos de energıa y un continuo de energıa, y el efecto Dicke surge cuando dos atomos

emiten espontaneamente un foton a un mismo ambiente. Recientemente se han estudiado ampliamente estos efectos

en el contexto del transporte electronico.

En este trabajo se estudian los efectos de interferencia del transporte electronico en una molecula de triple punto

cuantico, acoplada a dos contactos laterales y a uno superior, para un caso de energıas simetricas. Se examinan la

transmision y la densidad de estados asociada a la molecula, para el caso de temperatura cero y descartando los

efectos de las interacciones electron-electron. Se observa que el espectro de la transmision se caracteriza por presentar

resonancias del tipo Fano y del tipo Breit-Wigner, incluyendo una antiresonancia Fano. Ademas 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 transmision. Tambien, se encuentran modos

subradiantes y superradiantes en el espectro de energıa, evidenciando el efecto Dicke en el modelo.

Pucon 10-12 Nov. 2010 123


X10: Transporte electronico en junturas moleculares: Electronica

molecular mediante la ecuacion maestra

P. Urrutia y A. NunezDepartamento de Fısica, Universidad de Chile, Santiago, Chile

[email protected]

Keywords: electronica, transporte, ecuacion maestra.

Resumen

El area de la electronica molecular es parte del estudio del transporte de electrones en sistemas a nano y micro

escala que ha surgido durante los ultimos anos en diferentes areas del conocimiento. En este trabajo se busca analizar el

transporte electronico que se puede producir en dımeros 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 Ecuacion Maestra cuantica (Quantum Master Equation - QME), donde se utiliza

la ecuacion de movimiento de la matriz densidad de estados de forma de resolver la ecuacion de von Neumann en el

tiempo. Para su resolucion se usara el hamiltoniano de cada subsistema mas un hamiltoniano de interaccion entre ellos.

Ademas, en el proceso se realizaran aproximaciones donde se despreciaran las fluctuaciones rapidas debido a la escala

de evolucion del sistema que es mucho mayor. Con esto podremos encontrar una ecuacion para la evolucion temporal

de la matriz densidad, llegando a una dinamica efectiva que describe nuestro sistema. Finalmente, una vez modelado

el sistema se definiran los parametros y sistemas interesantes a estudiar y revisar el transporte de un conector a otro.

Bibliografıa

[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)

Pucon 10-12 Nov. 2010 124


X11: Transporte termoelectrico en sistemas de puntos cuanticos

G. Gomez, P. A. Orellana, M. L. Ladron de Guevara1 Universidad Catolica del Norte, Antofagasta Chile.

[email protected]

Keywords: Thermopower, Puntos Cuanticos, Transporte Termoelectrico.

Resumen

El desarrollo de nanoestructuras ha tenido alto impacto en los ultimos anos debido a la fabricacion de dispositivos

cada vez mas pequenos, es por eso que es importante estudiar las propiedades de transporte electronico en estos

sistemas y en particular el transporte termoelectrico, ası como algunos de sus coeficientes como la thermopower y la

conductancia termica, donde juegan un rol fundamental la temperatura y la energıa de Fermi de los contactos. En

este trabajo se estudia el transporte termoelectrico en dos sistemas de alambres (QWs) y puntos cuanticos (QDs).

El primero de ellos consiste en un alambre cuantico acoplado lateralmente a un arreglo de N puntos cuanticos y el

segundo es un doble punto cuantico incrustado en un anillo de Aharonov-Bohm (AB) con interaccion espın-orbita

del tipo Rashba. En estos sistemas se estudia el comportamiento de la thermopower, coeficiente termoelectrico 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 caracterısticas de la funcion de transmision, 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 espın y que para algunos valores de la fase de Rashba el flujo de electrones con espın up fluye

en sentido contrario que el de los electrones con espın down. Este flujo de electrones en sentido contrario genera altas

polarizaciones de espın, haciendo que la cantidad de electrones con espın up que va en un sentido sea muy parecida a

la cantidad de electrones con espın down que fluye en sentido opuesto

Pucon 10-12 Nov. 2010 125


X12 Analytical model of non-Markovian decoherence in donor-based

charge quantum bits

F. Lastra, S. A. Reyes*, S. WallentowitzDepartamento de Fısica, Pontificia Universidad Catolica 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 126


X13: Effects of applied electric and magnetic fields on a donor impurity

in laterally coupled quantum dots

P. Ulloa, M. Pacheco, and Z. BarticevicDepartamento de Fısicas, Universidad Tecnica Federico Santa Marıa, Casilla 110-V, Valparaıso 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 127


X14: DYNAMICS AND COHERENCE OF MAGNONS IN

FERROMAGNETIC THIN FILMS.

R. Troncoso and Alvaro S. NunezDepartamento de Fısica, Facultad de Ciencias Fısicas y Matematicas, 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 collec-

tive 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 128


X15: Fabricacion y caracterizacion de arreglos de nanohilos magneticos

en pelıculas nanoporosas de alumina anodica

C. Gallardo1, J. L. Palma1, R. Lavın1,2, J.C. Denardin1

1 Departamento de Fısica. Universidad de Santiago de Chile, USACH, 9170124 Santiago, Chile2 Facultad de Ingenierıa, Universidad Diego Portales, Ejercito 441, Santiago, Chile

[email protected]

Keywords: membranas nanoporosas, nanohilos, nanoestructuras magneticas.

Resumen

La aplicacion de un proceso de doble anodizacion a laminas de aluminio de alta pureza (99.999 %), ha permitido

producir una estructura hexagonal ordenada de poros cilındricos paralelos entre sı (Fig. 24). Estas nanomebranas se han

transformado en un interesante molde para la fabricacion de nanoestructuras magneticas como arreglos ordenados de

nanohilos y antidos de diferentes materiales (Ni, Co, Py, etc.) [1, 2]. Mediante el control de diferentes parametros en el

proceso de fabricacion (tiempo de anodizacion, voltaje de anodizacion, temperatura del electrolito y tipo de electrolito)

se han optimizado las condiciones de fabricacion de modo que se ha alcanzado un control sobre las caracterısticas

geometricas de las nanomembranas (separacion entre poros y diametro de poros). Las caracterısticas generales de las

nanomembranas las podemos resumir en: diametro de poros en un intervalo entre 30 y 100 nm, una separacion entre

ellos o parametro de red entre 65 a 200 nm, y longitudes en un rango comprendido entre unas decenas de nanometros

y decenas de micras.

Figura 24: Imagenes SEM de pelıculas nanoporosas obtenidas para diferentes parametros de anodizacion.

Arreglos ordenados de nanohilos magneticos de Ni, Co y multisegmentados (Ni/Co) de diferentes longitudes y

diametros se han fabricado a traves de un proceso de electrodeposicion en las nanomembranas. La dependencia de las

propiedades magneticas en funcion de los parametros geometricos de los arreglos se ha investigado experimentalmente

a traves de curvas de histeresis realizadas en VSM (vibrating sample magnetometer) y SQUID (superconducting

quantum interference device). Finalmente se ha obtenido un modelo analıtico que permite describir el comportamiento

de la coercividad y remanencia de estos sistemas en funcion de los parametros geometricos del arreglo de nanohilos.

Bibliografıa

[1] R. Lavin, J. C. Denardin, A. P. Espejo, A. Cortes and H. Gomez, 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)

Pucon 10-12 Nov. 2010 129


X16: Estimacion de la energıa fundamental de un sistema magnetico

usando cotas inferiores

Roberto Hauyon1 ,Tabatha Rodriguez 1 y Jaime Roessler1

1 Departamento de Fısica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Casilla 653, Santiago, Chile.

[email protected]

Keywords: Magnetismo, Estado Base

ResumenEl metodo variacional de Rayleigh-Ritz es muy valioso, en cuanto permite obtener cotas superiores bastante es-

trechas para la energıa 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 ultimo, hemos desarrollado un metodo variacional que entrega cotas inferiores a la energıa

fundamental E0. En el complejo caso de electrones interactuantes [5, 6, 7], nuestro metodo permite limitar el sistema a

un pequeno cumulo descrito por un Hamiltoniano optimizado. Este ultimo corrige en cierto grado el efecto de tamano

finito . Esta optimizacion se basa en el siguiente Teorema:

Sea H = H1 +H2 . Esta particion del Hamiltoniano corresponde a una ”fragmentacion”del sistema inicial en dos

subsistemas (con solo un pequeno traslape entre ellos), lo que involucra una reduccion casi exponencial del tamano

de las matrices a considerar. Sean A1, A2 un par de operadores autohermıticos arbitrarios, y λ1, λ2 dos parametros

reales asociados. Definimos los Hamiltonianos Hn = Hn + iλn[H,An], n = 1, 2, donde [H,A] es el conmutador.

El imaginario i asegura el caracter autohermıtico de Hn. Denotemos por ǫGSK la energıa base de un Hamiltoniano

arbitrario K. Entonces se puede demostrar que:

ǫGSH ≥ ǫGSH1 + ǫGSH2 (7)

Para obtener la optima cota inferior, debemos maximizar el lado derecho de la relacion (7) respecto a λ1, λ2. Ellolleva a condiciones hiperviriales (CH) para el Hamiltoniano original H. Hemos probado que una cadena infinita de

CH es equivalente a la condicion de autoenergıas, por lo que esperamos que este metodo es un buen estimador de

E0 si imponemos las adecuadas CH. Hemos puesto a prueba este metodo en pequenas cadenas de Heisenberg antifer-

romagneticas. Sorprendentemente, en el caso de 4 spines 12 hemos reproducido exactamente la energıa fundamental,

trabajando con fragmentos menores. Durante la presentacion mostraremos resultados para sistemas mayores, de modo

de dar una vision mas amplia de la eficacia del metodo.

Bibliografıa[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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 130


X17: Modos de reversion en nanohilos magneticos asimetricos.

Evidencia de gotas magneticas

B. Leighton1, Juan Escrig11,2

1 Universidad de Santiago de Chile, USACH, Santiago, Chile2 Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y Nanotecnologıa, CEDENNA, Santiago, Chile

[email protected]

Keywords: Hilos asimetricos, modos de reversion, gotas magneticas.

Resumen

Estudios recientes sobre estas estructuras han sido desarrollados con el objeto de determinar el estado magnetico

estable como funcion de su geometrıa. En particular, el estudio de arreglos ordenados de hilos magneticos con diametros

en el rango comprendido entre los diez y cientos de nanometros es un topico de creciente interes. El proceso de

anodizacion usado para obtener poros auto-organizados en membranas es una tecnica directa, simple y economica en

la fabricacion de moldes para la produccion de nanohilos magneticos altamente ordenados. Este ordenamiento, junto

con la naturaleza magnetica de los nanohilos, da origen a propiedades cooperativas interesantes tanto desde un punto

de vista fundamental como tecnologico, dando pie al exito de dichas nanoestructuras en proceso de almacenamiento

de informacion de alta densidad.

Figura 25: (Izquierda)Campo vectorial de la magnetizacion durante el proceso de reversion para un hilo de diametro

d = 50 nm y un corte controlado de 50% respecto al radio del cilindro completo.(Derecha)Magnetizacion promedio a

lo largo del eje del hilo.

Es importante establecer la forma y condiciones mediante la cual ocurre el proceso de reversion de la magnetizacion.

Aunque el proceso de reversion es bien conocido para los nanohilos ferromagneticos, el fenomeno equivalente en

nanohilos asimetricos no ha sido investigado, a pesar de algunas ventajas que estos presentan sobre los cilindros

solidos. Los nanohilos asimetricos presentan curvas de histeresis diferentes como funcion del corte realizado sobre los

hilos. Ademas, podemos controlar el proceso de reversion de la magnetizacion realizando cortes controlados.

En este poster presentaremos nuestros ultimos resultados sobre las propiedades magneticas de nanohilos asimetri-

cos aislados como funcion de su geometrıa. Mediante simulaciones micromagneticas, realizadas usando el programa

OOMMF [1], hemos obtenido curvas de histeresis para los nanohilos variando tanto el diametro como el corte de

los hilos. Presentamos imagenes unicas que demuestran la existencia de gotas magneticas, las que, en una primera

aproximacion, relacionamos con la transicion entre los modos de reversion de la magnetizacion presentes en estos

sistemas.

Bibliografıa

[1] http://math.nist.gov/oommf

Pucon 10-12 Nov. 2010 131


X18: Fuerzas entre nanocilindros magneticos ordenados en arreglos

hexagonales

Eduardo Cisternas y Eugenio E. VogelDepartamento de Ciencias Fısicas, Universidad de La Frontera, Temuco, Chile

[email protected], ee [email protected]

Keywords: Magnetismo, Nanocilindros, Nanoestructuras

Resumen

Nanocilindros magneticos (tubos y alambres) han despertado un considerable interes en los ultimos anos debido

a que es posible sintetizarlos por diversos metodos experimentales y a que sus propiedades sugieren potenciales apli-

caciones tecnologicas. Recientemente se ha indagado en la interaccion entre dos cilindros paralelos aislados, y se han

presentado resultados tanto desde el punto de vista energetico [1] como de la fuerza entre ellos [2]. En este trabajo

avanzamos en el estudio de la interaccion resultante en sistemas compuestos por nanocilindros magneticos atrapados en

la membrana de alumina en la que estos son crecidos. Con este proposito, partimos estudiando la energıa de interaccion

y la fuerza repulsiva entre dos cilindros paralelos para luego ampliar el analisis a la interaccion entre varios cilindros

ordenados segun la red triangular impuesta por la membrana de alumina. La consideracion tanto de sistemas discretos

(pocos cilindros individuales) como de sistemas continuos (grandes cantidades de cilindros) nos permiten extender el

analisis a una membrana macroscopica tratada como una distribucion continua de cilindros, lo que se asemeja a la

configuracion obtenida en el laboratorio. Ademas, la interaccion resultante se analiza bajo los diferentes regımenes

que resultan de la modificacion de parametros 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 separacion entre primeros vecinos y largo

de los cilindros. De nuestro particular interes es establecer si las fuerzas repulsivas resultantes tras la aplicacion de

un campo magnetico externo (paralelo al eje de los cilindros) es capaz de producir deformaciones observables en la

membrana de alumina y presentamos la discusion de una posible medicion experimental de este efecto.

Bibliografıa

[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)

Pucon 10-12 Nov. 2010 132


X19:Propiedades magneticas de nanoanillos asimetricos

C. Morales1, J.L. Palma1, B. Leighton1, J. Lopez2, D. Altbir1,3, J. Escrig1,3

1 Departamento de Fısica, Universidad de Santiago de Chile, USACH, Av. Ecuador 3493, Santiago,

Chile2 Departamento de Fısica, Universidad Tecnica Federico Santa Marıa, Av. Espana 1680, Valparaiso

Chile3 Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y la Nanotecnologia, CEDENNA, Av. Ecuador 3493,

Santiago, Chile

Pi 3,[email protected]

Keywords: Cohersividad, Remanencia, Asimetrıa.

Resumen

Las nanoestructuras magneticas producidas mediante tecnicas litograficas pueden ser usadas en una amplia variedad

de potenciales aplicaciones debido a que podemos controlar sus propiedades mediante la correcta eleccion de su

geometrıa [1]. Entre las geometrıas existentes, el anillo es de particular interes debido a que presenta una configuracion

magnetica libre de core (componente de la magnetizacion que esta fuera del plano del anillo) que permite campos de

reversion uniformes, garantizando reproducibilidad en los procesos de lectura-escritura [2].

Las configuraciones magneticas presentes en un anillo dependen de la competencia entre la anisotropıa magne-

tocristalina, la energıa de intercambio, y las energıas magnetostaticas. Ası, el estado de vortice existe para un amplio

rango de tamanos de los anillos. Este esta caracterizado por la polaridad, que es la direccion de la magnetizacion del

core (arriba o abajo), y la quiralidad, que es la rotacion de la magnetizacion (en el sentido del reloj o en el sentido con-

trario). Los cuatro potenciales estados son independientes y, consecuentemente, el estado de vortice puede almacenar

la informacion de cuatro bits magneticos.

Ası, en este trabajo estamos interesados en investigar anillos asimetricos como funcion de sus parametros geometri-

cos. Mediante simulaciones micromagneticas, usando el software libre OOMMF [3] simulamos las curvas de hysteresis

de diferentes anillos y caracterizamos la coercividad y remanencia como funcion de la asimetrıa del anillo. Ademas,

investigamos la dependencia angular de la coercividad y remanencia en estos nanoanillos.

Bibliografıa

[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

Pucon 10-12 Nov. 2010 133


X20: Sistemas magneticos de Antidots

J. L. Palma1, P. Toro1, C. Gallardo1, R. Lavın1, J. C. Denardın1,2 J. Escrig1,2

1Universidad de Santiago Chile, USACH, Santiago, Chile.2 Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y Nanotecnologıa, CEDENNA, Santiago, Chile.

[email protected]

Keywords: Antidots magneticos, AAO

Resumen

Las nanoestructuras magneticas producidas mediante la deposicion de material magnetico sobre alumina porosa

(AAO) pueden ser usadas en una amplia variedad de potenciales aplicaciones. En este trabajo presentamos parte

de los resultados de nuestra investigacion sobre antidots magneticos, los que contemplan el proceso de sıntesis, su

caracterizacion magnetica y simulaciones micromagneticas de estos sistemas.

Los arreglos de antidots se obtienen mediante la deposicion de material magnetico sobre la superficie porosa de la

AAO. Durante el proceso de sıntesis hemos sido capaces de controlar los parametros geometricos tales como: el espesor

de la lamina, y el diametro y separacion de los poros [1] (figura Izquierda y extrea izquierda).

Figura 26: (Extrema Izquierda) AAO con ≈ 50 nm de diametro, (Izquierda) antidots de nıquel con dispersion no

calculada del diametro, ambas con separacion entre poros de ≈ 100nm. (Derecha) curvas de histeresis para diferentes

diametros de los poros, (Extrema Derecha) coercividad y remanencia como funcion del angulo de aplicacion del campo

externo, donde theta 90 esta fuera del plano de la muestra mientras que theta 0 esta en el plano. Ambas figuras han

sido simuladas usando el programa OOMMF.

Ademas, con la intencion de comprender el comportamiento magnetico de estos sistemas, hemos realizado sim-

ulaciones micromagneticas usando el programa OOMMF [2][2]. Hemos simulado curvas de histeresis de arreg-

los hexagonales de antidots de Ni utilizando los siguientes parametros: A = 4,9x105A/m, MS = 9x10−12 J/m,

K1 = −5,7x10−3J/m3 y α = 0,5. En particular, estamos interesados en investigar como la coercividad y remanencia

cambian como funcion del angulo en que apliquemos un campo magnetico externo (figura derecha y extrema derecha).

Bibliografıa

[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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 134


X21: ARREGLOS ORDENADOS DE NANOHILOS Y ANTIDOTS

C. Gallardo, J.L. Palma, R. Lavın, J.C. DenardinDepartamento de Fısica, Universidad de Santiago de Chile, USACH, Av. Ecuador 3493, Santiago,

Chile.

Resumen

Los arreglos ordenados de nanoestructuras tienen un interes considerable, el cual es motivado por sus aplicaciones

en almacenamiento de informacion magnetica de alta densidad y en sensores magneticos.

En este trabajo se estudian arreglos ordenados de nanohilos y antidots, creados en una membrana de alumina

porosa (Anodic Aluminium Oxide (AAO)) con distintas tecnicas de deposicion. Para el caso de arreglos ordenados

de nanohilos, se deposita material magnetico dentro de los poros del AAO, obteniendose hilos con una gran razon de

aspecto (L >> R), paralelos entre si y ordenados hexagonalmente. Para el caso del arreglo de antidots, se deposita

material magnetico sobre el AAO, y se obtiene una matriz ordenada hexagonalmente. Las imagenes SEM muestran el

alto orden impuesto por la AAO para estos tipos de estructura.

Se observa que la geometrıa de cada elemento nanometrico, ası como la geometrıa del arreglo (largo para el caso

de nanohilos, espesor para el caso de la pelıcula de antidots, radio y separacion entre elementos para ambos casos),

influye fuertemente sobre las propiedades magneticas de estos arreglos.

La realizacion de una serie de experimentos controlados, ademas de tecnicas de simulacion (realizadas en el software

libre OOMMF), nos permitiran encontrar las dependencias entre los parametros magneticos y geometricos. Ası en este

trabajo estamos interesados en investigar estas estructuras y encontrar la coercividad y remanencia, ademas de la

dependencia angular con el campo magnetico aplicado.

Pucon 10-12 Nov. 2010 135


X22: Dinamica de sistemas magneticos: Fuerzas magnetostaticas

M. Ossandon1, A. Pereira1, R. Bernal1, J. C. Denardin1,2, J. Escrig1,2

1 Departamento de Fısica, Universidad de Santiago de Chile, Santiago, Chile2 Center for the Development for Nanoscience and Nanotechnology, CEDENNA, Santiago, Chile

[email protected]

Keywords: Microhilos magneticos, interaccion magnetostatica, fuerzas.

Resumen

La integracion de la biologıa y la fısica en la escala micro- y nanometrica tiene el potencial de generar un fuerte

impacto en muchas areas de la ciencia y tecnologıa. Las partıculas esfericas metalicas y semiconductoras, presentes

en soluciones coloidales, se ordenan espontaneamente en ciertas configuraciones bajo las condiciones experimentales

apropiadas. [1] Sin embargo, hilos y tubos pueden ser ensamblados en arreglos y configuraciones que no son posi-

bles de formar con partıculas esfericas. Ademas, debido a su gran razon de aspecto los hilos y tubos presentan una

magnetizacion remanente importante, y pueden ser usados en ambientes de campo debil, donde las partıculas super-

paramagneticas no son utiles.

Aunque en la actualidad existen calculos analıticos que dan cuenta de la interaccion magnetostatica entre hilos y

tubos magneticos, [2] en la practica resulta extremadamente complejo individualizar un elemento magnetico particular.

De esta forma, es muy interesante estudiar un sistema macroscopico analogo, como son los microhilos magneticos

amorfos. [3]

Ası, estamos interesados en observar si los microhilos amorfos suspendidos en fluidos pueden orientarse y ensam-

blarse con campos magneticos externos. Como una primera aproximacion asumiremos que el arrastre viscoso y la

interaccion magnetostatica son las fuerzas dominantes.

Bibliografıa

[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. Ossandon, A. Pereira, R. Bernal, J. C. Denardin, J. Escrig, Mex. J. Phys. (aceptada).

Pucon 10-12 Nov. 2010 136


X23:Propiedades magneticas de nanoestructuras de Fe en forma de

estadio

Nicolas Vargas, Sebastian Castillo, Juan Escrig y Dora Altbir

Keywords:

Resumen

Uno de los temas mas estudiados en los ultimos anos en magnetismo son los procesos de reversion de la magneti-

zacion y la estructura de dominio partıculas de tamano nanometrico, debido a sus potenciales aplicaciones en memorias

magneticas no volatiles o sensores de campo magnetico de alta resolucion [1][1]. Recientemente, Dan Dalhberg et al.

[2] han estudiado la inversion de la magnetizacion de partıculas nanometricas en forma de estadio, con dimensiones

del orden de cientos de nanometros. En general, para los estadios de pequena relacion de aspecto (relacion de longitud

y ancho), la magnetizacion se invierte mediante la formacion de un vortice unico y su propagacion es a lo largo del

estadio (cuando el campo se aplica perpendicular al eje longitudinal).

Figura 27: Curvas de histeresis para: (a) un estadio de s=10[nm] (dot simetrico) cuyo modo de reversion es un

vortice, (b) un estadio de s=40[nm] cuyo modo de reversion es mediante dos vertices que se aniquilan entre sı, y (c)

un estadio de s=60[nm] cuyo modo de reversion es mediante dos vertices que se unen formando un unico vortice. El

diametro del semi-dot es de 80 [nm], la altura es 20 [nm] y el parametro s representa el largo de la seccion rectangular

del estadio.

En este trabajo estudiamos las propiedades magneticas de nanoestructuras de Fe en forma de estadio. Utilizando

simulaciones micromagneticas[3], obtenemos las curvas de histeresis que nos permiten estudiar los modos de reversion

de estas nanoestructuras, y ası realizar una caracterizacion en funcion de su geometrıa.

Bibliografıa

[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/

Pucon 10-12 Nov. 2010 137


X24: Influence of Dzyaloshinski-Moriya interactions on the

entanglement features of molecular 12-spin-chains: The Cr-Ni composed

magnets and beyond

J. M. Florez1,2, P. Vargas1

1 Departamento de Fısica, Universidad Tecnica Federico Santa Marıa, Chile2 Materials Science and Engineering Department, Massachusetts Institute of Technology, USA


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 12 -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.

Bibliografıa[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)

Pucon 10-12 Nov. 2010 138


X25:Ecos de polarizacion y decoherencia cuantica en sistemas de espines

nucleares, observados por Resonancia Magnetica Nuclear de estado

solido

Chattah A.K., Fernandez L., Nieva J.I.Facultad de Matematica Astronomıa y Fısica- U.N.C.

Resumen

El estudio de la evolucion y control de la dinamica cuantica en espacios de Hilbert de muchos cuerpos concentra

la atencion teorica y experimental debido a su aplicacion directa en, por ejemplo, procesos de informacion cuantica.

El mayor problema con que se encuentra la implementacion de un registro cuantico aparece por la degradacion de la

correlacion entre estados debido a su interaccion con el entorno. Este proceso se conoce como decoherencia y determina

cuanta informacion puede ser transmitida desde una manipulacion cuantica a la siguiente. La Resonancia Magnetica

Nuclear (RMN) de estado solido es una tecnica que permite estudiar la decoherencia en sistemas constituidos por es-

pines nucleares acoplados. Estudiando la generacion y evolucion de coherencias cuanticas multiples mediante secuencias

de pulsos, se puede obtener informacion sobre cluster de espines, conectividad y decoherencia. En este trabajo, nuestro

objetivo es cuantificar los factores de decoherencia a traves del Eco de Loschmidt, el cual es generado revirtiendo la

evolucion del sistema a traves del cambio de signo en el Hamiltoniano. Implementaciones con diferentes Hamiltonianos

pueden darnos informacion sobre factores de decoherencia intrınseca o producida por imperfecciones experimentales

[C.M. Sanchez et al. Phys. Rev.A, 2009]. Trabajaremos con la dinamica de espines bajo dos Hamiltonianos diferentes:

Hamiltoniano dipolar rotado Hxx y Hamiltoniano de coherencias dobles HDQ. El sistema que utilizaremos es el

cristal lıquido 8CB el cual puede considerarse como un sistema cerrado con un numero finito de espines. La dinamica

de espines se analizara comparando la evolucion de las coherencias cuanticas para cada situacion.

Pucon 10-12 Nov. 2010 139


X26: ¿Es posible predecir el punto de fusion de un solido usando

simulacion computacional atomıstica?

Sergio DavisGrupo de NanoMateriales, Departamento de Fısica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile,


Keywords: materia condensada, dinamica molecular, fusion

Resumen

A pesar de la gran cantidad de estudios [1, 2, 3, 4] dedicados al tema desde el siglo pasado, el mecanismo a

nivel atomico que conduce a la fusion de un solido es, en gran medida, un problema abierto en Fısica de la Materia

Condensada.

El presente trabajo entrega una revision de las principales teorıas de la fusion y sus desarrollos mas recientes, al

igual que los metodos basados en simulacion computacional que nos permiten estimar puntos y curvas de fusion para

diversos materiales. Estos metodos son contrastados en terminos de su capacidad de prediccion, su costo computacional

y sus limitaciones intrınsecas.

En particular se presenta el recientemente desarrollado metodo Z [5, 6], el cual permite determinar el punto de

fusion por medio de simulaciones de dinamica molecular en el ensemble microcanonico, y cuya aplicacion ademas

revela informacion valiosa acerca de las condiciones y mecanismos que desencadenan la transicion solido-lıquido.

Bibliografıa

[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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 140


X27: Impactos supersonicos de nano-proyectiles de cobre: un estudio

mediante dinamica molecular

N. Amigo1, C. Loyola1,2, S. Davis1, G. Gutierrez1

1 1 Grupo de NanoMateriales, Departamento de Fısica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile,

Casilla 653, Santiago, Chile2 Department of Materials Science and Engineering, Iowa State University, USA.

[email protected]

Keywords: Colisiones, nanomateriales, simulacion computacional.

Resumen

Se estudia, a nivel atomico, los efectos de colisiones entre un nano-proyectil de cobre (Cu) y un blanco, tambien de

cobre, mediante simulacion computacional de dinamica molecular [1, 2]. El sistema, que al inicio esta a una temperatura

de 300 K, consiste en un proyectil cuasi-cubico de 40 atomos de Cu que se hace impactar sobre un paralelepıpedo (el

cual juega el papel del blanco) compuesto de 13500 atomos de Cu (ver figura 28). El analisis 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 dinamico del sistema mediante el calculo de la funcion

de distribucion de pares, de un detallado analisis de vecinos comunes y la evaluacion de los perfiles de densidad y

temperatura en diferentes instantes de tiempo. A partir de estos diagnosticos es possible distinguir tres regımenes

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 presion) que licua localmente al blanco, produciendo cambios

estructurales considerables en este.

Figura 28: Impacto del nano-proyectil. Los atomos estan coloreados de acuerdo a su energıa cinetica (temperatura),

desde azul (baja temperatura) a rojo (alta temperatura).

Bibliografıa

[1] S. Davis, C. Loyola, F. Gonzalez, 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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 141


X28: Estudio de propiedades mecanicas y termodinamicas de

biomateriales por medio de dinamica molecular

D. Contreras1, R. Urzua1,2, J. Munoz1, G. Gutierrez1


Casilla 653, Santiago, Chile.2 Departamento de Fısicoquımica, Universidad Andres Bello.

[email protected]

Keywords: Biomateriales, simulacion computacional.

Resumen

Es fundamental para ciertos estudios teoricos y practicos en biologıa molecular poseer una caracterizacion fısica,

tanto mecanica como termodinanica, de las biomoleculas estudiadas [1]. En este trabajo se estudio por medio de

simulacion computacional diversas propiedades mecanicas y termodinamicas de una seccion de proteına, con el objetivo

de mostrar parte de las posibilidades que permite este tipo de estudios en la caracterizacion de biomaterials [2]. La

molecula analizada corresponde a una beta-helice que forma parte de una beta-amiloide, la cual por medio del programa

de dinamica molecular NAMD [3], habitualmente usado en bioinformatica, fue sometida a una dinamica molecular

en equilibrio termodinamico en el ensamble NVT, donde se obtuvieron algunas de sus propiedades termodinamicas.

Posteriormente, se sometio a esta misma a un estiramiento mediante Steered Molecular Dynamics (dinamica molecular

dirigida), para obtener el perfil de fuerza de este proceso, el cual permite caracterizar mecanicamente la proteına,

conociendo propiedades como su maxima resistencia a la traccion, 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.

Bibliografıa

[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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 142


X29: Line shapes in infrared absorption by solids and by atomic or

molecular species embedded in solids

Miguel Lagos1, Felipe. Asenjo2,3, Roberto Hauyon,2, Denisse Pasten2 and Pablo Moya2

1 Departamento de Ciencias Aplicadas, Facultad de Ingenierıa, Universidad de Talca, Campus Los

Niches, Curico, Chile.2 Departamento de Fısica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Las Palmeras 3425, Casilla

653, Santiago, Chile.3 Departamento de Ciencias, Facultad de Artes Liberales, Universidad Adolfo Ibanez, Diagonal Las

Torres 2640, Penalolen, 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.

Bibliografıa

[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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 143


X30: Interpolation based strategy in descriptor space: search for

minimal energy structures of free-standing nanoclusters

Tabatha Rodrıguez1,3, Jose Rogan1,3, Max Ramırez1,3, Alejandro Varas1,3, Juan Alejandro

Valdivia1,3, and Miguel Kiwi1,2,3

1 Departamento de Fısica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Santiago Chile2 Facultad de Fısica, P. Universidad Catolica de Chile, Santiago Chile

3 Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y la Nanotecnologıa, 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.

Bibliografıa

[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)

Pucon 10-12 Nov. 2010 144


X31: Unbiased Global Optimization applied to small transition metal

clusters

Max Ramırez1,3 , Jose Rogan1,3 , Juan Alejandro Valdivia1,3 , Ricardo Ramırez2,3 , and Miguel

Kiwi1,2,3

1 Departamento de Fısica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Santiago, Chile.2 Facultad de Fısica, Universidad Catolica de Chile, Santiago, Chile.

3 Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y la Nanotecnologıa 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.

Bibliografıa

[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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 145


X32: Sudden chain energy transfer events in vibrated granular media

Nicolas Rivas1, Suomi Ponce1, Basile Gallet3, Dino Risso2, Rodrigo Soto1, Patricio Cordero1,

Nicolas Mujica1

1 Departamento de Fısica, FCFM, Universidad de Chile, Santiago, Chile2 Departamento de Fısica, Universidad del Bıo-Bıo, Concepcion, Chile

3 Laboratoire de Physique Statistique, CNRS, Ecole Normale Superieure, Paris, France

[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

Pucon 10-12 Nov. 2010 146


X33: Calculo de funcion de correlacion de Speckle, mediante metodos

basados en estadısticas de cuarto orden

L. Ortiz1, R. Guzman1,2

1 Departamento de Ciencias Fısicas, Universidad de La Frontera, Temuco Chile2 Center for Optics and Photonics, (CEFOP), Universidad de Concepcion, Concepcion, Chile.

Keywords: iBiospeckle, HOS (High Order Spectra), Matriz de Correlacion de Speckle.

[email protected]

Resumen

El fenomeno de speckle dinamico o Biospeckle ha sido propuesto como una tecnica util en aplicaciones que van

desde la estudios biomedicos hasta el secado de pintura. El principio detras de dichas aplicaciones es la correlacion

que existe entre las propiedades estadısticas de los patrones de speckle y los parametros de la actividad de las super-

ficies dispersoras. Hasta donde sabemos, se han utilizado unicamente propiedades estadısticas de segundo orden. Sin

embargo, la estadıstica de intensidad de Speckle no es gaussiana y por lo tanto admite correlaciones de orden mas alto

que dos.

En este trabajo se presenta un calculo de la funcion de correlacion de cuatro puntos (cuarto orden)[1, 2, 3, 4] en

los patrones de speckle dinamico (o biospeckle). Se explora ademas, la informacion que puede obtenerse respecto de

las propiedades geometricas y dinamicas de las superficies dispersoras. Para ello se encontrara la varianza de cuarto

orden, mediante el calculo de momentos y cumulantes, y de esta manera mostrar cuantitativa y cualitativamente, las

ventajas y limitaciones que este enfoque presenta frente al tratamiento estadıstico tradicional de segundo orden, que

se usa habitualmente en Biospeckle.

Bibliografıa

[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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 147


X34: Caracterizacion de un instrumento de referencia para mediciones

absolutas de radiacion 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 historicamente una tarea difıcil. El hecho que las

irradiancias varıen en varios ordenes de magnitud en un rango relativamente pequeno de longitud de onda (290 a 315

nm) requiere instrumentos con amplio rango dinamico 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

estandares para diferentes aplicaciones cientıficas. La red para la deteccion de cambios de composicion atmosferica

(NDACC) (ex Network for the Detection of Stratospheric Change (NDSC)) definio 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 geograficas o la identificacion de tendencias. A continuacion reportamos la

caracterizacion de un sistema de espectroradiometrıa desarrollado atendiendo a las especificaciones de la NDACC.

La caracterizacion involucro el estudio, evaluacion, minimizacion y/o correccion de las principales fuentes de error

afectando el sistema. El sistema esta 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 optica que emplea un difusor de bajo error

del coseno (¡10 % para angulos del cenit menores a 60 grados) conectada al doble monocromador con una fibra optica

de alta calidad. El sistema se completa con un set de lamparas calibradas respecto a patrones internacionales que

garantizan la trazabilidad de las mediciones absolutas de irradiancia UV. La estabilidad de estos estandares tambien

fue evaluada y caracterizada. Dadas las caracterısticas del sistema de espectroradiometrıa 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 148


X35: New apporaches on Quantum State Engineering: Pixel States

M. A. Solıs-Prosser1,2 and E. S. Gomez1,2

1Departamento de Fısica, Facultad de Ciencias Fısicas y Matematicas, Universidad de Concepcion,

Concepcion, Chile.2 Center for Optics and Photonics, Concepcion, 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.

Bibliografıa

[1] L. Neves, S. Padua 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. Guzman and C. Saavedra, Opt. Express 17, 10688-10696 (2009).

[4] G. Lima, E. S. G´omez, A. Vargas, R. O. Vianna, and C. Saavedra. arXiv:1004.2297v1 [quant-ph] 14 Apr 2010.

Pucon 10-12 Nov. 2010 149


X36: Pinzas opticas: una propuesta para aislacion selectiva y clonacion

de cianobacterias del desierto de Atacama

N. Cisternas1, G. Araneda1, J. Staforelli1, A. Azua-Bustos2

1 Center for Optics and Photonics, Universidad de Concepcion, Casilla 160-C, Concepcion, Chile.2 Facultad de Ciencias Biologicas, Departamento de Genetica Molecular y Microbiologıa, Pontificia

Universidad Catolica de Chile, Santiago, Chile.

[email protected]

Keywords: Pinzas Opticas, Cianobacterias.

ResumenDel estudio de las fuerzas de interaccion entre una partıcula esferica dielectrica y la radiacion electromagnetica,

surge una amplia gama de aplicaciones relacionadas con la manipulacion de partıculas micrometricas inorganicas y

organicas utilizando luz laser. Una de estas aplicaciones es el confinamiento y control espacial de partıculas mediante

un haz altamente enfocado, tecnica conocida como Pinzas Opticas [1].

Las fuerzas de confinamiento que dan origen a una pinza optica son comunmente descritas a partir de la accion

de dos fuerzas resultantes del intercambio de momentum entre los fotones del haz laser y la partıcula: la Fuerza de

Scattering y la Fuerza de Gradiente. La primera de estas fuerzas se debe al momentum que adquiere la partıcula

producto de los fotones reflejados sobre esta y que la empujan en la direccion de propagacion de haz. Por otro lado,

cuando un foton es transmitido a traves de una partıcula dielectrica de un ındice de refraccion distinto al del medio,

foton sera desviado de su trayectoria original debido al cambio en el ındice de refraccion, cambiando su direccion.

Por conservacion de momentum, este cambio en la trayectoria del foton afectara directamente el momentum de la

partıcula. Para partıculas con ındice de refraccion mayor que el del medio circundante, estas sentiran una fuerza de

atraccion hacia la region 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 optico.

La investigacion basica llevada a cabo hoy en dıa con cianobacterias del Desierto de Atacama persigue en primera in-

stancia caracterizar las especies existentes en ese lugar. En una segunda instancia, estudiar como se podrıan aprovechar

algunas de estas cianobacterias desde el punto de vista biotecnologico [3, 4, 5]. En este trabajo, proponemos una

aplicacion de la tecnica de pinzas opticas para la manipulacion e individualizacion de estas especies. Estas, son partic-

ularmente complicadas de aislar a traves de metodos tradicionales, dado que habitualmente se encuentran formando

parte de complejos biofilms junto a otras especies de bacterias, hongos y microalgas. El metodo propuesto se basa

en la implementacion combinada de pinzas opticas 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 mas de las

cianobacterias presentes y la identificacion molecular de estas (identidad filogenetica).

Bibliografıa[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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 150


X37: Quantum process reconstruction based on mutually unbiased basis

A. Fernandez-Perez1 and C. Saavedra1,2

1 Center for Optics and Photonics, Universidad de Concepcion, Casilla 160-C, Concepcion, Chile2 Departamento de Fısica, Facultad de Ciencias Fısicas y Matematicas, Universidad de Concepcion,

Casilla 160-C, Concepcion, Chile.

[email protected]

Keywords:

ResumenIn 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 multi-

qubit 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.

Bibliografıa[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, Berlın, 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. Munoz, A. Fernandez, and C. Saavedra, Phys. Rev. A 77, 060303(R) (2008).

[11] W.K. Wootters and B.D. Fields, Ann. Phys. 191, 363 (1989).

Pucon 10-12 Nov. 2010 151


X38: Transporte controlado de un foton a traves de un arreglo 1-D de

cavidades acopladas en interaccion con atomos del tipo V

M. Ahumada1, N. Cortes1, M.L. Ladron de Guevara1,P.A. Orellana1

1 Depto. de Fısica, Universidad Catolica 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 atomo de tres niveles tipo V; el cual puede

ser considerado como un nodo cuantico funcional [1]. Hemos encontrado una expresion analıtica para la reflexion y

transmision, generalizando el sistema para N cavidades. Estudiamos el sistema en funcion de la energıa del foton

incidente y de los parametros que determinan el sistema. Encontramos que en el centro de la banda de energıas

permitidas la reflexion desarrolla bandas oscilantes con resonancias y antiresonancias, ademas para N suficientemente

grande se presentan bandas permitidas y prohibidas y estados ligados en el continuo debido a la interferencia cuantica

en el sistema [2], el cual es independiente del numero de cavidades existentes en el arreglo. En particular estudiamos

y controlamos teoricamente las propiedades de transporte de un foton a traves de un arreglo de N cavidades.

Figura 1. Sistema 1-D de N cavidades, con un atomo tipo V depositado en cada cavidad. Figura 2. Reflexion en

funcion de la energıa de un foton incidente para distintos numeros N de cavidades.

Bibliografıa

[1] Z.R Gong, H.Ian, Lan Zhou, and C.P. Sun. 2008. Phys. Rev. A 78, 053806.

[2] P. A.Orellana, M.L. Ladron de Guevara and F. Dominguez-Adame. 2005. Physica E 25 384-389

Pucon 10-12 Nov. 2010 152


X39: Monte carlo simulations of light scattering in plant tissues.

P. Alvarez1,2 and R. Guzman1,2

1 Departamento de Ciencias Fısicas, Universidad de La Frontera, Casilla 54-D, Temuco Chile.2 Center for Optics and Photonics, Universidad de Concepcion, Casilla 4016, Concepcion, 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 ra-

diation 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 developmen-

tal 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.

Bibliografıa

[1] G. Muller, B. Chance, R. Alfanso, et al. (eds.). 1993. Medical Optical Tomography: Functional Imaging and

Monitoring . vol. IS11, SPIE Press, Bellingham, WA.

[2] G. Muller and A. Roggan (eds.). 1995. Laser-Induced Interstitial Thermotherapy , vol. PM25. SPIE Press, Belling-

ham, 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

Pucon 10-12 Nov. 2010 153


X40: Nuevo metodo para la caracterizacion y ponderacion de

bio-actividad en semillas y frutas.

J. Carine1,2,3, C. San-Martın2,3, R. Guzman1,2.1 Departamento de Ciencias Fısicas, Universidad de La Frontera, Temuco, Chile.

2 Center for Optics and Photonics(CEFOP), Universidad de Concepcion, Concepcion, Chile.3 Departamento de Ingenierıa Electrica, Universidad de La Frontera, Temuco, Chile.

[email protected]

Keywords: Dynamical Laser Speckle

Resumen

El Speckle dinamico es un fenomeno producido por la interferencia aleatoria entre rayos altamente coherentes, de

un haz de laser, que inciden sobre un material rugoso que presenta algun tipo de actividad. Para que, una muestra

sea rugosa ante dicho laser, las dimensiones de las rugosidades deben ser del orden la longitud de onda de este.

Para medir el Speckle dinamico en diversos tipos de muestras, se utilizan dos tipos de caracterizacion, obtenidas

con metodos cualitativos y cuantitativos [1] . Entre los metodos cuantitativos, el mas utilizado es el Momento de

inercia (MI) aplicado a Time History of the Speckle Pattern (THSP) [2] . La estadıstica de segundo orden (MI ) se

obtiene almacenando un porcentaje de la informacion recopilada, bajo una configuracion dedicada, y permite obtener

informacion solo de la region donde el haz del laser incide. En este trabajo se presenta la elaboracion de un metodo

cualitativo nombrado /textitDeltaJC. Ademas se busca el metodo cualitativo, cuya integracion de los valores sobre

una subregion, entregue mayor correlacion con los valores obtenidos con MI. Los resultados preliminares aplicados al

secado de pintura y evolucion de bio-actividad en semillas Indican una alta correlacion entre el metodo DeltaJC y el

MI en comparacion con otros metodos cualitativos existentes.

Bibliografıa

[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 Hector Rabal Optics & Laser Technology 31, 2, 163-169 (1999).

Pucon 10-12 Nov. 2010 154


X41: Study of statistical properties of dynamical laser speckle in seeds

moisture

J. Carine1,2, F. Torres1, R. Guzman1,2.1 Departamento de Ciencias Fısicas, Universidad de La Frontera, Temuco, Chile

2 Center for Optics and Photonics(CEFOP), Universidad de Concepcion, Concepcion, 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 Araucanıa 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 25oC. 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..

Bibliografıa

[1] Hector J. Rabal, Roberto A. Braga (Jr.) Dynamic Laser Speckle and Applications, CRC Press. (and the references

there in)(2008).

[2] Marcia Garcıa, Robert Guzman y Asticio Vargas, RCF 27, 1, 13(2010).

Pucon 10-12 Nov. 2010 155


X42: Desarrollo de un polarimetro de bajo costo basado en lcd

M. Cerna1, J. Carine1,2, R. Guzman1,2.1 Departamento de Ciencias Fısicas, Universidad de La Frontera, Temuco, Chile.

2 Center for Optics and Photonics(CEFOP), Universidad de Concepcion, Concepcion, Chile.

[email protected]

Keywords: LCD, Polarımetro de Stokes, Instrumentacion

Resumen

La determinacion del estado de polarizacion de un haz de campo optico es de gran importancia en las aplicaciones

de luz polarizada para la determinacion de propiedades de muestras biologicas. Un polarımetro es un instrumento

utilizado para determinar el estado de polarizacion 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 desempeno en las aplicaciones mas 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 seran

utilizados para la construccion de un polarımetro de Stokes, controlado por computador. Se presentan tambien las

curvas de trabajo y algunos resultados preliminares de su funcionamiento, limitaciones, ventajas y proyecciones de

trabajo futuro.

Bibliografıa

[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. Drevillon. 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 156


X43: Desarrollo de un espectroradiometro UV basado en un detector

CCD

F.Garate Marın1

1 Universidad De Santiago De Chile, laboratorio Metrologıa Optica.

[email protected]

Keywords: CCD, Espectroradiometro, Radiacion UV

Resumen

El estudio de la radiacion UV es importante, porque la exposicion a esta produce efectos adversos en la biosfera,

incluyendo ecosistemas terrestres y acuaticos ası como en la salud publica. En humanos la radiacion UV se asocia al

cancer a la piel, envejecimiento prematuro, cataratas y otras enfermedades oculares. El espectro UV puede ser eficiente-

mente medido usando un espectroradiometro. Los sistemas de espectroradiometrıa que cumplen con los estandares de

la red para la deteccion de cambios de composicion atmosferica (NDACC) estan basados en doble-monocromadores y

fotomultiplicadores como detector. Estos instrumentos son caros, poco portatiles y difıciles de mantener pero permiten

acometer las mediciones UV debido al amplio rango dinamico del detector y la capacidad del doble monocromador

de eliminar la stray light. La stray light es radiacion usualmente visible que es detectada como si fuese radiacion UV

debido a reflexiones internas en el setup optico del espectroradiometro. El efecto de la stray light lleva siempre a una

sobre estimacion de la radiacion UV.

Reportamos el desarrollo de un sistema de bajo costo de espectroradiometrıa basado en un detector CCD adquirido

a la empresa Ocean Optics R©. El sistema fue completamente caracterizado, de modo de garantizar que cumpla

estrictas especificaciones como aquellas de la red para la deteccion de cambios de composicion atmosferica (NDACC).

La caracterizacion involucro el estudio, evaluacion, minimizacion y/o correccion de las principales fuentes de error

afectando el sistema. Debido a que no se uso un doble-monocromador, buena parte de nuestra atencion estuvo puesta

en la caracterizacion del efecto de la stray light el la UV y en desarrollo de una rutina que permita la correccion de

sus efecto mediante el tratamiento posterior de los datos medidos.

En el futuro proximo se planea testear la performance del sistema desarrollado mediante una campana de inter-

comparacion comun espectroradiometro de referencia. Este ultimo sera el espectroradiometro de doble-monocromador

y fotomultiplicador como detector, recientemente desarrollado por el Laboratorio de Metrologıa Optica del Departa-

mento de Fısica 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 157


X44: Percolacion de sitios en redes tridimensionales

M. Gonzalez, W. Lebrecht, E. E. VogelUniversidad de La Frontera, Temuco Chile

[email protected]

Keywords: Percolacion de sitios tridimensional, umbral de percolacion, exponentes crıticos.

Resumen

La teorıa de percolacion estudia los patrones dinamicos comunes que exhiben sistemas interconectados, tales como;

filtraciones, estructuras biologicas, incendios forestales, entre otros [1]. Todos ellos muestran una caracterıstica comun:

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 ultimo caso estamos en presencia de percolacion; cada forma

diferente de conectar un extremo del sistema con el extremo opuesto es una trayectoria percolante. En este trabajo se

propone estudiar analıticamente [2] la percolacion discreta para sitios en redes tridimensionales considerando celdas

de tamano M = LxLyLz . La probabilidad de que un sitio este ocupado (desocupado) es p(1− p). La probabilidad de

percolacion para una celda queda expresada mediante funcion polinomial en p. A traves de algoritmos computacionales

se calcula exactamente el numero de trayectorias percolantes en cada celda [3], conducentes a:

fL,M(pg) =

M∑

i=L

giL,Mpi(1 − p)M−i (8)

donde giL,M representa el numero de trayectorias percolantes de longitud i. El umbral de percolacion se obtiene

tanto de la forma tradicional aportada por renormalizacion resolviendo la ecuacion fL,M (pg) = pg , como por la

forma alternativa introducida aquı para tres dimensiones y que considera el maximo de la derivada de la funcion de

distribucion fL,M (p) en pp . Esta metodologıa se aplica para las distintas crecientes celdas. Por tecnicas de escaleo se

encuentra luego el umbral de percolacion en el lımite termodinamico. Ademas, un estudio de la funcion de percolacion

antes y despues del valor crıtico, permite determinar los exponentes crıticos ν, β y γ, caracterizando ası la universalidad

del sistema. Los resultados estan en buen acuerdo con los ya informados para redes tridimensionales, lo que valida la

metodologıa aquı propuesta.

Bibliografıa

[1] D. Staufer, Introduction to Percolation Theory (Taylor & Francis,London, 1985).

[2] E.E Vogel, W. Lebrecht, J.F. Valdes, Phys. Rev. A 389 (2010) .

[3] R.M. Ziff y M.E.J. Newman, Phys. Rev. E 66 (2002) 016129.

Pucon 10-12 Nov. 2010 158


X45: Algoritmo distribuido para percolacion de sitios en redes

tridimensionales

J. P. Abarzua1, M. Gonzalez2, W. Lebrecht2, A. Avila1

Centro de Modelacion y Computacion Cientıfica, Universidad de La Frontera, Temuco, Chile

Departamento de Ciencias Fısicas, Universidad de La Frontera, Temuco, Chile

[email protected]

Keywords: Teorıa de percolacion, Optimizacion, Calculo paralelo.

Resumen

La teorıa de percolacion puede ser estudiada mediante diferentes tecnicas: renormalizacion de celdas[1, 2], teorıa

de grafos[3], simulaciones numericas[4, 5] y actualmente mediante crecimientos de pequenos arreglos[6]. En esta ultima

tecnica, se calcula una funcion de percolacion para cada arreglo, donde cada arreglo corresponde a una celda tridimen-

sional finita de sitios de tamano M. Considerando que p corresponde a la probabilidad de que un sitio este ocupado

y 1-p desocupado, se obtiene una funcion polinomial en p que representa una curva de percolacion. A medida que las

celdas crecen, los coeficientes polinomiales correspondientes a las trayectorias percolantes son cada vez mas difıciles de

obtener. En este trabajo se muestra un algoritmo alternativo que determina de manera mas eficiente las trayectorias

percolantes de arreglos de tamanos mayores.

El numero de trayectorias percolantes crecen como 2M, dado su parametrizacion entre 0 y 1. La mayorıa de los

codigos se disenan para que sea ejecutado en un solo procesador a la vez. En este trabajo se disena un algoritmo que

determina las trayectorias percolantes basado en el tipo maquinas a utilizar, principalmente en aquellas que presentan

mas de un procesador. La metodologıa de calculo paralelo permite utilizar y optimizar los recursos de la maquina con

el fin de reducir los tiempos del proceso. Para ello, el codigo fuente debe ser suficientemente flexible para que se pueda

dividir en pequenos 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 construccion del algoritmo para la red tridimensional de sitios fue disenada a partir capas interconectadas, en

el caso de la red M = 27 se requirieron tres capas. De este modo, cada capa se trato como una red bidimensional lo

cual permitio disminuir eficazmente el tiempo de proceso, desde semanas a horas. Los programas se realizaron en C y

fueron ejecutados en maquinas de 8, 64, 128, 256 procesadores.

Bibliografıa

[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. Blote, 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. Valdes Phys. Rev. A 389 (2010).

Pucon 10-12 Nov. 2010 159


X46: Percolacion de especies poliatomicas

A. J. Ramirez-Pastor, F. NietoDepartamento de Fısica, Universidad Nacional de San Luis, INFAP-CONICET, Chacabuco 917,

5700, San Luis, Argentina

[email protected]

Keywords: Gas de red, percolacion, simulacion de Monte Carlo.

Resumen

En el presente trabajo se estudia el problema de percolacion de especies poliatomicas (k-meros) sobre redes bidi-

mensionales de diferente geometrıa. Como es bien conocido, el problema de percolacion usual consiste en la ocupacion

de un elemento de una red de geometrıa regular (sitios o enlaces) con una probabilidad p [1, 2, 3]. El sistema dis-

cutido aquı permite a los objetos que llenan la red ocupar mas de un sitio y/o enlace simultaneamente, modificando

la correlacion local. De esta manera, se pretende estudiar el comportamiento de los parametros caracterısticos que

describen el problema percolativo (umbral de percolacion y exponentes crıticos) en funcion del tamano y morfologıa

del k-mero [4]. El umbral de percolacion disminuye exponencialmente conforme aumenta k tendiendo a un valor de

convergencia que depende de la geometrıa y forma del objeto percolante y de las propiedades de la red sustrato. Sin

embargo, mediante un analisis de escaleo finito se muestra que el problema pertenece a la clase de universalidad del

problema de percolacion normal [5]. Adicionalmente, se ha estudiado el efecto sobre la percolacion de la deposicion

de mezclas de diferentes especies, en particular, monomeros y distintos k-meros [6]. Tambien se ha estudiado el prob-

lema de la percolacion sitio y enlace y el correspondiente sitio o enlace utilizando como especies percolantes objetos

poliatomicos. Se determinan los correspondientes diagramas de fase y su tendencia al lımite termodinamico (k → ∞) [7, 8]. Finalmente, se ha considerado el problema de percolacion de k-meros en superficies heterogeneas o diluidas.

Dicha red es construida seleccionando al azar una concentracion dada de sitios los cuales son considerados prohibidos

para la deposicion. Se obtiene un diagrama de fase separando la region percolativa de aquella que no lo es en funcion

de los parametros del problema.

Bibliografıa

[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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 160


X47: Percolacion de sitios en dımeros: un tratamiento analıtico

J. F. Valdes, W. Lebrecht, E. E. VogelDepartamento de Ciencias Fısicas, Universidad de La Frontera, Casilla 54-D, Temuco Chile.

[email protected]

Keywords: Percolacion correlacionada, Umbral de Percolacion.

Resumen

En este trabajo se determina analıticamente el umbral de percolacion de sitios en dımeros, extrapolando una de las

metodologıas usadas por los autores en la percolacion de enlaces en monomeros [1]. Sobre redes cuadradas de tamano

N = Lx × Ly se ubican dımeros (dos sitios unidos linealmente) de modo que su probabilidad es d si los sitios por

dımeros estan ocupados y 1− d si estos estan desocupados. Esto permite generar funciones polinomiales normalizadas

g2(L,D, d), donde L y D corresponden al numero mınimo y maximo de dımeros que acepta cada red respectivamente.

Los tamanos 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 asimetricas 3 × 4, 4 × 3 y 4 × 5, 5 × 4 se utiliza la metodologıa desarrollada por los autores para calcular

promedios de variables [2]. Para las siete funciones de percolacion g2 obtenidas, se determinan los puntos crıticos dc,

maximizando la derivada. El umbral de percolacion pc esta relacionado con el punto crıtico dc a traves de la ecuacion:

Pc =2D

Ndc(9)

Se realizo un escalamiento de tamano finito para pc, respecto de Lx, donde ν corresponde al exponente crıtico rela-

cionado con la longitud de correlacion, el que para redes bidimensionales toma el valor 4/3. Este analisis entrega un

valor extrapolado para el umbral de percolacion para sitios dimerizados correspondiente a 0,58; este valor concuerda

bien con el valor obtenido numericamente para estos sistemas [2]. Esta tecnica puede aplicarse a la percolacion de

sitios dimerizados sobre otras geometrıas planas, tales como las redes triangulares y panales de abeja.

Bibliografıa

[1] E.E. Vogel, W. Lebrecht, J.F. Valdes, Physica A 389, 1512 (2010).

[2] M. Dolz, F. Nieto, A.J. Ramirez-Pastor, Physica A 374, 239 (2007).

Pucon 10-12 Nov. 2010 161


X48: Caracterısticas topologicas del estado fundamental del modelo de

vidrio de espın de Edwards-Anderson

F. Roma1, S. Risau-Gusman2, A. J. Ramirez-Pastor1, F. Nieto1, E. E. Vogel3.1 Universidad Nacional de San Luis, INFAP-CONICET, San Luis, Argentina.2 Centro Atomico Bariloche, CONICET, San Carlos de Bariloche, Argentina.

3 Universidad de La Frontera, Temuco, Chile.

[email protected]

Keywords: Vidrios, Simulacion, Magnetismo

Resumen

El modelo de vidrio de espın de Edwards-Anderson [1] con una distribucion bimodal (+/-J) de enlaces posee

un nivel fundamental degenerado. Esta caracterıstica permite definir una estructura denominada Backbone o Rigid

Lattice (RL) [2], la cual esta 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 numerico detallado de las

propiedades topologicas de la RL de modelo de Edwards-Anderson +/-J en redes cuadradas (2D) y cubicas (3D) [3].

Mientras que en 3D encontramos una evidencia clara de que la RL percola, en 2D nuestros resultados indican que el

escenario mas probable es que esta estructura no percole. Por otro lado, en ambas dimensiones encontramos que la

frustracion esta 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 crıtico. Estas

caracterısticas no triviales ası como resultados obtenidos anteriormente [4, 5, 6, 7, 8, 9], sugieren que el backbone juega

un papel fundamental en el comportamiento crıtico y la dinamica de los vidrios de espın. Finalmente, proponemos una

posible generalizacion de backbone para sistemas no-degenerados tal como el vidrio de espın de Edwards-Anderson

con una distribucion Gaussiana de enlaces.

Bibliografıa

[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. Roma, S. Risau-Gusman, A. J. Ramirez-Pastor, F. Nieto, and E. E. Vogel, arXiv:1008.1249

[4] F. Roma, S. Bustingorry, and P. M. Gleiser, Phys. Rev. Lett. 96, 167205 (2006)

[5] F. Roma, S. Risau-Gusman, A. J. Ramirez-Pastor, F. Nieto, and E. E. Vogel, Phys. Rev. B 75, 020402(R) (2007)

[6] F. Roma, S. Bustingorry, P. M. Gleiser, and D. Domınguez, Phys. Rev. Lett. 98, 097203 (2007)

[7] F. Roma, S. Bustingorry, and P. M. Gleiser, Phys. Rev. B 81, 104412 (2010)

[8] M. L. Rubio Puzzo, F. Roma, S. Bustingorry and P. M. Gleiser, Europhysics Letter 91, 37008 (2010)

[9] M. L. Rubio Puzzo, F. Roma, S. Bustingorry and P. M. Gleiser, J. Stat. Mech., en prensa.

Pucon 10-12 Nov. 2010 162


X49: Stopping power y Straggling de protones en Pd

A. Sepulveda, P. A. Miranda, E. Burgos, H. Fernandez, J. R. MoralesDepartamento de Fısica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Casilla 653, Santiago, Chile.

[email protected]

Keywords: Stopping power, Straggling, Paladio.

Resumen

La perdida de energıa de las partıculas cargadas al atravesar un material es un proceso de vital importancia

en variados campos de la Fısica, tales como el estudio de superficies en Fısica del Estado Solido, en diagnostico

y tratamiento en Medicina Nuclear, y su utilizacion en las tecnicas basadas en haces ionicos (PIXE, RBS, NRA).

Aunque existen diversas teorıas que modelan adecuadamente este proceso, la medicion del poder de frenado (stopping

power cross section) y de su straggling de energıa, 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 Ionicos 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 diametro) en un rango de energıas de entre 300 y 3100 keV. Los valores se obtuvieron utilizando la tecnica de

transmision [1] sobre laminas de paladio de 0.4 µm, aproximadamente. Este procedimiento nos permite determinar en

forma indirecta tanto la seccion eficaz de stopping power S (EAV G) de protones en paladio como el straggling de energıa

Ω [2]. Los resultados preliminares de S (EAV G) muestran una clara concordancia tanto con predicciones semiempıricas

[3] como con formulaciones teoricas [4]. Por otra parte, el straggling normalizado (Ω/ΩB)2

en funcion de la energıa

incidente promedio EAVG muestra un comportamiento aceptable en relacion a las teorıas de Bohr y Bethe-Livingston

[5], especialmente a energıas mas altas. Cabe destacar que hasta ahora no existıan datos experimentales de stopping

power y straggling para este sistema en el rango de energıa mencionado.

Bibliografıa

[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-Marın 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 163


X50: Hyperchanneling for slow Hydrogen and Helium

E. A. FigueroaLaboratorio de colisiones atomicas, Universidad Tecnica Federico Santa Marıa, Valparaıso 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 per-

formed. 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

Pucon 10-12 Nov. 2010 164


X51: Energy loss of slow Hydrogen and Helium ions in channeling

conditions in Au single crystal

A. M. Calle, J. D. Uribe, C. Celedon, E. A. Figueroa, J. E. ValdesUniversidad Tecnica Federico Santa Marıa, Valparaıso, 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.

Bibliografıa

[1] E. A. Figueroa, E. D. Cantero, J. C. Eckardt, G. H. Lantschner, J. E. Valdes, N. R. Arista, Phys. Rev. A 75

010901 (2007).

[2] C. Celedon, N. R. Arista, J. E. Valdes, P. Vargas, Microelectronics Journal 39, 1358 (2008).

Pucon 10-12 Nov. 2010 165


X52: Phenomenological chemical reactivity theory for mobile electrons

Mauricio Gonzalez-Suarez1, Arie Aizman2 and Renato Contreras3

1 Universidad Andres Bello, Santiago, Chile.2 Universidad de Federico Santa Marıa, Valparaıso, Chile.

3 Universidad de Chile, Santiago, Chile.

j [email protected]

Keywords: Self and mutual softnesses - Semi-empirical response functions - Phenomenological reac-

tivity 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 Huckel

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].

Bibliografıa

[1] Coulson CA, Longuet-Higgins HC, Proc R Soc A 191, 39-60 (1947).

[2] Huckel 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] Gazquez J, Cedillo A, Gomez B, Vela A, J Phys Chem A 110, 4535-4537 (2006).

[6] Domingo LR, Aurell MJ, Perez P, Contreras R, Tetrahedron 58, 4417-4423(2002).

[7] Hammett LP, J Am Chem Soc 59, 96-103 (1937).

Pucon 10-12 Nov. 2010 166


X53: Interaccion ion-atomo, un modelo para el analisis de materiales

C. M. Romo-KrogerUniversidad de Catolica del Maule, Talca, Chile.

[email protected]

Keywords: Colisiones con iones pesados, vacancias compartidas, espesor dependencia.

Resumen

El conocimiento del mecanismo de interaccion entre iones y atomos y los parametros que lo rigen es cada vez mas

importante, tanto en estudios analıticos como en la fısica del atomo. El analisis cuantitativo por PIXE (particle induced

X-ray emission) requiere un conocimiento preciso de las secciones eficaces de ionizacion. Cuando se trabaja con iones

pesados colisionando con atomos blancos de similar numero Z (colisiones simetricas) hay una gran probabilidad de que

el ion incidente comparta una vacancia con el atomo blanco, afectando a la seccion eficaz. Particularmente, vacancias

2p en el proyectil pueden producirse en el paso por la muestra, modificando el valor esperado para la produccion 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 ionizacion directa y este efecto de magnificacion de ionizacion.

Siguiendo las ideas de Verma y col. [1] se modela la seccion eficaz total de ionizacion como un termino de decaimiento

exponencial, que representa la magnificacion de la ionizacion por intercambio de vacancias, mas otro termino de

crecimiento lineal con el espesor de la muestra, que representa la ionizacion directa semi-clasica por el choque entre

ion y un electron orbital. Se propone un metodo experimental, consistente en la irradiacion de muestras de distintos

espesores, para determinar los parametros involucrados en el proceso.

Bibliografıa

[1] P. Verma et al., Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B 245, 56 (2006).

Pucon 10-12 Nov. 2010 167


X54: Rebote de una esfera sobre una superficie: estudio a nivel atomico

F. Gonzalez-Cataldo, F. Gonzalez-Wasaff, Y. Navarrete, G. GutierrezGrupo de NanoMateriales, Departamento de Fısica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile,


[email protected]

Keywords: nano-impactos, conservacion energıa, dinamica molecular

ResumenUn problema clasico dentro de la mecanica es el del rebote de un cuerpo sobre una superficie, bajo la accion de la

fuerza de gravedad en caıda libre. Despues de cada rebote, el cuerpo alcanza distintas alturas, cada una de ellas menor

o igual a la anterior, en dependencia de la energıa mecanica disipada como calor despues de cada rebote. El proposito

de esta investigacion es describir precisamente esta transferencia de energıa en completo detalle, para cuantificar su

transformacion, desde la energıa potencial inicial, a cinetica y termica luego, en sistemas de pocas partıculas, en funcion

de su temperatura y velocidad inicial, entre otras variables.

El sistema en cuestion consta de una nanoesfera que interactua de manera repulsiva con una superficie, ambas de

argon en estado solido (ver figura). El estudio a nivel atomico se realiza mediante simulaciones de dinamica molecular

clasica[1], modelando la interaccion interatomica con un potencial de Lennard-Jones modificado:

V (r) =

4ε[

(

σr

)12 − c(

σr

)6]

r < rc = 6σ

0 r > 0 ,(10)

donde r denota la separacion entre dos atomos, rc la distancia de corte, mientras que σ y ε son los parametros de

distancia y energıa correspondientes al argon [2], respectivamente. La interaccion entre los atomos de la nanoesfera

y los atomos de la superficie esta 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 estan dadas por potencial de Lennard-Jones habitual

(ec. (10) con c = 1). La nanoesfera, compuesta por menos de 100 atomos, se encuentra inmersa en un campo de fuerza

constante en direccion y magnitud, del orden de 10−5 eV/A, y es lanzada desde diferentes alturas para que impacte a

la superficie, formada por alrededor de 1500 atomos.

El problema es analizado tambien en forma analıtica, en una aproximacion macroscopica, usando un modelo

armonico, 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 caıda de las dos masas

comprime al resorte de tal manera que, al reaccionar, este impulsa a las dos masas incidentes hacia arriba.

Bibliografıa[1] S. Davis, C. Loyola, F. Gonzalez y J. Peralta, Las Palmeras Molecular Dynamics: A Flexible and Modular Molec-

ular 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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 168


X55: Visualizacion 3D en tiempo real para Dinamica Molecular: LPMD

y LPVisual

Felipe Gonzalez, Joaquın Peralta, Claudia Loyola y Sergio DavisGrupo de NanoMateriales, Departamento de Fısica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile,


[email protected]

Keywords: dinamica molecular, visualizacion

Resumen

Un area en que las tecnicas de simulacion computacional han sido un aporte importante es en la comprension

cualitativa de fenomenos fısicos. Aunque las simulaciones en sı comunmente solo nos entregan datos estadısticos, es

posible observar los fenomenos directamente por medio de tecnicas de visualizacion.

El presente trabajo muestra las ventajas de la visualizacion 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 dinamica molecular (DM) en distintas escalas y para distintos materiales,

y se hace especial enfasis en problemas de dinamica molecular fuera del equilibrio (DMFE).

Figura 30: A la izquierda, propagacion 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, fusion superficial, ter-

modinamica de sistemas nanoscopicos.

Bibliografıa

[1] S. Davis, C. Loyola, F. Gonzalez y J. Peralta, Las Palmeras Molecular Dynamics: A Flexible and Modular Molec-

ular Dynamics Code. Computer Physics Communications, doi:10.1016/j.cpc.2010.08.030, 2010.

Pucon 10-12 Nov. 2010 169


X56: New PAMC collimator for x-ray images

C. A. Parra1,2, A. H. Dıaz1, C. N. Valdes1,2, R. G. Figueroa1, A. L. Silva3, J.F.C.A. Veloso3

1 Departamento de Ciencias Fısicas, Universidad de La Frontera, Temuco Chile.2 Unidad de Fısica Medica, Instituto Nacional del Cancer, Santiago, Chile.

3 Departamento de Fısica, 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.

Bibliografıa

[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)

Pucon 10-12 Nov. 2010 170


X57: Procedimiento para optimizar la determinacion de la curva de

sensibilidad de un espectrometro TXRF

Axel ARANEDA1, Leonardo BENNUN1 and Vilma SANHUEZA2

1 Laboratorio de Fısica Aplicada, Departamento de Fısica, Universidad de Concepcion; Casilla

160-C, Concepcion, Chile.2 Instituto de Geologıa Economica Aplicada (GEA), Universidad de Concepcion; Edmundo Larenas

s/n, Concepcion , Chile.

[email protected]

Keywords: TXRF.

Resumen

Se describe un metodo, mucho mas certero que el utilizado convencionalmente, que permite encontrar la curva

de sensibilidad de un espectrometro TXRF, utilizando sustancias puras como elementos de calibracion. El metodo

estandar considera un set de muestras con valores referenciales de calibracion, certificados por el proveedor, los cuales

son costosos y no tienen una forma de verificar su calidad. Este metodo es bastante mas eficiente desde el punto de

vista economico y ademas evita enfrentarse a ciertas incertidumbres en la determinacion de la curva de sensibilidad

relacionadas con los estudios de validacion entre las diferentes tecnicas, asegurando la calidad de los resultados TXRF.

Pucon 10-12 Nov. 2010 171


X58: Estudio de conductividad superficial en polımeros quirales

M.Pavez-Moreno1, E.Ramos-Moore1, C.M. Gonzalez Henrıquez2, L.H.Tagle2

1 Departamento de Fısica, Pontificia Universidad Catolica de Chile, Santiago, Chile.2 Departamento de Quımica Organica, Pontificia Universidad Catolica de Chile, Santiago, Chile.

[email protected]

Keywords: Conductividad, gap optico, vibraciones moleculares.

Resumen

Las propiedades electricas de un polımero estan relacionadas con el transporte de cargas modulado por la estructura

y morfologıa del sistema [1]. En este proceso, las moleculas pueden ordenarse para formar micro dominios locales

orientados a lo largo de la cadena lateral del polımero, por donde existe una transferencia electronica a lo largo de los

enlaces π. Estas cargas pueden ser introducidas al oxidar el polımero 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 optica obtenidas por un metodo

de extrapolacion de Tauc’s [2]. El grado de conjugacion aportado por los dobles enlaces de las estructuras aromaticas

y su cristalinidad fueron analizadas por espectroscopıa Raman, cuyos picos fueron asignados a las vibraciones mas

frecuentes: C=O, C=C y Si-Arom.

Figura 31: (Izquierda) Curva voltaje-corriente y (Derecha) Calculo de Gap optico.

Observamos que los sistemas polimericos oxidados presentan una conductividad mayor que los sistemas no oxidados

(Figura 31 Izquierda). Esto correlaciona con las medidas opticas (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 electronico en el sistema

conjugado.

Bibliografıa

[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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 172


X59: Propiedades elasticas y electronicas del compuesto laminar

Ti2GaN sometido a presion: estudio de primeros principios

J. Peralta1,2, G. Gutierrez1, W. Orellana1,3

1Grupo de NanoMateriales, Departamento de Fısica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile,

Casilla 653, Santiago, Chile. www.gnm.cl2 Department of Engineering and Materials Sciences, Iowa State University

3 Departamento de Fısica, Universidad Andres Bello

Keywords: estructura electronica, Max phases, ab intio

Resumen

El Ti2GaN es un compuesto ternario laminar que pertenece a una familia de materiales conocida como MAX

phases [1], que presentan caracteristicas hıbridas: en algunos aspectos se comportan como un ceramico, y en otros

como un metal, teniendo al mismo tiempo propiedades que parecieran ser excluyentes. Sus propiedades mecanicas, por

ejemplo, los ha hecho un candidato ideal para ciertas aplicaciones industriales como materiales estructurales, pues si

bien tiene la dureza de un ceramico, son maleables como un metal.

Aquı presentamos resultados sobre las propiedades elasticas y electronicas de este compuesto para seis densidades

diferentes, hasta la presion de 60 GPa. El estudio se ha realizado por medio de calculos libres de parameros empıricos,

o tambien llamados ab-inito o primeros principios, traves de la Teorıa del Funcional de la Densidad [2]. El volumen

de la celda unidad se escala y los atomos se dejan relajar a su posicion de mınima energıa, luego de lo cual se obtiene

la muestra en la distintas densidades. Para cada una de estas densidades, se calculo el modulo de bulk, las densidad

de estados electronicos y las respectivas bandas de energıa. A presion ambiente, los resultados obtenidos del caculo

ab-initio presentan una buen acuerdo con resultados experimentales recientes. Por su parte, de acuerdo a nuestros

resultados, las propiedades electronicas no presentan cambios significativos cuando la muestra es sometida a presion.

Bibliografıa

[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)

Pucon 10-12 Nov. 2010 173


X60: Sistemas nanoestructurados bajo presion

S. E. Baltazar1, A. H. Romero2.1 Universidad de Santiago de Chile, Santiago, Chile

2CINVESTAV-Queretaro, Queretaro, Mexico.

[email protected]

Keywords: nanoestructuras, presion, agregados, dinamica molecular.

Resumen

Se presenta un estudio de propiedades mecanicas en nanoestructuras bajo presion. Para esto se ha utilizado dinamica

molecular clasica para estudiar el comportamiento de fullerenos y agregados metalicos bajo presion hidrostatica.

Diversos metodos han sido propuestos para aplicacion de presion [1] y se han seleccionado algunos para estudiar los

sistemas de acuerdo a su simetrıa y arreglo estructural. Se han encontrado transiciones estructurales en nanotubos de

carbono que pueden ser utilizados como sensores de presion. En el caso de agregados de Au y Ag, cambios de simetrıa

son observados como funcion de presion y temperatura aplicadas.

Bibliografıa

[1] S.E. Baltazar, A. H. Romero, J. L. Rodrıguez, H. Terrones Maldonado y R. Martonak , Computational Materials

Science 37, 526 (2006)

Pucon 10-12 Nov. 2010 174


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 × 105Hz/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.

Bibliografıa

[1] J. F. C. A. Veloso, A. L.M. Silva, C. A. B. Oliveira, A. L. Gouvea, 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 175


X62: X-Ray micropattern gas detector (MPGD) for medical images

C.N. Valdes1,2, R.G. Figueroa1, C.A.Parra1,2, A.H. Dıaz1, J.F.C.A. Veloso3 and A.L. Silva31 Departamento de Ciencias Fısicas, Universidad de La Frontera, Temuco Chile.

2 Unidad de Fısica Medica, Instituto Nacional del Cancer, Santiago, Chile.3 Departamento de Fısica, 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 176


X63: X-Ray tube kernel spectrum for dose calcule and imagens

aplication

A. H. Dıaz1, C. A.Parra1,2, C. N. Valdes1,2, R. G. Figueroa1

1 Departamento de Ciencias Fısicas, Universidad de La Frontera, Temuco, Chile.2 Unidad de Fısica Medica, Instituto Nacional del Cancer, 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 177


X64: Deteccion de 137cs en suelos de la provincia cordillera, Region

Metropolitana, Chile

S. Donoso1, S. Godoy1, J. R. Morales1, R. Correa2, L. Da Silva3 y E. Mera41 Centro de Fısica Experimental (CEFEX), Departamento de Fısica, Facultad de Ciencias,

Universidad de Chile, Casilla 653, Correo 1, Santiago.2 Departamento de Fısica, Universidad Tecnologica Metropilitana, Santiago, Chile.3 Departamento de Fısica, Universidad Tecnica Federico Santa Marıa, Casilla 110-V, Valparaıso.4 Corporacion Chile Ambiente, Sucre 2546, Nunoa, Santiago.

[email protected]

Keywords: radioisotopo, deteccion, artificial.

Resumen

La deteccion en el suelo de radioisotopos 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 dinamica de traslacion de estos radioisotopos

a traves de la alta atmosfera, corrientes marinas y lluvias. Tambien puede ayudar a conocer la extension de las zonas

del planeta afectadas por estos ensayos y accidentes. La importancia de este tipo de estudios esta reconocida por la

Agencia Internacional de Energıa Atomica (por su sigla inglesa IAEA). Es conocido [1] que uno de los procesos por

los cuales los radioisotopos se depositan en el suelo es mediante precipitaciones lıquidas y solidas de agua (fallout). De

hecho, cerca del 25% del fallout proveniente de explosiones nucleares atmosfericas realizadas en el hemisferio norte se

deposito en el hemisferio sur (UNSCEAR, 1982, UNEP, 1984). Estudios recientes indican que en las regiones lacustres

de Chile la presencia de 137Cs se relaciona con el regimen de precipitaciones [1, 2]. El 137Cs mediante decaimiento

β− pasa a 137Ba con emision de un foton de 661,6 [keV], y tiene una vida media de 30,174 [y]. Su presencia en una

muestra de suelo indica que hasta allı se ha transportado desde el sitio en que se genero. La determinacion de las

concentraciones de este radioelemento es importante para evaluar sus potenciales efectos en la flora y fauna del lugar.

En este trabajo se presentaron resultados que muestran la presencia de 137Cs en suelos del sector San Alfonso en el

Cajon del Maipo, Provincia de Cordillera, Region Metropolitana de Chile (37.8 S - 62.7 W). La emision de fotones

de 661,6 [keV] desde nucleos de 137Cs se ha registrado con un sistema espectroscopico de alta resolucion empleando

un detector de germanio de alta pureza ORTEC (HPGe detector) y electronica asociada. En la figura se muestra un

espectro tıpico obtenido con este sistema.

Figura 32: Espectro de radiacion gamma de muestra SA-1 (San Alfonso), con el isotopo correspondiente a casa peak.

La lınea verde corresponde a el espectro de la muestra, y la lınea roja corresponde a la radiacion de fondo

Bibliografıa

[1] P. Schuller et al., Z. Pflanzenernahr. 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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 178


X65: Mini Gama-camara para estudios en animales pequenos

Hernan Loyola SanMartınComision Chilena de Energıa Nuclear, Santiago-Chile.

[email protected]

Keywords: Gamacamara, radiofarmacos.

Resumen

La seccion de desarrollos innovativos de la CCHEN desarrollo un equipo prototipo para estudios de imagenes

medicas para aplicaciones en animales pequenos utilizando radiacion gama en el rango de 50 a 200 keV (mini gama-

camara). El modulo registra imagenes en 2D (planas), el tamano del area sensible de la camara 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 pıxeles en un plano

bidimensional, un sistema electronico de adquisicion de pulsos, un sistema de adquisicion de imagenes en el rango

visible (videocamara) y de un sistema de presentacion de las imagenes e informacion en un computador. El proposito

del equipo es ayudar a la investigacion de nuevos radio-famacos, permitiendo evaluar el comportamiento de estos al

interior del cuerpo de animales pequenos. Se presentan imagenes resultantes de pruebas hechas con fantomas y fuentes

radiactivas.

Pucon 10-12 Nov. 2010 179


X66:Influencia del potencial pico en la radioproteccion del paciente de

radioterapia

C. Mancilla1,2, G. Pıriz2, P. Acevedo1

1 Universidad de La Frontera, Temuco, Chile.2 Instituto Nacional del Cancer, 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 tomografos [1], se analizo la propagacion del error

producida por las diferencias relativas entre los factores de correccion por inhomogeneidad desde curvas de numero CT

que son adquiridas con potenciales picos diferentes al de calibracion en materiales mayores a 200 HU. Su importancia

radica en la optimizacion de la radioproteccion al paciente de radioterapia debido a que dicha diferencia porcentual

repercute en los calculos de dosis realizados con factores de correccion por inhomogeneidad (Razon de TMR y Batho

Power Law [2]). Se concluyo que es clınicamente relevante la influencia del potencial pico en la estimacion de los

factores de inhomogeneidades en tratamientos con alto gradiente de dosis en profundidad (como campos pequenos o

tratamientos con Co60). Como parte de la cadena de procesos de radioterapia, se considero 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.

Bibliografıa

[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 mega-

voltage photons beams. Medical Physics Publishing. Madison. (2004).

Pucon 10-12 Nov. 2010 180


X67: Photon beam depth dose profiles: comparisons between

homogeneous and inhomogeneous irradiated phantoms

I. Hurtado1, J. Velazques1, M. Valente2

1Magıster en Fısica Medica - Universidad de La Frontera, Temuco, Chile2CONICET & universidad Nacional de Cordova, 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, inter-

national 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 181


X68: Tomografıa cuantica via estados equidistantes

C. Paiva-Sanchez1,2, E. Burgos-Inostroza1,2, O. Jimenez1,2 and A. Delgado1,2.1 Center for Optics and Photonics, Universidad de Concepcion, Casilla 4016, Concepcion, Chile.

2 Departamento de Fisica, Universidad de Concepcion, Casilla 160-C, Concepcion, Chile

[email protected]

Keywords: Tomografıa.

Resumen

Se estudia la posibilidad de realizar la tomografıa cuantica de algun estado a traves de los estados equidistantes [1].

El esquema esta definido para N impar dimensiones y consiste en la medicion de la N2 probabilidades de transicion y

una inversion, que puede ser resuelta analıticamente realizando una transformada de Fourier. El procedimiento puede

ser modificado para permitir la reconstruccion de los estados en el caso de dimensiones par con el costa de aumentar

del numero de medidas a 3N2/2.

Bibliografıa

[1] C. Paiva-Sanchez, E. Burgos-Inostroza O. Jimenez and A. Delgado Phys. Rev. A 82, 032115 (2010) .

Pucon 10-12 Nov. 2010 182


X69: Desarrollo y caracterizacion de una formulacion basada en el

criterio de maxima verosimilitud para el reconocimiento de Patrones.

Su aplicacion a la voz humana

L. Bennun1, E. Quintana1 y F. Quiero 1

1 Universidad de Concepcion, Concepcion, Chile.

[email protected]

Keywords: Serie de tiempo - Criterio maxima verosimilitud - Reconocimiento de patrones

Resumen

Una nueva aplicacion para la identificacion y la caracterizacion de patrones en series de tiempo basado en el metodo

de maxima verosimilitud es presentado. Al adquirir datos para el estudio de senales periodicas se obtiene comunmente

una serie de tiempo que posee ruido y a la vez un amplio espectro de frecuencias. Para el estudio de este tipo de

senales se requieren metodos del analisis estadıstico[1] que puedan caracterizar, reconocer e identificar patrones dentro

de una senal bajo un cierto criterio. Con el fin de poder caracterizar una serie de tiempo se empleo un metodo basado

en tecnicas del analisis estadıstico encuadrado dentro de la optimizacion matematica, mediante una medida de la

similitud entre dos senales. El metodo es utilizado para encontrar caracterısticas relevantes en una senal desconocida

por medio de la comparacion con otra que si se conoce. En particular, este metodo se aplico a la caracterizacion de la

voz humana, mediante la identificacion de las vocales dentro de datos conocidos. De los primeros resultados obtenidos

se pueden evidenciar las condiciones minimas que requiere una senal para que encuentre similitudes y diferencias al

ser comparada con otra bajo cierto grado de verosimilitud.

Bibliografıa

[1] Pena-Clunes L, Jamett A, Santander M, Gras N, Munoz 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 183


X70: Incorporacion de la Correccion por Superficie de Entrada al

Metodo de Sherouse

Nicolas Morales V.1, Gustavo Pıriz M.2, Marcia Garcıa A.11 Departamento de Ciencias Fısicas, Universidad de La Frontera, Casilla 54-D, Temuco, Chile.

2 Unidad de Fısica Medica, Instituto Nacional del Cancer, Santiago, Chile.

[email protected]

Keywords: Metodo de Sherouse, Correccion por Superficie.

Resumen

Mediante el analisis de los gradientes de dosis se puede determinar el angulo de un filtro cuna y su orientacion

(metodo de Sherouse) para lograr obtener una dosis homogenea en la zona de intercepcion de los haces. Este metodo

originalmente considera, entre otras cosas, una superficie de entrada plana y perpendicular al haz de radiacion. En

este trabajo se introduce la correccion por el angulo que se forma entre la superficie de entrada y el haz de radiacion.

Se plantean tres ecuaciones derivadas de tres metodos descritos en el ICRU 24 (TAR, Shift y SSD efectiva) para

determinar el gradiente transaxial inherente generado por la angulacion de la superficie de entrada. Se trabajo con

valores de PDD extraıdos del BJR, suplemento 25, para diferentes profundidades y tamanos de campo, obteniendose

una maxima diferencia porcentual de un 0,2 % y un 4,0 % entre los metodos antes mencionados y el patron TAR.

Esta consideracion mejora notablemente las aplicaciones del metodo de Sherouse en la practica cotidiana, permitiendo

relacionar las tres formas de modelar el calculo en cuestion y determinar parametros de un metodo en base a otro.

Ademas, se determino el gradiente axial y transaxial en funcion del PDD.[1]

Bibliografıa

[1] TAR: Relacion Tejido-Aire; PDD: Porcentaje de Dosis en Profundidad; SSD: Distancia Fuente-Superficie; ICRU:

Comision Internacional de Medidas y Unidades de Radiacion.

[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)

Pucon 10-12 Nov. 2010 184


X71: Pelıculas delgadas de sulfuro de cobre mediante la tecnica de

deposito por bano quımico

P. Porcile Saavedra, M.G. Sandoval PazDepartamento de Fısica, Fac. Cs. Fısicas y Matematicas, Universidad de Concepcion, Casilla 160-C,

Concepcion, Chile.

[email protected]

Keywords: Sulfuro de cobre, Deposito por bano quımico.

Resumen

En el desarrollo de pelıculas delgadas semiconductoras, el crecimiento es un tema de estudio particular ya que hoy

en dıa existen un diversidad de tecnicas y estas estan ligadas al tipo de pelıcula que se desea desarrollar, este trabajo se

ha basado en la tecnica de deposito por bano quımico (CBD), la cual tiene la ventaja de ser de ser muy barata y permite

controlar parametros como volumen, concentracion, temperatura y tiempo, que son determinantes en las propiedades

opticas y electronicas de la pelıcula. El sulfuro de cobre, CuxS, es un material semiconductor muy interesante por sus

propiedades optoelectronicas. La variacion en x, de 1 a 2, puede proporcionar un amplio intervalo de fases cristalinas

distintas dependiendo de la temperatura, lo que produce una variacion significativa en la conduccion electrica y el

band gap optico. Debido a esto, el sulfuro de cobre se ha propuesto para una variedad de aplicaciones, entre ellas:

como recubrimientos de control solar, contactos electricos para dispositivos ceramicos y como capa absorbente en

celdas solares de pelıculas delgadas. En este trabajo, se obtuvieron pelıculas delgadas de sulfuro de cobre mediante la

tecnica de deposito por bano quımico sobre substratos de vidrio. Las pelıculas tienen buena adherencia al substrato

y el espesor se puede incrementar sumergiendo la pelıcula obtenida en un nuevo bano. Las pelıculas se caracterizaron

con las tecnicas de difraccion de rayos X, espectroscopıa fotoacustica, microscopıa electronica de barrido.

Pucon 10-12 Nov. 2010 185


X72: Quantum resources for mapping non orthogonal states protocol

Luis Roa and C. J. Figueroa.Universidad de Concepcion, Concepcion, 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].

Bibliografıa

[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 Ladron de Guevara, and A. Delgado, Phys. Rev. A 81, 034101 (2010).

[4] Luis Roa, J. C. Retamal, and M. Alid, in preparation.

Pucon 10-12 Nov. 2010 186


X73: Aumento probabilıstico de entrelazamiento bajo operaciones

locales

E. Gonzalez1, L. Roa2, M. L. Ladron de Guevara12.1 Depto. de Fısica, Universidad Catolica del Norte, Antofagasta Chile.

2Depto. de Fısica, Universidad de Concepcion, Concepcion, Chile

[email protected]

Keywords: Quantum information, entanglement

Resumen

El entrelazamiento es una de las propiedades fundamentales de los sistemas cuanticos multipartitas. Como recurso,

este es esencial para realizar protocolos de informacion cuantica en forma probabilıstica o determinista, como la

teleportacion o el entanglement swapping. El foco de este trabajo es estudiar la modificacion de entrelazamiento en

estados puros y estados mezcla vıa la aplicacion del protocolo de mapeo entre estados no ortogonales [1]. El protocolo

involucra la aplicacion de una operacion unitaria sobre uno de los subsistemas y un sistema auxiliar, seguido de una

medicion sobre el sistema auxiliar. A traves del calculo de la concurrencia se muestra que tanto para estados iniciales

puros como mezcla es posible aumentar el entrelazamiento en forma probabilıstica.

Bibliografıa

[1] L. Roa, M. L. Ladron de Guevara, and A. Delgado, Physical Review A 81, 034101 (2010).

Pucon 10-12 Nov. 2010 187


X74: Estudio de la hidratacion de vidrios riolıticos mediante

espectrocopıa fotoacustica

J.Leal1, R.Saavedra1, C. Stevenson2, C. Soto3

1 Laboratorio de Fotoacustica y Metodos Fototermicos, Departamento de Fısica, Facultad de Ciencias

Fısicas y Matematicas, Universidad de Concepcion, Concepcion, Chile.2Department of Chemistry, Richard Bland College, Petersburg, Virginia, USA.

3Departamento de Quımica Analıtica e Inorganica, Facultad de Cs. Quımicas, Universidad de

Concepcion, Concepcion, Chile

[email protected]

Keywords: Fotoacustica, Obsidiana, Hidratacion

Resumen

La difusion de agua en vidrios riolıticos naturales (ej.: obsidiana) ha sido estudiada intensamente por geologos y

arqueologos como un metodo de datacion paleontologica. El metodo se basa en la observacion del agua que difunde en

una superficie recien expuesta de obsidiana y forma una capa hidratada que aumenta proporcionalmente al (tiempo)1/2.

La interaccion entre el vidrio y el agua permite establecer cuantitativamente la tasa de difusion del frente de hidratacion,

que puede utilizarse para estimar la edad de las muestras. La aplicacion de un metodo de datacion por hidratacion de

obsidiana requiere dos pasos : Primero, determinar la profundidad de penetracion del agua ambiental en la superficie del

vidrio y, segundo, determinar los coeficientes de difusion de agua a temperatura ambiente en funcion de la composicion

del vidrio. Se ha demostrado que el agua estructural esta presente dentro de obsidiana como agua molecular (H2Om)

y en forma de hidroxilo (OH). La suma de ambas especies se conoce como la concentracion total de agua (H2OT).

La tasa de difusion depende tanto de la concentracion de agua en la muestra, como de la temperatura ambiental .

En esta contribucion presentaremos medidas de absorbancia, realizadas mediante espectroscopıa fotoacustica, de agua

estructural (OH), agua molecular (H2Om) y agua total (H2OT), en muestras hidratadas artificialmente. A partir de

la absorbancia es posible determinar la concentracion de las distintas especies de agua, de forma de estimar la tasa de

difusion. Como un resultado preliminar discriminamos un numero de especies de agua en obsidiana, la caracterizacion

espectral y coeficientes de absorcion. Este trabajo pretende mostrar la capacidad de la espectroscopıa fotoacustica

infrarroja (FTIR-PAS) como una herramienta analıtica que se puede utilizar para cuantificar las intensidades de

absorcion de vidrios hidratados y la cantidad total de agua difundida en comparacion con las mediciones opticas del

frente de hidratacion. No obstante, la conversion de los metodos convencionales basados en microscopıa optica a una

aproximacion por espectroscopıa infrarroja no es completa. Los resultados son un aporte para mejorar la aplicacion

del metodo de datacion de vidrios hidratados.

Pucon 10-12 Nov. 2010 188


X75: Aproximacion numerica al Factor Geometrico G (r, θ) segun su

definicion dada por AAPM TG-43

F. Bova1, R.Guzman1, G.Pıriz2

1 Universidad de La Frontera, Temuco Chile.2 Instituto Nacional del Cancer, Santiago Chile.

[email protected]

Keywords: Braquiterapia, AAPM TG-43, Factor Geometrico.

Resumen

El factor geometricoG (r, θ) definido en el protocolo de dosimetrıa para fuentes de braquiterapia intersticial AAPM

TG-43 es utilizado principalmente para establecer el efecto de atenuacion por distancia de la radiacion emitida por

una fuente encapsulada utilizada en tratamientos de braquiterapia. Es de interes suprimir tal efecto para aislar otros

fenomenos relevantes a la deposicion de dosis, como efectos de auto-absorcion, dispersion oblicua, etc. que son anal-

izados en el mismo protocolo, ya sea mediante la formulacion de la funcion radial g (r) y de la funcion de anisotropıa

F (r, θ) que rigen en una primera aproximacion el calculo o estimacion 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 calculo aproximaciones de G (r, θ) ya sea considerando que una fuente y/o

semilla se comporta como una distribucion de material radiactivo puntual o lineal; en el presente trabajo se entrega

una aproximacion al valor real del factor geometrico obtenida por expansion en serie de la funcion a integrar segun la

geometrıa real de una fuente cilındrica o esferica y se analiza la implicancia de considerar terminos 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 calculo de la dosis impartida por una fuente/semilla.

Bibliografıa

[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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 189


X76: Measuring data from sensors using a low cost interface

Francisco Vera, Rodrigo Rivera, and Manuel OrtizInstituto de Fısica, Pontificia Universidad Catolica de Valparaiso. Av. Universidad 330, Curauma,

Valparaiso, Chile

[email protected]

Keywords:

Resumen

In the XVI Simposio Chileno de Fısica 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 190


X77: Resultados preliminares sobre el lago General Carrera /Buenos

Aires/ Chelenko y su balance Hıdrico

Griselda Zambrano1, Rodrigo Abarca1, Jean Francois2, Brian Reid3

1 Departamento de Geofısica (DGEO), Universidad de Concepcion, Concepcion, Chile.2 LEGOS (UMR5566), Observatoire Midi-pyrenees, Toulouse, France.

3 Centro de Investigacion en Ecosistemas de la Patagonia (CIEP), Universidad Austral de Chile.

[email protected]

Keywords: Lagos de Chile, Balance hidrico.

Resumen

El lago General Carrera (Chile), tambien llamado el Lago Buenos Aires (Argentina) o Chelenko originalmente por

los habitantes nativos de la region de Aysen se encuentra en la Patagonıa, en la frontera chileno-argentina. Es el lago

mas grande de Chile-Argentina con una superficie de 1850 km2. El lago es de origen glacial/tectonico y rodeado por

la cordillera de los Andes. Presentamos los resultados de una investigacion cuyo fin es cuantificar el balance de aguas

en la cuenca del lago y mas precisamente comprender la estacionalidad del ciclo hidrologico asociado. Se presentan

las principales variables involucradas en el balance hıdrico del Lago General Carrera/ Buenos Aires/ Chelenko, como

afluentes y efluentes de los caudales de los rıos, precipitacion y evapotranspiracion. Todo esto basandose en informacion

recopilada de las estaciones de medicion alrededor del lago, ademas de presentarse los primeros resultados de la

estimacion de las variables involucradas en el balance hıdrico por medio de modelos hidrologicos. Como resultados

preliminares, resaltan las contribuciones de entrada por vıa fluvial a traves del aporte nival de los Andes cual es

de importancia primordial. Sin embargo la falta de informacion, notablemente en entrada de agua por los rıos sin

estaciones de medicion es crıtica. A futuro se espera poder completar la falta de datos para cerrar el balance hıdrico

del lago utilizando modelos hidrologicos ademas de estimar las precipitaciones y temperaturas sobre el campo de hielo.

Pucon 10-12 Nov. 2010 191


X78: Elemental analysis of the Chaiten volcano ash 2008 - 2009

eruptions

Shimrit Elimelech, Jorge E. Valdes, Patricio VargasPhysics Department, Universidad Tecnica Federico Santa Marıa, Valparaıso, Casilla 110-V, Chile.

[email protected]

Keywords: Elemental Analysis, XRD, EDS-SEM. Chilean Volcanoes.

Resumen

The Chaiten 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 Chaiten 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 Al2O3, while Na2O, K2O, FeO, CaO and MgO were found in small quantities.

Pucon 10-12 Nov. 2010 192


X79: Fısica 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 Universidad Tecnologica Metropolitana, Santiago, Chile.2 Universidad Tecnica Federico Santa Maria, Valparaıso, Chile.

[email protected]

Keywords: Ruido, dB, D.S.146/97

Resumen

La calidad del ambiente acustico es de relevancia, para evaluar la potencial calidad de vida de los individuos [1].

El objetivo de la presente investigacion es evaluar los niveles de presion sonora en decibeles, del Barrio Patronato, con

el fin de establecer la estimacion espacial de la distribucion de los niveles de ruido (presion 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 medicion del Decreto Supremo No146[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 Marıa y las calles Loreto y Dominica, accede a la denominacion de Barrio Bullicioso, con un alto

nivel de contaminacion acustica 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.

Bibliografıa

[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 No146.Norma de Emision de Ruidos

Molestos Generados por Fuentes Fijas, Chile.

Pucon 10-12 Nov. 2010 193


X80: Fısica al servicio de la comunidad: estudio de luxometria barrio

patronato

E. Mera1,2, L. Da Silva2, y V. Fuentes1


[email protected]

Keywords: Alumbrado, Lux, D.S.686/98

Resumen

El estudio de la Luxometrıa de un barrio, es un parametro de seguridad nocturna de sus calles, se evaluo la

luxometrıa de las calles del Barrio Patronato, con el fin de establecer la estimacion espacial de la distribucion de los

niveles de lux a nivel del suelo en agosto del 2010. Se realizo un muestro sistematico 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 cumplio de manera notable la norma lumınica a excepcion de

Avenida Santa Marıa y Bellavista. Existen problemas de Pantallamiento de la luz de alumbrado publico por parte

del arbolado publico en sectores del Barrio (Lope de Bello y Buenos Aires al Oriente de Loreto). Hay problemas de

manutencion de luminaria en la esquina de Dominica con Recoleta por desperfecto del sistema de alumbrado.

Figura 33: Estimacion de la Distribucion Espacial de los Niveles de Luminosidad Publica en el Barrio Patronato

Primera Quincena de Agosto 2010.

Bibliografıa

[1] Ministerio Economıa, Fomento y Reconstruccion. 1998. Decreto Supremo No686.Norma de Emision para la Reg-

ulacion de la Contaminacion Lumınica. Chile.

Pucon 10-12 Nov. 2010 194


X81: Fısica al servicio de la comunidad: estudio de la calidad del aire

barrio patronato

E. Mera1,2, L. Da Silva2, S. Ibarra3

1 Universidad Tecnologica Metropolitana, Santiago, Chile2 Universidad Tecnica Federico Santa Maria, Valparaıso, 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 concentracion PM10, entre los anos 1998 a 2006, con

el fin de establecer la estimacion de la distribucion espacial de PM10 en el barrio Patronato. De los analisis 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 proteccion de salud, contemplados por el D.S. 59 [1], pero hay 6 dıas al ano se observan

niveles maximos de concentracion de PM10 alcanza el nivel 3o de emergencia ambiental (figura (Left)), en los cuales se

recomienda establecer medidas estrictas para el resguardo de la poblacion sensible de la comunidad (infantil y adulta

mayor). La hora en la cual se observaron las concentraciones maximas 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 educacion fısica

en los recintos educacionales del sector.

Figura 34: (Left) Estimacion de la Distribucion Espacial Concentraciones Maximas Modales de PM10, anos 1998 a

2006. (Right) Estimacion de la Distribucion Espacial de la Hora de Concentraciones Maximas Modales PM10, anos

1998 a 2006 .

Bibliografıa

[1] Ministerio Secretaria General de la Presidencia. 1998. Decreto Supremo No59. Norma de Calidad Primaria para

Material Particulado Respirable, en Especial de los Valores que definen situaciones de emergencia. Chile.,

Pucon 10-12 Nov. 2010 195


X82: Classical analogy of the Casimir effect

Andrea Leon, Ivania Maturana, J. C. RojasDepartamento de Fısica, Facultad de Ciencias, Universidad Catolica 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 196


X83: Medicion de la radiancia UV en la Antartida

Claudia Sanchez Alvarez.Laboratorio Metrologıa Optica, Universidad de Santiago de Chile.

Resumen

Hacia mediados de siglo la abundancia de los gases que hacen disminuir el ozono deberıan haber bajado hacia

valores observados antes de que el agujero de ozono de la Antartida empezara a formarse a principios de los anos

80. Desde entonces la disminucion del ozono ha sido el factor dominante en el incremento de la irradiancia UV en la

Antartida. Sin embargo, como consecuencia del cambio climatico, otros parametros determinantes de la irradiancia

espectral UV (nubes, aerosoles y albedo) podrıan cambiar significativamente en su cantidad absoluta, en su estructura

cualitativa o en su patron temporal. Mientras se espera que la superficie de la tierra se caliente en respuesta al

incremento de la radiacion relacionada con el aumento de dioxido de carbono, se espera que la estratosfera se enfrıe.

Futuros incrementos en las emisiones de gases invernaderos y eventuales disminuciones en el ozono como resultado

de un enfriamiento de la estratosfera pueden causar cambios en el clima de la radiacion de la tierra. Por lo tanto la

radiacion UV podrıa no volver en regiones polares a sus valores previos al agujero de ozono. Algunos de los efectos

adversos de la irradiancia UV estan relacionados con la frecuencia de eventos de extrema irradiancia UV o con dosis

de UV en periodos determinados del ano; como aquellas que las plantas antarticas 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 organos de las plantas experimentan la misma exposicion a

la radiacion solar UV. La dosis UV que afecta a las plantas depende de la distribucion angular de la radiancia UV,

definida como el flujo radiante por unidad de angulo solido y unidad de superficie. En la antartica la distribucion

angular de la radiacion 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 radiacion. Diferencias

en la cobertura de nieve en las areas circundantes pueden tambien incrementar la radiacion UV apreciablemente

incluso si la nieve se encuentra kilometros alejada del sitio de observacion. En el mundo, la radiancia no ha sido

tan extensivamente examinada como la irradiancia. Debido a la escasez de mediciones espectrales de alta calidad

aun no han sido cuantificados los parametros que influencian la radiancia en la antartica. Teniendo en cuenta esta

problematica, planeamos montar un sistema de scanner el cual cumplira estrictas especificaciones permitiendonos

ası integrar nuestras mediciones de radiancia superficial espectralmente resuelta en programas internacionales de

intercomparacion de datos UV (NDACC) (ex Network for the Detection of Stratospheric Change (NDSC)). Las

mediciones co-localizadas de la distribucion de la radiancia y de los mas importantes factores que la influencian,

nos permitiran una mejor comprension de la variabilidad local UV. Dos campanas antarticas han sido planeadas. La

combinacion de mediciones in-situ con modelos de trasferencia radiativa 1-D y 3-D nos permitira ademas controlar si

la distribucion angular de la radiancia bajo condiciones de nubosidad es menos uniforme con albedo decreciente. Una

comprension mejorada de la redistribucion de la energıa debiera tener un fuerte impacto en el balance energetico en

la Antartida.

Pucon 10-12 Nov. 2010 197


X84: Fast entanglement detection for unknown states of two spatial

qutrits

G. Lima1,2, E. S. Gomez1,2, A. Vargas1,3, R. O. Vianna4, and C. Saavedra1,2

1 Center for Optics and Photonics, Universidad de Concepcion, Casilla 4016, Concepcion, Chile2 Departamento de Fısica, Universidad de Concepcion, Casilla 160-C, Concepcion, Chile

3 Departamento de Ciencias Fısicas, Universidad de La Frontera, Temuco, Casilla 54-D, Chile4 Departamento de Fısica, ICEx, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, MG, Brazil

[email protected]: 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 entan-

glement were used to study the method when it is applied to a system with a variable resource, namely entanglement.

Bibliografıa[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. Guzman, and C. Saavedra, Optics Express 17, 10688 (2009).

[11] G. Lima et al., arXiv:1003.2125v1[quant-ph].

Pucon 10-12 Nov. 2010 198


Sesion Y

Jueves 11 de Noviembre

Pucon 10-12 Nov. 2010 199


Y01: Diseno de Microtemplates para el Desarrollo de Junturas

Magneticas y Superconductores

A. Araneda1, F. Fernandez Baldis2, M. Sirena2, L. Aviles3, V. Conte4, L. Steren5 y L. Luzuriaga6.1 Lab. Fısica Aplicada, Departamento de Fısica, Universidad de Concepcion, Chile.

2 Lab. Resonancias Magneticas, Centro Atomico Bariloche, Argentina.3 Universidad Nacional de Ingenierıa, Peru.

4 Facultad de Ingenierıa, Universidad de Talca, Chile.5 Centro Atomico Constituyentes, Argentina.

6 Lab. Bajas Temperaturas, Centro Atomico Bariloche, Argentina.

[email protected]

Keywords:

Resumen

Las Junturas Tunel (JT) han cobrado importancia en los ultimos anos al permitir el estudio de numerosos problemas

de la fısica basica y el desarrollo de distintas aplicaciones tecnologicas. El objetivo de este trabajo es permitir el

desarrollo de una nueva tecnica de fabricacion de JT, mas simple y que no requiera un complicado proceso de litografıa.

En este poster mostramos la concepcion del proceso de fabricacion orientado al desarrollo de Junturas Tunel Magneticas

(MTJ) y Junturas Josephson (JJ). Los materiales utilizados fueron Fe0,2Ni0,8/SiO2/Fe0,2Ni0,8 y Nb/SiO2/Nb para

las MTJ y JJ, respectivamente. Se llevaron a cabo dos metodos de fabricacion a partir del diseno de dos templates

diferentes. Ademas presentamos los resultados obtenidos por microscopıa de fuerza atomica conductora (CAFM) donde

analizamos la influencia en la calidad del sustrato y el metodo de limpieza, en el proceso de fabricacion.

Pucon 10-12 Nov. 2010 201


Y02: Interaccion elastica entre islas heteroepitaxiales sobre un substrato

nanoestructurado

M. A. Bustamante-Sepulveda1 and V. M. Fuenzalida2

1 Facultad de Ingenierıa, Universidad Adolfo Ibanez, Diagonal Las Torres 2640 Penalolen, Chile2 Departamento de Fısica, FCFM, Universidad de Chile, Casilla 487-3, Santiago, Chile.

[email protected]

Keywords: heretoepitaxial, nanotecnologıa

Resumen

In 1949 van der Merwe [1] calculo el espesor crıtico para un deposito heteroepitaxial. Si la capa excede dicho

espesor, el esfuerzo acumulado se relaja a traves de la creacion de dislocaciones y la continuidad del cristal se pierde.

El espesor crıtico es de algunas monocapas. Sin embargo, en los anos noventa fue posible crecer capas cristalinas

heteroepitaxiales de germanio sobre silicio, las que podıan alcanzar espesores cincuenta veces mayores a los predichos

[2]. En este caso, los depositos eran islas nanoestructuradas que podıan relajar los esfuerzos a traves de la deformacion

de las superficies libres, de manera que no se acumula energıa elastica. En este trabajo se calcula la energıa elastica de

un sistema modelo constituido por dos islas heteroepitaxiales sobre un sustrato nanoestructurado, con diferencia en

el parametro de red, siendo menor el del deposito. El modelo es bidimensional, en el sentido que dos islas de seccion

rectangular se extienden paralelamente hasta el infinito. Tanto las islas como el substrato tienen un comportamiento

elastico y son isotropos. El substrato tiene dimensiones finitas, con los bordes laterales y superior libres de esfuerzo,

pero con la base rıgida (Fig 35). La energıa elastica se calcula en funcion de separacion D entre los bordes mas proximos

de las islas. Puesto que esta energıa depende de D, asume el caracter de una interaccion efectiva. Para diferencias del

parametro de red hasta el orden del 5 %, el mınimo de energıa se obtiene con las islas separadas al maximo, colocadas

en los bordes del substrato nanoestructurado. En cambio, para diferencias mayores, aparece una posicion de equilibrio

a distancia intermedia.

Figura 35: Esquema del deposito epitaxial. Q es el numero de celdas en la direccion vertical.

Bibliografıa

[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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 202


Y03: Supercapacitor basado en arreglo de MWCNTs en alumina

A. Cortes1, P. Ulloa1, C. Celedon1, P. Haberle1

1 Universidad Tecnica Federico Santa Marıa, Valparaıso Chile

[email protected]

Keywords: Supercapacitor, Nanotubos, Alumina.

Resumen

La utilizacion de arreglos de nanotubos de carbon para el desarrollo de aplicaciones nanotecnologicas, tales como,

la fabricacion de dispositivos de medicion, supercapacitores, fuentes de poder y otros [1], ha iniciado un creciente

interes cientıfico.

En este trabajo se mostrara el proceso de fabricacion y caracterizacion de un supercapacitor Fig. ( izq.) utilizando

nanotubos de carbono (MWCNT) crecidos por medio de la tecnica de CVD[2], en el interior de los poros de aluminio

anodizado (AAO). El molde de alumina utilizado tiene una porosidad del 10 %, con un diametro 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 alumina permite el crecimiento de MWCNTs sin la presencia de un

catalizador, siendo posible obtener CNTs puros y con caracterısticas geometricas determinadas por el molde, como

longitud y diametro 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 preparacion 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 tecnica de ciclo carga-descarga. Los resultados

obtenidos experimentalmente fueron contrastados con los valores obtenidos en un modelo de capacitor ideal y por

calculos basados en elementos finitos Fig. ( der.).

Bibliografıa

[1] C. Niu et. al. Appl. Phys. Lett. 70, 1480 (1997).

[2] Y. C. Sui et. al. Carbon 40, 1011 (2002)

Pucon 10-12 Nov. 2010 203


Y04: Etapas iniciales de formacion de pelıculas policristalinas de Oro

S. Bahamondes1, S. Donoso1, R. Henriquez2, G. Kremer1, L. Moraga1 y M. Flores2

1 Centro de Fısica Experimental, Facultad de Ciencias, Las Palmeras 3425, Santiago, Chile2 Departamento de Fısica, Facultad de Ciencias Fısicas y Matematicas, Blanco Encalada 2008,

Santiago, Chile

[email protected]

Keywords: pelıculas metalicas delgadas, AFM, superficies

Resumen

Un problema fundamental de la fısica del estado solido es determinar la correlacion entre propiedades electricas y

estructurales. En este ambito, el estudio de pelıculas policristalinas metalicas ha atraıdo gran interes en los ultimos anos,

debido a sus diversas aplicaciones en electronica, almacenamiento de informacion, recubrimientos protectores, sensores,

etc. Una de estas aplicaciones hace mencion a la miniaturizacion de los circuitos integrados y su conexion mediante

interconectores nanometricos. En estos es relevante conocer su estructura morfologica puesto que caracterısticas como

la distribucion de tamano de grano y la rugosidad superficial limitaran el transporte de carga a traves de dicha lınea [1].

Por tanto se hace fundamental, tambien, determinar la dinamica de formacion de una estructura de este tipo, a traves

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 sistematico del deposito de pelıculas de oro de distintos espesores sobre un sustrato

de mica a distintas temperaturas de sustrato, desde 100 hasta 550 K. La tasa de evaporacion utilizada fue 1 nm/min.

Las muestras fueron estudiadas con microscopıa de fuerza atomica (AFM) y presentan un crecimiento tridimensional

a traves de la formacion de granos de aproximadamente XX nm de diametro, el cual es al menos independiente de

la temperatura del sustrato durante el deposito. A partir de dichas imagenes ha sido estimado el volumen de oro

depositado el cual es consistente con los depositos 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 regımenes capacitivos a resistivos depende del recubrimiento, la temperatura del sustrato y como se

conforman conexiones en esta red de nanohilos.

Bibliografıa

[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)

Pucon 10-12 Nov. 2010 204


Y05: Hybrid Lamellar Nanocomposites Interface Study

D. Navas1,2, M. Moreno1,4, Z. Lopez1,2, V. Lavayen3, C. O´Dwyer5, G. Gonzalez1,2, E. Benavente1,4

1 Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y Nanotecnologıa, CEDENNA, 917-0124 Santiago,

Chile.2 Universidad de Chile, PO Box 653, Santiago, Chile.

3Universidad Tecnica Federico Santa Marıa, Valparaıso 2390123, Chile.4Departamento de Quımica, Universidad Tecnologica Metropolitana, P.O Box 9845, Santiago, Chile.

5Physics Department, University of Limerick, Limerick, Ireland.

[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

Bibliografıa

[1] P. Gomez-Romero, C. Sanchez. 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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 205


Y06: Determinacion Experimental de la Parametros Intrınsecos en

Pelıculas Basadas en Sulfuro de Cadmio y Nanoestructuras

Carbonaceas.

P. Ulloa1, V. Lavayen1, A. Cortes1, E. Svasand1, R. Segura2, and P.Haberle1

1 Departamento de Fısica, Universidad Tecnica Federico Santa Marıa, Valparaıso 2390123, Chile.2 Departamento de Quımica y Bioquımica, Facultad de Ciencias, Universidad de Valparaıso, Av.

Gran Bretana 1111, Valparaıso, Chile.

[email protected]

Keywords: CdS, nanotubos, nanoconos, espectro de absorcion.

Resumen

La formacion de pelıculas delgadas con aplicaciones en celdas fotovoltaicas es un area muy promisoria, con un

gran interes en el mercado. Es ası que materiales semiconductores como el CdTe, o CdS son utilizados [1]. Las

propiedades opticas pueden ser variadas dependiendo del metodo de sıntesis, espesor de la pelıcula, tamanos de grano,

compuestos quımicos que ayudan al flujo de electrones [2]. La modificacion quımica en elementos nanoestructurados

como nanotubos de carbono ha mostrado una mejora en las celdas fotovoltaicas [2], diversos metodos son usados

para medir propiedades intrınsicas, como espesor, ındice de refraccion [3]. Este trabajo presenta como obtener de una

manera sencilla, datos opticos como brecha de energıa, profundidad de absorcion; ası como datos intrınsecos: ındice de

refraccion, espesor. A partir de espectros de absorcion de hetero-peliculas en el arreglo Cds/Nano-carbono/FTO (FTO

oxido estano 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 pelıcula 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 disminucion del ındice de

refraccion, ademas el espesor aumenta en un rango del 10 − 16 % al anadir estos elementos nanoestructurados en la

celda.

Muestra Indice de Refraccion Espesor (nm) Brecha de energıa (eV) Penetracion de absorcion(nm)

CdS/CNTs/FTO 2.48 88.0 2.38 101

CdS/CNCs/FTO 2.38 91.9 2.49 101

CdS/FTO 2.76 79.20 2.69 101

Cuadro 1: Parametros Intrınsecos Obtenidos Experimentalmente

Bibliografıa

[1] A. E. Rakhshani, J. Appl. Phys. 90, 4265 (2001)

[2] A. Cortes, E. Svasand, V. Lavayen, R. Segura, P.Haberle. 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

Pucon 10-12 Nov. 2010 206


Y07: Graphene ribbons as carboxylic nanosensor device

J. W. Gonzalez1, D. Nozaki2, M. Pacheco1, G. Cuniberti2 and C. G. Rocha2

1Departamento de Fısica, Universidad Tecnica Federico Santa Marıa, Valparaıso, Chile.2 Dresden University of Technology, Institute for Materials Science, Dresden, Germany.

[email protected]


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.

Bibliografıa[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. Gonzalez, et al., Phys. Rev. B 81, 195406

(2010).

Pucon 10-12 Nov. 2010 207


Y08: Energy loss of protons interacting with multi-walled

carbon-nanotubes

J. E. Valdes1, C. Celedon1, R. Segura2, E. Figueroa1, C. Garın1, P. Vargas1, N. R. Arista3, V. A.

Esaulov4, I. Abril5, C. D. Denton5 and R. Garcia-Molina6.1 Collisions Laboratory, Physics Department, UTFSM, Valparaıso 2390123, Chile.

2 Departamento de Quımica y Bioquımica, Universidad de Valparaıso, Chile.3 Centro Atomico Bariloche, Division Colisiones Atomicas, S.C. de Bariloche, Argentina.

4 Institut des Sciences Moleculaires, Universite de Paris Sud, Orsay 91405, France.5 Departament de Fısica Aplicada, Universitat d’Alacant, E-03080 Alacant, Spain.

6 Departamento de Fısica - 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].

Bibliografıa

[1] I. Kyriakou , C. Celedon b, R. Segura, D. Emfietzoglou, P. Vargas, J.E. Valdes , I. Abril, C.D. Denton, K.

Kostarelos, R. Garcia-Molina. Nuc. Instr. and Meth. in Physics Research B 268, 1781 (2010).

Pucon 10-12 Nov. 2010 208


Y09: Surface channeling of H+ and F− ions in grazing scattering on Au

(110) and Au (111) surfaces

Lin Chen1,2, Jorge E.Valdes3, Patricio Vargas3, Jie Shen1 and Vladimir A. Esaulov1

1 Instituit des Sciences Moleculaires d’Orsay, bat 351, Universite de Paris Sud, Orsay 91405, France.2 School of Nuclear Science and Technology, Lanzhou University, Lanzhou 730000, China.

3 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.

Bibliografıa

[1] L.Chen, J. E.Valdes, P.Vargas and V.A.Esaulov, J. Phys.: Condens. Matter 22, 345005 (2010).

Pucon 10-12 Nov. 2010 209


Y10: Perdida de energıa de protones en laminas delgadas de carbono

amorfo

C. Celedon, J. E. Valdes, P. Vargas, E. FigueroaUniversidad Tecnica Federico Santa Marıa, Valparaıso, Chile.

[email protected]

Keywords: Perdida de Energıa, Laminas delgadas, Carbono.

Resumen

La penetracion de partıculas cargadas ha sido de gran interes desde el descubrimiento de las partıculas elementales

[1]. En geometrıa de transmision [2] se ha medido la perdida de energıa (Stopping) − dEdx

de protones H+ en el rango

de bajas energıas (< 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 perdida

de energıa 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 perdida de energıa se desvıa de

la proporcionalidad con la velocidad Fig.(center). Tales resultados se contrastaran con la estructura de bandas del

carbono amorfo Fig.(Right), en donde la distribucion de la densidad electronica espacial juega un papel fundamental

en la perdida de energıa en la interaccion del par electron-hueco. La estructura de bandas del carbono se calcularan

por medio del modelo del gas de electrones libres de la teorıa del densidad funcional (DFT) [4].

Bibliografıa

[1] N. Bohr, Philos. Mag.25, 10 (1913).

[2] J. E. Valdes 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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 210


Y11: Screening charge density and stopping power for slow Hydrogen

and Helium

E. A. Figueroa1

1 Laboratorio de colisiones atomicas, Universidad Tecnica Federico Santa Marıa, Valparaıso 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 Schrodinger 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.

Bibliografıa

[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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 211


Y12: Electron-grain boundary scattering and the resistivity of

nanometric metallic structures

R. Henrıquez1, S. Oyarzun1, M. Flores1, M. Suarez1, G. Kremer2, L. Moraga2 and R. Munoz1.1 Departamento de Fısica, Universidad de Chile, Santiago, Chile.

2 Centro de Fısica 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 electron-

grain 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 212


Y13: Pelıculas delgadas de carbon tipo diamante, producidas por

depositos de pulsos de laser

Fernando Guzman1, Samuel Hevia1, Marcos Flores2, Marcelo Ruiz1 and Mario Favre1

1 Departamento de Fısica, Pontificia Universidad Catolica de Chile, Santiago, Chile.2Departamento de Fısica, FCFM, Universidad de Chile, Santiago, Chile.

[email protected]

Keywords: Carbon tipo diamante (DLC), Deposito por pulsos laser (PLD).

Resumen

Las pelıculas delgadas de carbon tipo diamante (DLC) han llamado la atencion de cientıficos e ingenieros debido

a su amplio rango de aplicaciones, principalmente como recubrimiento, siendo utilizado para aplicaciones biomedicas,

opticas, mecanicas y quımicas [1, 2, 3]. Este material es un tipo de carbon amorfo que contiene una fraccion significativa

de enlaces sp3, y presenta caracterısticas similares al diamante, tales como la alta dureza mecanica, es quımicamente

inerte y un gran ancho de banda [4]. Pudiendo modificar estas propiedades de acuerdo a las condiciones de preparacion.

En este trabajo presentamos un estudio sistematico del crecimiento de pelıculas delgadas de DLC sobre sustratos

de silicio (100) mediante depositos por pulsos de laser (PLD). El laser 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 presion y temperatura del sustrato, fue posible generar pelıculas delgadas de diferentes caracterısticas,

analizadas por distintas tecnicas. La presencia de enlaces sp3, ası como la razon sp3/sp2 fueron estimadas por medio de

espectroscopıa Raman y espectroscopıa de fotoelectrones de rayos-X, respectivamente. A partir de imagenes de AFM

y micrografıas de SEM la topografıa de la superficie fue obtenida, adicionalmente la rugosidad superficial fue estimada

a partir de las imagenes AFM. La inclusion de un gas inerte (Argon) durante el proceso de deposito, induce un cambio

sistematico en la topografıa de las muestras, no ası en el tipo de enlaces que la componen, que practicamente no se

ve alterado. Sin embargo, observamos cambios dramaticos cuando la temperatura del sustrato se incrementa a 750oC

durante el deposito.

Bibliografıa

[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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 213


Y14: Cinetica de oxidacion de pelıculas delgadas de nıquel

C. Gonzalez-Fuentes1, T. Hoffmann1 y Judit G. Lisoni11 Universidad de Chile, Departamento de Fısica, FCFM, Santiago, Chile.

[email protected]

Keywords: pelıculas delgadas, oxidacion, superficies.

Resumen

En este trabajo presentaremos nuestro estudio acerca de la cinetica de oxidacion a temperatura ambiente de

pelıculas delgadas de nıquel sustentadas sobre diferentes sustratos. La oxidacion de metales es un problema de interes

general y el entendimiento de los procesos envueltos en la cinetica de oxidacion de metales es muy importante. Este

conocimiento es de especial relevancia en muchas aplicaciones, puesto que la oxidacion de materiales puede afectar

enormemente el desempeno final de los dispositivos fabricados. En particular, hemos seleccionado nıquel como material

de estudio dado que su cinetica de oxidacion en sistemas volumetricos es bien conocida. Sin embargo, para nuestro

conocimiento, los reportes en el ambito de pelıculas delgadas son escasos y no existen trabajos que investiguen en forma

sistematica como el espesor de las pelıculas sustentadas sobre diferentes sustratos afecta la oxidacion de nıquel. Las

muestras investigadas son pelıculas de nıquel con espesores de 5 nm y 10 nm. Las pelıculas de nıquel son depositadas

a temperatura ambiente por medio de evaporacion con canon de electrones. Los sustratos utilizados son obleas de

silicio monocristalinas recubiertos con SiO2 (Si/SiO2). Luego de haber sido depositadas, las pelıculas de nıquel son

oxidadas in-situ a temperatura ambiente en aire; durante el proceso de oxidacion tambien se observa el cambio de

resistencia de la pelıcula. Las pelıculas oxidadas son tambien caracterizadas in-situ por espectrosopıa de fotoelectrones

inducidos por rayos x a angulo variable (AR-XPS), por sus siglas en ingles). Nuestros primeros resultados muestran

que el comportamiento ante la oxidacion no difiere para muestras de diferentes espesores. En particular, la resistencia

de la pelıcula de 5 nm oxidada en aire cambia en forma logarıtmica en funcion del tiempo de oxidacion. Los resultados

de AR-XPS muestran que al poco tiempo de exposicion (1min) se forma una capa superficial de compuestos donde el

estado de oxidacion predominante del nıquel es +2, i.e se forma Ni(OH)2 y una componente minoritaria de NiO. A

tiempos largos de exposicion, i.e > 30 dıas, comienzan a dominar los estados de oxidacion +3 del nıquel, formandose

NiOOH y Ni2O3 y se evidencia adsorcion de oxıgeno molecular y agua; en la superficie predominan los compuestos

tipo hidroxido mientras que hacia el interior se observan los compuestos tipo oxido. Se puede concluir provisoriamente

que la rapida formacion del Ni(OH)2 en la superficie serıa la causante del incremento en resistencia de las pelıculas y

no la formacion de oxido en su forma de NiO.

Pucon 10-12 Nov. 2010 214


Y15: Conduccion electrica en pelıculas metalicas delgadas con

nanoporos

E. Burgos2, H. Fernandez2, M. Flores3, G. Kremer1 y L.Moraga1

Centro de Fısica Experimental, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile.

Departamento de Fısica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile.

Facultad de Ciencias Fısicas y Matematicas, Universidad de Chile.

[email protected]

Keywords: Nanoporos, Conductividad electrica, Pelıculas Delgadas

Resumen

Las propiedades electricas de materiales nanoestructurados han sido objeto de intenso estudio en los ultimos 30

anos. Se ha observado, en estos materiales nanoestructurados, la disminucion de la conductividad electrica y una

modificacion profunda de las propiedades magnetomorficas. Recientemente se ha encontrado que la topologıa del

material es altamente relevante. Por ejemplo, para los efectos de la conductividad electrica de tales materiales, los

electrones se comportan mas bien como un lıquido de Fermi que como un gas. La limitacion en las trayectorias de

los electrones en presencia de campo magnetico resultan en modificaciones profundas en su densidad de estado [1].

Hemos crecido pelıculas delgadas de cobre con nanoporos producidos por una deposicion mixta en vacio, de aluminio

y cobre, en el cual el aluminio se ha removido por ataque quımico [2, 3]. Las pelıculas se han separado del sustrato y

su topografıa se ha observado mediante microscopıa de fuerza atomica. En particular se ha compilado una estadıstica

de forma y distribucion de los agujeros. Se caracteriza la conductividad electrica de estas pelıculas bajo AC y DC la

cual sera relacionada con sus caracterısticas morfologicas.

Figura 38: (Izquierda) Topografıa de muestra de Cu. (Derecha) Perfil de altura de muestra de Cu.

Bibliografıa

[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)

Pucon 10-12 Nov. 2010 215


Y16: Recubrimiento y morfologia de pelıculas delgadas utilizando

tecnica de dip-coating con velocidad controlada

T. Corrales, P. Homm, P. Ferrari, M. J. Retamal, E. A. Cisternas, V. del Campo, U. G. VolkmannDepartamento de Fısica, Facultad de Fısica, P. Universidad Catolica de Chile, Santiago, Chile

[email protected]

Keywords: Alkanes, dip-coated films, AFM-SEM.

Resumen

El estudio de la adsorcion de pelıculas y membranas organicas sobre superficies solidas contribuye al desarrollo

de aplicaciones en Bionanotecnologıa y areas nanotecnologicas relacionadas, como la electronica organica. En nuestro

trabajo nos interesa estudiar alcanos, los cuales forman parte de una serie de membranas biologicas. En este contexto,

para contrastar con pelıculas organicas formadas por medio de evaporacion fısica (PVD) [1, 2], implementamos un

sistema de dip-coating con velocidad controlada para la formacion de pelıculas delgadas de n-dotriacontano (n-C32H66)

sobre substratos de SiO2 a partir de una solucion de n-heptano. Se utilizo un rango de velocidades de retirado de

0,04cm/min - 9,25 cm/min y se estudiaron las pelıculas resultantes utilizando tecnicas de AFM y SEM. Se observo la

formacion de estructuras auto-ensambladas de submonocapa con diferente recubrimiento y morfologıa, dependiendo de

la velocidad de retirado. Para una velocidad de 1 cm/min obtuvimos un mınimo de recubrimiento de un 11 % mientras

que a 0,04 cm/min encontramos un maximo de recubrimiento de un 54 %. Para velocidades superiores a 5 cm/min

se observo una estabilizacion del recubrimiento cercano a un 35 %. En una primera interpretacion relacionamos este

comportamiento con un modelo propuesto por M. Ghosh et al. [3], introduciendo una transicion de un crecimiento

inducido por gravedad hacia un crecimiento por arrastre de la pelıcula. Sin embargo, el modelo de Ghosh et al.

conduce, a baja velocidad, a estructuras tipo stripes perpendiculares a la direccion de retirado, mientras que nuestros

resultados muestran la formacion de stripes paralelos a la direccion de retirado. La importancia a futuro de este trabajo

es estudiar la posibilidad de desarrollar pelıculas de recubrimiento homogeneo de espesor nanometrico y la formacion

de estructuras tipo stripes, mediante la tecnica de dip-coating a velocidad controlada.

Figura 39: Imagenes SEM de las muestras inmediatamente despues del proceso de dip-coating.

Bibliografıa

[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)

Pucon 10-12 Nov. 2010 216


Y17: Estudio del aumento de la absorcion y eficiencia en celdas de

silicio monocristalino mediante la deposicion de nanopartıculas

coloidales de oro y plata

R. Villarroel1, R. A. Zarate1, S. Aguilera1, S. Fuentes2, P. Leyton3

1 Departamento de Fısica, Facultad de Ciencias, Universidad Catolica del Norte, Av. Angamos 0610.

Antofagasta, Chile2 Departamento de Quımica y Farmacia, Facultad de Ciencias, Universidad Catolica del Norte , Av.

Angamos 0610, Antofagasta, Chile3 Departamento de Ciencias Quımicas, Facultad de Ecologıa y Recursos Naturales, Universidad

Andres Bello (UNAB), Los Fresnos 52, Vina del Mar, Chile.

[email protected]

Keywords: Fotovoltaico, nanopartıculas.

Resumen

La energıa fotovoltaica ha tomado notoria importancia en los ultimos anos debido a la actual crisis energetica, parte

del mundo cientıfico esta enfocado en buscar alternativas energeticas mejores en los recursos naturales. En el siguiente

trabajo se estudiaron diversas deposiciones de nanopartıculas coloidales de oro y plata (las cuales fueron elaboradas

mediante el metodo de Lee and Meissel [1]) en celdas fotovoltaicas epitaxiales de silicio monocristalino. Dependiendo

del tamano de las partıculas se pueden observar aumentos en la eficiencia de la celda solar de hasta un 3 %, debido

a las propiedades plasmonicas que se producen en la interfase dielectrico-semiconductor [2]. Para realizar un estudio

completo de las propiedades electricas de la celda se disenaron circuitos para la medicion de sus caracterısticas volto-

ampericas, tanto oscuras como iluminadas, y ademas mediciones de absorcion mediante un monocromador. El estudio

morfologico de las deposiciones se realizo mediante microscopıa AFM (Figura 1).

Figura 40: (Izquierda) estructura epitaxial de la celda sin deposiciones. (Derecha) Celda con deposiciones de plata

coloidal.

Bibliografıa

[1] No Reference Here!

[2] S. Pillai, K. Catchpole, Journal of Applied Physics 101, 093105 ,(2007).

Pucon 10-12 Nov. 2010 217


Y18: Cceramicas CaCu3Ti4O12 de alta constante dielectrica preparadas

por molienda reactiva

R. Espinoza-Gonzalez 1, J. K. Beltran 2, E.V. Vega2, J. Lisoni31 Departamento de Ciencia de los Materiales, FCFM, Universidad de Chile, Santiago, Chile.

2 Escuela de Quımica, Facultad de Ciencias Naturales, Matematicas y Medio Ambiente, UTEM,

Santiago, Chile.3 Departamento de Fısica, FCFM, Universidad de Chile, Santiago, Chile.

[email protected]

Keywords: Condensadores, Alta Constante Dielectrica, Mecano-Sıntesis.

Resumen

La ceramica CaCu3Ti4O12 (CCTO) ha atraıdo recientemente gran atencion debido a su constante dielectrica

(K ) extremadamente alta (∼ 10,000 a 1 kHz) [1, 2], la que ademas se mantiene constante en un rango amplio de

temperaturas (desde −173 a 327oC) [3]. Estas propiedades unicas hacen de esta ceramica un material promisorio para

aplicaciones en condensadores, ası como para dispositivos microelectronicos y de microondas donde la miniaturizacion

de dispositivos es crucial [4]. En este trabajo se presenta la preparacion de la ceramica CCTO mediante mecano-sıntesis

en un molino Spex 8000D, partiendo de polvos puros de CaCO3, CuO y TiO2. Se determinaron los parametros de

molienda apropiados para obtener polvos nanocristalinos evaluandose la posible contaminacion desde el material usado

como contenedor (oxido de circonio y acero inoxidable). Para determinar la relacion entre los parametros de molienda

y la microestructura, los polvos obtenidos fueron caracterizados mediante Difraccion de Rayos X (DRX), Microscopıa

Electronica de Barrido y de Transmision (SEM and TEM), Espectroscopia de Fotoelectrones (XPS) y Espectroscopia

Raman,

Bibliografıa

[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. Ramırez 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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 218


Y19: Iron Oxides Study by Raman Spectroscopy

Marco Antonio Gatica1, M. Guzman2, R. A. Zarate1

1 Departamento de Fısica, Facultad de Ciencias, Universidad Catolica del Norte, Avenida Angamos

0610, Casilla 1280, Antofagasta, Chile2 Departamento de Ciencias Quımicas y Farmaceuticas, Facultad de Ciencias, Universidad Catolica

del Norte, Avenida Angamos 0610, Casilla 1280, Antofagasta, Chile


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 quan-

tities 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 grow-

ing 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.

Bibliografıa

[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 Roentgenol-

ogy, 185 1477-1486 (2005)

Pucon 10-12 Nov. 2010 219


Y20: Estudio Teorico y Experimental de CuO y CuO+Ag

F. Cespedes1, R. A. Zarate1, L. Padilla-Campos2, S. Fuentes3 y P. Leyton4

1 Departamento de Fısica, Facultad de Ciencias, Universidad Catolica del Norte, Casilla 1280,

Antofagasta, Chile.2 Departamento de Quımica, Facultad de Ciencias Basicas, Universidad de Antofagasta, Casilla 170,

Antofagasta, Chile.3 Departamento de Quımica y Farmacia, Facultad de Ciencias, Universidad Catolica del Norte,

Casilla 1280, Antofagasta, Chile.4 Departamento de Ciencias Quımicas, Facultad de Ecologıa y Recursos Naturales, Universidad

Andres Bello, Vina del Mar, Chile.

[email protected]

Keywords: CuO, Cluster, DFT.

Resumen

El oxido cuprico (CuO) es un material semiconductor de tipo p y posee una estructura cristalina monoclınica,

el cual lo hace muy interesante para aplicaciones tecnologicas en superconductores a altas temperaturas, catalisis

heterogenea, sensores de gases, almacenamiento magnetico, celdas solares, etc. En el presente trabajo se realizara un

estudio teorico-experimental del dopaje de este material con partıculas metalicas, eligiendose la plata (Ag), para

modificar la estructura de bandas y las propiedades opticas. Se calculo el valor de esta banda ”gap”teoricamente

a traves del metodo ab initio (DFT) de tipo cluster, posteriormente se realizara el mismo proceso para dos cluster

de CuO+Ag que sugieren dopajes a nivel intersticial y superficial, con el fin de conocer cual de estos dopajes logra

reducir la banda prohibida del CuO. Los calculos nos indican que la mejor opcion 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 Atomica (AFM), Espectroscopia Raman, Analisis de Dispersion

de Energıa de Rayos X (EDX), Microcopia Electronica de Barrido (SEM) y Espectroscopia Reflectancia Difusa (DRS),

siendo esta ultima tecnica mencionada la que comprueba que se logro disminuir experimentalmente el valor de la banda

prohibida en un 1,36 %.

Pucon 10-12 Nov. 2010 220


Y21: Zinc oxides thin films grown onto metal oxide substrates

Felipe Mondaca1, Arturo Martınez2 , Miguel Guzman1 and Antonio Zarate 1

1Departamento de Fısica, Facultad de Ciencias, Universidad Catolica del Norte, Avenida Angamos

0610, Casilla 1280, Antofagasta, Chile2Departamento de Ciencias Quımicas y Farmaceuticas , Facultad de Ciencias, Universidad Catolica

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.

Bibliografıa

[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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 221


Y22: Fracturas espirales en laminas delgadas

V. ROMERO1,2, E. CERDA1, E. HAMM2, B. ROMAN2

1 Departamento de Fısica, Universidad de Santiago de Chile, Avenida Ecuador 3493, Estacion

central, Santiago-Chile.2 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 algun producto que hemos compramos,

este proceso no siempre es grato en tanto la fractura generamos no resulta regular no obstante hemos controlado la

deformacion con nuestras propias. Nos damos cuenta ası, que el proceso de fractura de una lamina delgada contiene

una fenomenologıa sumamente rica que viene heredada de la gran libertad de las laminas delgadas para deformarse. En

este trabajo mostraremos que, a pesar de lo anterior, las fracturas en laminas delgadas pueden seguir una trayectoria

geometrica sumamente regular. Presentamos un estudio experimental de dos trayectorias de fractura sumamente

regulares y reproducibles. Se trata de dos familias de espirales logarıtmicas que crecen desde una configuracion inicial

pequena a un crack sumamente grande. Hemos podido caracterizar los procesos de ruptura usando principios clasicos

de la mecanica de fractura, encontrado que la ley geometrica de propagacion 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 222


Y23: Self-assemble of Titania, Tenorite and Alumina nanoporous have

been grown on the metal surface by a simple electrolysis process

Carla Valenzuela1, M. Guzman2, R.A. Zarate1

1 Departamento de Fısica, Facultad de Ciencias, Universidad Catolica del Norte Casilla 1280,

Antofagasta, Chile.2 Departamento de Ciencias Quımicas y Farmaceuticas, Facultad de Ciencias, Universidad Catolica

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 enhance-

ment 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, especif-

ically 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.

Bibliografıa

[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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 223


Y24: Fabricacion y caracterizacion de pelıculas magneticas y antidots

mediante evaporacion termica

P. Toro, C. Gallardo, J. L. Palma, R. Lavın, J. C. Denardin.Departamento de Fısica, Universidad de Santiago de Chile, Santiago Chile

[email protected]

Keywords: evaporacion, pelıculas magneticas, antidots.

Resumen

En este trabajo se estudiaran pelıculas magneticas fabricadas a traves de la tecnica de deposicion por evaporacion

termica (mediante un crisol) en vacıo del orden de 10−5 torr, en dos tipos de sustratos; vidrio y membrana de

alumina porosa, estas ultimas realizadas bajo un proceso de doble anodizacion, que permite un gran ordenamiento y

la generacion de la configuracion antidots.

Con esto se busca estudiar las diferencias entre una pelıcula y una configuracion antidots, con diferentes tiempos

de evaporacion que variara el espesor de la capa de nıquel depositada en ellos, variando por ende el diametro en la

configuracion antidots, esto ultimo corroborado mediante microscopia SEM, tal como se muestra en la figura 41

Figura 41: (b)-(c) disminucion del diametro de poros mediante evaporacion de nıquel sobre (a) membrana de alumina

porosa.

Ademas se caracterizara magneticamente mediante curva de histeresis, proporcionando informacion sobre coercivi-

dad y remanencia para ambos sustratos.

Pucon 10-12 Nov. 2010 224


Y25: Estudio de moleculas de pluronic f68 sobre silicio con microscopıa

de fuerza atomica (AFM)

M. J. Retamal1, U.G. Volkmann1, and V. Samith2

1 Facultad de Fısica, Pontificia Universidad Catolica de Chile, Casilla 306, Santiago Chile.2 2Departamento de Quımica, Universidad Andres Bello, Santiago, Chile.

[email protected]

Keywords: pluronic F68, Copolymer, AFM.

Resumen

El copolımero tribloque pluronic F68, pertenece a una clase de tensioactivo anfifılico no ionico, 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 pelıculas de pluronic F68 depositadas sobre

sustratos de silicio cubiertos con una capa nativa de oxido de silicio. Los sustratos de Si/SiO2 fueron limpiados una

mezcla de H2SO4(70 %) +H2O2(30 %) a 363K durante 30 minutos, antes de depositar cada cantidad. Las alıcuotas

fueron preparadas a partir de soluciones acuosas, obteniendo diferentes concentraciones, en la que se depositaron 30µL

de cada solucion sobre los sustratos para dejar secar a temperatura ambiente y obtener la pelıcula 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 oxido de silicio limpio y proveer en ella una superficie hidrofılica, antes de depositar cada

alıcuota. Con un microscopio de fuerza atomica (AFM) estudiamos cambios morfologicos originados por el incremento

gradual en concentracion. El cambio morfologico se produce en un rango estrecho de concentracion, atribuido a la

concentracion micelar crıtica (CMC). Estructuras supramoleculares (clusters) coexisten bajo la CMC y sobre ella se

forman estructuras 3D de tipo ”dendrıticas”. Las imagenes AFM muestran la formacion de estas ultimas estructuras,

desde el intervalo [1, 0x10−4 M , 2, 0x10−4 M]. El porcentaje de recubrimiento de cada pelıcula sobre el sustrato

(coverage”) depende del aumento en concentracion molar. Esto genera una curva, cuyo punto de de inflexion coincide

con la CMC reportada para variadas tecnicas y condiciones.

Figura 42: : A la izquierda, la molecula pluronic F68 con una concentracion de 0, 6x10−4 molar, en el centro, la

misma molecula con una concentracion de 2, 0x10−4 molar y a la derecha con 10, 0x10−4 molar. Notamos a simple

vista los cambios morfologicos de la pelıcula

Pucon 10-12 Nov. 2010 225


Y26: Solucion de la ecuacion de Dirac para un potencial de cascaron

cilındrico atractivo

M. Loewe, C. Marquez, R. ZamoraPontificia Universidad Catolica de Chile, Santiago, Chile.

[email protected]

Keywords: Ecuacion, Dirac, Delta.

Resumen

En este trabajo consideramos la ecuacion de Dirac

i∂ψ

∂t= (γ · p+ βm+ V (ρ))ψ (11)

con V = −aδ(ρ − ρ0) y ρ la coordenada radial cilındrica. Buscamos estados ligados para este potencial. Comen-

zamos por resolver la partıcula libre, aplicando la transformacion unitaria S = 1√ρe−

θ2γ1γ2

a la ecuacion 11. Con

esta tranformacion obtenemos un nueva ecuacion, que resolvemos, encontrando su funcion de onda. Luego aplicamos

las condiciones de pegado en ρ = ρ0, de donde obtenemos una ecuacion trascendental para la energıa del estado

fundamental:(

−√

1−ǫ1+ǫ + tanh(s0)

)

1 − 1+ǫ1−ǫ tanh(s0)

= − tan(α) (12)

donde hemos definido ǫ = Em, ϕ = mρ0 y s0 = ϕ

√1 − ǫ Con esto, podemos obtener la grafica de la figura

Posteriormente, tomamos el lımite no relativista de la ecuacion, a traves de la transformacion, de Foldy-Wouthuysen,

a primer y segundo orden, obteniendo, a segundo orden, el siguiente Hamiltoniano:

H ′′ = β

(

m+~p2

2m

)

− aδ(ρ− ρ0) −a

8m2(2(~a · ~pδ(ρ− ρ0))αθpθ − ~a · ~p(~a · ~pδ(ρ− ρ0))) (13)

A primer orden, para el estado fundamental, no existe ninguna correccion relativista en el Hamiltoniano (salvo por la

masa en reposo) y este coincide totalmente con el Hamiltoniano de Schrodinger. A segundo orden en el Hamiltoniano

anterior, comienzan a aparecer correcciones relativistas.

Bibliografıa

[1] V.M. Villalba, Nuovo Cimento 112, B 109 (1997).

Pucon 10-12 Nov. 2010 226


Y27: Efectos no lineales sobre la Electrodinamica Cuantica debido a

electrones en bajas dimensiones

A.M.Valencia, J.C. Rojas.Universidad Catolica del Norte, Antofagasta, Chile

[email protected]

Keywords:

Resumen

En teorıa cuantica de campos el Lagrangiano efectivo codifica correcciones cuanticas al Lagrangiano clasico, cor-

recciones que son inducidas por efectos radiativos, tales como la polarizacion del vacıo de la Electrodinamica Cuantica

(EDC), efectos de orden superior. Un campo Electromagnetico podrıa producir pares si E ∼ m2/|e| ≈ 1018V olt/m,

como consecuencia de tales efectos se modifica el Lagrangiano de Maxwell del campo electromagnetico por un La-

grangiano efectivo, el cual contiene las correcciones en terminos 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 accion efectiva de la Electrodinamica en (2 + 1) dimensiones

en una cinta de ancho finita y largo infinito.

Nuestro trabajo se basa en el uso de la regularizacion ζ para el calculo de la accion 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 Antiperiodicas. Para el calculo explıcito de los determinantes, se empleo el metodo

de Gel’fand-Yaglom y se comparo con el caso de condiciones de borde de Dirichlet con el determinante obtenido

explıcitamente a partir de los autovalores del operador asociado al sistema.

Pucon 10-12 Nov. 2010 227


Y28: Metodo de brackets y evaluacion de diagramas de Feynman y

otras integrales multidimensionales

Ivan P. Gonzalez G.Universidad Tecnica Federico Santa Marıa, Valparaıso , 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.

Bibliografıa

[1] Ivan Gonzalez, Ivan Schmidt, Nuclear Physics B 769, 124-173 (2007) (hep-th/0702218).

[2] Ivan Gonzalez, Victor Moll, Vol. 45, Issue 1, 50-73 (2010). (arXiv:0812.3356).

[3] Ivan Gonzalez, Victor Moll, Armin Straub, Contemporary Mathematics, , Volume 517, 2010, Pages 157-171.

(arXiv:1004.2062).

[4] Ivan Gonzalez, 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 228


Y29: Some Quantum Aspects of the Superstring on AdS5 × S5

Brenno ValliloUniversidad 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 × S5 background. Our quantization approach may help the computation of the energy of the Konishi state.

Pucon 10-12 Nov. 2010 229


Y30: Fermiofobia en un modelo de Tripletes de Higgs

A.G. Akeroyd1, Marco A. Dıaz 2, Maximiliano A. Rivera 3, and Diego Romero2

1Department of physics and Center for Mathematics and Theoretical Physics, National Central

University,Chungli,Taiwan 320, Taiwan.2Departamento de Fısica, Pontificia Universidad Catolica de Chile, Santiago 690441,Chile.

3Departamento de Fısica y Centro de Estudios Subatomicos, Universidad Tecnica Federico Santa

Marıa, 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 mas liviano perteneciente a un modelo que incluye un singlete, un

doblete y un triplete de campos de Higgs. Mas especıficamente, explora la fenomenologıa asociada a este boson liviano

cuando es fermiofobico. Se muestra que fermiofobia emerge naturalmente del modelo, teniendo gran representatividad

en el espacio de parametros. El boson de Higgs mas liviano, cuando es fermiofobico, esta la mayorıa 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 deteccion. Los Branching Ratios asociados al decaimiento del boson de Higgs liviano son

obtenidos y analizados para finalmente sintetizar las caracterısticas que hacen de este un modelo distinguible de otros.

Pucon 10-12 Nov. 2010 230


Y31: Superstring compactifications

William D. Linch, IIIUniversidad Andres 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 231


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 treat-

ments, 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

As an example, consider the action S[z; 1, 2] =∫ t2

t1[Aiz

i +A0]dt, with equations of motion

Fij zj + Ei = 0, Fij(z) = ∂iAj − ∂jAi, Ei = ∂iA0 − ∂0Ai (14)

then det Fij = 0 describes the surfaces of the degeneracy.

These lagrangians are first order in the velocities, for wich in classical mechanics det ∂2L∂qj∂qi may be zero somewhere.

The non vanishing of this determinant guaranties both the uniqueness of the accelerations q and the invertibility of

the Legendre transformation (q, q) → (p, q) between the Lagrangian L(q, q) and the Hamiltonian H(p, q).

Bibliografıa

[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 ( ).

Pucon 10-12 Nov. 2010 232


Y33: Simetrıa en Teorıas Delta

Ricardo Avila ViveroPontificia Universidad Catolica, Santiago, Chile

[email protected]

Keywords:

Resumen

Introducimos dos tipos de transformaciones relacionadas a difeomorfismos y a una generalizacion de estas. Las

aplicamos a los campos de nuestra teorıa. Verificamos que el algebra cierra para ambas transformaciones, luego

procedemos a definir dos tipos de derivadas covariantes y exploramos brevemente lo que estas implican sobre la

geometrıa afın. Presentamos como este tipo de teorıas de dos campos equivale a tener una teorıa de un solo campo

con un vinculo que fuerza el cumplimiento de las ecuaciones clasicas de movimiento de dicho campo (en la integral

funcional), mostramos la invariancia de la accion bajo las dos transformaciones mostrando una aplicacion inmediata

a gravitacion y usando el metodo del background field, observamos la forma que tendran en nuestra teorıa la parte

cuadratica de la accion en los campos cuanticos de donde se puede deducir la forma de los propagadores de la teorıa

cuantica.

Bibliografıa

[1] Jorge Alfaro, Pablo Gonzalez y Ricardo Avila. arXiv:1009.2800v1 [gr-qc].

Pucon 10-12 Nov. 2010 233


Y34: Cuantizacion de gravedad delta

Pablo GonzalezPontificia Universidad Catolica, Santiago, Chile.

[email protected]

Resumen

Hacemos un analisis topologico para establecer la forma de los vertices y propagadores probando que este tipo de

teorıas viven solo a 1 loop. Este analisis tambien es hecho para los fantasmas de Faddeev Popov. Despues presentamos

la forma cuadratica de la teorıa en detalle y hacemos la extension inmediata a gravitacion. Presentamos los calculos

de los propagadores para gravitacion delta tanto de los dos campos (graviton y graviton tilde) y de los fantasmas.

Tambien presentamos la forma de la accion efectiva a 1-loop siendo esta exacta y mostrando que se anula en el vacio

obteniendo una teorıa finita y exacta de gravitacion delta por lo menos en este regimen. Finalmente consideramos

algunas correcciones cuanticas finitas al modelo y vemos como se modifican las ecuaciones de movimiento para los

campos.

Bibliografıa

[1] Jorge Alfaro, Pablo Gonzalez y Ricardo Avila, arXiv:1009.2800v1 [gr-qc].

Pucon 10-12 Nov. 2010 234


Y35: Inflacion Intermedia en una Teorıa de Jordan-Brans-Dicke

Maria Antonella Cid MunozUniversidad de Concepcion, Concepcion-Chile.

Resumen

En este trabajo estudiamos la teorıa de perturbaciones cosmologicas para un modelo de inflacion intermedia en una

teorıa de Jordan-Brans-Dicke. Analizamos los modos adiabaticos y de isocurvatura para las fluctuaciones cuanticas

de los campos. Buscamos las condiciones bajo las cuales el modo adiabatico es dominante y calculamos el espectro de

la perturbacion de curvatura comovil, el cual mediante el efecto Sachs-Wolfe puede ser relacionado con la anisotropıa

presente en la radiacion cosmica de fondo. Los resultados son comparados con aquellos obtenidos en un modelo de

inflacion intermedia en la teorıa de Relatividad General de Einstein. Finalmente, estudiamos la viabilidad de un modelo

de este tipo en vista de los ultimos datos de la anisotropıa en la radiacion cosmica de fondo reportados por el satelite

WMAP.

Pucon 10-12 Nov. 2010 235


Y36: Microscopic entropy of hairy black holes from scalar solitons

Francisco Correa1, Cristıan Martınez1,2, Ricardo Troncoso1,2

1 Centro de Estudios Cientıficos (CECS), Casilla 1469, Valdivia, Chile.2 Centro de Ingenierıa de la Innovacion 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

a 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].

Bibliografıa

[1] M. Henneaux, C. Martınez, R. Troncoso and J. Zanelli, Phys. Rev. D 65, 104007 (2002).

[2] A. Strominger, JHEP 9802, 009 (1998).

[3] F. Correa, C. Martınez, R. Troncoso, preprint : CECS-PHY-10/10.

Pucon 10-12 Nov. 2010 236


Y37: Obtencion de nuevas algebras de Lie de orden superior por medio

de un procedimiento de expansion

R. Caroca1,2 ,N. Merino1, A. Perez1,3, and P. Salgado1

1 Departamento de Fısica, Universidad de Concepcion, Casilla 160-C, Concepcion, Chile.2 Departamento de Matematica y Fısica Aplicadas, Universidad Catolica de la Santısima

Concepcion, Alonso de Rivera 2850, Concepcion, Chile.3 Max Planck Institut fur Gravitationsphysik, Albert Einstein Institut, Am Muhlenberg 1, D- 14476

Golm bei Potsdam, Germany.

[email protected]

Keywords: Algebras de Lie, expansion; algebras de Lie de orden superior.

Resumen

Se considera una formulacion dual para el procedimiento de S-expansion de multiagebras. Se recuperan las ecua-

ciones de Maurer-Cartan de orden superior desde el formalismo de la S-expansion, escogiendo un semigrupo especial.

Tambien por medio de la generalizacion del metodo de expansion de Maurer-Cartan, se construye un procedimiento

para obtener algebras 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 metodo dual puede ser util para encontrar una generalizacion

para el caso de las algebras diferenciales libres, el cual puede ser relevante para aplicaciones fısicas, por ejemplo, teorıas

de gauge de alto espın.

Pucon 10-12 Nov. 2010 237


Y38: Black hole thermodynamics in Einstein-Gauss-Bonnet gravity with

negative cosmological constant coupled to non-linear electrodynamics

O. Miskovic and R. OleaPontificia Universidad Catolica de Valparaıso, Valparaıso, 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 background-

independent 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.

Bibliografıa

[1] O. Miskovic and R. Olea, Physical Review D77: 124048 (2008).

[2] G. Kofinas and R. Olea, Physical Review D74: 084035 (2006).

Pucon 10-12 Nov. 2010 238


Y39: Explaining Solar Neutrinos with Heavy Higgs Masses in Partial

Split Supersymmetry

Marco A. Dıaz, Francisca Garay, Benjamin Koch.Pontificia Universidad Catolica 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 239


Y40: Magnetohydrodynamics and analogue black holes

Felipe A. Asenjo1,2, Nelson Zamorano3

1 Departamento de Fısica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Casilla 653, Santiago, Chile.2 Departamento de Ciencias, Facultad de Artes Liberales, Universidad Adolfo Ibanez, Diagonal Las

Torres 2640, Penalolen, Santiago, Chile.3 Departamento de Fısica, Facultad de Ciencias Fısicas y Matematicas, 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].

Bibliografıa

[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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 240


Y41: Entropy of attractor horizons

Dumitru AstefaneseiMax-Planck-Institut fur 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 241


Y42: Spin wave function associated to the young universe, according to

one polynomial solution for the wheeler dewitt equation

J. EchaurrenCodelco 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 JU , associated to the young Universe according to one

polynomial solution Ψ (G, ρ) derived of the Wheeler-DeWitt equation. The total angular moment JU is expressed

depending on both the angular orbital moment UU and of the angular intrinsic moment of the Universe, SU . 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 (FNE , G,mN ,mTE) ; t ≡ T [mTE , G, a (t) ,Λ] ,

where FNE 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, mTE 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.

Bibliografıa

[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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 242


Y43: RG and Gravity: Some aproximated solutions

Israel Ramırez-KrausePontificia Universidad Catolica 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. .

Pucon 10-12 Nov. 2010 243


Y44: Ion beam emission from a pulsed plasma device

H. Bhuyan, A. Henriquez, M. Favre, M. J. Retamal, U. Volkmann, E. Wyndham and H. ChuaquiPontificia Universidad Catolica de Chile, Departamento de Fısica, 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.

Bibliografıa

[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 Nunez, H Kelly, D Grondona and S Goyanes. 2009. J. Phys. D: Applied Physics 42 (20), 205207.

Pucon 10-12 Nov. 2010 244


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.

RamosPontificia 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. .

Pucon 10-12 Nov. 2010 245


Y46: Ecuacion de Vlasov con termino colisional en una columna de

plasma electronico

F. Calderon1, S. Curilef.11 Universidad Catolica del norte, Antofagasta, Chile.

[email protected]

Keywords: Vlasov equation, Maximum entropy, No-neutral plasma

Resumen

Las ecuaciones cineticas para el movimiento de deriva en una columna de plasma electronica bajo la accion de

un campo magnetico 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]. Aquı la densidad del

plasma corresponde a la vorticidad del fluido y su medicion mostro una relajacion hacia un estado no turbulento. Este

stado meta-estable que aparece en una columna de plasma electronico fue reportado por Huang & Driscoll[1].

Nuestra principal motivacion fue entender como relaja el sistema hacia un estado de meta-equilibrio (MES) que

persiste hasta que es amortiguado por la viscosidad. Algunas teorıas proponen que MES es un estado de maxima

Entropıa, pero los resultados obtenidos por Huang y Driscoll dejan en evidencia que la minimizacion de la Enstrofıa

es un mejor acercamiento al estado de meta-equilibrio. Ademas Huang & Driscoll lograron ajustar sus resultados para

un fiteo bastante cercano pero aun no concluyente.

En nuestro enfoque hemos tomado la Ecuacion hidrodinamica 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 tecnica de un Ansatz para la funcion distribucion, f(s),donde la dependencia temporal de la solucion se reserva al

comportamiento de los parametros de Lagrange para maximizar la entropıa resolviendo un sistema de ecuaciones en

terminos de los multiplicadores de Lagrange. Este sistema presenta simetrıa axial por lo cual hemos resuelto trabajar

en coordenadas cilındricas.

∂fα∂t

+ ∇xfα · v + ∇vfα · qαmα

(E + v × B) = γ

[

β∂2fα∂v2

+∂

∂v(v − 〈v〉)fα

]

. (15)

Donde para recuperar la densidad de partıculas desde la funcion distribucion aplicamos el momento de orden cero.

n(x, t) =

∫

f(x, v, t) dv

Bibliografıa

[1] Huang X.-P. and Driscoll C. F., 1994, Phys. Rev. Lett. 72, 2187.

Pucon 10-12 Nov. 2010 246


Y47: Ley de Zipf en autores latinoamericanos

F. Calderon1, S. Curilef1, M. L. Ladron de Guevara1

1 Universidad Catolica del norte, Antofagasta, Chile.

[email protected]

Keywords: Zipf law, Quantitative linguistic, statistical mechanics

ResumenEn el analisis de sistemas complejos, a veces es posible determinar algunas reglas de comportamiento. Si la proba-

bilidad 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 Linguıstica 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 (Calderon et. al., 2009) mostro que existe una variacion en la distribucion 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 traves de un libro.

Nuestro objetivo fue encontrar una descripcion analıtica 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 separacion.

f(s) = ΣNr

r=1Cr (16)

Algunas medidas hechas para G. Garcıa Marquez muestran la forma de la probabilidad de ocurrencia Pr , que se define

como Pr = ΣNr

r=1Cr/f(s).

Una muestra parcial de todos los autores que estudiamos se aprecia en la figura 43, donde vemos la distribucion

de probabilidad de la frecuencia de ocurrencia para la palabra mas frecuente en los libros de G. Garcıa Marquez.

Hemos alcanzado una buena descripcion de la curva de probabilidad de ocurrencia, con lo cual esperamos reconocer

los parametros que nos permitan relacionan las constantes de ajuste con el parametro α en la ley de Zipf.

0 50 100 150 200 2500.00

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08Data: corrggm001de_PrModel: weibull (c/n)*((x-l)/n)^(c-1)*exp(-((x-l)/n)^c)

c 0.93 ±0n 12.23849 ±0.04944l 3 ±0

Pr

r0 50 100 150 200 250

1E-5

1E-4

1E-3

0.01

0.1Data: corrggm001de_PrModel: weibull (c/n)*((x-l)/n)^(c-1)*exp(-((x-l)/n)^c)

c 0.93 ±0n 12.23849 ±0.04944l 3 ±0

Pr

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 logarıtmica.

Bibliografıa[1] G.K. Zipf, Human Behavior and the Principle of Least Effort (Addison-Wesley, Reading, MA; 1949).

[2] F. Calderon, S. Curilef and M. L. Ladron de Guevara. Probability distribution in a quantitative linguistic problem.

Braz. J. Phys. vol.39 no.2a Sao Paulo Aug. 2009.

Pucon 10-12 Nov. 2010 247


Y48: Cascading effects in the acceleration and heating of ions in the

solar wind

P. S. Moya1, V. Munoz1,2, and J. A. Valdivia1,2

1Complex Systems Group, Departamento de Fısica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Las

Palmeras 3425, Casilla 653, Santiago, Chile.2Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y Nanotecnologıa, 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.

Bibliografıa

[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, Munoz and J. A. Valdivia, Plan. Space. Sci. 52 (2004).

[5] P. S. Moya, V.Munoz, J. Rogan and J. A. Valdivia. Submitted to J. Atmos. Sol. Terr. Phys. (2010)

Pucon 10-12 Nov. 2010 248


Y49: Estudio de la dinamica de un plasma focus de cientos de joules

usando tecnicas opticas refractivas

J. Moreno1,2, C. Pavez1,2, F. Veloso1,2, F. Castillo3 y L. Soto1,2.1 Comision Chilena de Energıa Nuclear, Casilla 188-D, Santiago, Chile.

2 Center for Research and Applications in Plasma Physics and Pulsed Power, P4, Chile.2 Universidad Nacional Autonoma de Mexico, Mexico.

[email protected]

Keywords: Plasma Focus, Hard X-Ray, Neutron Source

Resumen

El estudio de la dinamica en un dispositivo plasma focus es de gran interes para el escalamiento de este tipo

de dispositivos a equipos que funcionen con energıa muy baja (¡1kJ). El interes en este tipo de descargas se debe

principalmente a su potencial como fuente de radiaciones pulsadas electromagneticas (rayos-x duros) y de partıculas

cargadas (iones y electrones) a traves de un proceso rapido de compresion de la columna de plasma en su etapa final

(etapa de pinch). Cuando la descarga se realiza en deuterio se produce fusion nuclear generando neutrones rapidos

asociados a esta fase. En este trabajo se presentan resultados en el PF-400J (880nF, 30kV, 144kA, 400J, T/4 ∼ 300ns)

de la dinamica de la descarga en deuterio a 9mbar y 27kV, obtenidos a traves de tecnicas opticas refractivas como son

imagenes schlieren e interferometrıa usando un laser Nd-YAG pulsado (8ns, 532nm). Los resultados son correlacionados

con la emision de rayos-x duros y neutrones.

Pucon 10-12 Nov. 2010 249


Y50: Estudio de la emision de iones usando metodo 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 Comision Chilena de Energıa Nuclear, Casilla 188-D, Santiago, Chile.

2 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 emision de iones en los plasma focus (PF) fue investigada para explicar la anisotropıa observada

en la emision de neutrones. Han sido medidas varias de las propiedades de los haces de deuterones emitidos desde un

PF, incluyendo su distribucion angular y espectro de energıa, en dispositivos que operan con energıa desde 1kJ a 1MJ.

Actualmente hay un gran interes en el desarrollo de dispositivos PF que operan bajo el kJ. En la Comision Chilena de

Energıa Nuclear (CCHEN), como parte del programa de caracterizacion de los dispositivos PF de muy baja energıa

(¡1kJ) desarrollados en ella, se ha estudiado la emision de partıculas cargadas usando Hidrogeno y mezclas Hidrogeno-

Argon. La estimacion de la energıa y el grado de ionizacion de los iones se ha hecho a traves del metodo 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 medicion del flujo de iones, obtenida tambien por este medio, como la energıa de los iones

es contrastada con mediciones hechas utilizando un espectrometro de Thomson con pelıculas de marcacion de trazas

de partıculas (SSNTD), CR39. Resultados preliminares muestran cierto nivel de acuerdo con las medidas obtenidas

para iones de hidrogeno. Los experimentos han sido realizados en un dispositivo plasma focus de 400J (PF-400J), para

diferentes presiones.

Pucon 10-12 Nov. 2010 250


Y51: The effect of spin magnetization in the damping of electron plasma

oscillations

Pablo. S. Moya1 and Felipe. A. Asenjo1,2

1Complex Systems Group, Departamento de Fısica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Las

Palmeras 3425, Casilla 653, Santiago, Chile.2Departamento de Ciencias, Facultad de Artes Liberales, Universidad Adolfo Ibanez, Diagonal Las

Torres 2640, Penalolen, 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].

Bibliografıa

[1] G. Brodin, M. Marklund, J. Zamanian, A. 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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 251


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.2 Universidad Catolica del Maule, Facultad de Ciencias Basicas, Talca, Chile.3 Universidad de Santiago de Chile, Departamento de Fısica, Santiago, Chile.

4 Skobeltsyn Institute for Nuclear Phisics, Moscow State University, Moscow, Russian Federation.5 Space Research Institute, Moscow, Russian Federation.

[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.

Bibliografıa

[1] Antonova, E.E., Ovchinnikov, I.L., 1999. J. Geophys. Res. 104, 17289-17297.

Pucon 10-12 Nov. 2010 252


Y53: Caracterizacion de plasmas de carbono producidos por laser

M. Ruiz, F. Guzman, M. Favre, H. Bhuyan, H. Chuaqui y E. S. WyndhamDepartamento de Fısica, Pontificia Universidad Catolica de Chile,Casilla 306, Santiago 22, Chile.

[email protected]

Keywords: laser plasma, plasma spectroscopy.

Resumen

El estudio de plasmas producidos por laser a niveles moderados de fluencia atrae interes tanto en relacion con

el estudio de fenomenos asociados a la dinamica de plasmas transientes, como con las aplicaciones relacionadas con

deposicion de pelıculas delgadas por ablacion laser. En este contexto hemos iniciado un estudio detallado de la dinamica

de plasma de carbono producidos por laser. 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 presion de fondo de 0,3 mTorr en aire, o unos pocos mTorr

de argon. La emision aptica del plasma es registrada, con resolucion espacial y temporal, usando un espectrometro

SpectraPro 275, con un analizador optico multicanal, con 15 ns tiempo de exposicion. Imagenes de la emision del

plasma se obtienen con una camara digital con resolucion ∼ 100 ps, e imagenes schlieren con un laser Nd:YAG de

pulso 12 ps. En los espectros se identifican lıneas de emision de CII a CIV. Con cuocientes de intensidad de lıneas

CIII/CIV se midio la temperatura electronica del plasma usando la ecuacion de Saha-Boltzmann, y el ensanchamiento

Stark de lıneas CII se uso para determinar la densidad electronica del plasma. Parametros caracteristicos del plasma

son 3,0 eV y 1017 cm−3. Sobre la base de estas observaciones presentaremos un estudio detallado de la dinamica de

plumas de plasma de carbono generadas por laser y estableceremos correlaciones con las propiedades de pelıculas

delgadas de carbono producidas en identica situacion experimental.

Pucon 10-12 Nov. 2010 253


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. Pedreros3y L. Altamirano2,4


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 disenado 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 disenado

para operar con pocos kilovolts (10 o menos) con una energıa almacenada de 2J y una tasa de repeticion de 10Hz sin

sistema de refrigeracion. El tamano 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 caracterizo electricamente en descargas en Hidrogeno y se obtuvo evidencia de pinch en las senales de

derivada de corriente dI/dt y de corriente. Complementariamente se obtuvo la dependencia del tiempo al pinch en

funcion de la presion del gas de llenado siendo esta 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 energıa.

Bibliografıa

[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. Tarifeno, J. Moreno and F. Veloso, Plasma Sources Sci. and Technol. 19, 055017 (2010)

Pucon 10-12 Nov. 2010 254


Y55: Jets de plasma en un plasma focus de sobremesa

A. Tarifeno-Valdivia1,3, C. Pavez1,2 y L. Soto1,1,2



[email protected]

Keywords: Plasma Jets, Plasma Focus.

Resumen

En los ultimos anos se ha estado usando experimentos tipo Z-pinch para crear jets de plasma a partir de arreglos

de alambres. El tamano de estos experimentos es del orden de 10mx10mx2m. Usan una energıa 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 fenomenos astrofısicos. En este trabajo mostramos la evidencia

experimental de jets de plasmas producidos en un plasma focus de sobremesa. El dispositivo opera con solo 50J

alcanzando una corriente maxima de 50kA en 150ns [1]. Diagnosticos interferometricos obtenidos con un laser pulsado

(Nd-YAG, 8ns, 532nm) muestran jets de plasma sobre el anodo despues del primer perıodo de la descarga. Se discute

la correlacion de estos jets con las caracterısticas electricas y magneticas de la descarga.

Bibliografıa


Huerta, J. Phys. D: App. Phys. 41, 205215 (2008)

Pucon 10-12 Nov. 2010 255


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. Tarifeno-Saldivia2,3



[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.

Bibliografıa

[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] Correlations 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 preparacion.

[3] P. Silva, J. Moreno, L. Soto, L. Birstein, R. Mayer, and W. Kies, App. Phys. Lett. 83, 3269 (2003).


Huerta, J. Phys. D: App. Phys. 41, 205215 (2008).

Pucon 10-12 Nov. 2010 256


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. FavreFacultad de Fısica, Pontificia Universidad Catolica de Chile, Ave. Vicuna 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 A with clear evidence of He-like Nitrogen line at 28.9 A 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. Time-

integrated 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 257


Y58: Potencialidad de inspecciones radiativas a partir de un pequeno

dispositivo de plasma focus

C. Pavez1,2, M. Zambra1,2, F. Veloso1,2, J. Moreno1,2 y L. Soto1,2

1 Comision Chilena de Energıa Nuclear, Casilla 188-D, Santiago, Chile.2 Center for Research and Applications in Plasma Physics and Pulsed Power, P4, Chile.

[email protected]

Keywords: Rayos X, plasma focus, densidad optica.

Resumen

A partir de la emision pulsada de radiacion X mediante un pequeno dispositivo plasma focus de baja energıa

(de al menos 350J), se obtienen imagenes radiograficas, tanto de elementos organicos como inorganicos. Los rayos X

son generados durante el proceso de descarga pulsada que produce un plasma a partir del gas de fondo, Hidrogeno,

almacenado en el volumen de 70 cm3 de la camara de descarga. La radiacion X es monitoreada, descarga tras descarga,

mediante un sistema combinado centelleador-fotomultiplicador, localizado fuera de la camara de descarga y alejado en

2,3 m de la region de emision. Adicionalmente, mediciones dosimetricas complementan y enriquecen el analisis de la

imagenes radiograficas en funcion de la potencialidad de los dispositivos plasma focus de baja energıa. La informacion

dosimetrica es recogida a traves de dosımetros comerciales (Harshaw TLD-100 (LiF:MgTi)) los cuales se distribuyen

radialmente en dos diferentes arreglos en torno al centro de emision de la radiacion. Mediante la tecnica de filtros

escalonados se obtiene una estimacion de la energıa espectral de los rayos X emitidos. La potencialidad de este plasma

focus es discutida y analizada en funcion de su tamano, la calidad de las radiografıas, la energıa efectiva equivalente

y las caracterısticas dosimetricas.

Pucon 10-12 Nov. 2010 258


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 Universidad de Santiago de Chile, Departamento de Fısica, Santiago, Chile.2 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 Catolica del Maule, Facultad de Ciencias Basicas, 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.

Bibliografıa

[1] Antonova, E.E., Ovchinnikov, I.L.. 1999. J. Geophys. Res. 104, 17289-17297.

Pucon 10-12 Nov. 2010 259


Y60: Decaimientos parametricos de ondas electromagneticas

circularmente polarizadas en un plasma de electrones y positrones

Roberto Navarro1, Vıctor Munoz1,2 y Juan Alejandro Valdivia1,2

1 Grupo de Sistemas Complejos, Departamento de Fısica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile.2 Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y Nanotecnologıa, CEDENNA, Chile.

Keywords: .

Resumen

Se estudian los decaimientos parametricos de una onda electromagnetica circularmente polarizada propagandose en

un plasma de electrones y positrones. Se consideran efectos relativistas del movimiento de la partıcula en el campo de

la onda, y se incluyen efectos cineticos por medio de la ecuacion de Vlasov. En las referencias [1,2] se ha estudiado un

problema similar. Se obtienen las relaciones de dispersion para la onda bomba y para los decaimientos parametricos, los

cuales fueron estudiados de forma numerica en el regimen debilmente relativista. A pesar de que algunas inestabilidades

involucran pseudomodos electroacusticos, que son amortiguados, se presentan todas las inestabilidades (de decaimiento

y modulacionales) encontradas usando teorıa de uidos [3]. En las referencias [1,2] los resultados numericos se obtienen

suponiendo que la distribucion de velocidades es Maxwelliana. Sin embargo, funciones de distribucion de velocidades

no Maxwellianas son comunes en plasmas espaciales y laboratorios, un hecho que puede ser descrito estadısticamente

en terminos de una entropıa no extensiva [4]. En este trabajo extendemos los resultados obtenidos en las referencias

[1,2], considerando una funcion de distribucion de velocidades que maximiza la entropıa no extensiva de Tsallis [5].

Las relaciones de dispersion para la onda bomba y los decaimientos parametricos son resueltas numericamente en el

regimen debilmente relativista para algunos valores del parametro no extensivo q. Para q tendiendo a 1, se recuperan

los resultados del caso extensivo (estadıstica de Boltzmann-Gibbs).

Bibliografıa

[1] V. Munoz and L. Gomberoff, Phys. Plasmas 9, 2534 (2002).

[2] V. Munoz , Phys. Plasmas 11, 4883 (2004).

[3] V. Munoz and L. Gomberoff, Phys. Plasmas 5, 3171 (1998).

[4] S. Abe and Y. Okamoto, Nonextensive Statistical Mechanics and its Applications Springer- Verlag, Berlin Hei-

delberg, (2001).

[5] C. Tsallis, J. Stat. Phys 52, 479 (1988).

Pucon 10-12 Nov. 2010 260


Y61: Correlaciones entre emision de neutrones y caracterısticas

dinamicas de un plasma focus obtenidas desde las senales electricas

Felipe Veloso1,2, Cristian Pavez1,2, Jose Moreno1,2, Victor Galaz2,3 y Leopoldo Soto1,2

1 Comision Chilena de Energıa Nuclear, Chile.2 Center for Research and Applications in Plasma Physics and Pulsed Power - P4, Chile.

3 Facultad de Ciencias Fısicas y Matematicas, Universidad de Chile, Chile.

[email protected]

Keywords: plasma focus, neutrones

Resumen

El analisis de las senales electricas de descargas plasma focus permite obtener informacion acerca del movimiento

de la lamina de plasma durante todo su recorrido, sin necesidad de suponer una geometrıa particular para esta. En

este trabajo, se estudian las correlaciones presentes entre la emision de neutrones de fusion en un plasma focus de

400 Joules operando en deuterio y caracterısticas dinamicas del plasma como su inductancia, energıa mecanica y

voltaje inducido. Por otro lado, si se supone una geometrıa particular para el plasma es tambien posible determinar la

velocidad de la lamina de plasma en funcion del tiempo. Los resultados muestran que la maxima emision de neutrones

se obtiene cuando la inductancia del plasma, su energıa mecanica, su voltaje y la razon de velocidades radial-axial son

maximos. Por otro lado, no hay una clara correlacion entre la emision de neutrones y las velocidades de propagacion

de la lamina. Ademas es posible determinar que la curvatura de la lamina es mayor a menores presiones y en su fase

inicial tiene un espesor en el rango de 0,5 a 1 mm, mostrando mayor emision 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 261


Y62: Particle swarm modeling of phase equilibria of supercritical

Carbon Dioxide + ionic liquids

Juan A. Lazzus and Luis PalmaDepartamento de Fısica, 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 262


Y63: Modelos de agentes para distribucion de riqueza: interaccion sobre

una red

V. Munoz1,2, J. Rogan1,2, J. A. Valdivia1,2

1 Departamento de Fısica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Santiago, Chile2 Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y Nanotecnologıa, CEDENNA, Chile.

[email protected]

Keywords: Sistemas complejos, econofısica, redes complejas

Resumen

Una observacion bien establecida en sistemas economicos es que la riqueza se distribuye de acuerdo a una ley de

potencias. Especıficamente, la probabilidad de que un agente tenga riqueza x esta 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 cineticos [2], en los cuales se considera a un

determinado numero de agentes cuya interaccion corresponde a intercambiar dinero, alcanzando eventualmente un

estado de equilibrio.

Estos modelos cineticos son capaces de reproducir cualitativa y cuantitativamente la distribucion de riqueza en

sistemas economicos, si cada agente no puede utilizar toda su riqueza actual en cada interaccion, sino que tiene una

cierta propension al gasto. En la Ref. [3] se ha mostrado que es posible encontrar la distribucion de propensiones al

gasto adecuada para reproducir no solo la ley de Pareto con ındice arbitrario, sino la distribucion 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

economicos reales las interacciones pueden estar limitadas por factores geograficos, de lenguaje, nivel educacional, etc.

Para estudiar el efecto de estas restricciones sobre la distribucion de riqueza, en este trabajo estudiamos un modelo

cinetico en que los agentes interactuan sobre una red compleja. En particular, consideramos tres topologıas: redes con

distribucion de conectividad uniforme, Poissoniana y libre de escala, y estudiamos el efecto de la topologıa de la red

sobre la distribucion de riqueza.

Bibliografıa

[1] V. Pareto, Cours d’Economie Politique (F. Rouge, Lausanne, 1897).

[2] A. Chatterjee y B. K. Chakrabarti, Eur. Phys. J. B 60, 135 (2007).

[3] N. Lammoglia, V. Munoz, J. Rogan, B. Toledo, R. Zarama y J. A. Valdivia, Phys. Rev. E 78, 047103 (2008).

Pucon 10-12 Nov. 2010 263


Y64: Particulate matter and meteorological time series predictability

G. Salini1, P. Perez2, and L. Bartolo3 .1 D. M. F. A, Universidad Catolica de la Ssma. Concepcion, Concepcion, Chile.

2 Departamento de Fısica, Universidad de Santiago de Chile, Santiago, Chile.2 Departamento de Fısica, Universidad de Tarapaca, Arica, Chile

[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 forecast-

ing 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 d0 between two vectors extracted from the series may be defined as d0 = |−→x i −−→x 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 = d0eNλ. 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 = 1K

. In general, the largest positive Lyapunov exponent of a system λL is obtained

in a straightforward manner, and we can establish that Tp ≤ 1λL

. The Lyapunov exponents for PM2, 5 and meteoro-

logical 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).

Bibliografıa

[1] Perez, P., Salini, G.A., Atmospheric Environment 42, 8219 (2008).

Pucon 10-12 Nov. 2010 264


Y65: Shear bands nucleation in granular media

F. Tapia UribeUniversidad 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

Bibliografıa

[1] Yimin Jiang and Mario LiuF. 2004. Physical Review Letters ISSN 0031-9007, 93 No. 14, 148001.

[2] Jean-Christophe Germinard 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 265


Y66: Estudio de un dımero no lineal: no linealidad cubica versus

saturable

Diego A. Guzman, Uta Naether y Rodrigo A. VicencioDepartamento de Fısica, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile, Santiago, Chile

Center for Optics and Photonics, Universidad de Concepcion, Concepcion, Chile

[email protected]


ResumenEl estudio de las propiedades de sistemas discretos no lineales es - hoy en dıa - motivo de gran interes en el campo

de la fısica y, ademaas, tiene implicaciones en diversas areas de las ciencias como, por ejemplo, biologıa y quımica

[1]. El arreglo de guıas de ondas no lineales mas simple corresponde a un dımero, sistema en el que la luz puede

interactuar de una guıa 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 nuumero mayor de guıas. Tambien

es importante destacar su posible utilizacion en sistemas de comunicaciones opticas. El sistema puede ser descrito -

en primera aproximacion - por la ecuacion no lineal discreta de Schrodinger del tipo

iduidz

+ V uj + f (ui)ui = 0 (18)

donde f (ui) = γ |ui|2 para una no linealidad cubica (efecto Kerr) f (ui) = −γ1+|ui|2 y para una no linealidad saturable,

con i; j = 1; 2ei6 6= j. ui corresponde a la amplitud del modo en la guıa i, z a la distancia de propagacon a lo

largo de la guıa, a la no linealidad y V al coeficiente de acoplamiento entre las guıas. La solucion lineal posee dos

modos: uno simetrico y uno simetrico escalonado (diferencia de fase γ entre sitios). Concentramos nuestra busqueda

en soluciones no lineales simetricas y asimetricas, 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) tendran diferencia de fase]. En particular, al comparar ambos sistemas, encontramos una fuerte

diferencia fenomenologica entre ambos casos [2]. Cuando la no linealidad es de tipo cubico, a baja potencia la unica

solucion es la simetrica, siendo esta estable. Al aumentar la potencia, la solucion asimetrica bifurca desde la simetrica

siendo esta estable e inestabilizando a la simetrica. Para potencias mayores el escenario se mantiene igual. Cuando la

no linealidad es saturable, solo a bajas potencias el escenario es equivalente puesto que, en ese regimen, ambos casos

son iguales. Sin embargo, a medida que la potencia es mas alta, la respuesta no lineal se satura y la amplitud en

una guıa particular no puede seguir aumentando, como consecuencia la amplitud en la guıa vecina empieza a crecer.

Existe un regimen de alta potencia en que la solucioon simetrica se vuelve estable y comparte estabilidad con la

solucion asimetrica, emergiendo una nueva solucion asimetrica que es inestable. Esta solucion se conoce como solucion

intermedia y es fundamental para explicar las propiedades dinamicas de sistemas discretos saturables. Se ha observado

que este tipo de solucion conectora define la barrera de energıa efectiva que las soluciones localizadas tipo soliton

deben superar para poder moverse a traves del arreglo [3].

Bibliografıa

[1] F. Lederer et al., Phys. Rep. 463, 1 (2008).

[2] D.A. Guzman, U. Naether, and R.A. Vicencio, in preparation (2010).

[3] R.A. Vicencio and M. Johansson, Phys. Rev. E 73, 046602 (2006).

Pucon 10-12 Nov. 2010 266


Y67: Peierls-Nabarro energy landscapes and mobility in one- and

two-dimensional saturable nonlinear Schrodinger lattices

U. Naether1, R. A. Vicencio1,2, and M. Johansson3

1Departamento de Fısica, Facultad de Ciencias,Universidad de Chile, Casilla 653, Santiago, Chile2Center for Optics and Photonics, Universidad de Concepcion, Casilla 4016, Concepcion, Chile

3Department of Physics, Chemistry and Biology, Linkoping University, SE-58183 Linkoping, Sweden.

[email protected]

Keywords: Discrete Nonlinear Schrodinger 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 267


Y68: Estudio de Redes Complejas Aplicadas a Sismos en la Zona

Central de Chile

Denisse Pasten, Vıctor Munoz, Jose Rogan y Juan Alejandro Valdivia

Resumen

En el siguiente trabajo se presenta un estudio de redes complejas aplicadas a un conjunto de datos sısmicos

registrados en la zona central de Chile durante los anos 2000 y 2007, mediciones realizadas por el Servicio Sismologico

Nacional.

Las propiedades de redes sısmicas han sido estudiadas, principalmente en lugares como California y Japon, diversas

investigaciones se han dedicado a este tipo de analisis [1]-[5]. En este trabajo se construye la red sısmica para datos

en Sudamerica, especıficamente en la zona central de Chile, presentando un primer acercamiento del estudio de redes

del tipo libre de escala y de mundo pequeno 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 ratificacion de que la red sısmica en Chile

presenta las caracterısticas de una red libre de escala y mundo pequeno, al igual que las redes de California y Japon

[2, 3], sugiriendo que los resultados obtenidos son universales en este sentido, independientes de la zona sısmica.

Bibliografıa

[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).

Pucon 10-12 Nov. 2010 268


Y69: Modelado de senales de flujo respitorio mediante analisis de

Fourier

Fernando MirandaUniversidad Andres Bello, Santiago, Chile

[email protected]

Keywords: Senales biomedicas, Weaning. Modelado de senales.

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 intubacion y posterior extubacion de un

paciente, es un proceso traumatico 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 informacion obtenida para realizar

la toma de desiciones del weaning por el medico a cargo, esta relacionada con el sistema respiratorio. Por este motivo,

resulta fundamental caracterizar estas senales y encontrar patrones o ındices mas precisos, que permitan ayudar a

esta toma de desiciones. De aquı que estos modelos, mas alla de reproducir las senales, que tienen caracterısticas

de cuasiperiodicidad, (senales variantes en periodo y amplitud) pretenden buscar algunos patrones que caractericen

finalmente a los pacientes como aptos o no aptos para una extubacion, con algun grado de precision que mejore

el aproximadamente70 % de aciertos que se tiene hoy en la practica. Para esto, los mejores ındices de las distintas

tecnicas de caracterizacion, pueden pasar a formar parte, posteriormente, de un conjunto de variables cualitativas

y cuantitativas, dentro de distintos metodos de clasificacion adaptativos y no adaptativos (Redes Neuronales, Data

Mining, Regresion Logıstica, Analisis Discriminante, etc)

Bibliografıa

[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 30-

Sept 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. Vallverdu, 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 269


Y70: Numerical investigations about the formation of dwarf spheroidal

galaxies

P. Assmann1, M. Fellhauer1, and M. I. Wilkinson2

1 Departamento de Astronomıa, Universidad de Concepcion, Casilla 160-C, Concepcion Chile2 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.

Pucon 10-12 Nov. 2010 270


Y71: Aprendizaje de los conceptos de fuerza y energıa en un curso de

fısica general

A. Llancaqueo1, C. Jimenez2 y W. Lebrecht11

1 Departamento de Ciencias Fısicas, Universidad de La Frontera, Casilla 54-D, Temuco Chile.2 Departamento de Matematica y Estadıstica, Universidad de La Frontera, Casilla 54-D, Temuco

Chile.

[email protected]

Keywords: Aprendizaje de conceptos; conceptualizacion; aprendizaje significativo; campos concep-

tuales de Vergnaud.

Resumen

Diversas investigaciones educativas han mostrado la necesidad de comprender el aprendizaje de conceptos cientıficos

de estudiantes de ingenierıa. Este conocimiento es importante para elaborar metodos eficaces de ensenanza en la

formacion de ciencias basicas de ingenieros. Ademas, no menos importante de este aspecto practico del problema es su

significacion conceptual y metodologica para la investigacion en didactica de las ciencias. En este contexto se realizo un

estudio con estudiantes universitarios de un curso inicial de fısica general con el proposito de investigar sistematicamente

el aprendizaje de los conceptos de fuerza y energıa. Especıficamente, se trata de indagar ¿Que caracterısticas tiene la

conceptualizacion y la comprension de significados cientıficos de estos conceptos al inicio y termino de un curso de fısica

general? Participaron en esta investigacion 125 estudiantes de ingenierıa de la Universidad de La Frontera del Ciclo

Basico de Ingenierıa Civil. Para la obtencion de datos se aplico 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 conceptualizacion, compresion inicial y evolucion al termino del curso. En general, al final del curso,

se observa una conceptualizacion mınima de los estudiantes y una comprension desestructurada de los conceptos al

enfrentar situaciones que demandan una conceptualizacion cientıfica aceptable. Solo el 36% de los estudiantes alcanza

el nivel superior de conceptualizacion definido en esta investigacion. Este resultado es concordante con los bajos

valores de desempenos observados en las categorıas de analisis de: clasificacion (CL), representacion (RP), operacion

(OP) y resolucion (RS). Otro aspecto de destacar, es la baja comprension inicial de significados cientıficos de los

conceptos. La mayorıa de los estudiantes se situa en niveles de comprension parcial de significados cientıficos. Este

rasgo es coherente con los resultados obtenidos en conceptualizacion, lo cual, permite caracterizar el punto de partida

del proceso de aprendizaje. Todos estos hallazgos se discuten en el marco de la teorıa de campos conceptuales de

Vergnaud, desarrollada para el estudio del aprendizaje significativo de conceptos cientıficos.

Pucon 10-12 Nov. 2010 271


Y72: Ensenanza de la fisica a traves de la metodologia indagatoria ECBI

P. Lagos, E. CisternasDepartamento de Ciencias Fısicas Universidad de La Frontera, Temuco, Chile.

Keywords: Ensenanza, ECBI

Resumen

La Ensenanza de las Ciencias Basada en la Indagacion, ECBI, es una metodologıa que busca promover la ensenanza

de las ciencias. Fue propuesta por primera vez en el ano 1996 por el Profesor Frances Georges Charpak, premio Nobel

de Fısica en 1992, en la Academıa 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 currıculum. En este trabajo se construiran los instrumentos o materiales (pruebas, guıas de estudio, guıas de

ejercicios) que sean necesarios para la implementacion de la unidad El Sonido perteneciente al plan de estudios de los

estudiantes de primer ano de ensenanza media, segun disposicion del Ministerio de Educacion [2], para su posterior

aplicacion durante el 1o y 2o semestre del ano 2011 en establecimientos educacionales de la Region de La Araucanıa.

Bibliografıa

[1] H. Verdugo F., Universidad de Antofagasta, http://www.uantof.cl

[2] Programa de Estudios Primer Ano Medio, Fısica, MINEDUC (2004).

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Y73: El angulo plano considerado como magnitud dimensional: el radian

Carlos Esparza-BarreraDepartamento de Fısica, Universidad de Santiago de Chile, Casilla 307, Santiago 2, Chile.

[email protected]

Keywords: angulo plano, radian, SI, magnitudes fısicas basicas.

ResumenSe presenta la tendencia actual de considerar la amplitud del angulo plano como una magnitud fısica fundamental,

con unidad propia independiente de las siete magnitudes fısicas 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 ultimos 25 anos [1-8].

Tradicionalmente se considera el angulo plano como una magnitud derivada adimensional, cuya unidad es el

radian, de sımbolo rad , y corresponde al angulo subtendido por un arco de circunferencia cuya longitud es igual

al radio de la circunferencia. En tal marco, el sımbolo rad debe agregarse o quitarse de las expresiones, segun sea

necesario para preservar la homogeneidad de las unidades de medida. En esta nota se describen, analizan y discuten

las consecuencias de considerar el angulo plano una magnitud dimensional, con unidad propia el radian 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 conversion entre las diferentes unidades de

angulo plano, b) se elimina la ilogica necesidad de tener que agregar o quitar el sımbolo rad , cuando el resultado

obtenido no tiene las unidades deseadas. Para explicitar lo anterior, recordemos que en la descripcion del movimiento

circunferencial uniforme la relacion 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 sımbolo superfluo rad , que hace referencia al angulo de cuya

variacion 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 angulo alguno; en este caso, para forzar el balance de unidades, se debe yuxtaponer el sımbolo rad

para que el valor de ω obtenido del cociente entre v y r tenga la unidad correcta, rad/s.

Bibliografıa[1] B.L. Scott, Letter to the Editor, Am. J. Phys. Vol. 53, pag. 520, 1985.

[2] E.S. Oberhofer, What Happens to the ”Radians”?, TPT, Vol. 30, No 3, pag. 170-171, 1992.

[3] A.P. French, Letter to the Editor on ”What Happens to the Radians”?, TPT, Vol. 30, No 5, pag. 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, pag. 84-87, 1993.

[5] E.S. Oberhofer, r-r-r!, TPT, Vol. 31, No 4, Apr. 1993, pag. 196-197.

[6] B.L. Scott, It’s Obvious - Now, TPT, Vol. 31, No 5, May 1993, pag. 262.

[7] K.R. Brownstein, Angles – Let’s treat them squarely, Am. J. Phys. Vol 65, pag. 605-614, 1997.

[8] J.M. Levy-Leblond, Dimensional angles and universal constants, Am. J. Phys. Vol 66, No 9, pag. 814-815, 1998.

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Y74: Impacto en el rendimiento academico de los alumnos de la

asignatura de fısica de la carrera de ingenierıa en prevencion de riesgos

y medio ambiente (IPRIYMA) de la Universidad Tecnologica

Metropolitana (UTEM) debido al cambio de la metodologıa de

ensenanza

E. Mera1,2, E. Quiroz1, L. Da Silva1,2, J. Vargas1 y C. Rios1


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Keywords: Metodo Experiencial Ensenanza.

Resumen

En el primer nivel de Fısica en la UTEM, se observa problemas en el aprendizaje de esta ciencia por parte del

estudiantado, el cual puede tener diversos orıgenes. Consecuencias de esto son bajo rendimiento academico en los

estudiantes (Promedio General 3, 7, Tasa Reprobacion 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 desmotivacion del estudiante, que se transforma en problematicas, entre las que podemos destacar

sensacion del estudiante de una despreocupacion docente hacia el. La pregunta de investigacion: Si se cambia la

metodologıa de la educacion utilizada por el docente en catedra, manteniendo la actual metodologıa de evaluacion y

contenidos del curso, ¿Cual es el Impacto que se produce, en el rendimiento academico de los alumnos de la asignatura

de fısica del primer semestre 2010 de IPRYMA de la UTEM, al cambiar la metodologıa magistral tradicional por la

metodologıa experiencial de la ensenanza?, para resolver esta pregunta se realizo una investigacion experimental con

las consideraciones eticas de rigor, un tipo de diseno Cuasi Experimental, donde la Poblacion - Muestra fue 1 seccion

intervenida de 2 secciones del primer nivel de fısica 2010 de la UTEM, de la Carrera de IPRYMA. La recoleccion de

informacion fue en la evaluacion de catedra y las variables en estudio fueron las Calificaciones, se realizo un analisis

de Comparacion del promedio general de Curso. Las actividades realizadas, con el metodo experiencial fueron sobre

la planificacion 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:

Seccion Intervenida Seccion No Intervenida Diferencia entre promedios

Promedio General: 4.0 Promedio General 3.6 0.4 puntos

Se concluye que la aplicacion de la metodologıa experiencial de ensenanza logra mejores calificaciones que la actual

metodologıa de catedra magistral

Bibliografıa

[1] D. Gaytan, Enriquecimiento de la evaluacion en asignaturas de altos ındices de repitencia. VII Jornada De

Innovacion en la Ensenanza de la Matematica, (2002).

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Y75: A simple experiment to measure the inverse square law for light

intensity in daylight conditions

Rodrigo Rivera and Francisco VeraInstituto de Fısica, Pontificia Universidad Catolica de Valparaiso. Av. Universidad 330, Curauma,

Valparaiso, Chile

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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.

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Y76: Investigacion en iones energeticos emitidos desde un dispositivo de

plasma pulsado

A. Henrıquez, P. Nunez, H. Bhuyan , M. Favre , E. Wyndham , H. Chuaqui and A. CabreraPontificia Universidad Catolica de Chile, Departamento de Fısica, Casilla 306, Santiago 22, Chile.

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Keywords:

Resumen

En dispositivos Plasma Focus (PF) se forma una columna de plasma de alta densidad, alta temperatura y corta

duracion [1]. Es conocida por ser una fuente emisora de iones cuyas energıas caracterısticas van desde los cientos de

keV a las decenas de MeV [2]. El proposito de este trabajo es investigar las caracterısticas de pelıculas delgadas de TiN

fabricadas mediante el uso de un PF de 1,8 kJ operando en nitrogeno a presiones de 0,5 Torr para la irradiacion sobre

blancos de titanio colocados en diferentes posiciones angulares respecto al eje de los electrodos. Trabajos anteriores

muestran una anisotropıa angular en la emision de iones lo que hace que los flujos y energıas de estos varıen angular-

mente [3] provocando que las caracterısticas de los compuestos fabricados sean diferentes [4]. Resultados preliminares

de la investigacion son presentados.

Bibliografıa

[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).

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PROGRAMA

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Pucon 10-12 Nov. 2010 288


Pucon 10-12 Nov. 2010 290


AGRADECIMIENTOS

Pucon 10-12 Nov. 2010 291


Pucon 10-12 Nov. 2010 293


Pucon 10-12 Nov. 2010 295

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