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Comparación de la actividad catalítica de complejos MN4 de Fe y Co adsor -bidos sobre nanotubos de carbonos y grafito pirolítico plano-borde
Cesar Zuñiga 1,2, Ricardo Venegas1,2, Francisco J.Recio1,2, José H. Zagal3, Federico Tasca3
1Depto. de Química, Universidad Católica de Chile, Av. 4860, Macul, Santiago, Chile.2 Centro de Nanotecnología y Materiales Avanzados, CIEN-UC, Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago.
3Depto. de Química de los Materiales Universidad de Santiago de Chile. Matucana, Santiago 9170022, Chile.
E-mail: [email protected]
Los nanotubos de carbonos (NTCs)son conocidos en la actualidad por suspropiedades, siendo las más relevantes: sualta área específica y buena conductividadeléctrica [1], ubicándolos como materialespromisorios en diversos dispositivos,sin embargo, es debido a su reactividadintrínseca asociada a (i) defectos en suestructura, (ii) presencia de óxidos metálicosy (iii) grupos oxidados en el borde de estos,es que han sido utilizado como catalizadoresen el cátodo de celdas combustibles para lageneración de energía, debido a que lareducción de oxígeno (RRO) es de cinéticalenta, necesitando de Pt0 como catalizador,pero este es escaso y caro, impidiendo lamasificación de estos dispositivos, sinembargo, estudios demuestran que el uso decomplejos del tipo MN4 adsorbidos sobrenanotubos de carbono disminuyen elsobrepotencial hacia la RRO evaluadomediante curvas de polarización en unacelda electroquímica [2], además, se ha vistouna tendencia lineal cuando se correlacionala actividad de los complejos MN4 sinnanotubos como el log(i/ Γn)E=cte. frente a ladiferencia entre potencial formal (E0’) y elpotencial reversible de la reaccióncatalizada (Erev), evidenciando que elpotencial redox es un buen índice dereactividad de estos complejos hacia la RRO[3].
Este trabajo se centra en la actividadcatalítica de 6 complejos MN4 (Co y Fe)como el log(i/ Γn)E=cte frente a la diferenciaentre potencial formal del metal centralactivo a la RRO (E0’: Co(II)/(I) o Fe(III)/(II))y el potencial reversible de la reacción
catalizada (Erev: O2/HO2− para Co MN4 y
O2/OH− para Fe MN4), adsorbidos sobreNTCs, en medio alcalino.
Los resultados indican que con NTCs,las concentración superficial (Γ) es 10 vecesmayor, respecto al mismo sistema sobreelectrodos de grafito pirolítico plano-borde(EPG), con menor sobrepotencial hacia laRRO entre 15 y 50 mV, con una transferenciade electrones (n) de 2 y 4 para los complejosde Co y Fe respectivamente, así también,no se evidenció un cambio de mecanismo enla RRO con y sin NTCs, Sin embargo, cuandose comparó la actividad catalítica corregidapor “n y Γ ”frente al “E0’ - Erev”, se observóuna tendencia lineal donde la actividad de loscomplejos MN4 sobre NTCs converge con laactividad de los complejos MN4 sobre EPGcuando esta es corregida por “Γ”, indicandoque la actividad depende fuertemente dela concentración superficial.
.
Agradecimientos al Proyecto FON-DECYT 1161117, y beca CONICYT DoctoradoNacional 21160212.
Referencias
[1] Guldi, D., Rahman, G., Jux, N., Tag-matarchis, N., Prato, M. Angewandte Chemie.116, 5642–5646 (2004).[2] Qu, J., Shen, Y., Qu, X., Dong, S. Electro-analysis. 16,1444-1450. (2004).[3] Zagal, J., Recio, F., Gutierrez, C., Zuñiga, C.,Páez M., Caro, C. Elec. Comm. 41, 24-26.(2014).
Comportamiento de compensación de un nanohilo core-shell con espines Ising (5/2, 3/2):
Simulación Monte Carlo.
M.C. Barrero-Moreno1, J.D. Alzate-Cardona
1, E. Restrepo-Parra
1
1 Departamento de Física y Química, Universidad Nacional de Colombia,
Sede Manizales, A.A. 127 Manizales, Colombia
E-mail: [email protected]
En los últimos años, se ha tenido un
gran interés por los sistemas nanométricos.
Por otro lado, la investigación de los sistemas
core-shell es cada vez mayor, ya que presen-
tan propiedades físicas y químicas de gran
aplicabilidad [1]. Uno de estos sistemas son
los nanohilos, los cuales han llamado la aten-
ción de los científicos por sus futuras aplica-
ciones en medicina, sensores y grabación
magnética [2]. Los nanohilos core-shell pue-
den presentar compensación. Para esto la
magnetización del core Mc y la magnetiza-
ción del shell Ms se deben anular en un cierta
temperatura Tcomp por debajo de la tempe-
ratura crítica Tc y presentar magnetización
para T=0. Para lograr esto, los iones del core y
del Shell deben tener diferente valor de espín
y la interfaz core-shell debe acoplarse ferri-
magnéticamente. La presencia de un punto de
compensación tiene gran utilidad tecnológica,
puesto que un pequeño campo en este punto
puede cambiar el estado final de la magneti-
zación [3].
Se realizaron simulaciones Monte Car-
lo para estudiar el comportamiento crítico y
de compensación de nanohilos core-shell con
spines (5/2 y 3/2), respectivamente. Una di-
námica Metrópolis, con giro individual, se
llevó a cabo para calcular los promedios de
equilibrio. El comportamiento magnético se
estudió utilizando el modelo de Ising con in-
teracción de los vecinos más cercanos y an-
isotropía magnetocristalina. Además interac-
ciones ferrimagnéticas se consideran en la
interfaz del core-shell con el fin de obtener
un comportamiento de compensación. Los
resultados muestran que la temperatura de
compensación existe cuando la constante de
intercambio de iones Shell-Shell excede en
cierto valor a la constante de core-core. Los
nanohilos core-shell tienen potencial aplica-
ción tecnológica como la grabación magnéti-
ca de alta densidad y sensores.
Figura 1. Dependencia con la temperatura de la
magnetización total para diferentes valores de altura.
Referencias
[1] R.H. Kodama, J. Magn. Magn. Mater. 200 (1999)
359
[2] A.E. Berkowitz, R.H. Kodama, Salah A. Makh-
louf, F.T. Parker, F.E. Spada, E.J. McNiff Jr., S. Fo-
ner, J. Magn. Magn. Mater. 196 (1999) 591.
[3] R. Masrour, L. Bahmad, M. Hamedoun, A.
Benyoussef, E.K. Hlil. Phys. Let. A 378 (2014).
Control de adhesión bacteriana de Enterobacter cloacae mediante el uso de grafeno
E. Zurob1 , M. Wilkens 1 , F. Montero2 , R. Henríquez 2 , V. del Campo 2 , C. Parra 2
1Laboratorio de Microbiología Básica y Aplicada, Universidad de Santiago de Chile. 2Depto. de Física, Universidad Técnica Federico Santa María, Av. España 1680, Valparaíso, Chile
E-mail: [email protected]
Enterobacter cloacae es una cepa
bacteriana, Gram negativa, ampliamente
distribuida en el ambiente. Con frecuencia se
utiliza como indicador de calidad en los
procesos de tratamiento de aguas, debido a
que a menudo colonizan las superficies
interiores de cañerías y tanques de
almacenamiento formando biopelículas,
generando contaminación y grandes pérdidas
en el sector productivo [1].
Los métodos utilizados actualmente
para combatir la formación de biopelículas
contemplan el uso de biocidas, lo cual no
sólo genera un impacto negativo sobre el
medio ambiente, sino que además contribuye
a la resistencia bacteriana. Una alternativa
para controlar la adsorción de
microorganismos a las superficies es
introducir nanomateriales, los que modifican
la interacción microorganismo-superficie a la
misma escala en que esta se produce.
En este trabajo, presentamos resultados
sobre el efecto de recubrimientos de grafeno
monocapa en la adhesión a superficies de
vidrio de una cepa de E. cloacae obtenida
desde redes de cultivo acuícola en Chile. El
nanomaterial, de alta calidad grafítica, fue
crecido por deposición química en fase vapor
(CVD), transferido mediante el método asistido
por polímero y caracterizado por microscopía de
barrido electrónica (SEM), microscopía de
barrido túnel (STM) y espectroscopía Raman.
La formación de biopelículas de E.
cloacae fue cuantificada
espectrofotométricamente mediante la técnica
de microtitulación con tinción de cristal
violeta. Se observó una disminución del 83%
de la adherencia de las bacterias a superficies
de vidrio tratadas con grafeno (ver Figura 1).
El origen de este desempeño anti-adhesivo del
grafeno puede entenderse en términos del
cambio en las propiedades electrostáticas y de
energía de superficie introducido por el
recubrimiento nanoestructurado [2].
Figura 1. Portaobjetos de vidrio tinturados con
cristal violeta. En la imagen de la izquierda se
observa el vidrio tratado con grafeno monocapa el
cual no presenta formación de biofilm después de 48
h de exposición, mientras que el de la derecha es una
muestra de vidrio sin tratamiento.
Nuestros resultados indican que los
recubrimientos de grafeno podrían emplearse
en prevenir la formación de biopelículas en
aplicaciones industriales, médicas y
biológicas.
Referencias
[1] I. Fitridge et al. HYPERLINK
"https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/227
75076" \o "Biofouling." Biofouling.
28(7):649 (2012)
[2] C. Parra et al. Journal of Nanobiotechnology
13:82 (2015).
Desarrollo de micro y nanoestructuras comestibles para fabricar carne in-vitro
K.Avarias 1 , A. Jaques 1 , D. Benavente 2 , P. Prieto 2 y C. Acevedo 3 1Depto. Ing. Química y Ambiental, Universidad Técnica Federico Santa María, Av. España 1680, Valparaíso, Chile
2Depto. Ing. Diseño Productos, Universidad Técnica Federico Santa María, Av. España 1680, Valparaíso, Chile
3Depto. Física, Universidad Técnica Federico Santa María, Av. España 1680, Valparaíso, Chile
E-mail: [email protected]
En los últimos años, un nuevo concepto
se ha desarrollado en el campo de los alimentos:
carne in vitro. Carne in vitro es un tejido muscu-
lar comestible producido en laboratorio. Varios
estudios informan del beneficio de producir este
alimento, por ejemplo, el bienestar animal, la
reducción de enfermedades transmitidas por
animales y la disminución del impacto ambiental
del sector ganadero [1].
Para producir este alimento, hay una se-
rie de elementos que deben ser estudiados y op-
timizados, uno de ellos es la micro y nanoestruc-
tura de la matriz donde se cultivarán las células
madres, para que estas finalmente puedan trans-
formarse en fibras musculares con estructuras
alineadas y organizadas similares a un músculo.
En este estudio, se planificó trabajar con
materiales estructurales y materiales plastifican-
tes. Como materiales estructurales se selacciona-
ron bioplímeros catiónicos y aniónicos (gelatina
y alginato entre otros) para producir un complejo
electrostático y obtener un material estable. Los
plastificantes fueron glicerol y sorbitol, por ser
moléculas de pequeño peso molecular aptas para
consumo humano.
El primer paso fue desarrollar un molde
microestructurado para complemetar técnicas
clásicas de fabricación de estructuras poliméri-
cas como matrices por liofilización (freeze-
drying) o membranas por secado (solvent-
casting), con modificación de superficie por mi-
cro patrones (micro-pattering). La fabricación
de este molde se realizó utilizando impresión 3D
del tipo estereolitografía SLA.
Figura 1. Imagen de microscopio electrónico de ba-
rrido (SEM) que muestra la estructura superficial
obtenida por micropattering para alineación de fi-
bras paralelas.
La mezcla de polímeros catiónicos y
aniónicos obtenida es estable y la adición de
plastificantes mejora sus propiedades mecánicas.
Las estructuras obtenidas son biocompatibles y
biodegradables, lo que permite su interacción
con células de linaje múscular.
Los materiales obtenidos por la técnica
de liofilización (freeze-drying) poseen una mi-
croestructura porosa desordenada interconectada
por nanoestructuras. La modificación de la mi-
croestructura superficial de los materiales permi-
te enriquecer la estructura original para obtener
una estructura alineada sobre la micro y nanoes-
tructura desordenada original.
Se agradece a CONICYT por el finan-
ciamiento del Proyecto FONDECYT 1160311.
Referencias
[1] M. Langelaan, K. Boonen, R. Polak, F. Baai-
jens, M. Post, and D. van der Schaft, Trends
Food Sci. Technol. 21, 59-66 (2010).
Diseño e Implementación de una Cámara de Electrohilado para la Fabrica-ción de Nanofibras de Quitosano
Karina N. Catalán1, Cris t ián Acevedo1 , 2 y Tomás P. Corrales1
1Departamento de Física, Universidad Técnica Federico Santa María, Avenida España 1680, Valparaíso, Chile
2Centro de Biotecnología, Universidad Técnica Federico Santa María, Valparaíso, Chile E-mail: [email protected]
La técnica de electrohilado, o electros-
pinning, se ocupa para la fabricación de nano-fibras uniformes y continuas. Esta técnica con-siste en aplicar un alto voltaje a una solución polimérica, la cual produce un flujo de solu-ción una vez que el campo eléctrico supera la tensión superficial de la solución. El flujo de solución es acelerado hacia un plato colector, y a medida que el solvente se evapora va de-jando atrás una nanofibra de polímero. Nos in-teresa la implementación de esta técnica para la fabricación de nanofibras de quitosano para aplicaciones biomédicas, e.g. tejidos artificia-les (1), y el estudio de las propiedades mecá-nicas de fibras individuales utilizando micros-copia de fuerza atómica (AFM)(2).
En este trabajo mostraremos el diseño e implementación de un montaje de electrohi-lado, compatible con solventes orgánicos, como ácido acético (Figura 1). Con este mon-taje se fabricarán nanofibras poliméricas, con control sobre los parámetros relevantes para la morfología de la fibra, e.g. voltaje aplicado, conductividad de la solución, humedad rela-tiva del ambiente y distancia desde la solución al plato colector. Los primeros resultados de electrohilado fueron obtenidos ocupando una solución al 7 wt% de quitosano en ácido acé-tico. El jet de solución es acelerado y deposi-tas un portaobjetos de microscopio. Microgra-fías obtenidas con microscopía de barrido de electrones (SEM) muestran goterones cristali-zados de quitosano (Figura 2).
Figura 1. Diseño de una cámara de electrohilado para la fabricación de nanofibras a partir de solventes orgánicos.
Figura 2. Resultados de electrohilado de quitosano al 7 wt% en ácido acético. El voltaje aplicado en la punta fue de 20 kV y la distancia jeringa-colector fue de 5 cm.
Agradecimientos
TPC agradece a Fondecyt Iniciación 11160664, Proyectos Línea de Investigación USM 116.11.4. CA agradece el financiamiento de Fondecyt Regular 1160311.
Referencias 1. C. A. Acevedo et al., Improvement of biomaterials used in tissue engineering by an ageing treatment. Bioprocess Biosyst. Eng. 38, 777–785 (2015). 2. T. P. Corrales et al., Breaking Nano-Spaghetti: Bending and Fracture Tests of Nanofibers. Langmuir. 32, 1389–1395 (2016).
2𝜇𝑚
Efectos de impurezas sobre las propiedades estructurales y electrónicas deuna bicapa de MoS 2
Natalia Cortés 1 , L. Rosales 1 , P. A. Orellana 1 , A. Ayuela 2 y J. W. González 2
1Depto. de Física, Universidad Técnica Federico Santa María, Av. España 1680, Valparaíso, Chile2 Centro de Física de Materiales (CSIC-UPV/EHU)-Material Physics Center (MPC),
Donostia International Physics Center (DIPC), Departamento de Física de Materiales,
Fac. Químicas UPV/EHU. Paseo Manuel de Lardizabal 5, 20018, San Sebastián-España
E-mail: [email protected]
El estudio teórico y experimental demateriales 2D ha aumentadoconsiderablemente desde el aislamiento deuna monocapa de grafeno. A partir de ahí,nuevos materiales han sido exfoliados,comenzando desde el bulk, hasta obtenerláminas 2D de una sola capa [1]. Entre estosmateriales, los más conocidos son:dicalcogenuros de metales de transición(TMDC), nitruro de boro hexagonal (h-BN),siliceno y fósforo negro. Dentro de estos, losdicalcogenuros de metales de transición hanatraído mucha atención en el último tiempo.En particular, el disulfuro de molibdeno(MoS2), es una estructura de capas acopladasentre sí por interacción débil de Van derWaals y estructura hexagonal como elgrafeno [2]. Este material formado por unacapa de átomos de molibdeno (Mo) entre doscapas de átomos de azufre (S) poseeinteresantes y novedosas propiedadesquímicas y físicas. Bajo este contexto, en este trabajo seexploran los efectos de átomos de Mo y Ssituados en tres diferentes posiciones en laregión intercapa de una bicapa de MoS2, como
muestra la Fig. 1. Mediante cálculos basadosen la teoría del funcional densidad (DFT porsus siglas en inglés), se determina que estasimpurezas pueden ser adsorbidas en la regiónintercapa. Estructuralmente, las impurezas deazufre causan repulsión intercapa y, por lotanto, separan las capas de MoS2, rompiendola posición de equilibrio entre ellas.Adicionalmente, se encontró que las
configuraciones con Mo como impureza enlas posiciones (T) y (B) producen estados deimpureza en la región del bandgap de labicapa pristina de MoS2.
Figura 1. Estructura de una bicapa de MoS2 conimpurezas en tres posiciones: Hollow (H), Top (T)y Bridge (B). Panel izquierdo: vista superior,panel derecho: vista lateral.
Agradecimientos
N. Cortés agradece el soporte financiero de becadoctoral Conicyt No. 21160844.
Referencias
[1] K. Novoselov, D. Jiang et al, Proceedings ofthe National Academy of Sciences of the UnitedStates of America 102, 10451 (2005).[2] G.-B. Liu, D. Xiao, Y. Yao, X. Xu, and W.Yao, Chemical Society Reviews 44, 2643(2015).
Estudio de las propiedades de óxidos de cobre nanoestructurados formados
sonoelectroquímicamente. Efecto de la tempera tura , volta je y la composición de la
solución electrolít ica en su síntesis
C. Rojas 1 , L. Balles teros 2 , C. Celedón3 , C. Heyser 1 , I. Segura 1 , R. Schrebler 1 , P. Grez 1 1 Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, Facultad de Ciencias, Instituto de Química, Laboratorio de
Electroquímica. Av. Universidad #330, Valparaíso, Chile. 2 Universidad de Chile, Facultad de Ciencias, Laboratorio de Síntesis Inorgánica y Electroquímica. Las Palmeras
#3425, Ñuñoa, Santiago, Chile.
3 Universidad Técnicas Federico Santa María, Departamento de Física, P.O. Box 110-V, Valparaíso, Chile.
E-mail: [email protected]
Los óxidos de cobre nanoestructurados
(CuxO-N) han sido considerados como
importantes materiales semiconductores. Esto
es debido a diferentes características entre las
cuales se pueden destacar: bajos valores de
banda prohibida (~1,2 – 1,7 eV [1] para CuO
y Cu2O ~2,1 eV [2]), conductividad tipo p,
baja toxicidad y abundancia en la naturaleza.
A pesar de esto, estos óxidos poseen una baja
velocidad de difusión de portadores de carga.
Por esta razón, se han propuesto nuevas rutas
de síntesis las cuales, permiten la obtención
de un óxido nanoestructurado. De esta
manera, los electrones fotogenerados son
acumulados en las cercanías de la superficie,
facilitando los procesos de transferencia de
carga.
Este trabajo presenta los resultados de las
propiedades de los óxidos de cobre
nanoestructurados preparados por
anodización electroquímica asistida con
ultrasonido (37 kHz, 60 W) sobre una lámina
de cobre (Merck, 99,98%, 0,25 mm) a
diferentes valores de potencial (50 V ≤ Epol ≤
100 V). La solución electrolítica estuvo
compuesta por etilenglicol (EG; 99,8%,
anhidro), 3% p/p ≤ [H2O] ≤ 15% p/p, 0,5%
p/p NH4Cl o 0,5% p/p NH4F y 50 °C ≤ T ≤ 75
°C. Para la anodización se empleó un sistema
de dos electrodos: una lámina de cobre con
un área expuesta de 1,0 cm2 como ánodo y
una placa de carbono de 22,55 cm2 como
cátodo; la distancia entre el cátodo y el ánodo
se mantuvo a 3 cm. El tiempo de polarización
fue de 900 s. Las muestras anodizadas fueron
lavadas con isopropanol, después con
abundante agua desionizada y finalmente
secadas con un flujo de argón.
Los CuxO-N fueron caracterizados mediante
microscopía electrónica de barrido (SEM),
difracción de rayos X (XRD), espectroscopia
de impedancia electroquímica (EIS) y
fotoelectroquímica (PEIS) y medidas
fotovoltamétricas (PV). Las medidas
electroquímicas fueron llevadas a cabo
usando una celda electroquímica
convencional con una disposición de 3
electrodos. En las técnicas de PEIS y PV, el
electrodo de trabajo fue iluminado con luz
blanca usando una lámpara Hg:Xe 6295
ORIEL INSTRUMENTS sw 1000 W.
Los mejores resultados de las respuestas de
fotocorriente catódica fueron obtenidas con
los óxidos preparados a 75 °C, 100 V, 0,5%
p/p NH4Cl y 5% p/p [H2O].
Referencias
[1] D. Wang, C. Song, X. Lv, and Y. Wang,
“Design of preparation parameters for
commendable photocatalytic properties in CuO
nanostructures,” Appl. Phys. A, vol. 122, no. 12,
p. 1020, 2016.
[2] G. Li et al., “Effects of bath pH on structural
and electrochemical performance of Cu2O,”
Ionics (Kiel)., pp. 1–11, 2016.
Agradecimientos
Los autores agradecen el financiamiento
otorgado por FONDECYT - Chile (proyecto N° 1140963) y DI-PUCV (proyecto N°
125.789/2014).
Estudio de recubrimiento electrolítico GDC sobre ánodo Mini -tubular NiO-
GDC util izando el método de brush paintin g para celdas combustible de
óxido sólido
G.Abarzúa1 , J .Usuba2 , J .Durango 2 y R.V.Mangalaraja 2 1Depto. de Física, Universidad de Concepción, Barrio Universitario calle Esteban Iturra 403000,
Concepción, Chile.
2Depto. Laboratorio de Cerámicos Avanzados y Nanotecnología, Departamento de Ingeniería de Materiales, Facul-
tad de Ingeniería, Universidad de Concepción, Concepción, Chile.
E-mail: [email protected]
En el presente trabajo de investigación,
se sintetizaron nano polvos de NiO-GDC
(ánodo) y GDC (electrolito) mediante el mé-
todo gelificación combustión utilizando nitra-
tos de los metales correspondientes y ácido
cítrico como combustible. Los polvos ante-
riores se le adhirieron algunos aditivos para
llegar a su formulación ideal para cada elec-
trodo. Se utilizó la técnica de Brush Paiting
como recubrimiento de electrolito GDC sobre
ánodo minitubular en base a NiO-GDC.
Los polvos cerámicos de GDC se ca-
racterizaron por DRX presentando una es-
tructura cubica centrada en las caras y la den-
sificación de la semi-celda con microscopio
óptico y SEM. Con este método de recubri-
miento electrolito GDC se logró obtener una
capa de grosor de aproximanmenté 11.35 μm
sobre el ánodo mini-tubular de NiO-GDC.
Finalmente la semi-celda presento una exce-
lente porosidad en el ánodo y una superficie
casi ideal (ver figura 1) y una densificación
en el electrolito al 100% para utilización de
una SOFC.
Figura 1. Semi-celda con recubrimiento electrolito
con el método brush painting.
Formato Poster.
Referencias
[1] Changsheng Dinga, Hongfei Lina, Kazuhisa
Satob and Toshiyuki Hashidaa “A simple, rapid
spray method for preparing anode-supported
solid oxide Fuel cells with GDC electrolyte thin
films”; 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.
[2] S. Jamil, M. Othman, M. Rahman, J. Jaafar,
A. Ismail y K. Li, «Recent fabrication tech-
niques for micro-tubular solid oxide fuel cell
support: A review,» J. Eur. Ceram. Soc., vol. 35,
nº 1, pp. 1-22, 2015.
[3] Z. Cheng, J. H. Wang y M. Liu, «Chapter 2:
Anodes,» de Solid Oxide Fuel Cells: Materials
Properties and Performance, J. W. Fergus, J.
Zhang, X. Li, D. P. Wilkinson y R. Hui, Edits.,
Boca Raton, CRC Press, 2009.
Estudio de las propiedades de óxidos de cobre nanoestructurados formados sonoelec-troquímicamente . Efecto de la temperatura , vol ta je y la composición de la solución
electrol í t ica en su s íntesis
C. Rojas1 , L . Balles teros2 , C. Celedón3, C. Heyser1 , I . Segura1 , R. Schrebler1 , P . Grez1 1 Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, Facultad de Ciencias, Instituto de Química, Laboratorio de Elec-
troquímica. Av. Universidad #330, Valparaíso, Chile. 2 Universidad de Chile, Facultad de Ciencias, Laboratorio de Síntesis Inorgánica y Electroquímica. Las Palmeras
#3425, Ñuñoa, Santiago, Chile. 3 Universidad Técnicas Federico Santa María, Departamento de Física, P.O. Box 110-V, Valparaíso, Chile.
E-mail: [email protected] [email protected]
Los óxidos de cobre nanoestructurados (CuxO-N) han sido considerados como impor-tantes materiales semiconductores. Esto es debido a diferentes características entre las cuales se pueden destacar: bajos valores de banda prohibida (~1,2 – 1,7 eV [1] para CuO y Cu2O ~2,1 eV [2]), conductividad tipo p, baja toxicidad y abundancia en la naturaleza. A pesar de esto, estos óxidos poseen una baja velocidad de difusión de portadores de carga. Por esta razón, se han propuesto nuevas rutas de síntesis las cuales, permiten la obtención de un óxido nanoestructurado. De esta mane-ra, los electrones fotogenerados son acumu-lados en las cercanías de la superficie, facili-tando los procesos de transferencia de carga.
Este trabajo presenta los resultados de las propiedades de los óxidos de cobre nanoes-tructurados preparados por anodización elec-troquímica asistida con ultrasonido (37 kHz, 60 W) sobre una lámina de cobre (Merck, 99,98%, 0,25 mm) a diferentes valores de potencial (50 V ≤ Epol ≤ 100 V). La solución electrolítica estuvo compuesta por etilengli-col (EG; 99,8%, anhidro), 3% p/p ≤ [H2O] ≤ 15% p/p, 0,5% p/p NH4Cl o 0,5% p/p NH4F y 50 °C ≤ T ≤ 75 °C. Para la anodización se empleó un sistema de dos electrodos: una lá-mina de cobre con un área expuesta de 1,0 cm2 como ánodo y una placa de carbono de 22,55 cm2 como cátodo; la distancia entre el cátodo y el ánodo se mantuvo a 3 cm. El tiempo de polarización fue de 900 s. Las muestras anodizadas fueron lavadas con iso-propanol, después con abundante agua desio-
nizada y finalmente secadas con un flujo de argón.
Los CuxO-N fueron caracterizados mediante microscopía electrónica de barrido (SEM), difracción de rayos X (XRD), espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS) y foto-electroquímica (PEIS) y medidas fotovol-tamétricas (PV). Las medidas electroquímicas fueron llevadas a cabo usando una celda elec-troquímica convencional con una disposición de 3 electrodos. En las técnicas de PEIS y PV, el electrodo de trabajo fue iluminado con luz blanca usando una lámpara Hg:Xe 6295 ORIEL INSTRUMENTS sw 1000 W.
Los mejores resultados de las respuestas de fotocorriente catódica fueron obtenidas con los óxidos preparados a 75 °C, 100 V, 0,5% p/p NH4Cl y 5% p/p [H2O]. Referencias [1] D. Wang, C. Song, X. Lv, and Y. Wang, “Design of preparation parameters for commendable photocatalytic properties in CuO nanostructures,” Appl. Phys. A, vol. 122, no. 12, p. 1020, 2016. [2] G. Li et al., “Effects of bath pH on structural and electrochemical performance of Cu2O,” Ionics (Kiel)., pp. 1–11, 2016. Agradecimientos Los autores agradecen el financiamiento otorgado por FONDECYT - Chile (proyecto N° 1140963) y DI-PUCV (proyecto N° 125.789/2014).
First-principles insights on the magnetism of mixed-conductors substituted SrTi1 - x - yCox Fey O3 -δ cubic perovskite
M. Opazo and J .M. Florez*
Departamento de Física, Universidad Técnica Federico Santa María, Casilla 110-V, Valparaíso, Chile *email corresponding author: [email protected]
Multiferroic materials are a source of novel physics as well as enablers of memory and logic devices that are unattainable using conventional semiconductors. Most of the known single-phase multiferroic materials, however, are only multiferroic at low temperatures, or are antiferromagnetic instead of ferromagnetic or ferrimagnetic. Here we show that DFT modelling predicts ferro- and ferrimagnetic magnetism in mixed-conductors substituted SrTi1 - x -
yCoxFey O3 -δ perovskites [1].
The Heyd-Scuseria-Ernzerhof (HSE06) functional is a screened implementation of the Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE) functional that combines the PBE exchange-correlation functional with the Hartree Fock (HF) exchange. It has been shown to offer a substantial improvement upon semi-local DFT methods in several 3d oxides. Spin-polarized calculations were performed using a plane-wave energy cutoff of 500eV and a 2-2-2 k-points grid. Cubic perovskite supercells with 40 (δ=0.0) and 39 atoms (δ=0.125) were considered. Within the scope of the present investigation we use x = y = 0.125, and the arrangement of the Co and Fe ions respect to the Ti ones follows the model in Reference [1], in which the two ions are arranged along [100], [110] and [111] as showed in Figure 1 above.
The modeling suggests that the system follows a mixed behavior between a ferromagnetic and a ferrimagnetic system, mimicking the known behavior of STC and
Figure 1. (a) SrTiO3 supercell. (b, c, d) [100], [110] and [111] SrTi0.75Co0.125Fe0.125O3 supercells.
STF [1], respectively. The vacancy enhances the Co and Fe magnetic moment when incomplete oxygen octahedral coordinates the ion, and such increasing leads to a finite saturation magnetization independently of the Co-Fe arrangement. The conductive properties range from narrow-semiconductor to a metallic system depending on the valence spin states, magnetic order and transition-metal ions distribution. These results suggest the possible existence of a class of multiferroic materials with properties controlled by their oxygen stoichiometry.
References
[1] Appl. Phys. Lett. 100, 252904 (2012) (references therein)
First Principles study of Cu-Cr-Mo Alloys F. J . Torres 1 , 2 , A. León2, C. Aguilar3 , R. Cardosso-Gil3 , S . Lascano4, P. Vargas2
1Depto. de Física, Facultad de Cs. Naturales, Universidad de Atacama, Copiapó, Chile 2Depto. de Física, Universidad Técnica Federico Santa María, Casilla 110-V, Valparaíso, Chile
3Depto. de Ing. Metalúrgica y Mat., Universidad Técnica Federico Santa María, Casilla 110-V, Valparaíso, Chile
4Depto. de Ing. Mecánica, Universidad Técnica Federico Santa María, Casilla 110-V, Valparaíso, Chile
email address corresponding author: [email protected]
To overcome the limitations present in conventional manufacturing methods, the tech-nique of mechanical alloying allows to obtain unusual properties in conventional materials. This technique makes it possible to extend solu-bility limits, refinement of crystal grain sizes into the nanometer range, etc. In this context, the copper based alloys have become of great inter-est due to their excellent thermal, electrical properties, besides having a low corrosion [1], becoming widely used in various industrial are-as. In particular, substances such as CuCr, Cu-CrMo, CuMo and have been a major focus of experimental research and interesting features have been reported with future technological applications. Among these are a low modulus of thermal expansion and a non-magnetic behavior at low temperatures [2].
In this work, the effect of Cr and Mo on lattice parameter (fig.1), bulk modulus, theoreti-cal (ideal) strength and thermal expansion of nanocrystalline Cu-Cr-Mo non-equilibrium solid solutions (fig.2) are investigated via first-principles calculations based on density func-tional theory (DFT) with generalized gradient approximation (GGA-PW91) using the method LMTO-ASA [3]. For finite-temperature effects of Cr and Mo on Copper, we construct a simple Einstein model based on the idea that the larger the lattice pa-rameter, the smaller the Einstein`s frequency.
Figure 1. Energy-Volume Curve for some CuCrMo alloys.
Figure 1. Lattice parameter as a function of Temper-ature.
Acknowledgments: Authors acknowledge FONDECYT grant 1130950 and USM-DGIP internal grant 111573.
References [1] A.S.M. Handbook, Properties and Selection: Nonferrous Alloys and Special-purpose Materi-als, ASM International (1991) [2] C. Aguilar, D. Guzmán, F. Castro, V. Martí-nez, F. Cuevas de las, S. Lascano, T. Muthiah, Mater. Chem. Phys. 146 493 (2014) [3] O. K. Andersen, O. Jepsen, Phys. Rev. Lett. 53 2571 (1984)
Majorana quasi-particles and bound states in the continuumon a cross-shaped quantum dot hybrid structure
D. Zambrano 1 , J .P. Ramos-Andrade 1 , P.A. Orel lana 1
1Depto. de Física, Universidad Técnica Federico Santa María, Casilla 110-V, Valparaíso, Chile
email address corresponding author: [email protected]
We show how transmission, differentialconductance and density of states (DOS) be-have when two superconductor/semiconduct-ors topological nanowires are placed next tothe ends of a quantum-dot (QD) chain, wherethe central QD is attached to normal conduct-ors leads. Results in a single QD coupled totwo Kitaev chains within the topologicalphase [1] and a T-shaped QD hybrid structure[2] suggest these kind of system are strongcandidates for qubits. We show how boundstates in the continuum (BICs) arise as zeroenergy modes on conductance and DOS fordifferent sets of system parameters showingevidence of Majorana fermions, and we alsostudy how they behave for different numbers(even/odd) of QD in the cross-shaped struc-ture.
Acknowledgments
The authors acknowledge financial sup -port from CONICYT, under Grant PAI-79140064, scholarship 21141034 andfrom FONDECYT, under Grant1140571.
References
[1] L. S. Ricco, Y. Marques, F. A. Dessotti, R. S.Machado, M. de Souza, and A. C. Seridonio,Phys. Rev. B 93, 165116 (2016).[2] JWei-Jiang Gong, Shu-Feng Zhang, Zhi-Chao Li, Guangyu Yi, and Yi-Song Zheng, Phys.Rev. B 89, 245413 (2014).
� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � ! ! " # $ % � & � ' ( # $ ) � * " + , " - � # $ . � � ' � + � + / ' ( 0 $ 1 � % " 2 � 3 # $ * � � � * ' ! ' + / � ' ( # �4 5 6 7 8 9 : ; < = 6 > ? @ A ? 8 B ? ; C 6 ? 9 > = D C ; 9 A 9 E 8 7 = @ < 9 @ F G C ; H C > 9 @ I 5 : D F J K L = 8 C 6 < C E = ; < 9 > = : ; M = ; ? = 6 N C > = O C < = 6 ? C B = @ I L : PO F Q J R S C A 7 B < C > > = : ; M = ; ? = 6 N C R T ; ? G = 6 @ ? > C > > = U 9 ; A = 8 A ? V ; R W > E 7 ; > 9 X C 6 = ; C @ Y Z [ R U 9 ; A = 8 A ? V ; R U \ ? B =] X C ^ 9 6 C < 9 6 ? 9 > = _ ? 9 ? ; M = ; ? = 6 N C R L = 8 C 6 < C E = ; < 9 > = : ; M = ; ? = 6 N C ` 7 ? E ? A C R S C A 7 B < C > > = : ; M = ; ? = 6 N C R T ; ? G = 6 @ ? > C > > = U 9 ; PA = 8 A ? V ; R _ C 6 6 ? 9 T ; ? G = 6 @ ? < C 6 ? 9 R U 9 ; A = 8 A ? V ; U \ ? B = Ka b c d e f g d h i j k l m d j d c e f f n o p i k q r q fs ! / ' 3 � � � " ! ! " / ' � � , ' � � ! ' 3 t u v � / " 3 " � wx y + z " 3 { + " � x y + z " 3 | � � � � ' z } v � � ' + , " 3 t � +/ ' 3 | ' � , � / " } + x � � + + , ' � ~ 3 ' + ! " 3 � ! , � " 3� � " 3 $ - � � } ' ' 3 , " 3 3 " + � � | ! � � ' + , ' } , ! ( � w/ " 3 | � � � / ' 3 � � � " ! ! � � � ' � ' 3 , � ' + , " 3 ' z " ! � x wz " 3 z " + } + � ' + / � ' + , " � ' 2 " � � / " | � � � / � ' w� ' + , ' 3 | � " | � 3 , " 3 � } + z " + � ! ' 3 � � ' t � z " � | � " wv � / " � } ' ! � + z " � | " � � z � + / ' + � + " | � � , u z } ! � 3/ ' � + � | � " | " � z " + � � } + � v } ' + � � ' 3 3 , ' + z � �! � z " � � " 3 � + | � � � ! " 3 3 } v 3 , � � , " 3 � ' , y ! z " 3 $| " � � } ' z " � v + � + ! � 3 z � � � z , ' � u 3 , z � 3 � ' z y + wz � 3 - � } u � z � 3 / ' ! � 3 � ' / ' 3 " � x y + z � 3 ' + " � wx y + z � 3 � } ' ! " z " � | " + ' + $ | � " / } z ' + / " | ' ! u wz } ! � 3 / } � � / ' � � 3 $ � / t ' � ' + , ' 3 � ! " 3 3 } 3 , � � , " 3� ' , y ! z " 3 $ � ! ' � v ! ' 3 $ - � } + z " + � ! � ' + , ' z " � w| � , v ! ' z " + 3 3 , ' � � 3 / ' | + , } � � 3 " � x y + z � 3� � � � 1 ' x } � ! � � + ' � � ! ' z " + � ' � ' + | � " | ' / � / ' 33 } | ' � t / � " � � v z � 3 � ! | � ' 3 ' + , � � 3 ' | ' � � ! ' 3 / '� } x " 3 / � / ' 3 � } ' | ' � � , ' + ! � � " � � � z � + / '� � ! ! ' 3 $ - � } ' � ' / } z ' + ' ! z " + , � z , " / ' ! � ' / "! � } / " z " + ! � 3 } | ' � � z ' 3 � ! / � � � " + ' ! � + / '� ' 2 " � � � ! � / 3 | ' � 3 � + ' + ! � � � , � ( | " ! � ~ � z �/ ' ! � ' z } v � � ' + , " $ ! � 3 } | ' � � z ' / ' ! � 3 + � + " w| � � , z } ! � 3 / ' � + � | } ' / ' 3 ' � � } + z " + � ! ( � / �| " � z " � | } ' 3 , " 3 / ' 3 ! � + " � � 3 � 3 � " | � " w� } ' � ' + ! � � / t ' 3 � + / ' � ' � ' 3 , � ' + , " 3 " � x y w+ z " 3 3 " v � ' � ' , � ! ' 3 $ | ' � � , ' + / " � ' 2 " � ' 3| � " | ' / � / ' 3 / ' + , ' � � � ( � � � �s + ' 3 , ' ' 3 , } / " $ 3 ' 3 + , ' , ( � � " + + � + " w| � � , u z } ! � 3 / ' � � / " / ' � + z � � | 3 w � + " � | " � } +� ~ , " / " / ' / ' 3 z � � x � / ' � z � � " ' + � , � � 3 � ' � �z " + , � " ! � / � � 1 � � z w � � � - 3 ' � } + z " + � ! ( � � " +z " + � w � � + " | � " | - ! , � ' , t " � - 3 ! � + ' � � � � s � �z " + ' ! | � " | � 3 , " / ' + z " � | " � � � ! " ' + } + � � � w, � ( / ' | " ! } � ' , � + " - z " + � ' � � ! ' | � " | ' / � / ' 33 } | ' � t / � " � � v z � 3 - � + , z " � � " 3 � � 3 � ! � ' z } w
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AgxCu1-xInSSe : Nuevas calcopiritas como absorbentes en celdas solares
P.Valencia-Gálvez 1 , A. Galdámez 1 , V. Manríquez 1 , G. González 1
1Departamento de Química, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile
Las Palmeras #3425, Ñuñoa, Santiago, Chile
E-mail: [email protected]
El absorbente solar es uno de los com-
ponentes principales en celdas solares tipo tán-
dem. Su importancia radica, en ser el material
donde ocurre la fotogeneración de excitones y
por tanto la producción de corriente eléctrica.
Entre los absorbentes más estudiados se
encuentran los compuestos AMQ2 de la familia
de las calcopiritas, éstos compuestos poseen
características que resultan interesantes de des-
tacar, como son el ancho de banda prohibida
(1.05 – 3.50 eV), cercanos al óptimo de conver-
sión fotovoltaica, además, son semiconductores
de banda directa lo que permite que la transición
electrónica entre las dos bandas se logre con un
mínimo costo energético, favoreciendo el incre-
mento del coeficiente de absorción[1]. Sin em-
bargo, se presenta limitaciones y una de las más
importantes de estos sistemas es la baja eficien-
cia, causada por altas tasas de recombinación
sobre la superficie.
Entre los métodos utilizados para buscar
mejorar este problema se cuentan la disminución
del tamaño de partícula del semiconductor, y la
inclusión de otros elementos, permitiendo lograr
un control independiente del ancho de la banda
prohibida [2].
Actualmente nuestro grupo se encuentra
interesado en la síntesis y caracterización de es-
tos materiales semiconductores. Buscando, dis-
minuir el tamaño de partículas del material a una
escala nano a través de la radiación de microon-
das, además de la sustitución de elementos de
los grupos A y Q en la matriz CuInSe2[3].
En este trabajo se presenta la obtención
de compuestos multicomponentes de formula
general AgxCu1-xInSSe (ACISS) utilizando la
radiación de microondas para su síntesis en esta-
do sólido.
La caracterización estructural y óptica
será discutida con mayor detalle, no obstante
destacamos que los resultados preliminares per-
miten indicar que la estructura cristalina de los
materiales es similar a los materiales fotovoltai-
cos de tipo calcopiritas (figura 1), con
un tamaño promedio de grano entre 17 y 30 nm
y band gap entre 1.5 - 1.8 eV, estos resultados se
encuentran en acuerdo con el porcentaje de plata
sustituido en la matriz.
Cabe señalar que tanto los tamaños de
grano obtenidos como el valor de Eg, son ideales
para una absorción solar óptima en sistemas
fotovoltaicos.
Figura 1. Difractogramas de las soluciones sólidas
AgxCu1-xInSSe (x = 0.4 a 0.9)
Agradecimientos
Proyecto Postdoctoral FONDECYT Nº 3140512
Referencias
[1] S. R. Kodigala, Thin Films and
Nanostructures, 35, 319–391, (2010).
[2] Y. Zou, D. Li, a D. Yang, Materials
Chemistry and Physics, 132, 865–869,
(2012).
[3] Valencia-Gálvez, P. Galdámez, A.
Manríquez, V. González, G.
Chalcogenide Letters, 13, 5, 207–216,
(2016).
Nuevos complejos ciclometalados de Ir(III) – Potencial efecto amplificado de
la emisión por interacción con nanopartículas de oro
J . Gómez1 , M. Santander 1 , E. Valencia 2 , I. González 3 , 4 , P. Dreyse 1
1Dept. Química, Universidad Técnica Federico Santa María, Valparaíso, Chile. 2Facultad de Ciencias, Dept. Quí-
mica, Universidad de Chile, Santiago, Chile. 3Facultad de Química, Pontificia Universidad Católica de Chile, San-
tiago, Chile. 4Facultad de Ciencias de la Salud, Universidad Central de Chile, Santiago, Chile.
Los complejos ciclometalados de Ir(III)
se han estudiado en sistemas emisores de luz
debido a sus destacadas propiedades tales
como; tiempos de vida de fosforescencia rela-
tivamente cortos, altas eficiencias cuánticas,
buena estabilidad, y gran versatilidad de co-
lores mediante la modificación de los ligan-
dos [1]. El funcionamiento de un dispositivo
emisor de luz, mediante la aplicación de un
determinado voltaje, permite obtener emisión
de luz de intensidad relativamente alta. La
modulación de la intensidad de la banda de
emisión en complejos de Ir permite disminuir
el voltaje a utilizar, y en consecuencia, redu-
cir el consumo de energía eléctrica.
Por otra parte, los materiales nanoparti-
culados metálicos presentan la propiedad de
poseer electrones confinados, lo que genera
la formación de plasmones de superficie loca-
lizados. Cuando un haz de luz irradia esta
superficie con igual frecuencia a la que posee
el plasma se genera resonancia y como resul-
tado el campo electromagnético es amplifica-
do en la circunferencia de la superficie metá-
lica [2]. Si la energía del máximo de emisión
de los complejos, coincide con la energía del
plasmón de algunas nanopartículas (NPs) me-
tálicas, eventualmente éstas podrían ser utili-
zadas para incrementar la intensidad de emi-
sión de los complejos para aplicaciones en
dispositivos emisores de luz.
En particular en esta investigación, se
sintetizaron dos complejos de Ir(III), denota-
dos como [Ir(ppy)2NOHPPL]PF6 (a), e [Ir(F2-
ppy)2NOHPPL]PF6 (b), donde ppy es 2-
fenilpiridina, F2-ppy es 2-(2,4-
difluorofenil)piridina y NOHPPL es pteridi-
no[6,7-f][1,10]fenantrolina-11,13-diol, las es-
tructuras de ambos complejos se observan en la
figura 1.
Figura 1. Estructura de los complejos de Iridio. (a)
Ir(ppy)2NOHPPL(PF6).(b)Ir(F2-ppy)2NOHPPL(PF6).
Estos complejos se caracterizaron me-
diante RMN, IR, AE. De igual modo se ca-
racterizaron fotofísicamente. Los resultados
mostraron una emisión a 534 nm para (a) y
un desplazamiento hacia el azul producto del
ligando más aceptor F2-ppy en (b). Se desa-
rrolló de forma paralela la síntesis de nano-
partículas de oro recubiertas con silicio, don-
de se encontró el máximo de absorción del
plasmón a 530 nm. Ya que la energía del má-
ximo de emisión de los complejos, coincide
con la energía del plasmón de las NPs-Au,
eventualmente éstas podrían ser utilizadas
para incrementar la intensidad de emisión de
los complejos para aplicaciones en dispositi-
vos emisores de luz.
Referencias [1] K. Dedeian, J. Shi, N. Shepherd, E. Forsythe and
D. Morton, Inorg. Chem. 44, 4445 (2005).
[2] Q. Cui, F. He, L. Li and H. Mӧhwald. Adv. Col-
loid Interf. Sci. 207, 164 (2014).
Parámetros Tight-Binding para siliceno basados en el método k·p
Sergio Bravo1
, Julián Correa2 y Mónica Pacheco
1
1Depto. de Física, Universidad Técnica Federico Santa María, Av. España 1680, Valparaíso, Chile
2Depto de ciencias Básica, Universidad de Medellín, Carrera 87 N°30-65. Medellín, Colombia.
E-mail: [email protected]
Introducción
En este trabajo se presenta un método para
la obtención de parámetros tight-binding me-
diante la utilización de un ajuste con ligaduras
obtenidas a partir de coeficientes semi empíri-
cos, derivados de la teoría de perturbación
tipo k·p. El método se ha utilizado anterior-
mente en la obtención de parámetros para
nano-estructuras de silicio obteniéndose buenos
resultados para distintas medidas de las di-
mensiones de estos sistemas [1]. En nuestro
caso utilizamos el procedimiento para ajustar
parámetros para el siliceno [2].
Desarrollo
Los modelos de baja energía son de gran uti-
lidad para el estudio de nanoestructura y uno de
los más utilizados es el método tight binding [3].
El caso más relevante en el último tiempo es
el del grafeno, para el cual el enfoque tight
binding entrega una muy buena descripción de
las bandas de energía en el entorno del punto de
Dirac (punto K o K’). Otro sistema similar al
grafeno - una red hexagonal bidimensional -
que permite una descripción por el método
tight binding es el siliceno [2]. En nuestro
estudio realizamos cálculos de primeros prin-
cipios, con la teoría del funcional de la densidad
(DFT), para las bandas de energía de este mate-
rial. Con estos resultados buscamos ajustar un
modelo para las zona de baja energía (entorno
del punto K). El procedimiento de ajuste que
seguimos adicionalmente constriñe los valores
posibles del conjunto de parámetros tight
binding, limitándolos a cumplir con relaciones
derivadas de la teoría de perturbación inde-
pendiente del tiempo, asociada al método k·p
[1]. Realizando una expansión a baja energía
de nuestro hamiltoniano tigh-binding, pudimos
generar relaciones entre la velocidad de Fermi,
las masas efectivas y los parámetros de ajuste
del modelo (parámetros de Slater-Koster [3])
para las bandas de valencia y conducción en
un entorno del punto K del siliceno. Con esto
fue posible determinar un conjunto de parámet-
ros aceptables para la región de interés, que ajus-
tan muy bien las bandas de energía del siliceno
en el punto de Dirac, lo cual permite formular
un modelo que marca un buen punto de par-
tida para un estudio posterior de las propie-
dades físicas más relevantes a esta escala.
Agradecimientos
Este trabajo fue realizado con el patrocinio de
la Beca de Doctorado nacional CONICYT n°
21150492.
Referencias
[1] Y. M. Niquet, C. Delerue, G. Allan, M. Lan-
noo. Phy. Rev B 62,5109 (2000).
[2] M Houssa, A Dimoulas, A Molle. Jour.
of Phys. Cond. Matter 27, 25 (2015).
[3] J. C. Slater, G. F. Koster. Phys. Rev. 94,
1498 (1954).
Propiedades estructurales y magnéticas del sistema MnFe2O4/FeIn2-2xCr2xS4
Y. Sánchez1, S. Briceño2, J. Larionnova3, J. Long3, Y. Guari3, F. Bolzoni4 y P. Silva1
1Laboratorio de Física de la Materia Condensada, Centro de Física, Instituto Venezolano de Investigaciones Cientí-ficas (IVIC), Apartado 20632, Caracas 1020-A, Venezuela.
2Laboratorio de Materiales, Centro de Ingeniería de Materiales y Nanotecnología, Instituto Venezolano de Investi-gaciones Científicas (IVIC), Apartado 20632, Caracas 1020-A, Venezuela.
3Laboratoire de Chimie Moleculaire et Organization du Solide, Universite Montpellier 2, UMR 5637, Place E. Ba-taillon, Montpellier cedex 5 34095, France.
4Istituto Materiali per Elettronica e Magnetismo (IMEM-CNR), Parco Area delle Scienze 37/A, 43124 Parma, Italy
E-mail: [email protected] En este trabajo se estudian las propiedades es-tructurales y magnéticas del sistema de MnFe2O4/FeIn2-2xCr2xS4. Este sistema es una mezcla de ferrita de MnFe2O4 sintetizada por el método hidrotérmico y semiconductor de FeIn2-
2xCr2xS4 sintetizado por Transporte Químico de Vapor (CVT) usando como agente transportante CrCl3 para concentraciones de x=0.6; 0.7; 0.9 y 1.0. La mezcla fue realizada por aleado mecáni-co en un mortero de ágata. La caracterización estructural de las muestras fue llevada a cabo usando difracción de Rayos X (DRX) y micros-copía electrónica de Barrido (SEM) y Transmi-sión (TEM). La caracterización magnética fue realizada por magnetometría SQUID, donde se realizaron curvas FC-ZFC y M(H) a 2.5 K y temperatura ambiente. Las propiedades estructu-rales confirman la formación de la estructura espinela para todas las muestras. La ferrita de MnFe2O4 tienen forma esférica de 31.00 nm en diámetro, el semiconductor tiene forma de barras con 5.00 nm de ancho y 40.00 nm de largo y las mezclas son barras del semiconductor que son decoradas por las nanopartículas. La ferrita de MnFe2O4 es un material suave con comporta-miento ferrimagnético, mientras que el semi-conductor de FeIn2-2xCr2xS4 muestra un compor-tamiento vidrio de espín entre 120-170 K para todas las concentraciones, esto es confirmado por las curvas de magnetización en función de la temperatura. La mezcla muestra un comporta-miento vidrio de espín por debajo de 170 K y por encima de está temperatura el comporta-miento magnético es dominado por las nanopar-tículas. Alrededor de 170 K, ocurre una tempera-tura de transición Tt, donde el sistema cambia de vidrio de espín a superparamagnético y a tempe-
ratura ambiente ocurre la irreversibilidad y el comportamiento magnético es interesante en esta región. El objetivo de este trabajo es caracterizar la mezcla con el interés de conocer el compor-tamiento del sistema, producto de la interacción de intercambio[1-3] en el sistema. Las propieda-des magnéticas son fuertemente influenciadas por la unión de dos materiales con ordenamiento magnético diferente, en nuestro caso, ferrimag-nético por la ferrita y vidrio de espín por el se-miconductor, debido a que esto puede manifes-tarse en parámetros como el campo coercitivo, la magnetización de saturación y de remanencia los cuáles pueden aumentarse o disminuir de acuer-do si en la región de contacto se crea una inter-acción ferrimagnética o antiferromagnética. Palabras clave: Ferrimagnética, vidrio de espín, espinela, propiedades magnéticas, nanopartícu-las, semiconductor. Agradecimientos Agradecemos al FONACYT por el financia-miento del proyecto PEII2011-001368 y ECOS-NORD (V13PS01). A la Universidad de Mont-pellier II y al Instituto Venezolano de Investiga-ciones Científicas (IVIC) por el apoyo financie-ro.
Referencias
[1] Song, F. Shen, X. Liu, M. Xiang, J. Journal of Solid State Chemistry, (185)31, 2012. [2] Manna, P. Yusuf, S. Physical Reports, 53561, 2014. [3] Nogués, J. Schuller J. Magn. Magn. Mat., 192, 1999.
Propiedades Fononicas de Ca1 0(PO4)6F2 mediante cálculos de primeros prin-
cipios.
C. Villarreal , C. Loyola, J . Peralta
Depto. de Ciencias Física, Universidad Andrés Bello, Sazie 2212 Piso 7, Santiago, Chile
Este trabajo presenta las propiedades
fonónicas de la fluorapatite de Calcio
Ca10(PO4)6F2, mediante técnicas de primeros
principios. La fluorapatita es el mineral de
fosfato más común, presente en rocas ígneas y
metamórficas ricas en calcio. Las flurapatitas se
encuentran también en los dientes humanos que
han sido expuestos a iones de flúor, mediante
agua con flúor o pastas de dientes que contengan
flúor. Su presencia es vital para prevenir la caída
de piezas dentales por caries [1]. En este trabajo
consideramos una estructura inicial [2] de 42
átomos, la que fue relajada a una configuración
de mínima energía de la estructura. Una vez de-
sarrollado esto, diferentes propiedades de este
material, a nivel atómico, fueron evaluadas y
caracterizadas.
Todos los cálculos se han realizado con
el software VASP [3], utilizando General
Gradient Approximation (GGA), y un cutoff
de 520eV, como se ha realizado en trabajos
previos [3], asegurando un resultado fidedigno
de las propiedades electrónicas de la fluorapati-
ta. Una grilla de puntos K de tamaño 2x2x2 fue
seleccionada para el espacio recíproco en el cál-
culo computacional. La estructura es presentada
en la figura 1, donde se observan los iones de
Ca,P, O, y F de colores celeste, morado, rojo, y
amarillo respectivamente.
Una vez determinada le estructura de
minima energía se utiliza el software phono-
py [4], que nos servirá para determinar la
disperción de fonones, mediante la aproxi-
mación cuasi-armónica. Lo anterior juega un
rol fundamental en las propiedades dinámicas y
térmicas de los materiales. El software phonopy
entrega un set de desplazamientos atómicos, en
base a la simetría de la estructura, los que son
posteriormente evaluados mediante técnicas de
primeros principios. Análisis posteriores de cada
uno de estos resultados nos permiten determinar
la dispersión fonónica del material, que mues-
tran buen acuerdo con espectroscopía Raman
disponible en la literatura y que nos ayudan a
caracterizar a nivel nanométrico las propiedades
dinámicas y térmicas de la fluorapatita de calcio.
Figura 1. Estructura de una fluorapatica de Calcio.
Esta estructura inicial de 42 átomos fue utilizada
para los cálculos computacionales.
Este trabajo es realizado gracias al pro-
yecto de Inserción PAI 79140025. JP agradece
parcialmente a Proyecto Fondecyt de iniciacion
1130501.
Referencias
[1] USBV Science Line.
[2] Patrick H. J. Mercier et al.. Acta Cryst. 635-
655 (2005).
[3] G. Kresse and D. Joubert, Phys. Rev. 59,
1758 (1999).
[4] Katsuyuki Matsunaga, Hiroki Inamori, and
Hidenobu Murata. Phys. Rev. B 78, 094101
(2008). [5] A. Togo, L. Chaput, I. Tanaka, G. Hug,
Phys. Rev. B, 81, 174301-1-6 (2010).
Reducción de óxido de grafeno mediante método químico usando extracto na -tural de Clavo de Olor
C. Manquian 1 y S. Dinesh 1
1Depto. de Física, Universidad de Santiago de Chile, Av. Ecuador 3493, Estación Central, Santiago, Chile
E-mail: [email protected]
La reducción química del óxido degrafeno (GO) es uno de los enfoques altamenteusados para la producción de grafeno, a grandescantidades y a bajo costo. Sin embargo, se hapuesto gran atención en desarrollar y optimizaragentes reductores amigables con el medioambiente y de bajo costo, ya que usualmentepara producir grafeno se usa agentes reductorescomo Hidrato de hidrazina y Borohidruro deSodio que son altamente tóxicos y/o explosivos[1]. Es por ello que se le ha puesto gran interésen reemplazar estos productos químicos y usarcomo agente reductor extractos de frutas,verduras y especias.
En este trabajo se obtuvo óxido degrafeno (GO) mediante el método Hummermodificado; 3gr de flake de grafito 99%wt, 150ml H2SO4 98%wt, 9gr de KMnO4 99%wt, 300ml de agua destilada. Una vez terminado elproceso, se utiliza 210 ml de solución. Lareducción de óxido de grafeno se realizó pormedio del método químico usando como agentereductor extracto natural de clavo de olor; 2,5 grde clavo de olor en 50 ml de agua destilada,calentado a 60°C durante 2 hrs. Se extrajo elclavo de olor y de la solución se utilizó 6 ml. Lareducción se realizó a 74 °C mezclando 210 mlde GO con 6 ml de extracto de clavo de olordurante 30 minutos bajo agitación constante. Elóxido reducido de grafeno (rGO) se lava variasveces con agua destilada y se seca a temperaturaambiente. El rGO fue caracterizado conmicroscopio electrónico de barrido (SEM), UV-Vis y difracción de rayos X (DRX). La Figura 1muestra el difractograma del óxido reducido degrafeno, en ella se observa que el máximo dedifracción se encuentra entre 21° y 27°,
característica de óxido de grafeno reducido.Siendo el eugenol el principal componente delextracto de clavo de olor, se observa sucapacidad reductora para el óxido de grafeno, asícomo para la síntesis de nanopartículas de oro yplata [2].
Figura 1. Difractograma del óxido reducido de gra-feno reducido con extracto de clavo de olor.
Agradecimientos
Se agradece a Conicyt por hacer este trabajoposible mediante el Proyecto FondecytRegular 1151527.
Referencias
[1] M. T. H. Aunkor, I. M. Manhbubul, R. Saidurand H. S. C. Metselaar, RSC Adv., 6, 27807-27828 (2016).[2] A. K. Singh, M. Talat, D. P. Singh, O. N. Sri-vastava. J Nanopart Res 12:1667-1675 (2010)
Efecto de colisiones electrón-‐superficie y adsorción de tioles sobre la resistividad de películas ultra delgadas
Ricardo Henriquez1*, Claudio González1, Jonathan Correa-‐Puerta2, Valeria Del Campo1, Luis Moraga3, Marcos Flores4, Sebastián Donoso1, Francisca Marín1, Sergio Bravo1, RodrigoSegura5,
y Patricio Häberle1.
1Departamento de Física, Universidad Técnica Federico Santa María, Av. España 1680, Valparaíso, 2Instituto de Física, Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, Av. Universidad 330 Curauma,
Valparaíso, 3Universidad Central de Chile, Toesca 1783, Santiago, 4Departamento de Física, Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Universidad de Chile, Av. Blanco Encalada 2008 Santiago, 5Instituto de
Química y Bioquímica, Facultad de Ciencias, Universidad de Valparaíso, Av. Gran Bretaña 1111, Valparaíso.
Modificamos la intensidad de la dispersión electrón-‐superficie en películas ultra delgadas de oro mediante la adsorción de una monocapa autoformante de thiol en solución. Las películas fueron fabricadas mediante deposito gaseosa sobre substratos de mica, usando una delgada capa intermedia de cromo que funcionó como surfactante. Por comparación, fabricamos películas crecidas directamente sobre mica, y su resistividad fue analizada mediante el formalismo de Mayadas y Shatzkes [1]. Paralelamente, cambiamos la contribución relativa de la dispersión por bordes de grano al controlar el diámetro de los granos usando la temperatura. La estadística de los diámetros de grano y de la rugosidad superficial fue medida usando STM, y el análisis elemental mediante XPS. Medimos la resistividad a temperatura ambiente usando corrientes alterna y adquisición mediante Amplificadores Sintonizados. Encontramos diferencias cualitativas en la resistividad contra espesor de las películas crecidas sin y con la capa intermedia de cromo (Fig. 1). Además, demostramos que el método de adsorción de tioles puede separar de
manera cuantitativa la composición relativa de los diferentes procesos de dispersión. Por ejemplo, se encontró que en las muestras con el surfactante de cromo, para un espesor de 10 nm, a una temperatura de deposito de 360 K se maximiza la dispersión electrón-‐superficie dominando la resistividad de la película.
Figura 1. Películas crecidas a diferentes temperaturas e indicadas con el número al lado de la flecha.. Agradecimientos: Financiada en parte por Fondecyt 11140787, MECESUP FSM1204 y CONICYT 63100001 Referencia: [1] A. F. Mayadas, M. Shatzkes, Phys. Rev. B 1, 1382 (1970).
Síntesis de Óxido de Grafeno Reducido (RGO) y su Aplicación en Supercon -densadores
Carlos Eugenio 1 , Dinesh Pratap Singh 1
1Depto. de Física, Universidad de Santiago de Chile, Av. Ecuador 3493 , Santiago, Chile
E-mail: [email protected]
Se presenta un método de síntesis deóxido de grafeno reducido (RGO), basado enun método de Hummers modificado como lopresenta S. Abdolhosseinzadeh [1]. Se intro-ducen algunas modificaciones al método des-crito por ellos (tiempo de sonicación, tempe-ratura de reducción, adición de solventes or-gánicos), obteniendo buenos resultados en lafabricación de supercondensadores. Para laspruebas, se forman láminas en un filtro de pa-pel en un embudo Büchner, el supercondensa-dor es formado por un sándwich electrodo-se-parador-electrodo, dentro de una celda dise-ñada para ello. Utilizando KOH 6M comoelectrolíto, se realizan mediciones de volta-metría cíclica (CV) (Fig 1 y 2), carga y des-carga cíclica (CCD) y espectroscopía de im-pedancia electroquímica (EIS).
Las curvas de voltametría cíclica (Fig. 1) seacercan a un rectángulo, lo que evidencia elcomportamiento de supercondensador, la
existencia de una doble capa electrónica, lafalta de reacciones redox en los electrodos, yla resistencia interna del supercondensador[2].
La dependencia de la capacidad específicacon la velocidad de barrido (Fig. 2), ayuda adeterminar las condiciones bajo cuales se lo-gra mayor rendimiento del supercondensador.
AgradecimientosSe agradece a FONDECYT por hacer posibleeste trabajo en el marco del proyectoN°1151527.
Referencias
[1] S. Abdolhosseinzadeh, H.Asgharzadeh andH. Seop Kim, Scientific Reports 5, 10160(2015).[2] E. Frackowiak and F. Béguin, Carbon39(6), 937-950 (2001).
Figura 1: Voltametría cíclica a diferentes velocid-ades de barrido (scan rate).
Figura 2: Capacidad específica en función de la velocidad de barrido (scan rate).
Síntesis y caracterización de nanocompuestos de
cobre-óxido de silicio para aplicación en celdas
solares
F. Mondaca1,
M. Arias
1 y A. Zárate
1
1Depto. de Física, Universidad Católica del Norte, Av. Angamos 0610, Antofagasta, Chile
E-mail: [email protected]
En este trabajo se presentan los princi-
pales resultados obtenidos en el desarrollo de
depósitos de nanopartículas (NPs) de cobre
cubiertos con óxido de silicio por la técnica
evaporación catódica en alto vacío (sput-
tering). Las propiedades más importantes de
las NPs de cobre son las catalíticas, ópticas,
térmicas, magnéticas, electrónicas y antimi-
crobianas. Las propiedades ópticas son la que
nos interesa explotar dado que este material
presenta una resonancia plasmónica en 560
nm en el espectro [1], la que puede ser utili-
zada para detectar NPs metálicas y confinar
la energía solar (fotones) en las celdas solares
[2] y, de esta forma, aumentar la eficiencia de
las celdas solares de silicio monocristalino
[1]. Las nanopartículas fueron depositadas
sobre sustratos de vidrio, obleas de silicio y
celdas solares comerciales de silicio mono-
cristalino bajo diferentes condiciones, para
luego ser caracterizadas por microscopía de
fuerza atómica (AFM), absorción UV visible
y curva corriente versus voltaje. Con base en
la caracterización realizada se estudió el efec-
to de la presencia de las nanopartículas de
cobre sobre la eficiencia de las celdas solares
de silicio monocristalino. Se fabricaron ocho
muestras con nanopartículas de cobre de dife-
rentes tamaños, a través de la aplicación de
diferentes recocidos térmicos (400 ºC a dife-
rentes tiempos de recocido). La disposición
de estas nanoestructuras se describe en la
Figura 1. Los resultados de la medición de
absorbancia en el espectrómetro de reflectan-
cia difusa UV-visible de las muestras indican
que la banda de absorción de las NPs de co-
bre se ubica entre 510-520 nm, debido a la
formación de un recubrimiento muy delgado
de óxido de cobre. Los resultados de la curva
corriente voltaje de las celdas solares modifi-
cadas con estas nanoestructuras de cobre in-
dican que los dispositivos sufren variaciones
(positivas y negativas) de eficiencia de con-
versión, debido a la interacción de la luz con
estas nanoestructuras. Las modificaciones
morfológicas de la película delgada (sin tra-
tamiento térmico) y las NPs dispersas (debido
al tratamiento térmico) se obtuvieron a través
de AFM.
Figura 1. Representación del sistema SiO2/Cu/SiO2
depositado sobre una celda solar de silicio. (1) Si
tipo p, (2) juntura pn, (3) Si tipo n, (4) capa antire-
flectante, (5) nanopartículas de cobre y (6) óxido de
silicio.
Agradecimientos
Fondecyt 1130984.
Proyecto Anillo de investigación ACT1204.
Referencias
[1] M. L. de Souza, P. Corio, A. G. Brolo, Phys.
Chem. Chem. Phys. 14, 15724 (2012).
[2] H. A. Atwater and A. Polman, Nat. Mater 9,
205 (2010).
Síntesis y caracterización de nanopartículas de alofán con carga superficial
equivalente a nanopartículas de alofán natural extraídas de un andosol.
J . Silva-Yumi1
1Depto. de Química de los Materiales, Universidad de Santiago de Chile, Avenida Libertador Bernardo O'Higgins
3363, Santiago, Chile
E-mail: [email protected]
Las nanopartículas son ubicuas en el
suelo [1], resultando en una fuente más
económica para su obtención que la síntesis.
El alofán es una nanoparticula presente en
suelos de origen volcánico (andosoles), tiene
la forma de una esfera porosa con un tamaño
entre 3 a 5 nm [2] y posee un amplio espectro
de aplicaciones debido a su propiedades.
El objetivo de esta investigación fue
extraer nanopartículas de alofán natural
(NpAN) a partir de un andosol y obtener na-
nopartículas de alofán sintético (NpAS) con
carga superficial y punto isoeléctrico (PIE)
equivalente a las NpAN, las cuales se utili-
zarán posteriormente en un estudio compara-
tivo para la adsorción de metales pesados.
Las NpAN se extrajeron de un andosol
de la parte sur de Chile (36°49'00.5''S
71°56'47.2''W). El proceso involucró la eli-
minación de materia orgánica según Kunze
[3], eliminación de óxidos de Fe libres según
Mehra y Jackson [4] y separación de la frac-
ción de arcilla según la ley de Stokes.
La síntesis se realizó por el método de
coprecipitación a partir de soluciones de
Al(NO3)32H2O y Na4SiO4 que se mezclaron
y agitaron por 1 hora, manteniendo el pH en
5 mediante la adición de HNO3 o NaOH.
Las NpAN y NpAS se caracterizaron
por microscopía electrónica de barrido
(MEB), espectroscopía de energía dispersiva
de rayos X (EDS) y espectroscopía infrarroja
(IR). La determinación de carga superficial
expresada en términos del potencial zeta (PZ)
de las NpAN y NpAS se realizó por microe-
lectroforesis en un equipo Zeta-Meter (ZM-
77). El PIE se determinó a partir de una
gráfica de PZ vs pH, correspondiendo éste al
pH donde el PZ es igual a cero.
Figura 1. Carga superficial y punto isoeléctrico de
NpAN y NpAS e imagen SEM de NpAS.
La caracterización corroboró que el
material natural y el sintético corresponden a
alofán. La Figura 1 muestra que se pudo ob-
tener NpAS con una carga superficial equivalen-
te a las NpAN, en la misma se puede apreciar
que el PIE (5.6) para las NpAS es muy cercano
al PIE (6.0) de las NpAN extraídas del andosol,
en la imagen SEM se aprecia partículas con ta-
maño inferior a los 50 nm y agregados mayores.
Agredecimientos:
A la Secretaría de Educación Superior,
Ciencia, Tecnología e Innovación del Ecuador.
Referencias:
[1] A. S. Barnard and H. Guo, Nature’s Nanos-
tructures (Pan Stanford Publishing Pte. Ltd.,
New York, 2012).
[2] T. Henmi and K. Wada, Am. Mineral. 61,
379 (1976)
[3] G. Kunze and J. Dixon, Methods of Soil
Analysis Part 1 (American Society of Agron-
omy, New York, 1965).
[4] O. Mehra and M. Jackson, Clays Clay Miner.
7, 317 (1960).
Study and characterization of dynamical properties for 𝐶𝐻3𝑁𝐻3𝑃𝑏𝐼3 hybrid perovskite bu classical molecular dynamics simulation
Nicolás Forero 1 , Claudia Loyola 2 , Joaquín Peral ta 3
1Depto. de Física, Facultad de Ciencias Exactas, Universidad Nacional Andrés Bello, Sazié 2212, Santiago, Chile email address: [email protected]
The perovskites are minerals that recently receive a considerable attention from the scientific community particularly because their use in solar cells at low cost with high energy efficiency conversion. There is also an up-coming use for perovskite-based colloidal quantum dot materials, which have present-ed benefits for optoelectronics applications [1]. Molecular rotation and relaxation are im-portant to explain dynamical properties of a large range of materials. We will work in determine those properties for a particular hybrid perovskite material, the 𝐶𝐻3𝑁𝐻3𝑃𝑏𝐼3 [2]. Nowadays there is no a common technique to describe and represent these phenomena or perovskites. There have been experiments where a really small re-laxation process takes place in the hybrid perovskites through dielectric measurements which is attributed to a dynamic disorder of the methylammonium group in the high temperature stages [3]. In this work, we will use a recently devel-oped potential, by using first principles calculations, for hybrid perovskites. This potential is called MYP [4] and is the sum of organic-organic 𝑈!!, organic-inorganic 𝑈!" and inorganic-inorganic 𝑈!! interactions. This model is applied to study the re-orientation dynamics of molecules at finite temperatures. The simulations were done using LAMMPS [5] software, and the char-acterization and properties were compassed by the LPMD software [6].
Figure1.Structure of CH3NH3PbI3 perovskite (reproduced with permis-sion from J. Phys. Chem. Lett, (Park, 2013)).
Aknowledgements NF & CL acknowledges funding from Proy-ecto Fondecyt Iniciación 11150279. JP acknowledge support from FONDECYT 11130501. References
[1] N. Onoda-yamamoro, et all. Dielectric study of CH,NH,PbX (X = Cl, Br, I).{J. Phys. Chem. Lett.}. 2015, 681-685. [2] A. Poglitsch, D. Weber. Dynamic disor-der in methylammoniumtrihalogenoplum-bates(II) observed by milimiter-wave spec-troscopy. {J. Chem. Phys.} 1987, 87, 6373. [3] A. Mattoni, et all. Methylammonium rotational dynamics in lead halide perov-skite by classical molecular dynamics: The role of temperature. {J. Phys. Chem.} 2015, 2. [4] S. davis, et all. {Computer Physics Communications} 2010. [5] S. Plimpton. Fast Parallel Algorithms for Short-Range Molecular Dynamics. {J Comp Phys} 1995, 117, 1-19
Thermoelectric transport through Majorana bound states and violation of
Wiedemann-Franz law
J. P. Ramos-Andrade1 , 2
, O. Ávalos-Ovando2, P. A. Orellana
1 and S. E. Ulloa
2
1Depto. de Física, Universidad Técnica Federico Santa María, Casilla 110-V, Valparaíso, Chile
2Department of Physics and Astronomy, and Nanoscale and Quantum Phenomena Institute,
Ohio University, Athens, Ohio 45701-2979, USA
email address corresponding author: [email protected]
Our work model a system composed
by two current leads and a one-dimensional
topological nanowire (NW) hosting Majora-
na bound states (MBS) at each edge and
coupled between them with a strength εM.
The NW is coupled symmetrically to the
leads at temperature difference ∆T. We
study thermoelectric transport across the
NW, for two different configurations: A)
When only one MBS is connected to the
leads and B) when both MBS are connected
to the leads. We find a noticeable violation
of the Wiedemann-Franz law, which leads to
obtaining sizable values of thermoelectric
efficiency, measured by the figure of merit,
and also an εM-independent behavior of the
Seebeck coefficient for configuration A. We
believe our findings could lead to interesting
thermoelectric-based Majorana detection.
devices.
Acknowledgements
J.P.R.-A. acknowledge support from
scholarship CONICYT-Chile 21141034.
P.A.O. acknowledges support from FOND-
ECYT Grant 1140571 and CONICYT ACT
1204. S.E.U. and O.A.-O. acknowledge sup-
port from NSF Grant DMR 1508325.
References
[1] J. P. Ramos-Andrade, O. Ávalos-Ovando, P.
A. Orellana and S. E. Ulloa, Phys. Rev. B 94,
155436 (2016).
[2] E. Majorana, Nuovo Cimento 14, 171
(1937).
[3] A. Y. Kitaev, Phys. Usp. 44, 131 (2001).
[4] R. López, M. Lee, L. Serra, and J. S. Lim,
Phys. Rev. B 89, 205418 (2014).
Vacancias en metales y aleaciones, mediante simulaciones computacionales
utilizando GPU
Y. Novoa 1 y J . Peralta 1
1Depto. de Ciencias Físicas, Facultad de Ciencias Exactas, Universidad Andrés Bello, Sazié 2212, Santiago, Chile
E-mail: [email protected]
La identificación de vacancias atómi-
cas y nano-poros en estructuras atómicas jue-
gan un rol crucial en las propiedades dinámi-
cas y estructurales, tanto para cristales como
para aleaciones [1]. En este trabajo, nosotros
presentamos una aplicación de una técnica
computacional para el reconocimiento de va-
cancias térmicas en estructuras cristalinas [2].
Esta técnica nos permite detectar vacancias
atómicas en cristales mono-atómicos. Nues-
tros resultados muestran una caracterización
de los parámetros ajustables para diferentes
componentes metálicos. Adicionalmente la
metodología de identificación de vacancias en
sistemas multi-atómicos es presentada he in-
corporada en el algoritmo.
Tres diferentes metales monoatómicos
fueron considerados (Al, Ag, y Cu) y estudia-
dos mediante la técnica de dinámica molecu-
lar clásica, considerando cuatro diferentes
temperaturas 300, 600, 900, y 1200 K. Una
estructura de 2048 átomos fue usada en cada
caso, y luego se generaron distintas concen-
traciones de vacancias en el sistema mediante
la remoción de átomos al azar. Un segundo
caso de estudio con datos de una aleación me-
tálica de CuZr [3] es también estudiada a 300
K. Una mejora en la técnica de reconocimien-
to de vacancias ha sido implementada en el
algoritmo. Para todos los casos anteriores,
fueron generados y estudiados, diferentes
porcentajes de vacancias, (1%, 6%, y 8%).
Nosotros hemos caracterizamos el parámetro
de overlap (fovp), para todos los materiales
estudiados, confirmando su valor teórico pro-
puesto, como suficiente para determinar las
vacancias. La Figura 1 muestra la relación
entre las vacancias generadas y encontradas
para el caso de 600K en Aluminio con 8% de
vacancias detectadas. La metodología de im-
plementación para los casos multiatómicos
muestra una buena concordancia con la gene-
ración de vacancias para el cristalino y el
amorfo. Con nuestro desarrollo nosotros aho-
ra somos capaces de estudiar vacancias en
estructuras más complejas, no necesariamente
cristalinas.
Figura 1: La imagen muestra las vacancias genera-
das (cyan) y encontradas (rojo). Se observa un buen
acuerdo entre las posiciones de las vacancias detec-
tadas y los átomos removidos en el proceso.
Referencias
[1] Guowei Li, Baomin Zhang, Jiancun Rao,
Daniel Herranz, Gonzalez Graeme, R. Blake
Robert, A. de Grootand Thomas, T. M. Palstra
Chem. Mater., 2015, 27 (24), pp 8220–8229
[2] J Peralta, C Loyola, S Davis Computer Phys-
ics Communications 193, 66-71
[3] C Valencia-Balvín, C Loyola, J Osorio-
Guillén, G Gutiérrez Physica B: Condensed Mat-
ter 405 (24), 4970-4977