Proyectos de Investigación y Desarrollo de la Universidad Nacional de Rosario
Procesos fisicoquímicos en superficies relevantes para catálisis heterogénea
Directora: Alejandra Martínez
Participantes: Fabio Busnengo, Pablo Lustemberg, Alejandra Martínez, Maximiliano Ramos, Iván Peludhero, Giulia Seminara
Período: 2020 - 2023
Resumen: Múltiples procesos fisicoquímicos que protagonizan moléculas simples como CH4, CO, CO2, H2O, H2, y O2 sobre superficies son de gran importancia en aplicaciones relacionadas a la generación sustentable de energía limpia. Por otra parte, también es de vital importancia el desarrollo de nuevos materiales/interfases que catalicen dichas reacciones.El objetivo general de este proyecto es avanzar en la compresión de los mecanismos de varias reacciones relevantes para la producción catalítica de H2 tales como: adsorción disociativa de CH4 y CO2, adsorción molecular y desorción de CO, adsorción disociativa y reducción de O2 entre otras, con el fin de proponer nuevas interfases con mejores propiedades catalíticas. En cuanto a las superficies, se considerarán: i) superficies metálicas y aleaciones superficiales bimetálicas ii) SAMs de moléculas orgánicas y organometálicas sobre superficies metálicas. La herramienta teórica de partida será la Teoría de la Funcional Densidad (DFT), con diferentes tipos de aproximaciones para el intercambio y correlación electrónica e incorporando en los casos que sea necesario correcciones para describir fuerzas de dispersión y sistemas con correlación electrónica fuerte. Los aspectos dinámicos serán tenidos en cuenta a través de simulaciones de dinámica molecular clásica y cuasiclásica basados en campos de fuerzas no reactivos y reactivos parametrizados a partir de los resultados DFT e incluyendo fenómenos disipativos electrónicamente adiabáticos y noadiabáticos. Para describir procesos de no-equilibrio se llevarán a cabo simulaciones de dinámica molecular acelerada u otros métodos de base estadística que utilizan por ejemplo, la teoría del estado de transición.
Estudio de las propiedades eléctricas de nanofilms de carbono para su aplicación en sensores
Director: Bernardo Gómez
Período: 2020 - 2023
Resumen: El objetivo de este proyecto es desarrollar films de espesor nanométrico basados en carbono y silicio y estudiar sus propiedades de transporte eléctrico. Se estudiará cómo se modifican estas propiedades ante los cambios de las condiciones de la atmósfera circundante (humedad, presión, temperatura, radiación (UV,IR, etc), gases presentes). Para ello generaremos los nanofilms mediante las técnicas de Deposición Física en Fase Vapor Asistida por Plasmas (PAPVD) tanto por cabezales del tipo magnetrón como por cañón electrónico. Buscamos controlar las características físicas y la micro estructura de los films cambiando los parámetros con los que se realiza la descarga, como son la tensión, la corriente de alimentación, la presión en la cámara de deposición y la concentración de los gases utilizados. Desarrollaremos modelos teóricos que se retroalimentarán con los datos experimentales para comprender estos datos y para orientar la síntesis de nanofilms con las características deseadas. De esta manera, se apunta por un lado a la comprensión de los fenómenos microscópicos involucrados en estos procesos de transporte de electricidad. Por otro lado, nuestro objetivo es el desarrollo de sensores de humedad y de gases con potenciales aplicaciones en metereología.
Estudio de los efectos de las radiaciones ionizantes sobre material biológico y sus aplicaciones en Física Médica y Biomédica
Directora: Mariel Galassi
Codirector: Horacio Castellini
Participantes: Horacio Castellini, Mariel Galassi, Carolina Londero, Bibiana Riquelme, Verónica Tessaro, Martín Toderi
Periodo: 2020 - 2023
Resumen: Las radiaciones ionizantes son utilizadas en el campo de la salud humana para diagnóstico, tratamiento y prevención de enfermedades. El estudio de la interacción de las radiaciones ionizantes (rayos X, gamma, electrones, iones y neutrones) con el material biológico es de fundamental importancia para analizar y evaluar los efectos, tanto beneficiosos como adversos, sobre los pacientes. La hadronterapia es una modalidad de radioterapia que utiliza haces de iones y neutrones, de alta efectividad y selectividad biológica. Sin embargo, las incertezas en la dosimetría son muy elevadas. Esto está relacionado a la escasez de secciones eficaces que permitan describir las reacciones físicas de la interacción de los hadrones con el material de interés biológico. Por otra parte, las radiaciones ionizantes se utilizan para inactivar los linfocitos T presentes en las unidades de sangre a ser transfundidas a pacientes pediátricos o inmunodeprimidos, a fin de evitar la enfermedad de injerto contra el huésped (cuya tasa de mortalidad es mayor al 90%). Esto reduce considerablemente el tiempo de viabilidad/almacenamiento de las unidades de sangre. Si bien hay mucha bibliografía referida a alteraciones bioquímicas provocadas por irradiación con rayos X y gamma, poco se conoce acerca de los efectos sobre las propiedades hemorreológicas de los glóbulos rojos que podrían afectar la microcirculación. En el presente proyecto se avanzará en el estudio de los efectos de las radiaciones ionizantes sobre material biológico, particularmente sobre la sangre y sus componentes, tanto desde el punto de vista microscópico (células y moléculas de interés biológico) como macroscópico (dosimetría). El plan de trabajo comprende estudios teóricos de física básica como también simulaciones y experimentos. Desde el marco teórico, se estudiarán las secciones eficaces de los procesos físicos relevantes. Estas secciones eficaces se introducirán en Códigos Monte Carlo que permitirán calcular parámetros físicos de fundamental importancia en Física Médica. Se simularán diferentes tipos de tratamientos combinando técnicas de hadronterapia, braquiterapia y nanotecnología. Desde el marco experimental, se analizarán posibles cambios en las propiedades mecánicas y de agregación de eritrocitos humanos inducidos por la radiación y por la utilización de drogas infundidas a los pacientes para tratamientos oncológicos.
Dinámica cuántica de attopulsos y partículas cargadas veloces en interacción con atómos y biomoléculas
Director: Omar Fojón
Codirector: Juan Manuel Monti
Período: 2020 -2023
Resumen: Estudio teórico de reacciones básicas de transferencia de carga con blancos atómicos y moleculares de interés biológico interactuando con pulsos energéticos de corta duración (attopulsos) asistidos por láseres infrarrojos así como procesos inducidos por haces de partículas cargadas veloces (iones pesados, electrones) cuyos tiempos efectivos de interacción son del orden del femtosegundo y sub-femtosegundo.
Simulación atomística de interfaces metálico-covalentes a partir de cálculos de primeros principios a traveś de técnicas de Machine Learning
Directora: María Eugenia Torio
Participantes: Fabio Busnengo, Pablo Granitto, Maximiliano Ramos Acevedo, María Eugenia Torio
Período: 2019 - 2022
Resumen: El objetivo principal del presente proyecto es comprender la estabilidad química de las interfaces grafeno-Ni(111) y grafeno-Ru(0001) (ante moléculas simples como CH4, CO2 y H2O), y sus propiedades de transporte térmico a través de simulaciones de dinámica molecular. Para ello, se planea desarrollar e implementar técnicas de Machine Learning para obtener (a partir de cálculos de primeros principios) potenciales atomísticos realistas y computacionalmente económicos para sistemas complejos como son las interfaces entre sistemas metálicos y compuestos caracterizados por enlaces covalentes
Magnetismo en sistemas electrónicos fuertemente correlacionados
Director: Luis O. Manuel
Codirector: Claudio Gazza
Participantes: Germán Blesio, Esteban Ghioldi, Matías González, Ignacio Hamad, Franco Lisandrini, Luis Manuel, Alejandro Mezio, Adolfo Trumper
Período: 2019 - 2022
Resumen: Los estados cuánticos emergentes en sistemas de electrones fuertemente correlacionados están impulsando una nueva era de materiales cuánticos, los cuales exhiben una gran variedad de fenómenos cooperativos, tales como fases metálicas incoherentes que se apartan del comportamiento de líquidos de Fermi, excitaciones magnéticas fraccionarias y excitaciones topológicas tipo fermiones de Majorana. Para entender estos sistemas es necesario recurrir a nuevos paradigmas y al empleo de técnicas sofisticadas de resolución de los modelos teóricos. En particular, este proyecto se articula alrededor de tres áreas temáticas relacionadas a los sistemas fuertemente correlacionados: i) excitaciones fraccionarias en sistemas magnéticos frustrados, ii) efecto Kondo en nanosistemas magnéticos y iii) cálculos realistas en aislantes de Mott dopados. En sistemas frustrados se abordarán problemáticas relacionadas con la observación experimental de excitaciones no convencionales fraccionarias. El modelo involucrado es el de Heisenberg, para cuya resolución se usarán técnicas analíticas -la integral de camino de Feyman en desarrollos large N- y numéricas - grupo de renormalización de la matriz densidad (DMRG). En nanosistemas magnéticos se estudiará el efecto Kondo para impurezas de Anderson en una matriz superconductora con interacción espín-órbita, para analizar la posible existencia de fermiones de Majorana. Por otro lado, se estudiarán impurezas multiorbitales en el contexto de impurezas magnéticas en vacancias de grafeno, analizándose en particular comportamientos de no-líquido de Fermi y que podrían involucrar transiciones de fase topológicas. Para la resolución de los modelos se apelará a las técnicas DMRG, grupo de renormalización numérico y one crossing approximation (OCA). Finalmente, se estudiará la dinámica electrónica y de espín en ciertas fases metálicas correlacionadas, como el estado metálico incoherente en la proximidad de un aislante de Mott, mediante cálculos realistas que tengan en cuenta la compleja estructura orbital de los materiales. Se emplearán técnicas tales como OCA, teoría de iteración perturbativa y Monte Carlo cuántico en el contexto de un campo medio dinámico, y la teoría de campo medio de espín esclavo. Como resultado general del proyecto, se espera lograr un mejor entendimiento de la física básica involucrada en los hamiltonianos modelos a estudiar.
Estudio de compuesto multiferroicos a partir de cálculos de primeros principios y modelos atómicos
Director: Marcelo Sepliarsky
Participantes: Mónica Graf, Rodrigo Machado, Marcelo Stachiotti, Marcelo Sepliarsky
Período: 2019-2022
Resumen: Los materiales multiferroicos se caracterizan por la coexistencia en simultáneo de más de un tipo de ordenamiento ferroico: magnético, ferroeléctrico y/o ferroelástico. El interés en estos materiales se origina en la posibilidad de construir nuevas formas de dispositivos multifuncionales mediante el control de los acoplamientos cruzados entre dos o más de estas propiedades. En el presente plan se propone desarrollar una un esquema de simulación a nivel atómico basado en métodos de primeros principios que permita investigar propiedades de materiales multiferroicos a temperatura finita. A tal fin se realizarán cálculos basados en la teoría de la funcional densidad y simulaciones con potenciales clásicos. El plan se focalizará en compuestos ferroeléctricos prototípo con estructura de perovskita como BiFeO3, Pb(Fe0.5Nb0.5)x(Zr,Ti)1-xO3 y BaTiO3 y se aplicará al estudio de estructuras nanoscópicas y soluciones sólidas.
Estudio de nuevos materiales para uso odontológico
Director: Natalia Batista
Participantes: Iris Alvarez, Silvia B. Farina
Período: 2019-2022
Desarrollo de materiales cerámicos multiferroicos
Director: Sebastián Barolín
Participantes: Sebastián Barolín, Lucía Imhoff, Cristian Lavado, María Luz Santiago
Período: 2018 - 2021
Estudio de resonancias en núcleos atómicos
Director: Rodolfo Id Betan
Participantes: Demian Goos, Rodolfo Id Betan
Período: 2018 - 2021
Estudio de física nuclear y radiaciones ionizantes en reactores nucleares de investigación
Director: Pablo Bellino
Codirector: Rodolfo Id Betan
Participantes: Pablo Bellino, Vanessa Bernetti, Luciano Giorgi, Rodolfo Id Betan, José Orso, Raúl Taddeo
Período: 2018 - 2021
Modificación de propiedades de superficie por deformación severa de materiales para la industria metalmecánica
Director: Raúl Bolmaro
Participantes: Martina Ávalos, Emanuel Benatti, María de los Ángeles Bertinetti, Raúl Bolmaro, Natalia De Vicentis, Analía Roatta, Javier Signorelli
Período: 2018 - 2021
Aplicaciones a la econofísica de técnicas de teoría de campos y mecánica estadística
Director: Oscar Pablo Zandrón
Participantes: Pablo Turner, Oscar Pablo Zandrón
Período: 2017 - 2020
Modelización y cálculos de primeros principios en óxidos, materiales multiferroicos y ferroeléctricos con puentes de hidrógeno
Director: Sergio Koval
Participantes: Sergio Koval, Jorge Lasave, Rodrigo Menchón, Federico Torresi
Período: 2017 - 2020
Diseño y desarrollo curricular de estrategias didácticas de carácter transversal e integrador destinadas a enriquecer la formación inicial y/o permanente de educadores en física
Director: Hugo Navone
Participantes: Matías Ávila, Germán Blesio, Andrea Fourty, Claudio Gazza, Matías Gonzalez, Franco Lisandrini, Santiago Luna, Luis Manuel, Rodrigo Menchón, Vladimir Moskat, Hugo Navone, Estanislao Porta, Carlos Silva, Adolfo Trumper
Período: 2017 - 2020
Estrellas extrañas y quark-novas
Director: Diego Sevilla
Participantes: Horacio Belluccia, Silvia Morales, Diego Sevilla, Alejandra Zorzi
Período: 2017 - 2020
Proyecto de Investigación CONICET
Estudio teórico de nuevos sistemas y materiales para aplicaciones en nanoelectrónica
Proyecto de Unidad Ejecutora 2017
Director de la Unidad Ejecutora: Raúl Bolmaro
Responsable científico técnico: Fabio Busnengo
Producción, procesamiento y evaluación de aleaciones avanzadas de impacto tecnológico en la industria metal-mecánica regional y la industria nuclear nacional
Proyecto de Unidad Ejecutora 2016
Director de la Unidad Ejecutora: Raúl Bolmaro
Responsable científico técnico: Jorge Malarría
Ordenes de carga en cupratos y su relación con las fases de pseudogap y superconductora. Implicancias en sistemas de electrones correlacionados
Proyecto de Investigación Plurianual 2017-2019
Responsable: Andrés Greco
Influencia de tratamientos superficiales en las propiedades tribológicas de aceros inoxidables
Proyecto de Investigación Plurianual 2017-2019
Responsable: Silvina Hereñú
Simulación de materiales ferroeléctricos con puentes de hidrógeno
Proyecto de Investigación Plurianual 2017-2019
Responsable: Sergio Koval
Estudio teórico-experimental de materiales ferroeléctricos, piezoeléctricos y multiferroicos para aplicaciones en dispositivos funcionales
Proyecto de Investigación Plurianual 2017-2019
Responsable: Marcelo Stachiotti
Aceros avanzados de alta resistencia (AHSS): optimización de la microestructura y evaluación de las propiedades mecánicas
Proyecto de Investigación Plurianual 2015-2017
Responsable: Iris Álvarez
Dispositivos fotónicos fraccionales para el análisis y procesamiento de señales
Proyecto de Investigación Plurianual 2015-2017
Responsable: Christian Cuadrado Laborde
Interacción dinámica entre haces de partículas cargadas y pulsos láseres ultracortos con átomos y moléculas en distintos estados de agregación
Proyecto de Investigación Plurianual 2015-2017
Responsable: Omar Fojón
Efecto Kondo y frustración magnética en materiales fuertemente correlacionados
Proyecto de Investigación Plurianual 2015-2017
Responsable: Adolfo Trumper
Participantes: Germán Blesio, Claudio Gazza, Esteban Ghioldi, Matías González, Ignacio Hamad, Franco Lisandrini, Alejandro Lobos (Mendoza), Luis Manuel, Pablo Roura-Bas (Centro Atómico Bariloche), Adolfo Trumper, Verónica Vildosola (Centro Atómico Constituyentes)
Desarrollo de aceros de alto contenido de manganeso: estructuras, Transformaciones de fase y propiedades mecánicas en aleaciones con memoria de forma y aceros TRIP
Proyecto de Investigación Plurianual 2014-2016
Responsable: Jorge Malarría
Pairing en núcleos débilmente ligados
Proyecto de Investigación Plurianual 2014-2016
Responsable: Rodolfo Id Betan
Sistema de electrones correlacionados en bajas dimensiones
Proyecto de Investigación Plurianual 2014-2016
Responsable: Ariel Dobry
Participantes: Ariel Dobry, Claudio Gazza, José Riera
Proyectos de investigación de la Agencia Nacional de Promoción Científica y Técnica (ANPCyT)
Etapas elementales de procesos fisicoquímicos sobre superficies, relevantes para la producción de hidrógeno y celdas de combustibles
Responsable: Fabio Busnengo
PICT 2016 Nro. 2750
Participantes del DF: Fabio Busnengo, Alejandra Martínez, Maximiliano Ramos
Diseño de micro y nanoestructuras en aleaciones policristalinas con memoria de forma orientadas al desarrollo de actuadores
Responsable: Jorge Malarría
PICT 2016 Nro. 1460
Participantes del DF: Lucio Isola, Jorge Malarría, Fernando Ugo