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4.2. Física de materiales

4.2.1. Propiedades electrónicas y magnéticas

4.2.1.1. Fuente de financiamiento

ANPCYT (PMT-PICT 0055):“Propiedades, Estructura y Función de Moléculas Biológicas y Sistemas Modelo”
CAID - U.N.L.: “Propiedades Electrónicas e Interacciones Magnéticas en Compuestos de Interés Biológico” (1993-1994).
CAID - U.N.L.: “Propiedades, Estructura y Función de Moléculas Biológicas y Sistemas Modelo” (1996).

4.2.1.2. Investigadores responsables

Dres. Calvo, Rafael y Passeggi, Mario C.G.

4.2.1.3. Personal interviniente

Calvo, Rafael Investigador Principal - Profesor Titular (U.N.L.) en el exterior
Passeggi, Mario Cesar G. Investigador Principal - Profesor Titular (U.N.L.) 30%
Gennaro, Ana María Investigador Asistente - Profesor Adjunto (U.N.L.) 100%
Brondino, Carlos Dante Profesor Adjunto D.E. (U.N.L.) en el exterior
Casado, Nieves María Claudia Profesor Adjunto D.E. (U.N.L.) 100%
Rodrigues, Daniel Enrique Investigador Adjunto - Profesor Adjunto (U.N.L.) (*) 50%
Martino, Débora Marcela Aux.iliar (U.N.L.) en el exterior
Dalosto, Sergio Daniel Becario de Perfeccionamiento - Aux.iliar (U.N.L.) 100%
Rizzi, Alberto Becario Form.ación Superior (U.N.L.) 100%
Ortigoza, Liliana Aux.iliar (U.N.L.) 30%
Sartoris, Rosana Auxiliar (U.N.L.) 30%
Baque, María Alejandra Auxiliar (U.N.L.) 30%
Forno, Angela Guillermina Cientibecaria (U.N.L.) 40%
(*) En uso de licencia por cargo de gestión en la Facultad de Bioquímica y Ciencias Biológicas

4.2.1.4. Objetivos

Evaluación de las interacciones de intercambio magnético a partir de la espectroscopía de resonancia paramagnética electrónica (RPE), y determinación de correlaciones magneto-estructurales en sistemas modelo de metaloproteínas de interés biológico. Sistematización de resultados en función de los obtenidos previamente por nuestro grupo.
Investigación de propiedades estructurales y termodinámicas de estos sistemas, en colaboración con investigadores del país o del exterior, utilizando técnicas de rayos X, resonancia magnética nuclear, susceptibilidad magnética, calor específico, espectroscopía óptica y otras. Modelado de estas propiedades mediante cálculos de estructura electrónica.
Estudio de la dinámica a nivel molecular en membranas biológicas y sistemas modelo, utilizando espectroscopía de RPE con marcadores de espín. En particular, investigación de alteraciones en la fluidez de la membrana de glóbulos rojos y estudio del rol del colesterol en la estabilización de bicapas lipídicas.

4.2.1.5. Metas alcanzadas (referencias en 5, 6 y 7)

1. Se sintetizaron y cristalizaron nuevos compuestos con cobre, se determinaron sus estructuras por difracción de RX a traves de convenios de colaboración y se realizaron los estudios de RPE de cada compuesto. Se evaluaron las interacciones de intercambio magnético y se establecieron correlaciones magneto-estructurales. Los resultados se reportaron en trabajos en revistas con referato nacionales e internacionales, y se presentaron en congresos nacionales e internacionales.
2. En el área de metaloproteínas de interés biológico, se estudió por RPE el centro de reacción de una bacteria. Los resultados se presentaron en dos congresos internacionales.
3. Se estudiaron las propiedades estructurales y termodinámicas de compuestos metal-aminoácido, investigando por RPE y técnicas complementarias, compuestos isostructurales donde el cobre está diluido en una red diamagnética. Los resultados se presentaron en un congreso nacional y otro internacional.
4. Se utilizaron marcadores de espín para estudiar por RPE alteraciones en la fluidez de la membrana de glóbulos rojos e investigar el rol del colesterol en la estabilización de bicapas lipídicas. Los resultados se presentaron en dos congresos nacionales y se han enviado a publicar dos trabajos, uno a una revista nacional y otro a una internacional, ambas con referato.

4.2.2. Propiedades electrónicas de sólidos y superficies

4.2.2.1. Fuente de financiamiento

PIP 4800 (CONICET) “Estructura y Propiedades Electrónicas de Sólidos y Superficies”. Director: M.C.G. Passeggi (1997-1999).
CAI+D - U.N.L.: “Propiedades Electrónicas de Sólidos, Superficies e Interfases”. Director: M.C.G. Passeggi (1994-1998).

4.2.2.2. Investigadores responsables

Dres. Passeggi, Mario C.G.; Ferrón, Julio; Sferco, Silvano J.

4.2.2.3. Personal interviniente

Passeggi, Mario C. G. Investigador Principal - ProfesorTitular D.E. (U.N.L.) 70%
Goldberg, Edith C. Investigador Independiente - Profesor Asociado D.E. (U.N.L) 50%
Sferco, Silvano J. Investigador Adjunto - Profesor Adjunto D.E. (U.N.L) 100%
Rodrigues, Daniel E. ( *) Investigador Adjunto - Prof.esor Adjunto D.S.E. (U.N.L.) -----
Albanesi, Eduardo A. Investigador Asistente - Profesor Titular D.S.E. (U.N.E.R.) 100%
Bolcatto, Pablo E. (**) Prof. Adjunto FaFoDoc D.S.E. - J T.P. D.S.E. (F.I.Q.-U.N.L.) 100%
Slutzki, Claudia M. Profesional Asistente 60%
(*) Durante 1997, Sec. de Ciencia y Técnica de la Fac. de Bioquímica y Cs, Biológicas, UNL
(**) Con Beca Postdoctoral FOMEC en Instituto Balseiro a partir del 1º Diciembre 1997.

4.2.2.4. Objetivos

El proyecto trata con la descripción de la estructura electrónica de sólidos, sus superficies e interfases, desde el punto de vista teórico. Consiste en la elaboración de modelos y la realización de cálculos utilizando técnicas que van desde los métodos semi-empíricos hasta los llamados de primeros principios, para calcular magnitudes de propiedades que caracterizan sistemas en materia condensada, desde el punto de vista de su estructura electrónica. Se analizan sistemas tales como adsorbatos en metales y semiconductores, materiales tipo perovskitas, metales de transición, interfases entre materiales de alto band-gap para aplicaciones electroópticas y el análisis de deformaciones en semiconductores de baja dimensionalidad, tales como 'pozos' o 'alambres' cuánticos.

4.2.2.5. Metas alcanzadas (referencias en 5, 6 y 7)

1. Descripción de la estructura electrónica y energías de interacción de adsorbatos sobre superficies metálicas mediante una formulación extendida del modelo de Anderson sin recurrir a parametrizaciones semi-empíricas.
2. Descripción de las tensiones atómicas generadas en una quantum well, que es crecida sobre un substrato formado por una superred. Se analizaron en particular quantum wells de CdTe-CdxZn1-xTe, con diferentes concentraciones de Zn. Se concluyó que las tensiones presentes en la superred se relajan completamente mucho antes de alcanzar la capa de CdTe de la quantum well, poniendo en evidencia que no es posible obtener alambres cuánticos (en la zona de la quantum well), por inducción de las deformaciones presentes en un substrato tipo superred.
3. Análisis de la estructura electrónica y de la transición metal-semiconductor en el compuesto Cs2Au2Cl6. A partir de cálculos de la estructura de bandas para diferentes presiones experimentales, fue posible identificar los diferentes estados atómicos involucrados en la vecindad del gap de energías (o de la energía de Fermi, en el caso metálico), lo que a su vez permitió comprender la transición semiconductor-metal observada experimentalmente. Esta transición, fue identificada como una transición de Peierls tridimensional.
4. Descripción de la estructura electrónica del Zr en las fases de alta presión: omega y bcc, y sus aleaciones con Nb. En particular, se analizaron la evolución de la estructura electrónica cuando se pasa de la fase omega a la fase bcc. Los resultados obtenidos permiten comprender la relativa estabilidad de la fase omega del Zr y un análisis de la densidad de carga, permite identificar dos tipos diferentes de enlaces entre los átomos de Zr, con un cierto grado de covalencia presente en el enlace mas localizado.
5. Análisis de la estructura electrónica de PbTe desde primeros principios. Este material así como algunas de sus aleaciones presentan características anómalas comparadas con el “comportamiento convencional” de los semiconductores usuales. Hemos determinado algunas de sus propiedades mecánicas, como el módulo de bulk y su variación con la presión, así como la energía de cohesión de este sistema. Nuestros resultados indican que el sistema se metaliza bajo presión debido a que los estados tipo s de la banda de valencia incrementan su energía más rápidamente que los tipo p de la banda de conducción al disminuir el parámetro de red.

4.2.3. Física de Semiconductores

4.2.3.1. Fuente de financiamiento

C.A.I.+D - U.N.L.: “Física de los Materiales de Uso en Conversión Fotovoltaica”. Director: Dr. R. Buitrago (1997-1998).
Proyecto “Física de Materiales de Uso en Conversión Fotovoltaica”. Proyecto Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica Nro.03-00000-01210.
Recursos originados en Servicios a Terceros. S.A.T. “A”: U.N.L.-GENOC- SOLARTEC: “Montaje en Planta, Calibración y Optimización Conforme a Norma de un Simulador Solar”.

4.2.3.2. Investigadores responsables

Dr. Buitrago, Román H.

4.2.3.3. Personal interviniente

Buitrago, Román Investigador Principal y Profesor Titular D.E.(F.I.Q.-U.N.L.) 100%
Koropecki, Roberto Investigador Adjunto y Profesor Adjunto D.S.(F.I.Q.-U.N.L.) 100%
Arce, Roberto Investigador Independiente y Profesor Asociado D.E.(U.N.L.) 100%
Rubinelli, Francisco Investigador Adjunto 100%
Gottlieb, Bernardo Profesional Adjunto 100%
Battioni, Mario Profesional Adjunto 100%
Crisalle, Raúl Profesional Adjunto 100%
Cutrera, Miriam Ayudante de Primera D.E. (U.N.L.) 100%
Schmidt, Javier Becario de Perfeccionamiento 100%

4.2.3.4. Objetivos

Dentro de este proyecto se encara el estudio, investigación y desarrollo de materiales semiconductores amorfos dopados e intrínsecos , en particular silicio y sus aleaciones derivadas para ser utilizados en la construcción de celdas solares y paneles fotovoltaicos. Se enfoca el problema de la obtención de películas de carburo de silicio amorfo hidrogenado tipo p , sobre un sustrato compuesto por un óxido transparente conductor (TCO), minimizando los efectos de interfase. Se intenta controlar la concentración de hidrógeno en las películas por medio de las condiciones de deposición, mediante la dilución con hidrógeno en la mezcla de gases que ingresa en el reactor y la frecuencia utilizada para la generación del plasma. Se estudian ademas la estabilidad de las propiedades electroópticas bajo iluminación, tanto en los materiales como en dispositivos.-

4.2.3.5. Metas alcanzadas (referencias en 5, 6 y 7)

1. Se logró optimizar el reactor de descarga luminiscente para la obtención de películas delgadas con estructura microcristalina, tanto en silicio como en carburos.
2. Se desarrolló un modelo de interpretación y corrección a las medidas de coeficientes de absorción por CPM.
3. Se determinaron los parámetros geométricos y de composición química para realizar un “scaling-up” del reactor de RF de deposición de láminas de TCO.
4. Se desarrollaron modelos para la interpretación del comportamiento de la intefase TCO con la capa “p”.

4.2.4. Física de Superficies e Interfases

4.2.4.1. Fuenfe de financiamiento

PICT 0120-ANPCYT: ”Física de Superficies e Interfases”. Director: J. Ferrón (1997- 1998).
Proyecto A -13434/1-000082: Subsidio a la investigación de la Fundación Antorchas. Director: J. Ferrón (1997-1998).
CAI+D - U.N.L.: “Propiedades Electrónicas de Sólidos, Superficies e Interfases”. Director: M. C.G. Passeggi (1994-1998).

4.2.4.2. Investigadores responsables

Dr. Ferrón Julio

4.2.4.3. Personal interviniente

Ferrón, Julio Investigador Independ.iente- Profesor Titular D.E. (U.N.L.) 100%
Goldberg, Edith C. Investigador Independ.iente-Profesor Asociado D.E. (U.N.L.) 50%
Del Barco, José Luis Investigador Adjunto - Profesor Adjunto D.E. (U.N.L.) 50%
Vidal, Ricardo A. Investigador Adjunto c/Director. 100%
Vaquila, Isidoro Becario Posdoctoral - J.T.P. D.S. (F.I.Q. U.N.L.) 100%
Passeggi, Mario C.G. (h) Becario Posdoctoral 100%
Evelina Garcia Becario Posdoctoral 100%
Luciana Vergara Estudiante de Licenciatura en Física (U.N.R) 50%

4.2..4.4. Objetivos

Este proyecto tiene dos líneas principales diferenciadas por sus componentes teórica y experimental. La línea teórica comprende:

i) Estudio de interacciones dinámicas de partículas con superficies sólidas
ii) Transporte de electrones en interfases
iii) Crecimiento epitaxial
La línea experimental comprende:
i) Caracterización de superficies
ii) Procesos de oxireducción en superficies
iii) Interacción de partículas cargadas con superficies

4.2.4.5. Metas alcanzadas (referencias en 5, 6 y 7)

1. Interacción dinámica de partículas con superficies sólidas: Modelamos los sistemas iónicos como LiF, LiCl, KI, KBr en una primera etapa como un átomo (el halógeno o el alcalino) con la carga correspondiente en la superficie del compuesto iónico, y embebido en una red de cargas puntuales positivas y negativas alternadas que permiten contemplar en forma aproximada el efecto del potencial de Madelung. Los resultados preliminares muestran que el efecto de este potencial es importante, especialmente en el caso de justificar H- como producto final posible de la colisión de H contra superficies iónicas.
2. Crecimiento epitaxial: Esta línea se lleva adelante en un programa de colaboración entre nuestro grupo y el grupo de física de superficies de la Universidad Autónoma de Madrid. En este período estudiamos el efecto del Pb como surfactante en el crecimiento epitaxial en metales compactos, cara 111 de Cu. Encontramos que el efecto del surfactante es suprimir el mecanismo de difusión superficial conocido por Hopping, habilitando el de intercambio. Este efecto propone por primera vez un mecanismo atómico para entender el efecto de los surfactantes en la formación de films epitaxiales.
3. Procesos de oxi-reducción en superficies: Estudiamos el efecto, en la reducción de films de óxidos, de los principales factores que intervienen en la caracterización de superficies. Para ello, en una película de TiO2 crecida sobre titanio policristalino, estudiamos la dependencia del estado químico de la superficie con la masa, la energía y la densidad de corriente de los proyectiles erosionantes. También se varió el espesor de la película de óxido. Los estudios fueron realizados empleando Espectroscopía de Electrones Auger combinada con análisis factorial y erosión iónica. Continuamos con el estudio de la oxidación de semiconductores, analizando en este periodo el efecto de la temperatura tanto en la oxidación como en la desorción de los óxidos formados en el caso de GaAs.
4. Desorción por bombardeo electrónico: Se prepararon películas delgadas de F3Al y FLi y se caracterizaron usando espectroscopía de electrones Auger. Al extraer las muestras de la cámara de preparación se contaminan con lo cual se complica el estudio de la desorción producida por bombardeo electrónico en estos materiales. Se comenzó con el diseño de un evaporador de fluoruros que permitirá preparar películas delgadas en la cámara de ultra alto vacío donde se realiza el bombardeo electrónico.
5. Desarrollo del laboratorio de Física de Superficies: Se desarrolló un sistema de adquisición de imágenes para nuestro equipo de LEED (Difracción de electrones lentos). Consta de una cámara de video B/N y una placa de adquisición (framegrabber) SCION. El sistema está siendo usado para estudiar los cambios en los patrones de LEED de la superficie (100) del Cu con la energía de excitación y con la temperatura de la muestra, en un proyecto de colaboración con el grupo de colisiones atómicas del Centro Atómico Bariloche.
6. Se comenzó con el diseño del espectrómetro por tiempo de vuelo que consta básicamente del tubo de vuelo, detector y electrónica de detección. Se procedió a la especificación y compra de la electrónica de detección, cuya base consiste en un analizador multicanal (TURBO MCS, ORTEC). R. Vidal realizó una visita de tres meses (11/9/97-5/12/97) al laboratorio de Física Atómica y de Superficies de la Universidad de Virginia con el objeto de familiarizarse con la técnica de tiempo de vuelo y continuar con trabajos de investigación relacionados con la disipación de energia electrónica en Ar sólido.

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