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Proyectos introducción a la investigación 2015/2 Imprimir
Los proyectos para el curso de Introducción a la investigación experimental y teórica del semestre 2015/2 son:
 
 
Formación de nanostructuras de Cu 
Dra. Noelia Benito

Formación de nanoislas metálicas en sustratos atómicamente planos 
Prof. Marcos Flores Carrasco 
Robustez sobre la evidencia de la aceleración cósmica utilizando las Supernovas de tipo Ia
Prof. Domenico Sapone

Propagación de una onda de spin superficial en una superficie curvada
Prof. Rodrigo Arias

Resistividad inducida por scattering electrón-borde de grano en películas delgadas de Cu depositadas sobre mica.
Prof. Raúl   C.   Muñoz

Cálculo del espesor crítico en películas epitaxiales rotadas
Prof. Víctor Fuenzalida 

Gases granulares en Zero-G dentro de un Cubesat
Prof. Claudio Falcón

Estudio de la estadística de inversiones en un flujo turbulento de Taylor-Couette con superficie libre
Dr. Cristóbal Arratia y Prof. Nicolás Mujica

Aceleración de partículas en discos de acreción
Prof. Mario Riquelme

El Laser o Máquinas térmicas cuánticas
Prof. Felipe Barra

Teoría cinética de medios granulares confinados
Prof. Rodrigo Soto

Modelo físico de la migración celular
Prof. Rodrigo Soto
 
La pérdida del orden
Prof. F. Lund y M. Morales 

 

Doctor en Ciencias mención Física presenta modelo que podría influir en la fabricación de microcircu Imprimir
Claudio Arenas, recientemente graduado como Doctor en Ciencias mención Física del DFI-FCFM de la Universidad de Chile, dio a conocer una investigación que podría mejorar la construcción de chips.

Esta investigación corresponde a su tesis de doctorado, la que fue guiada por el académico DFI-FCFM, Raúl Muñoz, la misma ha tenido una respuesta importante desde el mundo científico-tecnológico, tras ser publicada en la revista científica: Applied Surface Science n° 329, en febrero en este año.

Este trabajo habla sobre la “creación de una teoría cuántica para el cálculo de la conductividad eléctrica de una estructura metálica de dimensiones nanoscópicas, es decir, de un alambre metálico cuyo espesor es de unos pocos nanómetros (la millonésima parte de un centímetro)”, explica Arenas, quien además agrega,  “el alambre queda constituido por granos cuyos bordes normalmente no afectarían la conductividad, pero sí a dicha escala de tamaño”.

Así, por primera vez se pudo calcular la conductividad eléctrica cuántica para alambres de dimensiones nanoscópicas. “Dicho cálculo permite determinar la influencia que tienen sobre los alambres usados, por ejemplo, en circuitos integrados, el tamaño promedio de los granos en el alambre, lo cual es controlado por su proceso de fabricación”, comenta Arenas, quien además es ingeniero eléctrico.

 
Las repercusiones

Las implicaciones potenciales de este trabajo son muchas, sobre todo en el diseño y fabricación de las líneas de conexión entre los transistores que componen el CHIP, donde es muy complejo definir parámetros tales como, por ejemplo, frecuencia máxima de operación o potencia usada, por tanto, “la eliminación de un factor de incertidumbre como la conductividad de los elementos metálicos que lo componen, es de gran importancia”, señala el científico.

El modelo de Arenas podría ayudar en la fabricación de circuitos integrados al permitir controlar mejor los parámetros eléctricos de los alambres que componen el circuito en su conjunto, a lo anterior se suma que desde el punto de vista científico su trabajo pudo contrastar resultados experimentales con postulados teóricos actuales, incluso presentando una nueva teoría cuántica que describe de mejor manera los datos experimentales.

El reciente doctor nos señala que “particularmente se pudo descubrir que la teoría cuántica describe los datos experimentales asignándole una importancia única a los fenómenos subyacentes involucrados. Esto no es así con la teoría semiclásica,  pues con distintas ponderaciones para los mecanismos de colisión de los electrones, se llega a resultados similares lo cual no permite entender el fenómeno en su conjunto”, explica.

A lo anterior se suma que las actuales teorías, para predecir la conductividad eléctrica, no entregan explicación para fenómenos cuánticos conocidos e incurren en contradicciones. De manera que este trabajo sí puede explicar todas estas contradicciones, junto con entregar una descripción consistente del fenómeno de la conductividad eléctrica.

La línea científica

Este trabajo fue logrado en colaboración con el profesor de tesis de Arenas, el Doctor DFI FCFM  Raúl Muñoz, “él siempre fue un buen guía, tanto intuitiva como formal, por cuanto sus corazonadas llegan normalmente a buen puerto”, menciona el ingeniero. Por su lado Muñoz destaca “la tenacidad de Claudio para abordar este problema y luego su capacidad para continuar trabajando en él hasta responder todas las preguntas e interrogantes que fueron surgiendo en el camino”, dice.

En un alambre de dimensiones macroscópicas la capacidad de llevar corriente está determinada por la colisión entre los electrones y las vibraciones de la red cristalina. Cuando se considera un alambre de dimensiones nanométricas aparecen dos nuevos mecanismos de colisión electrónica: la colisión de los electrones con los bordes del alambre y el segundo es de los electrones con los bordes de grano, es decir, los cristales que forman el alambre.

El rol del académico en la investigación fue utilizar el equipo que dirige y el laboratorio del DFI para separar experimentalmente el efecto de estos dos mecanismos de colisión electrónica. “Al utilizar la teoría existente para explicar estos datos, nos dimos cuenta de las inconsistencias notables de la explicación cuando se toma como base la teoría clásica”.

Los conectores de cobre de 10 nanómetros de ancho, van a estar constituidos por mono-cristales del mismo material (granos) cuya dimensión es comparable a aquella cifra. Así, al encontrarse con granos de 10 nm, “el mecanismo de colisión electrónica dominante resulta ser colisión electrón-borde de grano. Esto, porque la escala de distancia más corta (en este caso, el diámetro de los granos de cobre de 10 nm) domina el proceso de transporte electrónico”, dice Muñoz.

Sobre los resultados, señala que las predicciones de la International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS), principal publicación sobre microelectrónica, es que para la década de 2015-2025 se contempla desarrollar circuitos en que las líneas de conexión de Cu (cobre) debieran alcanzar un ancho de unos 10 nanómetos (nm) pero, la distancia que recorre un electrón en un cristal de cobre, a temperatura ambiente, es de 38 nm, lo que significa que el fenómeno de colisión electrón-borde de grano pasa a ser dominante.

La explicación a este fenómeno es un modelo cuántico creado por el equipo científico que produjo el paper, que cambia el paradigma sobre los mecanismos de colisión electrónica que dominan la resistencia de los conectores de cobre nanométricos. Su aplicación inmediata, dice Muñoz, sería “el cálculo de la resistencia de estos conectores nanométricos, partiendo de un modelo cuántico realista, que constituye un paradigma completamente opuesto y contradictorio con el modelo clásico conocido hasta ahora”, señala.

El interés por este trabajo ha sido grande, no sólo por el impacto en la comunidad científica, sino por sus posibles aplicaciones. Arenas señala que la empresa donde trabaja le ha solicitado una presentación al respecto, lo cual es de importancia pues podría sentar las bases de una colaboración de mediano/largo plazo con el departamento en particular y con el grupo de investigación en general.

Para el profesor Muñoz  esto es solo comienzo, pues  “hay mucho más por hacer en el laboratorio en este campo”. Por ahora, el equipos científico esta en la etapa de presentación de un  proyecto Fondecyt de 4 años para continuar las investigaciones y el desarrollo de este modelo cuántico, además de trabajar en una monografía donde se explicarían, en detalle, varios aspectos técnicos aun no publicados de la Tesis Doctoral de Claudio.

 
Postulaciones postgrado 2016 Imprimir

Ya se encuentran abiertas las postulaciones para ingreso del 2016 al magister y doctorado en física.

Mas información en www.dfi.uchile.cl/postgrado 

 
Comienza el segundo semestre de las charlas del Año Internacional de la Luz Imprimir
La iniciativa impulsada por la Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (UNESCO) y organizada en nuestro país por el Departamento de Física de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile retomará sus actividades el miércoles dos de septiembre con la conferencia  “Habitar la Luz”

La primera parte del ciclo –celebrado con 5 charlas entre abril y agosto- en la misma Facultad convocó a más de mil personas. “Tuvimos más de 200 personas promedio por charla, lo que nos alegra mucho”, explica Claudio Falcón, académico del DFI encargado de la actividad.

La segunda parte del ciclo mantendrá la tradición de realizarse los primeros miércoles de cada mes a las 12:00 horas (mediodía). Todas las ponencias son gratuitas y abiertas a todo público.

La transversalidad de la luz

Este segundo parte del ciclo se iniciará el próximo miércoles 2 de septiembre –en el auditorio d’Etigny, Beauchef 851, Santiago) con la presentación de la profesora Cecilia Wolff, académica de la Facultad de Arquitectura y Urbanismo de la U. de Chile. “Veremos cómo la luz influye sobre la vida humana, desde su participación en nuestros ciclos biológicos y procesos de percepción, hasta el uso práctico y simbólico que le hemos dado en la arquitectura”, comenta.

Añade que “la idea es tratar la luz desde el ser humano y su cultura y no como un fenómeno físico externo a nosotros. Es un cambio de sentido, en ver de ver la luz fuera de nosotros la idea es ver cómo participa dentro”.

IMPORTANTE: Las Inscripciones para esta conferencia ya están abiertas en el siguiente evento Facebook

Posteriormente el ciclo continuará el 7 de octubre con la charla “Fotones que van, fotones que vienen: microscopía óptica ayer, hoy y mañana" en el Auditorio Gorbea (Beauchef 850), a cargo del Doctor Steffen Härtel de la Facultad de Medicina. “Para nosotros la luz puede entenderse como onda electromagnética o partícula al mismo tiempo”.  En ese contexto, el título se une con esta idea y con la utilización de la luz como instrumento y como fuente de energía, ya que “sin luz no hay vida ni microscopía”.

La tercera charla la dictará el doctor Claudio Pastenes  de la Facultad de Ciencias Agronómicas, quien el 4 de noviembre impartirá la exposición: "Luz y Fotosíntesis: el pasado, el presente y el futuro de la energía en el planeta" (Auditorio d'Etigny (Beauchef 851). Pastenes señala que “gran parte de la energía que se utiliza hoy, para la actividad humana, proviene de lo que la fotosíntesis ha hecho por millones de años. En la charla explicaré cómo funciona, cuál ha sido su impacto sobre la biósfera de la Tierra (el aire que respiramos es lo que es, gracias a la fotosíntesis), lo que ha significado en términos de energía en el pasado y presente, y cuál es el motivo por el cual la “fotosíntesis artificial” es una búsqueda importante en la ciencia hoy”,  concluye.

A fines de 2015, el miércoles 2 de diciembre, el Director del Instituto Milenio de Astrofísica y académico del Departamento de Astronomía FCFM U. de Chile, Mario Hamuy presentará "Luz: la infatigable mensajera cósmica”. Y para concluir el ciclo, el Doctor Rodrigo Palma, Director del Centro de Investigación de Energía Solar y académico FCFM dará la charla “El Desafío de la Energía Solar para Chile” el 6 de enero de 2016. Ambos en el Salón Gorbea.

“Esperamos que en este nuevo grupo de encuentros la gente participe activamente. Queremos que les escriban a los charlistas, que pregunten y quieran venir a la Universidad. Queremos que nos pidan más charlas, más actividades, más conocimiento”, concluye Falcón.

Para saber más: Las cinco charlas del primer semestre en el canal del DFI FCFM en https://www.youtube.com/playlist?list=PLp9xj-s5EED7OiPMq8Gwu9BQDtK1Isgbo
 
 
 
El acuerdo nuclear entre G5+1 e Irán es de suma importancia Imprimir
Así lo considera Hugo Arellano, académico del Departamento de Física FCFM de la U. de Chile. En esta entrevista el PhD. en Física de la Universidad de Georgia, EE.UU. nos explica: qué es el uranio empobrecido y por qué este acuerdo ayuda a ambiente de mayor estabilidad en el mundo.

¿Qué es el Uranio enriquecido?
El uranio es un elemento químico metálico al igual que el cobre, el oro o la plata. Todo elemento químico queda completamente identificado por su número de electrones, cada uno de ellos con una unidad de carga negativa. 
Una caricatura de un átomo pudiera consistir en moscas volando alrededor  de un centro muy pequeño pero a su vez muy masivo. Por cada mosca del  átomo (electrón) debe existir un protón (con una unidad de carga positiva)  en el centro del átomo. La regla a cumplir es que debe haber tantos protones como electrones para respetar la neutralidad eléctrica de los átomos.
Sin embargo, en el centro del átomo también hay neutrones tan pesados como los protones pero eléctricamente neutros. El asunto es que no hay un número único de neutrones para los átomos. Por ejemplo, el carbón más común en nuestra vida cotidiana es el carbono-12,  constituido por 6 protones y 6 neutrones, sumando 12 partículas en el centro. Pero también conocemos el carbono-14, que tiene 6 protones pero 8 neutrones. Esta variante del carbono es más pesado que el carbono-12.
En el caso del uranio, este tiene 92 protones en su centro. En su forma natural, el uranio químicamente puro tiene un 99,3% de uranio-238  y una fracción muy pequeña (0.7%) de uranio-235. Para propósitos de generación de energía con tecnologías tradicionales, el uranio-235 es el más cotizado. Uranio enriquecido normalmente se refiere a aquel donde la presencia de uranio-235 ha sido incrementada a un 3% o más. 

¿Cómo se obtiene el uranio enriquecido?
La manera más común es mediante centrifugado. La idea es acelerar un proceso de decantación. En una decantación los objetos más densos se van al fondo, mientras que los menos densos se van a la superficie. Una centrifuga acelera ese proceso. El uranio 238 es más pesado que el uranio-235, por lo que en una centrifuga en operación se va hacia la orilla, mientras que el uranio-235 se va hacia el centro. En la práctica el uranio se combina con flúor para formar un gas. El gas menos denso contiene uranio-235 y tiende a quedarse en el centro.

¿Para qué se utiliza el Uranio enriquecido?
Depende de su proporción de uranio-235. Normalmente, cuando el enriquecimiento
es de 3 a 4%, es utilizable en un reactor nuclear de potencia, es decir, para la generación de energía eléctrica. Por sobre 85% su aplicación es bélica para una cabeza nuclear. Para lograr esta pureza se necesitan miles de centrifugas en operación, y por un largo tiempo.

¿Cómo califica Usted el acuerdo del G5+1 con Irán, en términos técnicos?
La propuesta de acuerdo entre Irán con el grupo G5+1 es de suma importancia y trascendente. Irán abre sus instalaciones nucleares para inspección irrestricta por expertos internacionales, se compromete a eliminar un número importante de centrifugas, cede parte importante de su almacenamiento de uranio en todas sus formas. Con ello Irán recobra acceso a los mercados, recupera bienes embargados, etcétera. Creo que difícilmente se va a dar un acercamiento de esta naturaleza, que además se traduzca en contener la proliferación de armas nucleares. La alternativa del no-acuerdo solo acentúa el conflicto, las desconfianzas y lo impredecible de toda la región, cuyo alcance global también nos afectaría. 


Sobre el Acuerdo

El acuerdo marco entre Irán y el G5+1 –compuesto por Estados Unidos, Rusia, China, Francia, Inglaterra y Alemania- establece el enriquecimiento de Uranio limitado y la supervisión del programa nuclear por 25 años.
El acuerdo se realizó el pasado 14 de julio en Viena, Austria en él se reconoce el derecho de Irán a desarrollar un programa nuclear con fines pacíficos, es decir, se le permitirá el realizar el proceso de enriquecimiento de uranio con acceso al ciclo completo para la producción de combustible nuclear, ingresando  de esa formar al grupo de grupo de países productores de uranio enriquecido y agua pesada.
Como  resultado del acuerdo el Consejo de Seguridad de las Naciones Unidas emitirá una resolución levantando todas las sanciones económicas y financieras impuestas contra dicha nación islámica, que se hará efectivo a partir de enero de 2016. Además, serán anuladas todas las restricciones económicas sobre los sectores bancario, financiero, petrolero, gasífero, petroquímico, comercial, seguros y transportes impuestas por la Unión Europea y EEUU bajo pretexto del programa nuclear iraní.
Finalmente las restricciones contra Irán, para la adquisición de armas serán parciales durante un plazo de cinco años, y serán anuladas posteriormente. Así como también se le permitirá adquirir aviones para su flota civil.
Como contrapartida la Organización Internacional de Energía Atómica (OIEA) tendrá acceso las instalaciones nucleares iraníes, incluso a algunas militares, para realizar inspecciones periódicas.
Vale destacar que, previo a esta negociación, la OIEA ha realizado más de siete mil inspecciones en las instalaciones nucleares de Irán, sin que se haya confirmado que dichos complejos estén en capacidad para producir armas atómicas.
Para más detalle, revise la entrevista realizada por CNN a Chile al Doctor Arellano, respecto del tema http://www.cnnchile.com/noticia/2015/07/18/los-aspectos-tenicos-del-acuerdo-entre-el-g5-e-iran

 
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