Temas de Tesis de Licenciatura y Doctorado en Física

En esta sección presento algunos de los temas en los cuáles pueden participar estudiantes de física o carreras afines como química y ciencia de materiales. Todos están relacionados con el estudio de las propiedades físicas (en particular eléctricas y magnéticas) de sólidos. En general todos los temas presentados tienen su fundamento en potenciales aplicaciones en dispositivos tecnológicos como sensores de campo magnetico o celdas de combustible. El objetivo es, sin embargo, estudiarlos desde el punto de vista de ciencia básica.
La descripción de los temas es amplia, por lo que deben interpretarse más bien como líneas de trabajo.
Luego de cada título hay un pequeño resumen en donde se explica muy brevemente el tema y la forma de encarar el trabajo, asi como el perfil del posible candidato. Haciendo click en el título o en "Mas detalles>>>" pueden encontrar más información sobre el tema y algunas referencias bibliográficas.

Manganitas con Separación de Fases

Los óxidos de manganeso conocidos como manganitas, son uno de los sistemas de electrones fuertemente correlacionados más estudiados de la actualidad.
Desde el punto de vista de las aplicaciones, el efecto de magnetorresistencia colosal (un cambio de la resistencia eléctrica de varios órdenes de magnitud en presencia de un campo magnético externo) tiene importancia para aplicaciones en dispositivos de almacenamiento de información. Desde el punto de vista de ciencia básica,  hay dos características muy importantes: la fuerte correlación que presentan las manganitas entre sus propiedades eléctricas, magnéticas y estructurales (causa del efecto de magnetorresistencia) y la coexistencia intrínseca de fases ferromagnética y antiferromagnética, fenómeno conocido como separación de fases. Ambos fenómenos se investigan en la actualidad con gran interés.


Recientemente se ha observado que la proporción relativa de las fases que coexisten en manganitas con separación de fases, puede controlarse mediante la aplicación de un campos magnético y/o eléctrico externos, lo que brinda la posibilidad de obtener materiales con propiedades físicas ajustables. No existe aún una idea acabada de las razones para este comportamiento.
Se propone el estudio del efecto del campo magnético externo en las propiedades de manganitas con separación de fases, focalizando en particular en el cambio de las propiedades de transporte electrónico.

Este trabajo puede presentarse como proyecto de Laboratorio 6 y 7, Tesis de Licenciatura o Tesis de doctorado en Ciencias Físicas o carreras afines.
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Se propone realizar el estudio experimental y modelado teórico del estado de separación de fases en óxidos de manganeso, caracterizado por la coexistencia intrínseca de fases ferromagnética y antiferromagnética. El objetivo es desarrollar un modelo desde el punto de vista termodinámico. Para esto se realizarán mediciones de calor específico de las muestras en función de la temperatura y el campo magnético que se utilizarán para hallar los distintos potenciales termodinámicos. Con esos potenciales se estudiará la configuración de equilibrio mediante la comparación con resultados provenientes de otros experimentos (mediciones de magnetización en función del campo magnético y la temperatura).

Este trabajo puede presentarse como Tesis de Licenciatura o Tesis de Doctorado en Ciencias Físicas.
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Otros temas

Las celdas de combustible son dispositivos que permiten la conversión de la energía de una reacción química en energía eléctrica. En el caso más sencillo, la reacción que se aprovecha es la de formación de agua a partir de hidrógeno y oxígeno gaseosos.
Para ello, separando ambos gases, se emplea un electrolito sólido (conductor iónico) que puede conducir iones de oxígeno o hidrógeno. Este electrolito permite el transporte de los iones de un lado al otro de la celda para producir la reacción entre ambos gases, la reacción se completa con un circuito eléctrico en paralelo al electrolito. La corriente que atraviesa ese circuito puede utilizarse como fuente de energía. Es importante destacar que esta forma de generación de energía prácticamente no causa contaminación y ofrece una excelente eficiencia en comparación con otros dispositivos para generación de energía.
Existen varios tipos de celdas de combustible, entre ellas, las de óxidos sólidos, las cuales operan a altas temperaturas (aprox. 1000ºC). Uno de los objetivos principales en estas celdas es obtener materiales que sirvan para reducir la temperatura de operación, para ello es necesario desarrollar nuevos materiales y estructuras.
Se propone estudiar las propiedades de óxidos mixtos de cobalto como cátodo en celdas de combustible de óxido sólido, los cuales han demostrado ser capaces de operar en rangos intermedios de temperatura (aprox. 700ºC). Asimismo se estudiará la influencia de la microestructura de los materiales en las propiedades del cátodo.

Este trabajo puede presentarse como proyecto de Laboratorio 6 y 7, Tesis de Licenciatura o Tesis de doctorado en Ciencias Físicas o carreras afines.
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La necesidad de materiales para dispositivos de espintrónica (una electrónica en la cual se pueda tener control del spin de los portadores de carga) ha generado que gran parte del trabajo de investigación actual se concentre en el estudio y desarrollo de semiconductores y aislantes magnéticos, dada la dificultad de inyectar espines polarizados en semiconductores tradicionales y que éstos mantengan su polarización.
Una forma de obtener estos materiales es utilizar semiconductores y aislantes tradicionales y doparlos con un pequeño porcentaje de impurezas magnéticas. Recientemente se ha observado que esto es particularmente efectivo en varios óxidos simples (óxidos magnéticos diluidos).
Se propone desarrollar muestras de óxidos magnéticos diluidos y estudiar sus propiedades magnéticas en función del dopaje con impurezas magnéticas. Se enfocará el estudio en partículas de tamaño nanométrico. Esto está motivado en experimentos recientes, en los que se ha observado magnetismo tanto en películas de óxidos simples así como también en la interfaz entre dos óxidos no magnéticos.
Las muestras serán caracterizadas mediante difracción de rayos X para identificar los compuestos formados y mediante microscopías electrónicas (de barrido y transmisión) y de fuerza atómica para identificar su morfología.

Este trabajo puede presentarse como proyecto de Laboratorio 6 y 7, Tesis de Licenciatura o Tesis de Doctorado en Ciencias Físicas o carreras afines.
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