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Tesis > TEMA

Física [ 418 tesis ]

Fisicoquímica [ 4 tesis ]

Rebollo Paz, María Berta. "Propiedades dieléctricas de exceso en sistemas multicomponentes líquidos" (1996) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
El objetivo de esta tesis, que es de carácter experimental, fue el de extender el estudio de soluciones multicomponentes de baja polaridad y determinar la influencia tanto de la forma como del tamaño de la cavidad dieléctrica en la descripción de las mismas, usando métodos dieléctricos. Realicé mediciones experimentales de alta precisión de permitividad, índice de refiacción y densidad a una temperatura de 298.15 K, en sistemas binarios formados por tetracloruro de carbono + ciclohexano, + tolueno, + etilbenceno, de tolueno + ciclohexano, + etilbenceno y de etilbenceno + ciclohexano, y en sistemas temarios compuestos por tetracloruro de carbono + tolueno + ciclohexano, tetracloruro de carbono + etilbenceno + ciclohexano y tetracloruro de carbono + tolueno + etilbenceno. Analicé los datos experimentales con un tratamiento desarrollado en el Laboratorio de Propiedades Dieléctricas que permite individualizar el origen de las interacciones entre componentes de una solución. Para lograr una buena descripción teórica del comportamiento dieléctrico de mezclas, calculé las polarizabilidades efectivas y los momentos dipolares eligiendol para cada componente una cavidad elipsoidal, cuyo volumen fuera el volumen molar parcial de cada especie en la solución. Para determinar los volúmenes molares parciales de mezclas ternarias, adapté el método de Bakhuis Rooseboom (válido para sistemas binarios). Además desarrollé un procedimiento para calcular los semiejes de los elipsoides con los que representé a las moléculas. Comprobé que la utilización de este criterio permitió explicar las desviaciones de la idealidad de algunos de los sistemas, que de otra forma hubieran quedado sin interpretación.

Abstract:
The purpose of this experimental thesis was to complete the study, through dielectric methods, of low polarity multicomponent liquid systems and to establish the influence of both shape and size of the dielectric cavity in the description of their behavior. I made high precision experimental measurements of permittivity, refractive index and density at 298.15 K, on binary systems containing: carbon tetrachloride + cyclohexane, carbon tetrachloride + toluene, carbon tetrachloride + ethylbenzene, toluene + cyclohexane, toluene + ethylbenzene and ethylbenzene + cyclohexane, and on ternary systems containing: carbon tetrachloride + toluene + cyclohexane, carbon tetrachloride + ethylbenzene + cyclohexane and carbon tetrachloride + toluene + ethylbenzene. The experimental results were then analyzed with a treatment developed in the Laboratorio de Propiedades Dieléctricas (Dielectric Properties Laboratory) that allows to identify the origin of interactions between the solution components. To reach a good theoretical description of the dielectric behavior of mixtures, effective polarizabilities and dipole moments were calculated choosing for each component an ellipsoidal cavity, having a volume equal to that of the partial molar volume of each species in the solution. For the purpose the Bakhuis Rooseboom method (valid for binary systems) to determine partial molar volumes in ternary mixtures was adapted. As for the shape I develop a procedure to calculate the semiaxes of the ellipsoids used to represent the molecules The choice of these criteria allowed to explain the deviations from ideality in some of the systems, that would have remained otherwise unexplained.

Broitman, Esteban D.. "Propiedades estructurales, eléctricas y mecánicas de películas delgadas obtenidas por métodos de evaporación asistidos por plasma" (1997) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Se estudiaron las propiedades estructurales, eléctricas y mecánicas de películas delgadas obtenidas por dos métodos de evaporación asistidos por plasma: "thermal ion plating" y "sputter-ion-plating". Con la primera configuración se estudió la influencia de un plasma en la microestructura de películas metálicas. El flujo de partículas bombardeantes del sustrato y la película, con energía media del orden de los cientos de electron-volt, produce varias características únicas de nucleación y crecimiento, obteniéndose una película de granos pequeños y uniformes en tamaño y forma, con crecimiento epitaxial a temperatura ambiente. El tamaño final de grano no depende del espesor y puede ser controlado variando la tensión de polarización, por lo que es posible depositar películas metálicas policristalinas con una resistividad determinada por dicha tensión. El incremento de la adherencia de películas metálicas depositadas sobre vidrio y la disminución del coeficiente de fricción de películas de plata sobre sustratos cerámicos también pudo explicarse en términos de factores inherentes al método. Los resultados fueron utilizados para el desarrollo de dos aplicaciones tecnológicas. Se hizo un cálculo teórico acerca de la validez de la regla de Matthiessen en películas delgadas contínuas. La segunda configuración se utilizó para tratar de obtener la fase b -C3N4 por el depósito reactivo de carbono en presencia de un plasma de nitrógeno. La tensión de polarización no influye en la concentración de nitrógeno de la película pero determina la proporción de enlaces híbridos sp2 y sp3. El aumento de presión produce una modificación de la estructura y un aumento de la concentración de nitrógeno presente en la película, pero no llega a ser la estequiométrica. La temperatura del sustrato mostró ser el factor de mayor influencia en la estructura de las películas, que pueden ser amorfas con pequeños agregados cristalinos a bajas temperaturas, tipo fullereno a 350 °C y con enlaces bidimensionales a mayor temperatura. Las tensiones internas, dureza y elasticidad dependen de la estructura. Si bien no se pudo obtener la fase b -C3N4, las películas tipo fullereno mostraron propiedades mecánicas muy interesantes.

Abstract:
Structural, electrical and mechanical properties of thermal ion-plated and sputter ion-plated thin films were investigated. The influence of the plasma on the microstructure of metallic thermal ion-plated films was examined. Substrate and film bombardment by particles with mean energies of hundred of eV, induces unique nucleation and growth features and yields films of small, uniformly shaped and sized grains, with epitaxial growth on substrates at room temperature. Final grain size is not thickness dependent and can be controlled with the polarization voltage, to obtain predictable resistivity in polycrystalline metallic thin films. Increased adherence on glass substrates and reduced friction coefficients on ceramic substrates of metallic films can be justified by inherent method factors. Two technological applications of these results are described. A theoretical calculation on the validity of Matthiessen’s rule in continuous thin films is presented. Sputter ion-plated technique was employed to attempt the b -C3N4 phase synthesis by reactive carbon deposition in a nitrogen plasma. Substrate bias has no influence on film nitrogen concentration but determines the ratio of sp2 to sp3 hybrid bonding. Increased pressure modifies the structure and increases nitrogen content in the film which never achieves full stoichiometry. Substrate temperature proved to be the most influential factor on film structure, which can be amorphous with small crystalline aggregates at low temperature, fulllerene-like at 350 °C and bidimensionally bonded at higher temperature. Internal stress, hardness and elasticity are structure dependent. Although the b -C3N4 phase was unattainable, fullerene-like coatings displayed very interesting mechanical properties.

Sartarelli, Salvador Andres. "Adsorción de fluidos sobre sustratos sólidos, estudiada en el marco de funcionales de la densidad" (2012) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
La adsorción de gases nobles clásicos (Ne, Ar, y Xe) sobre sustratos sólidos de metales alcalinos (Cs, Rb, K, Na, y Li) y algunos otros compuestos es investigada en el marco de la Teoría del Funcional de la Densidad. Estudiamos tanto la adsorción sobre una sola pared plana como el llenado de ranuras planas simétricas. En primer lugar, proponemos una forma para la interacción de pares del fluido que pueda utilizarse en todo el rango de temperaturas, T, entre el punto triple y el crítico (Tt ≤ T ≤ Tc). Verificamos que la predicción para la tensión superficial de la interfase líquido-vapor del Ne, del Ar, y del Xe es correcta. Calculamos isotermas de adsorción y perfiles de la densidad. Analizamos líneas de pre-mojado y determinamos temperaturas de mojado, Tw, y críticas de pre-mojado, Tcpw. En el llenado de ranuras simétricas encontramos que bajo ciertas condiciones los estados fundamentales tienen perfiles de densidad que violan la simetría del potencial ejercido por las paredes. Hay una correlación entre la aparición de estos perfiles asimétricos y la existencia de líneas de pre-mojado. Resolvimos los sistemas aplicando las estadísticas correspondientes a los Ensambles Canónico (sistema cerrado) y Gran Canónico (sistema abierto). Mostramos que para sistemas abiertos también se obtiene soluciones asimétricas. Todos los temas están discutidos en detalle.

Abstract:
The adsorption of noble classical gases (Ne, Ar, y Xe) on solid substrates of alkali metals and other composites are analyzed in the frame of the Density Functional Theory. We investigated both the adsorption on a single wall and the filling of symmetric pore slits. In a first step, we propose an analytical form for pair interaction between fluid atoms can be used over the entire range of temperatures, T, between triple point and the critical one (Tt≤T≤Tc). We verified that predictions for the surface tension of the liquid-vapor interface of Ne, Ar, and Xe are correct. We calculated adsorption isotherms and density profiles. We analyzed the prewetting lines and determined wetting temperatures, Tw, and critical prewetting ones, Tcpw. We found that under certain conditions there are ground states with density profiles that break the symmetry of the potential exerted by the walls. There is a correlation between the ocurrence of asymmetric profiles and the existence of prewetting lines. For solving the equations we applied both the Canonical (closed system) and Grand Canonical (open system) Ensembles. We show that for open system one also gets asymmetric solutions.

Urdaníz, María Corina. "Interacciones magnéticas en nanoestructuras de metales de transición depositadas sobre sustratos no metálicos" (2014-03-27) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
En este trabajo de tesis, a partir de cálculos de primeros principios, realizamos un estudio sistemático de la interacción magnética entre átomos de metales de transición 3d (Cr,Mn, Fe, y Co) al depositar cadenas de losmismos sobre unamonocapamolecular de nitruro de cobre (Cu2N) crecida sobre Cu(001). Nos propusimos reconocer el tipo de interacción magnética que subyace al magnetismo de estas cadenas y analizar, a su vez, como las propiedades magnéticas dependen del sitio de depósito de las mismas. Se comprobó que el efecto del sustrato, que es fuertemente covalente, es muy importante, obteniéndose que distintas geometrías de adsorción dan distinto estado fundamental magnético para una misma cadena y una misma distancia interatómica. Nuestros cálculos indican que en una de las geometrías, la interacción magnética más importante entre los átomos 3d es la de superintercambio. En esta configuración, el estado fundamental como función del llenado de la banda d, pasa de ser no magnético a ser ferromagnético, para finalmente ser antiferromagnético al final de la serie 3d. Posteriormente, y debido a la importancia de la interacción sp-d en la determinación de las interacciones magnéticas en estos sistemas, realizamos los cálculos reemplazando la monocapa de Cu2N por dióxido de cobre (Cu2O ). Estudiamos la dependencia de ls interacción magnética de tipo superintercambio entre los átomos de metal de transición (MT) de las cadenas, con el átomo mediador: nitrógeno (N) u oxígeno (O), según corresponda. Analizamos estos sistemas estudiando primero cadenas libres diatómicas del tipo MT-N y MT-O. Obtuvimos que el comportamiento de estas cadenas es muy similar a lo que se obtiene cuando las cadenas son depositadas sobre una monocapa de Cu2O. Con el objetivo de comprender la naturaleza de esta interacción, introdujimos un Hamiltoniano modelo de tipo superintercambio. Estimamos los parámetros necesarios que determinan la energía de intercambio utilizando la información procedente de las bandas obtenidas de los cálculos ab initio para las cadenas diatómicas MT-N y MT-O. Demostramos que un simple conjunto de parámetros y el uso de supuestos físicamente razonables podrían explicar las tendencias magnéticas observadas. Debido a su importancia para la espintrónica, se obtuvo además , la energía de anisotropía magnética de impurezas y cadenas de átomos de Cr, Mn y Fe depositadas sobre Cu2N/Cu(001). Determinamos los ejes fáciles de magnetización para todas las geometrías de adsorción. Finalmente, se presenta una discusión sobre cómo se modificarían las características de las interacciones mencionadas en función del ancho de capa de nitruro de cobre, considerando cadenas atómicas depositadas sobre bicapas y tricapas del nitruro.

Abstract:
In this thesis, we performed ab initio calculations, to do a systematic study of the magnetic interactions among 3d transition metal (TM) atoms (Cr, Mn, Fe and Co) building chains deposited on a molecular Cu2N monolayer, grown on Cu(001). The goal behind this study has been to recognize the type of magnetic interactions that underlie the magnetism of these chains, and also to analyze how the magnetic properties depend on the site of adsorption of the TM atoms. We find that the effect of the substrate, which is strongly covalent, is extremely important, obtaining that different adsorption geometries give rise to differentmagnetic ground states for the same chain and the same interatomic distances. Our calculations indicate that in one of the studied adsorption geometries, the more importantmagnetic interaction among the 3d atoms is superexchange-like. For this configuration, we find that the magnetic ground state as a function of increasing ’d’ filling, goes from non magnetic to ferromagnetic and finally to antiferromagnetic, at the end of the 3d series. Due to the importance of the sp-d interaction in determining the magnetic behavior of these systems, we performed calculations replacing the Cu2N monolayer by a copper oxide (Cu2O) monolayer and studied the dependence of the superexchange like magnetic interaction with the mediating atom: nitrogen (N) or oxygen (O). We started by studying unsupported diatomic chains of the TM-N and TM-O type, and obtained that the behavior of these chains is very similar to the one they show when deposited on the Cu2O monolayer. In order to understand the nature of this interaction, we introduced a superexchange model Hamiltonian and estimated the necessary parameters that determine the exchange energy using the information coming from the ab initio obtained bands for the unsupported diatomic chains. We demonstrated that a simple set of parameters and the application of physically reasonable assumptions are able to explain the observed magnetic trends. Due to its importance for spintronics, we also obtained themagnetic anisotropy energy of impurities and chains of Cr, Mn and Fe deposited on Cu2N/Cu(001).We determined the easy axis of magnetization for all adsorption geometries. Finally, a discussion is presented on how the characteristics of the interactions can be modified when the width of the underlying covalent substrate is increased.

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