Prof. Felipe Modaca

Universidad San Sebastián,

Puerto Montt, Chile.

Assistant professor at San Sebastián University’s Faculty of Engineering in Puerto Montt, Chile. Bachelor’s and master’s at Physic from Catolica del Norte University in Chile and Doctorate at Nanoscience and Nanotechnology from Centro de Investigación y estudios Avanzados del IPN (CINVESTAV), Mexico. He has experience in the field of condensed matter physics, with an emphasis on ferromagnetic, transparent conducting, and catalytic materials for solar energy and water purification applications.

Hall Effect and Pseudogap in the High Temperature Superconductors Bi2Sr2CaCu2O8+x and YBa2Cu3O7-d

Paulo Pureur
Instituto de Física – Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)

Measurements of low-field planar Hall resistivity in the normal phase of the cuprate superconductors Bi2Ba2CaCu2O8 (Bi-2212) and YBa2Cu3O7 (YBCO) are reported. Single crystal bulks and epitaxial thin films were prepared with different carrier densities, so that samples covering a large extension of the superconducting dome could be investigated in both systems. The Hall resistivity data is described by considering that an anomalous term occurs in addition to an ordinary contribution. The pseudogap energy scale is consistently extracted as a function of the carrier concentration from the temperature dependent anomalous Hall resistivity for the two studied systems. In both cases, it is found that the pseudogap boundary crosses the superconducting dome near the optimum doping range, favoring the interpretation considering that the excitations responsible for this phenomenon are different from those giving origin to the superconducting ground state. Results also suggest that the pseudogap regime is not a true thermodynamic phase.

Light Matter Interaction in Plasmonic Supercrystals

Prof. Eduardo Bedê Barros

Universidade Federal do Ceará, Departamento de Física Fortaleza-Brasil In this work we discuss the Light-Matter interaction the the context of supercrystals formed by metallic nanoparticles. The plasmonic excitations of the individual particles in the periodic structure interact among themselves and with the electromagnetic field to form hybrid light-matter excitations known as plasmon-polaritons. The dispersion relations of the plasmon polaritons depend both on sizes of the composing nanoparticles and on the specific crystalline structure of the supercrystals. For particles large in comparison to the lattice parameter the light-matter interaction can be amplified to enter the ultra-strong and the deep-strong light-matter coupling regimes.[1] In the deep-strong coupling regime, the energy associated to the light-mattter interaction exceeds the energies of the bare plasmons and photons leading to interesting physical phenomena. We also present a theoretical framework which can be used to describe the light-matter interaction in these systems and help guide the development of new structures for possible plasmonic and photonic applications.

[1] Mueller et al, Nature 583, 780-784 (2020).

Conduction electron spin resonance in the nearly ferromagnetic Fermi liquid YFe2Zn20

Prof. Dr. Michael Cabrera Baez
Departamento de Física, Universidade Federal de Pernambuco, Brazil

The relaxation time is a fundamental parameter in the understanding of magnetic systems and, together with the spin dephasing, they are processes of great importance in applied physics. The fact that nonequilibrium electron spin in metals has a relatively long lifetime, allowing encoded information using the spin to travel considerable distances, is, for example, what makes spintronics a new source of technology. In this talk I will present the magnetic, thermodynamic, and electronic properties of the nearly ferromagnetic Fermi liquid (NFFL) system YFe2Zn20 by means of dc-magnetic susceptibility, specific heat, and electron spin resonance (ESR) measurements. As Gd is incorporated (Y1-xGdxFe2Zn20; x = 0.005, 0.01 and 0.05) the magnetization measurements present ferromagnetic correlations. Strong evidence of conduction electron spin resonance (CESR) is found due to the presence of Gd3+ ions. The usual local magnetic moment resonance associated with the Gd3+ 4f localized electrons was only present for x = 0.05 coexisting with the CESR. Although YFe2Zn20 is a NFFL, no CESR was detected for the undoped sample. These results will be discussed in terms of a highly polarized electrons, enhanced Pauli paramagnetism, Dyakonov-Perel-like relaxation mechanism and the spin-pumping process in spintronics.

Exotic magnetic flux patterns in superconductors between type I and II

Prof Alexei Vagov
HSE Research University, Moscow, Russian

The Ginzburg-Landau theory distinguishes two superconductivity types: ideally diamagnetic type-I materials and type-II superconductors that allows magnetic flux forming the mixed state with Abrikosov vortices. However, this dual classification does not exhaust all possibilities even for the standard BCS theory, which reveals a special regime of inter-type (IT) superconductivity. It has very distinct characteristics and should be regarded as a separate superconductivity type. Its intermediate mixed state (IMS) carries a manifold of exotic vortex patterns ranging from clusters of vortex lattices, to vortex stripes, labyrinths, and liquid droplets.

It is shown that the IT superconductivity regime is a generic phenomenon generated by proximity to the super-critical Bogomolnyi point, at which the superconductive state is self-dual and infinitely degenerate. The IMS phase diagram is determined by the degeneracy-breaking mechanism, and is not sensitive to the microscopic details of the system. The generic nature of the phenomenon explains qualitatively similar vortex patterns appearing in a wide class of superconductors including single- and many-band compounds, magnetic materials, thin films and hybrid devices. These link superconductivity with the world of spontaneously emerging complexity.

Figure: a) Phase diagram of IMS’s with examples of flux configurations [1], b) magnetization profile in EuFe2(As0.79P0.21)2 [2], c) flux profile in a thin superconducting film [3], d) the currentdriven time evolution forming IMS vortex stripes in Nb [4].

[1] A. Vagov et al., Comm. Physics. 3, 58 (2020);
http://www.nature.com/articles/s42005-020-0322-6
[2] V. Stolyarov et al., Sci. Adv. 4, eaat1061 (2018);
http://advances.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/sciadv.aat1061
[3] W. Córdoba-Camacho et al., Phys. Rev. B 94, 054511 (2016);
https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.94.054511
[4] X. Brems et al., Supercond. Sci. Technol. 35, 035003 (2022);
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6668/ac455e

How material science can help natural product chemists

Prof. Armando Navarro

Departamento de Química Fundamental, Universidade Federal de Pernambuco, Recife, PE, Brasil

Polymer gels, as well as lyotropic liquid crystals based on 2D materials, such as graphene derivatives, or assembled small molecules can perform as weakly aligning media to obtain residual anisotropic nuclear magnetic resonance parameters such as residual dipolar couplings, residual chemical shift anisotropies or residual quadrupolar splittings. In this talk we will present main contributions of our groups to the development of new weakly aligning media, from a material science perspective, and how they can be applied to the structural elucidation of complex molecules such as natural products of unknown structure.

ROPIEDADES ELÉCTRICAS Y MODELOS DE PERCOLACIÓN APLICADOS A MEZCLAS: AISLANTE-CONDUCTOR

Dr. José Luis Ochoa M.

Las Propiedades Eléctricas de un material quedan definidas y establecidas de acuerdo al comportamiento que ese material asuma en presencia de un campo eléctrico (E). En general, las propiedades eléctricas de un material se resumen a través de los parámetros: conductividad eléctrica (σ) o la resistividad eléctrica (ρ =1/σ). Estos parámetros nos dan la información precisa acerca de la naturaleza eléctrica del material en cuestión.

De lo anterior se desprende que los materiales se clasifican de acuerdo a su naturaleza eléctrica en dos grupos:

• • Los Materiales Conductores
  • Los Materiales No-Conductores.

A su vez los materiales conductores, dependiendo del valor de su conductividad (o resistividad) eléctricas, presentan una sub-clasificación:

• • Materiales Superconductores: σ ≈ ∝ (ρ ≈ 0).
  • Materiales Buenos Conductores: 0<< σ < ∝.
  • Materiales Semiconductores: 0 < σ << ∝.

Por otro lado los materiales aislantes se definen eléctricamente como materiales que presentan, idealmente, una resistividad eléctrica infinita, es decir, una conductividad eléctrica nula.

Las Mezclas Aislante-Conductor son materiales sólidos elaborados, en general, de una matriz aislante a la que se le agrega material conductor. Este material que se agrega puede ser en forma de fibras o partículas.

Para el estudio de estos materiales, aislante-conductor, se ha venido empleando el Modelo de Percolación. Este modelo inicialmente ha sido aplicado a líquidos.

Intuitivamente, La Percolación es un modelo que trata de forma muy general sobre el flujo de “algo” a través de una matriz con partes que permiten su paso y otras que lo bloquean. Es un modelo sencillo de transición de fase, que permite la aplicación de muchos conceptos de la física estadística a la materia en estudio.

Algunos ejemplos de fenómenos que se pueden modelar a través de la percolación son:

• • Flujo de líquidos a través de materiales porosos.
  • Extracción de petróleo del subsuelo, a partir de rocas porosas.
  • Conductividad eléctrica de materiales mixtos.
  • Epidemias a través de poblaciones.
  • Seguridad de redes informáticas.

¿CÓMO GENERAR OXÍGENO EN MARTE?

El papel central de un electrolizador cerámico en el experimento MOXIE de la NASA

 Dr. Diego G. Lamas
dlamas@unsam.edu.ar

Instituto de Tecnologías Emergentes y Ciencias Aplicadas (ITECA), UNSAM-CONICET, Escuela de Ciencia y Tecnología, Laboratorio de Cristalografía Aplicada

San Martín, Pcia de Buenos Aires, Argentina

Resumen

El 18 de febrero de 2021 la misión Mars 2020 de la NASA depositó al Rover Perseverance en el cráter marciano Jezero, el lugar de un antiguo lago que existió hace unos 3.900 millones de años, para buscar microfósiles en las rocas y el suelo e intentar así empezar a responder una gran pregunta: ¿hubo alguna vez vida en Marte? Entre otros diversos experimentos que llevó el Perserverance, se destaca el MOXIE: Mars OXygen In-situ resource utilization Experiment (experimento de utilización de recursos in-situ de oxígeno en Marte). El objetivo de este experimento es producir oxígeno en Marte a partir del dióxido de carbono de su atmósfera, lo cual es crucial si se espera enviar misiones con seres humanos, ya que sería prácticamente imposible transportar desde La Tierra las enormes cantidades de oxígeno que se requerirán en ese momento.

En esta conferencia veremos que el “corazón” del experimento MOXIE es un stack de electrolizadores de óxido sólido (SOXE) que, a partir de energía eléctrica, convierte el dióxido de carbono de la atmósfera marciana en monóxido de carbono y oxígeno. De acuerdo a lo informado por la NASA, el SOXE del MOXIE está basado en electrolitos cerámicos de ZrO₂ estabilizado con Sc₂O₃, un material muy estudiado por su excelente performance para el transporte de iones O^2- pero con problemas tecnológicos serios por una transformación de fase no deseada que, con el tiempo, puede degradarlo severamente. Teniendo en cuenta la seriedad de este problema, discutiremos las estrategias ya exploradas para resolverlo y nuevas propuestas de nuestro grupo de investigación. Por último, presentaremos otras destacadas aplicaciones tecnológicas que tienen las celdas electroquímicas cerámicas: celdas de combustible de óxido sólido (SOFCs), sensores de oxígeno, bombas de oxígeno, etc.

Sobre el expositor:

Diego Germán Lamas es Licenciado en Ciencias Físicas (1992) y Doctor en Ciencias Físicas (1999) de la Universidad de Buenos Aires, Argentina. Es Investigador Principal del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas de Argentina (CONICET) y Profesor Asociado de la Escuela de Ciencia y Tecnología de la Universidad Nacional de San Martín (UNSAM), en San Martín, Provincia de Buenos Aires, Argentina. Es director del Instituto de Tecnologías Emergentes y Ciencias Aplicadas (ITECA), CONICET-UNSAM, y del Laboratorio de Cristalografía Aplicada del ITECA. Realizó un importante trabajo de formación de recursos humanos, dirigiendo o codirigiendo 10 tesis de doctorado, una tesis de maestría, 8 tesis de grado, 3 becarios postdoctorales y 3 investigadores asistentes de CONICET. Actualmente dirige 4 tesistas de doctorado y una becaria postdoctoral y es codirector de 3 tesistas doctorales y de 2 investigadores asistentes. Es coautor de 115 artículos en revistas internacionales y de más de 300 trabajos en congresos nacionales o internacionales. Fue presidente de la Asociación Argentina de Cristalografía desde noviembre 2011 a octubre 2014 y de la Asociación Latinoamericana de Cristalografía desde octubre 2016 a octubre 2018. Fue Coordinador del Concurso Argentino de Crecimiento de Cristales para Colegios Secundarios y de las actividades de divulgación de la Asociación Argentina de Cristalografía desde 2014 a 2019. Es Miembro de la Comisión de Enseñanza de la Cristalografía de la Unión Internacional de Cristalografía desde 2014.

Crystal Growth and superconducting properties of dichalcogenides MTe2 (M = Zr, Hf and Ti) intercalated with transition metal and rare earths

Prof. Antonio Jefferson da Silva Machado
Escola de Engenharia de Lorena – EEL – USP

In this seminar we will discuss a new method for growth high quality single crystals of MTe2 which we call ICVT (Isothermal Chemical Vapor Transport). So, will be discuss the thermodynamic of this new approach and some interesting superconducting properties that emerge from this dichalcogenide in the ZrTe2 intercalated with transition metal and some rare earths atoms. Indeed, ZrTe2 is considered a new Dirac Semimetal example and, therefore, the superconducting behavior that emerge from intercalation can be a new example of topological superconductors.

Modelización y Simulación de Materiales

 Prof. Sergio Conejeros

Departamento de Química, Universidad Católica del Norte, Antofagasta, Chile

El trabajo de investigación que se presentará se centra en el estudio de la estructura electrónica de materiales y nanomateriales, haciendo especial énfasis en la relación de ésta con las propiedades estructurales, termodinámicas, eléctricas, magnéticas y espectroscópicas. Los cálculos de estructura electrónica que se presentarán se realizaron principalmente con métodos mecánico cuánticos basados en la teoría del funcional de la densidad (DFT) que permiten comprender y modular fiablemente aquellas propiedades relevantes en los materiales de interés con la finalidad de llevar este conocimiento al laboratorio.

Biografía

Sergio Conejeros es académico del Departamento de Química de la Universidad Católica del Norte (Antofagasta, Chile). Obtuvo su Doctorado en Química Teórica y Computacional en la Universidad de Barcelona (España) en 2013. Posteriormente realizó un postdoctorado en el grupo del Prof. Neil L. Allan en la Universidad de Bristol (Reino Unido).  Actualmente, su línea de investigación principal se centra en la aplicación de métodos computacionales para encontrar nuevos materiales y nanomateriales fotocatalíticos que sean activos en la región visible, idealmente para la producción fotocatalítica de hidrogeno (H₂) o la reducción de dióxido de carbono (CO₂).

Diseño, síntesis y caracterización de Perovskitas avanzadas por autocombustión

Prof. Leopoldo Suescun

Mejorar los procesos de síntesis de nuevos materiales, haciéndola más simple, barata y escalable, es casi tan importante como diseñar nuevos materiales para mejorar propiedades y potenciar aplicaciones. Las Perovskitas son la familia de materiales más amplia que se conoce, siendo posible colocar en una perovskita cualquier elemento de la tabla periódica. En el Cryssmat-Lab. Facultad de Química, Universidad de la República de Montevideo, Uruguay, desde hace una década estamos trabajando en una modificación del método de síntesis tradicional de Pechini (o sol-gel) que llamamos método de autocombustión. Con este método logramos sintetizar óxidos de tipo perovskita nano y micro estructurados y los estudiamos como catalizadores, electrodos de celdas de combustible y electrolizadoras, materiales magnéticos, etc. Esta charla se desarrollará en los detalles del método de síntesis y algunos de los resultados más interesantes de aplicaciones obtenidas hasta el momento.