Química láser: Transferencia de energía

El propósito general de este proyecto es el de desarrollar investigaciones experimentales y teóricas en la dinámica de las reacciones químicas, de importancia en los procesos atmosféricos (baja temperatura) y de combustión (alta temperatura), con especial énfasis en los aspectos relativos a la relajación colisional de la energía, en especies simples y en moléculas de van der Waals. Con este propósito se estudiarán las reacciones físicas y químicas de especies excitadas, en tiempo real, en función del grado de excitación y de la presión y naturaleza de los gases desactivantes. En particular, se tratará de correlacionar la cantidad de energía transferida por colisión con parámetros moleculares, basándose en la dinámica de estos procesos. Los objetivos parciales pueden clasificarse de la siguiente manera: 1) Cálculos teóricos de la relajación colisional de moléculas diatómicas excitadas vibracionalmente, con gases colisionantes mono y diatómicos. 2) Cálculos teóricos de la relajación colisional de moléculas poliatómicas, excitadas vibracionalmente, con gases monoatómicos, en función del grado de excitación rotacional. 3) Cálculos teóricos de la relajación colisional de moléculas de van der Waals, excitadas vibracionalmente, con gases monoatómicos. 4) Generación de radicales libres del tip CFxCly, con x+y=3, por descomposición multifotónica IR de precursores adecuados y estudio de sus reacciones con diversos sustratos. Por ejemplo, se estudiará la reacción de radicales CF3 con NO2. 5) Estudio de la relajación colisional de moléculas excitadas vibracionalmente por mediciones de la intensidad de fluorescencia IR, resuelta en el tiempo. 6) Instalación y puesta en funcionamiento de un aparato de haces moleculares. 7) Generación y estudio de los procesos de relajación y reactividades de moléculas de van der Waals.

Fluctuaciones de orden local en sistemas moleculares

Existe actualmente un interés muy difundido por los fluidos anisotrópicos (cristales líquidos, polímeros) debido a la gran cantidad de aplicaciones que se pueden realizar con ellos (por ejemplo en la fabricación de displays, en medicina, biología, etc.). Su estudio también planea interesantes problemas desde un punto de vista de la física fundamental. Sin embargo, a pesar de esto es muy poco lo que se conoce acerca de la dinámica molecular, y el problema está abierto. Las técnicas más apropiadas en este campo son el estudio de las propiedades dieléctricas y la RMN (relajación spin-red). En esta última, hay una gran actividad en el campo experimental con el desarrollo de numerosas técnicas nuevas. Sin embargo, desde el punto de vista de la teoría de la relajación se continúa utilizando aproximaciones semiclásicas. Entonces, es necesario revisar las hipótesis fundamentales de la teoría de la RMN con el fin de extender su campo de aplicación a problemas complejos como los que plantean los fluidos anistrópicos. El propósito general de esta línea de trabajo es el de extender la teoría semiclásica de relajación nuclear en RMN para incluir la naturaleza cuántica del fenómeno. Al cabo de esta investigación se espera poder describir la relajación del orden dipolar en mesofaces ordenadas como los cristales líquidos, ferrofluídos, etc. (...) Al cabo de este período se espera avanzar en las siguientes tareas: 1. Contar con una ecuación maestra para la matriz densidad de spin lo suficientemente general para incluir los efectos mencionados, pero que a la vez permita la comparación con los resultados experimentales. Dejando de lado las suposiciones clásicas de alta temperatura y orden débil, y en el marco de la suposición de temperatura de spin, se estudiará una expansión de la ecuación maestra en inversas de las temperaturas de la red y de spin. Conservando términos de orden mayor que lineal (aproximación clásica) e introduciendo las interacciones spin-spin durante el tiempo de correlación de la red (memoria microscópica) se analizará la dependencia con la frecuencia de Larmor de T1D y T1Z. Las interacciones spin-spin se introducirán mediante un método perturbativo de operadores. 2. Comprender la razón física de la diferencia de comportamiento con la frecuencia de Larmor de los parámetros T1D y T1Z. 3. Generalizar el análisis para aplicarlo al tiempo de relajación spin-red en el sistema rotante T1r.

Química láser: Transferencia de energía

El propósito general de este proyecto es el de desarrollar investigaciones experimentales y teóricas en la dinámica de las reacciones químicas, de importancia en los procesos atmosféricos (baja temperatura) y de combustión (alta temperatura), con especial énfasis en los aspectos relativos a la relajación colisional de la energía, en especies simples y en moléculas de van der Waals. Con este propósito se estudiarán las reacciones físicas y químicas de especies excitadas, en tiempo real, en función del grado de excitación y de la presión y naturaleza de los gases desactivantes. En particular, se tratará de correlacionar la cantidad de energía transferida por colisión con parámetros moleculares, basándose en la dinámica de estos procesos. Los objetivos parciales pueden clasificarse de la siguiente manera: 1) Cálculos teóricos de la relajación colisional de moléculas diatómicas excitadas vibracionalmente, con gases colisionantes mono y diatómicos. 2) Cálculos teóricos de la relajación colisional de moléculas poliatómicas, excitadas vibracionalmente, con gases monoatómicos, en función del grado de excitación rotacional. 3) Cálculos teóricos de la relajación colisional de moléculas de van der Waals, excitadas vibracionalmente, con gases monoatómicos. 4) Generación de radicales libres del tip CFxCly, con x+y=3, por descomposición multifotónica IR de precursores adecuados y estudio de sus reacciones con diversos sustratos. Por ejemplo, se estudiará la reacción de radicales CF3 con NO2. 5) Estudio de la relajación colisional de moléculas excitadas vibracionalmente por mediciones de la intensidad de fluorescencia IR, resuelta en el tiempo. 6) Instalación y puesta en funcionamiento de un aparato de haces moleculares. 7) Generación y estudio de los procesos de relajación y reactividades de moléculas de van der Waals.

Materiales de interés tecnológico

Este es un proyecto que tiene por objetivo general dar continuidad a las investigaciones relacionadas a materiales de interés tecnológico que el Grupo Ciencia de Materiales de Fa.M.A.F lleva a cabo. Las diferentes líneas de trabajo se pueden agrupar en tres grandes temas: aceros y superaleaciones basadas en Fe y Ni; cerámicos magnéticos [filtros moleculares de sílice del tipo ZSM-5, MCM-41 y MCM-48 modificados con Fe, Co, Mn; hematita nanométrica] y aleaciones metálicas magnéticas [CoCu, nanohilos y multicapas de CoM y FeM (M= Pt y Pd); aleaciones de tipo Heusler Mn-Ni-Ga, aleaciones CoSiB y FeSiB nanoestructuradas ]. El primer tema apunta a la optimización de las propiedades mecánicas de aceros de medio carbono y baja aleación, de producción nacional y aptos para construcciones mecánicas, y al desarrollo de superaleaciones (Fe,Ni) de alta temperatura, para su aplicación en pequeñas Turbomáquinas Térmicas. En el caso de materiales magnéticos cerámicos y metálicos, el objetivo es la producción y el desarrollo de nanoestructuras novedosas, con propiedades especiales, de potencial uso en nano-dispositivos y nanotecnología en general. En todos los casos se plantea la producción del material de interés a escala laboratorio, con control de las variables del proceso, la caracterización de la microestructura resultante y sus propiedades relevantes. Luego se establecen las correlaciones proceso-microestructura y microestructura–propiedades y se formalizan en modelos para los diferentes mecanismos que operan tanto durante la etapa de proceso (modelos de solidificación, de deposición, de aleado mecánico) como los involucrados en las propiedades de interés (modelos de magnetización, transporte, deformación). En este esquema se busca optimizar las propiedades. El presente proyecto fortalecerá además el área Ciencia de Materiales en la Universidad Nacional de Córdoba, formando en el nivel de grado y posgrado a ingenieros y físicos en esta disciplina. En el área de materiales cerámicos magnéticas nos dedicaremos (en colaboración con CiTeQ-UTN-FRC) a la producción y caracterización de filtros moleculares de sílice de amplio uso en procesos de catálisis, modificados por la incorporación de especies magnéticas. La incorporación del material magnético se realizará mediante técnicas hidrotérmicas y de impregnación. Los composites obtenidos se estudiarán con dos propósitos: evaluar los efectos de la funcionalización magnética sobre el desempeño del filtro de sílice como catalizador de diferentes reacciones y describir las propiedades magnéticas de las pequeñas (2 a 5 nm) nanoestructuras encapsuladas en los poros. Se continuará con la producción y caracterización de partículas de ferritas, con propiedades determinadas a partir del control de los distintos parámetros que intervienen en la síntesis. En la línea de aleaciones metálicas magnéticas se estudiarán las aleaciones de Heusler, con memoria de forma magnetica, las aleaciones CuCo con magneto-resistencia gigante y las aleaciones (Co,Fe)SiB con magnetoimpedancia gigante. Se aplicará la técnica de melt spinning con dos rodillos, a la producción de estas aleaciones. En el caso de aceros de medio carbono el plan propuesto apunta a identificar los micromecanismos de deformación y fractura que pueden operar en estas microestructuras. Se realizará el "collar test" con el objetivo de propagar una grieta radialmente hacia el centro del collar y luego poder observar la sección de material que la contiene. Esta serie de experimentos y observaciones permitirán localizar el inicio de la grieta y avanzar sobre la determinación del tipo de partículas que actúan como intermediarios en la propagación. Se espera que estos antecedentes más los resultados metalográficos arrojen luz sobre los mecanismos de fractura del acero IRAM – IAS 15B41

Selección por calidad y rendimiento en maíz pisingallo (Zea mays L.): I) Obtención de progenies con alta capacidad de expansión

(...) El maíz pisingallo, ha comenzado a cultivarse en la zona centro norte de la Provincia de Córdoba, ampliando progresivamente el área de siembra. El problema que se plantea desde este proyecto es que el productor de esta zona, dispone semilla de cultivares híbridos o poblaciones sin mejora genética. Los primeros, potencialmente de alto rendimiento, han sido desarrollados para responder a las condiciones ambientales de la Pampa Húmeda, por lo cual tienen un comportamiento riesgoso en la semiaridez. Los segundos, tienen adaptación a esas condiciones pero su rendimiento y calidad son bajos. Por lo cual, desde sector productivo se reclama la creación de nuevos cultivares que puedan mantener altos rendimientos y calidad, con estabilidad en las condiciones ambientales de la zona semiárida de la Provincia de Córdoba. El maíz pisingallo, tiene granos pequeños, alargados y terminados en punta que pueden explotar formando una roseta, cuando se los somete a una temperatura adecuada. La calidad de este maíz esta determinada por lo que se denomina "capacidad de expansión (CE)", que es la relación entre el volumen de una cantidad de granos expandidos sobre el volumen de los frutos antes de reventar. La capacidad de expansión es la propiedad de calidad más importante en el pisingallo. En el mejoramiento de este tipo de maíz se debe satisfacer tanto al producto de granos como al consumidor; al primero le interesa una elevada producción y al consumidor la calidad del producto. Sucede que la capacidad de Expansión esta correlacionada negativamente con todos los caracteres de importancia económica y productividad. La capacidad de expansión esta afectada por el genotipo y por el ambiente: existiendo evidencias que se trata de un carácter poligénico que puede ser modificado por selección. En experiencias previas se ha determinado que en poblaciones de maíz piscingallo de distinta procedencia existen un predominio de efectos aditivos para capacidad de Expansión con altos valores de heterosis en algunas cruzas. A la vez que, mediante el cruzamiento entre poblaciones, puede originarse variabilidad genética para seleccionar por este atributo de calidad. Objetivo general: * Crear una población de maíz pisingallo mejorada por calidad y rendimiento. Objetivo específico: * Obtención de progenies con alta capacidad de expansión.

Diseño de fusibles de alta capacidad de ruptura

El objetivo general [de este proyecto] es el desarrollo de las herramientas matemáticas/computacionales para la simulación y el diseño de fusibles de alta capacidad de ruptura. El punto de arranque no es la simulación del comportamiento de fusibles sino la simulación para diseño o sea, conociendo las características de respuesta del fusible, determinar analíticamente las dimensiones y materiales a emplear. Los objetivos particulares de cada subprograma o proyecto son: Proyecto A: Modelado del proceso de prearco empleando la técnica de elementos finitos: Construcción de un modelo computacional empleando el software MSC/CAL, para representar el rango completo de operación del fusible desde régimen permanente hasta la capacidad de ruptura máxima, incorporando la variación de los parámetros con el tiempo y la temperatura. Proyecto B: Determinación de la resistencia de contacto elemento fusible/material de relleno: Obtención de los valores de la resistencia de contacto del metal base plata y cobre con el material de relleno, arena de cuarzo, con tamaños y forma de grano variables, conjuntamente con compactación no constante. Proyecto C: Simulación del comportamiento de elementos fusibles distintos en paralelo para lograr retardo en sobrecorrientes. Obtención del juego de dimensiones y pareja de metales, el cual mediante elementos en paralelo brinda el retardo equivalente al "efecto M". Proyecto D: Modelado del efecto de la sobrecarga en la operación del fusible frente a sobrecargas y cortocircuitos: Determinación del corrimiento en las curvas características tiempo/corriente, corriente de paso/corriente presunta y energía específica/corriente nominal en función del nivel de precarga del fusible para valores comprendidos entre 50% y 100%. Proyecto E: Modelo de arco mecanístico: Desarrollo del modelo analítico para el arco eléctrico en base a la teoría mecanística del arco, aplicable a elementos de sección uniforme (hilo y lámina), sección variable (estricción corta y larga) y elementos en paralelo, empleando material de relleno suelto o solidificado. Proyecto F: Aplicación de un sistema experto al diseño de una serie homogénea de fusibles de alta capacidad de ruptura, para corriente continua. Proyecto G: Desarrollo analítico/experimental de una serie de fusibles de alta tensión alta capacidad de ruptura tipo campo completo: Obtención del prototipo de fusible de 13,2 kV 63A 600MVA, capaz de interrumpir cualquier corriente que provoque su fusión desde la mínima de fusión hasta su capacidad de interrupción nominal