Maximum of dielectric permittivity caused by structural transition in ferroelectric BaTiO3-SrTiO3 superlattices

We invoke the onset of dislocations along the BaTiO3-SrTiO3 interface as reported by Wunderlich et al. to explain the non-monotonic behaviour of the dielectric permittivity as a function of superlattice periodicity and the less than four-fold in-plane symmetry at the dielectric maximum. At a periodicity of about 10/10, depending on composition and growth mechanism, several groups report a maximum of dielectric permittivity. In addition to that we observe in-plane symmetry less than tetragonal for 10/10 superlattices by HR-XRD, in contrast to initial low-resolution data from Tabata et al. thus challenging the assumption of unrelaxed strain all the way through the superlattice. The aim of this article is to link both effects to the increasing volume fraction of conducting layers close to the interface in series with the superlattice layers.

Design of electron band pass filters for electrically biased finite superlattices

We design optimal band pass filters for electrons in semiconductor heterostructures, under a uniform applied electric field. The inner cells are chosen to provide a desired transmission window. The outer cells are then designed to transform purely incoming or outgoing waves into Bloch states of the inner cells. The transfer matrix is interpreted as a conformal mapping in the complex plane, which allows us to write constraints on the outer cell parameters, from which physically useful values can be obtained.

Chaotic dynamics of electric-field domains in periodically driven superlattices

Self-sustained time-dependent current oscillations under dc voltage bias have been observed in recent experiments on n-doped semiconductor superlattices with sequential resonant tunneling. The current oscillations are caused by the motion and recycling of the domain wall separating low- and high-electric-field regions of the superlattice, as the analysis of a discrete drift model shows and experimental evidence supports. Numerical simulation shows that different nonlinear dynamical regimes of the domain wall appear when an external microwave signal is superimposed on the dc bias and its driving frequency and driving amplitude vary. On the frequency-amplitude parameter plane, there are regions of entrainment and quasiperiodicity forming Arnold tongues. Chaos is demonstrated to appear at the boundaries of the tongues and in the regions where they overlap. Coexistence of up to four electric-field domains randomly nucleated in space is detected under ac+dc driving.

Chaos in resonant-tunneling superlattices

Spatiotemporal chaos is predicted to occur in n-doped semiconductor superlattices with sequential resonant tunneling as their main charge transport mechanism. Under dc voltage bias, undamped time-dependent oscillations of the current (due to the motion and recycling of electric field domain walls) have been observed in recent experiments. Chaos is the result of forcing this natural oscillation by means of an appropriate external microwave signal.

Avaluació per capacitat agrològica i capacitat de segrest de carboni dels sòls d’un transsecte de la comarca de La Selva

Aquest projecte es basa en obtenir informació dels sòls d’una zona representativa de la comarca de La Selva on hi trobàvem sòls amb diferents usos i diferents orígens geològics. Es pretén conèixer les propietats físico-químiques d’aquests sòls i la contribució dels diferents usos i orígens geològics del sòl respecte les emissions de diòxid de carboni. També s'avaluen les classes de capacitat agrològica i el coeficient de mineralització del carboni

Avaluació de la tècnica de fitoextracció per a la reducció de concentracions de metalls pesants en sòls contaminats per la indústria minera

L’explotació minera, especialment la mineria metàl•lica, ha estat sempre associada a riscos de contaminació ambiental de sòls, aigües i vegetació, originats per l’activitat extractiva, les operacions de concentració dels minerals i pels emplaçaments de residus miners sense una gestió adequada. En molts casos els residus miners s’abocaven directament a rius i rierols o s’acumulaven en piles pròximes a centres habitats i activitats agrícoles. Concretament s’estudia els cas de les mines d’Osor. Donada la possible presència de quantitats elevades de metalls pesants en aquests sòls es decideix avaluar una tècnica de remediació de sòls lleugera com la fitoextracció. La fitoextracció es basa en l’ús de plantes bioacumuladores que absorbeixen metalls del sòl. Aquesta tècnica permet una descontaminació del sòl no agressiva i de baix cost però requereix un tractament de llarga durada

Desenvolupament d'una draga per al mostreig de sòls marins

A l'empresa PRAESENTIS S.L. se li proposà la construcció d'una draga per utilitzar-la en el mostreig de sòls marins en expedicions científiques a mar obert. Segons les especificacions del projecte, la draga resultant haurà de ser capaç de recollir mostres d'una capacitat d'entre 60 i 80 l. amb una profunditat de cavat de fins a 20 cm., i haurà de poder assolir profunditats de treball de fins a 500 m. per sota el nivell del mar. El tipus de sòl en el qual es treballarà és de tipus arenós. La draga projectada és un mecanisme basat en una pala bivalva activada per un cilindre hidràulic que utilitza com a bancada una estructura que a l'hora fa la funció de xassís

Avaluació per capacitat agrològica dels sòls del municipi de Sant Gregori

El projecte consisteix en realitzar l’avaluació dels sòls del municipi de Sant Gregori i la seva posterior classificació per Capacitat Agrològica. Aquest projecte es va portar a terme per pal•liar la manca d’informació sobre sòls que hi ha nivell local

Emissions de N2O i desnitrificació en sòls agrícoles i d'ecosistemes naturals. Factors de regulació

La major conscienciació actual dels problemes de pol·lució que acompanyen les pèrdues de N del sòl cap a l'atmosfera ha reorientat les investigacions cap a un coneixement més profund dels processos implicats en les emissions dels compostos nitrogenats que comporten un major perjudici des d'un punt de vista ecològic així com els seus principals factors reguladors. La creixent preocupació per l'increment de la concentració atmosfèrica de N2O és deguda a les seves interaccions amb la fotoquímica atmosfèrica i el balanç de radiació de la Terra ja que intervé en la destrucció de la capa estratosfèrica d'ozó, contribueix a l'efecte hivernacle i participa de la pluja àcida. Es considera que els sòls són la principal font de N2O atmosfèric. Al voltant del 90% d'aquestes emissions són d'origen biòtic; els principals processos implicats són la desnitrificació i la nitrificació. L'emissió del N2O produït a través d'aquests dos processos es caracteritza pels diferents nivells de regulació que presenta ja que depèn de la taxa dels processos, de la proporció de N canalitzada per cada procés cap a la producció de N2O i del seu consum dins el mateix sòl el qual està relacionat amb les dificultats en el transport cap a l'atmosfera. Això comporta una gran dificultat a l'hora d'aprofundir en el coneixement de les emissions de N2O del sòl cap a l'atmosfera i de la seva regulació. El desconeixement dels nivells d'emissió de N2O i de la importància de la desnitrificació així com de la seva regulació tant en sòls agrícoles com naturals de les nostres contrades és el principal punt de partida dels objectius d'aquest treball.

Desenvolupament de mètodes de determinació de compostos fenòlics en aigües i sòls. Caracterització dels processos d'adsorció en diferents tipus de sòls.

El desenvolupament de mètodes d'anàlisi de compostos fenòlics és una pràctica habitual en molts laboratoris des de l'establiment de mesures legislatives de control de les concentracions d'aquestes substàncies en el medi ambient. Les tècniques cromatogràfiques representen la primera opció per a la determinació de la major part de compostos orgànics, en els que s'inclouen els fenols. Aquests, per les seves propietats de volatilitat i polaritat, poden analitzar-se emprant tant la cromatografia líquida com la cromatografia de gasos i aquesta dualitat s'ha aplicat en aquest treball.

Wannier-function approach to electron states in superlattices under an electric field

Electron quasi-stationary states in a periodic semiconductor superlattice are calculated, as linear combinations of Wannier-Kohn functions, for different values of an electric field applied along the heterostructure. A comparison with an alternative approach, which is based on the localization of quasi-stationary states, is performed. (C) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Competition between local potentials and attractive particle-particle interactions in superlattices

Naturally occuring or man-made systems displaying periodic spatial modulations of their properties on a nanoscale constitute superlattices. Such modulated structures are important both as prototypes of simple nanotechnological devices and as particular examples of emerging spatial inhomogeneity in interacting many-electron systems. Here we investigate the effect different types of modulation of the system parameters have on the ground-state energy and the charge-density distribution of the system. The superlattices are described by the inhomogeneous attractive Hubbard model, and the calculations are performed by density-functional and density-matrix renormalization group techniques. We find that modulations in local electric potentials are much more effective in shaping the system's properties than modulations in the attractive on-site interaction. This is the same conclusion we previously [M.F. Silva, N.A. Lima, A.L. Malvezzi, K. Capelle, Phys. Rev. B 71 (2005) 125130.] obtained for repulsive interactions, suggesting that it is not an artifact of a specific state, but a general property of modulated structures. (c) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Band-edge states of the zero(th)-order gap in quasi-periodic photonic superlattices

The photonic modes of Thue-Morse and Fibonacci lattices with generating layers A and B, of positive and negative indices of refraction, are calculated by the transfer-matrix technique. For Thue-Morse lattices, as well for periodic lattices with AB unit cell, the constructive interference of reflected waves, corresponding to the zero(th)-order gap, takes place when the optical paths in single layers A and B are commensurate. In contrast, for Fibonacci lattices of high order, the same phenomenon occurs when the ratio of those optical paths is close to the golden ratio. In the long wavelength limit, analytical expressions defining the edge frequencies of the zero(th) order gap are obtained for both quasi-periodic lattices. Furthermore, analytical expressions that define the gap edges around the zero(th) order gap are shown to correspond to the = 0 and = 0 conditions.

Suppression of Anderson localization of light in one-dimensional disordered photonic superlattices

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)