Electric-field-induced Mott insulating states in organic field-effect transistors

We consider the possibility that the electrons injected into organic field-effect transistors are strongly correlated. A single layer of acenes can be modeled by a Hubbard Hamiltonian similar to that used for the κ-(BEDT-TTF)2X family of organic superconductors. The injected electrons do not necessarily undergo a transition to a Mott insulator state as they would in bulk crystals when the system is half-filled. We calculate the fillings needed for obtaining insulating states in the framework of the slave-boson theory and in the limit of large Hubbard repulsion U. We also suggest that these Mott states are unstable above some critical interlayer coupling or long-range Coulomb interaction.

Current density mapping approach for design of clinical magnetic resonance imaging magnets

Novel current density mapping (CDM) schemes are developed for the design of new actively shielded, clinical magnetic resonance imaging (MRI) magnets. This is an extended inverse method in which the entire potential solution space for the superconductors has been considered, rather than single current density layers. The solution provides an insight into the required superconducting coil pattern for a desired magnet configuration. This information is then used as an initial set of parameters for the magnet structure, and a previously developed hybrid numerical optimization technique is used to obtain the final geometry of the magnet. The CDM scheme is applied to the design of compact symmetric, asymmetric, and open architecture 1.0-1.5 T MRI magnet systems of novel geometry and utility. A new symmetric 1.0-T system that is just I m in length with a full 50-cm diameter of the active, or sensitive, volume (DSV) is detailed, as well as an asymmetric system in which a 50-cm DSV begins just 14 cm from the end of the coil structure. Finally a 1.0-T open magnet system with a full 50-cm DSV is presented. These new designs provide clinically useful homogeneous regions and have appropriately restricted stray fields but, in some of the designs, the DSV is much closer to the end of the magnet system than in conventional designs. These new designs have the potential to reduce patient claustrophobia and improve physician access to patients undergoing scans. (C) 2002 Wiley Periodicals, Inc.

Investigations of growth processes in Y-Ba-Cu-O materials by microstructural examination of quenched samples

Y-Ba-Cu-O samples with additions of Y2O3 and CeO2 were quenched during seeded isothermal melt processing and examined by optical microscopy and scanning electron microscopy. Large YBa2Cu3O7-y (Y123) particles in the starting powder were found to form a distinct type of melt during heating, which was unaffected by the Y2O3 or CeO2 additives. This type of melt later formed regions with a low concentration of Y2BaCuO5 (Y211) particles in the Y123 matrix. The maximum growth rate of Y123 that could be sustained in the sample was found to be lower in the melt formed from large Y123 particles, and this may lead to growth accidents and subgrains in some samples.

Simulation of the Magnetic Induction Vector of a Magnetic Core to be Used in FFC NMR Relaxometry

This paper is a contribution for the assessment and comparison of magnet properties based on magnetic field characteristics particularly concerning the magnetic induction uniformity in the air gaps. For this aim, a solver was developed and implemented to determine the magnetic field of a magnetic core to be used in Fast Field Cycling (FFC) Nuclear Magnetic Resonance (NMR) relaxometry. The electromagnetic field computation is based on a 2D finite-element method (FEM) using both the scalar and the vector potential formulation. Results for the magnetic field lines and the magnetic induction vector in the air gap are presented. The target magnetic induction is 0.2 T, which is a typical requirement of the FFC NMR technique, which can be achieved with a magnetic core based on permanent magnets or coils. In addition, this application requires high magnetic induction uniformity. To achieve this goal, a solution including superconducting pieces is analyzed. Results are compared with a different FEM program.

Simulation of the magnetic induction vector of a magnetic core to be used in FFC NMR relaxometry

This paper is a contribution for the assessment and comparison of magnet properties based on magnetic field characteristics particularly concerning the magnetic induction uniformity in the air gaps. For this aim, a solver was developed and implemented to determine the magnetic field of a magnetic core to be used in Fast Field Cycling (FFC) Nuclear Magnetic Resonance (NMR) relaxometry. The electromagnetic field computation is based on a 2D finite-element method (FEM) using both the scalar and the vector potential formulation. Results for the magnetic field lines and the magnetic induction vector in the air gap are presented. The target magnetic induction is 0.2 T, which is a typical requirement of the FFC NMR technique, which can be achieved with a magnetic core based on permanent magnets or coils. In addition, this application requires high magnetic induction uniformity. To achieve this goal, a solution including superconducting pieces is analyzed. Results are compared with a different FEM program.

Magnetic flux density distribution in the air gap of a ferromagnetic core with superconducting blocks: three-dimensional analysis and experimental NMR results

The design of magnetic cores can be carried out by taking into account the optimization of different parameters in accordance with the application requirements. Considering the specifications of the fast field cycling nuclear magnetic resonance (FFC-NMR) technique, the magnetic flux density distribution, at the sample insertion volume, is one of the core parameters that needs to be evaluated. Recently, it has been shown that the FFC-NMR magnets can be built on the basis of solenoid coils with ferromagnetic cores. Since this type of apparatus requires magnets with high magnetic flux density uniformity, a new type of magnet using a ferromagnetic core, copper coils, and superconducting blocks was designed with improved magnetic flux density distribution. In this paper, the designing aspects of the magnet are described and discussed with emphasis on the improvement of the magnetic flux density homogeneity (Delta B/B-0) in the air gap. The magnetic flux density distribution is analyzed based on 3-D simulations and NMR experimental results.

Óxidos supercondutores de ítrio, bário e cobre dopados com granada de ítrio e ferro

O trabalho desenvolvido nesta tese de mestrado teve como objetivo a obtenção e caracterização de amostras de óxido de ítrio, bário e cobre (YBCO) com teor variável de granada de ferro e ítrio (YIG). As amostras obtidas foram caracterizadas quanto à sua estrutura cristalina através da técnica de difração de raios X (DRX). A densidade dos pós e dos compactos de pós foi determinada pelos métodos de Arquimedes, geométrico e picnometria de hélio. Usou-se um sistema de arrefecimento criostático "cryocooler" para estudar a evolução da resistência elétrica com a temperatura das amostras obtidas. Os ensaios de DRX confirmaram a existência das fases pretendidas, tanto na amostra de YBCO puro como na de YBCO com 10% de YIG, antes e após sinterização. Do ensaio de supercondutividade, observou-se que a amostra de YBCO puro possui uma temperatura de transição (

Manuel Cardona i Castro

Biografia del físic Manuel Cardona i Castro, autoritat mundial en l’estudi dels semiconductors i dels superconductors i gran promotor de la física a l’Amèrica Llatina.

Deposició de capes superconductores de YBa2Cu3O7 amb textura bidimensional a partir de solucions metal·lorgàniques

L’objectiu d’aquest projecte és l'obtenció de capes primes superconductores de YBa2Cu3O7 mitjançant el procés de descomposició metal·lorgànica, a partir de la combinació de sals precursores amb un contingut en fluor inferior a l’estàndard utilitzat pel grup de superconductivitat de l’ICMAB, així com l’estudi i caracterització d’aquestes capes mitjançant les tècniques utilitzades pel mateix grup. Per tal de poder analitzar els resultats, es realitzarà una comparació entre aquesta capa obtinguda a partir de la nova solució i una altra desenvolupada pel mètode estàndard. Sobre aquestes dues mostres es realitzaran tots els assaigs necessaris per tal d’obtenir les seves propietats físiques i químiques per tal d’analitzar la qualitat de la capa i avaluar la viabilitat de la nova solució.

Estudio de cerámicas nanoestructuradas mediante difracción de rayos X y microscopía electrónica de alta resolución

Este proyecto trata sobre la determinación de las relaciones epitaxiales que se dan entre una capa de NGO (Oxido de Neodimio-Galio) y una capa depositada de CGO (Óxido de Cerio dopado con Gadolinio). Con ello buscamos estudiar indirectamente como podemos producir las dislocaciones antes citadas mediante la tensión superficial que se crea al dar lugar un crecimiento heteroepitaxial auto-ensamblado de nanohilos sobre un substrato. Para utilizar en el futuro esta cerámica nanoestructurada como plantillas de superconductores. Abordaremos este objetivo mediante dos vertientes distintas. Por un lado, mediante el estudio de una muestra mediante difracción de rayos X en dos dimensiones (DRX2). Y paralelamente mediante su visualización usando Microscopía Electrónica de Transmisión (MET).

Síntesis de nanopartículas de ferritas tipo MFe2O4 (M=Fe, Co, Cu) para su aplicación en superconductores

La tecnología actual ha permitido que en los últimos años la nanociencia y la nanotecnología sean puntos críticos en el desarrollo del conocimiento. En estos momentos se desarrollan sistemas de dimensiones nanométricas que son interesantes debido a sus potenciales aplicaciones en diferentes ámbitos como en química, física, biología, materiales, medicina, cosmética... Dentro de estos sistemas nanoscópicos se encuentran las nanopartículas, estructuras con un tamaño inferior a los 100nm de longitud. En esta clasificación existen a su vez diferentes categorías, como las nanopartículas metálicas, semiconductoras, magnéticas, etc. y es exactamente en esta última tipoogía donde se centra este estudio. Este proyecto de investigación desarrolla la síntesis de magnetita (Fe3O4), ferrita de cobalto (CoFe2O4) y ferrita de cobre (CuFe2O4) con la finalidad de utilizarlas como dopante en superconductores. El método sintético utilizado es del tipo solvotérmico y se lleva a cabo en trietilenglicol, el cual actúa a la vez como disolvente y como estabilizante de las nanopartículas. Las partículas así obtenidas son dispersables en medios polares como el etanol absoluto. Los precursores de este método sintético son los respectivos acetilacetonatos metálicos debido a que el ligando orgánico descompone en productos volátiles. Existen diferentes factores que afectan a la síntesis, tales como la velocidad de ascenso de la temperatura, la agitación, la presencia de agua, la temperatura de descomposición de los precursores, etc. Algunos de estos factores han sido estudiados con detalle y aplicados con tal de optimizar el método experimental. Las nanopartículas sintetizadas han sido analizadas mediante diversas técnicas físicas con tal de establecer diferentes parámetros, tales como su composición fnal, su pureza, su estructura, sus propiedades magnéticas, etc. Estas técnicas son diversas: desde la espectroscopia infrarroja hasta medidas mediante SQUID, pasando por rayos X, microscopía electrónica y termogravimetría. Los resultados han sido favorables en la síntesis de la magnetita y también en la ferrita de cobalto, ya que las nanopartículas obtenidas son homogéneas, fácilmente dispersables en algoholes, estables por largos períodos de teimpo, rápidas de sintetizar, etc. El único problema observado ha sido la síntesis de ferrita de cobre la cual se ha de optimizar, ya que el producto final ha resultado ser una mezcla de tres compuesto diferentes.

Anàlisi tèrmica de l'obtenció d'òxids de ceri a partir de precursors moleculars

El projecte consisteix en l’anàlisi tèrmica de l’obtenció d’òxids de ceri a partirde precursors moleculars com són el propionat de ceri (III), el propionat de ceri (III)dopat amb gadolini i el propionat de ceri (III) dopat amb zirconi. Els òxids resultantssón materials superconductors que ofereixen una resistència nul•la al pas del correnten determinades condicions. Per realitzar l’estudi hem fet servir quatre tècniques diferents: termogravimetria, calorimetria diferencial, espectrometria de masses i difracció de raigs-x

Anàlisi tèrmica de l’obtenció d’òxids de bari a partir de precursors moleculars

Aquest projecte, que col•labora amb el Grup de Recerca en Materials i termodinàmica,tractarà de com obtenir òxids de bari purs per incloure en la matriu del superconductorYBCO a partir de diversos precursors moleculars tals com l’acetat de bari, el propionatde bari i l’etil hexaonat de bari. La dificultat rau en la descomposició tèrmica d’aquestsprecursors a òxid, ja que solen descompondre’s a carbonat. L’estudi consistirà encercar les condicions que evitin la formació de carbonat i per tant afavoreixin l’obtencióde l’òxid.L’estudi es realitza fent ús de les tècniques d’anàlisi tèrmica tals com latermogravimetria i l’anàlisi tèrmica diferencial. A posteriori, també hem utilitzat ladifracció de Raigs-X que ens permetrà analitzar el residu sòlid resultat de ladescomposició i per tant saber quin compost tenim, si òxid o carbonat. Tot i això, caltenir en compte que aquesta tècnica s’ha d’aplicar en finalitzar l’anàlisi tèrmica ja quesinó l’òxid que es forma reacciona amb el CO2 de l’atmosfera amb molta facilitat ialeshores s’observa només carbonat en el resultat

Nanostructuració d'òxids mitjançant mètodes de solució química avançats i nanolitografia tova

Un dels reptes tecnològics més importants del segle XXI és el desenvolupament i organització de materials funcionals a escala nanomètrica ja que permet modificar-ne les propietats fonamentals i generar-ne de noves. En el cas dels òxids complexos aquesta tecnologia ha generat grans perspectives en diferents àrees d’estudi perquè presenten propietats molt interessants com la magnetoresistència colossal, superconductivitat o multiferroicitat. En particular, en l’òxid complex superconductor YBa2Cu3O7 (YBCO) s’ha demostrat que la formació de capes superconductores sobre plantilles nanoestructurades o bé la formació de nanocompostos en una matriu superconductora permet millorar de manera espectacular les seves propietats (corrent crític). Aquests resultats introduiran canvis paradigmàtics en la tecnologia de l’energia elèctrica (cables, motors, generadors) i en totes aquelles aplicacions que requereixin camps magnètics intensos. Ara bé, cal aconseguir-ho mitjançant tècniques de baix cost i que permetin un fàcil escalat. Durant els 4 mesos que s’ha disfrutat de l’ajut BP s’han preparat amb èxit noves capes primes superconductores nanoestructurades mitjançant la introducció d’una fase secundària nanomètrica complexa, Ba2YTaO6 (BYTO), dins la matriu d’YBCO pel mètode de baix cost de deposició de solucions químiques. Aquesta nova composició ha donat lloc a un augment significatiu de les propietats superconductores comparat amb la fase tradicional d’YBCO i per tant tenen gran potencial per fabricar futures cintes superconductores.

Efecte dels grups substituents en la formació de nanopartícules de Fe3O4 per descomposició de complexos de Fe(III)

En aquest treball d’investigació, s’estudiaran nanopartícules magnètiques concretament nanopartícules de magnetita (Fe3O4) on a partir de diferents precursors i amb unes condicions determinades es poden variar la seva forma i la seva mida. Aquestes mides i formes diferents són molt útils a l’hora d’introduir-les dins d’una solució de precursor del material superconductor ceràmic YBa2Cu3O7-δ (YBCO) ja que es produeix un augment significatiu de la densitat de corrent crítica. El mètode sintètic utilitzat en aquests treball d’investigació, és l’anomenat descomposició tèrmica, que ens permet sintetitzar nanopartícules de magnetita amb el corresponent control de mida i de forma desitjats.