Informe Científico de Investigador
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Examinando Informe Científico de Investigador por Autor "Montani, Rubén Alfredo"
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Acceso Abierto Informe científico de investigador: Montani, Rubén Alfredo (2011-2012)(2012) Montani, Rubén AlfredoNuestro principal interés radica en los fenómenos de transporte de carga en vidrios a base de óxidos inorgánicos lo que experimentalmente se concreta fundamentalmente en la medición de la conductividad eléctrica en función de la temperatura, frecuencia y presión en sistemas amorfos iónicos. Nuestra mayor esperanza está puesta justamente en las medidas bajo presión, lo que esperamos nos aportará información de interés relacionada básicamente con los aspectos relacionados al volumen libre de los iones móviles (cationes) y su correlato inmediato con los procesos de relajación asociados. Por otra parte el abordaje computacional del problema se da a partir del uso del formalismo de la Dinámica Molecular. 1--Labor Teórico Computacional: Realizamos simulaciones de Dinámica Molecular mediante el programa LAMMPS, de un sistema formado por 3456 partículas (1728 de O, 1152 de Li y 576 de Si). Las interacciones entre los iones del sistema son descritas mediante el potencial de Coulomb-Buckingham. Estudiamos este sistema a 700 K, siendo su temperatura de transición vítrea es del orden de 1000 K. Dos importantes resultados logrados en este período deben destacarse: 1.1--Hemos aplicado el denominado “método isoconfiguracional” (IC) introducido por Harrowel (Phys. Rev. Lett.,. 93, 135701 (2004)), como una alternativa a la descripción tradicional de los denominados “canales” de conducción iónicos que resultaban definidos a partir del análisis de percolación de los sitios de la red visitados asiduamente por los iones móviles (Sunyer, E., P. Jund, & R. Jullien, Phys. Rev. B, 65, 214203 (2002)). Nuestro enfoque alternativo usando el método IC nos permitió identificar (detectar) regiones activas para el movimiento de los iones litio en escalas temporales donde solamente interactúan con sus primeros vecinos (tiempos cortos, 40ps). Esas zonas fueron asociadas a la idea preexistente (experimental) de “canal”. De estos resultados ha surgido una publicación en “Solid State Ionics” (ver punto VII de este informe). 1.2--El método IC permite estudiar la propensión al movimiento de una partícula y por lo tanto clasificar a los iones litios en iones de alta y baja propensión. Valiéndonos del coeficiente de Pearson, analizamos en forma detallada la correlación que muestran estas dos clases de iones litio definidos arriba. Los resultados de este trabajo sugieren que el paisaje de energía potencial que experimentan los iones litio con alta tendencia a ser móviles está también influenciado por la interacción entre ellos. Consecuentemente, una descripción completa de la conducción iónica debería contemplarla. De estos resultados ha surgido una publicación en “J.Non-Crys. Solids” (ver punto VII de este informe). 2. Labor experimental. El montaje del tren de presión (de construcción artesanal en nuestro laboratorio) se pensó originariamente como un proyecto de relativa rápida concreción (1 a 2 años), pero los hechos han mostrado que es un trabajo que requiere aún mas de tiempo de concreción. En su comienzo hubo dificultades con estanqueidad de las conexiones eléctricas en el cabezal de medida hacia el exterior de la celda. En la actualidad se pudo solucionar ese problema y alcanzar presiones de hasta 3500-4000 atm. con absoluta estanqueidad en las conexiones eléctricas hacia el exterior. Lamentablemente un nuevo problema surgió ahora con el porta-muestras interior en el cual, a medida que se presuriza, los contactos eléctricos internos sobre la muestra se fisuran por efecto mecánico de la presión. Se está trabajando en el diseño de un nuevo porta-muestras para solucionar el inconveniente. - Informe de investigador
Acceso Abierto Informe científico de investigador: Montani, Rubén Alfredo (2013-2014)(2014) Montani, Rubén AlfredoVI__Exposición sintética Nuestro principal interés se centra en los fenómenos de transporte de carga en vidrios a base de óxidos inorgánicos con un abordaje –otrora- experimental y teórico-computacional del problema a partir del uso del formalismo de la Dinámica Molecular. Efectivamente, hasta hace algún tiempo nuestra intención estuvo también puesta también en las medidas experimentales de conductividad eléctrica bajo presión, pero por el momento este aspecto del proyecto está suspendido debido a las dificultades experimentales insalvables según se verá en VI.2. VI.1. Labor Teórico Computacional: Realizamos simulaciones de Dinámica Molecular mediante el programa LAMMPS, de un sistema vítreo paradigmático como lo es el metasilicato de litio. Las interacciones entre los iones del sistema son descritas mediante el potencial de Coulomb-Buckingham. Estudiamos este sistema a varias temperaturas por encima y por debajo de la temperatura de transición vítrea. En una primera etapa, hemos aplicado el denominado “método isoconfiguracional” (IC) introducido por Harrowell (Phys. Rev. Lett.,. 93 (2004) 135701), como una alternativa a la descripción tradicional de los denominados “canales” de conducción iónicos que hasta el momento resultaban definidos a partir del análisis de percolación de los sitios de la red visitados asiduamente por los iones móviles. Nuestro enfoque alternativo usando el método IC nos permitió identificar detectar regiones activas de alta conectividad dinámica para el movimiento de los iones litio en escalas temporales donde solamente interactúan con sus primeros vecinos. Mas recientemente -y dentro del período de labor que aquí se informa- hemos realizado trabajos que completan los hallazgos en esa dirección inicial, haciendo fundamentalmente hincapié en estudiar la duración (persistencia) de esos canales de conducción, lo que resultaba necesario para soportar las ideas expuestas y publicadas previamente. Además, hemos abordado con esta misma metodología, el fenómeno denominado Efecto Alkalino Mixto (MAE) que ocurre cuando en un vidrio con un solo tipo de catión móvil el reemplazo de una fracción de este por otra de un cation diferente produce una disminución del coeficiente de difusión de ambos cationes de varios órdenes de magnitud comparado con los respectivos valores aislados. Así, en una isoterma del coeficiente de difusión en función de la fracción de catión reemplazado (que irá entre 0 y 1) los respectivos coeficientes de difusión presentan una disminución monótona y en algún valor de composición ocurre el cruce de ambas isotermas. En nuestro caso particular trabajamos sobre el metasilicato de Li y K . A partir de nuestro estudio pudimos concluir en que la mejor explicación para este fenómeno proviene de considerar la existencia de canales preferenciales para la conducción que son específicos para cada tipo de ion. De estos resultados se han publicados en el período informado 3 trabajos en revistas internacionales especializadas (ver punto 7.1). VI.2. Labor experimental. El montaje del tren de presión (de construcción artesanal en nuestro laboratorio) para las medidas de conductividad eléctrica bajo presión se pensó originariamente como un proyecto de relativa rápida concreción (1 a 2 años), pero los hechos han mostrado que es un trabajo que requiere aún mas de tiempo de concreción. Desde su comienzo hubo dificultades con estanqueidad de las conexiones eléctricas en el cabezal de medida hacia el exterior de la celda. Recientemente hemos decidido no continuar –al menos por el momento– en esta dirección de trabajo debido a que las dificultades experimentales no pudieron ser resueltas satisfactoriamente pese al tiempo invertido. Este proyecto queda a la espera de un futuro rediseño de la celda de medida. - Informe de investigador
Acceso Abierto Informe científico de investigador: Montani, Rubén Alfredo (2015-2016)(2016) Montani, Rubén AlfredoTermodinamica estadística, empleo del formalismo de la Dinámica Molecular orientada al estudio de las fenómenos de transporte de carga en solidos ya sean cristalinos o vidrios a base de óxidos. Se hace incapié en la relación del comportamiento dinámico de los portadores de carga con la estructura del material. Se emplean otras técnicas de investigación computacional como el Formalismo de Monte Carlo y del Ensamble Isoconfiguracional.