Informe de investigador

Informe científico de investigador: Montani, Rubén Alfredo (2011-2012)

Resumen

Nuestro 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.

Palabras clave
dinámica molecular
método isoconfiguracional (IC)
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