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Publicación Modelamiento de la conductividad térmica del argón : comparación con datos experimentales(2017) Revollo-Zurita, Henrry; Curilef-Huichalaf, Sergio Esteban; Universidad Católica del NorteEn esta tesis se modela la conductividad térmica del argón en su fase sólida, estudiando la propiedad física de vibración de los átomos dada por diferentes potenciales en la red cristalina a temperaturas menores que 80 [◦K], en la colectividad canónica (de volumen, masa y temperatura constante). Para este cálculo se utiliza la técnica de simulación dinámica molecular, con algoritmos de Verlet y el formalismo de Green-Kubo, en el lenguaje de programación F ortran 90. Los potenciales de interacción ínteratómico usados son: LennardJones, Mié y Kihara. Los valores calculados de conductividad térmica con cada potencial de interacción ínteratómico, se comparan con los valores experimentales que aparecen en la literatura. En la presente tesis mostramos que los valores calculados de conductividad térmica para el Argón con el potencial de Kihara, son los de mayor precisión (8·8 %) con respecto a los valores experimentales.Publicación Bombeo cuántico de carga y espín en puntos cuánticos(2013) Ramos-Andrade, Juan Pablo; Orellana-Dinamarca, Pedro; Foa-Torres, Luis; Apel-Kuzniec, Víctor Marcelo; Universidad Católica del NorteEn este trabajo se estudia un sistema capaz de proporcionar bombeo cuántico de carga (una corriente bombeada) en el régimen adiabático controlado por un solo parámetro, al ser perturbado por un potencial dependiente del tiempo sumado a un campo magnético estacionario transversal a él. El modelo estudiado consiste en un anillo con dos puntos cuánticos embebidos, cada uno en un brazo del anillo, en donde incluyendo interacción espín-órbita obtenemos corrientes bombeadas diferenciadas en espín y al considerar una correcta sintonización entre los parámetros podemos lograr una corriente bombeada pura de espín. Adicionalmente, mostramos que al acoplar uno de los puntos cuánticos del anillo de forma lateral con un arreglo unidimensional podemos mejorar la eficiencia del bombeo en el sistema.Publicación Plasma no-neutral axial-simétrico bajo confinamiento magnético imperfecto(2014) Órdenes-Huanca, Camila; Velázquez-Abad, Luisberis; Universidad Católica del NorteEn este trabajo se estudia la influencia de la evaporación presente en un plasma no-neutral axial-simétrico, compuesto de partículas cargadas idénticas, el cual ha sido confinado de forma imperfecta mediante un campo magnético externo, siendo éste no nulo solamente en una región finita del espacio. Se analizan las modificaciones del comportamiento termodinámico asociado a la evaporación de las partículas a partir del estudio estadístico basado en el ensemble microcanónico. Además se tiene en cuenta el truncamiento del espectro de velocidades asociado a la existencia de una energía umbral para el escape de las partículas de la región de confinamiento. La configuración más probable que puede adoptar el sistema se deriva de un formalismo modificado de la maximización de la entropía, el que permite encontrar los diferentes observables macroscópicos asociados del sistema. Finalmente, se realiza una comparación de los resultados obtenidos en este estudio teórico con los resultados experimentales de Huang y Driscoll (Phys. Rev. Lett. 72 (1994) 2187). En general, la incidencia de un confinamiento imperfecto permite explicar los perfiles de distribución de este experimento, excepto en la región exterior de este sistema, donde es más significativa la influencia de la pared cilíndrica conectada a tierra de la trampa de Penning, cuyo efecto dinámico no es totalmente considerado en el modelo desarrollado en este estudio.Publicación Criptografía cuántica con pulsos de múltiples fotones(2017) Miranda-Rojas, Mario Ernesto Brayan; Ladrón-de Guevara González, María Loreto; Mundarain, Douglas Fernando; Universidad Católica del NorteLa criptografía es un método de ocultamiento de información basado en la codificación y decodificación de mensajes enviados entre dos paticipantes, los cuales mediante diversas técnicas buscan asegurar la confidencialidad de la información transmitida para protegerse del ataque de posibles terceros ajenos a la comunicación. Clásicamente se ha buscado modelar sistemas criptográficos de acuerdo a los contextos históricos en los cuales se han desarrollado, hasta llegar al día de hoy en que incluso la física cuántica es utilizada en el desarrollo de sistemas de codificación cada vez mas complejos. Un ejemplo de los avances logrados en la Teoría Cuántica de la Información es el Protocolo BB84, el cual mediante las polarizaciones de pulsos monofotónicos enviados de un punto a otro, tiene como objetivo lograr una segura distribución de claves secretas, garantizando la detección de posibles intrusos que pudieran robar la información. En base a esto nosotros buscamos plantear un protocolo análogo al recien mencionado, implementando pulsos de múltiples fotones a fin de buscar en la práctica, una nueva alternativa para desarrollar una transmisión de información a una mayor distancia de la que nos permite la utilización de pulsos monofotónicos. Para esto consideramos los efectos de ruido propios del canal cuántico de comunicación, y los efectos de un beam splitter implementado por un intruso que busque desviar parte de la información que se desea transmitir.Publicación Transporte electrónico y propiedades termoeléctricas en una molécula artificial(2012) Gómez-Silva, Guillermo; Orellana-Dinamarca, Pedro; Ladrón-de Guevara González, María Loreto; Universidad Católica del NorteEn este trabajo se estudia el transporte termoeléctrico a través de una molécula de triple punto cuántico en un arreglo triangular atravesada por un flujo de campo magnético y conectada a una fuente y un sumidero en común. Se consideran contactos ferromagnéticos y un desdoblamiento de energía debido al efecto Zeeman, lo que hace que el transporte sea dependiente de espín. Controlando el acoplamiento hacia los contactos es posible encontrar un filtro de espín eficiente para un rango pequeño de energía. Además, la coacción de la polarización de los contactos con la fase de Aharonov-Bohm mejora la eficiencia termoeléctrica del sistema, llevando a la figura de mérito de carga y de espín a valores por sobre 10 y 4, respectivamente.Publicación Entrelazamiento en cadenas SSH con anillo cuántico de Aharonov-Bohm integrado(2019) Garrido-Hidalgo, Alejandro Patricio; Apel-Kuzniec, Víctor Marcelo; Universidad Católica del NorteLa teoría de bandas describe correctamente un gran número de materiales, mostrando una descripción extremadamente simpli cada en algunos casos. Debido a este éxito, se pensaba que entendíamos bien todos los aspectos de la teoría de bandas electrónicas. Sin embargo, con la irrupción del concepto de topología en sistemas de materia condensada, se han descubierto nuevos materiales con propiedades que no se intuían, como materiales aislantes en su volumen interno pero que se comportan como metales en la super cie. El estudio de estos materiales se realiza a través de las transiciones de fase topológicas, las cuáles son cualitativamente distintas de las que hallamos en termodinámica y física estadística. Inspirados en las fases que exhibe el aislante topológico SSH y el uso de medidas de entrelazamiento para caracterizar sus transiciones entre fases, se propone estudiar un nuevo modelo, el cuál está compuesto por cadenas SSH con un anillo cuántico de Aharonov-Bohm integrado. El objetivo es lograr caracterizar las fases topológicas de este nuevo sistema, en particular las transiciones de fase que ocurren debido a la variación de parametros, tales como la in uencia del ujo magnético que incide en el anillo. Esto se desarrollará estudiando la estructura de los niveles de energía del sistema y usando medidas de entrelazamiento. Se comprueba que este nuevo sistema mantiene las fases topológicas (trivial y no-trivial topológica) y los estados de borde característicos de la cadena SSH. Sin embargo, la inserción del anillo junto a la incidencia del ujo magnético, genera nuevos estados topológicos en cada fase y corrientes persistentes en el anillo. Además, eligiendo subsistemas (o sitios) adecuados para el uso de medidas de entrelazamiento, se logran caracterizar las transiciones de fase del sistema con el espectro de entrelazamiento.Publicación Sistema astrofísico de fermiones : valores críticos de masa asociados a la competencia entre efectos cuánticos y de evaporación(2019) Espinoza-Soliz, Israel; Velázquez-Abad, Luisberis; Universidad Católica del NorteEn la presente investigación se analiza la influencia de la evaporación y las propiedades termodinámicas de un sistema astrofísico de partículas fermiónicas idénticas. Se parte de una generalización de los modelos de sistemas autogravitantes de fermiones existentes en la literatura al introducir un truncamiento en la distribución de Fermi- Dirac que reproduce en el límite clásico a la conocida distribución delmodelo de King. Estemodelo propuesto permitirá cierta aproximación elemental a la termodinámica de los sistemas estelares tales como las enanas blancas para condiciones de temperaturas no nulas (sistema no degenerado de fermiones), donde aparece de forma natural una velocidad de escape para los constituyentes del sistema de su propio campo gravitacional bajo la incidencia de agentes externos (e.g., el acompañante en un sistema binario). Particular interés reviste la influencia de la evaporación en los procesos colectivos existentes en sistemas astrofísicos: el colapso gravitacional y la disrupción evaporativa. En esta investigación se encontró que las curvas calóricas descritas a masa constante predicen la existencia de tres regiones con diferentes parámetros de masa µ, cada uno de los cuales describe el sistema fermiónico en el plano (´,u¤). Cada región se caracteriza por presentar un comportamiento termodinámico diferente. Además, el modelo predice la existencia de una valor máximo µmax del parámetro de masa µ el cual impone una masa mínima Mmin por debajo de la cual el sistema se evapora completamente. Un hecho relevante es que el modelo predice la existencia del colapso gravitacional donde el sistema experimenta una redistribución de la masa total dando lugar a una parte central fermiónica degenerada y el halo politrópico, ambos demayor densidad.Publicación Efecto Casimir en una membrana de 2+1 dimensiones con bordes irregulares(2014) Droguett-Parada, Byron John; Rojas-Gómez Lobo, Juan Cristóbal; Universidad Católica del NorteEn este trabajo, se calcula la energía de Casimir debida a un campo escalar en una membrana de dos dimensiones espaciales. Se supondrá que tenemos bordes no planos con condiciones de borde de Dirichlet. El problema se reparametriza, de tal manera que se obtiene una membrana de borde plano, donde la irregularidad original, se convierte en una perturbación sobre los campos. Esto aparece cuando desarrollamos el operador de Laplace-Beltrami asociado a la transformación de las coordenadas espaciales. Después, para calcular la energía de Casimir, usamos la regularización de la función zeta. Luego, comparamos los resultados que se obtienen mediante teoría de perturbaciones y la aproximación de WKB.Publicación Estimación de precios de opciones financieras: distribuciones de retornos y aplicaciones(2014) Cuevas-Pacheco, Felipe; Curilef-Huichalaf, Sergio Esteban; Universidad Católica del NorteEn esta tesis se propone estudiar las hipótesis que permiten formular la ecuación diferencial parcial de segundo orden de Black-Scholes, se estudia sus consecuencias en el mercado y su relación con la estimación de precios de opciones. Se observa que las hipótesis no son completamente satisfechas por la dinámica que gobiernan los retornos. En el desarrollo del presente trabajo se propone modificar, al menos, dos hipótesis. Con ello se construye una ecuación no lineal de Black-Scholes. El término no lineal de la ecuación se asocia a la volatilidad. Se propone una volatilidad basada en distribuciones empíricas de retornos. La ecuación diferencial se resuelve numéricamente usando el método de Crank-Nicolson, apropiado para problemas de difusión. Los resultados del modelo no lineal de Black-Scholes se comparan con los de Black-Scholes. Se discuten las diferencias. Este trabajo se enmarca en un área moderna de desarrollo interdisciplinario llamada econofísica con especialidad en finanzas cuantitativas. Esta área no es cercana al curriculum de un licenciado en física UCN. Siendo así, como otra aplicación de la presente investigación, se propone un curso para graduados de física, con los fundamentos que los aproximen a desarrollar investigaciones en tópicos emergentes y recientes como la econofísica.Publicación Estudio de nanopartículas de cobre con carbono para aplicación en celdas solares(2015) Céspedes-Urquieta, Francisco Javier; Padilla-Campos, Alejandro; Zárate-Aliaga, Ramón Antonio; Universidad Católica del NorteEn la actualidad suplir la demanda energética representa uno de los principales problemas de la humanidad, ya que ha aumentado gracias al progreso de nuestras sociedades. Hoy la principal fuente de energía son los combustibles fósiles y desde su uso la cantidad de CO2 en el ambiente se ha incrementado aproximadamente un 60 % comparado con la presencia de este gas en la atmósfera al comienzo de la revolución industrial, el cual de seguir aumentando podría producir un efecto invernadero agudo que destruiría la estabilidad atmosférica que se ha tenido desde hace muchos años. Por otro lado, es sabido que la reserva de fósiles se agotará dentro de pocas décadas por el alto consumo actual, se estima una duración no mayor a 100 años. Por estas razones, es que se están estudiando e implementando nuevas formas de obtención de energías renovables, siendo el tema de este trabajo en dispositivos fotovoltaicos.Publicación Propiedades termoeléctricas en junturas moleculares en presencia de efectos de interferencia(2012) Ávalos-Ovando, Óscar Rodrigo; Orellana-Dinamarca, Pedro; Ladrón-de Guevara González, María Loreto; Universidad Católica del NorteEn el presente trabajo se estudian las propiedades termoeléctricas de junturas moleculares a base de cadenas de carbono con moléculas acopladas lateralmente, mediante un modelo de juntura molecular en forma de “T”. Esta configuración molecular presenta efectos de interferencia cuántica en la transmisión, como resonancias del tipo Fano, las que pueden ser utilizadas para mejorar la eficiencia termoeléctrica de la juntura, incrementando un parámetro llamado cifra de mérito adimensional ZT. Este parámetro mide la eficiencia de conversión energética, y depende de la potencia termoeléctrica S, la conductancia eléctrica G, la conductividad térmica y la temperatura absoluta T. Un sistema se considera un buen material termoeléctrico cuando ZT 1, como es el caso de la mayoría de los materiales macroscópicos, pero para que sea capaz de competir con equipos generadores de energía convencionales se requieren valores de ZT > 3. Se estudia el sistema numérica y analíticamente mediante un modelo de ligaduras fuertes para dos sitios, él que considera los sitios como orbitales moleculares. Los resultados muestran que algunas configuraciones moleculares presentan una muy buena eficiencia termoeléctrica, incluso a temperatura ambiente, y de esta forma podrían ser muy buenos candidatos para el desarrollo de materiales que conviertan gradientes de temperatura en corrientes eléctricas. Además se muestra que la fórmula de Mott, que relaciona la potencia termoeléctrica con la transmisión del sistema, no es válida para describir fenómenos termoeléctricos en los sistemas en forma de “T”, siendo necesario corregirla.Publicación Implementación de la técnica de deposición química de vapor para la síntesis de películas disulfuro de molibdeno(2017) Álvarez-Zuleta, Claudia Andrea; Cortés-Rojas, Andrea; Zárate-Aliaga, Ramón Antonio; Universidad Católica del NorteEl disulfuro de molibdeno (MoS2) es un material semiconductor de la familia de los dicalcogenuros de metal de transición (TMDs) que ha atraído gran atención gracias a sus propiedades físicas, ópticas y electrónicas, ya que cuando se con na a una monocapa su banda prohibida pasa de indirecta a ser directa y es considerado como una gran alternativa para la construcción de circuitos optoelectrónicos. Se han desarrollado muchos métodos de síntesis para el crecimiento de MoS2 incluyendo como exfoliación micromecánica, síntesis hidrotermal y deposición química de vapor (CVD) entre otras. En esta investigación, se realizó el estudio de parámetros de síntesis para el crecimiento de MoS2 sobre sustrato de SiO2/Si y la implementación de un sistema de CVD de dos hornos tubulares acoplados. Se utilizaron azufre y molibdenita (MoS2) en polvo como precursores para el crecimiento MoS2 en el sistema CVD. Se realizaron varios ensayos de síntesis con distintos parámetros de deposición. Las técnicas de caracterización utilizadas son espectroscopia Raman, Microscopia electrónica de barrido (SEM), Espectroscopia foto-electrónica de rayos X (XPS) y Difracción de rayos-X (XRD). Espectroscopia Raman evidencian que se ha obtenido un espesor poco homogéneo, con un crecimiento de 2-3 capas en las distintas zonas analizadas de la muestra, las imágenes SEM se observa que el material creció con mayor extensi ón y cobertura a una longitud de 21 a 25 cm entre el material-precursor. Los resultados XRD aseguran que el disulfuro de molibdeno sintetizado corresponde al politipo 2H-MoS2 de composición estable y en XPS el estado de oxidación observado Mo4+ sugiere que las muestras formaron una estructura cristalina sin incluir estructuras metálicas o aleaciones.Publicación Estudio de propiedades del transporte fotónico en microresonador óptico(2013) Ahumada-Cortés, Maritza Elizabeth; Orellana-Dinamarca, Pedro; Retamal-Abarzúa, Juan Carlos; Universidad Católica del NorteEn la presente tesis se estudia teóricamente las propiedades del transporte coherente de un fotón en una guía de onda unidimensional acoplada a anillo microresonador del tipo WGR. Se estudia dos modelos de interés, en el primero se considera que los modos del microresonador son degenerados y se encuentran acoplados. El acoplamiento intermodal depende de una constante real y una fase, el cual se produce por la rugosidad del dispositivo. En el segundo modelo se considera que los modos del microresonador no están degenerados y no existe acoplamiento entre ellos. En primer lugar, se analiza la propagación del fotón en ambos sistemas cuando se encuentran en estado estacionario. Se calculan los espectros de transmisión, reflexión y densidad de estados donde se encontró efectos de interferencia cuánticos como resonancias Fano, efecto Dicke, EIT y la manifestación de estados oscuros. Luego, se estudia la dinámica de ambos sistemas modelando numéricamente la evolución temporal de un paquete de onda Gaussiano. Se encontraron efectos de atrapamiento, los que producen un efectivo confinamiento y almacenamiento de parte del paquete de ondas. Además, se determina que existen estados de tiempo de vida largos y cortos. Los resultados se analizan en función de los parámetros de quiebre de simetría de cada sistema.Publicación Síntesis solvotermal y caracterización de compuestos con estequiometría D-CuFeS2 (D=solvente dador)(2011) Montoya-Márquez, Sabina Andrea; Sánchez-Molina, Víctor Hugo; Universidad Católica del NorteEl presente trabajo se enfoca en la síntesis de dicalcogenuros de cobre y hierro en diferentes solventes, realizándose un estudio de reacciones sintetizadas a través de la técnica solvotermal y la posterior caracterización de los compuestos obtenidos. El objetivo principal de esta tesis es la búsqueda de nuevas fases laminares sintetizadas con métodos no convencionales. Se ha investigado que el control de variables como la temperatura, tiempo de reacción y propiedades dadoras de los solventes utilizados son cruciales en la síntesis solvotermal. El desarrollo experimental consideró las variables mencionadas, permitiendo obtener a partir de dos grupos de reactantes, compuestos con distintas e iguales estequiometria pero con diferentes morfologías. Todo esto con el fin último de satisfacer la fuerte necesidad de buscar nuevas tecnologías que aporten estructuras al campo de energías alternativas que sean más accesibles y con costo razonable, que tenga un gran potencial de aplicación en el campo de las baterías recargables de litio o como materiales activos en diversos dispositivos electroquímicos, lo cual ha sido objeto de que un número importante de investigadores manifiesten interés en las propiedades ópticas, eléctricas y electroquímicas de una nueva generación de estructuras.Publicación Optimización y validación de una metodología analítica para la cuantificación de plomo en sangre y plasma; como indicadores biológicos de contaminación ambiental, mediante espectrofotometría de absorción atómica con horno de grafito (ETAAS)(2011) Christie-Hidalgo, Jocelyn Edith; Stegen-Iglesias, Susana de Lourdes; Universidad Católica del NorteEl presente trabajo tiene como objetivo general, validar la metodología analítica necesaria para lograr una cuantificación precisa, exacta y veraz del metal pesado ecotóxico plomo en sangre y suero plasmático, mediante la técnica de espectroscopía atómica con horno de grafito (ETAAS). Para la validación del método propuesto se utilizó el método de adición estándar, análisis de dopaje, análisis de recuperación, además de la utilización de materiales de referencia certificados para sangre (05PB31-05PB16 Y 0SPB14) y plasma (ASTASOL — ACYT BSM). A la vez, se optimizó la toma de muestra en sangre, su almacenamiento, transporte y su conservación. Se investigó el plomo en sangre total y plasmática (representa el plomo circundante difusible en los tejidos, en lugar de la cantidad de plomo sanguíneo total) en 50 estudiantes (voluntarios) de la Universidad Católica del Norte, Antofagasta, Chile. El grupo no tiene riesgo de exposición laboral al Pb, pero si ambiental y está formado por hombres (42%) y mujeres (58%).Publicación Geometría de elático no-euclideana y control optimal(2004) Rodríguez, Julio César; Universidad Católica del NortePublicación Efecto de la concentración de sal y la temperatura en la fisiología y en el proteoma del extremófilo vidrio sp. aislado del Salar de Atacama(2011) Gallardo-Alcayaga, Karem Daniela; Remonsellez-Fuentes, Francisco; Universidad Católica del NorteLos halotolerantes son microorganismos que pueden tolerar y crecer en ausencia de sal y en altas concentraciones de la misma. En general, los microorganismos halotolerantes utilizan algunos mecanismos fisiológicos tales como la pigmentación, la composición lipídica, la acumulación de compuestos osmoprotectores, la movilidad y la síntesis de flagelo para enfrentar el estrés osmótico. Por otro lado, los microorganismos psicrófilos son capaces de crecer a bajas temperaturas (alrededor de los 0 ºC). Estos microorganismos presentan mecanismos de adaptación en macromoléculas como proteínas, lípidos celulares y también relacionado con la captación de solutos a través de sus lípidos de membrana. Actualmente, solo un pequeño número de los microorganismos que habitan en los Salares del Norte de Chile han sido aislados y caracterizados. La mayoría de los mecanismos de adaptación a altas concentraciones de sal se han descrito en microorganismos aislados desde ambientes marinos. Se conoce muy poco sobre los mecanismos fisiológicos de respuesta al estrés osmótico en psicro- y halotolerantes aislados desde Salares. Este estudio se planteó como objetivo determinar los efectos de la concentración de sal y la temperatura en respuestas fisiológicas como el crecimiento, la movilidad, la pigmentación, los ácidos grasos y la expresión global de proteínas en una cepa bacteriana perteneciente al género Vibrio aislada desde el Salar de Atacama. Se utilizaron técnicas de cultivo, además se realizaron ensayos de movilidad en placas con medio de cultivo definido sólido, técnica de cromatografía gaseosa (enviados a la Universidad Católica de Temuco) para identificar los ácidos grasos y cuantificar en porcentaje su presencia, finalmente se utilizó la técnica de electroforesis bidimensional de proteínas y tinciones de plata y coomassie.Publicación No densidad del Axioma A(a) en DIF2 (S2)(1997) Soto-Rojo, Susana Marcela; Vera-Valenzuela, Jaime; Universidad Católica del NortePublicación Teorema de Parry, Milnor y Thurston(2006) Rozas-Rivera, Esmirna J.; Vera-Valenzuela, Jaime; Universidad Católica del NortePublicación El teorema de parry y (Milnor-Thurston) para árboles(2006) Oblitas-Díaz, Yober; Vera-Valenzuela, Jaime; Universidad Católica del Norte