Este jueves 19 se realizará la defensa del Seminario de investigación: Simulaciones de dinámica de solitones y polarones en polímeros conductores, de Leandro Manuel Arancibia. La misma será cerrada, es decir sin la posibilidad de asistir por las razones que son de público conocimiento, por lo que solicitamos a la comunidad NO concurrir, ya que no se le permitirá el ingreso.
Carrera: Licenciatura en Ciencias Básicas con orientación en Física
Estudiante: Leandro Manuel Arancibia
Director: Dr. Alejandro Lobos
Mesa examinadora: Dr. Alejandro Lobos, Dr. Andrés Aceña, Dr. Cristian Sánchez
Fecha: Jueves 19 de marzo a las 10:00 hs
Lugar: Auditorio de la FCEN
Resumen:
En la década del setenta el descubrimiento de polímeros conductores marcó un hito histórico en la ciencia de polímeros. Esto generó novedosas y promisorias líneas de investigación en la frontera de la física y la química. Grandes interrogantes fundamentales,tales como ¿cuál es la importancia relativa en el acoplamiento electrón-electrón y electrón-red en estos dispositivos? ¿qué procesos están implicados en el transporte de carga que permiten la conductividad eléctrica?¿existen teorías efectivas capaces de describir satisfactoriamente el comportamiento de estos materiales?, etcétera, han sido estudiados desde entonces desde una nueva perspectiva. Así mismo, una verdadera revolución tecnológica en la fabricación de semiconductores orgánicos ha ido en ascenso desde entonces. Ejemplos de estos dispositivos son: celdas solares orgánicas, semiconductores orgánicos transparentes, diodos emisores de luz orgánicos, pantallas flexibles, transistores de efecto de campo eléctrico orgánicos, etcétera. El estado del arte indica que la conducción eléctrica en estos dispositivos es facilitada por la presencia de excitaciones topológicas no lineales, denominadas solitones y polarones. Dichas excitaciones emergen espontáneamente en algunos polímeros cuando son cargados eléctricamente mediante técnicas de dopaje. Frente a la aplicación de un campo eléctrico es posible que viajen como un todo conformando una cuasipartícula efectiva. Esto es debido, en gran parte, al acoplamiento característico de estos materiales entre electrones y iones. Los principales objetivos de este trabajo fueron estudiar ¿qué sucede cuando aplicamos diferentes perfiles de campo eléctrico a estas excitaciones?¿De qué depende la estabilidad de estas cuasipartículas?¿Es posible utilizar modelos efectivos que describan este tipo de problemas? Para responder estos interrogantes, utilizamos el Hamiltoniano SSH propuesto por Su-Schrieffer-Heeger para la configuración trans del poliacetileno. Las hipótesis que contiene el modelo son: una red cristalina en una dimensión para el poliacetileno, temperatura al cero absoluto, ausencia de desorden e impurezas, condiciones periódicas de contorno, un enfoque cuántico de aproximación tight binding para los electrones y un tratamiento clásico para los iones. De allí pudimos deducir las ecuaciones de movimiento a partir de la minimización de la energía. Los resultados fueron obtenidos mediante simulaciones numéricas, de computadoras de escritorio y del cluster Toko de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UNCuyo. Encontramos regímenes de estabilidad de solitones y polarones para diferentes perfiles de campo eléctrico con valores específicos de intensidad de campo y tiempo de exposición al mismo. En particular, hallamos la oscilación estable de un solitón frente a un campo eléctrico sinusoidal, esto suscita la esperanza de diseñar dispositivos orgánicos que utilicen corriente alterna no estudiados hasta el momento. Por otro lado, para todos los perfiles de campo eléctrico, notamos que la desestabilización de las excitaciones no lineales es proporcional a la intensidad de campo eléctrico y al tiempo de exposición. Así mismo, los resultados parecen indicar que los solitones pierden estabilidad al superar cierta velocidad crítica. Finalmente, encontramos que es posible generar configuraciones de polarones con mayor estabilidad cuando hay solapamiento entre los solitones que lo conforman. Como perspectivas a futuro pretendemos profundizar en los fenómenos de disipación del problema. Así como también ir aumentando gradualmente la complejidad contemplando temperaturas finitas, condiciones abiertas de contorno, impurezas y desorden. Por otro lado, esperamos adaptar este modelo y proponer otros para diferentes tipos de polímeros conductores.
