Las películas delgadas se vienen estudiando con más frecuencia a consecuencia que cada vez se obtienen mejores materiales que se utilizan en la fabricación de celdas solares, protectores de pantalla, sensores de alta resolución, celdas de energía y otros nuevos inventos que ayudan a preservar el medio ambiente. El transporte de electrones mediante los materiales ha sido siempre el desafío de la humanidad y las películas delgadas son una solución a este desafío, la conductividad es una propiedad intrínseca de cada material. La medida de la conductividad en materiales como la deposición de películas delgadas se puede hacer mediante la técnica de las cuatro puntas utilizando como fuente de alimentación un sistema de corriente directa que se coloca en los extremos de la muestra obteniéndose la medida de la conductividad que va a ser característica para cada material, este tipo de medidas la hacemos a temperatura ambiente. El sistema de medida implementado nos permite ver en forma práctica y rápida el comportamiento de las películas delgadas midiendo la conductividad vs la temperatura el cual nos muestra la curva característica de un conductor, semiconductor. En las películas delgadas el fenómeno de anisotropía se debe al ordenamiento espacial de los átomos en la red cristalina y afecta las propiedades mecánicas, eléctricas y ópticas de las películas. En cuanto a las propiedades eléctricas, un aspecto interesante de la conductividad es su dependencia con la dirección de la corriente eléctrica en los monocristales de metales no cúbicos. En los materiales conductores como el cobre se tiene resistividad de 1.68x 10-8 Ώ-m a 200C y no ofrece mucha resistencia al paso de la corriente lo mismo ocurre con el aluminio, pero con una cualidad que a bajas temperaturas adquiere la propiedad superconductora. / Trabajo de suficiencia profesional

En el presente trabajo se analiza la influencia de los espines sobre los coeficientes de transporte electrónico, tales como la conductividad eléctrica, termopotencia, contribución electrónica a la conductividad térmica y el número de Lorenz (poniendo énfasis en el régimen de bajas temperaturas; es decir, < 90 K), para el caso de los cuasicristales icosaédricos monocristalinos Al64Cu23Fe13 y Al70.8Pd20.9Mn8.3 y de los policristalinos Al62Cu25.5Fe12.5 y Al64Cu23Fe13 (sólido y nanoestructurado), con los valores experimentales tomados de las referencias [Dolinˇsek 07], [Pope 99], [Biluˇsi´c 00] y [Quispe 11], respectivamente. El estudio de las cantidades de transporte se realizó dentro del marco de la teoría de respuesta lineal. Es así que proponiendo un modelo fenomenológico del tipo gaussiano para la contribución de los espines a la conductividad espectral se determinan los coeficientes cinéticos Lij , los cuales a su vez nos permiten determinar la dependencia de los coeficientes de transporte con la temperatura. Dicho cálculo fue realizado tanto numérica como analíticamente. Luego, considerando la regla inversa de Matthiessen, la cual es válida para cuasicristales, se le adicionó a los términos anteriores las expresiones analíticas para los coeficientes de transporte (tomados de la ref. [Landauro 03]) que considera tanto el criterio de estabilización Hume-Rothery como efectos de hibridización entre los orbitales sp de aluminio y los orbitales d del metal de transición activo (Fe, Mn, entre otros), pero no efectos de espines. De este modo se obtienen expresiones anal´ıticas para los coeficientes de transporte que se encuentran en concordancia con los resultados numéricos y con los valores experimentales. Más aún, para el caso de la conductividad eléctrica, dicha relación permite determinar un mínimo en la misma a las temperaturas de ∼ 19.4 K, 24.8 K, 150.4 K y 12.6 K para los cuasicristales Al64Cu23Fe13 (monocristalino), Al62Cu25.5Fe12.5, Al70.8Pd20.9Mn8.3 y Al64Cu23Fe13 (s´olido policristalino) que están en concordancia cuando se comparan con los valores experimentales de 21 K, 22.3 K, 143.9 K y 12 K para dichos cuasicristales. Finalmente, el parámetro λ propuesto (definido como la razón entre las contribuciones de espines y de los efectos Hume Rothery y de hibridización sp − d a la conductividad eléctrica) nos permite cuantificar el efecto magnético sobre la dependencia de la temperatura de los coeficientes de transporte electrónico. Se proponen dos formas alternativas y simplificadas que permitan obtener el parámetro λ y así cuantificar la contribución magnética a los coeficientes de transporte.

Ingeniero Civil Químico / Los nanocómpositos de polímero/nanotubos de carbono (CNT por sus siglas en inglés) presentan propiedades piezoresistivas, es decir, varían su resistencia eléctrica al ser deformados, por lo que pueden ser utilizados como sensores. Para que un nanocompósito sea conductor, los nanotubos tienen que formar una red interconectada que atraviese el material, fenómeno que se conoce como percolación. La concentración de nanotubos para la cual se forma dicha red, es conocida como la concentración, o punto de percolación. La ocurrencia de percolación depende además de la geometría de los nanotubos, la alineación y la dispersión de estos. En los nanocompósitos conductores, la corriente se transmite a través de los CNT por efecto túnel, el cual depende exponencialmente de la distancia entre los CNT. Al aplicar una deformación, la distancia entre los CNT cambia, y por lo tanto cambia su conductividad. En este trabajo se realizó una simulación computacional que representa el comportamiento de los nanocómpositos de polímero/CNT, considerando distintas concentraciones de nanotubos, con distinta flexibilidad y porcentajes de aglomeración, además de considerar diferentes deformaciones aplicadas al compósito. Para cada caso, se estudió la probabilidad de percolación y resistencia del compósito. La concentración se varió desde un 0.39% a un 3.92% en volumen. La aglomeración se varió entre un 0 y un 100%, considerando así estados dispersos, aglomerados y mixtos. Se consideraron geometrías de nanotubo rígidas y flexibles. Se utilizaron deformaciones de entre un 0 y un 20% Los resultados mostraron la ocurrencia de percolación, acompañada del aumento en la conductividad. Además, al aplicar deformaciones, efectivamente aumenta la resistencia del nanocompósito. Otro resultado importante que la sensibilidad ante deformaciones es mayor en torno al punto de percolación. Todo esto, esta de acuerdo con lo reportado en experimentos y simulaciones anteriores. Se encontró además que en torno a una aglomeración de un 20%, se minimiza la concentración de nanotubos necesaria para que ocurra percolación. Este es el principal resultado de este trabajo, ya que la existencia de una aglomeración óptima ha sido planteada experimentalmente, pero no ha sido reportado en simulaciones anteriores.

En el presente trabajo se analiza la influencia del espín electrónico sobre la dependencia de la conductividad eléctrica con la temperatura (en particular a bajas temperaturas; es decir, menor 90 K), para el caso del cuasicristal icosaédrico monocristalino Al64Cu23Fe13. El estudio de dicha influencia se realizó dentro del marco de la teoría de respuesta lineal. Es así que proponiendo un modelo fenomenológico del tipo gaussiano para la contribución de los espines a la conductividad espectral se determina el coeficiente cinético L11 el cual permite, a la vez, determinar la dependencia de la conductividad eléctrica con la temperatura. Dicho cálculo fue realizado tanto numérica como analíticamente. Luego, considerando la regla inversa de Matthiessen, la cual es válida para cuasicristales, se le adicionó al término anterior una expresión analítica para la conductividad eléctrica (tomada de la Ref. [Landauro 03]) que considera tanto el criterio de estabilización Hume-Rothery como efectos de hibridización entre estados sp de aluminio y d de hierro, pero no efectos de espines. De este modo se obtiene una expresión analítica para la conductividad eléctrica total la cual se encuentra en buen acuerdo con los resultados numéricos y con los valores experimentales (tomados de la Ref. [Dolinˇsek 07]). Más aún, dicha relación predice un mínimo en la conductividad eléctrica a la temperatura de 19.4 K que esta en buen acuerdo con el valor experimental de 21 K. / The influence of the electronic spin on the temperature-dependent conductivity (in particular at low temperatures; i.e. less 90 K) is analyzed for the case of the monocrystalline icosahedral Al64Cu23Fe13 quasicrystal. Within the framework of the linear response theory and after proposing a phenomenological model of Gaussian-type for the contribution of spins to the spectral conductivity I calculate the kinetic coefficient L11 which allows us to determine the temperaturedependent conductivity. This calculation was carried out numerically and analytically. Then, considering the inverse Matthiessen rule (valid for quasicrystals) the previous result is added to an analytical expression for the conductivity (taken from Ref. [Landauro 03]) that considers both, the Hume-Rothery stabilization criterium, and hybridization effects between sp states of aluminium and d states of iron, but no effects due to the spins. In this way an analytical expresión for the total conductivity is obtained which is in good agreement with the numerical calculations and the experimental values (taken from Ref. [Dolinˇsek 07]). Moreover, such analytical relation predicts a conductivity minimum around the temperature of 19.4 K, also in good agreement with the experimental value of 21 K.

En el presente trabajo se analiza la influencia del espín electrónico sobre la dependencia de la conductividad eléctrica con la temperatura (en particular a bajas temperaturas; es decir, menor 90 K), para el caso del cuasicristal icosaédrico monocristalino Al64Cu23Fe13. El estudio de dicha influencia se realizó dentro del marco de la teoría de respuesta lineal. Es así que proponiendo un modelo fenomenológico del tipo gaussiano para la contribución de los espines a la conductividad espectral se determina el coeficiente cinético L11 el cual permite, a la vez, determinar la dependencia de la conductividad eléctrica con la temperatura. Dicho cálculo fue realizado tanto numérica como analíticamente. Luego, considerando la regla inversa de Matthiessen, la cual es válida para cuasicristales, se le adicionó al término anterior una expresión analítica para la conductividad eléctrica (tomada de la Ref. [Landauro 03]) que considera tanto el criterio de estabilización Hume-Rothery como efectos de hibridización entre estados sp de aluminio y d de hierro, pero no efectos de espines. De este modo se obtiene una expresión analítica para la conductividad eléctrica total la cual se encuentra en buen acuerdo con los resultados numéricos y con los valores experimentales (tomados de la Ref. [Dolinˇsek 07]). Más aún, dicha relación predice un mínimo en la conductividad eléctrica a la temperatura de 19.4 K que esta en buen acuerdo con el valor experimental de 21 K. / -- The influence of the electronic spin on the temperature-dependent conductivity (in particular at low temperatures; i.e. less 90 K) is analyzed for the case of the monocrystalline icosahedral Al64Cu23Fe13 quasicrystal. Within the framework of the linear response theory and after proposing a phenomenological model of Gaussian-type for the contribution of spins to the spectral conductivity I calculate the kinetic coefficient L11 which allows us to determine the temperaturedependent conductivity. This calculation was carried out numerically and analytically. Then, considering the inverse Matthiessen rule (valid for quasicrystals) the previous result is added to an analytical expression for the conductivity (taken from Ref. [Landauro 03]) that considers both, the Hume-Rothery stabilization criterium, and hybridization effects between sp states of aluminium and d states of iron, but no effects due to the spins. In this way an analytical expresión for the total conductivity is obtained which is in good agreement with the numerical calculations and the experimental values (taken from Ref. [Dolinˇsek 07]). Moreover, such analytical relation predicts a conductivity minimum around the temperature of 19.4 K, also in good agreement with the experimental value of 21 K. / Tesis

Se presentan dos trabajos independientes desarrollados en paralelo, el primero corresponde al cuerpo de la memoria, dirigido por el profesor Raúl Muñoz A. El segundo se expone en el apéndice A, dirigido por la profesora Judit Lisoni R. En el trabajo principal se presenta una comparación rigurosa entre datos de resistividad eléctrica y predicciones teóricas que incluyen el modelo de Palasantzas y el modelo mSXW-fractal, que predicen la resistividad generada por la dispersión electrón-superficie en películas delgadas de oro, sin usar parámetros ajustables, cuando la rugosidad superficial obedece una ley de escalamiento fractal. Encontramos que ambas teorías conducen a una descripción aproximada de la dependencia en temperatura de la resistividad. Sin embargo la descripción del transporte de carga basada en el escalamiento fractal parece sobre-simplificada y el aumento de resistividad proveniente de la dispersión electrón-superficie no se condice con otros resultados experimentales. Si las muestras están constituidas por granos tales que el diámetro promedio D es mayor a l0(300), el camino libre medio electrónico en el cristal de oro a 300 K, entonces el aumento en la resistividad predicho es menor al 5%. Esto parece inconsistente con resultados publicados de efectos magnetomórficos en este tipo de muestras, que demuestran que la dispersión electrón-superficie es el mecanismo dominante a 4 K. Por el contrario si las muestras están constituidas por granos cuyo D es menor a l0(300), entonces el mecanismo de dispersión electrónica dominante no es la colisión electrón-superficie sino la colisión electrón-borde de grano, que no está incluida en ninguna de las dos teorías. En el apéndice A se presenta un estudio de la cinética de oxidación a temperatura ambiente (TA) de películas delgadas de níquel de 5 nm y 10 nm de espesor. El proceso de oxidación fue monitoreado en el tiempo usando dos metodologías: (a) in-situ por medio de mediciones eléctricas y (b) ex-situ utilizando los espectros obtenidos de fotoelectrones inducidos por rayos X resueltos en ángulo (AR-XPS). Se generaron métodos para calcular la ganancia de oxígeno en función del tiempo. Se determinó que la ganancia en peso wg crece con el tiempo siguiendo una ley de potencias: wgt, siendo =0.17±0.05. Este valor difiere notoriamente del valor del bulto que presenta un comportamiento logarítmico a TA ó de =0.5 para temperaturas mayores que 400 ºC. Desde el punto de vista de composición, XPS mostró que a tiempos muy cortos de exposición al aire, i.e. < 1h, el estado de oxidación predominante es Ni2+ (Ni(OH)2 y NiO). A tiempos largos de exposición, i.e. >> 1 h, van apareciendo compuestos con estado de oxidación Ni3+ y el NiO desaparece. Gracias a este trabajo pudimos implementar exitosamente dos metodologías experimentales (mediciones de resistencia combinadas con resultados de XPS) que ayudan a determinar la cinética de oxidación de materiales en forma indirecta. Estas dos técnicas no se habían implementado hasta ahora en nuestro laboratorio y los reportes en la literatura son escasos.

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La caracterización de la variabilidad espacial de las propiedades del suelo y la complejidad de factores que inciden en el rendimiento de los cultivos, constituyen los principales desafíos para la adopción de tecnologías para el manejo sitio específico. Los avances en técnicas de sensoramiento directo del suelo han sido ampliamente documentados como métodos rápidos, eficientes y precisos para la delimitación de zonas de manejo a escala de lote. Entre ellos, la Conductividad Eléctrica aparente del suelo (CEa) ha sido estudiada debido a que su determinación geofísica está influenciada por una combinación de propiedades físico químicas del suelo que incluyen contenido y mineralogía de arcillas, contenido de agua, materia orgánica, capacidad de intercambio catiónico y temperatura del suelo. El objetivo fue determinar la existencia de la variabilidad espacial de propiedades del suelo a partir de su relación con la CEa, utilizando a ésta como variable predictora para la delimitación de zonas de manejo homogéneo. Tres lotes agrícolas ubicados en el Partido de Tres Arroyos fueron utilizados. A cada lote se le realizaron mediciones de CEa, altura y profundidad efectiva (PE). La CEa fue determinada a partir del sensor Veris 3100 a dos profundidades: 0-30 cm (CEa30) y 0-90 cm (CEa90). A partir del análisis geoestadístico se diferenciaron dos zonas de CEa para cada lote, dentro de las cuales se procedió al muestreo de suelo a dos profundidades 0-30 y 30-90 cm. Las propiedades analizadas fueron materia orgánica, capacidad de intercambio catiónico, pH, conductividad eléctrica del extracto y textura. Las propiedades de suelo y su asociación con zonas de CEa fueron analizadas utilizando ANOVA con un diseño de factores anidados. La relación entre CEa con altura y PE se evaluó mediante regresión espacial. Los resultados indican que las relaciones entre las propiedades del suelo y las zonas de CEa no fueron consistentes. El contenido de arcilla presentó diferencia significativa entre zonas de CEa30 en todos los lotes y no se hallaron diferencias significativas entre zonas de CEa90. No se presentó relación significativa entre la altura y la CEa30 en ninguno de los lotes. Se presentó relación significativa entre la PE y la CEa30. A partir de este estudio se concluye que los valores altos de CEa30 estuvieron relacionados a zonas someras debido a su mayor contenido de arcilla. Para la CEa90, es posible que la variabilidad en profundidad del horizonte petrocálcico haya interferido en la medición de la CEa. / The characterization of the spatial variability of soil properties and the complexity of factors that affects crop yield are the major challenges for the adoption of technologies for site-specific management. Advances in direct soil sensing techniques have been widely documented as rapid, efficient and accurate methods for management zone at field scale. Among them, the apparent electrical conductivity of soil (ECa) has been studied because its determination is influenced by a combination of soil physical and chemical properties including clay mineral content, water content, organic matter, cation exchange capacity and soil temperature. The objective was to determine the existence of the spatial variability of soil properties from its relationship with ECa, using it as a predictor for the delimitation of homogeneous management zones. Three agricultural fields located in Tres Arroyos Department were used. ECa measurements, elevation and effective depth (ED) were evaluated at field scale. ECa was measured using Veris 3100 sensor at two depths: 0-30 (ECa30) and 0-90 cm (ECa90). A geostatistical analysis was performed to differ two ECa zones for each field, within which we proceeded to soil sampling at two depths 0-30 and 30-90 cm. The properties analyzed were organic matter, cation exchange capacity, pH, electric conductivity of the extract and texture. The soil properties and its association with ECa zones were analyzed using ANOVA with nested factors design. The relationship among elevation and ED with ECa was assessed using spatial regression model. The results indicate that the relationship among soil properties and ECa zones were not consistent. Clay content was significantly different among ECa30 zones in all fields and no significant differences among ECa90 areas were found. No significant relationship among elevation and ECa30 in any fields. Significant relationship among the ED and ECa30 was found in all fields. From this study we conclude that ECa30 high values will be related to shallow zones because of its higher clay content. For ECa90, it is possible that the variability in depth petrocalcic horizon could be interfered in ECa measurement.

Determinar las características más importantes del cuasicristal icosaédrico y que son las que tienen mayor influencia en las propiedades de conducción de este material procedemos a sintetizar el cuasicristal Al64Cu23Fe13. La muestra es caracterizada por difracción de rayos X, espectroscopia Mossbauer y microscopía electrónica de barrido. Además se calcula el parámetro de red 6-dimensional obteniéndose A6D = 6,309A, que coincide con los valores reportados por otros laboratorios. La aperiodicidad de largo alcance evidenciada en el patrón´ de difracción nos sirve para plantear modelos unidimensionales cuasiperiodicos que describan ´ dicha característica del cuasicristal. A pesar que estos modelos unidimensionales nos permiten reconocer diferencias marcadas entre cuasicristales y cristales su comparación con experimentos ´ presenta fuertes limitaciones. Por ello se desarrolla un modelo tridimensional de la fase cristalina Al12Fe la cual es afín al cuasicristal ya que presenta semejanzas en su simetría local. Con ayuda de cálculos ab-initio (LMTO-ASA) logramos identificar elementos de los cuasicristales icosaédricos que describan en forma parcial su conductividad eléctrica. Finalmente, en base a los resultados teórico-experimentales obtenidos se indican los elementos que consideramos esenciales para la determinación de las propiedades electrónicas de cuasicristales. / Tesis

En este trabajo se exponen las primeras medidas de magnetorresistencia en películas de oro depositadas sobre mica en la configuración de MacDonald. En esta configuración el campo eléctrico es ortogonal al campo magnético y ambos campos están contenidos en el plano de la película. La señal de magnetorresistencia puede ser atribuida inequívocamente al scattering electrón-superficie rugosa. Las medidas fueron realizadas en un conjunto de cuatro películas delgadas de oro de distinto espesor. Las condiciones de fabricación de las películas permiten observar claramente el efecto del scattering electrón-superficie rugosa en distintos coeficientes de transporte. La medición de magnetorresistencia se efectuó utilizando el método de cuatro contactos a bajas temperaturas T (4 K ≤ T ≤ 50 K) bajo un campo magnético intenso B (1.5 T ≤ B ≤ 9 T), utilizando amplificadores sintonizados. Se observó una clara dependencia de la magnetorresistencia con el espesor de las películas. El cambio porcentual de resistividad debido a la acción del campo magnético a una temperatura de 4 K y a un campo magnético de 9 T son de 7% para la película más delgada (72 nm) y 21% para la películas más gruesa (266 nm). Se realizó una comparación entre teoría y experimento, donde la predicción teórica, basada en la ecuación de transporte de Boltzmann, no reproduce el comportamiento de la magnetorresistencia MacDonald. La predicción conduce a una magnetorresistencia negativa, mientras que el valor medido es positivo. La magnetorresistencia observada crece al aumentar el espesor de la muestra, contrariamente a lo predicho por la teoría.