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Tesis (Doctor en Ciencias Químicas) - - Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas, 2019 Antes de comenzar a hablar de las baterías de ion-litio, tema central de la presente tesis, es importante introducir de forma breve la definición de batería y su clasificación, así como los fundamentos básicos de su funcionamiento. Uno de los objetivos más ambiciosos y necesarios del mundo actual es encontrar alternativas baratas y eficientes para generar y almacenar energía eléctrica, de modo de reducir la ingente cantidad de gases de efecto invernadero que se liberan a la atmósfera y, de modo simultáneo, aliviar la presión sobre la demanda de combustibles fósiles, principal causa humana de la producción de este efecto. Asimismo, el mundo está sufriendo un permanente crecimiento en el consumo de energía eléctrica que, bajo las actuales circunstancias, agrava la contaminación ambiental, sometiendo al planeta a un estrés climático extremo [1]. Este contexto impone la necesidad de generar energías renovables, limpias y con criterios de sostenibilidad. Como la generación de energías renovables (eólica y solar) en general tiene una baja previsibilidad en escalas cortas de tiempo, los sistemas de almacenamiento más eficientes surgen como la mejor alternativa para afrontar este problema. En este sentido, la investigación en el campo de los dispositivos de almacenamiento de energía juega un rol preponderante para el desarrollo de un paradigma energético que incorpore criterios de sostenibilidad. Hay muchas formas de almacenar energía. Esto puede ser energía nuclear, mecánica, química, térmica, eléctrica o biológica. Una vez almacenada la energía en alguna de sus formas, esta puede ser transformada, por ejemplo, como energía eléctrica, cuando se la requiera. En tal sentido, una manera de clasificar los dispositivos de almacenamiento de energía eléctrica es según el tipo de energía acumulada (Esquema 1.1). Se puede citar a modo de ejemplo las plantas hidroeléctricas, que convierten la energía mecánica del agua en electricidad, o los superconductores magnéticos, que almacenan energía a través de un campo electromagnético. Las baterías se encuentran dentro de esta clasificación (Esquema 1.1) como un dispositivo que almacena energía de forma electroquímica, ya que convierten la energía química contenida en sus materiales activos directamente en energía eléctrica a través de una reacción de óxido-reducción. 2021-12-31 Gavilán Arriazu, Edgardo Maximiliano. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina. Oviedo, Oscar Alejandro. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Teórica y Computacional; Argentina. Pinto, Oscar Alejandro. Universidad Nacional de Santiago del Estero. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Bionanotecnología del NOA; Argentina. Leiva, Ezequiel Pedro Marcos. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Teórica y Computacional. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones en Fisicoquímica de Córdoba; Argentina. Oliva, Fabiana Yolanda. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Fisicoquímica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones en Fisicoquímica de Córdoba; Argentina. Cannas, Sergio Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Física Enrique Gaviola; Argentina.

Tesis (Doctor en Física)--Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física, 2011. Estudiamos el modelo de Potts de q estados bidimensional, que presenta transiciones de fase magnéticas con temperatura de primer (q > 4) y segundo orden (q = 4). Trabajamos con simulaciones tipo Monte Carlo para las cuales implementamos distintas técnicas algorítmicas, incluyendo una implementación en GPUs. No obstante, presentamos también algunos resultados analíticos. Analizamos la Dinámica de Tiempos Cortos en la aproximación de Campo Medio del modelo de Potts con q=2 resolviendo exactamente la ecuación de Fokker-Planck asociada a la dinámica de Glauber. Confirmamos la validez de la hipótesis de escala de la Dinámica de Tiempos Cortos tanto cerca del punto crítico como de puntos spinodales. Mostramos que es posible definir el punto spinodal a partir del comportamiento dinámico del sistema a tiempos cortos. Estudiamos la metaestabilidad asociada a la transición de fase de primer orden para el modelo de Potts de q estados con q > 4. Realizamos un estudio sistemático de la dinámica del modelo de Potts luego de un enfriamiento brusco a temperaturas subcríticas. Para q > 4 advertimos la existencia de diferentes regímenes dinámicos, de acuerdo al rango de temperaturas. Caracterizamos estos regímenes y los correspondientes estados del sistema. We analyze the bidimensional q-state Potts model, a paradigmatic model in the study of Statistical Mechanics of Critical Phenomena and Phase Transitions, which presents first (q > 4) and second order (q ≤ 4) temperature driven magnetic phase transitions and has shown a very rich dynamic phenomenology. We mostly work on Monte Carlo numerical simulations, for which we have implemented different algorithm techniques, both traditional and original, including an implementation to run code on graphics cards. Nevertheless, we also present analytic results for some cases where this approach was possible. We study the Short Time Dynamics in the Mean-Field approximation for the 2-states Potts model (the Curie-Weiss model) solving the Fockker-Planck equation associated to the Glauber dynamics for this model. We obtain closed-form expressions for the first moments of the order parameter, near to both the critical and spinodal points, starting from different initial conditions. We confirm the validity of the short-time dynamical scaling hypothesis in both cases. We show that it is possible to define the spinodal point through the short time dynamical behaviour of the system; our definition works both for meanfield and short-range interactions systems. We study the the first order phase transition associated metastability for the q-state Potts model with q >4. We show that the spinodal point is clearly separated from the transition point for all q > 4, delimiting an interval of temperatures capable to hold metastable states. We provide numerical evidence for the existence of metastable states associated to the first order phase transition. We analyze the relaxation mechanism from these states to equilibrium. We perform a systematic study about the nonequilibrium dynamics of the Potts model on the square lattice after a quench from infinite to subcritical temperatures. We analyze the long term behaviour of the energy and relaxation time for a wide range of quench temperatures and system sizes. For q > 4 we found the existence of different dynamical regimes, according to quench temperature range. We characterize those regimes and the system’s corresponding states. We analyze in detail the finite size scaling properties of different relaxation times involved, as well as their temperature dependency.

Tesis (Doctor en Física)--Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física, 2011. En este trabajo de investigación se propone un mecanismo evolutivo de carácter muy general que resulta en una posible explicación a la ubiquidad de ciertas propiedades de las redes de interacción en una gran variedad de sistemas biológicos que involucran desde las escalas microscópicas de las redes celulares hasta las escalas macroscópicas de las redes ecológicas. Este mecanismo consta principalmente de un criterio de selección basado en la estabilidad de la dinámica del sistema que subyace a la red. Dicho mecanismo es incorporado en un modelo a partir del cuál se concluye que de dicho mecanismo emergen redes de topologías complejas que comparten muchas de las propiedades observadas en las redes biológicas. Juan Ignacio Perotti. Tolerancia a ataques dirigidos y fallas aleatorias en redes tróficas -- Sobre los datos obtenidos de la home page de A.G. Rossberg.

Tesis (Doctor en Física)--Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física, 2009. Las láminas ferromagnéticas ultradelgadas son sistemas magnéticos caracterizados por una fuerte anisotropía uniaxial producto del confinamiento del sistema en una de sus direcciones. Ésta favorece el alineamiento de los momentos magnéticos de los átomos perpendicular al plano de la lámina. El orden magnético de estos sistemas es de gran complejidad debido a la competencia entre las interacciones de intercambio y dipolar magnética a diferente escala espacial, además de la presencia de anisotropía. En el presente trabajo se propone un modelo de espines clásicos en donde se tiene en cuenta la interacción de intercambio (responsable del ordenamiento ferromagnético), anisotrópica (responsable de los ejes de fácil magnetización) y dipolar magnética (responsable de la generación de dominios magnéticos) para explicar la fenomenología. Ferromagnetic ultrathin films are characterized by a strong uniaxial anisotropy due to the presence of an interface. This may favor a perpendicular alignment of the magnetic moments within the film. An example of this system is the film obtained by the deposition of Fe on a Cu substrate. Competition between the short-range exchange interaction and long-range dipolar interaction plus the action of anisotropy generate complex magnetic order. Thin films magnetic properties are strongly dependent on preparation conditions, thickness and temperature. At low temperatures, the system presents stripes, characterized by a modulation of the perpendicular magnetization in one direction only. When the temperature is increased, the stripes become narrower up to a transition into a ferromagnetic in-plane state or to a disordered state depending on experimental parameters. The disordering process can be mediated by two disordered phases, the nematic, with π/2 rotational simetry, and the tetragonal liquid, with π/4 rotational simetry. In the first part, we study the thin-films magnetic properties in the limit of high anisotropy, where the system is described by an Ising with short and long range interactions. We present a detailed calculation of the (δ,T) phase diagram, δ being the ratio between exchange and dipolar interaction intensities and T the temperature. We compare the results of both mean field approximation and Monte Carlo numerical simulations in the region of low values of δ. We found that, in the regions of the phase diagram where Monte Carlo simulations display nematic order, the mean field approximation predicts hybrid solutions composed by stripes of different widths. Another remarkable qualitative difference between both calculations is the absence, in this region of the Monte Carlo phase diagram, of the temperature dependency of the equilibrium stripe width predicted by the mean field approximation. In the second part, we propose a Heisenberg model to account for the behavior at intermediate anisotropies. We calculate the complete zero temperature (δ,η) phase diagram, η being the ratio between anisotropy and dipolar interaction intensities. Increasing the value of η through the reorientation phase transition we find three different stripes solutions: a canted phase, with nonzero in-plane magnetization within the domains; a saturated phase, characterized by zero in-plane magnetization within the domains and nonzero within the domains walls; and Ising stripes, with zero in-plane magnetization and sharp walls. We also present a detailed calculation of the (T,η) phase diagram with δ = 6. We find that the limit of high η values is consistent with the results obtained with the Ising model. We observe the reorientation phase transition and stripe width dependence with temperature. The phase diagram presents a scaling law and can be extrapolated to arbitrary values of δ, obtaining a good agreement with experiment. We find that the mechanism mediating stripe width transitions is the dislocation dynamic. This dynamic becomes slower at high η values. Finally, we simulate wedges appreciating the same phenomenology as experimental systems. Santiago Alberto Pighín.