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Los núcleos activos de galaxias (AGN: Active Galactic Nuclei) se diferencian de las galaxias "normales" por el hecho de emitir una fracción significativa de energía que no puede ser explicada como resultado de procesos estelares. Esta fracción, proveniente de una región central muy compacta de la galaxia, es muy difícil de cuantificar. Los AGN del tipo "Narrow Line Seyfert 1" (NLS1; núcleo galáctico Seyfert 1 con líneas angostas; Osterbrock & Pogge, 1985; Goodrich, 1989) son una subclase de AGN con características de Seyfert 1 pero sin líneas anchas evidentes, lo cual implica grandes interrogantes sobre su dinámica y fuente central de excitación.El estudio de los NLS1 puede brindarnos importante información sobre la evolución de los AGN y los mecanismos de ionización dominantes en las regiones más internas de estos objetos.Los objetivos principales de este proyecto son:- Cuantificar la contribución del núcleo activo al total del flujo observado en espectros de AGNs- Determinar el índice espectral más representativo en diferentes regiones espectrales- Determinar masas de agujeros negros y la dinámica en las regiones más internas de los AGNs- Determinar las propiedades espectroscópicas y fotométricas de las galaxias huésped- Estudiar la relación entre las propiedades de los AGN y las de las galaxias huésped- Analizar fotométrica y espectroscópicamente el entorno de estos objetos.

En este trabajo se estudian las propiedades nucleares de una muestra de 53 galaxias Narrow Line Seyfert 1, de las cuales 39 son del Hemisferio sur. Las mismas fueron observadas desde el Complejo Astronómico El Leoncito, en San Juan. Se lleva a cabo un estudio espectroscópico de estos objetos para analizar la dinámica nuclear y estudiar las propiedades de la región de líneas anchas (BLR), la región de líneas angostas (NLR) y la región de líneas intermedias (ILR). En la primera parte del trabajo se presentan los fundamentos básicos sobre la actividad nuclear en galaxias. Se estiman las masas de los agujeros negros centrales de las galaxias de la muestra y se encuentra que los objetos caen por debajo de la relación M-σ utilizando 5 líneas de emisión de la NLR como sustitutas de la dispersión de velocidades estelares. Se estudian además las asimetrías en la línea [OIII]λ5007 encontrando una correlación entre la misma y la masa de los agujeros negros.

Mediante una metodología que combina técnicas experimentales y cálculos de primeros principios se estudiaron los sesquióxidos de tierras raras (RE₂O₃) de fases A y C, puros y dopados con impurezas aceptoras Cd y donoras Ta. En el aspecto teórico, se utilizó el método Augmented Plane Waves plus local orbitals (APW+lo), desarrollado en el marco de la Teoría del Funcional Densidad. En el caso particular de los sesquióxidos lantánidos (Ln₂O₃), a fin de tratar los electrones Ln-4f fuertemente correlacionados se usó la aproximación para la energía de intercambio y correlación Coulomb Corrected Local Spin Density Approximation (LSDA+U). En el aspecto experimental, el estudio incorpora resultados provenientes del uso de técnicas hiperfinas, tales como la espectroscopía de las Correlaciones Angulares Perturbadas Diferenciales en Tiempo (PAC) o la espectroscopía Mössbauer. En particular, se analizó en detalle el Gradiente de Campo Eléctrico (GCE) en los sitios de catión, el cual puede medirse con gran precisión y a su vez puede predecirse con el método APW+lo. Se presenta por primera vez una determinación PAC del GCE para el sistema C-Sc₂O₃, usando la sonda ⁴⁴Ti→⁴⁴Sc. Además, en lo referente a los sistemas impureza-huésped, se profundizó el estudio del GCE en estos sistemas implantando la sonda ¹⁸¹Hf→¹⁸¹Ta y realizando nuevas medidas del GCE en C-Sc₂O₃ y C-In₂O₃, como así también se presentan las primeras medidas del GCE en A-La₂O₃ y A-Nd₂O₃. A partir de la comparación de las predicciones del método APW+lo con los resultados experimentales existentes en la literatura se estudiaron las propiedades estructurales y electrónicas de los sistemas abordados, y se ponderó la capacidad predictiva del método APW+lo. Se comprobó que la descripción teórica realizada para las estructuras y las densidades de estados resultan adecuadas, y que existe un buen acuerdo con las determinaciones experimentales. Respecto al GCE, mediante el doble abordaje experimental y de primeros principios propuesto, se estudió el origen del mismo en cada sitio catiónico. Se comprobó que para los sistemas C-Ln₂O₃ puros el tratamiento dado por el método LSDA+U no predice adecuadamente la contribución f al GCE. Por otro lado, para los sesquióxidos dopados con Cd y Ta se demostró que el GCE se debe mayormente a la carga tipo p de valencia, y que una correcta predicción de este observable requiere considerar las distorsiones estructurales inducidas por las impurezas.

Uno de los objetivos de este trabajo es la determinación de la magnitud y simetría del tensor GCE en óxidos semiconductores policristalinos y también la determinación de la orientación en el caso de óxidos monocristalinos, utilizando la espectroscopía PAC, con el fin de chequear las predicciones de estos observables realizadas mediante cálculos ab initio de estructura electrónica en el marco de la DFT. Del buen acuerdo entre teoría y experimento se pretende validar las propiedades estructurales y electrónicas predichas por estos cálculos mediante la utilización del método “Full-Potential Augmented Plane Wave + Local Orbital” (FP-APW+lo). El estudio de estas propiedades constituye el segundo objetivo del trabajo. La determinación experimental del tensor GCE en muestras monocristalinas nos permite obtener la orientación del GCE, un observable adicional a los determinados usualmente en policristales, con el fin de mejorar la confiabilidad de la validación de las predicciones teóricas.

En este trabajo se estudiaron diversos materiales basados en carbono. En primer lugar se estudió el efecto de la irradiación iónica y electrónica sobre grafito pirolítico altamente orientado (HOPG) desde una perspectiva estructural y topográfica, con el objetivo de contribuir al entendimiento de la influencia de los defectos producidos en la estructura sobre las propiedades magnéticas en este tipo de grafito. Se eligieron iones H+ y electrones como los proyectiles incidentes, utilizando diferentes dosis y energías que permiten establecer comparaciones y correlacionar aspectos estructurales y morfológicos con respuestas magnéticas de las muestras. Se concluye a partir de los resultados con irradiación iónica, que ciertos defectos dependen más fuertemente de la dosis que de la energía incidente, y se identifican y clasifican estos defectos utilizando espectroscopía Raman. Adicionalmente, se caracterizan los defectos superficiales observados mediante microscopía de fuerza atómica, concluyendo que los correspondientes a las muestras irradiadas con iones se deben a la rotura superficial de ampollas de gas hidrógeno producidas en las muestras como consecuencia de las irradiaciones. En el caso de las muestras irradiadas con electrones, los defectos superficiales presentan un aspecto rugoso, originado posiblemente por un efecto conjunto entre la generación de defectos puntuales y un aumento de temperatura local en el punto de incidencia de la sonda electrónica, que dan como resultado tensiones y distorsiones en la red sp2. Continuando con el estudio de sistemas carbonosos, se sintetizaron exitosamente compuestos de grafito con nanopartículas de níquel, mediante un método de precipitación de un paso, utilizando diferentes tratamientos térmicos. Este material, presenta diferentes propiedades electromagnéticas en el rango de frecuencias de microondas de 0,1 a 3,0 GHz, que dependen del método de preparación. Los resultados indican que al agregar mecánicamente las nanopartículas de Ni, la eficiencia de blindaje electromagnético mejora ampliamente comparando con el grafito. La misma se incrementa aun más al sintetizar químicamente las nanopartículas con el grafito y al someter la muestra resultante a un tratamiento térmico. Esto se debe al incremento del coeficiente de absorción de microondas, promovido por un aumento en la magnetización de saturación de la muestra. Finalmente se aborda el estudio de un sistema híbrido compuesto de diferentes polvos grafíticos decorados con nanopartículas de magnetita. Estas nuevas estructuras se caracterizaron mediante diversos métodos. Los resultados muestran que las estructuras grafíticas poseen una alta densidad de nanopartículas esféricas de magnetita inmobilizada en sus superficies, cuya cantidad se relaciona con el tamaño de las láminas de grafito y con el número y tipo de defectos presentes en los diferentes materiales grafíticos. Estos sistemas resultan aptos para su utilización en sensores electroquímicos de H2O2, y para material de ánodos en baterías de iones de Li, exhibiendo excelente capacidad de ciclado y rendimiento.

La espintrónica y su reciente desarrollo han fomentado el estudio de materiales en los que el magnetismo se encuentra asociado a sus propiedades eléctricas. El óxido de cerio (CeO2) es uno de los materiales más prometedores en este campo y sus propiedades han sido profundamente exploradas debido a su aplicación como catalizador y como material para celdas de combustible. En su estado original el CeO2 es diamagnético, pero dicho estado puede verse modificado al ser dopado con iones magnéticos o al incrementar la cantidad de defectos en su estructura. En esta Tesis presentaremos un estudio experimental y teórico de las propiedades estructurales, electrónicas y magnéticas de nanopartículas de óxido de cerio puro y dopado con cobalto. El objeto principal del trabajo es entender el origen del magnetismo que se ha observado en los distintos sistemas de óxido de cerio. Para cumplir este objetivo sintetizamos muestras puras y dopadas con cobalto al 0,5, 2, 4, 6, 7, 8, 10, 12 y 15% y realizamos múltiples tratamientos térmicos en atmósfera reductora para inducir la formación de vacancias de oxígeno. Para caracterizar las muestras recurrimos a una diversidad de técnicas: difracción de Rayos X, espectroscopia de fotoelectrones emitidos por Rayos X (XPS), resonancia paramagnética electrónica (EPR), absorción de Rayos X (XANES), espectrometría retrodispersiva de Rutherford (RBS), emisión de Rayos X inducida por partículas (PIXE) y magnetización DC. El estudio de las propiedades estructurales fue realizado mediante difracción de Rayos X en difractómetros convencionales y utilizando radiación sincrotrón. Esto último nos permitió detectar de cobalto segregado en las muestras dopadas que resultaban indetectables mediante experimentos convencionales. Por otro lado, estudiamos la estabilidad de la estructura del óxido de cerio sometiéndolo a elevadas presiones hidrostáticas y logramos mediante la nanoestructuración aumentar el rango de estabilidad de la misma hasta 110GPa. Las mediciones de XPS indicaron un aumento significativo en la concentración de Ce3+ al realizar tratamientos térmicos reductores. Sin embargo, los experimentos de XANES y RBS arrojaron que la concentración del mismo estaba por debajo del límite de detección. Dado que XPS es una técnica de superfcie, esto estaría indicando que la reducción de las muestras en su interior es despreciable. En lo referente a las propiedades magnéticas, las muestras de óxido de cerio puro presentaron un comportamiento diamagnético previo al tratamiento térmico a baja presión y un comportamiento paramagnético luego de los mismos. En cambio, las muestras dopadas con cobalto resultaron paramagnéticas en todo el rango de temperatura estudiado. La caracterización de las muestras dopadas expuestas a tratamientos térmicos a baja presión reveló un comportamiento similar al de un ferromagneto pero asociado a procesos de relajación. Los resultados indican que este fenómeno proviene de peque~nos clusters de cobalto metálico superparamagnéticos que realizan un aporte considerable a la se~nal magnética. Esta observación fue complementada con cálculos de primeros principios que nos permitieron obtener una comprensión microscópica de los resultados experimentales. Observamos que para el caso del óxido de cerio dopado, los cobaltos que se introducen sustitutivamente presentan una tendencia a aglomerarse, lo cual podría dar origen a una nucleación y a una posterior segregación. En vista de los resultados obtenidos decidimos extender el estudio en atmósfera reductora, lo cual nos permitiría obtener porcentajes considerables de Ce3+ y de esta manera inducir un comportamiento magnético. Realizamos mediciones de difracción, absorción de Rayos X y magnetización DC en flujo de hidrógeno y en vacío. Las mediciones en condiciones reductoras arrojaron resultados que permitieron comprender lo medido en condiciones normales. Mediante la técnica de XANES determinamos que en condiciones reductoras se alcanzan elevados grados de reducción, observándose un porcentaje de Ce3+ cercano al 19% en vacío y un 26% en flujo de H2. Sin embargo, al bajar la temperatura y exponer la muestra al aire, ésta se oxida dejando un nivel residual considerablemente bajo de Ce3+. En cuanto a las mediciones de magnetización, se realizaron tanto en flujo de hidrógeno como en vacío, observando en ambos casos un cambio en el comportamiento magnético al aumentar la temperatura. Este cambio de diamagnetismo a paramagnetismo se conservó en todo el rango de temperatura (800-50K) y, dado que se llegaron a grados altos de reducción (superiores al 10% de Ce3+), permite descartar la hipótesis de ferromagnetismo en ceria pura presentada en la literatura .

A fin de entender en profundidad las propiedades estructurales, electrónicas y magnéticas y el orden magnético del estado fundamental de ZFO prístina (normal y sin defectos) y con defectos (vacancias de oxígeno e inversión catiónica), en este trabajo de Tesis se presenta un estudio mediante cálculos ab initio, con un fuerte apoyo experimental de este sistema. Los cálculos se realizaron mediante el método Full Potential Augmented Plane Waves (ondas planas aumentadas y linearizadas a potencial completo, FP-LAPW por sus siglas en inglés), el cual es uno de los métodos más confiables y precisos para la determinación de la estructura electrónica de sólidos. Estos cálculos se realizaron empleando la aproximaciones de gradiente generalizado (GGA) y GGA+U para describir el potencial de correlación e intercambio. Aquí se discute con detalle la validez de ambas aproximaciones y la dependencia de los resultados con el valor del parámetro externo (arbitrario) U y como seleccionar el valor físicamente adecuado del mismo. En todos los casos se consideraron configuraciones de espín ferromagnética y diferentes configuraciones ferrimagnéticas y antiferromagnéticas, y se calcularon las energías totales, las estructuras de bandas, y los parámetros hiperfinos (corrimiento isomérico, desdoblamiento cuadrupolar y campo hiperfino) en los sitios Fe. Los resultados obtenidos se compararon con resultados experimentales propios y otros reportados en la bibliografía.

Tesis (Doctor en Astronomía)--Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física, 2008.

El objetivo general fue obtener productos deshidratados a partir de cerezas y zarzamoras a través de la optimización de tecnologías tradicionales de deshidratación. Por un lado, se obtuvieron cerezas deshidratadas en mitades mediante secado convectivo y liofilización, con la aplicación de pretratamientos de ósmosis y escaldado. Por otro lado, se desarrollaron jugos de zarzamora en polvo mediante secado por aspersión y liofilización, utilizando dos matrices encapsulantes, maltodextrina y trehalosa. Se analizaron las propiedades fisicoquímicas, estructurales y funcionales de todos los productos. En cuanto a las cerezas deshidratadas, se observó que el pretratamiento de ósmosis produjo cambios en el color y una disminución de los compuestos bioactivos, aunque combinado con secado condujo a muestras con buenas características físicas que podrían destinarse a la generación de golosinas más saludables o agregarse a un mix de cereales. La aplicación de escaldado y secado convectivo permitió obtener productos deshidratados de elevado contenido de polifenoles y alto poder antirradicalario, revalorizando un método tradicional de fácil implementación y menor costo. Las cerezas escaldadas y liofilizadas podrían consumirse directamente como snack, dado que presentaron una mayor preservación del color, conservando los pigmentos antociánicos y los compuestos fenólicos de la fruta fresca. Adicionalmente su baja higroscopicidad, facilita su almacenamiento. Considerando su fácil rehidratación podrían destinarse a aplicaciones que requieran un producto similar a la fruta fresca. Los polvos de zarzamora liofilizados con maltodextrina presentaron la mayor retención de compuestos bioactivos y actividad antirradicalaria. Los polvos obtenidos por secado por aspersión presentaron las mejores propiedades físicas, con mayores valores de Tg y menor movilidad molecular que los polvos liofilizados. Los estudios de almacenamiento durante un año mostraron que, envasados herméticamente, pueden ser expuestos a diferentes condiciones de luz y temperatura sin modificaciones en el color ni pérdida de los compuestos bioactivos encapsulados.

En las últimas dos décadas, el descubrimiento de sólidos nominalmente no magnéticos que muestran orden magnético inducido por algún tipo de defectos ha aumentado continuamente. La influencia de defectos en la activación del orden magnético ha atraído el interés de científicos experimentales y teóricos desde la observación de magnetismo tanto en materiales monoelementos como el grafito u óxidos binarios como ZnO, TiO2 y otros óxidos puros o dopados. En la presente tesis y con base en sólidos resultados experimentales sustentados por estudios teóricos se discuten las evidencias que respaldan la existencia de magnetismo superficial inducido por defectos (DIM, por sus siglas en inglés) generados por hidrogenación o implantación de H+ en ZnO y TiO2. Se examina la relación entre las propiedades estructurales y electrónicas de óxidos de metales de transición con las propiedades magnéticas derivadas de la existencia de defectos simples (vacancias, intersticiales), complejos e incorporación de hidrógeno. Para ello, la tesis presenta dos partes principales que responden al tipo de técnica empleada para generar defectos; hidrogenación de polvos de ZnO y TiO2 a altas presiones y temperatura e implantación a baja energía de iones livianos H+ o Ar+ en capas delgadas, nanovarillas y microhilos de ZnO y capas delgadas de TiO2. La hidrogenación se realizó en un aparato tipo Sievert a 773 K, variando el tiempo y la presión de hidrógeno de la cámara. Para la implantación iónica a baja energía se diseñó y construyó una cámara ad hoc. La misma constituye un aporte importante de esta Tesis, dado que es la única en Argentina con estas características y presenta otras aplicaciones potenciales que trascienden el marco del presente trabajo. Sobre las muestras hidrogenadas e implantadas se realizaron medidas morfológicas, estructurales, espectroscópicas y magnéticas para determinar cómo los defectos inducidos por hidrogenación e implantación de iones livianos afectan la estructura, microestructura, estructura electrónica y propiedades magnéticas de estos sistemas. En particular, herramientas muy útiles fueron la caracterización por absorción de rayos X y por dicroísmo circular magnético las cuales permitieron individualizar el ión magnético. La relación entre la respuesta magnética y los cambios en las propiedades electrónicas y estructurales en función del tipo y concentración de defectos es un tema en debate al que pretende aportar la presente tesis. Mediante la comparación con cálculos de primeros principios se elaboraron modelos que permitieron interpretar los resultados magnéticos y predecir comportamientos de los sistemas variando los defectos inducidos. A largo plazo y con base en estos resultados, se pretende que los materiales semiconductores y ferromagnéticos a temperatura ambiente obtenidos en el presente trabajo, puedan integrarse óptimamente en dispositivos magnetoelectrónicos como junturas túnel y filtros de espín, aptos para aplicaciones espintrónicas. En resumen, las muestras hidrogenadas exhibieron magnetismo a temperatura ambiente con curvas de magnetización prácticamente anhisteréticas. Tanto el ZnO como el TiO2 hidrogenado presentan una magnetización local importante a pesar de que la fracción magnética estimada representa aproximadamente 10-3 % del volumen total de las muestras. Los resultados anteriores son coherentes con los modelos de magnetismo superficial. Respecto al ZnO se observó que el hidrógeno se incorporó a la estructura del ZnO actuando como un donante superficial que transfiere prácticamente toda su carga al orbital Zn4s de la banda de conducción. Los cálculos ab-initio mostraron que el hidrógeno en superficie se polariza y porta un momento magnético aproximado de 0.3 μB/H; de igual manera se observó polarización del Zn, aunque en menor medida. Haciendo referencia a la hidrogenación del TiO2 se observó que el hidrógeno transfiere carga al Ti, lo reduce e induce su polarización. El comportamiento magnético de los sistemas hidrogenados puede ser satisfactoriamente descrito en términos de “magnetismo d^0”. Por último, la irradiación con iones livianos a baja energía resultó ser un poderoso método para modificar ostensiblemente la densidad de estados en nanoestructuras y microestructuras de ZnO y TiO2 e inducir ferromagnetismo, aunque en varios casos las muestras sin irradiar son magnéticas.