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El objetivo de esta tesis es introducir un modelo de dos dieléctricos para describir la contribución de la energía de solvatación electrostática en soluciones diluidas de polielectrolitos flexibles bajo diferentes solventes acuosos: solventes “buenos” o “pobres” según que las moléculas estén expandidas o contraídas respecto al solvente ideal (segundo coeficiente del virial nulo).

En este trabajo se presenta un estudio detallado del efecto Kondo que ocurre en moléculas y átomos colocados sobre superficies metálicas. Para ello, se resuelven modelos similares al de la impureza de Anderson utilizando diferentes técnicas ya conocidas como la aproximación “non-crossing” (NCA), bosones esclavos en campo medio (SBMFA) y “poor man’s scaling” (PMS). Se sabe que estos métodos de resolución reproducen correctamente las escalas energéticas características del modelo más simple (una banda de conducción y una impureza magnética con espín 1/2). Sin embargo, en situaciones físicas más cercanas a la realidad, el modelo debe ser extendido. En la presente tesis se desarrollan estas generalizaciones a la vez que se examinan las virtudes y limitaciones de cada una de las aproximaciones, haciendo especial hincapié tanto en las simetrías bajo las cuales se transforman los orbitales de estas moléculas y átomos como en las propiedades espectrales del metal en donde se posicionan, analizando particularmente la naturaleza de los estados. En el capítulo 1 se realiza una reseña histórica del efecto Kondo y se introducen los conceptos fundamentales que se utilizan en la tesis: El modelo de la impureza de Anderson, el régimen de Kondo y el hamiltoniano de Anderson con simetría SU(4). Además, se presentan las ecuaciones para la determinación de la conductancia diferencial experimental medida con un microscopio de efecto túnel (STM). Con el objetivo de adentrarse en aspectos cualitativos en torno al rol que cumple la superficie metálica, en el capítulo 2 de la tesis se presenta un análisis teórico y experimental para el caso de la superficie (111) de la plata. El experimento muestra que la densidad espectral de los estados superficiales medida por la conductancia diferencial G(V ) = dI/dV con un microscopio de efecto túnel (STM) puede sufrir modificaciones si se introducen arreglos simples de átomos de cobalto colocados sobre la superficie. Específicamente, se analizan los cambios producidos por resonadores que consisten en dos paredes paralelas de estos átomos depositados sobre la superficie de Ag(111). Mediante un modelo simple en donde el efecto de los átomos que conforman las paredes se modela a través de un potencial local atractivo, sumado a efectos de acoplamiento entre la impureza de cobalto con los estados superficiales y volumétricos, se pueden comprender las características principales de la conductancia observada experimentalmente. El propósito principal de esta investigación es adquirir una noción más amplia respecto a la perturbación atómica en la densidad local de estados (LDOS) de la superficie metálica en los experimentos STM. A su vez, el análisis teórico de los cambios en la LDOS resulta un buen ejemplo en donde se permite extraer la proporción de los estados superficiales y volumétricos en estudios de estados topológicos. A continuación, se presenta una investigación teórica referida al rol de la banda de estados de conducción en el efecto Kondo. Las superficies (111) de metales como el cobre, la plata y el oro son frecuentemente utilizadas como sustratos para muchas observaciones de este fenómeno. Estos metales se caracterizan por una banda de estados superficiales con una densidad de estados (ρs) que es aproximadamente constante y que comienza a una energía Ds i ligeramente por debajo de la energía de Fermi. Considerando el hamiltoniano de Anderson más simple, se evalúa la escala de temperatura característica TK en función de la posición en energía del fondo de la banda Ds i a través de procedimientos numéricos y analíticos. El análisis de las soluciones obtenidas resulta de gran utilidad para quienes estudian este fenómeno, puesto que permite poner en evidencia la efectividad de los algoritmos utilizados regularmente. Por otra parte, mediante la interpretación de los resultados se encuentra una ley de potencias simple para la magnitud de TK en función de Ds i , que depende de la magnitud de las hibridaciones entre la impureza magnética y los estados superficiales y volumétricos, así como también de la energía del nivel localizado de la impureza y la repulsión coulombiana en el mismo. Empleando conceptos descriptos con anterioridad, el capítulo 3 de la tesis se dedica a desarrollar el caso particular del efecto Kondo originado por una impureza de cobalto sobre una superficie (111) de plata. Este sistema se examina experimentalmente sobre una región que inicialmente está repleta de estas impurezas. Utilizando la técnica de manipulación de átomos mediante el STM, se limpia una área de trabajo la cual manifiesta fluctuaciones de ρs en función de la posición. Posteriormente, se coloca un átomo de cobalto en diferentes posiciones de ese área, lo que posibilita estudiar este fenómeno en función de la magnitud local de la densidad espectral estados superficiales. Se obtiene una relación aproximadamente lineal entre la temperatura de Kondo TK y ρs. Esto se interpreta en base a un modelo de Anderson que incluye los grados de libertad de espín y orbital de la impureza devenidos de un análisis de la simetría puntual de los orbitales 3d del cobalto, obteniendo un buen acuerdo con los resultados experimentales. Los resultados que se extraen de este modelo evidencian la importancia de los estados superficiales en la temperatura de Kondo, que normalmente son menospreciados en la literatura, y constatan a su vez la relevancia del comienzo de la banda de conducción superficial en estos sistemas. Finalmente, en el capítulo 4 se estudia un sistema compuesto por una molécula de ftalocianina de hierro (FePc) colocada sobre la superficie (111) del oro. Esta estructura presenta una gran riqueza en términos de los comportamientos que se ven en la conductancia diferencial experimental, en donde se advierten dos escalas de energía diferentes: una antiresonancia angosta que está montada sobre un pico ancho. Extendiendo el modelo de Anderson para el caso de tres canales, se describe el sistema incluyendo los orbitales relevantes que están parcialmente llenos: los orbitales degenerados 3dπ (π = xz, yz) y el orbital 3dz 2 . Con un análisis del estado fundamental se puede caracterizar el sistema como un líquido de Fermi, lo que permite analizar el problema con una SBMFA generalizada. Esta aproximación permite, para parámetros razonables, describir muy bien el espectro experimental. Se muestra que el efecto Kondo tiene lugar en dos etapas, con diferentes escalas que se corresponden con las diferentes hibridaciones entre el baño y los orbitales con simetría z 2 y xz-yz. Este modelo también permite recuperar el resultado para el ancho de las resonancias Kondo cuando uno de los dos canales está ausente, lo que permite un análisis respecto a la dependencia mutua que presentan estas dos escalas de energía.

La expansión del universo durante la etapa in acionaria puede ser descripta en una primera aproximación con la métrica de De Sitter. El cálculo de las funciones de correlación cuánticas de los campos en esta geometría es importante para contrastar los modelos con las observaciones de precisión del fondo cósmico de microondas. En el caso de campos muy livianos comparados con la curvatura del espacio tiempo, estos cálculos estan plagados con efectos infrarrojos, los cuales podrían estar indicando una falla en la teoría de perturbaciones. En este sentido, algunos cálculos no perturbativos han mostrado que las interacciones generan una masa dinámica, que tiene el efecto de regular las posibles divergencias infrarrojas. En esta tesis se estudian algunos aspectos de la teoría cuántica de campos en De Sitter mediante diversos métodos no perturbativos, con el objetivo de comprender los efectos infrarrojos asociados a campos livianos o no masivos en el universo temprano. Por un lado se considera la Acción Efectiva de dos partículas Irreducible (2PIEA) en la aproximación de Hartree, que si bien es exacta en el límite de N grande para un modelo con simetría O(N), para un número finito de campos deja de ser completamente consistente. Para recuperar en parte algunas propiedades de la 2PIEA exacta, se deben imponen ciertas relaciones de consistencia en el proceso de renormalización, lo cual afecta las partes finitas de los contratérminos. Se ha prestado particular atención a este proceso, generalizándolo a espacios curvos para obtener las ecuaciones de evolución del valor medio del campo renormalizadas. Se estudió el potencial efectivo en la aproximación de Hartree, buscando las condiciones para la existencia de soluciones con ruptura espontánea de simetría. Resultados previos en la literatura muestran que estas soluciones no existen en el límite de N grande, así como tampoco para N finito con el esquema de renormalización usual. Por otro lado, adoptando la renormalización consistente, se encuentran soluciones con ruptura de simetría, cuya existencia sin embargo depende del punto de renormalización. Luego, se consideraron las ecuaciones de Einstein Semiclásicas en la aproximación de Hartree, renormalizándolas con el método consistente. Se buscaron soluciones autoconsistentes de éstas ecuaciones en combinación con las ecuaciones del campo, estudiando si el efecto de los campos sobre la curvatura puede generar o no una restauración de la simetría. En particular se encontraron soluciones donde los efectos cuánticos son los responsables de la expansión acelerada del universo, en ausencia de constante cosmológica. Estos resultados también dependen del punto de renormalización. Otro método no perturbativo muy poderoso proviene de formular la Teoría de Campos en el espacio De Sitter Euclídeo, el cual tiene la propiedad de ser compacto. Debido a esto, el campo admite una descomposición en modos discreta que pone en evidencia que las divergencias infrarrojas provienen de las contribuciones del modo constante, o modo cero. Es posible formular una teoría sin problemas infrarrojos tratando no perturbativamente al modo cero, y de manera perturbativa a los modos inhomogéneos. Las correcciones provenientes de éstos últimos son de orden superior en una expansión infrarroja. Consideramos la generalización de esta formulación a la teoría con simetría O(N), calculando la masa dinámica y el potencial efectivo. Esto permite realizar una comparación adecuada con los resultados provenientes de la 2PIEA donde el límite de N grande permite obtener resultados más confiables.

Durante las últimas décadas se consideró como válida la relación de Flygare, que vincula las expresiones teóricas de dos parámetros espectroscópicos moleculares, deducida mediante un formalismo no relativista. Uno de ellos proviene de la espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN), el apantallamiento magnético nuclear, mientras el otro se obtiene mediante técnicas de espectroscopia rotacional, y es la llamada constante de acoplamiento espín nuclear-rotación molecular. En esta Tesis se presenta un estudio teórico de la relación entre las formulaciones relativistas de ambas propiedades moleculares. Se propone una expresión teórica para el tensor de acoplamiento espín nuclear-rotación molecular (SR) en el que por primera vez se considera la dinámica electrono-ca dentro del marco relativista de Dirac; la dinámica nuclear, por su parte, se estudia según la formulación de Schrödinger. Para ello, se considera el Hamiltoniano molecular de un rotor rígido en el sistema de laboratorio, y los efectos de la rotación molecular se introducen a partir de los términos de la descomposición de Born-Oppenheimer que acoplan las dinámica electrónica y nuclear. Se analizan los efectos relativistas de retardo en las interacciones electrón-núcleo y electrón-electrón, que dan origen a las contribuciones de Breit. La diferencia entre las expresiones teóricas de ambos parámetros, deducidas en un marco relativista, constituye una primera demostración formal de que la relación de Flygare pierde vigencia en este contexto. Utilizando un modelo perturbativo que permite describir efectos relativistas, denominado respuesta lineal mediante la eliminación de pequeñas componentes (LRESC), se estudia en detalle la extensión de la validez de la relación no relativista. El modelo LRESC permite distinguir los efectos relativistas comunes a ambas propiedades espectroscópicas de aquellos que describen exclusivamente al apantalla-miento magnético. Se muestra explícitamente que el tensor SR es menos afectado por efectos relativistas que el tensor de apantallamiento magnético nuclear. Aún cuando en un contexto relativista la relación de Flygare pierde validez general, el análisis de las contribuciones relativistas de ambas propiedades a partir del modelo LRESC permite distinguir los mecanismos electrónicos involucrados en cada parámetro y establecer la razón por la cual existen casos particulares en que la relación sigue siendo válida. Se presentan los primeros resultados de cálculos numéricos de las constantes SR relativista, según la formulación de 4-componentes [J. Chem. Phys. 136, 204119 (2012)]. Se toman los haluros de hidrógeno, HX (X=H, F, Cl, Br, I), como sistemas de estudio. Una comparación entre la mejor estimación de cálculo y resultados experimentales muestra diferencias menores al 5 % en todos los casos. Los cálculos se llevaron a cabo implementando en el código DIRAC la formulación desarrollada. Se obtuvieron resultados siguiendo el formalismo de respuesta lineal relativista, al nivel RPA de aproximación. Para los halógenos, se muestra que los efectos de correlación en el régimen no relativista son de magnitud similar y signo contrario a los efectos relativistas. Para el hidrógeno, la aproximación de respuesta lineal mediante la eliminación de pequeñas componentes pone de manifiesto que el efecto relativista está completamente determinado por el operador espín-´orbita combinado con el operador de contacto de Fermi. Se analizó, formal y numéricamente, la contribución de los efectos de las inter-acciones de Breit electrón-núcleo, que acoplan las dinámicas electrónica y nuclear, al tensor SR. Dado que esta es netamente relativista, resulta necesario establecer su importancia relativa. La expansión perturbativa de esta contribución, en función de 1/c, indica que el orden de su primer término no nulo y el de las correcciones relativistas más importantes al tensor SR son equivalentes. Por completitud, se considera también el efecto de la interacción interelectrónica de Breit, mostrando que en todas las moléculas de la serie estudiada aporta correcciones muy pequeñas a las constantes SR de ambos núcleos, H y X. Los resultados de este estudio sugieren fuertemente que, considerando la precisión experimental en el estudio teórico del tensor SR, se pueden despreciar los efectos de Breit electrón-núcleo y electrón-electrón. El formalismo teórico desarrollado permite también postular una expresión original del tensor rotacional molecular relativista, válida para compuestos que contienen átomos pesados. En esta formulación, se consideran aquellos términos relevantes del Hamiltoniano molecular, lineales y bilineales en el momento angular de rotación nuclear y en un campo magnético externo uniforme, para analizarlos en el marco de teoría de perturbaciones relativista de primero y segundo orden. Se analizaron los efectos relativistas utilizando el modelo de respuesta lineal mediante la eliminación de pequeñas componentes. Se obtuvieron resultados cuan-titativos del factor g para los sistemas modelo HX (X=F, Cl, Br, I, At), XF (X=Cl, Br, I), y YH+ (Y=Ne, Ar, Kr, Xe, Rn), según los niveles de aproximación RPA y DFT. Los efectos relativistas son pequeños para esta propiedad molecular. La relación entre las expresiones teóricas de los tensores rotacional molecular y de susceptibilidad magnética, formulada en un contexto no relativista, pierde validez en un marco relativista. Sin embargo, la aplicación a sistemas que contienen elementos de la quinta fila de la tabla periódica, como HI, IF, y XeH+, muestra que la relación no relativista mantiene vigencia, con un 2 % de error. Sólo para sistemas que contienen elementos de la sexta fila, como el HAt y el RnH+, se encuentra una desviación significativa, de entre 6 y 7 %, de esta relación.

En el campo de la espintrónica, los efectos de ruptura de simetría en superficies e interfaces de heteroestructuras a base de óxidos continuan siendo de gran interés para la comunidad científica debido a que presentan una gran diversidad de fases electrónicas y magnéticas. A su vez, la correlación entre los grados de libertad de carga, espín y orbitales en óxidos complejos los hacen prometedores como potenciales materiales para ser integrados en la próxima generación de dispositivos espintrónicos. En esta tesis se estudiaron películas delgadas de manganitas y heteroestructuras de fórmula general La1-x (Sr/Ca)x MnO3 (LSxMO o LCxMO). Estos materiales tienen una estructura de tipo perovskita levemente distorsionada y dependiendo de la proporción La/Sr o La/Ca pueden exhibir una amplia variedad de propiedades físicas. El LS0,33MO es de particular importancia por ser ferromagnético, con temperatura de Curie mayor a la temperatura ambiente y half-metal, lo que lo hace ideal para utilizarse en junturas túnel magnéticas. A pesar de estas ventajas, los valores de magnetoresistencia túnel en junturas epitaxiales se hacen despreciables a temperaturas mucho menores que la temperatura de Curie del electrodo. Con el objeto de disminuir o eliminar este efecto se ha propuesto el uso de manganitas de bajo dopaje LSxMO con 0 ≤ x ≤ 0, 1 como intercapas o barreras aislantes en junturas túnel. Con estos materiales, los dispositivos muestran valores de magnetoresistencia más altos a los de las junturas convencionales con barreras de SrTiO3. En este marco, el objetivo principal de esta Tesis fue contribuir a la comprensión de la física fundamental inherente a las interfaces LS0,33MO/LSxMO, para implementarlas en junturas túnel magnéticas. Se estudió la forma en que se modifican el magnetismo y el transporte eléctrico en manganitas de bajo dopaje de distintos espesores depositados sobre sustratos monocristalinos. Analizamos las distintas contribuciones a la anisotropía magnética en bicapas de LS0,33MO(13 nm)/LSxMO(2-4 nm), donde la morfología de la superficie resulta fundamental en el proceso de inversión de la magnetización. Más aún, combinamos estudios de microscopías de transmisión, espectroscopías y experimentos con radiación Synchrotron a fin de correlacionar la deformación estructural con los perfiles magnéticos, de carga y orbitales a través de interfaces LS0,33MO(25 nm)/LSxMO(2-6 nm). Nuestros resultados proporcionan una forma de mejorar la polarización de espín en la superficie de las manganitas, eligiendo apropiadamente el espesor y dopaje de la capa superior. La reconstrucción magnética y orbital en las interfaces genera interacciones de intercambio complejas, donde no sólo los enlaces Mn-O-Mn dan origen al magnetismo, sino que también intervienen los iones La/Sr por su fuerte hibridización con el ion oxígeno. Se discute también el acople magnético en tricapas simétricas y asimétricas de manganitas con distintos espesores de barrera y de electrodos, a fin de estudiar en proceso de inversión de la magnetización para su uso en junturas túnel magnéticas. Finalmente estudiamos junturas túnel magnéticas convensionales compuestas por LS0,33MO (60 nm)/STO (4 nm)/LS0,33MO (10 nm) y junturas modificadas que incluyen manganitas de bajo dopaje en las interfaces entre el LS0,33MO y la barrera de STO, LS0,33MO/LSxMO (~1 nm)/STO/LSxMO (~1 nm)/LS0,33MO. A través de curvas I vs V se mostró que el efecto túnel es el mecanismo principal de conducción a través de la barrera. Encontramos evidencia directa de magnetoresistencia túnel en todas las junturas estudiadas y discutimos efectos de excitaciones colectivas (magnones) en la interfaz. Hemos observado que las manganitas de bajo dopaje intercaladas en las junturas modifican la polarización de espín interfacial en las junturas, que resulta ser menor a la de las junturas clásicas con barrera de SrTiO3. Este resultado brinda una clara evidencia de los cambios que introduce la capa intercalada en el transporte de las junturas.

Estudiamos el efecto de fluctuaciones a gran escala en la distribución de materia y ondas gravitacionales de origen cosmológico, sobre la propagación de la luz en sistemas de lentes gravitacionales. Al actuar sobre imágenes múltiples de un mismo objeto encontramos que las estructuras a gran escala producen un cambio importante en la magnitud de los observables de la lente. Al orden más relevante, el mismo es formalmente equivalente a un cambio en la geometría del sistema y no compromete la determinación de la constante de Hubble ni la reconstrucción del potencial del deflector. Al orden siguiente, el efecto equivale a la presencia de un shear externo a la lente, pero tiene consecuencias observacionales pequeñas. Las fluctuaciones a gran escala en el potencial gravitatorio también operan como lentes gravitacionales débiles deformando la imagen de fuentes lejanas. Observando que el shear generado por inhomogeneidades de materia a gran escala da lugar a una significativa rotación aparente del ángulo de posición de fuentes elongadas, analizamos las implicancias de este efecto sobre las propiedades de polarización de radio galaxias. Proponemos que la dispersión que se detecta en la dirección de polarización lineal respecto de la perpendicular al eje mayor de la imagen en radio fuentes lejanas puede ser interpretada como una consecuencia del shear cosmológico.

Efectos de Fuerzas Moleculares sobre Gotas Estáticas y Flujos Termocapilares presenta un estudio de películas liquidas delgadas depositadas sobre un sustrato solido. En particular, el presente trabajo tiene como objetivo principal describir y analizar el efecto de la interacción molecular existente entre las moléculas del sólido y el líquido, la cual tiene una importante relevancia cuando los espesores de las películas de fluidos son suficientemente delgadas, de escala microscópica. El resultado de la interacción de van der Waals entre las moléculas de las distintas fases se representa mediante los denominados disjoining pressure, cuya dependencia con el espesor del film involucra la competición de dos fuerzas antagónicas. En este sentido, la presente Tesis Doctoral pretende contribuir en particular a situaciones estáticas y dinámicas que involucren gotas, analizando dos tipos de interacciones moleculares utilizadas para modelar líquidos polares y no polares. En situaciones estáticas, se describe el perfil de alturas de la gota y se analizan sus parámetros característicos, tales como el ángulo de contacto, la altura máxima y el área transversal. Para el tipo de interacción molecular analizada, las gotas pueden desarrollar un film de unos pocos nanómetros de espesor que premoja al sustrato. Se presentan soluciones analíticas que describen la morfología de la gota desde la zona nanoscopica hasta la macroscópica. Se plantean diferentes escenarios como, por ejemplo, el de una gota sobre un sustrato idealmente infinito y que esta premojado por una película de espesor molecular, o el de gotas confinadas. Se realiza un completo análisis de la ecuación diferencial que gobierna la forma de las películas liquidas, y se encuentra que el fluido solo se puede distribuir siguiendo cinco únicos patrones posibles. En situaciones dinámicas, se estudia el efecto molecular sobre el flujo de gotas movilizadas por un esfuerzo de corte de origen térmico. Este esfuerzo conocido como efecto Marangoni, se basa en la dependencia que presenta la tensión superficial con la temperatura. Se analizan dos situaciones particulares: (a) el caso de gotas bidimensional motorizadas por gradientes térmicos constantes, y (b) el caso tridimensional, donde las gotas migran producto de gradientes térmicos no constantes.

La siembra de alfalfa (Medicago sativa L.)se caracteriza por presentar un arreglo espacial rectangular, i.e. mayor distancia entre hileras que entre plantas dentro de la hilera. Si se acercan las hileras de siembra se genera un arreglo espacial más cuadrado que podría influir sobre la competencia intra-específica y el aprovechamiento de los recursos, especialmente radiación. El objetivo de esta tesis fue: estudiar el efecto de la distancia entre hileras a la siembra sobre los componentes del rendimiento de forraje y la captura y eficiencia en el uso de la radiación en el cultivo de alfalfa. Se realizaron dos experimentos evaluando distancias entre hileras a la siembra en cultivos puros de alfalfa. El primero experimento fue de largo plazo y se evaluó el efecto de la distancia sobre variables productivas en dos cultivares con distinto reposo invernal (Monarca y Victoria)bajo una misma densidad de siembra. En el segundo experimento se estudió el efecto de la distancia entre hileras a la siembra, bajo una misma densidad de plantas establecida por raleo, sobre variables productivas y ecofisiológicas en un cultivo de alfalfa (Monarca)durante el primer año de producción. En ambos experimentos la producción de biomasa aérea se favoreció por los arreglos espaciales más cuadrados (p menor a 0,05)hasta una distancia óptima, entre 15 cm y 17,5 cm. Adicionalmente, se observó que en distancias cercanas hubo mayor densidad de plantas (p menor a 0,01). Las respuestas en producción de biomasa al reducir la distancia entre hileras a la siembra estuvieron determinadas por el aumento lineal en la intercepción de radiación (p menor a 0,0001)y por un patrón de tipo óptimo en la eficiencia de uso de la radiación (p menor a 0,01). Se concluye que la reducción en la distancia entre hileras a la siembra hasta una distancia óptima, entre 15 cm y 17,5 cm, es una práctica agronómica que permite establecer un arreglo espacial más favorable del cultivo de alfalfa que impacta sobre la producción de forraje.

En este trabajo hemos estudiado los efectos de la interacción electrón-electrón y campos magnéticos en gases cuasi-bidimensionales de electrones (q2DEGs). Para estos sistemas, con un campo magnético aplicado en la dirección de cuantización, se estudiaron los efectos de las interacciones electrónicas en el régimen del efecto Hall cuántico entero. En una primera etapa, se usó la aproximación de Hartree-Fock variacional para estudiar los posibles cruces de niveles de Landau en un sistema de tres láminas semiconductoras acopladas. A partir de este estudio se determinó en que situaciones los niveles de Landau se ¨anti-cruzan¨ (estados ¨easy-axis¨) o se mezclan (estados ¨easy-plane¨), al coincidir sus energías con el potencial químico µ. Se demuestra que este comportamiento es una consecuencia de la competencia entre las interacciones de Hartree e intercambio. Para el estudio de los q2DEGs dentro del marco de la teoría de funcional densidad (DFT), se desarrolló el formalismo de intercambio exacto para estos sistemas con campo magnético aplicado. Se obtuvo un funcional para la energía de intercambio que se minimiza de manera no analítica en los valores enteros del factor de llenado ν. Se encontró una solución analítica para el potencial de intercambio exacto en el régimen de una subbanda ocupada. Este potencial presenta discontinuidades en los valores entero de ν, que pueden ser inducidas incluso a densidad constante, variando el campo magnético. Estos funcionales de intercambio exacto presentan notables diferencias con los correspondientes en la aproximación de densidad local. Por último, dentro de la DFT, utilizando el esquema de Kohn-Sham (KS) y respuesta lineal se calculó la resistividad longitudinal ρxx para dos sistemas de interés desde el punto de vista experimental. Se evidenció en los cálculos la importancia de las interacciones, principalmente en las regiones donde se cruzan varios niveles de Landau. Los resultados obtenidos son bastante cercanos a los experimentos.

Recientemente [1], se ha encontrado que, al dopar un óxido nitrogenoide de hierro (“iron pnictide”) de fórmula ReFeAsO (Re: tierras raras) tanto con huecos como con electrones, reemplazando parcialmente el oxígeno [2] o la tierra rara, este presenta un estado superconductor con altas temperaturas [3]. De esta manera, estos compuestos conforman una nueva clase de superconductores de alta temperatura crítica (Tc). Estudios adicionales mostraron la existencia de otras familias de nitrogenoides de hierro superconductores, como AeFe2As2 (Ae: Ca, Sr, Ba) y AFeAs (A: Li, Na) y de una nueva familia llamada calcogenuros de hierro (“iron chalcogenide”), dadas por el compuesto FeSe/Te, cuya familia más conocida es FeTe1-xSex [4]. Estos compuestos tienen la estructura más sencilla entre los superconductores basados en hierro, debido a que están conformados sólo por capas de Fe y Se/Te. En cuanto al mecanismo de la superconductividad en los ya conocidos cupratos superconductores de alta temperatura crítica (SATC), existen muchas nuevas teorías pero ningún consenso al respecto, por lo que los nuevos SATC de arseniuro o calcogenuro de hierro podrían acercar nuevos enfoques que ayuden a entender aspectos adicionales de la superconductividad en los cupratos, o bien a develar un nuevo tipo de superconductividad. Es en esta línea de pensamiento que esta Tesis doctoral se enfocó, buscando introducir deformaciones estructurales en calcogenuros superconductores con el fin de modificar la aparición del estado superconductor como las propiedades del estado normal, y discriminar así cuáles son los parámetros relevantes que debieran ser tenidos en cuenta para la formulación de una teoría sobre el estado superconductor en estos materiales. Esto se llevó a cabo mediante dos estrategias: * En la primera se modificó el dopaje “x” en la familia FeTe1-xSex (FTSe), con 0≤x≤1 y adicionalmente se incorporaron otros elementos químicos que deforman la estructura, utilizando el azufre (S) que tiene un radio iónico mucho menor que el teluro (Te) y el selenio (Se). De esta forma, se sintetizaron muestras cerámicas y en algunos casos monocristalinas de la familia FTSe así como de una nueva familia de superconductores FeTe1-x-ySexSy (FTSeS). Posteriormente, se realizaron las caracterizaciones estructurales mediante el uso de diferentes técnicas (EDX, SEM y difracción de Rayos X) y se estudiaron las propiedades eléctricas, magnéticas y superconductoras de ambas familias, buscando establecer correlaciones entre las mismas. En particular, en el caso de la familia FTSeS, se realizó el estudio de la influencia del desorden estructural producido al incorporar en el sitio del calcógeno átomos con distintos radios iónicos, pero sin modificar el nivel de dopaje del material. Se observó que el desorden tenía una clara influencia en las propiedades del transporte eléctrico y en el estado superconductor. * La segunda estrategia consistió en producir modificaciones estructurales sin introducir cambios químicos, mediante la aplicación de presiones externas. Para ello, en el caso específico de la familia FTSe, se enfocó el estudio de la resistividad en un rango de temperaturas de 4 K a 300 K y bajo presiones de hasta 15 GPa, analizando particularmente el comportamiento de la Tc con la presión externa aplicada. Se observó que en las muestras que componen este sistema, la Tc alcanza un máximo en una cierta presión y luego se deprime. Sorprendentemente, para una de las muestras se logró medir la reemergencia de la fase superconductora. Estos resultados se interpretaron gracias a un modelo fenomenológico que permitió relacionar la Tc con las propiedades estructurales de las muestras. El modelo permite predecir la evolución de ciertos parámetros estructurales (como el ángulo entre ligaduras y la distancia al anión) cuando se aplican altas presiones, y correlacionarlos con las propiedades superconductoras, a partir de un nuevo parámetro de control, dependiente de la regularidad de los octaedros Fe-calcógeno que conforman la estructura, y cuyo origen microscópico está aún en discusión. Para ahondar en el estudio del diagrama de fases de la familia FTSe, se analizaron las propiedades de transporte en todo el rango de temperatura al variar la presión aplicada, poniéndose en evidencia la aparición de regiones del tipo líquido de Fermi y no-líquido de Fermi asociadas a la evolución de las interacciones electrónicas en un entorno de fluctuaciones magnéticas. Para el rango de presiones donde se obtiene la Tc máxima, se observaron evidencias de la proximidad de un punto crítico cuántico. Adicionalmente, se extendió el estudio del transporte eléctrico bajo presión al calcogenuro superconductor GaTa4Se8 (GTS). Este compuesto es uno de los ejemplos más sencillos de aislante de Mott, cuyas fuertes correlaciones electrónicas determinan su baja conductividad. En particular el estudio se centró en develar las características de la transición metal-aislante del GTS, que puede inducirse bajo presión. Estudios teóricos de los años ‘90 habían predicho que esta transición, para un aislante de Mott, debía ser de primer orden, pero hasta la fecha no se había podido encontrar un sistema que la mostrara claramente. De esta forma, se estudió la dependencia de la resistividad con la temperatura bajo presión, observando la fase aislante/metálica para presiones por debajo/arriba de una cierta presión crítica (3.5 GPa), determinándose, por primera vez, su condición de transición de primer orden, manifestada por una histéresis en la resistencia en un cierto rango de temperatura y presión. Finalmente, en cuanto a desarrollos experimentales, con el fin de poder realizar estudios de propiedades magnéticas bajo presión en un rango de 2 K a 300 K, aplicando campos magnéticos de hasta 7 T, se diseñó y construyó una celda de presión hidrostática que fuera compatible con el entorno experimental que provee un magnetómetro de tipo SQUID. En forma preliminar, se lograron medir las transiciones superconductoras de algunos materiales (Pb, Nb0.4Zr0.6, Hg1223) con señales magnéticas bajas, del orden de los 10-5 emu, y cuya evolución con la presión indicó la obtención de presiones del orden de 2 GPa.