1  

OFERTES DE TEMES DE TREBALL DE GRAU – FÍSICA

Actualització 26/07/14

Departament de Física Dr. Diego Pavón 1) Títol provisional: Energía oscura Breu descripció: La expansión acelerada del Universo, junto con la teoría de gravitación de Einstein para un universo homogéneo e isótropo, implican que actualmente la energía de éste está dominada por una componente de presión altamente negativa; esta componente se conoce como ``energía oscura". Existen distintas propuestas para esta la misma. Se trata de explorar las más relevantes en la literatura y comprobar su adecuación a los resultados observacionales (supernovas tipo Ia, radiación de fondo de microondas, oscilaciones acústicas de bariones, etc.). Contacte: Diego.Pavon@uab.cat 2) Títol provisional: Análisis del principio cosmológico Breu descripció: Este principio constituye la base de la cosmología moderna, desde sus inicios aproximadamente cien años ha. Dado su carácter copernicano (no ocupamos un lugar privilegiado en el universo), suele ser aceptado como "natural". Sin embargo, si fuese incorrecto -de momento no se ha demostrado que lo sea- la cosmología moderna se debería de rehacer desde sus inicios. Se trata, de una parte, analizarlo en detalle y, de otra, discutir las observaciones ya propuestas que podrían reafirmarlo o por contra invalidarlo. Contacte: Diego.Pavon@uab.cat 3) Títol provisional: La fórmula de Mac Vittie y sus consecuencias Breu descripció: Dicha fórmula describe el ritmo de variación del redshift de galaxias lejanas con el tiempo. Gracias a ella, con el uso del VLT (very large telescope) y de espectrógrafos de gran precisión que podrán medir la velocidad de desplazamiento de esas galaxias con un error máximo de 10 cm/s se abre un campo de exploración del Universo totalmente nuevo. Se trata de, en primer lugar, justificar dicha fórmula y la que liga dicha velocidad con le factor de Hubble. En segundo lugar, discutir las distintos programas de observación que se han propuesto hasta el momento basados en esta técnica. Contacte: Diego.Pavon@uab.cat

 

  2  

4) Títol provisional: Nucleosíntesis primordial Breu descripció: Los núcleos de los elementos más ligeros de la tabla periódica (helio, litio, berilio, ...) fueron producidos a partir de los protones y neutrones libres a los pocos minutos de comenzar la expansión cósmica. Los cálculos teóricos (combinación de física nuclear y cosmología) están en buen acuerdo con la observación (casi 25% en masa de helio, y casi el 75% de hidrógeno; lo que falta para el total se reparte entre los demás elementos). Tres factores claves son: el ritmo de expansión del Universo en esa época, la energía de ligadura del deuterón, y la vida media del neutrón. Se trata de entender en detalle la física correspondiente, y a partir de ahí reproducir los cálculos ligados a una red de reacciones nucleares que dan por resultado esos elementos con las mencionadas abundancias. La nucleosíntesis primordial pone en evidencia la existencia de una época de muy alta temperatura al comienzo de la expansión, y es uno de los pilares del modelo cosmológico estándar. Contacte: Diego.Pavon@uab.cat Dr. Santi Peris 1) Títol provisional: Mètodes de resumació en Cromodinàmica Quàntica Objectius: Com resumar diferents expansions coneixent la regió d’analiticitat de la funció exacta. Breu descripció: Coneixent les expansions a baixes energies (q^2->0), a altes energies (q^2->infinit) i al llindar de producció d'un quark pesat de massa m (q^2-> 4 m^2), resumar aquestes expansions per trobar la funció exacta que reprodueix aquestes expansions. Aquestes tècniques poden ser útils no només en Cromodinàmica Quàntica sinó també en situacions mes generals en les que cal resumar una sèrie, per exemple, de Taylor. Contacte: peris@ifae.es 2) Títol provisional: Quantització d'un camp escalar relativista i producció de partícules per una font clàssica. Objectiu: Familiaritzar-se amb el mètode de quantització d'un camp escalar relativista i de com calcular la probabilitat de creació de partícules. Breu descripció: regles de commutació, càlcul de l'Hamiltonià, les funcions de Green. Calcular la probabilitat de creació d’N partícules per una font clàssica. Contacte: peris@ifae.es

 

  3  

Dr. Ramon Muñoz 1) Títol provisional: El problema del punt de canvi quàntic Descripció: Un sistema produeix un cert tipus d’estats (tots idèntics), en un temps indeterminat canvia a un nou tipus. Es tracta de trobar l’instant en que s’ha produït el canvi. Aquest comportament és habitual en moltes situacions, per exemple, quan un sistema que prepara els estats ha rebut alguna influència externa i volem saber el moment que això ha succeït. Objectiu: En aquest projecte s’estudiarà quin és el protocol òptim per trobar el punt de canvi per fonts que preparen estats quàntics. Primer s’estudiarà per la situació en que els dos tipus d’estats són coneguts. Després es generalitzarà per estats arbitraris dels quals la única informació que es té és que són diferents. [1] Daiki Akimoto, Masahito Hayashi, Physical Review A, Vol.83, No.5, (2011) [2] G. Sentís, E. Bagan, J. Calsamiglia, R. Munoz-Tapia,Phys. Rev. A 82, 042312 (2010) Contacte: rmt@ifae.es 2) Títol provisional: Reciclatge d’informació en problemes de discriminació Descripció: Un cop un sistema quàntic ha estat mesurat per un observador, habitualment se suposa que no és possible extreure més informació del sistema. No obstant, subseqüents observadors sense coneixement dels resultats dels observadors anteriors sí en que poden obtenir informació útil [1]. Objectiu: Analitzar la tasca de discriminació d’estats quàntics per múltiples observacions del mateix sistema [2] i estudiar les diferències entre el protocol de error mínim i el de discriminació inambigua. [1] P. Rapcan, J. Calsamiglia, R. Munoz-Tapia, E- Bagan, V. Buzek, Phys. Rev. A 84(3), 032326 (2011) [2] Janos Bergou, Edgar Feldman, Mark Hillery, Rev. Lett. 111, 100501 (2013) Contacte: rmt@ifae.es 3) Títol provisional: : Discriminació d’estats simètrics amb abstenció Descripció: La discriminació d’estats quàntics és una de les tasques fonamentals en Informació Quàntica. Donada una font que pot preparar un sistema en un estat d’un conjunt conegut, consisteix en identificar quin és l’estat que ha estat preparat amb el mínim error possible. Quan l’experimentador té l’opció d’abstenir-se de produir una resposta, l’error pot disminuir significativament [1]. Objectiu: En aquest projecte s’estudiarà el problema de discriminació per a conjunts d’estats simètrics i s’analitzarà com canvien les mesures segons el grau d’abstenció. [1] E. Bagan, R. Muñoz-Tapia, G. A. Olivares-Renteria, J. A. Bergou, Phys. Rev. A 86, 040303 (2012). Contacte: rmt@ifae.es

 

  4  

Dr. Alejandro Turpin 1) Títol provisional: El moment angular orbital de la llum: de l'entrellaçament quàntic a les comunicacions òptiques Descripció: El front d'ones de la llum pot ser molt complex. Usualment es tracten fronts d'ones plans o esfèrics, però sota certes condicions el front d’ones també pot ser helicoïdal, amb un vòrtex òptic a l'eix de propagació. Aquest feixos tenen moment angular orbital intrínsec, de manera anàloga al que es pot obtenir sota la descripció quàntica atòmica. En aquest treball s'estudiarà com es defineixen els modes de llum amb moment angular orbital i es discutirà les seves aplicacions a l'entrellaçament quàntic i a les comunicacions òptiques. La discussió teòrica anirà acompanyada d'experiments sobre la generació de feixos amb moment angular orbital.

Títol: El moment angular orbital de la llum: de l'entrellaçament quàntic a les comunicacions òptiques. Descripció: El front d'ones de la llum pot ser molt complex. Usualment es tracten fronts d'ones plans o esfèrics, però sota certes condicions el front d’ones   també pot ser helicoïdal, amb un vòrtex òptic a l'eix de propagació. Aquest feixos tenen moment angular orbital intrínsec, de manera anàloga al que es pot obtenir sota la descripció quàntica atòmica. En aquest treball s'estudiarà com es defineixen els modes de llum amb moment angular orbital i es discutirà les seves aplicacions a l'entrellaçament quàntic i a les comunicacions òptiques. La discussió teòrica anirà acompanyada d'experiments sobre la generació de feixos amb moment angular orbital.

Font de la imatge: Optics Group at the University of Glasgow

Objectius:

- Familiaritzar  l’estudiant  amb  diferents  feixos  de  llum  (feix  Gaussià  i  altres  modes  de la llum com els Heremite-Gauss o els Laguerre-Gauss).

- Derivació matemàtica dels modes Laguerre-Gauss (LG), que donen lloc al moment angular orbital de la llum (OAM).

- Estudi quantitatiu de la dependència dels índexs (l,p), que descriuen la generació dels diferents modes LG.

- Revisió  de  les  aplicacions  de  l’OAM  de  la  llum:  entrellaçament  quàntic,  mesura  de  la rotació de partícules, pinces òptiques, comunicacions òptiques, etc.

- Generació  experimental  de  modes  LG  amb  OAM  a  través  d’holografia  digital. Referències:

- Fickler et al,  “Quantum  Entanglement  of  High  Angular  Momenta”,  Science  338 640-643 (2013) (arxiv.org/abs/1402.2423)

- Lavery et al,   “Detection   of   a   Spinning   Object   Using   Light’s   Orbital   Angular  Momentum”,  Science  341 537-540 (2013) (http://eprints.gla.ac.uk/85025/1/85025.pdf)

- “A  new  twist  for  communications”: http://www.nature.com/nphoton/journal/v6/n7/full/nphoton.2012.151.html

Contacte: Alejandro Turpin e-mail: alejandro.turpin@uab.cat Despatx: C3/-140 (Grup d’Òptica) Telèfon: 93 581 1652

Font de la imatge: Optics Group at the University of Glasgow

Objectius: • Familiaritzar l’estudiant amb diferents feixos de llum (feix Gaussià i altres modes

de la llum com els Heremite-Gauss o els Laguerre-Gauss). • Derivació matemàtica dels modes Laguerre-Gauss (LG), que donen lloc al moment

angular orbital de la llum (OAM). • Estudi quantitatiu de la dependència dels índexs (l,p), que descriuen la generació

dels diferents modes LG. • Revisió de les aplicacions de l’OAM de la llum: entrellaçament quàntic, mesura de

la rotació de partícules, pinces òptiques, comunicacions òptiques, etc. • Generació experimental de modes LG amb OAM a través d’holografia digital. Fickler et al, “Quantum Entanglement of High Angular Momenta”, Science 338, 640-643 (2013) (arxiv.org/abs/1402.2423) Lavery et al, “Detection of a Spinning Object Using Light’s Orbital Angular Momentum”, Science 341 537-540 (2013) (http://eprints.gla.ac.uk/85025/1/85025.pdf) “A new twist for communications”: http://www.nature.com/nphoton/journal/v6/n7/full/nphoton.2012.151.html Contacte: alejandro.turpin@uab.cat

 

  5  

Dr. Javier Rodríguez 1) Títol provisional: Anomalies en les propietats físiques de l’aigua Objectius: L'objectiu principal del treball és introduir a l'alumne/a en les propietats físiques de l’aigua, que malgrat estar constituïda per una molècula relativament senzilla, presenta propietats físiques sorprenents, algunes de les quals s’estudien durant la carrera. El treball té una part bibliogràfica i una part experimental. Breu descripció: El treball experimental consisteix en fer capes d’aigua amorfa. En una cambra d’alt vuit el vapor d’aigua es diposita en un substrat que es troba a temperatures de nitrogen líquid formant una capa prima. Després es mesura la seva capacitat calorífica, en una regió de temperatures anomenada ‘No man’s land’ per que l’accés experimental és complicat. Contacte: Javier.rodríguez@uab.es, Jordi.fraxedas@cin2.es 2) Títol provisional: Vidres ultraestables Objectius: Familiaritzar l’estudiant amb les propietats de la matèria desordenada, estudiant una nova classe de materials anomenats vidres ultraestables. Breu descripció: El treball experimental consisteix en créixer i caracteritzar capes primes de sistemes desordenats. El creixement es fa en una cambra d’alt buit i la caracterització de les seves propietats termodinàmiques es farà mitjançant (nano)calorimetria i tècniques de superfície. Contacte: Javier.rodríguez@uab.es, Jordi.fraxedas@cin2.es 3) Títol provisional: Influència de la història tèrmica en les propietats dels vidres Objectius: Entendre el comportament no-lineal de la formació de vidres, modelitzar el seu comportament i comparar-ho amb l’experiment. Breu descripció: El treball té una component de modelització i una component experimental. Es tracta d’escriure un programa informàtic per poder modelitzar la capacitat calorífica de vidres sotmesos a diferents tractaments tèrmics. La part experimental consisteix en preparar un vidre i ajustar el càlcul a les dades experimentals per obtenir els paràmetres d’ajust del model. El valor d’aquests paràmetres permet conèixer algunes propietats bàsiques del vidre analitzat. Contacte: Javier.rodríguez@uab.es

 

  6  

Dra. Victòria Moreno 1) Títol provisional: Estudi detallat de les diferents tècniques de mesura del radó en el sòl Objectius: - Comparar els resultats de diferents tipus de mesures utilitzant diferents detectors de

radó. - Analitzar el grau de representativitat d’un valor puntual respecte el valor mig de la

concentració de radó en un sòl determinat. - Determinar els paràmetres externs que afecten més a la reproductibilitat de les

mesures puntuals de la concentració de radó en el sòl. Breu descripció: El radó és un gas noble i radioactiu d’origen natural que es produeix per la desintegració del radi present en els materials de l’escorça terrestre. Quan el gas radó es genera en els grans d’un material pot passar fàcilment a l’aire dels porus o dissoldre’s en l’aigua d’aquests. Degut a processos de transport, pot viatjar pel medi i arribar a alliberar-se cap a l’aire atmosfèric o de l’interior d’un recinte tancat. La concentració de radó en el sòl pot variar dins un gran interval de valors, [103 – 106] Bq·m-3. Els factors que afecten el valor d’aquesta concentració es poden classificar en: (i) paràmetres que depenen del propi sòl (contingut de radi, densitat, mida dels grans, porositat, permeabilitat, presència de falles...) i (ii) paràmetres externs, que inclouen els paràmetres meteorològics (temperatura, pressió atmosfèrica, precipitacions, vent, ...) i els paràmetres antròpics, entesos con totes aquelles alteracions de les característiques naturals del sòl que provoquem les persones (compactació, perforació, reg, contaminació,...). El resultat de la mesura de la concentració de radó en el sòl es pot veure influenciat per la tècnica de mesura utilitzada. La Unitat de Física de les Radiacions disposa de diferents detectors de radó actius i passius, que permeten mesurar aquest gas en diferents medis (aire, sòl i aigua) mitjançant mesures puntuals, en continu o integrades. Les mesures puntuals i en continu es realitzen amb els detectors actius AlphaGUARD i RAD 7, mentre que les mesures integrades es realitzen amb els detectors passius, anomenats detectors sòlids de traces nuclears. La persona que realitzi el treball haurà de realitzar mesures puntuals, en continu i integrades de radó en el sòl d’una zona prèviament determinada i analitzar tots els resultats obtinguts. Contacte: victoria.moreno@uab.cat

 

  7  

2) Títol provisional: Posada a punt d’un sistema de mesura de l’exhalació del gas radó del sòl i materials de construcció Objectius: L’objectiu principal del treball és dissenyar i posar a punt un sistema que permeti mesurar l’exhalació del gas radó provinent del sòl i dels materials de construcció. Breu descripció: La contribució més important a la dosi que rep la població en general deguda a la radiació natural és la provocada per la inhalació del radó i dels seus descendents. El radó és un gas radioactiu d’origen natural que es produeix per la desintegració del radi present en els materials de l’escorça terrestre. Al ser un gas noble, entre la seva generació i la seva desintegració, pot viatjar fàcilment per diferents medis, alliberar-se cap a l’aire atmosfèric o arribar de l’interior dels recintes tancats, on pot arribar a nivells de concentració que poden representar un risc radiològic significatiu per les persones que l’inhalin. És per això que és d’interès mesurar el flux de radó exhalat des del sòl o des de diferents materials de construcció cap a l’atmosfera o l’interior dels recintes tancats. La Unitat de Física de les Radiacions disposa de diferents detectors de radó actius i passius, que permeten mesurar aquest gas en diferents medis (aire, sòl i aigua). La persona que realitzi aquest treball, amb l’ajut del tutor, haurà de realitzar diferents mesures amb la instrumentació disponible en la unitat i simular la resposta de diferents configuracions amb l’objectiu d’establir un sistema òptim per a la mesura de l’exhalació del radó. Contacte: victoria.moreno@uab.cat Drs. José Francisco Lopez-Barbera i Gervasi Herranz (ICMAB) 1) Títol provisional: Treballant l’espectroscòpia òptica per a detectar la propagació de plasmons Objectius: Entendre què són els plasmons i com es dispersen en sistemes híbrids metall/aïllant. Visualitzar la relació de dispersió dels plasmons mitjançant espectroscòpia òptica. Entendre com canvia la propagació dels plasmons en funció de la rotació i el·lipticitat de la llum. Es treballarà en espectroscòpia de llum en el visible, i eventualment, en condicions en què la resolució espacial estarà limitada per la difracció de la llum. Descripció: L’estudiant participarà en la caracterització òptica de nanomaterials metàl·lics, amb gruixos des d’uns pocs nanòmetres fins a desenes de nanòmetres. S’estudiarà la resposta òptica d’aquests materials incidint-hi amb fotons d’energia variable en el règim del visible. Així mateix, si s’escau, serà partícip en mesures de microscòpia amb resolució limitada per difracció.. Contacte: patxi.recaj@icn.cat

 

  8  

Institut de Ciència de Materials de Barcelona (CSIC)

Dr. Martí Gich 1) Títol provisional: Caracterització estructural de capes primes de ε-Fe2O3 Objectius: Aprendre els fonaments del creixement de capes primes per Pulsed Laser Deposition. Ser capaç d’obtenir informació sobre la microestructura de les capes a partir de la seva caracterització per difracció de raigs X, microscòpia de força atòmica. Aprendre a estudiar les propietats magnètiques de les capes. Breu descripció: Hi ha materials que presenten al mateix temps una magnetització M i una polarització dielèctrica P sense que calgui posar-los sota un camp magnètic o elèctric i per això diem que són multiferroics (ferromagnètics i ferroelèctrics). Recentment hem descobert que les capes primes de ε-Fe2O3 són un dels pocs sistemes multiferroics a temperatura ambient [M. Gich et al. 2014 Adv. Mater.26, 4645]. En aquest treball les capes es van créixer sobre SrTiO3 i ara volem estudiar la possibilitat de fer créixer aquests material sobre altres substrats. Contacte: mgich@icmab.es 2) Títol provisional: Materials magnètics durs sense terres rares Objectius: Obtenir una prova de concepte d’aquesta aproximació a través de la integració dels dos tipus de materials en nanopartícules magnètiques core-shell [F. Liu et al. 2014 Angew. Chem. Int. Ed. 53, 2176-2180.], capes primes superposades i mescles de partícules compactades per spark plasma sintering. Aprendre a fer síntesi per sol-gel de nanopartícules de ε-Fe2O3 i la síntesi de nanopartícules de Fe3O4 per la tècnica de microones. Conèixer la síntesi de capes primes d'òxids per Pulsed Laser Deposition. També s’aprendrà a fer la caracterització estructural i magnètica dels diferents sistemes estudiats. Breu descripció: Per les seves implicacions econòmiques i geopolítiques, un dels reptes actuals en ciència de materials és poder substituir en les seves diferents aplicacions les matèries primeres considerades crítiques per la seva escassetat, preu elevat o concentració geogràfica en pocs països capaços de controlar-ne el mercat mundial. Entre aquestes matèries primeres crítiques hi ha els elements del grup de les terres rares, que són essencials en la composició dels millors imants permanents àmpliament utilitzats en la generació d’energia o els motors elèctrics. Una possible via per obtenir imants permanents sense terres rares és combinar materials ferrimagnètics amb una anisotropia elevada com ara el ε-Fe2O3 (que té una coercitivitat molt elevada però una magnetització moderada) amb un material magnètic tou d’elevada magnetització de saturació. Si s’aconsegueix crear estructures en què predominin les interfases que posen en contacte aquests dos materials, es pot esperar que les interaccions magnètiques d’intercanvi entre ells tinguin com a resultat un material amb elevada coercitivitat i elevada magnetització de saturació. Contacte: mgich@icmab.es

 

  9  

3) Títol provisional: Tensant una mescla de dos líquids podem modificar la seva miscibilitat? Objectius: L’objectiu del treball és veure com la línia de separació de fases d’un sistema de dos líquids ben conegut com és la mescla d’aigua i fenol es veu afectada per les condicions de pressió negativa. El treball permetrà familiaritzar-se amb el concepte de pressió negativa i aprendre a sotmetre líquids a pressió negativa. Breu descripció: Els diagrames de fases dels líquids de dos components s’han estudiat tradicionalment en funció de la composició la temperatura i la pressió en els quals es representen línies que separen les zones de separació de fases (on coexisteixen dos líquids) de les zones de solubilitat total. En canvi, encara no s’ha estudiat quin és el comportament del diagrama de fases en condicions de pressió negativa, és a dir quan s’estira el líquid sotmetent-lo a un esforç de tensió. Contacte: mgich@icmab.es Drs. Jordi Faraudo i Juan Camacho (Dept. Física) 1) Títol provisional: Simulació de l'agregació de partícules superparamagnètiques en dispersió Objectius: Utilitzar conceptes introduïts durant el grau per a entendre les propietats de nous nanomaterials magnètics. Ser capaç d'utilitzar noves eines de simulació computacional en la solució de problemes físics. Prendre consciència de la importànica dels nous nanomaterials i les seves múltiples aplicacions. Ser capaç de consultar i utilitzar la bibliografia científica en una situació real. Ser capaç d'analitzar resultats experimentals reals a partir dels resultats teòrics i de simulació. Breu descripció: Proposem que l'estudiant analitzi el comportament de partícules superparamagnètiques en dispersió quan s'aplica un camp magnètic extern en diverses situacions d'interès real. L'estudiant aplicarà coneixements adquirits durant el Grau en Física en diverses àrees (física general, conceptes bàsics de fluids, magnetisme i mecànica estadística) a l'estudi d'aquest sistema. El treball inclou simulacions utilitzant programari desenvolupat pel nostre grup de recerca, l'anàlisi dels resultats i la comparació amb experiments. Contacte: jfaraudo@icmab.es

 

  10  

Dr. Riccardo Rurali i Xavier Cartoixà (UAB) 1) Títol provisional: Enginyeria de bandes pel transport balístic eficient en nanofils de Si/Ge Objectius: Entendre l'origen del band-offset entre dos materials nanoestructurat, enfrontar-se als problemes relatius a d'implementació d'un codi numèric per al càlcul de l'estructura electrònica dels materials. Breu descripció: L'objectiu d'aquest treball és l'optimització del confinament quàntic en un segment de Ge dins d'un nanofil de Si (o viceversa) mitjançant mètodes numèrics de simulació, de manera que l'offset de la banda de conducció o de valència s'anul·li i les bandes estiguin alineades. En particular s'estudiaran les implicacions per al transport balístic. El treball proposat inclou tant una part d'implementació com la realització de simulacions numèriques. Contacte: rrurali@icmab.es 2) Títol provisional: Estudi teòric del transport tèrmic en nanoestructures Objectius: Aprendre a calcular la conductivitat tèrmica amb mètodes atomístics i analitzar-ne críticament els resultats Breu descripció: En aquest treball l'estudiant realitzarà simulacions numèriques atomístiques del transport de fonons de sistemes unidimensionals a la nanoescala (nanofils) amb l'objectiu de calcular-ne la conductivitat tèrmica. En particular es centrarà en l'estudi de nanofils de Si i Ge. Contacte: rrurali@icmab.es Dr. Gervasi Herranz 1) Títol provisional: Treballant l’òptica al límit de la difracció: microscòpia Objectius: Entendre perquè la llum polaritzada és sensible a l’ordre de llarg abast: entendre els conceptes de rotació i el·lipticitat de la llum polaritzada i de com canvien en funció de la magnetització i de la polaritat elèctrica. Es treballarà en espectroscòpia de llum en el visible, i en condicions en què la resolució espacial estarà limitada per la difracció de la llum. Breu descripció: L’estudiant participarà en la caracterització de materials ultra-prims magnètics i ferroelèctrics, amb gruixos des d’uns pocs nanòmetres fins a desenes de nanòmetres. S’estudiarà la resposta òptica d’aquests materials incidint-hi amb fotons d’energia variable en el règim del visible. Així mateix, serà partícip en mesures de microscòpia de dominis ferroelèctrics i magnètics i de l’anàlisi de dades. Contacte: gherranz@icmab.es

 

  11  

Dr. Mariano Campoy 1) Títol provisional: Organic solar cells materials studied using Raman scattering Objectius: Organic solar cells are attractig world-wide interest as a cost-effective photovoltaic alternative due to the fact that they can be processed from solution using methods more similar to the printing of newspapers. It has been recently found that the performance of these devices strongly depends on the nanoscale structure of the organic semiconductors that act as active layer (responsible to convert light into electrons). In this project, we will investigate the nexus between structure and efficiency using spectroscopic methods. Breu descripció: The student will first, learn how to deposit thin films of organic semiconductors using solution based methods in order to fabricate thin films. Then, these films will be characterized using spectroscopic techniques in order to determine structural properties such as the degree of crystallinity and molecular orientation. For this, Raman scattering will be employed using different excitation lasers, polarization modes and mapping capabilities. Finally, the results will be correlated to device performance. Contacte: mcampoy@icmab.es Dra. Anna Palau 1) Títol provisional: Estudi de capes superconductores d’alta temperatura nano-estructurades Objectius: La superconductivitat d’alta temperatura és una de les tecnologies claus del segle 21, amb gran potencialitat en aplicacions de potencia elèctrica, medicina, energia per fusió, dispositius electrònics avançats o tecnologia de la informació, entre d’altres. La física dels materials superconductors d’alta està controlada per el comportament dels vòrtex (nano-tubs quantitats de flux magnètic que al sotmetre el superconductor a un camp magnètic extern). En particular, la capacitat de controlar i manipular els vòrtex en els materials superconductors obra la porta a la explotació d’una nova generació de dispositius de fluxtrònica basats en la manipulació dels vòrtex. L’objectiu d’aquest projecte serà el de nano-estructurar un material superconductor mitjançant tècniques de litografia d’alta resolució, per tal de modificar la dinàmica de vòrtex en el material de manera controlada. Breu descripció: L’estudiant analitzarà les propietats físiques de capes superconductores nano-estructurades mitjançant mesures magnètiques i de transport elèctric. S’estudiarà la possibilitat de manipular el moviment de vòrtex en capes nano-estructurades, podent utilitzar de diferents tècniques de nano-fabricació (feix de ions focalitzats (FIB), litografia amb feix d’electrons, (FEB) o microscòpia de proximitat en mode corrent (c-AFM)). Mitjançant aquestes tècniques es poden dissenyar diferents nano-estructures amb un gran control de paràmetres (mida, forma, profunditat, distribució...). Contacte: palau@icmab.es

 

  12  

Dr. Jordi Arbiol 1) Títol provisional: Propietats Físiques d’estructures quàntiques a escala sub-nanomètrica Objectius: - Estudiar l’estructura a escala atòmica de pous, fils i punts quàntics crescuts dins de

nanofils (nanoguies òptiques) a partir de la seva visualització directa en un microscopi electrònic.

- Simular la morfologia 3D a escala atòmica de les nanoestructures. - Correlacionar les propietats estructurals a escala atòmica amb les propietats

optoelectròniques a escala subnanomètrica. Breu descripció: L'estudiant es familiaritzarà en l’ús del microscopi electrònic de transmissió per poder visualitzar primerament les estructures quàntiques a escala atòmica. Li ensenyarem a utilitzar software de simulació estructural per tal de poder obtenir els models atòmics 3D. Un cop obtingut el model, mitjançant el microscopi electrònic mesurarem les propietats òptiques in-situ (Catodoluminiscència, CL) a escala subnanomètrica. Correlacionarem l’estructura amb les propietats optoelectròniques de les estructures quàntiques estudiades. L'estudiant aplicarà coneixements adquirits durant el Grau en Física en diverses àrees (física general, conceptes bàsics de física quàntica, electrònica i cristal·lografia) a l'estudi d'aquests materials. Més informació sobre el grup a www.icmab.cat/gaen Contacte: arbiol@icrea.cat Dr. Florencio Sánchez 1) Títol provisional: Fabricación y caracterización de capas finas ferroelectricas sobre Silicio mediante técnicas de depósito con láser Objectius: Obtener capas epitaxiales del óxido ferroeléctrico BaTiO3 sobre obleas monocristalinas de Silicio, con control de su orientación y tetragonalidad. Reducir al máximo el espesor de las láminas de barrera y analizar sus propiedades eléctricas, incluyendo corriente de fuga, fatiga ferroeléctrica y tiempo de retención. Breu descripció: El BaTiO3 es un candicato ideal para el desarrollo de memorias RAM ferroelectricas y transistores FETs ferroeléctricos. Estas aplicaciones requieren integrarlo con Silicio mejorando sus propiedades. El proyecto implica optimizar el crecimiento de capas finas de diversos óxidos (BaTiO3 y las láminas barrera) para mejorar sus propiedades estructurales y funcionales. Se usará técnica de depósito mediante láser de excímero (PLD), y las caracterizaciones incluirán difractometría de rayos X, microscopía de fuerzas atómicas y analisis detallado de las propiedades eléctricas. Contacte: fsanchez@icmab.es

 

  13  

Dr. Josep Fontcuberta 1) Títol provisional: Absorció de llum i fotocorrents en materials ferroics Objectius: Entendre els conceptes de polarització d’un material ferroelèctric, els processos d’absorció de llum i generació de fotocorrents en semiconductors i el funcionament de fotodiodes. Comprensió experimental de l’estructura de bandes de sòlids. Breu descripció: L’estudiant participarà en tot el procés experimental de la realització de mesures físiques en capes ultrafines (uns pocs nanòmetres) ferroelèctriques. La determinació de polarització i la mesura dels fotocorrents generats per l’absorció de llum de longitud d’ona apropiada i la creació de models físics apropiats per a descriure aquests efectes. Contacte: fontcuberta@icmab.es 2) Títol provisional: Fent coexistir ferromagnetisme i ferroelectricitat Objectius: Comprendre els orígens físics d’aquests diferents ordres ferroics i la seva habitual exclusió mútua. Comprensió experimental de les eines i mètodes de mesura de propietats magnètiques i ferroelèctriques. Breu descripció: L’objectiu és que l’estudiant participi i aprengui tota la cadena de processos que son necessaris per a la fabricació i caracterització estructura (difracció de Raigs X), morfològica (microscòpies de proximitat) i físiques (magnetització i polarització elèctrica) de capes fines ( uns pocs nanòmetres de gruix). Contacte: fontcuberta@icmab.es

 

  14  

Dr. Dino Tonti 1) Títol provisional: Improving architecture of cathodes for Li-Air batteries Objectius: Develop electrode materials for Li-Air batteries with improved performances understanding details of the electrochemical mechanisms. Breu descripció: Lithium-Air batteries, with their extremely high specific energy and potential low cost are expected to impulse a definitive implantation of electric vehicles in the market. However, the development of this system is at its early stages, and before an application becomes viable several fundamental aspects need to be precisely understood and practical problems solved. One of the most compelling and fascinating challenges is the design of an optimal architecture with controlled surface functionality at the air electrode, where oxygen redox reactions will take place quickly and reversibly. By combining techniques of preparation (e.g..sol-gel, template, combustion, carbonization) and characterization (e.g. scanning and transmission electron microscopy, N2 adsorption, infrared spectroscopy, XRD) well-defined micro- and nano-structures will be produced, which will be tested as electrodes. Using multiple electrochemical techniques details of the reaction mechanism will be studied and correlated with structural and chemical aspects of the material to guide its optimization Contacte: dino@icmab.es Dres. Arántzazu González Campo i Núria Aliaga Alcalde 1) Títol provisional: Estudis de les propietats redox/òptiques de sistemes Curcuminoids sobre superfícies funcionalitzades Objectius: La funcionalització de superfícies (or, grafè,...) amb ciclodextrines permet la immobilització i alliberament de molècules pre-dissenyades de manera controlada (mitjançant potencials electroquímics). El nostre grup ha sintetitzat una família de sistemes moleculars Curcuminoids que presenten propietats redox i/o òptiques. L’objectiu és la funcionalització de diferents suports utilitzant ciclodextrines i la mesura de les propietats electroquímiques i/o òptiques de les molècules Curcuminoids un cop immobilitzades a la superfície. Breu descripció: El procediment que es pretén portar a terme és el següent: (a) instruir a l’estudiant/a en les diferents parts que constitueixen la tècnica de “microprinting” en superfícies de diferent natura (or, quars, grafè i sílice) per la seva funcionalització amb ciclodextrines i (b) l’estudi de les propietats finals de molècules de tipus Curcuminoid en les superfícies funcionalitzades Contacte: agonzalez@icmab.es, naliaga@icmab.es

 

  15  

Dres. Esther Barrena i Carmen Ocal 1) Títol provisional: Programació per a l'anàlisi de dades i la seva aplicació en Atomic Force Microscopy Objectius: La proposta té diverses etapes i s'aplicarà a l'estudi de la interacció electrostàtica a nivell atòmic i molecular. Participaràs en els experiments que fem al nostre laboratori de AFM (Atomic Force Microscopy) per a obtenir les dades que analitzaràs amb la teva eina. No et plantegem un joc si no ser un científic de debó per uns mesos i contribuir al projecte de recerca del nostre grup (http://www.icmab.es/hybridinterfaces) així com compartir l’ experiència amb altres joves investigadors que composen el grup de recerca. Eventualment, et proposem presentar els resultats obtinguts en un congrés científic. Breu descripció: - Introducció i plantejament: L'estudiant rebrà una introducció al tema d’investigació

així com sessions d’aprenentatge experimental. - Etapa informàtica: L'estudiant desenvoluparà una eina informàtica (subrutina) i la

integrarà en un programa existent (lliure/públic) interactiu que li permetrà representar i analitzar dades.

- Etapa experimental: L’estudiant participarà en mesures fetes amb un microscopi de forces atòmiques (AFM), per a obtenir dades sobre les interaccions de molècules dipositades en una superfície atòmicament plana.

- Etapa final: l’estudiant elaborarà un informe on es detallaran tant la part de programació com les mesures i els resultats que ell mateix hagi obtingut.

Requeriments: No hi ha requeriments especials excepte uns coneixements mínims de programació amb MATLAB i LabVIEW i moltes ganes d'utilitzar-los.

Contacte: ebarrena@icmab.es, cocal@icmab.es 2) Títol provisional: Programming a Routine for Nanoscale Electrical Investigation of Interfaces by AFM Objectius: The electrical characterization of surfaces and interfaces at the nanoscale is of great importance for a large number of applications (organic solar cells, memories, sensors etc) and for the understanding of the macroscopic properties of functional materials (conductive oxides, organic semiconductors … etc) but also for knowing the mechanisms operating in practical devices (where the role of interfaces between components is crucial) which would permit their optimal design. Within this scope, Atomic force microscopy (AFM) offers a tool to characterize diverse properties at the nanoscale. One interesting application is conductive AFM (C-AFM) for local current-voltage (I-V) measurements, where the tip is employed as a mobile electrode which permits precisely determining the location of differently behaving regions. The aim of this work is to develop a method of analysis of the I-V acquired by C-AFM to investigate the electrical heterogeneity of surfaces and interfaces.

 

  16  

Breu descripció: The student will be learn the basic aspects of AFM and get familiar with the topic of conductive oxides for organic photovoltaics, memories etc. The student will characterize the nanoscale electrical transport of interfaces by C-AFM, and will develop a routine analysis of the I-V curves using MATLAB that allows a nanoscale mapping that characterize the electrical heterogeneity of the surfaces Contacte: ebarrena@icmab.es, cocal@icmab.es Dr. Narcís Mestres 1) Títol provisional: Nanomaterials per a dispositius nanoelectrònics Objectius: L’objectiu del treball proposat és estudiar la relació entre la composició, l’estructura cristallina i la tensió mecànica en les propietats elèctriques de capes epitaxials de compostos de níquel amb terres rares RNiO3 (R= Y, Pr, Nd, Sm,...), i la seva modificació per aplicació de un camp elèctric extern, per aplicacions en sensors i en memòries no volàtils. El compostos de fórmula genèrica RNiO3 son de gran interès per aplicacions en dispositius com interruptors, sensors i recobriments termoelèctrics, degut a que presenten una transició metall - aïllant (TMI) molt ben definida en funció de la temperatura. Així mateix, l’estat de conducció elèctrica d’aquests materials es pot variar de manera reversible per l’aplicació de un camp elèctric extern (resistive switching), i d’aquí el seu interès en aplicacions en memòries no volàtils. Breu descripció: Es tracta de un projecte eminentment experimental,i la metodologia a seguir serà: 1. Creixement de capes epitaxials de RNiO3 amb diferents composicions sobre

substrats diferents. 2. Caracterització de les seves propietats estructurals i de transport (mesures de

difracció de raigs-x, microscòpia electrònica (SEM), microscòpia de forces atòmiques (AFM) i resistivitat elèctrica en funció de la temperatura).

3. Definició i fabricació de nanostructures sobre aquestes capes per mètodes de litografia. Modificació de les seves propietats de transport elèctric per aplicació de camps elèctrics externs, ja sigui a nivell local microscòpic (mitjançant la punta metàl•lica conductora de un microscopi AFM), o a través de l’aplicació de un voltatge extern sobre uns contactes prèviament definits.

4. Anàlisi de les propietats de les zones modificades mitjançant AFM i tècniques d’espectroscòpia òptica de sonda local (micro-Raman i infraroig).

Contacte: narcis@icmab.es

 

  17  

Dra. Marta Mas 1) Títol provisional: Fabricació de transistors orgànics de baix cost Objectius: A causa de les limitacions tecnològiques associades amb l'ús del silici, actualment empreses i investigadors estan dedicant molts esforços al desenvolupament de l'electrònica orgànica i, en particular, en la fabricació de transistors orgànics d'efecte de camp (OFETs). Els materials orgànics ofereixen la possibilitat de preparar dispositius a baix cost, flexibles i sobre àrees grans. El nostre objectiu és avançar en la fabricació de dispositius orgànics que combinin altes prestacions i a la vegada baix cost. A més, estem interessats en profunditzar sobre com les propietats del material determinen les característiques elèctriques del dispositiu. Breu descripció: El treball que es proposa aquí consistirà en la preparació i caracterització de dispositius OFET basats en polímers i molècules orgàniques per a possibles aplicacions en electrònica. L'estudiant tindrà l'oportunitat d’aprendre una gran varietat de tècniques multidisciplinars (litografia, evaporació de metalls, mètodes de deposició de materials orgànics, preparació de materials compostos, tècniques de caracterització elèctrica, etc.). Contacte: mmas@icmab.es

 

  18  

Institut de Microelectrònica de Barcelona (CNM-CSIC)

Dr. Xavier Muñoz 1) Títol provisional: Sistemes lab-on-a-chip per a monitorització mediambiental Breu descripció: Objectius: L’objetiu del treball consistirà en el disseny, fabricació i caracterització de sistemes lab-on-a-chip fotònics barats, simples i robustos per a monitorització de contaminants mediambientals in situ. Breu descripció: L’estudiant treballarà en un grup multidisciplinar i rebrà formació en diferents camps com la fotònica, tecnologia, ciència dels materials o la microbiologia ambiental. Algunes de les eines que utilitzarà durant el seu treball de grau seran: a) Programari de simulació: TracePRO (simulació òptica), OSLO (simulació òptica),

COMSOL (simulació fluídica), ANSYS (simulació mecànica) b) Programari de disseny: Inventor, AutoCAD. c) Eines de fabricació: milling, laser ablation, photolithography, soft lithography. d) Eines de caracterització: làsers, fonts de llum halògena i de deuteri, espectròmetres,

LED, fotodetectors, micromanipuladors, fibres òptiques. Contacte: xavier.munoz@imb-cnm.csic.es

Dr. Andreu Llobera 1) Títol provisional: Sistemes lab on a chip fotònics Objectius: Amb aquest treball, l’estudiant assolirà coneixements de fabricació i caracterització de dispositius i sistemes fotònics del tipus lab on a chip basats en tecnologia de polímer. Breu descripció: Els lab on a chip fotònics son sistemes multidisciplinars, ja que engloben conceptes d’òptica, física de materials, física de fluids, química i biologia. Conceptualment es poden entendre com un microsistema el qual, utilitzant elements microòptics/fotònics, es capaç d’interrogar un fluid i determinar les seves propietats òptiques. En aquest projecte, l’estudiant haurà de desenvolupar les següents tasques. 1. Disseny d’elements microòptics/fotònics utilitzant software específic (Oslo i Photon

Design, principalment). 2. Fabricació dels elements a sala blanca. 3. Caracterització al laboratori d’òptica integrada del IMB-CNM. Contacte: Andreu.llobera@imb-cnm.csic.es

 

  19  

Dres. Francesca Campabadal and Mireia Bargalló 1) Títol provisional: Study of resistive switching properties in metal-insulator-metal (MIM) devices for non-volatile memory applications Breu descripció: The resistive switching phenomenon consists in a nonvolatile sudden change of the electric resistance of a dielectric layer as a result of the application of a voltage or electric current. The main factor behind this phenomenon is the formation and rupture of a conductive filament path constructed by oxygen vacancies or metallic ions. This phenomenon is a topic of intense research because has the potential to play a major role in next generation non-volatile memory devices, through resistance random access memory (RRAM) devices based on metal-insulator-metal (MIM) configurations. In this context, this project aims to investigate the resistive switching properties of binary oxide layers such as HfO2, Al2O3 and nanolaminates of them in two-terminal MIM devices. The home base for this research is the Institut de Microelectrònica de Barcelona (IMB-CNM-CSIC). The main task of this project is to study the electrical characteristics of the devices in order to determine the stresses at which the change of electrical resistance occurs and to evaluate its variability. An in depth electrical analysis will provide deeper insight in the device physics, and allow testing hypotheses about the nature of grow-in defects and the key transport mechanisms involved in the switching phenomenon. Additionally, the impact of the processing conditions and electrode material combinations on the switching properties will be evaluated. The data analysis and interpretation will cover an important part of the work. For this purpose, the student will contribute to develop programing tools to perform the measurements and to analyze the results. Based on the results, the student will draw preliminary conclusions on RRAM memory operation. Contacte: francesca.campabadal@imb-cnm.csic.es, mireia.bargallo@imb-cnm.csic.es

 

  20  

Institut de Ciències de l’Espai (CSIC-IEEC) Drs. Emili Elizalde i Sergei D. Odintsov 1) Títol provisional: Inflació i ones gravitatòries primordials Objectius: Es tractaria de fer una recerca bibliogràfica exhaustiva dels diversos models d'inflació en relació als resultats de polarització de BICEP2 i altres que es preveu obtenir en breu. S'intentaria fer alguna predicció original, encara que el tema és candent i això no serà fàcil. Contacte: elizalde@ieeec.uab.es 2) Títol provisional: Introducció al models de gravetat modificada Objectius: Es tractaria de posar a punt de la història i darreres contribucions en aquesta temàtica i les seves relacions amb models escalar-vector amb camps addicionals. S'intentaria fer alguna predicció original. Contacte: elizalde@ieeec.uab.es, odintsov@ieeec.uab.es Dr. Miquel Nofrarías 1) Títol provisional: Estudi del soroll magnètic en la dinàmica de les masses de test de LISA Pathfinder Objectius: L’objectiu del treball és l’estudi del soroll magnètic que afecta a les masses de LISA Pathfinder. S’analitzarà com les diferents components de força degudes al camp magnètic (interplanetari, curents de Foucault, etc. ) afecten al moviment de les masses de test. Els resultats s’aplicaran a l’anàlisis de dades obtingudes amb el simulador de la missió de l’Agència Espacial Europea. Breu descripció: LISA Pathfinder és una missió de l’Agència Espacial Europea que posarà a prova la tecnologia necessària per a la detecció d’ones gravitatòries a l’espai. El seu llançament es preveu per al Juliol de 2015. El satèl·lit contindrà dues masses en caiguda lliure, la distància entre les quals es mesurarà amb resolució picomètrica mitjançant un interferòmetre. Durant els sis mesos d’operacions, LISA Pathfinder durà a terme una serie d’experiments per estudiar i caracteritzar les diferents fonts de soroll que limiten la sensibilitat d’un futur detectors d’ones gravitatòries a l’espai, com per exemple el soroll tèrmic, magnètic o el degut a l’impacte de partícules carregades. Contacte: nofrarias@ice.cat

 

  21  

Dr. Carlos F. Sopuerta 1) Títol provisional: Fons d’ones gravitatòries per el futur observatori d’ones gravitatòries eLISA Objectius: Estudiar alguns aspectes dels mecanismes de formació d’algunes de les principals fonts d’ones gravitatòries per el futur observatori espacial de l’Agència Espacial Europea (ESA). Breu descripció: La captura d'objectes compactes (nanes blanques, estels de neutrons, forats negres estel·lars) per forats negres supermassius als centres gal·làctics i la seva evolució en espiral són una de les principals fonts d'ones gravitatòries que el futur observatori espacial eLISA (evolved Laser Interferometer Space Antenna; ESA) detectarà. La ciència que es pot fer amb aquestes fonts tindrà un gran impacte en astrofísica, cosmologia i física fonamental. L'objectiu d'aquest treball és utilitzar una serie de programes/codis informàtics que simulen aquestes fonts per estudiar diferents configuracions d'aquests sistemes (que corresponen a diferents situacions astrofísiques) i veure quines són les més favorables per l'observació amb eLISA i les característiques principals de la emissió d'ones gravitatòries associada. Contacte: sopuerta@ieec.uab.es

 

  22  

Institut de Física d’Altes Energies 1) Títol provisional: Experimental Particle Physics with the ATLAS Experiment at the LHC Objectius: The “Treball de Grau” would include one of the aspects discussed below, structured in a well-defined and short project, and carefully taking into account both the interest of the students and their time constrains. Students will be directly supervised by one of the staff members of the IFAE ATLAS team. Breu descripció: The IFAE group offers different short projects to carry out a “Treball de Grau” at the UAB, by working in a given aspect of the ATLAS Experiment at the Large Hadron Collider (LHC). We offer the chance to explore fundamental questions in Nature and to use some of the world's most technologically advanced experimental and computing facilities, working in a highly international environment. The IFAE group in ATLAS has major responsibilities on the calibration and maintenance of the calorimeter and the trigger systems, and is deeply involved in detector upgrade activities related to silicon devices and pixel technologies. IFAE also plays a leading role in several physics research lines including the study of the recently discovered Higgs boson, the search for Super-symmetry, Extra Spatial Dimensions, Dark Matter, and new phenomena in Top-quark final states. http://www.ifae.es http://atlas.ch Contacte: Mario Martinez (mmp@ifae.es), Martine Bosman (bosman@ifae.es)