Departamento de Física

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commInteracción metal-Ceria y su actividad catalítica.
Una perspectiva teórica

Dra. M. Verónica Ganduglia-Pirovano
Instituto de Catálisis y Petroleoquímica-CSIC
Madrid, España

Ceria (CeO2) es uno de los más importantes óxidos de los elementos de tierras raras con usos en la catálisis industrial debido a sus condiciones de reducibilidad. La complejidad de los catalizadores en polvo reales dificulta en entendimiento básico de como es su comportamiento. Una forma de revelar este comportamiento es mediante la preparación de catalizadores modelo o modelos teóricos. En esta charla se presentaran resultados recientes de catalizadores modelo Ni, Co y Cu soportados sobre ceria como ejemplos de la catálisis del reformado en seco de metano (DRM: CH4+CO2 -> 2H2+2CO). Además, el sistema Ni/ceria se considerará para la producción de hidrógeno. El enfoque teórico se orienta a escribir a ceria como material soporte. La habilidad de ceria para estabilizar especies oxidadas (MOx: Co2+ y Ni2+) sobre superficies estequiométricas de CeO2 mediante una relocalización de estados f y estados metálicos (M0: Co0, Ni0) sobre el soporte reducido, CeO2-x, resulta esencial para la actividad catalítica en la reacción DRM.
La disociación de metano (CH4 -> CH3 -> CH2 -> CH -> C) ocurre a temperatura ambiente sobre MOx/CeO2, mientras que la disociación de CO2 ocurre sobre centros metálicos M0/CeO2-x en vacancias de oxígeno formadas a altas temperaturas (C + Osurf -> COgas + Vac). El sistema Co/ceria es el más activo con una barrera para la disociación de metano que se torna despreciable en la medida que la transformación MOx/CeO2 -> M0/CeO2-x se desarrolla con el incremento de la temperatura.

Jueves 09/11. 16hs.
Sala de conferencias
(Av. Alem 1253 - Cuerpo B - Subsuelo)

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commStructure and relative probabilites of formation of chlorobenzene dications induced by electron, proton and photon impact

Dra. Wania Wolff
Instituto de Física
Universidade Federal do Rio de Janeiro


Monochlorobenzene(C6H5Cl) is proposed as a prototypical molecule for studying substituent effects on the benzene ring, demonstrating the advantages of combining theoretical and experimental techniques to probe the molecular structure and formation. A literature survey has shown limited insights on mono substituted benzene derivatives, especially on the formation of multiply-charged parent ions. In this talk we present the structure and relative stabilities of chlorobenzene dications generated by the multiple ionization of C6H5Cl induced by electron, proton and photon impact. The most stable structure and low-lying isomers of multiply-charged parent ions (dications and trications) are analysed by Generalized Valence Bond and Density Functional Theory calculations, which revealed unusual carbon-chlorine bonding patterns. Experimentally, direct evidence of the formation of stable doubly-charged molecular parent ions observed by time-of-flight mass spectroscopy. Mass spectra and ion yields give the measure of the dications formation and their stability against dissociation is analysed through the ratios of dication to the molecular ion. Both aspects were investigated using keV energetic photons around the chlorine K-edge, electrons with energies from the double ionization threshold to 2000eV and low-energy protons in the 50-155 keV range. From the chemist's point of view, the authors hope that the results presented herein will encourage experimentalists to synthesize novel chlorine-containing species with unusual bonding pattern. Similarly, from the physicist’s point of view it is expected that these results will enable investigation into the competition between direct double ionization and auger emission channels in the formation of stable multiply-charged parent ions.

Viernes 10/11. 15hs.
Sala de conferencias
(Av. Alem 1253 - Cuerpo B - Subsuelo)

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commEl Viernes 6/10 a las 15hs:

Dr. Javier Diez
Instituto de Física Arroyo Seco
Universidad Nacional del Centro
de la Provincia de Buenos Aires
CIFICEN-CONICET-CICPBA

presentará

Dinámica de la mojabilidad en películas líquidas delgadas sobre sustratos sólidos

Se presentan resultados experimentales, teóricos y numéricos sobre las inestabilidades hidrodinámicas involucradas en la ruptura de películas líquidas conformadas sobre sustratos sólidos, tales como filamentos aislados y grillas formadas mediante el cruces de varios filamentos. Nos enfocamos en los efectos de la histéresis del ángulo de contacto sobre la dinámica y la conformación final de los patrones de gotas a las que confluyen estos flujos inestables.
En particular, describimos detalladamente el movimiento de la línea de contacto que se produce en la región cercana al extremo de los filamentos líquidos. Debido a que el flujo se desarrolla bajo condiciones de mojabilidad parcial, el extremo del filamento precede y forma una región abultada (cabeza) que posteriormente da lugar a un cuello por detrás. Éste finalmente se rompe generando una gota separada, mientras que el resto del filamento repite nuevamente el ciclo. Una característica esencial de este tipo de procesos es la histéresis del ángulo de contacto (la cual juega un rol fundamental a la hora definir la dinámica), la geometría y tamaño de las gotas, como así también la distancia entre ellas.
Aquí proponemos un modelo combinado para la relación entre la velocidad de la línea de contacto y el ángulo de contacto, el cual permite reproducir nuestros resultados experimentales mediante simulaciones numéricas de la ecuación completa de Navier-Stokes. Asimismo, desarrollamos un modelo hidrodinámico sencillo para dar cuenta de la fenomenología observada y también determinar el número de gotas resultantes a partir de la ruptura de filamentos de extensión finita. Este fenómeno se compara con los que se observan en grillas bidimensionales que generan patrones de gotas repetitivos.
Estos estudios se aplican a escala nanométrica en experimentos de filamentos metálicos fundidos por láser sobre substratos de óxido de silicio. En estas situaciones este tipo de inestabilidades permiten obtener nanogotas y los patrones resultantes son comparados con nuestros modelos.

sala

Polymer brushes are of great importance for new technologies and applications in health care, lubrication of surfaces, protective coatings, switchable wetting, etc.  We use Molecular Dynamics simulations to study the behavior of a model polymer brush comprised of semi-stiff linear macromolecules when pressure is applied on the brush surface by a planar piston. We find a two-stage process:  for a small compression the chains were shown to contract by buckling deformation whereas for a larger compression the chains exhibit a collective (almost uniform) bending deformation.
This deformation proceeds as a 2nd-order phase transition. Surprisingly, the pressure, required to keep the stiff brush at a given degree of compression, is significantly smaller than for an otherwise identical brush made of entirely flexible polymer chains!
A simple theoretical consideration suggests a ‘soliton solution’ of the pertinent nonlinear differential equation, which describes the deformation of the stiff brush, in good agreement with results of the computer experiment.

Professor Andrey Milchev
Bulgarian Academy of Sciences, Institute for Physical Chemistry, Sofia, Bulgaria

Sala de conferencias del departamento de Física, Viernes 9 de Junio 15:00 hs

Publicado por Departamento de Física-UNS el martes, 13 de junio de 2017
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El viernes 31/03 a las 15hs.

Dr. Alejandro A. Franco
Institut Universitaire de France
Laboratoire de Réactivité et Chimie des Solides (LRCS)
Réseau sur le Stockage Electrochimique de l'Energie (RS2E)
ALISTORE European Research Institute

presentará

Relación mesoestructura-rendimiento en baterías y celdas de combustible: un enfoque computacional multi-escala

El diseño optimizado de electrodos compuestos para baterías y celdas de combustibles demostró ser de crucial importancia, en particular para alcanzar las expectativas de aplicación en la industria automotriz: en términos de ganar desempeño y reducción de costos. Estos electrodos están actualmente hechos de materiales activos o catalíticos, con aditivos y aglutinantes y resultan complejas estructuras porosas contenida en un electrolito. Varios escenarios conceptuales han sido desarrollados con la intención de comprender la influencia de las propiedades estructurales de estos materiales en la respuesta de la celda: aproximaciones considerando la construcción de estructuras artificiales que poseen las características más importantes de los catalizadores reales y aproximaciones basadas en la reconstrucción de la estructura de los electrodos guiada computacionalmente. Estas aproximaciones han provisto progresos en la comprensión de la operación de baterías y celdas de combustibles: pero aun hay una significativa falta de entendimiento de sus características estructurales (es decir, localización exacta de los aglutinantes) y el impacto de la anisotropía tridimensional en las propiedades de transporte efectivo a multi-escala. Desde el poro y/o partícula hasta el filtrado de agregados y/o aglomerados. La descripción estructural del electrodo compuesto es crucial para la correcta interpretación de las caracterizaciones experimentales pero además es muy importante para la optimización de la celda de combustible.
En esta charla se discutirá un nuevo modelo computacional que describe la interacción entre los procesos electroquímicos y de transporte a múltiples escalas espaciales. Las capacidades predictivas de nuestra aproximación para establecer y optimizar las relaciones entre el desempeño y la mesoestructura son presentadas en el contexto de tres ejemplos de aplicación:
-Mecanismo de carga y descarga en baterías Li-O2;
- Ciclado de baterías Li-S
- Degradación de membranas y corrosión en la celda de combustible PEM
- Mecanismo de descarga en “slurry redox flow batteries”
Finalmente, se discutirán las enormes oportunidades presentes en la combinación de estos modelos con el software de realidad virtual inmersiva para el análisis de datos sobre la base de una experiencia reciente realizada dentro del Programa Erasmus Master M.E.S.C.

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commEl miércoles 15/02 a las 16 hs. 

Dra. Stella M. Van Eek
Senior Process Development
FHR Anlagenbau GmbH
Dresden,Germany

presentará

Películas delgadas, desde el laboratorio hasta la producción

Hoy en día una de las tecnologías más empleadas para depositar películas delgadas en escala industrial es el sputtering o pulverización catódica.
En esta charla mostraré ejemplos del desarrollo tanto de los procesos como de los equipos de alto vacío para deposición de películas delgadas fabricados por la empresa FHR Anlagenbau GmbH.
Los equipos se caracterizan mayormente por los substratos que pueden recubrir. Equipos “Roll-to-Roll” se muestran como ejemplo de recubrimientos para substratos flexibles, como el PET, PI (capton), etc. Equipos “Line” recubren substratos rígidos y extensos (1000 mm x 2000 mm), por ejemplo vidrio para la industria fotovoltaica o arquitectónica.
Un gran número de productos se logran gracias al trabajo en conjunto de la empresa FHR y los Institutos Fraunhofer, de investigación aplicada. Como ejemplo se muestra el equipamiento para producir filtros ópticos, que resultan de intercalar capas de diferentes índices de refracción sobre lentes de vidrio.

sala

Presentamos la reseña del 9no Café Científico del Ciclo 2016 en Casa Coleman (Bahía Blanca), que se llevó a cabo el jueves 10 de noviembre y estuvo a cargo del Dr. Néstor Cazzaniga del Departamento de Biología, Bioquímica y Farmacia de la Universidad Nacional del Sur.
El tema fue: Evolución de la Teoría de la Evolución

 

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commEl viernes 2 de Diciembre a las 15hs

Dr. Marcelo D. Costabel
Universidad Nacional del Sur
IFISUR

​presentará ​

Una mirada in silico al interior de los organismos vivos.
Biofísica Molecular Computacional en el Departamento de Física de la Universidad Nacional del Sur

El progreso desarrollado por la Biología Molecular Estructural en los últimos cincuenta años ha permitido llegar a un estado del conocimiento en el cual la relación estructura-función es el foco para diferentes técnicas experimentales y/o cálculos computacionales que buscan desentrañar procesos en los cuáles intervienen sistemas constituidos por macromoléculas biológicas.
¿Cómo es la función de reconocimiento entre complejos proteína-ligando, proteína-proteína o proteína-membrana?, ¿Qué parte estructural es necesaria para la especificidad de la interacción?, ¿Qué implicancias puede tener una mutación?, o ¿Cómo se modifican estructuralmente las moléculas luego de la interacción?, son sólo algunas de las preguntas que podemos intentar responder conociendo las estructuras, observándolas en detalle y realizando con ellas estudios que permitan analizar la física involucrada en los procesos.
Esta charla está orientada a presentar el trabajo que se desarrolla en el Grupo de Biofísica del Departamento de Física de la UNS.

salacafe

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commEl viernes 25 de Noviembre​ a las 15hs

Dr. Miguel. D. Sánchez
Universidad Nacional del Sur
IFISUR-CONICET

​presentará ​

Cuanto más pequeño más grande…

El concepto de la nanotecnología se le atribuye al premio Nobel de Física Richard Feynman, quien dio un visionario discurso en 1959 durante su conferencia “There is Plenty of Room at the Bottom” (algo así como “Hay mucho espacio en el fondo"), en donde señaló: "Los principios de la física, por lo que yo puedo ver, no hablan en
contra de la posibilidad de maniobrar las cosas átomo por átomo".
Si bien en ese momento, las palabras de Feynman se recibieron como pura ciencia ficción, en la actualidad se han convirtiendo en una realidad. Hoy tenemos los instrumentos que permiten precisamente lo que Feynman había predicho: la creación de estructuras “moviendo” átomos individualmente, permitiendo la construcción de dispositivos más eficaces. Aquí es donde entra la nanociencia. Hoy también, contamos con las herramientas que nos permiten estudiar las propiedades de la materia a escala nanométrica. Al manipular la materia a esta escala, se obtienen propiedades totalmente nuevas permitiendo crear materiales, dispositivos y sistemas con propiedades únicas.
En esta charla daré un repaso histórico desde el “ignorado” comienzo de la nanotecnología en la antigua Roma (siglo IV dC) hasta nuestros tiempos, para luego mostrar algunos resultados sobre la síntesis, estudio y aplicación de nanomateriales a la catálisis heterogénea del Grupo de Superficies y Materiales Nanoestructurados del Departamento de Física – IFIUR, (UNS-CONICET).
Nanociencia y nanotecnología, un círculo virtuoso que nos permite descubrir la grandeza de lo pequeño.

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commEl viernes 18 de Noviembre​ a las 15hs

Dr. Philippe Dumas
Strasbourg University

​presentará ​

The mano a mano of enthalpy and entropy in the social life of biological macromolecules

Any living cell, even the simplest bacterial cell, is a natural object of enormous complexity. Its functioning implies that a myriad of different molecules are continuously engaged in pairwise or multiple interactions. Such a large-scale ‘interactome’ involves interactions between proteins and small ligands, between proteins and other proteins, between nucleic acids and proteins or with other nucleic acids… Such various types of interactions can always be described from a thermodynamic point of view with an enthalpic term, ΔH, and an entropic term, ΔS, that can be experimentally measured by calorimetry. An enormous amount of observations points to a remarkable and a priori unexpected correlation between these two terms measured either for the same system in various conditions (e.g. by addition of variable amount of a solute), or with homologous systems (e.g. homologous enzymes from various species) in the same conditions. Such a correlation is known as ‘enthalpy/entropy compensation’. Striking examples of it will be presented along with theoretical considerations.

 

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