Dr. Marcelo Fontana Universidad de Buenos Aires - CONICET Argentina Mayo 2015 Mayo 2015 Doctorado en Ingeniería Aplicaciones de Materiales Sólidos Amorfos.

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1 Dr. Marcelo Fontana Universidad de Buenos Aires - CONICET Argentina Mayo 2015 Mayo 2015 Doctorado en Ingeniería Aplicaciones de Materiales Sólidos Amorfos

2 La Universidad de Buenos Aires Fue fundada en 1821. Fue fundada en 1821. Como el resto de las universidades nacionales publicas argentinas, es no arancelada, libre y laica. Su ingreso es irrestricto. La UBA es la Universidad más grande del país con casi 300.000 estudiantes de grado, alcanzando el 23% de egresados de Argentina. Tiene 38000 docentes de los cuales 5000 son investigadores. Tiene más de 15.000 alumnos de posgrado y produce el 30 por ciento de la investigación total del país y más de la mitad de los doctorados. Cuatro ganadores argentinos del Premio Nobel han sido graduados o profesores de la UBA.

3 La Facultad de Ingeniería Tiene casi 10 mil alumnos de grado que estudian 10 carreras de grado. Tiene casi 10 mil alumnos de grado que estudian 10 carreras de grado. Tiene 2050 docentes de los cual 550 son investigadores que pertenecen a 50 Laboratorios o grupos de Investigación. Más de 100 proyectos de investigación acreditados. Producción en investigación: 235 artículos en revistas y 330 presentaciones en Congresos en el último año.

4 El Doctorado en Ingeniería Fue creado en 1987. Es uno de los doctorados en ingeniería más productivos del país. Fue creado en 1987. Es uno de los doctorados en ingeniería más productivos del país. 48 docentes dictaron cursos en los últimos cinco años: 77% son docentes estables de la casa. 48 docentes dictaron cursos en los últimos cinco años: 77% son docentes estables de la casa. 59 cursos de doctorado. 59 cursos de doctorado. Aproximadamente 150 investigadores fueron o son directores o codirectores de tesis. Aproximadamente 150 investigadores fueron o son directores o codirectores de tesis. Más de 200 alumnos fueron admitidos a la carrera. Más de 200 alumnos fueron admitidos a la carrera. Acreditación de la carrera: Categoría A (octubre/2011). Acreditación de la carrera: Categoría A (octubre/2011).

5 Tesis Doctorado aprobadas por año

6 Duración de la Carrera Doctorado Promedio: 5,2 años

7 Distribución de alumnos admitidos según su titulo de grado

8 Áreas de Investigación: Tesis Doctorado terminadas Total de tesis terminadas: 126 Fecha de la estadística: febrero 2014

9 Está formado por una red de 15 laboratorios integrados por - 38 investigadores formados - 38 investigadores formados - 7 técnicos o administrativos - 7 técnicos o administrativos - 21 tesistas de Doctorado - 21 tesistas de Doctorado Instituto de Tecnologías y Ciencias de la Ingeniería “Hilario Fernández Long” (INTECIN) Facultad de Ingeniería (UBA – CONICET)

10 INTECIN: Áreas y Laboratorios de Investigación Área de Ingeniería Mecánica: MATERIALES AVANZADOS ARQUEOMETALURGIA Área de Ingeniería Naval: CANAL DE EXPERIENCIAS DE ARQUITECTURA NAVAL Área de Ingeniería Civil: MATERIALES COMPUESTOS GRANULARES, SOLDADURA Y COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MATERIALES METÁLICOS GRUPO DE MÉTODOS NUMÉRICOS EN INGENIERÍA Área de Ingeniería de Dispositivos: DISPOSITIVOS – MICROELECTRÓNICA Área de Tecnologías de Información y Comunicación: REDES COMPLEJAS Y COMUNICACIÓN DE DATOS

11 INTECIN: Áreas y Laboratorios de Investigación Área de Ingeniería de Procesos: GEOFÍSICA MICROBIOLOGÍA INDUSTRIAL - TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS TECNOLOGÍA DE RESERVORIOS Y MATEMÁTICA APLICADA Área de Ingeniería de Materiales: BIOMATERIALES PARA PRÓTESIS FISIOQUÍMICA DE MATERIALES CERÁMICOS ELECTRÓNICOS SÓLIDOS AMORFOS (MATERIALES MAGNETICOS, SOLDADURA, VIDRIOS CALCOGENUROS) En nuestro Instituto, por año, en promedio, se realizan: 30 Publicaciones en revistas internacionales 30 Publicaciones en revistas internacionales 60 Presentaciones a congresos 60 Presentaciones a congresos Numerosos servicios técnicos Numerosos servicios técnicos 2 Pedidos de patentamiento 2 Pedidos de patentamiento

12 Laboratorio de Sólidos Amorfos - INTECIN Materiales Magnéticos Vidrios Metálicos Materiales Nanoestructurados Polvos Soldadura de piezas usando materiales amorfos Vidrios Calcogenuros Temas de Investigación Qué son? Son materiales sólidos con su estructura atómica desordenada como un líquido Se obtienen con enfriados rápidos desde el líquido o desde vapor Se obtienen como lingotes, cintas, polvos o películas

13 EQUIPAMIENTO GENERAL:  Difractómetros de RX  Microscopios electrónicos (SEM)  Espectrómetro Mössbauer  Calorímetros DSC, DTA.  Magnetómetro de Inducción  Equipos para caracterizaciones magnéticas y eléctricas:  Electrometro de alta impedancia,  Potenciostato-gasvanostato,  Multimetros, Amplificador locking,  Magnetometro VSM,  Celda para mediciones de espectroscopía de impedancia  Sistema de medición de propiedades físicas (PPMS) desde baja temperatura.  Microdurómetro  Microscopio Óptico  Hornos eléctricos y de inducción  Sistemas de vacío  Laser NdYAD para equipo de Ablasión Laboratorio de Sólidos Amorfos - INTECIN

14 Soldadura de piezas usando materiales amorfos Usando una fase líquida transitoria La lámina de aporte es muy delgada y tiene una temperatura de fusión menor a la del metal base Se usan cintas amorfas de FeB, FeBSi y de metales como el cobre como material de aporte

15 Soldadura de piezas usando materiales amorfos Tubos a soldar Bastidor Metal de Aporte CilindroNeumático Rodamiento Lineal Mordaza Viga Móvil Dispositivo y proceso: Pedido de Patentamiento al INPI

16 Dispositivo Experimental para el calentamiento por inducción Soldadura de piezas usando materiales amorfos Termometría con cámara CCD

17 Resultados Soldadura de piezas usando materiales amorfos Microscopía electrónica (SEM) y óptica

18 Resultados Soldadura de piezas usando materiales amorfos SEM Fractura dúctil

19 Tienen una notable capacidad de amorfización en un amplio rango de composiciones por enfriados rapidos desde el líquido. Pueden ser obtenidos como peliculas delgadas Los vidrios calcogenuros son materiales amorfos formados por: Elementos VI S, Se, Te Con elementos IV Si, Ge Con elementos III As,Sb Con metales Ag, Cu, Li, … Vidrios calcogenuros

20 Vidrios calcogenuros - Propiedades  Mobilidad ionica Switching Óptico Tecnologías de DVD y CD Switching Eléctrico Memorias no-volatiles Intercambio ionico en la interfase Sensores de iones  Transparencia en la banda óptica (IR) Fibras opticas, guías de onda. Dispositivos ópticos integrados  Alternancia (“ Switching” ) entre dos estados: el vidrio y el estado cristalino Difusion con aplicación de un campo eléctrico Baterias Memorias PMC (programmable metallization cell)

21 Técnica de Melt spinning Técnica de Melt quenched Ampollas de cuarzo evacuadas a una presion de 3.10 -5 mbar y selladas. Son calentadas en un horno a 900ºC por 8 hrs. Son enfriadas en una mezcla de agua-hielo Vidrios calcogenuros - Preparación

22 Vidrios calcogenuros – Preparación de Películas LASER QUANTA RAY Laser Pulsado : Nd:YAG Longitud de onda: 266 nm Tiempo: 5 nseg Frecuencia: 10 Hz LASERLASER espejo lente Blanco substrato 45° Deposición por Láser Pulsado Sistema de deposición: On-axis Angulo de incidencia: 45º Sustrato y blanco permanecen estáticos Blanco barrido horizontalmente por el láser Condiciones de deposición: Vacío: ~10 -6 mbar Distancia blanco-sustrato: 5.5-7.5 cm Tiempo de deposición: 30-180 min Fluencia: 1.2-2 J/cm 2

23 Vidrios calcogenuros – Caracterización Difracción de rayos x y Calorimetría diferencial de Barrido

24  Vidrios calcogenuros – Caracterización Espectroscopía de Impedancia Sistema GeSeAg

25 Deposición por Láser pulsado GeSbTe Glasses Aplicaciones en Memorias no volatiles Nanocalorimetría Vidrios calcogenuros

26 Deposición por Láser pulsado Ge x Se y Ag 100-x-y Glasses Aplicaciones en celdas de memoria Caracterización de la pelicula usando Espectroscopía Raman - Morfología y Rugosidad: Microscopía de Fuerza Atómica (AFM) SEM3D Vidrios calcogenuros – Aplicaciones

27 Ag X (Ge 0,25 Se 0,75 ) 100-x Agx Aplicación a Sensores Químicos tipo ISE (ion selective electrode) Construcción de los electrodos ISE Sensores de membrana masiva (Obtenida por enfriamiento rápido desde el líquido) Sensores de membrana de película (Obtenida por ablación láser, PLD) Pintura de Ag Resina epoxi Depósito de cromo Cara sensible Vidrio calcogenuro Cable de cobre Resina epoxi Cable de cobre Depósito de vidrio calcogenuro Portaobjeto Depósito de cromo Pintura de Ag Cara sensible

28 Vidrios calcogenuros – Aplicaciones Deposición por Láser pulsado Se utilizó un espectómetro UV-visible para registrar la transmitancia óptica Ge 28 Se 60 Sb 12 Glasses Aplicaciones Opticas (A) 1  m Indice de refracción estimado n =2.75 ( =1500nm). Energía del gap óptico: 1.61eV≤ Eopt ≤ 1.88eV para películas de espesores entre 260nm≤ d ≤820nm.

29 "Algunos creen que la Ciencia es un lujo y que los grandes países gastan en ella porque son ricos. Grave error; gastan en ella porque es un gran negocio y porque de esa forma se enriquecen. No gastan en ella porque son ricos y prósperos, sino que son ricos y prósperos porque gastan en ella. Nada da dividendos comparables a los que proporciona la investigación científica y tecnológica. " Bernardo A. Houssay - Premio Nobel 1947

30 “ Hay millones de ejemplos que demuestran que grandes descubrimientos surgen de manera inesperada cuando se está buscando otra cosa. “ “ Lo que es difícil de inculcar entre administradores y gobernantes es que sin una base sólida capaz de producir avances fundamentales a nivel básico, las posibilidades de avances prácticos son remotas. “ Cesar Milstein - Premio Nobel 1984