Delocalization induced by interactions and quasi-periodic disorder in quantum walkers with power-law hooping

In this investigation we establish the existence of extended and localized states of quantum walkers traveling in a finite lattice in one dimension. Those states emerge as a result of three different competing contributions: interactions, power-law tunneling and quasi-periodic disorder. Our main conclusions summarized in phase diagrams, in terms of the three contributions, enclose a robust analysis for the inverse participation ratio of the initial state. We found the counterintuitive result that delocalization is promoted by either, quasi-periodicity or, certain values of the interaction amplitude together with a long tunneling range across the lattice. In addition, the study of the two-particle correlations leads us to conclude the existence of bound states for specific values of the parameters associated with the contribution terms. Our results are of direct relevance for quantum systems with long-range interactions as Rydberg atoms and quantum cavities.

Funciones de correlación densidad-densidad y función de pares en el cruce BEC-BCS de dos dimensiones

En un espacio de dos dimensiones estudiamos un gas homogéneo de fermiones con espín 1/2 balanceados, que interactúan por un potencial de contacto a temperatura cero. Presentamos la función de pares de BCS y las funciones de correlación entre espines opuestos y entre espines paralelos. En particular se investiga si muestran un decaimiento exponencial y un comportamiento oscilatorio bien definido.

Evidencias de fases metaestables en condensados de Bose-Einstein antiferromagnéticos de espín-1 a temperaturas finitas

Condensados de Bose-Einstein (BEC) con espín diferente de cero como grado de libertad fueron creados por primera vez en 1998, abriendo una nueva área de estudio en sistemas atómicos ultrafríos y de muchos cuerpos. Al mismo tiempo, el efecto de la temperatura en un BEC excita átomos del estado base a otros estados de espín, generando interacciones no-triviales. En este trabajo, expondremos la existencia de fases de espín metaestables en condensados de Bose-Einstein de espín-1 a temperaturas finitas. La aproximación de Hartree-Fock es usada para obtener numéricamente las regiones permitidas de las fases ferromagnética, polar y antiferromagnética. Además, encontramos aproximaciones analíticas en el régimen de bajas temperaturas que nos ayudan a interpretar las fronteras de cada fase, sus desviaciones en la magnetización y la separación de fracciones de espín. Por último, se prueba un desplazamiento de la línea de transición Ferromagnética-Polar a través de una comparación analítica entre sus potenciales termodinámicos. [1] E. Serrano-Ensástiga and F. Mireles, Signatures of metastable phases in spin-1 antiferromagnetic Bose-Einstein condensates at finite temperature, to appear soon in ArXiv.

Espectro de energía de un paquete de ondas de materia ultra-fría confinado en un pozo de potencial doble

En un condensado de Bose-Einstein en presencia de un campo magnético producido por una pista de un chip atómico se puede confinar parte de éste y el modelo que describe esta situación es la Ecuación de Gross-Pitaevskii (Ecuación No Lineal de Schrödinger, ENLS) con un pozo de potencial atractivo. Este último puede tener diferentes formas que puede simular distintas situaciones equivalentes a otras condiciones físicas. El análisis de un pozo de potencial doble puede representar el equivalente a un enlace entre dos sistemas separados espacialmente. De esta manera, en la presente contribución se presenta un análisis con soluciones analíticas de la ENLS para el comportamiento de los niveles de energía que representarían estados ligados del sistema para diferentes valores de la interacción no lineal a través del parámetro $g$. Los autores agradecen el apoyo de los proyectos DGAPA-UNAM IN 112721 y IN 111820.

Ondas de Faraday en un condensado de pares fermiónicos altamente interactuantes

Las ondas de Faraday en fluidos son producidas por excitaciones periódicas externas y representan una de las marcas de la no-linealidad de un sistema. Existe una gran variedad de fluidos clásicos que manifiestan ondas de Faraday, asimismo, los fluidos cuánticos con fenómenos como la superfluidez y la condensación de Bose-Einstein también las presentan, en especial los gases cuánticos. El Laboratorio de Materia Ultrafría del Instituto de Física de la UNAM, produce gases cuánticos fermiónicos aprisionados en trampas armónicas con geometría cilíndrica. En nuestro trabajo se muestra la producción de ondas de Faraday en un gas cuántico aprisionado de Litio, en donde se explora y se caracterizan las ondas de Faraday en regímenes de alta interacción usando resonancias de Feshbach.

Número de Weber en el resultado de colisiones binarias de gotas cuánticas

Se reporta un análisis teórico de las colisiones binarias entre gotas cuánticas bajo condiciones realistas. Se consideran gotas formadas por gases degenerados de Bose formados por mezclas binarias de átomos ultrafríos tanto heteronucleares como homonucleares. Se reportan expresiones analíticas confiables para la tensión superficial obtenidas a través del estudio de excitaciones del estado base a bajas energías usando la teoría de la Aproximación de Fases Aleatorias. Se evalúa su relevancia considerando una estimación del valor esperado de la energía usando el teorema variacional de Thouless. Nuestras expresiones para la tensión superficial permiten calcular el número de Weber (We) de distintas colisiones. Se identifican varios regímenes en el resultado de colisiones frontales entre gotas idénticas que van de coalescencia a desintegración en gotas más pequeñas, todas éstas caracterizadas por We. Analizamos las dificultades de observar éstos efectos derivados de la evaporación dada por las colisiones de tres cuerpos de los átomos que forman dichas gotas.

Estudio de colisiones a bajas energías utilizando la técnica de tiempo de vuelo

Se discute como ha sido utilizada la técnica de espectrometría de masas de tiempo de vuelo (MS-TOF) en el estudio de colisiones a bajas energías con haces de protones, sobre diferentes gases: H+ + CO2, H+ + CH4, H+ + CCL4 y H+ + SF6. Se explica cómo, aplicando esta técnica, se midieron diferentes secciones transversales relativas (RCS) asociadas a los procesos ocurridos durante las interacciones. Se muestra también que, salvo en las interacciones H+ + CH4 y H+ + SF6, los procesos dominantes durante las colisiones resultan ser los no disociativos.

Negative Ions - Fragile Quantum Systems

Negative ions, which are formed when an electron is attached to a neutral system, are unique quantum systems. The lack of a long-range Coulomb force causes the inter-electronic interaction to become relatively more important. As a consequence, the independent particle model, that adequately describes atomic structure under normal conditions, breaks down. Experimental studies of negative ions can therefore serve to probe the electron correlation and hence be used to test theoretical models that go beyond the independent particle approximation [1]. I will, in this presentation, give an overview of experimental methods to study negative ions and present recent experimental highlights. This will include work using linear accelerators [2], storage rings[3] and the radioactive beam facility ISOLDE facility atCERN [4]. The common denominator in the work is that the negative ions are studies using the photo-detachment process, where one or more electrons are removed due to the absorption of a photon. The light sources used in the experiments are high resolution tunable nanosecond laser, high intensity femtosecond lasers as well as synchrotron radiators. The experimental results will be compared with recent advanced many-body calculations. I will also present examples of applications of negative ions, which will include a discussion of their importance in astrophysics, for heating of fusion plasmas and in the field of accelerator mass spectrometry. [1] D. J. Pegg, Reports on Progress in Physics 67, 857, (2004). [2] M. Eklund et al., Phys. Rev. A 102, 023114 (2020). [3] E. Bäckström et al., Phys. Rev. Letters 114, 143003 (2015). [4] D. Leimbach et al., Nature Communications, 11, 3824 (2020). This work is supported by the Swedish Research Council.

Pinzas ópticas: Estado del arte, principios y perspectivas

Desde su invención en 1986 por Arthur Ashkin y colaboradores, las pinzas ópticas se han convertido en una herramienta esencial en diferentes áreas de la física, la biología y la nanotecnología, por ejemplo. En esta presentación se abordarán de manera breve y general desde sus principios de funcionamiento y las principales técnicas de calibración hasta algunas aplicaciones avanzadas de las pinzas ópticas, concluyendo con una perspectiva del área y potenciales aplicaciones a futuro.

Espectroscopia rotovibracional del CH3OH a 10.6 $\mu m$ del infrarrojo medio

En este trabajo se presenta el estudio dinámico de la molécula de CH3OH con el propósito de predecir las líneas espectrales localizadas en la región del infrarrojo medio alrededor de las 10.6 $\mu m$. Para el estudio se considera tanto la dinámica vibracional del octavo modo de oscilación junto con la dinámica rotacional. La energía vibracional incluye el primer término en la corrección anarmónica mientras que la energía rotacional se obtiene a partir de la expresión del Hamiltoniano para un rotor casi prolato. Los parámetros moleculares para CH3OH utilizados en estos cálculos son para la energía vibracional $\nu_8$=1034 $cm^{-1}$, $\nu_8 x$=0.2364 $cm^{-1}$ para la energía rotacional A=4.6032 $cm^{-1}$, B=0.82299 $cm^{-1}$, C=0.79263 $cm^{-1}$. Se presentan estimaciones de las probabilidades de transición para líneas espectrales que se encuentran en casi coincidencia con líneas del láser de CO2.

Espectroscopía láser intra-cavidad

Un espectrómetro con suficiente resolución permite identificar y medir líneas individuales de una muestra; sin embargo, determinar su perfil y ensanchamiento representa un reto experimental. Existen cinco procesos importantes que dan forma a cada línea espectral: Natural, Doppler, Lorentz, Holtsmark, y Stark. La espectroscopía de absorción tiene una importante ventaja sobre la de emisión debido a que el ensanchamiento Lorentz de las líneas espectrales debido a colisiones con otros gases presentes, o el ensanchamiento por colisiones con electrones y iones de una descarga (efecto Stark), ambos necesarios para la excitación del espectro de emisión, pueden evitarse o ser controlados en un espectro de absorción. Uno de los objetivos principales de nuestra investigación es medir los factores que gobiernan la relación entre la emisión y la absorción resonante. Disponemos de un láser sintonizable de CO$_2$ como fuente de excitación. Una sola línea de su espectro roto-vibracional es seleccionada por una rejilla de difracción-segundo-espejo de salida del láser. Dentro de cada línea, domina y se emite un solo modo, mucho más monocromático por la Emisión Estimulada y Finesa del resonador Fabry-Perot-láser. Un fino barrido en frecuencia en el modo láser se logra al actuar un cristal piezo-el ́ectrico, avanzando el primer espejo dentro del tubo por ∼ 10μ; así se produce un cambio continuo y controlado en la frecuencia de salida del láser. La intensidad de cada modo está modulada por el perfil de la línea CO$_2$; de esta manera, el sistema es capaz de perfilar las formas del espectro de líneas del CO2 dentro del medio amplificante. Este medio se conforma como un plasma de una mezcla de gases, CO$_2$, He, N$_2$; más una densidad de electrones. El espectrómetro permite cambiar las presiones parciales de los gases y la densidad de corriente electro ́nica, con lo cual el perfil de línea de emisión dentro de él es investigada en estos parámetros.

Interacciones fuertes entre polaritones

La generación y control de excitones-polaritones en semiconductores bidimensionales dentro de microcavidades ha visto enormes avances en los últimos años [1]. Siendo estados híbridos altamente sintonizables, permiten transferir aspectos de la luz a la materia y viceversa [2]. Esto ha abierto el camino a la posibilidad de controlar interacciones fuertes entre fotones mediadas por la materia. Además, gracias a que son capaces de formar gases cuánticos y exhibir efectos como condensación de Bose-Einstein (BEC) y superfluidez, los fluidos cuánticos de luz se han establecido como un terreno fértil para el intercambio de ideas con la física atómica y para revelar novedosos efectos ópticos no lineales [3]. En este trabajo se presenta una teoría de muchos cuerpos que permite el estudio de efectos de interacciones fuertes entre polaritones como física de Feshbach y estados ligados polaritónicos [3,4]. En particular, se describen las propiedades de las cuasipartículas resultantes cuando se coloca a un excitón-polaritón dentro de un medio con interacciones fuertes, es decir, los polarones-polaritones [5]. [1] I. Carusotto and C. Ciuti, Rev. Mod. Phys. 85, 299 (2013). [2] A. V. Kavokin, et al., Microcavities. Series on Semiconductor Science and Technology (Oxford University Press, 2017). [2] H. Deng, H. Haug, and Y. Yamamoto, Rev. Mod. Phys. 82, 1489, 2010. [3] M. A. Bastarrachea-Magnani, et al., Phys. Rev. B 100, 195301 (2019). [4] A. Camacho-Guardian, et al., Phys. Rev. Lett. 126, 017401 (2021). [5] M. A. Bastarrachea-Magnani, et al., Phys. Rev. Lett. 126, 127405 (2021).

Modelo de masa-resorte en molécula de BeF2 para obtener modos normales de oscilación

Se modeló como sistema masa resorte la molécula de Fluoruro de Berilio. Se obtuvieron las ecuaciones de movimiento usando la formulación lagrangiana. Se resolvió la matriz de frecuencias propias del sistema de ecuaciones de movimiento para obtener los modos normales de oscilación (dos frecuencias de $ \omega_1 = 50.6\times10^{14}$Hz y $\omega_2= 155.58\times10^{14} $Hz) con sus respectivas longitudes de onda ($ \lambda_1= 59.237nm$ y $\lambda_2= 25.937nm$). El fluoruro de berilio se utiliza en bioquímica, en particular en la cristalografía de proteínas como imitación del fosfato. Por lo tanto, el ADP y el fluoruro de berilio juntos tienden a ligarse a los sitios de ATP e inhiben la acción de las proteínas, lo que hace posible cristalizar las proteínas en el estado ligado.

Interferencia de trayectorias en el incremento de la ionización ATI (Above Threshold Ionization) de energías intermedias

Presentamos un nuevo punto de vista sobre el origen físico del aumento en la producción de fotoelectrones de energías intermedias en los espectros de energía de átomos y moléculas irradiados por pulsos laser de femtosegundos de alta intensidad. Haciendo uso de pulsos de longitud de onda variable se observa que el aumento en el rendimiento de fotoelectrones se presenta para todas las frecuencias y es una característica persistente y robusta en el espectro. Mediante la resolución de la ecuación de Schrödinger dependiente del tiempo es posible identificar que dicho incremento proviene de un conjunto reducido de intensidades en las cuales la ionización aumenta. Sin embargo, dicho aumento en la ionización no proviene de una resonancia debido a la estructura electrónica, sino que obedece a una interferencia de tipo semiclásico.

State-to-state chemistry in ultracold quantum gases: propensity rules and chaotic behavior

In the past few years, the progress made by the field of ultra-cold quantum gases has increasingly been translated into promising prospects for controlling atomic and molecular behavior. The present day ability to manipulate interactions and to precisely prepare the system in a well defined quantum state enables ultra-cold quantum gas to predict and realize of a complex array of quantum phenomena that interconnect a number of different fields, in particular ultra-cold chemistry. In this talk, I will discuss the recent advances in realizing ultra-cold chemical reactions at the state-to-state level and the observation of various novel features including propensity rules of the product state distributions and signatures of the chaotic behavior charactering few-body interactions. These advances allow for a deeper understanding of the reaction pathways and open up broad vistas for the achievement of coherent control of ultra-cold chemical reactions in exotic dynamical regimes.

Efectos de confinamiento sobre los espectros de excitación de átomos de Li, Be$^+$ y B$^{2+}$

Las propiedades de los átomos y las moléculas sufren cambios significativos cuando se someten a un confinamiento espacial. En este trabajo se presentan resultados para los espectros de excitación del átomo de litio y su secuencia isoelectrónica cuando están confinados por una cavidad esférica impenetrable. Se implementa el método X-$\alpha$ de Slater en la teoría de Hartree-Fock para obtener el espectro de excitación. Se encuentra que a medida que disminuye el tamaño de la cavidad, aumentan los niveles de energía excitada total, $2s$, $2p$ y superiores. Además, nuestros resultados confirman la existencia de puntos de cruce entre estados $ns-np$ para valores bajos del radio de confinamiento. Los puntos de cruce de los estados $s - p$ implican que en lugar de absorción de fotones, se observa la emisión de fotones para cavidades con un radio menor que el radio crítico. Por lo tanto, la intensidad de la tensión de oscilador dipolar asociada con la transición $2s \to 2p$ se vuelve negativa, y para presiones más altas, la intensidad de transición de oscilador dipolar $2s \to 3p$ se vuelve mayor que la unidad. Además, se presentan resultados para la polarizabilidad estática y la energía de excitación media donde se encuentran resultados interesantes con implicaciones para daño de materiales en condiciones extremas. Para los sistemas no confinados, nuestros resultados muestran una concordancia entre buena y excelente con los datos encontrados en la literatura.

Evolución temporal aproximada para un sistema híbrido: Acoplando el MJC al sistema Optomecánico

Combinar dos o más sistemas físicos en un mismo marco teórico de sistemas cuánticos híbridos ha impulsado el desarrollo de novedosas tecnologías, procesamiento de información cuántica , la detección cuántica mejorada, hasta dispositivos mesoscópicos superconductores y nanomecánicos. Una característica fundamental de un sistema cuántico híbrido funcional es la capacidad de comunicar estados cuánticos entre sus diferentes componentes con alta fidelidad. Para dos sistemas físicos $A$ y $B$ esto requiere un Hamiltoniano de interacción $\hat{H}_{AB}$ que o bien condiciona la evolución de un sistema al estado del otro, o que impulsa, de forma correlacionada, las transiciones en los dos sistemas. En la mayoría de los ejemplos, nos encontraremos con interacciones de la forma: \begin{equation} \hat{H}_{AB}=\hbar g_{eff}(\hat{a}^{\dagger}\hat{b}+\hat{b}^{\dagger}\hat{a}) \end{equation} Donde $\lbrace\hat{a},\hat{a}^{\dagger}\rbrace$ y $\lbrace\hat{b},\hat{b}^{\dagger}\rbrace$ son los operadores de creación y aniquilación que, básicamente provocan transiciones entre estados dentro de los sistemas A y B, respectivamente. En este trabajo, partimos de un Hamiltoniano fenomenológico construido a partir de dos sistemas conocidos: el Hamiltoniano de un sistema optomecánico forzado y el Hamiltoniano de Jaynes-Cummings. Utilizando técnicas algebraicas construimos un operador de evolución temporal aproximado $\hat{U}(t)$ para el sistema optomecánico forzado (como un producto de exponenciales) y tomamos el Hamiltoniano de JC como una interacción. Transformamos este último con $\hat{U}(t)$ para obtener un hamiltoniano en una representación de interacción generalizada que puede ser linealizado y cuyo operador de evolución temporal se escribe en forma de producto. Los resultados analíticos son comparados con los cálculos puramente numéricos utilizando el Hamiltoniano completo y la concordancia entre ellos es notable.

Barrera de difusión para átomos de gases nobles en nanocapilares cilíndricos

Se presentan cálculos ab initio para estimar barreras de potencial para difusión de átomos de gases nobles en nanocapilares cilíndricos. En este trabajo preliminar se analiza, a nivel Hartree-Fock (HF), la interacción entre un átomo de helio y una sección representativa de nanotubo monocapa de carbón de largo L y radio R saturada por átomos de hidrógeno en sus extremos. Se calculan las barreras de potencial de inserción y de extracción en función del radio R y la distancia axial a un extremo de la cavidad. Los resultados se comparan con cálculos basados en el modelo de potencial contínuo empleando la superposición de potenciales estáticos binarios He-C de alta calidad representados analíticamente. Se discute sobre las diferencias entre ambos tratamientos, particularmente para radios de cavidad pequeños, en los que los efectos de confinamiento espacial se hacen más notables. Los resultados de este trabajo permiten establecer la estrategia más confiable para el tratamiento de otros átomos de gases nobles bajo las mismas condiciones.

Diferencia entre momentos multipolares electricos y toroidales en radiaciones electromagneticas con fuentes confinadas sobre una superficie esferica

Existe una discrepancia sobre la existencia e interpretaciones de los momentos multipolares toroidales y sus diferencias con respecto a los momentos multipolares electricos [1-3], entre expertos en Nanofotonica, Nanomateriales y Metamateriales. En esta contribucion, la comparacion entre las fuentes distribuidas en una superficie esferica de momentos octupolares electricos y toroidales, asi como de sus correspondientes potenciales y campos de fuerza electromagneticos, dentro y fuera de cavidades de resonancia y de antenas de eficiencia optima, exhibe las diferencias geometricas y fisicas entre ambos tipos de momentos, permitiendo entender y explicar la discrepancia en [1-3]. [1] Nahid Talebi, Surong Guo, Alfredo Campos, Mathieu Kociak, and Peter A. van. Aken, Toroidal moments probed by electron beams. Journal of Physics: Conference Series, 1461: 012174 (2020). [2] Ivan Fernandez-Corbaton, Stefan Nanz, and Carsten Rockstuhl. On the dynamic multipoles from localized electric current distributions. Scientific Reports, 7(1) (2017). [3] V.A. Fedotov, Electrodynamics beyond common multipoles. In 2019 International Conference on Electromagnetics in Advanced Applications (2019).

HF: Expresión analítica de la curva de potencial, cálculo de estados rovibracionales

La molécula de fluoruro de hidrógeno HF es ampliamente utilizada en varios procesos industriales, como en la petroquímica y la industria vidriera. Su estudio en sí ya es interesante al ser una molécula compleja que involucra la interacción de diez electrones y dos núcleos. Al día de hoy, la obtención de la curva de energía potencial mediante cálculos $Ab\,\, initio$ sigue siendo todo un reto. En este trabajo, se presenta una expresión analítica de la curva de energía potencial $V(R)$ del estado base de la molécula HF para todo el rango de distancias internucleares. La aproximación se construye en base a un análisis asintótico de la energía de interacción para $R$ pequeño y $R$ grande, y en un aproximante de Padé de dos puntos que interpola estos dos casos límite. Al comparar con resultado experimentales, la correspondencia es entre 4-5 cifras significativas. La expresión analítica $V(R)$ permite estudiar el espectro rovibracional $E_{\nu,L}$ completo al resolver la ecuación de Schrödinger para el movimiento nuclear. El espectro vibracional obtenido $E_{\nu,0}$, reproduce correctamente los valores reportados experimentalmente.

Mapeo de la densidad electronica de nanoplasmas mediante experimentos Pump-Probe

Cuando un agregado (clúster) de átomos de gases nobles es irradiado por pulsos láser intensos, el gran número de electrones ionizados y la gran carga positiva del sistema dan lugar a un nanoplasma casi neutro que se expande de forma hidrodinámica. Un segundo pulso laser puede excitar dicho nanoplasma de forma resonante si la longitud de onda del láser coincide con un valor crítico de la densidad electrónica local. Mediante el uso de pulsos de longitud de onda variable, es posible mapear la densidad electrónica del sistema a lo largo del tiempo mediante un barrido temporal. Estos resultados son comparados con simulaciones de dinámica molecular, lo que nos permite identificar características más sutiles en la expansión del sistema.

Estados ligados en potenciales radiales 2D: el potencial logarítmico y el pozo Gaussiano

Se estudia el confinamiento de una partícula cuántica debido a la acción de los siguientes potenciales 2-dimensionales: el potencial Gaussiano y el potencial logarítmico. Este último, formalmente corresponde al potencial eléctrico producido por una carga puntual en el plano i.e. describe al átomo de Hidrógeno en dos dimensiones . Utilizando métodos numéricos de alta precisión se resuelve la ecuación radial de Schrödinger y se obtiene el espectro correspondiente a los estados más bajos de energía. En adición, se calculan valores esperados relevantes y tazas de transiciones radiativas. Para el pozo Gaussiano, se estiman los parámetros críticos donde los estados ligados más bajos pasan al régimen continuo.

Una partícula confinada en una región circular plana en presencia de un campo magnético constante

En este trabajo estudiamos el sistema que consiste en un electrón que se mueve en el plano $x-y$, en una región circular impenetrable de radio $r_{_0}$, centrado en el origen. El electrón está sujeto a la acción de un campo magnético uniforme, perpendicular al plano de movimiento. Para este estudio, aplicamos el método variacional lineal, utilizando como funciones base a las funciones de onda de la partícula confinada en una región circular. Obtenemos las energías y las funciones de onda como función del radio de confinamiento $r_{_0}$ y de la magnitud del campo magnético $b^2$. Se obtuvieron los valores esperados de la posición y la desviación estándar como función de $b^2$. Calculamos las entropías de Shannon como función de $r_{_0}$ y de $b^2$. Encontramos que para un valor fijo de $b^2$, la entropía de Shannon en el espacio de configuración aumenta conforme aumentamos el valor de $r_{_0}$. Para un valor fijo de $r_{_0}$, la entropía de Shannon y la desviación estándar disminuyen al aumentar la magnitud del campo magnético.

Estudio de primeros principios para calcular las bandas de energía y la conductividad óptica de una monocapa de difosfuro de molibdeno MoP2

Utilizando el código de Quantum Espresso , con la aproximación GGA y GGA modificado para interacciones Van der Waals junto con DFT, se realizó un estudio de primeros principios para calcular las bandas de energía y conductividad óptica de una monocapa de Difosfuro de Molibdeno (MoP2) material del tipo bidimensional. En primer lugar, se encuentra la estructura de mínima energía de la monocapa de MoS2. Posteriormente, se calculan las bandas de energía, las funciones dieléctricas y la conductividad óptica de la monocapa de MoP2. Se encuentra una brecha de energía indirecta de 1.32 eV . Para la conductividad óptica en la monocapa de MoP2 se observa que existen tres picos bien definidos, encontramos que la conductividad máxima se observa a 4.8 eV , ubicado en la región de la luz ultravioleta con un valor de 8.61 x 10^15/s

Cálculo de la conductividad óptica y bandas de energía de una monocapa de disulfuro de Niobio NbS2

Utilizando el código de Quantum Espresso , con la aproximación GGA y GGA modificado para interacciones Van der Waals junto con la teoría funcional de densidad DFT, se hace un estudio de primeros principios para calcular las bandas de energía y conductividad óptica de una monocapa de Disulfuro de Niobio (NbS2) material del tipo bidimensional. En primer lugar, se encuentra la estructura de mínima energía de la monocapa de NbS2. Posteriormente, se calculan las bandas de energía, las funciones dieléctricas y la conductividad óptica de la monocapa de NbS2. Se encuentra una brecha de energía indirecta de 1.79 eV . Para la conductividad óptica en la monocapa de NbS2 se observa que existen tres picos bien definidos, encontramos que la conductividad máxima se observa a 5.8 eV , ubicado en la región de la luz ultravioleta con un valor de 8.89 x 10^15/s.

Simulaciones Moleculares con Potenciales Discontinuos

En el presente trabajo se presentan resultados de simulaciones moleculares de sistemas en 2D y 3D con interacciones intermoleculares usando un nuevo modelo de potencial continuo propuesto para conocer propiedades características de líquidos que se encuentran en la naturaleza y su estructura cristalina en la transición al sólido. La realización de dicha investigación se efectúa por medio de las simulaciones moleculares que nos permite aproximar comportamientos similares a los que se encuentran en la naturaleza, tal como sistemas coloidales, el agua (H2O), mezclas, moléculas, polímeros,etc. La técnicas de simulación han permitido obtener mejores modelos e interacciones entre moléculas, coloides, sustancias monocomponentes que son modelados por partículas esféricas. A pesar de que los comportamientos de las moléculas en la naturaleza son complejas de simular, se han ido implementando modelos y algoritmos para ir optimizando los cálculos computacionales. El trabajo se divide en tres partes importantes a resaltar, la primera es reproducir sistemas ya antes estudiados como son los potenciales triangular y de pozo cuadrado que son generalmente representados por funciones discontinuas, la segunda parte se realizó la representación del potencial de pozo cuadrado más una parte de una pendiente atractiva por medio de un modelo continuo, la parte atractiva del potencial se puede visualizar como la pendiente que se forma en el potencial triangular discontinuo, la tercera parte fue hacer un estudio para sistemas que representa ciertas características parecidas al agua (H2O), como lo es el polimorfismo en su estado líquido y sus propiedades estáticas. Se comprobó que el modelo de potencial continuo pueda reproducir modelos de potenciales discontinuos antes estudiados como es el potencial triangular., pozo cuadrado y el de jagla.

Momento dipolar de átomos multielectrónicos bajo confinamiento anisotrópico

Empleando el formalismo variacional del funcional de la densidad de Thomas-Fermi-Dirac-Weizsäcker se estudia el efecto de presión anisotrópica sobre el comportamiento de la energía basal, la densidad electrónica y momento dipolar de átomos multielectrónicos. Para esto, se considera un modelo de confinamiento en el que el átomo se localiza a lo largo del eje mayor dentro de una cavidad esferoidal prolata limitada por una barrera de potencial impenetrable. Se presentan resultados para el átomo de Neón como ejemplo.

Excitaciones colectivas y excitaciones no-lineales en un gas cuántico degenerado en diferentes regímenes de interacción

Los gases cuánticos de fermiones que presentan resonancias de Feshbach nos permiten acceder a distintos regímenes de interacción cuando se modifica la magnitud del campo externo. Así, en este trabajo se explora teóricamente las excitaciones lineales y no lineales de un gas ultrafrío en una trampa armónica de $^{6}\mathrm{Li}$ en las regiones de interacción conocidas como BEC (Bose Einstein Condensate) y límite unitario. En la presencia de interacciones, las excitaciones lineales se observan cuando se inducen pequeñas perturbaciones alrededor del estado base. Como respuesta ante la perturbación, se generan distintos modos normales, es decir, el gas oscila de forma colectiva como consecuencia de su auto-interacción. En la región del BEC, estas excitaciones colectivas son descritas por la ecuación de Gross Pitaevskii, mientras que en el límite unitario se describen utilizando la ecuación de Thomas Fermi Extendida. Para ambos regímenes, las frecuencias normales de los distintos modos están relacionadas con las frecuencias de la trampa armónica externa que confina al gas cuántico. Por otro lado, se ha demostrado que las excitaciones no lineales pueden ser generadas al modificar la densidad del gas. Una forma de lograrlo es introduciendo una modulación periódica en las frecuencias de la trampa. Como resultado, se observa la formación de patrones conocidos como Ondas de Faraday que en principio y por las simulaciones se presentan en los dos regímenes.

Melaza gris para dos isótopos de Litio: $^{6}\mathrm{Li}$ y $^{7}\mathrm{Li}$

Sintonizar las interacciones interatómicas de manera precisa es una de las particularidades más importantes de los experimentos con gases cuánticos aprisionados. Así, las propiedades del litio lo hacen exclusivamente favorable para experimentos con esta clase de característica, en especial cuando se tienen mezclas isotópicas. Una de las técnicas utilizadas para obtener muestras ultrafrías es el enfriamiento por “melaza gris”, que combina el mecanismo de enfriamiento “Sísifo” y "VSCPT." Este tipo de enfriamiento se puede llevar a cabo en diferentes líneas de transición del átomo según sean las propiedades del campo de luz utilizado. En el presente trabajo se estudia y se evalúa de manera teórica la posibilidad de obtener una muestra ultrafría para una mezcla de los isótopos de Litio: $^{6}\mathrm{Li}$ y $^{7}\mathrm{Li}$, en las líneas de transición D2 y D1 respectivamente. Además, se interpretan los resultados obtenidos al llevar a cabo dichos enfriamientos experimentalmente.

Análisis de los fenómenos asociados a redes ópticas dispersivas para átomos ultrafríos

En este trabajo estudiamos las bases teóricas de la interacción radiación-materia que permiten entender los fenómenos de espectroscopía de Bragg y la dispersión de Kapitza-Dirac. Partimos considerando el modelo del átomo de dos niveles y analizamos su interacción con dos ondas viajeras contra-propagantes. A partir de esto, se hace un análisis detallado de las condiciones físicas del sistema para distinguir diferentes regímenes de interacción. Las ondas forman una estructura tipo red óptica no resonante con los átomos que transfieren momento a la muestra atómica. Este fenómeno es completamente análogo a la espectroscopía de Bragg en materia condensada, en donde la luz es difractada por una red de átomos, solamente que en este caso sería un proceso inverso en donde la materia es difractada por la luz. Este trabajo abre las puertas a una serie de técnicas experimentales de espectroscopía en el Laboratorio de Materia Ultrafría del Instituto de Física de la UNAM, que ayudarán a caracterizar gases cuánticos macroscópicos fermiónicos o bosónicos.

Cargas críticas del átomo de helio en condiciones de confinamiento esférico

Los átomos tipo helio, son átomos con dos electrones y carga nuclear $Z$. Esto define la llamada secuencia isoeléctronica del átomo de helio con energías $E_{He}(Z)$. Para Z = 1, 2 , 3, … los correspondientes sistemas son H$^-$, He, Li$^+$ … La carga critica $Z_{cr}$ se define como el valor de la carga nuclear $Z$ para la cual el sistema deja de ser estable, es decir su energía es igual a la energía del átomo de hidrógeno para el mismo valor de la carga: $E_{He}(Z_{cr}) = E_{H}(Z_{cr})$. Su valor ha sido determinado con 17 dígitos significativos: $Z_{cr}$ = 0.911 028 224 077 255 73 a. u. Por otro lado, el espectro de sistemas atómicos y moleculares es modificado cuando estos son sometidos a condiciones de confinamiento. En el presente trabajo, con una función simple tipo Hylleraas, se obtienen los valores de la carga crítica para la secuencia isoelectronica del átomo de helio cuando es colocado dentro de un cavidad esférica de radio $R$. Para este sistema, el valor de la carga critica depende del radio de la cavidad: $E_{He}(Z_{cr},R) = E_{H}(Z_{cr},R)$.

Fases cuánticas y fluctuaciones de átomos ultrafríos dentro de una cavidad, bajo la teoría B+U

Átomos bosónicos a temperatura cero en redes ópticas presentan una transición de fase entre un superfluido y un aislante de Mott. El modelo que describe este sistema es el de Bose-Hubbard [1]. Diferentes métodos numéricos han sido desarrollados para tratar este sistema, en los que se incluye la teoría B+U [2], que extiende la teoría de desacoplamiento de campo medio [1], tomado en cuenta las fluctuaciones inducidas por procesos de doble salto de partículas. Dicha teoría tiene un costo computacional bajo, a comparación de otros métodos más precisos como el BDMFT [3]. Sin embargo, presenta una mejora considerable a la aproximación de desacoplamiento. Si el sistema se coloca dentro de una cavidad, el acoplamiento de los átomos con los modos cuánticos de la cavidad generan diferentes fases de la materia, con interacciones de corto y largo alcance [4,5]. Controlando el perfil espacial del láser de bombeo, se puede cambiar la estructura de la red óptica, haciendo posible el estudio de fases más complejas [4,5]. En el presente trabajo se aplica la teoría B+U al sistema de dos componentes expuesto en [4], que presenta además del superfluido y el aislante de Mott, las fases de onda de densidad y supersólido. En concreto, se observa un corrimiento de las curvas de transición de fase en comparación con la aproximación de desacoplamiento. Adicionalmente, se propone una extensión de la teoría a sistemas de más componentes. Referencias: [1] D Jaksch, C. Bruder, J. I. Cirac, C. W. Gardiner, and P. Zoller, Phys. Rev. Lett. 81, 3108 (1998). [2] D. Hügel and L. Pollet, Phys. Rev. B 91, 224510 (2015). [3] P. Anders, E. Gull, L. Pollet, M. Troyer, and P. Werner, New J. Phys. 13, 075013 (2011). [4] S. F. Caballero-Benitez, G. Mazzucchi, and I. B. Mekhov, Phys. Rev. A 93, 063632 (2016). [5] S. F. Caballero-Benitez and I. B. Mekhov, Phys. Rev. Lett. 115, 243604 (2015).

Estudio teórico de Hidrocarburos

Se realiza un estudio teórico y computacional bajo la teoría del funcional de la densidad (DFT por sus siglas en inglés) que es un procedimiento variacional para resolver la ecuación de Schrödinger, para el estudio de cadenas de alcanos en especial la molécula del Octano lineal y sus primeros isómeros haciendo un énfasis en el Isoctano que se utiliza como el punto de referencia 100 de la escala de octanaje, calculando sus propiedades estructurales, electrónicas, ópticas y de estabilidad para cada una de las moléculas.

Cálculo de campo electromagnético producido por corrientes sobre una superficie esferoidal prolata y oblata

Cuando se tiene radiación electromagnética con patrones asimétricos es posible tomar ventaja de los gradientes que se generan con la finalidad de mejorar el contraste en sistemas de resonancia magnética con aplicaciones en dispositivos biomédicos, o para aprovechar su propiedades de momento angular. En la presente contribución se proponen corrientes sobre un esferoide oblato y prolato como una alternativa a tener corrientes sobre una esfera [1] y poder estudiar dichos gradientes para diferentes multipolaridades [2] y estados del campo electromagnético. Se hace especial énfasis en el cálculo cuadrupolar por ser de especial interés en cavidades de resonancia magnética. [1] E. Ley-Koo, Ch. Esparza-López, H. Torres-Bustamante. Exact solutions for electromagnetic fields inside and outside a spherical surface with magnetic/electric dipole distributed sources. Rev. Mex. Fís. E 64 (2018) 139-148. [2] V.A. Fedotov. Electrodynamics beyond common multipoles. In 2019 International Conference on Electromagnetics in Advanced Applications (2019).

Absorbancia transitoria: Cámara UV-Vis ultrarrápida

El estudio de diversos materiales y procesos internos de la materia ha sido posible en los últimos años gracias al continuo desarrollo al que se han sometido los láseres desde su invención. En la actualidad podemos contar con sistemas de fuentes de luz pulsada con resoluciones de femto y attosegundos. Esto ha permitido adentrarse en el mundo de los procesos ultrarrápidos, con aplicaciones directas al estudio del movimiento de núcleos y de procesos como la transferencia de protones o de electrones por medio de técnicas de espectroscopía resulta en tiempo. Para ello, ha sido de vital importancia desarrollar y mejorar este tipo de técnicas que permitan medir y recolectar los datos de una manera adecuada. En este trabajo se presenta una propuesta para un arreglo experimental inicio-prueba de absorbancia transitoria instalada en el Laboratorio de Nanotecnología, Fotónica y Procesos Ultrarrápidos de la UAM-I. De la misma manera, se hace una descripción del sistema láser y los equipos de detección con los que se pretende investigar la transferencia de protón en moléculas del tipo cumarinas.

Hacía la implementación de un Gravímetro Cuántico Dual basado en 133Cs y 87Rb

La interferometría atómica con átomos neutros ha demostrado ser altamente sensible a los efectos inerciales y esto la ha convertido en un área de investigación muy importante. Los gravímetros basados en interferencia atómica no solo ofrecen la capacidad de medir el valor de la aceleración local $g$, con gran exactitud, sino también ayuda a validar principios de gran relevancia como es el Principio de Equivalencia de Einstein. La implementación de un gravímetro requiere de una serie de elementos bien definidos como son el sistema de vacío, incluyendo la región interferométrica, el sistema láser para el enfriamiento, control y detección de los átomos, y el sistema de control para controlar el experimento. Este trabajo muestra el progreso de la construcción del primer gravímetro cuántico dual basado en átomos fríos de $^{133}$Cs y $^{87}$Rb.

Diseño y construcción de un experimento versátil para la producción de gases ultrafríos

Título: Los experimentos realizados con átomos ultrafríos alrededor del mundo nos han permitido avanzar en la comprensión de fenómenos cuánticos, incluyendo la condensación de Bose-Einstein, fenómenos magnéticos fundamentales, transiciones cuánticas de fase y el estudio de fenómenos topológicos, por nombrar algunos. El Laboratorio de Tecnologías Cuánticas del CINVESTAV (Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del IPN) busca contribuir a este campo de la ciencia mediante un experimento versátil y compacto para la producción de gases ultrafríos. Resumen del trabajo: El volumen del sistema de vacío en nuestro experimento compacto es menor a 0.5 L y está formado por 2 celdas de vidrio conectadas por componentes estándar de vacío SS316. Este sistema incorporará dispensadores de Rb y desorción inducida por luz como fuente atómica. El diseño incluye etapas de enfriamiento utilizando trampas magneto ópticas (MOT 2D y 3D), atrapamiento magnético y una trampa dipolar óptica formada por dos haces cruzados de 1064 nm. El acceso óptico de la celda de vidrio permitirá la implementación de haces láser para generar redes ópticas, así como transiciones Raman. Una de las primeras metas del grupo de investigación del Laboratorio de Tecnologías Cuánticas es producir el primer condensado atómico de Bose-Einstein en México y el estudio de sistemas espinor sujetos a potenciales de redes ópticas.