Escuela de Materiales Ferroeléctricos



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Escuela de Materiales Ferroeléctricos

Docente responsable: Dra. Miriam Susana Castro, Investigador Principal de CONICET, Prof. Asociada con dedicación exclusiva, Universidad Nacional de Mar del Plata y Dr. Ricardo Migoni, Investigador Principal de CONICET, Profesor Titular con ded. exclusiva, Universidad Nacional de Rosario.
Docentes que participan en el dictado:

- Dr. Ricardo Migoni, Investigador Principal de CONICET, Profesor Titular con ded. exclusiva, Universidad Nacional de Rosario.

- Dr. Marcelo Stachiotti, Investigador Independiente del CONICET, Profesor Adjunto dedicación Simple, Universidad Nacional de Rosario.

- Dr. Marcelo Sepliarsky, Investigador Adjunto de CONICET, Jefe de Trabajos Prácticos con dedicación exclusiva, Universidad Nacional de Rosario.

- Dr. Sergio Koval, Investigador Independiente del CONICET, Jefe de Trabajos Prácticos, ded. Exclusiva, Universidad Nacional de Rosario.

- Dres. Rodrigo Parra, Investigador Adjunto de CONICET, Jefe de Trabajos Prácticos con ded. simple, Universidad Nacional de Mar del Plata.

- Dra. Miriam Susana Castro, Investigador Principal de CONICET, Prof. Asociada con dedicación exclusiva, Universidad Nacional de Mar del Plata.

- Dr. Oscar de Sanctis, Profesor Asociado con dedicación exclusiva, Universidad Nacional de Rosario.

- Dr. Carlos Negreira, Profesor Titular, 40 horas semanales / Dedicación total, Universidad de la República, Uruguay.

- Dr. Nicolás Pérez Álvarez, Docente Grado 3 Titular, 40 horas semanales / Dedicación total, Universidad de la República, Uruguay

- Dr. Alberto López García, Investigador Superior Ad-honorem del CONICET, Profesor consulto con dedicación simple, Universidad Nacional de La Plata.

- Dr. Roberto Alonso, Investigador Independiente del CONICET, Profesor Adjunto dedicación Simple, Universidad Nacional de La Plata.

- Dr. José Antonio Eiras, Brasil, Universidad Federal de São Carlos, Brasil).

- Dr. Sergio Gwirc, Instituto Nacional de Tecnología Industrial Centro de Electrónica e Informática, INTI -Electrónica e Informática.


Contenidos Mínimos: Ferroelectricidad, conceptos generales. Perovskitas: propiedades y simulaciones. Sistemas mixtos y superredes. Ferroeléctricos cohesionados por puentes de hidrógeno. Obtención de cerámicos ferroeléctricos. Síntesis y deposición de películas delgadas. Caracterización eléctrica. Caracterización microestructural y estructura eléctrónica. Materiales multiferroicos. Aplicaciones
Programa Analítico
Módulo “Ferroelectricidad, conceptos generales”. A cargo del Dr. Ricardo Migoni.

I. Conceptos básicos.

Transiciones de fase estructurales. Orden de la transición. Caracterización en orden –desorden o displacivas. Dominios. Transiciones ferroeléctricas. Historia suscinta de la Ferroelectricidad Características generales de los ferroeléctricos: polarización espontanea, ciclo de hysteresis, piezoelectricidad, piroelectricidad. Caracterización cristalográfica de un ferroeléctrico. Clasificaciones de los ferroeléctricos. Antiferroeléctricos.



II. Termodinámica de ferroeléctricos.

Elasticidad en dieléctricos. Funciones termodinámicas. Ecuaciones constitutivas. Respuestas lineales a distintos campos aplicados. Teoría de Landau-Devonshire de las transiciones de fase ferroeléctricas para parámetro de orden de 1 componente. Transiciones de 1er y 2do orden. Casos de parámetros de orden de 2 y 3 componentes.


Módulo “Perovskitas: propiedades y simulaciones”. A cargo del Dr. Marcelo Stachiotti.

Perovskitas ferroeléctricas. Diagrama de fases de sistemas prototipos. Propiedades dieléctricas, ferro y piezoeléctricas. Propiedades dinámicas y teoría del modo blando. Transiciones displacivas y orden-desorden. Propiedades estructurales, electrónicas y vibracionales a partir de cálculos de primeros principios. Modelización atomística y simulaciones a temperatura finita. Efectos de tamaño y ferroelectricidad en la nanoescala.


Módulo “Sistemas mixtos y superredes”. A cargo del Dr. Marcelo Sepliarsky.

En la búsqueda de nuevos y mejores propiedades. Desafíos teóricos y experimentales. Desarrollo de compuestos con propiedades específicas. Compuestos mixtos y de estructura compleja. Superredes: Clasificación. Factores que determinan sus propiedades. Ejemplos. Perspectivas.


Módulo “Ferroeléctricos cohesionados por puentes de hidrógeno”. A cargo del Dr. Sergio Koval.

Caracterización de las estructuras de ferroeléctricas (FE) con puentes de hidrógeno (FPH). Fenomenología básica de FPH. Efecto isotópico. Geometría del puente hidrógeno en KH2PO4 (KDP). Antiferroeléctricos con puentes de hidrógeno (APH): NH4H2PO4 (ADP). La transición FE en KDP. Modelo de Slater. Dinámica de FE tipo orden-desorden. Modelo de tunneling. Experimentos de difracción de neutrones con presión. Efecto isotópico geométrico. Cálculos ab-initio en KDP. Inestabilidad FE, polarización electrónica y transferencias de carga. Correlaciones protónicas y coherencia cuántica. Mecanismo autoconsistente del efecto isotópico. Origen de la antiferroelectricidad en ADP.


Módulo “Obtención de cerámicos ferroeléctricos”. A cargo de los Dres. Rodrigo Parra y Miriam Castro.

Mezcla de óxidos. Método del precursor polimérico. Método sol-gel. Uso de alcóxidos de metales de transición. Síntesis hidrotérmica de nanopartículas. Spraying. Procesamiento de polvos, piezas y películas. Características de los materiales cerámicos multicapa. Procesos de fabricación: en seco, en húmedo y de electrodo fugitivo. Materiales dieléctricos. Materiales para electrodos internos. Actuadores multicapa.


Módulo “Síntesis y deposición de películas delgadas”. A cargo del Dr. Oscar de Sanctis.

Características y principales fenómenos implícitos en el crecimiento de las películas. Métodos de deposición mediante la deposición química de soluciones (chemical solution deposition CDS). Métodos Sol-gel, quelato y descomposición de metalorgánicos (MOD). Estrategias para el control de la composición, de la morfología y estructura de las películas.
Módulo “Caracterización eléctrica”. A cargo de los Dres. Carlos Negreira y Nicolás Pérez Álvarez.

Repaso de ecuaciones constitutivas piezoeléctricas. Hipótesis y simplificaciones. Modelo unidimensional de Mason. Medición de impedancia eléctrica y variables asociadas. Obtención de parámetros a partir de las medidas de impedancia eléctrica. Caracterización completa del modelo piezoeléctrico ajustando la respuesta eléctrica a partir de elementos finitos. Introducción de la atenuación en el modelo piezoeléctrico. Parámetros empíricos vs. parámetros complejos. Validación experimental independiente, método de Schlieren, interferometría láser, espectroscopia acústica.


Módulo “Caracterización microestructural y estructura eléctrónica”. A cargo de los Dres. Alberto López García y Roberto Alonso.

Espectroscopía PAC: bases fundamentales. Características de las sondas. Aplicaciones en cristales y en muestras policristalinas. Algunos resultados en compuestos ferroeléctricos. El efecto de la sonda PAC en la estructura del material. Análisis por simulación computacional del comportamiento del sistema dopado.


Módulo “Materiales multiferroicos”. A cargo del Dr. José Antonio Eiras.

Conceptos básicos sobre magnetoelectricidad. Procesos de interacción. Sistemas ferroicos y su caracterización. Multiferroismo. Materiales multiferroicos monofásicos y compuestos. Acoplamiento magnetoeléctrico en multiferroicos y su caracterización.


Módulo “Aplicaciones”. A cargo del Dr. Sergio Gwirc.

Transductores/Sensores: Principios de funcionamiento, Factores estructurales. Ejemplos: Nivel. Caudal. END. Acelerómetros. Presión. Emisión Acústica. Alta Temperatura. Choque. Industria: Principios de funcionamiento. Características estáticas. Propiedades de los Materiales. Alto Voltaje. Alta Potencia. Actuadores. Motores. Subacuáticos: Características del material y estructura interna. Medio de propagación de las ondas. Ejemplos: Transmisores. Receptores. Hidrófobos. Medicina: Principios de funcionamiento Características del material Diagnóstico Terapéutico Combinado/Doppler. Aplicaciones Varias
Tipificación: Escuela
Modalidad: clases teóricas presenciales.
Carga horaria: 40 horas.
Lugar y fecha de la actividad: la Escuela será dictada en la Facultad de Ingeniería (Universidad Nacional de Mar del Plata) del 18-22 de marzo de 2013.
Sistema de evaluación: un examen escrito al finalizar el curso. El examen deberá ser aprobado con una calificación igual o superior a cinco. No se dispondrá de examen recuperatorio.
Presupuesto: Para la realización de la Escuela se ha solicitado financiación a la Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica (ANPCyT), al Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas y a la Fundación Argentina de Nanotecnología.
Arancel: La actividad no es arancelada.
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