La simulación numérica en problemas de mecánica de fluidos es una de las disciplinas que mayor demanda presenta en términos de recursos de cálculo. Su desarrollo reciente ha evolucionado en paralelo con el de computadoras cada vez más potentes. Los métodos numéricos también han debido adaptarse al equipamiento disponible en cada época. El proyecto propone la actualización y optimización de códigos de cálculo desarrollados en el grupo de trabajo para un mejor aprovechamiento de los recursos de cómputo disponibles actualmente.

Palabra claves: FLUIDODINÁMICA COMPUTACIONAL, COMPUTACIÓN DE ALTO DESEMPEÑO, MÉTODOS NUMÉRICOS

Computational fluid dynamics (CFD) is one of the most demanding applications in terms of computing power. In recent years, its rapid development has been driven by the increasing availability of more powerful computers. The changes in computer hardware, particullarly the increasing use of parallel processing, must be followed by suitable numerical methods and programming techniques. This project proposes the adaptation of some in-house CFD codes to take advantage of nowadays computing resources.

Keywords: Computational Fluid Dynamics, High Performance Computing, Numerical Methods

La modificación o funcionalización de superficies permite combinar materiales que tienen alguna propiedad volumétrica útil (mecánica, eléctrica, óptica) con la propiedad adecuada de superficie (por ej. resistencia a la corrosión, reactividad, baja fricción, biocompatibilidad, hidrofobicidad). En general, los procesos utilizados se basan en tratamientos térmicos o mecánicos, en irradiación de materiales, en la adsorción de átomos y moléculas, en la formación de aleaciones superficiales, o diferentes combinaciones de estos procesos. Este proyecto abarca estudios teóricos y experimentales de aspectos fundamentales de la dinámica de adsorción de átomos y moléculas orgánicas en diferentes sustratos, de su autoensamblado para formar capas ultra-delgadas organizadas, de su estabilidad térmica, y de los efectos de irradiación por bombardeo iónico. Desde el punto de vista experimental, las espectroscopías de electrones (AES, UPS, XPS, EELS) tradicionales se combinan con otras espectroscopías de iones (TOF-DRS, -ISS) y de microscopías electrónicas (SEM, TEM) y de barrido de punta (STM - AFM) para estudiar la cinética de adsorción, la estabilidad con la temperatura, el orden cristalográfico y el proceso de autoensamblado de átomos (Ge, Se) y moléculas orgánicas terminadas en tioles (BDMT) y derivadas de perilenos (EP-PTCDI), en superficies metálicas (Ag, Au, Cu) y semiconductoras (InP); como así también, los procesos de transferencia de energía y producción de daño en láminas ultradelgadas de metales (Ni, Co, Al) por bombardeo iónico (H, D, He). En lo que respecta a los estudios teóricos se realizan simulaciones de dichos sistemas aplicando la teoría de funcional densidad (DFT) y del tipo Montecarlo que permiten obtener información sobre la estructura atómica y electrónica de los materiales y de sus superficies puras y con adsorbatos, simular imágenes de STM, y evaluar la pérdida de energía de iones debidas a las interacciones electrónica y nuclear.

Palabra claves: MOLECULAS, SUPERFICIES, IRRADIACION

The modification or functionalization of surfaces allows combining materials having a useful volume property (mechanical, electrical, optical) with the appropriate surface property (eg. Corrosion resistance, reactivity, low friction, biocompatibility, hydrophobicity). In general, the processes used are based on thermal or mechanical treatments, on irradiation of materials, the adsorption of atoms and molecules, in the formation of surface alloys, or various combinations of these processes. This project covers theoretical and experimental studies of fundamental aspects of the dynamic of adsorption of atoms and organic molecules on different substrates, their self-assembling to form ultrathin organized layers , their thermal stability, and the effects of irradiation by ion bombardment. From the experimental point of view, electron spectroscopies (AES, UPS, XPS, EELS) combined with other traditional ion spectroscopies (TOF-DRS, -ISS) and electronic (SEM, TEM) and scanning probe (STM - AFM) microscopies are used to study the adsorption kinetics, the thermal stability, the crystallographic order and the process of self-assembly of atoms (Ge, Se) and organic thiol terminated molecules (BDMT) and those derived from perylenes (EP-PTCDI ), on metal (Ag, Au, Cu) and semiconductor (InP) surfaces; as well as, processes of energy transfer and production of damage in ultrathin metals sheets (Ni, Co, Al) by ion bombardment (H, D, He). In regards to theoretical studies, the simulations of such systems are performed using the density functional theory (DFT) and Monte Carlo type calculations which allows to obtain information on the atomic and electronic structure of materials and their pure surfaces and with adsorbates, to simulate STM images, and to evaluate the energy loss of ions due to electronic and nuclear interactions.

Keywords: MOLECULES, SURFACES, IRRADIATION

Este proyecto continúa con el trabajo que hemos venido desarrollado en los últimos años en un amplio espectro de cuestiones relacionadas ya sea con aproximaciones numéricas de soluciones de ecuaciones en derivadas parciales, como con ciertos aspectos teóricos de las mismas ecuaciones que han demostrado poseer interés propio o relevancia directa para el análisis de diversos métodos numéricos. Los objetivos abarcan en el área de elementos finitos (EF) cuestiones relacionadas con la teoría general de aproximación tratando el caso de estimaciones a priori y a posteriori para el método hp, desarrollo de métodos mixtos estables, aproximación de soluciones para problemas elípticos con métodos híbridos de Galerkin discontinuo (HDG). Se tratan también cuestiones relacionadas con el análisis espectral de operadores compactos no-autoadjuntos que surgen en problemas de vibraciones de sistemas fluido-estructura. En el área de optimización numérica los objetivos se centrarán en resolver problemas inversos asociados a cálculo de parámetros relevantes del problema. En este tipo de problemas se dispone de información proveniente de mediciones en un subconjunto del borde del dominio y utilizando técnicas de análisis de sensibilidad al cambio de forma se quiere obtener los coeficientes óptimos de la ecuación diferencial, que minimice la distancia entre la solución numérica obtenida de las mediciones. Por otro lado se propone modelar el crecimiento tumoral en su fase avascular. Se partirá de un modelo computacional mesoscópico basado en modelos de competición por nutrientes, comenzando por un modelado bidimensional por diferencias finitas, con una posterior extensión a tres dimensiones de los modelos de crecimiento tumoral adecuando interacciones, ecuaciones y condiciones de periodicidad pertinentes.

Palabra claves: Análisis Numerico, Método de elementos finitos, Problemas inversos

This project continues the work already developed in recent years in a wide range of issues like numerical approximations to solutions of partial differential equations. Certain theoretical aspects of these equations have demonstrated self-interest or direct relevance for the analysis of various numerical methods. The objectives of this project in the area of finite elements (FE) are issues related to the general approximation theory dealing with the case of a priori and a posteriori error estimates for the h-p method, development of stable mixed methods, approximate solutions for elliptic problems with hybrid discontinuous-Galerkin methods (HDG). Issues related with the spectral analysis of compact and non- self-adjoint operators problems arising in fluid-structure vibration systems are discussed. In the area of numerical optimization the research will focus on solving problems associated with inverse calculation of relevant parameters of the problem. In such problems information from measurements on a subset of the domain boundary is available. Using sensitivity analysis techniques, the optimal coefficients of the differential equation that minimizes the distance between the numerical solution and the measure can be obtained. Finally tumor growth in its avascular phase will be modeled. A mesoscopic computational model based on models of competition for nutrients, starting with a two-dimensional finite difference modeling will be implemented. Subsequent extension to three-dimensional models of tumor growth adapting interactions, equations and periodical relevant conditions will be treated.

Keywords: Numerical Analysis, Finite element methods, Inverse problem

Una celda de combustible es un dispositivo que transforma energía química en energía eléctrica. Las mismas pueden utilizar una diversidad de combustibles como por ejemplo H2 gaseoso. Los dispositivos conversores operan a temperaturas variables acorde a los materiales involucrados y los requerimientos físico-químicos. Una celda de combustible de óxido sólido (SOFC acronismo en ingles) el electrolito debe tener una conducción iónica apreciable en el rango de funcionamiento. Este último factor induce que la temperatura de trábajo deba estar en el rango entre los 800°C y los 1000°C. Además ánodo y cátodo trabajan en atmósferas reductora/oxidante. Todos estos factores afectan la estabilidad de los materiales involucrados. Este proyecto propone estudiar la estabilidad en el tiempo de las celdas utilizadas. Para dicho fin se planean estudios in-situ e in-operando. Asimismo se planea realizar la caracterización para diferentes condiciones y tiempos de funcionamiento por Rayos X, Microscopía Electrónica de Barrido (SEM), Microscopía Electrónica de Transmisión (TEM) y técnicas asociadas. Recientemente el grupo ha incorporado la posibilidad de realizar estudios en muestras preparadas por FIB. Esta técnica permite el maquinado de delgadas lamelas aptas para ser estudiadas en un Microscopio de Transmisión. El estudio de las mencionadas lamelas permite la caracterización y estudio detallados de las variaciones de la concentración química en las interfaces después de condiciones de funcionamiento.

Palabra claves: Celda de combustible, Nanoestructura, Energía

A fuel cell is a device which converts chemical energy in electric energy. They can use several diferent fuels as for example H2. A solid oxide fuel cell in general operates at high temperatures. This fact imposes several physico Chemical conditions on the used materials. The electrolyte has to conduct electrically charged ions in the temperature operation range. This previously stated idea imposes working temperatures in the 700°C-1000°C range. Moreover the anode and cathode work in different atmospheres. All this factors together affect the stability of the involved materials. This project proposes the study of the stability of the materials in time for different operation conditions. To this aid we propose to study in-situ and in-operando different systems. Also a deed characterization, after different working conditions, will be performed by X rays, Electron Microscopy (SEM and TEM) and related techniques. Recently the group has incorporated the study of FIB samples in collaboration with laboratories form USA and Germany. The FIB technique is extremely important for the study of the modifications of the chemical composition induced by the prolonged operation.

Keywords: Fuel Cell, Nanostructure, Energy

Se propone realizar estudios teóricos y experimentales en varias áreas de interés para el desarrollo de reactores de fusión nuclear por confinamiento magnético y física de superficies. Las investigaciones propuestas constituyen la continuación natural de las realizadas en los Proyectos 06/C242, 06/C291, 06/C362 y 06/C431. En particular, se propone estudiar los siguientes temas:a)Dinámica de partículas supratérmicas, producidas por las reacciones de fusión o inyectadas desde el exterior. Interacción de estas partículas con el plasma (iones, electrones, impurezas, átomos neutros) y con las fluctuaciones en los campos eléctrico y magnético.b)Equilibrios magnetohidrodinámicos (MHD) con sección transversal y perfil de corriente arbitrarios. c)Desarrollo de modelos de primeros principios orientados al control de los perfiles magnéticos y cinéticos del plasma y a la estabilización de modos MHD.d)Procesos de relajación y autoorganización en plasmas magnetizados y su utilización para la formación y sostenimiento de configuraciones tipo "Spheromak" y tokamaks esféricos (ST).e) Estudios teóricos de la interacción de partículas ionizadas con plasmas de fusión. Procesos de colisiones elásticas e inelásticas, captura y pérdida de electrones, secciones eficaces y frenamiento del proyectil. Efectos relacionados con partículas alfa e impurezas en el plasma. f) Estudios teóricos de procesos de interacción de partículas con materiales sólidos en el rango de energías de interés para reactores de fusión nuclear.

Palabra claves: fusión nuclear, física de superficies, plasmas

We propose to conduct theoretical studies in various areas of interest for the development of magnetic confinement nuclear fusion reactors and surface physics. The proposed research is the natural continuation of that conducted under projects 06/C291, 06/C362 and 06/C431. In particular, we propose to study the following topics:a) Dynamics of suprathermal particles, produced in nuclear reactions or injected from the outside. Interaction of these particles with the plasma (ions, electrons, impurities, neutral atoms) and with the fluctuations in the electric and magnetic fields. b) Magnetohydrodynamic equilibria (MHD) with arbitrary cross sections and current profiles. c) Development of first principle models for the control of the magnetic and cinetic plasma profiles and the stabilization of MHD modes. d )Relaxation and self organization processes in magnetized plasmas, and their use for the formation and sustainment of "spheromaks" and spherical tokamak (ST) like configurations. e) Theoretical studies of the interaction of ionized particles with fusion plasmas. Elastic and inelastic collision processes, electron capture and loss, cross sections and projectile stopping. Impurities and alpha particles related effects in the plasma. f) Theoretical studies of the interaction of particles with solid materials in the energy range of interes for nuclear fusion reactors.

Keywords: nuclear fusion, surface physics, plasmas

En el presente proyecto estudiaremos las propiedades físicas de diferentes sistemas con la finalidad de aportar conocimiento acerca del origen de la multiferroicidad. Esto es la coexistencia de momentos ordenados magnéticos y momentos dipolares eléctricos. Otro aspecto, y no menor, es abordar la posible correlación y acople entre la componente de polarización eléctrica y la magnética, lo cuál los hace interesantes para aplicaciones tecnológicas. Dentro de este contexto se propone atacar el problema partiendo principalmente de diferentes óxidos o familias cuyas estructuras pueden agruparse en perovskitas, doble perovskitas, cobaltitas o multiferroicos formados a partir de estructuras artificiales como materiales compuestos (compositos). En todos los casos estudiaremos como la geometría, las substituciones de cationes, el oxígeno o las interfases pueden influir en la multiferroicidad y acople magnetoeléctrico. Por último, la misma metodología general que utilizaremos con cada uno de los materiales bajo estudio nos permitirá, con las diferentes técnicas abordadas, tener una imagen real para la adquisición del conocimiento y la posibilidad de enunciar modelos simples que describan el comportamiento y la física involucrada en los óxidos propuestos. Este conocimiento adquirido, también nos dará la potencialidad de diseñar nuevos e interesantes óxidos que aporten a la materia en cuestión y de encontrar algún tipo de aplicación potencial tecnológica.

Palabra claves: multiferroicos, óxidos, magnetismo

In this project we will study the physical properties of different systems in order to provide knowledge about the origin of the multiferroicity. This is the coexistence of magnetic moments ordered and electric dipole moments also ordered. Another interesting aspect, not less, is to address the possible correlation and coupling between the electric component and magnetic polarization, which is very interesting for technological applications.Within this context, this project proposes mainly the study of different oxides or families whose structures can be grouped into perovskites, double perovskites, cobaltites or multiferroics formed by artificial structures such as composite materials. In all the cases, we aboard the study how these factors affect the multiferroicity and magnetoelectric coupling.Finally, the same general methodology that will be used to study each material, will allow us to know and to postulate simple models for describing the physics of these oxides. The acquired knowledge, we will allow to postulate new oxides and also contribute to find potential technological application.

Keywords: multiferroic, oxides, magnetism

Este proyecto apunta a la síntesis, caracterización, desarrollo, modelado y simulación de materiales para aplicaciones en la tecnología del hidrógeno. Específicamente para el almacenamiento de hidrógeno en materiales base Mg, y para la separación y purificación de hidrógeno contenido en mezclas gaseosas utilizando membranas construidas con aleaciones de Pd.

Palabra claves: Hidruros, Separación H2, Almacenamiento H2

This project focuses on the synthesis, characterization, development, modeling and simulation of materials for applications in hydrogen technology. Specifically, Mg based materials for hydrogen storage, and Pd based alloys membranes for hydrogen separation and purification from gaseous mixtures.

Keywords: Hydrides, H2 separation, H2 storage

Se propone estudiar materiales formadores de hidruros base litio (Li), con el doble objetivo de utilizarlos en sistemas almacenadores o de purificación de hidrógeno. El concepto básico que engloba ambas aplicaciones es que estos materiales reaccionan selectivamente con el hidrógeno formando un compuesto que lo contiene (en términos generales: un hidruro). Modificando las condiciones de presión y temperatura es posible producir la reacción inversa, de manera de obtener nuevamente el hidrógeno en estado gaseoso. Es así que el material puede ser utilizado como medio de almacenamiento y también en sistemas de purificación de hidrógeno, por ser la reacción altamente selectiva. En este proyecto, específicamente, se investigarán y optimizarán sistemas basados en Li y se evaluará la factibilidad de su aplicación. Se propone estudiar los siguientes materiales: amiduro del tipo LiNH2 y sistemas desestabilizados LiBH4-MH2 (M= metal).

Palabra claves: Hidruros complejos, amiduros, sistemas desestabilizados

In this project, an investigation of lithium-based hydride forming compounds is proposed. Materials for hydrogen storage and purification applications will be developed. In both cases, the basic concept is that the gas reacts with these materials producing as a result a compound (hydride) which contains hydrogen. It is possible to recover the gaseous hydrogen by means of pressure and temperature variations. In this way, these materials can be used for hydrogen storage and also for hydrogen purification, because of the selectiveness of the reaction. Li-based compounds will be investigated and optimized, and their application in a technological device will be evaluated. The following materials will be studied: amides, such as LiNH2, and destabilized systems like LiBH4-MH2 (M= metal).

Keywords: Complex hydrides, amides, Destabilized systems

El proyecto se centra en el estudio de la física de rayos cósmicos a partir de las mediciones del Observatorio Pierre Auger, instalado en Malargüe, Mendoza. El plan de trabajo incluye análisis de datos, desarrollo de herramientas teóricas para su interpretación, el estudio de modelos astrofísicos que los puedan explicar, el perfeccionamiento de técnicas de reconstrucción de los eventos y la implementación de sistemas de detección adicionales que extenderán las capacidades del Observatorio.

Palabra claves: Rayos cósmicos, Física de astropartículas, Astrofísica

This project focuses on cosmic ray physics based on measurements with the Pierre Auger Observatory, installed in Malargüe, Mendoza. The proposal includes data analysis, development of theoretical tools for their interpretation, studies of astrophysical models that may explain data, improvement of event reconstruction techniques, and implementation of aditional detection systems that will extend the Observatory capacities.

Keywords: Cosmic rays, Astroparticle physics, Astrophysics

El presente proyecto, contempla desarrollos en diversos aspectos relacionados con el uso de las técnicas neutrónicas utilizadas en el estudio de sistemas de interés tanto para la ciencia básica y aplicada. Entre sus líneas experimentales, actualmente el Departamento de Física de Neutrones del Centro Atómico Bariloche cuenta con experiencia en el desarrollo de dos bancos de detectores para realizar experimentos de Dispersión Inelástica Profunda de Neutrones (DINS) empleado durante el período en el que estuvo en actividad el Acelerador Lineal de electrones LINAC como fuente para la producción de neutrones en forma pulsada. Como resultado de la amplia experiencia experimental y teórica con que cuenta nuestro laboratorio en el uso de esta y otras técnicas neutrónicas, y de las intensas colaboraciones existentes actualmente con grupos de investigación de centros científicos de referencia mundial, es que se plantea realizar una serie de actividades experimentales en forma conjunta con grupos de investigación en colaboración. La finalidad de dichas actividades será desarrollar una metodología de análisis e interpretación de datos provenientes de la técnica DINS y de Difracción de neutrones con análisis de polarización. Estos centros científicos son: El Institut Laue Langevin (ILL, Francia) y el Rutherford Appleton Laboratory (ISIS, U.K.). Las actividades experimentales estarán orientados a: 1.- Consolidar las técnicas de DINS y Transmisión de Neutrones para realizar estudios de distribuciones de velocidades de los distintos constituyentes atómicos que componen la muestra, temperaturas efectivas, secciones eficaces de scattering, secciones eficaces totales, y extender su campo de acción en espectrometría de masas no destructiva. Los experimentos se realizarán en el instrumento VESUVIO existente en la instalación ISIS. 2.- En el campo de la difracción de neutrones, se plantea ampliar la técnica de difracción al campo de los neutrones polarizados. Esta nueva técnica, que contempla el análisis de polarización de los neutrones dispersados por la muestra, resulta ser muy útil para realizar estudios estructurales en muestras altamente incoherentes (hidrogenadas), estudios que serían muy difíciles de realizar en un experimento de difracción sin análisis de polarización. Los experimentos se prevén realizar empleando el Spin Polarized Hot Neutron Beam Facility (D3) exitente en el ILL.

Palabra claves: Dispersión Inelástica Profunda de Neutrones, Neutrones polarizados, Difracción de neutrones

The scope of this project covers several aspects related with the use of neutron techniques used in the study of systems of interest for both basic and applied science. Among its experimental lines, currently the Neutron Physics Department of Centro Atómico Bariloche has experience in the development of two detector banks to perform experiments of Deep Inelastic Neutron Scattering (DINS) employed during the period of activity of the electron linear accelerator (LINAC). As a result of extensive experimental and theoretical experience available in our laboratory in the use of this and other neutron techniques, and due to the intensive collaborations with other international research groups, in this project we propose to perform a series of experimental activities jointly with these research groups. The purpose of these activities is to develop a methodology for analysis and data interpretation using the DINS technique and neutron diffraction with polarization analysis. These research centers are: The Institut Laue-Langevin (ILL, France) and the Rutherford Appleton Laboratory (ISIS, U.K.). The experimental activities will be oriented to: 1. Consolidate the DINS and the neutron Transmission techniques implemented in the laboratory to study the velocity distributions of the different atomic constituents in the sample, effective temperatures, scattering cross sections, total cross sections, and to extend its application to the field of non-destructive mass spectrometry. The experiments will be performed on the VESUVIO instrument available at ISIS facility. 2. In the field of neutron diffraction, this project proposes to extend the diffraction technique to the field of polarized neutrons. This technique, which involves an polarization analysis of the scattered neutrons by the sample, turns out to be very useful for structural studies in highly incoherent samples (hydrogenated), studies which would be very difficult to perform in a diffraction experiment without polarization analysis . The experiments will be performed using the Spin Polarized Hot Neutron Beam Facility (D3) available at the ILL.

Keywords: Deep Inelastic Neutron Scattering, Polarized neutron, Neutron Diffraction