Catálogo de Proyectos de Investigación SIIP

Base de datos de Proyectos de Investigación de la Universidad Nacional de Cuyo

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Unidad académica Instituto Balseiro

Facilidad de calibración de campos mixtos de radiación basado en el haz hipertérmico de neutrones de BNCT del RA6. Desarrollo y Utilización.

Development and Usage of a Mixed Beam calibration facility, based on the hypertermic BNCT beam of the RA6 reactor.

Código C019 Tipo: PROYECTO SeCTyP TIPO 1 BIENAL 2016 Convocatoria 2016 Resolucion

Para la caracterización de haces mixtos de radiación (neutrones y fotones), es necesaria la implementación de técnicas de Dosimetría experimental adecuadas para la evaluación diferenciada de las distintas componentes de campo. Estas técnicas son de utilidad en la validación de los parámetros de irradiación utilizados, o para el aseguramiento de calidad del haz. Suelen consistir en la medición con detectores de diferentes sensibilidades diferenciales a las componentes radiantes para luego y mediante la apropiada sustracción de las respuestas parciales, lograr la separación de componentes de dosis según su tipo. Esta separación requiere conocimiento de los mecanismos de respuesta de los detectores ante cada tipo de radiación, así como la calibración de los campos radiantes.La calibración de instrumentación en campos de fotones resulta de práctica rutinaria en radioterapia. La misma está disponible en el Centro Regional de Referencia en Dosimetría. La calibración en campos de neutrones es más restrictiva por origen, y las instalaciones aptas para tal fin son escasas en Argentina. Adicionalmente, la composición relativa de la dosis del haz hipertérmico de BNCT del RA-6, donde las intensidades de las tres componentes de dosis son aproximadamente del mismo orden de magnitud, implica la necesidad de considerar tanto las sensibilidades individuales, como las contribuciones cruzadas de un campo a otros (p.ej. captura de neutrones con producción de fotones; moderación de neutrones con aporte al rango térmico; captura de neutrones con producción de fotones).Ante la dificultad de acceder a un conjunto completo de calibraciones se propuso con anterioridad (UNCuyo C008 2013/15) la construcción de un dispositivo de adaptación del haz básico de BNCT del RA6 con el propósito de modificar selectivamente las componentes radiantes presentes, a fin de posibilitar la calibración de instrumentación en dichas componentes. El prototipo desarrollado en esa ocasión demostró la validez del planteo para un único caso de prueba, y aportó datos respecto de las optimizaciones requeridas para la versión final y modos de utilización.En este nuevo proyecto, se propone llevar a la práctica las lecciones aprendidas, procediendo a la optimización del filtrado de neutrones, automatización del desplazamiento de filtros y generalización de la metodología de calibración de instrumentación para campos mixtos de radiación, apuntando a su aplicación a dosímetros típicos de radioterapia.

Palabra claves: Haces Mixtos, BNCT, Instrumentacion

For the purposes of the characterization of mixed beams of radiation (neutrons and photons), the implementation of suitable Macrodosimetric techniques considering the differential evaluation of field components is necessary. These techniques are commonly used in the validation of the irradiation parameters used, or for quality assurance beam. They usually involve measuring the radiation field present with different detectors, and then by appropriate subtraction of partial responses, achieve dose separation due to their respective, different, radiation sensitivities. This separation requires knowledge of the mechanisms of detector response for each radiation field as well as the calibration radiant field intensities.The photon calibration of dosimeters is routine practice in radiotherapy. It is available in the Regional Reference Center Dosimetry. Neutron calibration of detectors is more restrictive by origin, and facilities suitable for this purpose are scarce in Argentina. Additionally, the relative composition of the dose hyperthermic beam BNCT RA-6, where the intensities of the three dose components are approximately of the same magnitude, involves the need to consider both individual sensitivities, as well as cross-contributions from one field to another (for example, neutron capture implies photon production; the moderation of fast-epithermal neutrons produces thermal neutrons; interaction of fast-epithermal neutrons with production of photons).Given the difficulty of access a complete set of calibrations beams, the construction of a device adaptation of the basic BNCT beam at the RA6 was proposed previously (C008 project UNCuyo 2013/15). This device was designed to selectively modify the radiant components present in order enable the calibration of such instrumentation components. The prototype developed at that time demonstrated the validity of the proposal for a single test case, and provided data regarding optimizations required for the final version and modes of use.In this new project, it is proposed to implement the lessons learned at that time proceeding to the optimization of neutron filtering, automation displacement of filters and generalization of the methodology calibration instrumentation for mixed radiation fields, pointing to its application to dosimeters typical radiotherapy.

Keywords: Mixed Beams, BNCT, Instrumentation

Integrantes

Longhino, Juan Manuel (Director)

Quintas Rufino, Facundo Daniel (Codirector)

Gil, Adolfo (Prof técnico)

Aguilar, Juan Pablo (Investigador)

Page, Maria Daniela (Colaborador)

Peralta, Eva Ailén (Investigador)

Transiciones martensíticas y magnéticas en aleaciones base Fe-Mn con memoria de forma

Martensitic and magnetic transitions in Shape Memory Fe-Mn based alloys

Código 06/C516 Tipo: PROYECTO SeCTyP TIPO 1 BIENAL 2016 Convocatoria 2016 Resolucion

Se estudiarán sistemas base Fe-Mn con la finalidad de conocer detalladamente distintos aspectos de las transiciones de fase estructurales y magnéticas que tienen lugar. En particular se analizarán 2 sistemas: a) aleaciones ternarias Fe-Mn-Cr y b) aleaciones cuaternarias Fe-Mn-Al-Ni. En el sistema ternario Fe-Mn-Cr tiene lugar una transformación martensítica entre una fase austenítica fcc y una martensita tipo hcp. La fase fcc se ordena antiferromagnéticamente, lo que estabiliza esta estructura. Se estudiará en detalle el efecto de la composición sobre la transición estructural y magnética, y las características estructurales y microestructurales que afectan a la transformación martensítica. En particular la transformación fcc-hcp es la responsable de la presencia del efecto memoria de forma en aleaciones base Fe-Mn por lo cual el conocimiento en este tema se puede extender a variados sistemas ternarios o de mayor cantidad de componentes. En el caso del sistema Fe-Mn-Al-Ni donde recientemente se ha descubierto la existencia de superelasticidad o pseudoelasticidad, la fase austenítica es aquí una estructura bcc que se retiene mediante templado desde temperaturas mayores que 1200C. Esta fase retenida metaestablemente se ordena ferromagnéticamente cerca de temperatura ambiente. La introducción adicional de precipitados por tratamientos térmicos a temperaturas del orden de 200C promueve la presencia del efecto pseudoelástico en este sistema. Se avanzará con el estudio de las características estructurales de las fases intervinientes y los efectos de la microestructura sobre las propiedades pseudoelásticas y de efecto memoria. En particular se estudiará el efecto de los precipitados sobre la transformación martensítica, las características estructurales de esta fase y el efecto de cambios microestructurales sobre la pseudoelasticidad.

Palabra claves: ALEACIONES CON MEMORIA DE FORMA, SUPERELASTICIDAD, ACEROS

Structural and magnetic transitions will be analyzed in Fe-Mn base shape memory alloys. Two systems will be studied: Fe-Mn-Cr and Fe-Mn-Al-Ni alloys. In the Fe-Mn-Cr system the fcc-hcp martensitic transition will be deeply analyzed. The austenitic fcc structure show a para-antiferromagnetic transition which increases the stability of this structure. It will be determined the effect of composition on the critical transformation temperatures. Additionally it will be analyzed the effect of structure and microstructure on the fcc-hcp martensitic transformation. This martensitic transformation is responsible for the shape memory effect in this system and alloys with a higher amount of components which makes the obtained knowledge useful for related systems. In the Fe-Mn-Al-Ni it was recently discovered the presence of superelasticity which makes this metallic system extremely interesting for potential applications. Here the austenite is retained bcc structure which orders ferromagnetically at temperatures close to ambient one. An additional thermal treatment enables the formation of small precipitates which favors the presence of a bcc-fcc martensitic transition which is thermoelastic, origin of the pseudoelastic effect. Several significant parameters related to this transition are to be studied: the structure of all the involved structures, transformation temperatures, optimized thermomechanical treaments and effect of pseudoelastic cycling on the materials properties.Analysis of microstructure will be systematically performed.

Keywords: SHAPE MEMORY ALLOYS, SUPERELASTICITY, STEELS

Integrantes

Sade Lichtmann, Marcos Leonel (Director)

Segui, Silvina (Becario)

Melnichuk, Maximiliano (Becario - Tesista)

Criach, Sofía (Becario)

Urquiza, María Victoria (Codirector)

Estudio de materiales con correlaciones electrónicas fuertes

Study of strongly correlated materials

Código 06/C489 Tipo: PROYECTO SeCTyP TIPO 1 BIENAL 2016 Convocatoria 2016 Resolucion

El propósito del proyecto es avanzar en el desarrollo de la investigación de materiales de electrones fuertemente correlacionados. Se busca impulsar el desarrollo teórico en dicha temática dentro del marco de una colaboración entre el Laboratorio de Bajas Temperaturas (LBT) y el grupo de Teoría de la Materia Condensada (TMC) del Centro Atómico Bariloche.La descripción realista y la comprensión de la física de los materiales de electrones fuertemente correlacionados continúa siendo un desafío que requiere nuevas técnicas teóricas. Para realizar avances significativos en esta temática de alto impacto internacional es necesaria una colaboración teórico-experimental estrecha que pueda guiar por un lado las inevitables aproximaciones de la teoría y por otro las mediciones a realizar para develar los aspectos fundamentales de los fenómenos observados.Dentro de este marco planteamos los siguientes objetivos generales:1)Avanzar en la comprensión del rol de las interacciones locales en las propiedades metálicas de sistemas de electrones fuertemente correlacionados. En particular, desarrollar y utilizar técnicas que permitan un tratamiento realista de materiales dentro del marco del esquema LDA+DMFT, que conjuga cálculos de estructura de bandas utilizando la teoría de funcional densidad (DFT) en la aproximación de densidad local (LDA), con la teoría de campo medio dinámico (DMFT) que permite una descripción de las correlaciones dinámicas de manera no perturbativa. 2)Dar soporte teórico en la interpretación de los experimentos realizados en el LBT. En particular, continuar avanzando en el estudio teórico de materiales de la familia 115 (RMIn5, con R una tierra rara y M un metal de transición).

Palabra claves: CORRELACIONES, MATERIALES, MAGNETISMO

The purpose of the project is to advance in the research of strongly correlated electron materials. It seeks to promote the theoretical development in this subject within the framework of a collaboration between the Low Temperature Laboratory (LBT) and the group of Condensed Matter Theory (TMC) at the Bariloche Atomic Center.The realistic description and understanding of the physics of strongly correlated electron materials remains a challenge that requires new theoretical techniques. A close theoretical and experimental collaboration that can guide the inevitable approximations of the theory is needed to make significant progress in this area of ​​high international impact.Within this framework we propose the following general objectives:1) To advance the understanding of the role of local interactions in the metallic properties of strongly correlated electron systems. In particular, develop and use techniques that allow a realistic treatment of materials within the framework of the LDA + DMFT scheme, which combines calculations of band structure using density functional theory (DFT) in the local density approximation (LDA), with the dynamical mean field theory (DMFT) that allows a description of the dynamic correlations nonperturbative manner.2) Give theoretical support in the interpretation of experiments on the LBT. In particular, further progress in the theoretical study of 115 family materials (RMIn5, with R a rare earth and transition metal M).

Keywords: CORRELATIONS, MATERIALS, MAGNETISM

Integrantes

Cornaglia, Pablo (Director)

Cicconi, Lourdes (Codirector)

Funes Curadelli, Yemina Ashlen (Becario)

Morales, Evelin Gabriela (Becario)

Simulación numérica en sólidos, materiales celulares y materiales porosos

Numercial simulation in solids, celular and porous materials

Código 06/C515 Tipo: PROYECTO SeCTyP TIPO 1 BIENAL 2016 Convocatoria 2016 Resolucion

Este proyecto propone desarrollar tareas de investigación aplicada en temas actuales de ingeniería como son problemas de mecánica del sólido tanto para sólidos elásticos como para materiales celulares y problemas de mecánica de fluidos en medios porosos. Uno de los profesionales del grupo desarrollará las herramientas informáticas que permitan mantener un sistema ordenado de versiones en grupos que trabajan sobre un mismo desarrollo.A)Simulación numérica en sólidos y materiales celularesSe pretende estudiar el comportamiento de materiales elásticos lineales y materiales celulares frente a solicitaciones estáticas y dinámicas.El estudio de los mencionados materiales se aplicará al diseño y construcción de amortiguadores de impacto para bultos de transporte de elementos combustibles gastados de reactores de investigación.Se realizarán análisis numéricos para evaluar energía absorbida para diferentes materiales y se compararán los resultados con ensayos reales a escala 1:2. Se buscará reducir las aceleraciones que sufre el bulto de transporte y en base a las mismas se realizarán simulaciones numéricas tridimensionales de tensiones y deformaciones de los materiales elásticos lineales (metales) del bulto frente a solicitaciones dinámicas.B)Simulación numérica en materiales porososLa simulación numérica en problemas de mecánica de fluidos es una de las disciplinas que mantiene un alto requerimiento de recursos de cálculo. Esta demanda hace necesaria la búsqueda de logaritmos eficientes que logren aprovechar el potencial de las arquitecturas de las computadoras actuales, especialmente aquellas con múltiples procesadores. El proyecto propone la adecuación de algoritmos de cálculo y su correspondiente código, que permita optimizar el aprovechamiento de las herramientas de cálculo disponibles en el Departamento Mecánica Computacional (MECOM).

Palabra claves: materiales porosos, mecánica de sólidos, simulación numérica

This project proposes to develop research applied to current engineering topics like solid mechanics problems for both elastic solids and cellular materials and problems of fluid mechanics in porous media.One of the group's professionals will develop computer tools to maintain an orderly groups working versions on the same development system.A) Numerical simulation on solid and cellular materialsIt aims to study the behaviour of linear elastic materials and cellular materials against static and dynamic stresses.The study of the materials mentioned apply to the design and construction of shock absorbers for transport packages of spent fuel elements for research reactors.Numerical simulations were performed to evaluate absorbed energy for different materials and results will be compared with real 1:2 scale tests. It will seek to reduce accelerations experienced by the transport package and based on these accelerations three-dimensional numerical simulations of dynamic stress and deformation of linear elastic materials (metals) of the package will be performed.B) Numerical simulation in porous materialsThe numerical simulation in fluid mechanics problems is one of the disciplines that maintains a high requirement for computing resources. This demand requires the search for efficient logarithms achieve harness the potential of the current computer architectures, especially those with multiple processors. The project proposes the adaptation of calculation algorithms and corresponding code that optimizes the use of calculation tools available on the Department Computational Mechanics (MECOM).

Keywords: porous materials, solid mechanics, numerical simulation

Integrantes

Quintana, Fernando (Director)

Garrido, Facundo Matías (Investigador)

Lisa Arenas, Diego (Investigador)

Quinteros, Inés (Investigador)

Cuccia, Carla Soledad (Investigador)

Chapini, María Florencia (Codirector)

ESTRUCTURA Y IONIZACIÓN EN SISTEMAS ATÓMICOS CONFINADOS

STRUCTURE AND IONIZATIÓN OF CONFINED ATOMIC SYSTEMS

Código C023 Tipo: PROYECTO SeCTyP TIPO 1 BIENAL 2016 Convocatoria 2016 Resolucion

En este este proyecto estudiaremos estados ligados de sistemas atómicos en interacción con estructuras moleculares o superficies, en conexión con sistemas nanotecnológicos de relevancia actual. Además se estudiarán los procesos de ionización-fragmentación de los mismos al ser sometidos a radiación. La dinámica de las partículas se estudiará mediante un tratamiento cuántico a primeros principios.

Palabra claves: átomos confinados, ionización, fullerenos

In this project we will study the bound states of atomic and molecular systems interacting with fullerene carbon structures, in connection with technological nano devices of actual relevance. Also we will study the ionization-fragmentation processes of those system when they interact with radiation (photons, electrons or positrons). The dynamic of the system will be treated through an ab-initio method.

Keywords: confined atoms, ionisation, fullerene

Integrantes

Randazzo, Juan Martin (Director)

Echegaray, Maria Consuelo (Codirector)

Diaz Pereyra, Franco Sebastian (Investigador)

Fares, Gustavo (Becario)

MuÑoz, María Victoria (Investigador)

Dinámica y topología de paredes de dominios magnéticos en multicapas ultra delgadas

Dynamics and topology of magnetic domain walls in ultra thin multilayers.

Código 06/C490 Tipo: PROYECTO SeCTyP TIPO 1 BIENAL 2016 Convocatoria 2016 Resolucion

El presente proyecto de carácter experimental-teórico generará conocimiento sobre las propiedades magnéticas y magneto-electrónicas de películas delgadas diseñadas a la escala nanométrica. En particular, la topología y la dinámica de no equilibrio de las paredes de dominios magnéticos cuando son impulsadas por campos magnéticos. Para ello, utilizaremos distintas herramientas experimentales entre las cuales podemos destacar la microscopía Magneto-Óptica de Efecto Kerr Polar (PMOKE). Para alcanzar los objetivos que planteamos en el plan de trabajo, proponemos estudiar, a partir de un abordaje experimental y teórico, la dinámica del desplazamiento de paredes de dominios magnéticos en multicapas ferromagnéticas metálicas y su relación con la topología subyacente.

Palabra claves: DOMINIOS MAGNETICOS, ESPINTRONICA, MICROSCOPIA KERR

This project will generate experimental-theoretical knowledge of magnetic and magneto-electronic properties of nanometric thin films. It will be focused in topology and nonequilibrium dynamics of field-driven magnetic domain walls. For that, we will use different experimental tools among which we highlight the Polar Magneto-Optical Kerr Effect (PMOKE) microscopy.For achieving the objectives of this project, we propose to study, from an experimental and theoretical approach, the field-driven magnetic domain walls displacements dynamics in ferromagnetic metallic multilayers and its relationship with the underlying topology.

Keywords: MAGNETIC DOMAINS, SPINTRONICS, KERR MICROSCOPY

Integrantes

Curiale, Javier (Director)

Simone Cajal, María Guadalupe (Becario)

Granata, Maria De Las Nieves (Investigador)

Morandini, Federico (Becario - Tesista)

Martínez Rivas Ruzo, Mauricio Javier (Investigador)

Facchini, Guillermo Ernesto (Becario - Tesista)

Marín, Julio Héctor (Codirector)

Promet, Javier (Becario - Tesista)

Descripción de procesos de colisión en la formulación cuántica de onda piloto

Description of scattering processes in the quantum pilot-wave formulation

Código 06/C480 Tipo: PROYECTO SeCTyP TIPO 1 BIENAL 2016 Convocatoria 2016 Resolucion

Se desarrollará una descripción alternativa de la teoría de colisiones en el marco de la formulación cuántica de onda piloto, aplicándola a problemas de interés actual. En particular, se estudiarán la aparición de vórtices cuánticos en procesos de ionización y los efectos producidos por el grado de coherencia del haz incidente. Se analizarán, además, definiciones alternativas de la sección eficaz cuántica en términos del campo de velocidades asociado a esta formulación.

Palabra claves: COLISIÓN, CUÁNTICA, ONDA PILOTO

We will develop an alternative description of the scattering theory in the framework of the quantum pilot-wave formulation, applying it to problems of actual interest. In particular, we will study the presence of quantum vortices in ionization processes, and the effects produced by the degree of coherence of the incoming projectile's beam. Furthermore, we will analyse alternative definitions of the quantum cross section in terms of the velocity field associated to this formulation.

Keywords: SCATTERING, QUANTUM, PILOT-WAVE

Integrantes

Barrachina Tejada, Raul Oscar (Director)

Zepeda, Maria Jose (Becario)

López SaldaÑa, Alejandro (Codirector)

Osorio, Carina Paola (Becario)

Desarrollo de neuroprótesis para el tratamiento de trastornos motores mediante neuromodulación adaptativa

Develpment of neuroprosthetics for the treatment of motor disorders using adaptive neuromodulation

Código C016 Tipo: PROYECTO SeCTyP TIPO 1 BIENAL 2016 Convocatoria 2016 Resolucion

El presente proyecto está orientado al desarrollo de neuroprótesis capaces de proporcionar neuromodulación adaptativa para el tratamiento de trastornos motores como son el mal de Parkinson, distonías, disquinesias, algunos tipos de epilepsia focal, entre otros. El área específica de aplicación se refiere a los dispositivos implantables de lazo cerrado, es decir, dispositivos capaces de aplicar, sobre una región cerebral específica, una estimulación eléctrica que se adapta en base a la información realimentada desde la misma red neuronal.La motivación principal se basa en el hecho de que las técnicas de neuromodulación actuales para el tratamiento del mal de Parkinson (e.g, DBS: Deep Brain Stimulation), no incluyen realimentación que permita la optimización en tiempo real de la señal modulante aplicada en el sentido de maximizar la mejora sintomática y minimizar la energía entregada al tejido neuronal, reduciendo así los posibles efectos secundarios.Un dispositivo implantable destinado a la implementación de un esquema de lazo cerrado debe ser capaz de realizar una clasificación en tiempo real del estado de la red neuronal. En este escenario, la elección de los biomarcadores extraídos de la señal (LFP: Local Field Potential) realimentada desde la red, resulta una tarea crítica que define el desempeño del esquema de neuromodulación adaptiva.Recientemente, se han reportado algoritmos novedosos capaces de extraer biomarcadores más robustos (e.g, acoplamiento interfrecuencia) que los utilizados en las neuroprótesis actuales. Sin embargo, estos algoritmos han sido implementados mediante herramientas de elevado nivel de abstracción para el procesamiento de datos off-line (no en tiempo real), resultando así de elevada complejidad computacional y por lo tanto inviables para su utilización en un dispositivo implantable.Por lo tanto, estos nuevos algoritmos deben someterse necesariamente a un proceso de optimización con el objetivo de satisfacer los exigentes requerimientos en cuanto a capacidad de procesamiento en tiempo real, pequeño consumo de potencia y recursos lógicos (silicon area) reducidos impuestos por un dispositivo implantable.En este proyecto se aborda este problema mediante (1) el estudio, (2) reducción de la complejidad computacional, (3) implementación mediante arquitecturas concurrentes en tecnología FPGA (Field Programmable Gate Array) y (4) prueba de nuevos algoritmos optimizados para el procesamiento de señales LFP en neuroprótesis.

Palabra claves: Neuroprótesis, Neuromodulación, Trastornos motores

This proposal is oriented to the development of neuroprosthetics aimed to deliver adaptive neuromodulation for the treatment of motor disorders like Parkinsons disease, dystonia, dyskinesia, focal epilepsy, among others. Specifically, the technological application refers to the closed-loop brain implants. That is, devices capable to supply, in a specific brain area, an adaptive electric stimulation pattern based on the feedback obtained from that brain target.Neuromodulation techniques currently implemented in parkinsonian patients (e.g, DBS: Deep Brain Stimulation) are usually based in heuristic approaches, generally do not include feedback, and do not allow on-line optimization of the parameters involved in the stimulation. The need to explore adaptive neuromodulation techniques capable to improve clinical symptoms while minimizing side effects in order to overcome the limitations inherent to the DBS methods currently used is the main motivation of this project.Brain implants intended for the implementation of closed-loop DBS must be able to perform real-time classification of the neural network state. Thus, the efficiency of the adaptive neuromodulation scheme lie on the robustness of the classification task, which in turn strongly depends on the biomarkers extracted from the electrophysiological signal (LFP: Local Field Potential) provided by the brain target.Recently, novel algorithms for feature extraction have been reported capable to outperform the processing methods used in current neuroprosthetics. However, the reported implementations of these novel algorithms were aimed to perform off-line data processing and lack of low-level optimization as they have been carried out in high-level computing languages. As a consequence, these implementations are not suitable to run on implantable devices.Therefore, in order to fulfill the constraints of real-time data processing, reduced power consumption and silicon area demanded by implantable systems, the feature extraction algorithms must be subjected to an optimization process aimed to reduce their computational complexity.In this project we address the open issues described above throug the following steps:(1) study of the novel algorithms, (2) reduction of the computational complexity, (3) implementation through concurrent architectures using Field Programmable Gate Array (FPGA) technology and (4) testing the resulting optimized algorithms for LFP signal processing in closed-loop brain implants.

Keywords: Neuroprosthetics, Neuromodulation, Motor disorders

Integrantes

Dellavale Clara, Héctor Damián (Director)

Tarqui Lucero, Andrea Valentina (Codirector)

Molinier, Marianela Cristina (Investigador)

Troncoso Munoz, Ana Katia (Becario - Tesista)

Bellene, Natalia (Becario - Tesista)

Procesamiento estadístico de señales con aplicaciones en sistemas de radar y de comunicaciones digitales

Statistical signal processing in radar and digital communications systems applications

Código C020 Tipo: PROYECTO SeCTyP TIPO 1 BIENAL 2016 Convocatoria 2016 Resolucion

El proyecto versará sobre dos aplicaciones: los sistemas de radar meteorológico y las comunicaciones digitales sobre fibra óptica. En lo que hace al procesamiento de señales estas aplicaciones presentan problemáticas similares. En ambos casos se busca resolver un problema de detección mitigando los efectos degradantes que aparecen en pos de mejorar sus desempeños.Con respecto al procesamiento de señales en radar meterológico se comenzará con la modelización estadística de los datos de radar. Se analizará la descripción de los datos empleando procesos aleatorios con diferentes distribuciones incluyendo aquellas variantes en el tiempo y series temporales, de modo de considerar las características no estacionarias del escenario. En estas aplicaciones se producen reflexiones sobre el suelo, y todo lo que allí se encuentra, que contaminan y enmascaran los ecos provenientes de los fenómenos atmósfericos que se desean observar. En este aspecto, se contempla diseñar esquemas de filtrado adaptivos para clutter terrestre que permitan la eliminación de su efecto degradante al momento de la determinación de los parámetros del meteoro. Para la generación de reportes del estado del tiempo es importante realizar la clasificación de hidrometeoros. Esto requiere distinguir entre distintos tipos de fenómenos utilizando mediciones provenientes de un gran número de dispersores, basados en modelos de retrodispersión de ondas electromagnéticas. En este punto se pretende optimizar técnicas de clasificación de fenómenos atmosféricos que hagan uso de las variables polarimétricas.En lo que hace al procesamiento de señales en comunicaciones ópticas, se pretende desarrollar métodos que permitan extender los límites de transmisión empleando técnicas de procesamiento digital de señales que consideren la corrección de la distorsión no lineal, la compensación de los efectos lineales de dispersión que se producen en la fibra (CD, PMD, etc.), además de mitigar el ruido siempre presente con las particularidades que lo diferencian, respecto al de un sistema convencional. Por otra parte, también se tendrán en cuenta los desbalances de amplitud en el detector balanceado necesario en la demodulación o desadaptaciones en el retardo de las ramas de salida del interferómetro, entre otras no idealidades que aparecen en el receptor de un sistema de comunicaciones por fibra óptica basado en un esquema de modulación DBPSK.

Palabra claves: PROCESAMIENTO DE SEÑALES, RADAR METEOROLÓGICO, COMUNICACIONES ÓPTICAS

The project will focus on two applications: weather radar systems and digital communications over fiber optics. With regard to signal processing these applications present similar problems. In both cases it seeks to solve a detection problem to mitigate the degrading effects that appears in order to improve their performance.With regard to signal processing in weather radar the work will begin with the statistical modeling of radar data. The description of the data using random processes with different distributions including those that change over time and time series to consider the non-stationary characteristics of the scenario will be analyzed. In these applications reflections on the ground occur, and all that is there, this effect corrupts the received signal and it masks the echoes from weather phenomena that is desired to observe. In this aspect, it is expected designing adaptive filtering schemes to supress the ground clutter and to reduce its degrading effect upon the determination of the parameters of the hydrometeors. For the generation of weather reports it is important to the hydrometeors classification. This requires distinguish between different types of phenomena using measurements from a large number of scatterers, based on models of electromagnetic waves backscattering. At this point, the intention is to optimize those classification techniques of atmospheric phenomena that make use of the polarimetric variables.About signal processing in optical communications, the idea is to develop methods to extend the limits of transmission using techniques of digital signal processing to equalize nonlinear distortion, to compensate fiber linear dispersion effects (CD, PMD, etc.) and to mitigate the noise with the peculiarities that differ from the noise of conventional systems. Moreover, it will be also taken into account the amplitude imbalances in the balanced detector or the mismatches in the delay of the output branches of the interferometer, among other non-idealities appearing in the receiver of a optical fiber communications system based on DBPSK modulation scheme.

Keywords: SIGNAL PROCESSING, WEATHER RADAR, OPTICAL COMMNICATIONS

Integrantes

Pascual, Juan Pablo (Director)

Collado, Lucía Carolina (Becario - Tesista)

Schmidt, Margarita Herminia (Becario - Tesista)

Gonzalez, Horacio (Investigador Estudiante de Grado)

Riba, Laura (Investigador Estudiante de Grado)

Luconi, María Paula (Codirector)

Giampaoletti, Noelia (Becario - Tesista)

Lattuada, Carolina (Tesista)

Estudio de la inestabilidad y frustración magnética en condiciones extremas de baja temperatura y alto campo magnético

Study of magnetic instability and frustration in extreme conditions of low temperature and high magnetic field

Código 06/C520 Tipo: PROYECTO SeCTyP TIPO 1 BIENAL 2016 Convocatoria 2016 Resolucion

En este proyecto se propone el estudio de sistemas intermetálicos en base a Tierras Raras, donde los electrones de los orbitales '4f ' están fuertemente correlacionados. Las propiedades físicas de estos sistemas permiten la investigación experimental del fenómeno de frustración magnética e inestabilidades a muy bajas temperaturas. En estos casos el parámetro de orden está inhibido de desarrollarse, sea por factores geométricos y/o por competencia entre diversas configuraciones. El objetivo es reconocer los mecanismos que intervienen en la formación del estado fundamental (EF) en un sistema magnético cuando el mismo esta sujeto a condiciones que no permiten acceder al EF estándar (tipo singlete) que caracteriza una fase ordenada. Existen configuraciones geométricas (por ej. triángulos o tetraedros) en las que las interacciones (usualmente antiferromagnéticas) resultan en frustraciones intrínsecas debido a lo cual el sistema permanece en un estado meta-estable (de EF no singlete) ya que varias configuraciones son igualmente accesibles. Esto implica una significativa acumulación de entropía a bajas temperaturas que, dadas las condiciones de la tercera ley de la termodinámica, compele al sistema a buscar mínimos de energía alternativos accediendo de esta manera a fases exóticas. Con ese fin se investigarán las propiedades térmicas (calor específico y expansión térmica), magnéticas (magnetización, susceptibilidad alterna y magneto-estricción) y de transporte (resistividad eléctrica y poder termoeléctrico) en el rango de temperaturas comprendido entre 0.5K y temperatura ambiente. La aplicación de campo magnético externo (de hasta 18 Tesla) permitirá inducir una dirección preferencial a las interacciones, lo cual favorece el acceso a algún EF cuya simetría resulta ser más apropiada el efecto del campo externo. Estas condiciones termodinámicas extremas de temperatura y campo magnético (únicas en nuestro país) permiten dar un enfoque apropiado al problema planteado. Los resultados obtenidos se discutirán y analizarán a la luz de los modelos teóricos e intercambiando la experiencia acumulada por los integrantes de este proyecto, junto con la colaboración de investigadores de otros países involucrados en éstas líneas de investigación.

Palabra claves: magnetismo, bajas temperaturas, frustracion

In this project the study of intermetallic systems, based on Rare Earths, where orbital electrons '4f' are strongly correlated is proposed. The physical properties of these systems allow the experimental investigation of phenomena like magnetic frustration and related instabilities at very low temperature. These cases are characterized by the fact that the order parameter is inhibited develope, either due to geometrical factors or to the competition among different configurations.The aim is to recognize the mechanisms involved in the ground state (GS) formation in magnetic systems when they are under conditions that do not allow to access to a standard singlet GS which characterizes an ordered phase.There geometric configurations (e.g. triangles and/or tetrahedrons) in which the interactions (usually antiferromagnetic) result in an intrinsic frustration due to the fact that the system remains in a meta-stable state (an no singlet GS) because several configurations are equally accessible. This implies a significant accumulation of entropy at low temperatures and, given the conditions of the third law of thermodynamics, the system is compeled to look for another minimum energy thereby accessing to exotic phases.To that end the thermal properties (specific heat and expansion thermal), magnetic (magnetization, ac susceptibility and magneto-striction) and transport (electrical resistivity and thermoelectric power) in the temperature rangebetween 0.5K and room temperature will be investigated. The application of external magnetic field (up to 18 Tesla) may induce a preferential direction in the interactions, whereby access to some GS whose symmetry is the most appropriated. These extreme thermodynamic conditions of temperature and magnetic field (only in our country) give an appropriate approach to the problem. The results obtained are discussed and analyzed in the light of theoretical models and sharing the experience of the members of this project, with the collaboration of researchers from other countries involved in these research areas.

Keywords: manetism, low temperature, frustration

Integrantes

Sereni, Julian Gustavo (Director)

Peralta Minini, Verónica Beatriz (Becario - Tesista)

Salazar Rocha, Mary Lourdes (Investigador)

Molina, Gladys Edith (Codirector)