excitaciones localizadas -breathers -solitones -kinks ... · la red dentro de las láminas de k+ la...

GRUPO DE FÍSICA NO LINEAL Departamentos: Física Aplicada I (5) FAMN (2)Laboratorio RX US (1)

Juan FR Archilla (Responsable)

Jornadas de presentación de las líneas de investigación para los alumnos de cuarto curso. Facultad de Física, Universidad de Sevilla24 y 25 de octubre de 2017.

Excitaciones localizadas-Breathers-Solitones-Kinks, crowdions

-Polarobreathers o solelectrones

GRUPO DE FÍSICA NO LINEAL (GFNL)

Física Atómica, Molecular y NuclearFransciso Romero Romero(Responsable de 1997-2017)

Azuzena Alvarez Chilllida

Física Aplicada IJuan F.R. Archilla (Responsable) Faustino Palmero Acebedo Jesús Cuevas MaraverBernardo Sánchez Rey

Francisco Vega Nárvaez (Divulgación)

Francis Michael Russell (Rutherford Laboratory, UK, colaborador)

Laboratorio de RX de la USSantiago Medina Carrasco

José María Romero Romero (Biofísica, Enseñanza Media)

GRUPO DE FÍSICA NO LINEAL (GFNL)

Francisco R Romero, Juan FR Archilla, , Faustino Palmero, Bernardo Sánchez-ReyAzucena Alvarez, José María Romero, Jesús Cuevas and Mike Russell

NUEVOS MIEMBROS DEL GRUPO DE FÍSICA NO LINEAL (GFNL)

Santiago Medina CarrascoDr. Ciencia de MaterialesEspecialista en RX

Francisco Vega: Teatro: Científicas, pasado, presente y futuro

Breather discreto obtenido con MD en Ge

. Encontrado por M. Klopov y V. Hizhnyakov usando LAMMPS

Breather discreto obtenido con MD en Ge

. Encontrado por M. Klopov y V. Hizhnyakov usando LAMMPS

Corte: breather discreto obtenido con MD en Ge. F=1.25 THz

.

Corte: breather discreto obtenido con MD en Ge. F=1.25 THz

.

Espectro de Fourier del breather en MD en Ge

.

Densidad de estados del germanio

.

Frecuencia del breather en Ge

Archilla et al, Physica D (2015)

¿Qué es un breather discreto?

.

-Vibración localizada en un medio periódico

-Dos principales características:-Localización-Vibración no lineal (algunos armónicos)-Frecuencia bien definida fuera del

espectro de fonones.-En muchos sistemas se mueven.-Energías típicas: 0.5-5 eV

¿Hay otros tipos de excitaciones localizadas?

.

Sí:-Solitones-kinks -Crowdions (cascada de reemplazamiento)-Solelectrones y polaro-breathers-Otros: magnéticos, spin

ILMs: Intrinsic Localized Modes

.

Quodons in silicatos laminares

13

Partícula nuclear en una cámara de niebla

. 45x45cm imagen obtenida en el Pic du Midi at 2877m con un Phywe

PJ45, (2014)

.

15

15

Trazas de positrones en mica

• Traza de un positrón producido por desintegración de K40 con 0.5 MeV.

• 3 desintegraciones por segundo por cm3

• Las trazas son oxidos de Fe, magnetita

F.M. Russell, Phys. Lett. B 25, 298 (1967); Nature 216, 907 (1967); Nature

217, 51 (1967); Phys. Lett. A 130, 489 (1988); Nucl. Tracks. Rad. Meas. 15,

41 (1988).... Review: FM Russell, Tracks in Mica, 50 years later. In Quodons

in Mica, JFR Archilla et al, eds, Springer (2015)

. 16

Filas de iones en las laminas de K+

K+

.

Quodons (breathers): excitaciones cuasi mono-dimensionales en la red cristalina de la mica moscovita

Trazas: magnetita Fe3O4

Causas• 0.1% Partículas elementales

•muones: tras interacción con neutrinos• Positrones: desintegración de 40K

• 99.9% la mayoría en las direcciones de alto empaquetamiento de la red cristalina

Vibraciones anarmónicas localizadas

18

Evidencia experimental de excitaciones

móviles no lineales en mica moscovita

Las trayectorias son a lo

largo de las direcciones de

la red dentro de las láminas

de K+

La energía de ligadura con

la superficie de los átomos

expulsados es

desconocida:

Valores típicos 3-8 eV

Russell, F.M., Eilbeck, J.C. (2007). Evidence for moving breathers in a

layered crystal insulator at 300K. Europhysics Letters 78 (2007) 10004

19

Hipótesis: los breathers en la mica moscovita

transportan carga eléctrica positiva (2015)

Las trazas fósiles de positrones y de excitaciones de la red son

similares

Casi el 100% de la desintegración beta del K40 deja una carga

positiva

Russell, arXiv:1503.03185(2015)

Archilla, Russell, Letters on Materials (2016)

20

Descripción de un experimento para

comprobar el transporte

de carga positiva en mica moscovita por

excitaciones no lineales de la red (2017)

21

Comprobación de la composición y

estructura de la mica moscovita

(fluorescencia RX)

22

Equipo Bruker Vantec 500 con detector de área para

(difraccion de RX en 2D)

23

Comprobación de la orientación del cristal y

características del monocristal (2D difraccion de RX)

24

Medida de la corriente eléctrica en la mica

moscovita estimulada por partículas alpha

25

Aparición de picos de intensidad (pA) al

incidir las partículas alpha, tendiendo a fA

26

Conclusiones

-Excitaciones localizadas

estimuladas por partículas alpha

se propagan en los planos de un

silicato laminar

-Estas excitaciones atrapan y

transportan carga eléctrica

producida en la desintegración

beta del K40 que se encuentra

en las láminas de K+.

-El rango de propagación es

macroscópico

Infinite charge mobility in muscovite at 300K

Russell, Archilla, Frutos, Medina-Carrasco, submitted