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Doctorado en Física
ofrecido en conjunto por
Universidad Técnica Federico Santa
María
y
Universidad Católica de Valparaíso
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Física
de Materia Condensada
Qué es la Física de Materia Condensada
La física de materia condensada abarca el estudio de los estados
sólidos, líquido, gel y otros en que la materia se presenta
en conglomerados de enorme número de átomos. Aunque cada
átomo es eléctricamente neutro, en la materia condensada
están tan cerca unos de otros, que entre vecinos se influencian
considerablemente mediante interacción electromagnética.
Decimos que entre átomos vecinos se forman enlaces, mediante los
cuales los átomos de un trozo de materia condensada se unen entre
sí y manifiestan un comportamiento colectivo. Propiedades físicas
como la dureza, el color o la densidad de un material son parte de este
comportamiento colectivo. La física de materia condensada busca
establecer las relaciones entre las propiedades macroscópicas
de un material y el comportamiento de sus constituyentes a nivel microscópico
o atómico. Existe hoy en día gran interés en conocer
propiedades de la materia bajo condiciones externas especiales, como baja
temperatura, alta presión o alto vacío, presencia de campos
eléctrico y magnético, radiación, etc.
Ejemplos y Aplicaciones
El campo de investigación en esta área es muy extenso
y sus logros no sólo tienen valor científico, sino que también
benefician directamente al desarrollo tecnológico. Un ejemplo claro
de esto es el desarrollo de la electrónica, impulsada por el avance
de la física de semiconductores.
Semiconductores
Fenómenos muy interesantes ocurren en sistemas artificialmente
preparados, depositando, una sobre otra, capas atómicas de distintos
elementos sobre un material que sirve como base (crecimiento epitaxial).
El estudio de la materia condensada no se limita ya a estructuras atómicas
naturales, sino que incluye también otras construidas por el ser
humano.
Ingeniería de Materiales
Este grado de conocimiento permite concebir materiales artificiales
con propiedades específicas y guiar su realización práctica.
Así por ejemplo se ha creado aleaciones livianas y resistentes empleadas
en la industria automotriz, semiconductores de conductividad eléctrica
controlada mediante el dopado con impurezas, detectores de luz para determinado
rango de longitudes de onda, etc.
Física de Materia Condensada en la U.T.F.S.M.
En nuestro Departamento se trabaja en investigación experimental
y teórica en los siguientes temas de Materia Condensada:
Estudio experimental de difusión en cristales. Se usan cristales
especialmente preparados, con impurezas atómicas, sometidos a estímulos
externos, como luz o campo eléctrico.
Estudio experimental de superficies. Se estudia las propiedades electrónicas
de superficies metálicas y sus respectivas modificaciones, inducidas
por la adsorción de átomos correspondientes a otros elementos
metálicos. Las muestras cuya superficie interesa estudiar son preparadas
en condiciones de ultra alto vacío y son observadas mediante técnicas
de espectroscopía de electrones, como difracción de electrones
de baja energía, emisión Auger o fotoemisión inversa.
Estudio teórico de propiedades ópticas y electrónicas
de heteroestructuras semiconductoras. Dichas estructuras son ordenaciones
atómicas de tamaño muy reducido, preparadas mediante crecimiento
epitaxial. En tales condiciones, aparece el fenómeno denominado
confinamiento espacial cuántico, y se producen interesantes alteraciones
en las propiedades ópticas, magnéticas y de transporte de
carga en el material. El estudio de estos sistemas es de interés,
tanto para la mejor comprensión de efectos cuánticos complejos,
como por sus aplicaciones en dispositivos ópticos y electrónicos.
Dichos estudios podrían conducir a una nueva generación de
dispositivos, más pequeños y más rápidos que
los empleados actualmente en la industria de semiconductores.
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Programa
de Doctorado en Física
Departamento de Física de la UTFSM
Universidad
Técnica Federico Santa María
Universidad
Católica de Valparaíso
revisado Abril 2000 / cdib@fis.utfsm.cl