MEMORIA 2008

Se trata de la aplicación de técnicas originadas en la física nuclear, muchas de las cuales involucran el uso de aceleradores pero también de reactores y de fuentes radiactivas, a problemas biomédicos, medioambientales, a procesos industriales, de ciencia de materiales y espectroscópicos.

• Instalación y puesta en funcionamiento de un laboratorio con dos detectores de ultra bajo fondo radiactivo para la detección de radionucleídos medioambientales como trazadores, técnica de gran interés socioeconómico por su aplicación en temas tales como estudios de tasas de erosión y sedimentación de suelos y biorremediación de efluentes contaminados.
• Continuación del desarrollo de un acelerador de protones de baja energía y alta corriente cuyas aplicaciones más importantes son la producción de neutrones para el tratamiento de tumores malignos intratables hasta el presente y la fabricación de objetos micro y nano tecnológicos. Durante 2008 se diseño el 30% y construyo aproximadamente el 10% del acelerador y sus sistemas asociados.
• Se continuó con el diseño, construcción y caracterización de un prototipo de tomógrafo de foton único (SPECT) para la terapia por captura neutrónica en boro (BNCT). El trabajo fue presentado en el congreso internacional bianual de la especialidad haciéndose acreedor de un premio.
• Se publico una comparación detallada entre la performance de un reactor y un acelerador para BNCT, demostrándose las ventajas de este último dispositivo. Asimismo se publico un estudio sobre la aplicabilidad de reacciones nucleares inducidas por deuterones de baja energía al tratamiento BNCT de tumores superficiales.
• Utilización sistemática del microhaz de iones pesados del acelerador TANDAR para el micromaquinado de superficies. En particular se micromaquinaron guías de onda de niobato de litio con haces de Cl, obteniéndose estructuras de muy buena calidad.
• Se realizaron y publicaron estudios de modificación de propiedades de materiales poliméricos de alto peso molecular, de interés médico, inducidos por haces de iones pesados. Se determinó la dosis óptima para lograr la máxima resistencia.
• Se realizaron estudios de aerosoles atmosféricos y concentración de contaminantes en la red de subterráneos de la ciudad de Buenos Aires con el método de inducción de rayos X por haces de partículas.
• Desarrollo de la técnica CARPT (Computer-Assisted-Radioactive-Particle-Tracking) para estudios de fluidodinámica en reactores químicos para la industria petroquímica, química fina, etc. Estos estudios permiten la detección de fallas de diseño y/o funcionamiento y el desarrollo de métodos inteligentes de diagnóstico temprano de fallas de operación. También se desarrollan soluciones para problemas complejos asociados a procesos industriales. Estos trabajos se llevan adelante en colaboración con investigadores de las Universidades de Buenos Aires y de General San Martín.

Las actividades desarrolladas por los investigadores dedicados a esta área (grupo FIPEMA), están centradas en el uso del acelerador TANDAR y sus periféricos como herramientas básicas y apuntan a obtener conocimiento sobre los mecanismos de reacción con iones pesados a energías próximas a la barrera de Coulomb, incluyendo procesos de fusión completa, fusión incompleta y dispersión elástica e inelástica. Utilizando el acelerador y métodos de medición similares a los que se usan para estudiar algunos de los procesos antes mencionados, se aplican también al estudio de muestras ambientales por medio de la técnica de medición AMS (Accelerator Mass Spectrometry). Estudios de estructura nuclear a altos momentos angulares y reacciones nucleares de interés astrofísico son otros de los temas de estudio que involucren actividades desarrolladas en el grupo.

• Se continuaron las mediciones de secciones eficaces de breakup en los sistemas ⁷Li + ¹⁴⁴Sm y ⁶Li + ¹⁴⁴Sm mediante la detección en coincidencia de las partículas livianas emitidas en la reacción.
• Se llevaron a cabo experimentos para medir secciones eficaces de dispersión elástica y quasi-elástica en los sistemas ^6,7Li + ¹⁴⁴Sm y ^6,7Li + ⁸⁰Se para obtener información sobre el rol del canal de quiebre del proyectil y su efecto en las denominadas: anomalía umbral y distribución de barreras.
• Se midieron secciones eficaces del sistema ⁷Li + ²⁷Al a ángulos traseros aplicando la técnica de espectrometría de retro-dispersión de Rutherford (RBS).
• Se determinaron los factores espectroscópicos de los estados sub-umbrales del proceso ¹²C(α,γ), responsables de la nucleosíntesis estelar de ¹⁶O midiendo la transferencia de una partícula α en la reacción ¹⁶O + ¹²C.
• Se estudio la distribución de estados de carga de haces de ⁵⁸Ni, ³⁵Cl y ¹²⁷I en el intercambiador de electrones (stripper) del acelerador TANDAR. Este estudio, aporta datos de gran importancia para el diseño y operación de aceleradores.
• Se realizaron nuevas mediciones de la intensidad de las resonancias de interés astrofísico de la reacción ²⁵Mg(p,γ)²⁶Al.
• Se continuó con el estudio de los núcleos ¹⁸⁷Pt, ¹⁶⁸Tm y ¹⁸⁷Pt para investigar la coexistencia de formas nucleares y la evolución de la deformación, excitaciones cuadrupolares y octupolares, y propiedades electromagnéticas de estados fundamentales.
• Se desarrolló y se puso a punto la técnica de medición de vidas medias de estados nucleares excitados poblados por decaimiento radiactivo utilizando centelladores de última generación de LaBr₃.

• Los temas de investigación utilizando la técnica AMS se centraron en la detección del radioisótopo antropogéneo ¹²⁹I, tendiente a evaluar los efectos ambientales a largo plazo de la producción de energía nuclear y el desecho de los residuos radiactivos en general.
• Las actividades estuvieron relacionadas con el desarrollo de los métodos de procesamiento químico para la extracción de sales de yodo de muestras de agua para la preparación de cátodos a ser utilizados en mediciones de AMS.

• Física nuclear de bajas energías: estructura nuclear, formación de estructuras alfa y otros clusters en núcleos; reacciones nucleares a velocidades del proyectil relativísticas y no-relativísticas; excitaciones colectivas nucleares, resonancias gigantes y su dependencia con la temperatura.
• Aspectos no-perturbativos de la Cromodinámica Cuántica (QCD): Propiedades hadronicas, Comportamiento de la materia hadronica y de quarks a temperatura y densidades finitas en el marco de las aplicaciones al estudio de estrellas compactas, de las transiciones de fase en el Universo temprano y de las colisiones de iones pesados relativistas.
• Tratamiento cuántico de películas de ⁴He en sistemas con diferentes geometrías regulares (planos, cilíndricos y esféricos). Análisis de observables.
• Sistemas donde la Mecánica Cuántica, la dinámica no-lineal y los fenómenos de decoherencia juegan un rol de importancia: mapas y billares caóticos, métodos semiclásicos, teoría de orbitas periódicas, fenómenos de localización en redes fotónicas, estudio de estructuras localizadas de sistemas moleculares y mesoscópicos, mapas disipativos.
• Información cuántica: diseño de algoritmos, métodos en espacio de fases, propiedades espectrales de mapas cuánticos abiertos y modelos de decoherencias, dinámica semiclásica y transporte en mapas cuánticos abiertos.
• Efecto Hall cuántico y sistemas mesoscópicos: teorías de campos conformes, campos en sistemas estadísticos y de materia condensada, modelos matemáticos y simetrías del código genético.

• Materiales con diagramas de fase de sistemas complejos.
• Magnetismo de baja dimensionalidad y magnetismo no colineal.
• Estudio teórico de relaciones entre propiedades magnéticas, electrónicas y de transporte en sistemas nanoscópicos y nanoestructurados. Estudio particular de junturas y superficies.
• Experimentos de simulación computacional para la descripción microscópica de aspectos estructurales y dinámicos de interfaces y medios confinados de dimensión nanoscópica.
• Anisotropía en "films", crecimiento, litografía, estudio de propiedades de multicapas. Relación entre magnetismo y superconductividad.
• Estudio de efectos de presión hidrostática y uniaxial en compuestos con magnetorresistencia colosal y efectos de memoria por campo eléctrico en manganitas.
• Estudio de efectos de memoria inducida por campo eléctrico en interfaces metal-óxido.
• Propiedades termodinámicas de coexistencia de fases y de sistemas de pocas partículas confinadas.
• Cálculo de propiedades de adsorción de líquidos sobre sustratos varios.
• Síntesis, caracterización y estabilidad de compuestos inorgánicos y nuevos complejos de coordinación de metales de transición.
• Síntesis de materiales nanoscópicos y nanoestructurados de óxidos simples o mixtos de metales de transición con aplicaciones tecnológicas (sensores, celdas de combustible)
• Propiedades estructurales de compuestos de hierro.
• Aplicación de espectroscopía Mössbauer al estudio de nanomagnetismo, suelos, óxidos y problemas de corrosión.
• Caracterización de fases intermetálicas de alta temperatura.
• Cálculo de primeros principios para el estudio de las características estructurales, cohesivas y de transporte de diferentes elementos y la de sus aleaciones. Propiedades estructurales de aleaciones superficiales y de superficies de aleaciones multicomponentes.
• Efecto de incorporación controlada de defectos por sustitución química e irradiación en propiedades de transporte.
• Estudio de Polimorfismo y estabilidad en compuestos farmacéuticos y polímeros.
• Estructuras de moléculas de interés biológico.
• Fisicoquimica de sistemas acuosos sobreenfriados y vitrificados: Se estudia la dinámica del agua y del agente vitrificante (polioles) mediante técnicas de relajación dieléctrica y la movilidad de sondas (solutos) en estos medios sobreenfriados cerca de la transición vítrea utilizando técnicas opticas de fluorescencia y electroquímica.
• Búsqueda de nuevos materiales con aplicaciones a problemas de ambientales. Síntesis de materiales funcionalizados y recubrimientos para aplicaciones médicas, para retención de especies tóxicas en aguas y detección de bajas concentraciones de metales tóxicos en matrices ambientales.
• Simulaciones numéricas y mecánica estadística de moléculas flexibles y líquidos confinados.
• Simulación de bicapas moleculares, difusión de moléculas de interés biológico y ambiental.
• Simulaciones de materia condensada blanda, interfases y substratos poliméricos fuera del equilibrio. Simulaciones en nano y microfluídica.
• Fuerzas inducidas por fluctuaciones en polímeros y membranas.

Además, en 2008 se brindaron servicios de alta complejidad a diferentes sectores de la CNEA y a otros organismos, en particular a la industria farmacéutica, algunos de ellos con autorización específica del Instituto Nacional de Administración de Medicamentos (INAME), para el desarrollo de principios activos para medicamentos.

• Producción y estudio de las propiedades de materiales generados a través de un depósito de iones de carbono, realizándose principalmente películas de carbono amorfo duro y de diamante policristalino.
• Análisis de la dureza y la estructura microscópica del material resultante.
• Estudios de la interfaz entre el sustrato y el depósito con el propósito de tener una buena adherencia, para lo cual se realiza un pretratamiento al substrato, depositando una delgada película de silicio amorfo y nanocristalino.

En 2008 se continuó con el desarrollo del método novedoso de depósito de partículas policristalinas de diamante (recubrimiento duro), que permite una buena calidad del producto con una velocidad de crecimiento sustancialmente mayor que las técnicas convencionales.