{"id":97800,"date":"2009-09-12T00:00:00","date_gmt":"2009-09-12T00:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/sin-categoria\/dinamica-de-interaccion-de-haces-de-heh2-y-d2-de-energa%c2%ada-termica-con-superficies\/"},"modified":"2009-09-12T00:00:00","modified_gmt":"2009-09-12T00:00:00","slug":"dinamica-de-interaccion-de-haces-de-heh2-y-d2-de-energa%c2%ada-termica-con-superficies","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/fisica\/dinamica-de-interaccion-de-haces-de-heh2-y-d2-de-energa%c2%ada-termica-con-superficies\/","title":{"rendered":"Dinamica de interaccion de haces de he,h2 y d2 de energia t\u00e9rmica con superficies"},"content":{"rendered":"<h2>Tesis doctoral de <strong> Daniel Barredo Gonzalez <\/strong><\/h2>\n<p>Los haces at\u00c2\u00b6omicos y moleculares han estado detr\u00c2\u00b6as de muchos de los grandes lo- gros del siglo xx. Los primeros experimentos con haces moleculares (dunoyer, 1911) fueron realizados hace aproximadamente cien a~nos, inmediatamente despu\u00c2\u00b6es del desa- rrollo de sistemas de bombeo de vac\u00c2\u00b6\u00c2\u00b3o. Estos experimentos llevaron al descubrimiento de la cuantizaci\u00c2\u00b6on espacial\u00bb (stern y gerlach, 1922), al origen de las t\u00c2\u00b6ecnicas de re- sonancia magn\u00c2\u00b6etica nuclear (nuclear magnetic resonance, nmr) (rabi, 1938) y de bombeo \u00c2\u00b6optico (kastler, 1950), a la resoluci\u00c2\u00b6on de la estructura \u00c2\u00afna del \u00c2\u00b6atomo de h (lamb y retherford, 1947) y al desarrollo y formulaci\u00c2\u00b6on de la m\u00c2\u00b6as precisa teor\u00c2\u00b6\u00c2\u00b3a de cualquier disciplina cient\u00c2\u00b6\u00c2\u00b3\u00c2\u00afca, la electrodin\u00c2\u00b6amica cu\u00c2\u00b6antica (quantum electrodynamics, qed) [feynman 06]. la introducci\u00c2\u00b6on, ya en la segunda mitad del siglo xx, de fuentes de haces molecula- res supers\u00c2\u00b6onicas, que proporcionan altas intensidades [becker 54], extendi\u00c2\u00b6o el m\u00c2\u00b6etodo de estudio a otros campos de la f\u00c2\u00b6\u00c2\u00b3sica y de la qu\u00c2\u00b6\u00c2\u00b3mica. El intenso enfriamiento pro- ducido en la expansi\u00c2\u00b6on supers\u00c2\u00b6onica de un gas permite la producci\u00c2\u00b6on e investigaci\u00c2\u00b6on de complejos de van der waals enlazados muy d\u00c2\u00b6ebilmente y la formaci\u00c2\u00b6on de clus- ters [scoles 88], con motivaciones que van desde la comprensi\u00c2\u00b6on de la evoluci\u00c2\u00b6on de las propiedades moleculares a las propiedades del s\u00c2\u00b6olido, hasta la investigaci\u00c2\u00b6on en fusi\u00c2\u00b6on nuclear [campargue 01]. Algunos de estos estudios han dado lugar a descubrimientos de gran relevancia, como el c-60 y otros tipos de fullerenos [dresselhaus 96]. El pos- terior empleo de la presi\u00c2\u00b6on de radiaci\u00c2\u00b6on de la luz l\u00c2\u00b6aser para lograr un enfriamiento a\u00c2\u00b6un mayor de los \u00c2\u00b6atomos del haz marc\u00c2\u00b6o un hito con la demostraci\u00c2\u00b6on de la condensa- ci\u00c2\u00b6on de bose-einstein (bose einstein condensation, bec) en un gas at\u00c2\u00b6omico diluido [anderson 95], y ha dado lugar a la observaci\u00c2\u00b6on de la degeneraci\u00c2\u00b6on de fermi en un gas [de marco 99] y de la super\u00c2\u00b0uidez en vapores at\u00c2\u00b6omicos [onofrio 00], y a los l\u00c2\u00b6aser de \u00c2\u00b6atomos [mewes 97]. Esta l\u00c2\u00b6\u00c2\u00b3nea de investigaci\u00c2\u00b6on emergente ha experimentado una tremenda expansi\u00c2\u00b6on en la \u00c2\u00b6ultima d\u00c2\u00b6ecada y presenta numerosos retos para el futuro cercano. como sondas de super\u00c2\u00afcie, los haces at\u00c2\u00b6omicos y moleculares ofrecen un medio no destructivo y no invasivo para estudiar las m\u00c2\u00b6as delicadas estructuras super\u00c2\u00afciales. En el r\u00c2\u00b6egimen de energ\u00c2\u00b6\u00c2\u00b3as t\u00c2\u00b6ermicas, un haz de \u00c2\u00b6atomos de he tiene una longitud de onda por debajo del nan\u00c2\u00b6ometro, necesaria para obtener resoluci\u00c2\u00b6on at\u00c2\u00b6omica. Debido a una secci\u00c2\u00b6on e\u00c2\u00afcaz de dispersi\u00c2\u00b6on inusualmente grande para los defectos, descubierta en el la- boratorio de f\u00c2\u00b6\u00c2\u00b3sica de super\u00c2\u00afcies de la universidad aut\u00c2\u00b6onoma de Madrid (lasuam) [g\u00c2\u00b6omez 85], los haces at\u00c2\u00b6omicos han jugado un papel esencial en la observaci\u00c2\u00b6on, in-situ, del mecanismo de crecimiento de pel\u00c2\u00b6\u00c2\u00b3culas met\u00c2\u00b6alicas delgadas [s\u00c2\u00b6anchez 86, s\u00c2\u00b6anchez 87] 2 introducci\u00c2\u00b6on y superredes magn\u00c2\u00b6eticas [de miguel 89], algo esencial para el descubrimiento del aco- plamiento antiferromagn\u00c2\u00b6etico a trav\u00c2\u00b6es de cu [cebollada 89], el acoplamiento magn\u00c2\u00b6etico oscilatorio [de miguel 91] y la magnetorresistencia gigante (giant magnetoresistance, gmr) asociada [baibich 88]. el lasuam fue tambi\u00c2\u00b6en el origen de una de las aplicaciones de los haces de he m\u00c2\u00b6as extendidas: el estudio de la din\u00c2\u00b6amica de las super\u00c2\u00afcies. En un c\u00c2\u00b6elebre trabajo, junto a goodman, celli y manson, nicol\u00c2\u00b6as cabrera sent\u00c2\u00b6o las bases te\u00c2\u00b6oricas para el empleo de esta t\u00c2\u00b6ecnica para la determinaci\u00c2\u00b6on de los fonones de super\u00c2\u00afcie [cabrera 69, cabrera 70]. aunque actualmente la t\u00c2\u00b6ecnica est\u00c2\u00b6a realmente establecida, todav\u00c2\u00b6\u00c2\u00b3a no es frecuente encontrar dispositivos experimentales de este tipo. El primer sistema experimental para la medida de fonones de super\u00c2\u00afcie en espa~na fue instalado en nuestro laboratorio en octubre de 2004, y ha sido puesto en marcha y calibrado como parte de este trabajo de tesis. desafortunadamente, la dispersi\u00c2\u00b6on de \u00c2\u00b6atomos de he (helium atom scattering, has) no es actualmente una t\u00c2\u00b6ecnica con resoluci\u00c2\u00b6on espacial, de forma que no puede usarse para estudiar fen\u00c2\u00b6omenos espacialmente localizados. En consecuencia, los bene\u00c2\u00afcios de has no pueden aplicarse a muchos problemas en los que las heterogeneidades tienen una importancia cr\u00c2\u00b6\u00c2\u00b3tica en la determinaci\u00c2\u00b6on de la qu\u00c2\u00b6\u00c2\u00b3mica de la super\u00c2\u00afcie. Esto se debe a la di\u00c2\u00afcultad para producir haces focalizados de he de su\u00c2\u00afciente intensidad. Sin embargo, desde hace una d\u00c2\u00b6ecada se est\u00c2\u00b6a trabajando en el desarrollo de un microscopio de he (scanning helium microscope, shem). La idea es producir un dispositivo similar al microscopio electr\u00c2\u00b6onico, en el que un haz de \u00c2\u00b6atomos colimado barra la super\u00c2\u00afcie de la muestra y las part\u00c2\u00b6\u00c2\u00b3culas re\u00c2\u00b0ejadas formen una imagen. Este sistema combinar\u00c2\u00b6\u00c2\u00b3a las ventajas \u00c2\u00b6unicas de la t\u00c2\u00b6ecnica con la resoluci\u00c2\u00b6on espacial, posibilitando el estudio de un conjunto de sistemas org\u00c2\u00b6anicos delicados sin precedentes. Los prototipos de microscopio actual hacen uso de la focalizaci\u00c2\u00b6on de las ondas de materia mediante super\u00c2\u00afcies de alta re\u00c2\u00b0ectividad. El cap\u00c2\u00b6\u00c2\u00b3tulo 4 de esta memoria resume la investigaci\u00c2\u00b6on de este tipo de super\u00c2\u00afcies, llevada a cabo en el marco del proyecto europeo ina (imaging with neutral atoms). aunque la dispersi\u00c2\u00b6on de \u00c2\u00b6atomos (especialmente he) por super\u00c2\u00afcies ha sido estudiada ampliamente [far\u00c2\u00b6\u00c2\u00b3as 98], la dispersi\u00c2\u00b6on de mol\u00c2\u00b6eculas ha recibido menos atenci\u00c2\u00b6on. La dispersi\u00c2\u00b6on de haces moleculares constituye un m\u00c2\u00b6etodo directo para sondear el potencial de interacci\u00c2\u00b6on mol\u00c2\u00b6ecula-super\u00c2\u00afcie, que juega un papel fundamental para entender una gran cantidad de procesos que afectan diariamente nuestras vidas. Esos procesos, que ocurren generalmente en la interfaz entre el gas y la super\u00c2\u00afcie s\u00c2\u00b6olida, incluyen, por ejemplo, el crecimiento epitaxial de capas met\u00c2\u00b6alicas en silicio y otros sustratos, que son esenciales para los circuitos integrados en la tecnolog\u00c2\u00b6\u00c2\u00b3a de computaci\u00c2\u00b6on. introducci\u00c2\u00b6on 3 la interacci\u00c2\u00b6on de \u00c2\u00b6atomos y mol\u00c2\u00b6eculas con super\u00c2\u00afcies tiene, por tanto, una gran relevancia tecnol\u00c2\u00b6ogica. El ritmo al que ocurren ciertas reacciones qu\u00c2\u00b6\u00c2\u00b3micas puede incre- mentarse enormemente debido a la presencia de una super\u00c2\u00afcie catal\u00c2\u00b6\u00c2\u00b3tica. La compren- si\u00c2\u00b6on de la quimisorci\u00c2\u00b6on disociativa de mol\u00c2\u00b6eculas en super\u00c2\u00afcies s\u00c2\u00b6olidas es crucial para obtener un esquema detallado de los mecanismos b\u00c2\u00b6asicos involucrados en muchas reac- ciones qu\u00c2\u00b6\u00c2\u00b3micas en la super\u00c2\u00afcie. Por este motivo, un esfuerzo especial se ha dedicado a la din\u00c2\u00b6amica de dispersi\u00c2\u00b6on de hidr\u00c2\u00b6ogeno en super\u00c2\u00afcies met\u00c2\u00b6alicas, que puede consi- derarse la m\u00c2\u00b6as simple de todas las reacciones. Nuestro conocimiento de la din\u00c2\u00b6amica de disociaci\u00c2\u00b6on de hidr\u00c2\u00b6ogeno en super\u00c2\u00afcies se ha transformado durante la \u00c2\u00b6ultima d\u00c2\u00b6eca- da, gracias al desarrollo de las medidas que revelan el papel espec\u00c2\u00b6\u00c2\u00b3\u00c2\u00afco de los grados de libertad internos (rotaci\u00c2\u00b6on, vibraci\u00c2\u00b6on y traslaci\u00c2\u00b6on) en el comportamiento din\u00c2\u00b6amico [rettner 96] y al advenimiento de nuevos m\u00c2\u00b6etodos de c\u00c2\u00b6alculo, acompa~nados de una ma- yor potencia computacional, que permiten resolver problemas hasta ahora impensables. en los cap\u00c2\u00b6\u00c2\u00b3tulos 5 y 6 se estudian estos conceptos mediante dos super\u00c2\u00afcies, pd(110) y nial(110), que presentan comportamientos muy distintos frente a la dispersi\u00c2\u00b6on de haces de h2. Se espera que las medidas de las transiciones rotacionales en nial(110) proporcionen un m\u00c2\u00b6etodo m\u00c2\u00b6as sensible para la determinaci\u00c2\u00b6on de las super\u00c2\u00afcies de energ\u00c2\u00b6\u00c2\u00b3a potencial que los experimentos de difracci\u00c2\u00b6on el\u00c2\u00b6astica [nieto 06]. desde un punto de vista m\u00c2\u00b6as fundamental, los estudios de la din\u00c2\u00b6amica de interacci\u00c2\u00b6on de haces moleculares con super\u00c2\u00afcies podr\u00c2\u00b6\u00c2\u00b3an responder a preguntas importantes sobre la formaci\u00c2\u00b6on de mol\u00c2\u00b6eculas de h2 a partir de \u00c2\u00b6atomos de h aislados en las super\u00c2\u00afcies de los granos de polvo en el espacio interestelar [gould 63]. la memoria est\u00c2\u00b6a estructurada de la siguiente forma: en el cap\u00c2\u00b6\u00c2\u00b3tulo 1 se revisan los conceptos te\u00c2\u00b6oricos b\u00c2\u00b6asicos de la dispersi\u00c2\u00b6on de haces moleculares por super\u00c2\u00afcies, necesarios para la interpretaci\u00c2\u00b6on de los resultados experimentales. en el cap\u00c2\u00b6\u00c2\u00b3tulo 2 se presentan los dos aparatos de dispersi\u00c2\u00b6on de haces moleculares utilizados en los experimentos de esta tesis y se describen someramente los detalles experimentales. en el cap\u00c2\u00b6\u00c2\u00b3tulo 3 se detalla el proceso de calibraci\u00c2\u00b6on del dispositivo de tiempo de vuelo erasmo, culminando con la medida de la curva de dispersi\u00c2\u00b6on de fo- nones en nial(110) en la direcci\u00c2\u00b6on de alta simetr\u00c2\u00b6\u00c2\u00b3a [1\u00c2\u00b910] y la comparaci\u00c2\u00b6on con experimentos previos. el cap\u00c2\u00b6\u00c2\u00b3tulo 4 est\u00c2\u00b6a dedicado a la caracterizaci\u00c2\u00b6on, mediante difracci\u00c2\u00b6on de he y h2, 4 introducci\u00c2\u00b6on de super\u00c2\u00afcies si(111)-h(1\u00c2\u00a31) para su empleo en espejos de alta re\u00c2\u00b0ectividad para la focalizaci\u00c2\u00b6on de \u00c2\u00b6atomos neutros de energ\u00c2\u00b6\u00c2\u00b3a t\u00c2\u00b6ermica. La segunda parte del cap\u00c2\u00b6\u00c2\u00b3tu- lo describe c\u00c2\u00b6omo el crecimiento de pel\u00c2\u00b6\u00c2\u00b3culas met\u00c2\u00b6alicas delgadas sobre si(111) y los efectos de tama~no cu\u00c2\u00b6antico caracter\u00c2\u00b6\u00c2\u00b3sticos de estos sistemas se pueden apro- vechar para estabilizar capas altamente re\u00c2\u00b0ectantes de espesores at\u00c2\u00b6omicos con la misma perfecci\u00c2\u00b6on que el sustrato. en el cap\u00c2\u00b6\u00c2\u00b3tulo 5 se estudia en profundidad la dispersi\u00c2\u00b6on de h2 y d2 por la su- per\u00c2\u00afcie pd(110). La ausencia de un patr\u00c2\u00b6on de difracci\u00c2\u00b6on es \u00c2\u00b6unica para este tipo de sistemas reactivos. La comparaci\u00c2\u00b6on con la super\u00c2\u00afcie pd(111) y los c\u00c2\u00b6alculos de din\u00c2\u00b6amica cl\u00c2\u00b6asica permiten entender el comportamiento, a trav\u00c2\u00b6es de un proceso denominado en la literatura atrapamiento din\u00c2\u00b6amico\u00bb. Los resultados mostrados en este cap\u00c2\u00b6\u00c2\u00b3tulo constituyen su evidencia experimental. en el cap\u00c2\u00b6\u00c2\u00b3tulo 6 se estudia la dispersi\u00c2\u00b6on el\u00c2\u00b6astica e inel\u00c2\u00b6astica rotacional de mol\u00c2\u00b6ecu- las de d2 dispersadas por la superfcie nial(110) como funci\u00c2\u00b6on de la energ\u00c2\u00b6\u00c2\u00b3a de incidencia. Los resultados experimentales se comparan con c\u00c2\u00b6alculos cl\u00c2\u00b6asicos y las discrepancias entre teor\u00c2\u00b6\u00c2\u00b3a y experimentos son discutidas. la memoria culmina con las conclusiones generales del trabajo y algunas perspec- tivas de investigaci\u00c2\u00b6on futuras.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Datos acad\u00e9micos de la tesis doctoral \u00ab<strong>Dinamica de interaccion de haces de he,h2 y d2 de energia t\u00e9rmica con superficies<\/strong>\u00ab<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>T\u00edtulo de la tesis:<\/strong>\u00a0 Dinamica de interaccion de haces de he,h2 y d2 de energia t\u00e9rmica con superficies <\/li>\n<li><strong>Autor:<\/strong>\u00a0 Daniel Barredo Gonzalez <\/li>\n<li><strong>Universidad:<\/strong>\u00a0 Aut\u00f3noma de Madrid<\/li>\n<li><strong>Fecha de lectura de la tesis:<\/strong>\u00a0 09\/12\/2009<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Direcci\u00f3n y tribunal<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>Director de la tesis<\/strong>\n<ul>\n<li>Daniel Farias Tejerina<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<li><strong>Tribunal<\/strong>\n<ul>\n<li>Presidente del tribunal: enrique Garcia michel <\/li>\n<li>ricardo Diez mui\u00f1o (vocal)<\/li>\n<li>Juan  Manuel Rojo alaminos (vocal)<\/li>\n<li>ramon Say\u00f3s ortega (vocal)<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Tesis doctoral de Daniel Barredo Gonzalez Los haces at\u00c2\u00b6omicos y moleculares han estado detr\u00c2\u00b6as de muchos de los grandes lo- 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