OPTICAL PROPERTIES OF BLUE PHOSPHORENE CONSIDERING MANY-BODY EFFECTS

Juan Jose Nava (2023, [Tesis de maestría])

"The electronic band structure of blue phosphorene was obtained by using Density Functional Theory within the Generalized Gradient Approximation. It is observed, based on its band structure, that blue phosphorene shows a semiconducting nature, with an indirect band gap. The energy corrections to the bands were calculated in a specific set of k points within the irreducible Brillouin zone by employing the GW approximation and the complete quasiparticle band structure was determined by using maximally-localized Wannier functions. The excitonic spectrum is obtained and compared with both the independent-particle and GW optical response."

DFT Primeros principios BSE GW Función dieléctrica CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA ÓPTICA

Cálculo del tensor dieléctrico efectivo de medios anisotrópicos granulados

Calculation of the effective dielectric tensor of granular anisotropic media

Carlos Enrique Román Velázquez (1999, [Tesis de doctorado])

En este trabajo nos hemos dedicado al problema del cálculo de la respuesta dieléctrica de sistemas formados por partículas anisotrópicas. Desarrollamos dos enfoques que aplicamos a dos distintos tipos de sistemas. En el primero, dentro de la aproximación dipolar, desarrollamos un formalismo para el cálculo del tensor dieléctrico efectivo de un medio compuesto granular con partículas anisotrópicas. Esto se hace dentro de la Aproximación de Campo Medio (ACM) basados en un modelo estadístico microscópico del material. Siguiendo un desarrollo riguroso, justificado en todo momento, desarrollamos una extensión de la ACM para este tipo de materiales. Esto nos ha permitido obtener correcciones al tensor dieléctrico efectivo al considerar correlaciones orientación-posición de las partículas, que son despreciadas usualmente en el método de cálculo de la ACM. Uno de los objetivos en esta parte es presentar una alternativa a los modelos fenomenológicos basados en la extensión de la ecuación de Maxwell Garnett o del método de Lorentz tomados de la teoría de la respuesta dieléctrica de medios con inclusiones isotrópicas. Por otra parte, lo riguroso de nuestro formalismo nos permite resolver controversias existentes entre los resultados de otros modelos no suficientemente justificados. En un segundo enfoque desarrollamos una representación espectral multipolar de la respuesta dieléctrica efectiva de un medio constituido por partículas esferoidales con tamaños, posiciones y orientaciones arbitrarias. Esta representación permite determinar la respuesta del sistema directamente de sus propiedades geométricas. Este método lo hemos aplicado a dos importantes sistemas de partículas anisotrópicas de geometría restringida. En el primero de ellos calculamos la polarizabilidad efectiva de una partícula esferoidal situada sobre un sustrato. En este caso la representación espectral de la respuesta dieléctrica nos ha permitido desarrollar un estudio sistemático de las propiedades ópticas de este sistema y determinar la importancia de las contribuciones multipolares en la respuesta del sistema como función de la forma de la partícula, su distancia al sustrato, y las propiedades dieléctricas del sustrato y el medio en que está inmersa. Aplicamos este...

esferoides, dieléctrico, multipolo CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA OTRAS ESPECIALIDADES FÍSICAS OTRAS ESPECIALIDADES FÍSICAS

Dispersión horizontal y vertical en un modelo idealizado de la circulación inducida por el viento

Horizontal and vertical dispersion in an idealized wind-driven circulation model

José Rodrigo Barrientos Valencia (2023, [Tesis de maestría])

El estudio de la dispersión de materia flotante en el océano es fundamental para abordar problemas contemporáneos, como la contaminación por desechos y la distribución de nutrientes. Sin embargo, la distribución superficial horizontal no captura completamente la complejidad del problema, ya que muchos contaminantes, incluidos los plásticos, tienden a hundirse debido a la desintegración o a la adhesión de materiales que alteran su densidad. Este estudio se centra en la dispersión horizontal y vertical de trazadores pasivos en un océano turbulento impulsado por el viento. Se utilizan partículas sintéticas que son advectadas por un modelo Lagrangiano resolviendo la trayectoria de cada partícula mediante un método Runge-Kutta de 4 ◦ orden. Se exploran cuatro mecanismos de dispersión: (i) corrientes geostróficas a gran escala según el modelo clásico de Stommel, (ii) velocidad de Ekman, (iii) difusividad turbulenta debida a movimientos de submesoescala (simulados con una caminata aleatoria), y (iv) efectos inerciales relacionados con el tamaño y la flotabilidad del trazador. El estudio se divide en dos partes: primero, se examina la dispersión horizontal en superficie, y después se aborda el caso tridimensional mediante la inmersión de trazadores por bombeo de Ekman. Los principales resultados son: 1) con la deriva superficial de Ekman, las partículas convergen hacia una región alrededor del centro del giro de Stommel; sin embargo, dicha convergencia disminuye a medida que aumentan los efectos de la turbulencia; 2) considerando los efectos inerciales, aumentar la flotabilidad o el tamaño de las partículas provoca una convergencia mayor que la producida por la deriva de Ekman; 3) al incluir la velocidad vertical negativa, una baja difusividad turbulenta permite que los trazadores alcancen mayores profundidades porque permanecen más tiempo en regiones de mayor hundimiento.

The study of floating material dispersion in the ocean is crucial for addressing contemporary issues such as waste pollution and nutrient distribution. However, the horizontal surface distribution does not fully capture the complexity of the problem. Many pollutants, including plastics, tend to sink due to the disintegration or adhesion of materials altering their density. This study focuses on the horizontal and vertical dispersion of passive tracers in a turbulent, wind-driven ocean. Synthetic particles are advected using a Lagrangian model, with each particle’s trajectory solved using a fourth-order Runge-Kutta method. Four dispersion mechanisms are explored: (i) large-scale geostrophic currents based on the Stommel’s classical model, (ii) Ekman velocity, (iii) turbulent diffusivity due to submesoscale motions (simulated with a random walk), and (iv) inertial effects related to the tracer’s size and buoyancy. The study is divided into two parts: first, horizontal dispersion at the surface is examined, and then the three-dimensional scenario is addressed by immersing tracers through Ekman pumping. The key findings are as follows: 1) with surface Ekman drift, particles converge around the center of the Stommel gyre; however, this convergence decreases as turbulence effects increase; 2) considering inertial effects, increasing buoyancy or particle size results in greater convergence than that caused by Ekman drift; 3) when the vertical velocity is included, a low turbulent diffusivity allows tracers to reach greater depths because they remain longer times in regions of greater sinking.

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