Proyectos: Modelizacion & Simulacion

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05

Oct 2017

Diseño y modelización de dispositivos termoeléctricos eficientes en la nanoescala

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El proyecto DEMETER pretende diseñar y modelizar nuevos dispositivos termoeléctricos eficientes en la nanoescala

El proyecto se divide en tres partes o paquetes de trabajo. En la primera parte estudiaremos dispositivos verticales. Éstos incluyen heteroestructuras de van der Waals -apilamientos de materiales bidimensionales unidos por fuerzas de van der Waals-, y estructuras híbridas de materiales bidimensionales y fulerenos. Proponemos el uso de estos materiales para diseñar dispositivos termoeléctricos de tamaño nanométrico escalables e integrables. El objetivo es buscar nanoestructuras que tengan interfaces entre distintos materiales que supriman la conductancia térmica de fonones y que tengan altas y asimétricas densidades de estados al nivel de Fermi que aumenten la conductancia eléctrica y el coeficiente Seebeck. La combinación sinérgica de ambos fenómenos aumentaría la figura de mérito y por tanto la eficiencia termoeléctrica. También deseamos buscar aquí nuevos materiales bidimensionales y explotar efectos de interferencia cuántica y el grado de libertad del espín mediante el uso de variantes de fulerenos.
En la segunda parte estudiaremos uniones moleculares en geometrías horizontales. El material elegido en este caso para los electrodos será grafeno. Incorporaremos las moléculas a través de enlaces covalentes a los bordes mediante química de carbono o de péptidos. También emplearemos acoplos de van der Waals a través de grupos de anclaje planos y anchos. El objetivo en esta parte es explorar efectos de carga y de espín en función de parámetros externos como el voltaje de puerta, el voltaje de polarización y la temperatura. Esperamos una reducción de la conductancia térmica de fonones, especialmente en el caso de moléculas fisisorbidas, por lo que evaluaremos el impacto de estos factores en la eficiencia termoeléctrica de los dispositivos. También deseamos investigar uniones formadas por moléculas magnéticas y electrodos superconductores para buscar estados topológicamente no triviales y determinar su influencia en las propiedades termoeléctricas.

En la tercera y última parte proponemos seguir desarrollando nuestro código de transporte cuántico Gollum, recientemente distribuido a la comunidad científica. El objetivo es llegar a describir de forma completa todos los factores que afectan a la eficiencia termoeléctrica. (a) Implementaremos el cálculo de propiedades de transporte de fonones, que son necesarias para caracterizar plenamente la eficiencia termoeléctrica. Como parte de este desarrollo diseñaremos interfaces a códigos de potenciales empíricos como LAMMPS o DL_POLY, que nos permitirán calcular conductancias de fonones en sistemas de gran tamaño. (b) Desarrollaremos nuevas aproximaciones para incluir efectos de no equilibrio introducidos por el potencial de polarización. (c) Generalizaremos la actual implementación de los efectos de bloqueo de Coulomb y Kondo a sistemas multiorbitales. (d) Finalizaremos la implementación de campos gauge (magnéticos).

Financiación:

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04

Oct 2017

Research group on Nanooncology

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The project scope includes the manufacture and characterization of oxide nanoparticles, the control of their size, shape, properties of aggregation and functionalization. The project aims to develop and characterize oxide nanoparticles that are able to penetrate tumor tissue effectively and selectively. In addition, it aims to optimize the therapeutic power of the nanoparticles. A strong effort will be put in the modeling of interactions between proteins in rder to identify what changes are the ones that trigger the metastatic process of adenocarcinoma of the pancreas.

The results of the group’s research can have a profound impact on cancer therapy, thanks to the development of Nanotechnology-based techniques that are much more specific and active in the elimination of tumor tissue and which are less toxic to healthy tissue. Potential advances in the use of nanotechnology for the treatment of cancer can only be
achieved through a fully multidisciplinary collaboration, since it requires deep experience in such such as physics, chemistry or oncology.

Funding:

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