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Académicos y egresados del Departamento de Física reciben reconocimiento internacional por proyecto que financió ENAP

Académicos y egresados del Departamento de Física reciben reconocimiento internacional por proyecto que financió ENAP

Implementar una micro red operativa para la vigilancia espacial (Mapa) ciudadana de calidad del aire en la comuna de Concón, es el objetivo central del recientemente premiado proyecto "Microred de Vigilancia Ciudadana de la Calidad del Aire en la comuna de Concón", en el que participan académicos y egresados de la Universidad de Santiago de Chile.

“Con ese fin se diseñaron y construyeron equipos electrónicos de bajo costo para el monitoreo de la calidad, es decir material particulado fino (MP2, 5), grueso (MP10), temperatura, humedad, velocidad y dirección del viento”, explicó  el Dr. Ernesto Gramsch, académico del Departamento de Física; como asimismo, se implementó y validó una red de monitoreo para el seguimiento espacial en tiempo real de la calidad del aire; y se desarrolló un sistema web intuitivo para la consulta ciudadana a nivel de barrio de la calidad del aire para computadores y celulares. 

Los proyectos premiados debían representar iniciativas innovadoras con impacto y aplicación a escala municipal actual o futura. Además, deben aclarar su conexión con un socio municipal o municipal similar, como un condado, región, campus, instalación, base o complejo de instalaciones.

Los premios Smart 50 entregaron a 50 proyectos a nivel mundial, reconociendo iniciativas de Canadá, Japón, España, EEUU, Israel, Alemania, Suecia, Bulgaria y Hong Kong, siendo la de nuestra Universidad  la única perteneciente a América Latina.

El proyecto

La iniciativa nace desde la División Comunidades de ENAP Refinerías Concón, ante la preocupación que generaron las diferentes manifestaciones, protestas y hasta presentación de recursos en la justicia en contra de la empresa estatal, debido a la nula comprensión de los vecinos sobre la información que entregaban las estaciones oficiales de calidad del aire, lo que provocó el crecimiento de la desconfianza en cuanto a su veracidad.

Por ello, las autoridades de la Empresa Nacional del Petróleo quisieron acercar la información ambiental a la población, y se les propuso la idea de crear una red de monitoreo que estuviera localizado en la comunidad.

“Es decir, los monitores, el mantenimiento y parte de la operación estaría a cargo de la gente que vivía en el sector, de tal manera que ellos mismo pudieran visualizar cómo se realizaba, cómo salen los datos y qué significado tienen”, aseguró el profesor del Departamento de Física, Ernesto Gramsch.

El académico indicó que este premio es muy significativo porque en el equipo de trabajo participan Cristian Ayala y Cristian López, dos ex egresados del Departamento de Física que en la actualidad cuentan con sus propias empresas y trabajan de forma independiente.

“Ellos son egresados que han mantenido un lazo con la Universidad para postular y trabajar en proyectos en los cuales haya sinergia y podamos apoyarnos mutuamente. Por otro lado, han seguido utilizando el laboratorio de la Usach para las actividades que necesiten”, precisó.

En este sentido, el egresado de nuestra Casa de Estudios, Cristian Ayala, sostuvo que fue un honor participar en este proyecto que involucra a la Universidad de Santiago, al Laboratorio de Óptica y Semiconductores del Departamento de Física y a ENAP, en función de mejorar la entrega y transparencia de la información, oportuna y de calidad, a los distintos vecinos de la comuna de Concón.

“Como usachino siento la fuerte necesidad y ganas de trabajar en proyectos que permitan avanzar hacia una sociedad más justa, informada y empoderada para que sean los ciudadanos quienes verifiquen en el tiempo, si las medidas adoptadas por los organismos son realmente y eficientes en la disminución de la contaminación del aire”, concluyó.

Buscan crear dispositivo que reemplace a las baterías y disminuya el impacto ambiental

Buscan crear dispositivo que reemplace a las baterías y disminuya el impacto ambiental

En el laboratorio de Nanosíntesis que dirige el Dr. Dinesh Pratap Singh, del Departamento de Física, se trabaja en diversas líneas de investigación y una de ellas se orienta al desarrollo de un supercapacitor que pueda realizar el buen trabajo que hacen las baterías, pero sin sus perjudiciales efectos en el medio ambiente.
 
Los supercapacitores o supercondensadores son dispositivos para el almacenamiento de energía que, a diferencia de las baterías convencionales, basan su funcionamiento en los principios físicos de los materiales en lugar de los químicos, disminuyendo la generación de desechos tóxicos para el planeta.
 
El Dr. Leonardo Vivas tiene una posición postdoctoral en el laboratorio y está dedicado a este proyecto: “estamos buscando nuevos dispositivos con un alto impacto tecnológico en el almacenamiento de energía, que puedan retener más carga, que el proceso de cargarlos se realice en pocos segundos y que sean amigables con el medio ambiente. El laboratorio tiene como filosofía de trabajo: que nuestras líneas de investigación, y resultados, sean lo más amigables con el medio ambiente posible”. 
 
El proyecto pretende desarrollar un aparato capaz de cargar energía en muy poco tiempo y almacenarla. La diferencia con las baterías estaría en su distinto funcionamiento: las baterías, cargan lentamente, pero pueden almacenar bastante energía mediante un proceso electroquímico; mientras que en los súpercapacitores el proceso de carga ocurre en segundos, ya que utiliza las propiedades de la superficie de los materiales mediante el efecto físico llamado electroestática que ocurre instantaneamente, pero no pueden almacenar tanta carga. Ahí es donde la nanotecnología ofrece una solución, ya que justamente en los tamaños nano (10-9 m) los materiales se vuelven muy reactivos porque se aprovechan las propiedades de los átomos de la superficie. Es como extender una torta de panqueques lámina por lámina: la superficie resultante es mucho mayor. Por eso la idea es que los nanomateriales favorezcan esa interacción de capas con superficies muy reactivas.
 
“Estamos apostando al futuro del almacenamiento de energía. Se habla mucho de la conversión de energía eólica o solar en energía eléctrica, pero se habla poco de cómo almacenar esa energía”, advierte el Dr. Vivas, quien reconoce que este tipo de desarrollos podría complementar los sistemas de energía renovable no convencionales en los momentos en que no se está generando esa energía, por ejemplo, almacenar energía solar para usarla en las noches.
 
Nanomateriales
 
Para dotar al dispositivo de materiales adecuados, el investigador explica que utilizan óxido de grafeno reducido, que cuenta con casi todas las atribuciones del grafeno propiamente tal, pero con un método de obtención más económico y cuya obtención es mucho menos compleja. Ambos derivados del carbono, considerados nanomateriales por tratarse de láminas muy, muy delgadas, disponen de gran área superficial, como si fueran cada lámina de la torta de panqueques. Sin embargo, a diferencia de las complejidades para conseguir grafeno puro (láminas de hasta un átomo de espesor), el óxido de grafeno se obtiene al separar las láminas de grafito mediante la inyección de grandes cantidades de oxígeno. 
 
Volviendo al ejemplo de la torta de panqueques, sería como despegar cada lámina y procurar que quedaran separadas para aprovechar la superficie de cada capa. Esas láminas separadas por oxidación, son luego “decoradas” con nanopartículas de diversos materiales con el objetivo de poner separadores que impidan que se vuelvan a pegar. El procedimiento concluye con la “reducción” o eliminación del oxígeno sobrante del procedimiento, dejando como resultado, oxido de grafeno reducido decorado, es decir, grafeno con restos de óxigeno que son irrelevantes, y decorado con nanopartículas que contribuyen significativamente en las propiedades propias del grafeno.
 
“En este tipo de dispositivos es importante que el área superficial sea grande”, sostiene el Dr. Vivas agregando que el material se enriquece con la adición de nanopartículas que pueden ser de oro, plata, manganeso, cromo, “con propiedades electromagnéticas que funcionen bien para la conducción eléctrica”.
 
El proyecto busca producir nuevo conocimiento y compartirlo a través de publicaciones científicas en revistas indexadas, sin embargo, no descartan que de obtener buenos resultados puedan también generar patentamiento.
 
El Dr. Leonardo Vivas se especializó en física de la materia condensada y acumuló experiencia en la preparación de materiales, con propiedades eléctricas y magnéticas durante sus estudios de pregrado y doctorado en Venezuela. Llegó al país hace tres años y ha estado trabajando con el Dr. Dinesh P. Singh. Recientemente, obtuvo una beca postdoctoral de la Anid para continuar su investigación. 
 
“El laboratorio tiene varias líneas de investigación, colaboramos con mucha gente en muchas cosas: además de los supercapacitores, también hay investigaciones con celdas solares, síntesis de materiales, óptica y se hacen cristales MOFs que se utilizan en comunicación cuántica”, indica el Dr. Vivas destacando el trabajo colaborativo: “trabajé con un postdoc de la U. de Chile que es ecólogo y que usaba nanopartículas que sintetizamos acá, para controlar el tiempo de floración de ciertas plantas”. 
 
Actualmente el laboratorio está funcionando por turnos, siguiendo las medidas de protección y, por razones de seguridad, han reducido la cantidad de personas que puede acceder, por eso, la colaboración se ha hecho más importante, ya que quien asiste de forma presencial también apoya algunos procedimientos de otros investigadores: “trabajamos entre todos ayudándonos”.

Exitoso primer examen de grado de Magíster en Ciencia, con mención en Física, a través de plataforma virtual

Exitoso primer examen de grado de Magíster en Ciencia, con mención en Física, a través de plataforma virtual

El pasado jueves 16 de abril,  el programa de Magíster en Ciencia, con mención en Física del Departamento de Física de la Universidad de Santiago de Chile, tuvo una gran jornada al graduar a su primera egresada desde el comienzo del programa en el primer semestre de 2018.

Para el Dr. Samuel Baltazar, director del magíster, el programa corona este proceso  con dos grandes noticias: el primer examen de grado exitoso y la acreditación del magíster por parte de la Comisión Nacional de Acreditación (CNA-Chile).

“Estos logros permiten darnos un mejor posicionamiento en el contexto nacional. Junto con lo anterior, cumplimos con el objetivo de fomentar la participación tanto de mujeres y de hombres en la ciencia, lo que esperamos mantener en el futuro”, señaló.

Añadió que pese a la contingencia sanitaría, el Magíster en Ciencia ha impulsado la continuidad de sus actividades, a fin de no perjudicar el desarrollo académico de las y los estudiantes.

“En este contexto, la Vicerrectoría de Postgrado ha definido un protocolo para permitir la graduación oportuna de los candidatos a examen de grado vía videoconferencia”, informó el Dr. Baltazar.

Vanessa Olaya Agudelo, presentó su tesis denominada "Van der Waals interaction between Rydberg atoms and polar molecules" en la que estudió “la interacción entre dos partículas o moléculas diatómicas, es decir moléculas compuestas por dos átomos, y la otra partícula son átomos alcalinos, altamente excitados que son conocidos como átomos de  Rydberg. Básicamente fue estudiar como interaccionan estas partículas a muy larga distancia”, enfatizó

La investigadora fue aprobada con nota 7.0 y la defensa pública se realizó a través de la plataforma Zoom, espacio virtual que contó con la presencia vía Internet de 22 personas, entre ellos destacados académicos y académicas del Departamento de Física.

Defensa de tesis virtual

Para Vanessa dar este examen de grado en medio de la situación del COVID-19 y el aislamiento social fue todo un reto, pero también insistió en recalcar lo satisfactorio de haber tenido la posibilidad de hacer la defensa a través de una plataforma virtual.

“Digamos, no es lo que una espera, una quiere hacerlo de forma pública y tradicional como son todas las defensas de tesis, compartir con los amigos, con los profesores, celebrar con todo el grupo que ha colaborado con este proceso, pero a pesar de la situación se me dio todo para continuar con mi desarrollo profesional”, puntualizó Vanessa Olaya.

El Dr. Felipe Herrera, profesor guía de la tesis, dijo que “las defensas privadas y públicas estuvieron muy bien. Sin embargo, extrañamos poder aplaudir fuertemente a Vanessa por su logro y celebrar junto al resto del grupo y su familia. Eso quedará pendiente para cuando sea seguro volver al campus universitario”.

Mujer científica

Esta defensa de tesis fue un hito en muchos sentidos: la primera estudiante en conseguir el grado de magíster, el ser parte de las unidades pioneras en cuanto a su formato virtual y también el ser la primera mujer en egresar de este programa.

Refiriéndose a este tema, la nueva magíster expresó que si bien es un hecho relevante ella no será la última persona que se gradué del programa. “Tengo excelentes compañeros que están desarrollando sus proyectos y están cercanos a tener su grado. Siento orgullo de abrir esta lista, así que enhorabuena para el departamento y para el programa de magíster”, indicó.

Su profesor guía se sumó a estos comentarios opinando que “el hecho que una mujer sea la primera egresada del programa es positivo desde la visión que existan más investigadoras en ciencias físicas y matemáticas”.

Además agregó que, “Vanessa es una estudiante muy capaz, disciplinada y dedicada. Ahora estamos trabajando en un problema que se deriva de los resultados que se obtuvieron: la foto-asociación de una molécula diatómica con un átomo de Rydberg a temperaturas ultrafrías”, concluyó el académico.

Usach canalizará talleres para docentes de física que motiven pensamiento crítico de escolares

Usach canalizará talleres para docentes de física que motiven pensamiento crítico de escolares

Con el propósito de realizar nuevas alianzas que tengan como objetivo la formación con metodologías de aprendizaje activo para el desarrollo docente, la Dra. Carmen del Pilar Suárez Rodríguez, académica de la U. Autónoma de Potosí (México), visitó nuestra Universidad para presentar a profesores/as de Física el programa Teacher Fellowship que lleva adelante la Organización de Estados Americanos (OEA) y que ella coordina como colaboradora. 
 
Invitada por la Dra. Carla Hernández, del Departamento de Física, a través del Proyecto Fondecyt de Iniciación Nº 11170580 titulado "Impacto del aprendizaje activo sobre la autoeficacia y conocimiento de los estudiantes de enseñanza media en física, con perspectiva de género”, la investigadora mexicana realizó talleres a profesores de enseñanza media pertenecientes a la Comunidad de Desarrollo Profesional Docente en Física creada en el marco del proyecto.
 
En palabras de la Dra. Suárez Rodríguez lo que se proyecta con este tipo de metodologías es que el estudiante vaya construyendo sus propios conceptos. “Muchas veces se entrega bien la instrucción, los estudiantes hacen materiales, experimentos, manipulan, pero no logran generar un pensamiento crítico, no se preguntan el porqué de las cosas. Entonces, lo que se desea con estas metodologías es precisamente vincular esos dos aspectos, que no solamente creen cosas, sino que razonen, saquen deducciones y finalmente puedan construir conceptos físicos”.
 
La idea inicial presenta una sinergia y una colaboración para que, a través de diferentes escenarios, se pueda establecer “cómo exactamente es que los estudiantes de diversos países latinoamericanos, de diferentes contextos, responden ante la exposición a este tipo de metodologías”, explicó la académica mexicana.
 
La Dra. Suárez añadió que la idea es “ver si aprenden de la misma manera, si construyen los mismos autoconceptos, si responden en cuanto a la autorregulación, al autodominio y hacia algunas otras habilidades que se requieren para la construcción del conocimiento”, comentó.
 
Futuro convenio con la OEA
 
“Se va trabajar en un convenio de colaboración entre la Universidad de Santiago -particularmente con nuestro grupo de investigación en didáctica en la Física- con la Organización de Estados Americanos” indicó con entusiasmo la Dra. Carla Hernández, “la idea es canalizar estos cursos y talleres para que las y los profesores chilenos puedan participar y luego sumarse a otros proyectos que desarrolla la OEA y que fomentan el pensamiento crítico y el liderazgo educativo con foco en metodologías de aprendizaje activo”.
 
En cuanto a las metas de colaboración, la Dra. Carmen del Pilar Suárez, señaló que “actualmente estamos viendo la posibilidad de que, a través de un programa de formación docente que tiene la OEA que es el Portal de las Américas, se ofrezca un curso sobre pensamiento crítico para profesores de nivel escolar, que pueda convocarse desde la Universidad de Santiago de Chile como Institución colaboradora (…) nuestro objetivo final es formar estudiantes para la vida, formar ciudadanos que aprendan física pero también otras habilidades junto al aprendizaje de la ciencia que le van a permitir desenvolverse exitosamente en la vida”.
 
La convocatoria del curso se abrirá durante este mes de septiembre. El curso es on line, por ello su masividad en todo el continente. La idea central, no es solo ser parte de estos programas, sino también abrir la oportunidad de proponer nuevos cursos y que la U. de Santiago sea la encargada de difundir y gestionar que esas opciones formativas lleguen a los profesores en nuestro país.
 
Las investigadoras, además, se reunieron con la Vicerrectora de Vinculación con el Medio, Dra. Karina Arias, con quien dialogaron sobre la formalización de futuras colaboraciones entre nuestra Universidad y la OEA en temas como la formación docente continua y la ciencia ciudadana.
 

Investigadores del Departamento de Física trabajan en elaboración de paneles solares de bajo costo

Investigadores del Departamento de Física trabajan en elaboración de paneles solares de bajo costo

Los investigadores Dinesh Singh y Felipe Herrera, del Departamento de Física del Plantel, quienes llevan su investigación en el Laboratorio de Nanosíntesis y que gracias al Instituto Milenio de Investigación en Óptica, MIRO (Millennium Institute for Research in Optics), un proyecto Fondecyt Regular y un CORFO, se encuentran trabajando en la aplicación de diferentes tipos de nanomateriales y metal organic frameworks (MOFs) para su aplicación en celdas solares, óptica no lineal y absorción de gas, siguen avanzando en su desarrollo.

“El calentamiento global es un tema de importancia para el mundo. Hoy todos están buscando alternativas más verdes, por lo que la utilización de paneles solares nos entrega un producto ilimitado”, señala Dinesh Singh, agregando que “su único problema es el costo y la limitación de los materiales que se usan. Por eso, hoy nos encontramos buscando materiales fáciles de sintetizar en gran cantidad y que proporcionen una solución más económica, manteniendo o mejorando las propiedades y eficiencia”.

De esta forma, la utilización del Grafeno, por parte de nuestros investigadores, viene a ser una solución de bajo costo, que cumple con las mismas características que los metales valiosos.

Esta actividad es llevada a cabo gracias al trabajo de un equipo integrado por dos profesores, postdoctorados, alumnos de doctorado y pregrado.

Felipe Recabal, ex estudiante del Departamento de Física, quien realizó su tesis en la materia, señala que “en el contexto actual de preocupación por el ambiente y el aumento constante de consumo de energía per cápita, se hace aún más relevante y necesario la creación de un dispositivo que permita la obtención de energía de forma amigable con el medio ambiente, evite riesgos colaterales derivados de su producción y tenga un menor costo de inversión”.

Por otra parte, mediante el proyecto MIRO estudian el manejo de materiales ópticos para aplicaciones de alta complejidad (MOF) a través de láseres de alta potencia, con el fin de lograr una comunicación o señales requeridas en la computación cuántica, aplicaciones de la luz para transmitir información, seguridad de datos y física teórica de la luz.

Así, los proyectos del Laboratorio de Nanosíntesis anhelan proporcionar un elemento alternativo, económico y ecológico, que elimine riesgos y toxicidad en su utilización e impacte en la sociedad con un sistema eléctrico independiente.

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