Área de Física y Química Computacional

Este grupo interdisciplinario de investigadores se concentra en estudios teóricos y computacionales de un amplio rango de estructuras de escala atómica y escala nanométrica, empezando con la naturaleza de los enlaces de los átomos hasta los estudios de las propiedades de varios tipos de nano-partículas.

Los investigadores utilizan metodología diversa, la cual involucra tanto a los modelos semi-clásicos como a la teoría de los primeros principios, dependiendo del sistema a estudiar. De esta manera, se puede llevar a cabo una investigación compleja abarcando un amplio rango de problemas que van desde la predicción de las propiedades en moléculas individuales (orgánicas, organometálicas e inorgánicas) hasta en macromoléculas, tales como proteínas, superficies cristalinas o polímeros, por citar sólo algunas.

Los proyectos que desarrollan en esta área involucran tanto a la investigación académica como a la investigación industrial. El grupo participa ampliamente en proyectos de colaboración internacional en países de América (Colombia y Chile) y Europa (Alemania, Portugal, Polonia y Ucrania).

Actualmente en el área de Química y Física Teórica se está desarrollando software especializado para llevar a cabo investigación y poder resolver retos particulares, además, se utilizan herramientas generadas por otros grupos reconocidos a nivel mundial.

Los investigadores de esta área tienen una participación activa y están comprometidos en la formación de recursos humanos de alto nivel con estudiantes de maestría y doctorado. Los alumnos egresados de universidades nacionales e internacionales que tengan interés en las áreas de química y física (con conocimientos básicos de matemáticas, programación o cálculo), y que deseen cursar una estancia de investigación, podrán inscribirse en este grupo de trabajo.

La información sobre cursos y estudios está disponible en http://mty.cimav.edu.mx/posgrado/

Dr. Paul Horley
Tel. +52 (81) 1156 0825
paul.horley@cimav.edu.mx

Dr. Mario Sánchez Vázquez
Tel. +52 (81) 1156 0812
mario.sanchez@cimav.edu.mx

Dr. Andrés Garay Tapia
Tel. +52 (81) 1156 0808
andres.garay@cimav.edu.mx

Líneas de investigación

Magnéticos
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Se desarrollan tres principales líneas de investigación:

  1. Dinámica de magnetización en materiales ferromagnéticos a nanoescala. Se estudian los sistemas ferromagnéticos compuestos por nanopartículas de diferente geometría, utilizando métodos computacionales desarrollados en el marco de aproximación macrospin o simulaciones micromagnéticas, optimizando las estructuras para obtener el mejor comportamiento magnético. También se trabaja sobre el acoplamiento magnetoeléctrico entre partículas ferromagnéticas y material fotoeléctrico, investigando la posibilidad de controlar la magnetización con el campo eléctrico.
  2. Fenómenos de auto-organización en sistemas dinámicos. Se estudian los sistemas dinámicos no-lineales que demuestran una compleja secuencia de los estados ordenados y caóticos dependiendo del cambio de sus parámetros. Se trabaja sobre el desarrollo de los métodos numéricos avanzados para caracterización de topología y visualización de los retratos de fase de los sistemas dinámicos no-lineales.
  3. Simulación de transporte de corriente en dispositivos semiconductores. Se investigan los modelos de diferentes tipos de barrera de potencial para materiales semiconductores con la intención de mejorar el desempeño de las celdas solares.

Química
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La investigación está enfocada en la reactividad de las estructuras orgánicas y organometálicas utilizando métodos computacionales y experimentales, desarrollando tres principales líneas de investigación:

  1. Evaluación de nuevos materiales que tengan habilidad de almacenar hidrógeno. En esta disciplina se lleva a cabo una búsqueda de estructuras moleculares con la finalidad de almacenar de hidrógeno y se evalúa la fuerza de enlace, en particular la de los enlaces sigma. Con esta información se puede diseñar nuevas moléculas prometedoras, prediciendo las energías requeridas para absorber y liberar hidrógeno en estado gaseoso.
  2. Evaluación de la capacidad antioxidante en polifenoles. En el grupo de investigación se trabaja con polifenoles, algunos de los cuales tienen la capacidad de contrarrestar los efectos oxidativos de los radicales libres en el nuestro organismo. Nosotros evaluamos la capacidad antioxidante de algunas de esas estructuras y estudiamos los efectos de varios sustituyentes colocados estratégicamente en las moléculas para inhibir o potenciar su capacidad antioxidante.
  3. Reactividad de moléculas orgánicas, organometálicas e inorgánicas. Evaluamos la reactividad en diversas estructuras moleculares sintetizadas en el laboratorio para explicar su comportamiento estructural y electrónico.

Física
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La investigación está enfocada en la reactividad de las estructuras orgánicas y organometálicas utilizando métodos computacionales y experimentales, desarrollando tres principales líneas de investigación:

  1. Estudio de propiedades termodinámicas en sistemas multicomponentes.
  2. Estudio de propiedades electrónicas, magnéticas y vibracionales de sistemas nanométricos.
  3. Estudio de nuevos materiales bidimensionales
  4. Desarrollo de modelos termodinámicos mediante la metodología CALPHAD.
  5. Desarrollo de nuevas aleaciones metálicas, cerámicas y semiconductoras.
  6. Estudio de estados de transición en superficies e interfaces.
  7. Desarrollo de modelos en solidos no estequiométricos mediante la teoría de aleaciones.
  8. Modelación de materiales desarrollando modelos a multiescala.