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Visión general
Bienvenidos a la primera edición de la Escuela Internacional de Verano sobre Luz y Materia Estructurada, organizado por la Unidad de Excelencia LUMES de la Universidad de Salamanca. La escuela tendrá lugar desde 7 al 11 de julio en Salamanca, España.
La Escuela de Verano ofrece una semana de formación intensiva e interdisciplinaria en tres áreas clave de investigación actual: Luz estructurada, materia estructurada e Interacción de luz-materia. La escuela cuenta con 11 cursos repartidos en 36 horas de enseñanza, cuidadosamente estructurados para ofrecer a los participantes una introducción avanzada y práctica a estos temas. El programa combina sesiones teóricas, módulos prácticos, conferencias magistrales impartidas por expertos internacionales, 21 investigadores de la Universidad de Salamanca y una visita especial al Centro de Láseres Pulsados (CLPU).
La escuela se limita a 15 participantes, preferiblemente estudiantes en los últimos años de estudios de pregrado en Física, Química o Ingeniería, así como Masters o estudiantes de doctorado en etapa inicial. El programa incluye comidas para todos los estudiantes registrados durante la duración de la escuela. Además, hay subvenciones de viaje disponibles para ayudar a cubrir los costos de alojamiento y transporte a Salamanca. Estas subvenciones están abiertas a todos los solicitantes y deben justificarse en la carta de motivación incluida en el formulario de solicitud..
Todas las actividades se realizarán en inglés.
Ponentes principales internacionales
Sonja Franke-Arnold
Universidad de Glasgow
Sonja Franke-Arnold es profesora de óptica cuántica en la Universidad de Glasgow y miembro de la Royal Society of Edinburgh. Desde hace más de 25 años, se entusiasma al convertir la luz en vórtices ópticos y otros modos de luz complejos, y estudiar su interacción con los átomos se enfrió cerca del cero absoluto. Junto con su equipo de estudiantes de doctorado, explora las propiedades fundamentales de la interacción vectorial-átomo y las estructuras topológicas, y realiza investigaciones dirigidas por la industria de magnetometría mejorada cuántica, ingeniería de fase, espectroscopia y polarimetría.
Peter Bøggild
Universidad Técnica de Dinamarca
Peter Bøggilld es profesor de DTU Física y jefe de la sección 2DPHYS, trabajando con las propiedades electrónicas y de transporte de materiales bidimensionales. Tiene un doctorado en Física Mesoscópica de la Universidad de Copenhague (1998) y ha sido profesor titular desde 2013. Su investigación cubre la síntesis y transferencia de materiales 2D, nanoestructuración, espectroscopia THZ, metrología y transporte en fenómenos en Grafeno y materiales relacionados. Dirigió el proyecto de investigación estratégico DA-GATE y participó en varios grandes proyectos de colaboración orientados a la industria, así como el buque insignia de grafeno. Hoy, Bøggild es parte de varias colaboraciones nacionales e internacionales, y es co-PI del proyecto ERC Synergy Metriqs centrado en materiales cuánticos programables.
Programa y horario (preliminar)
Tema 1: Luz Estructurada
Durante las últimas décadas hemos ganado un control sin precedentes sobre la luz, permitiéndonos dar forma a su fase y polarización y explorar sus topologías. La luz del vórtice vectorial imita el enredo cuántico, se puede enfocar por debajo del límite de difracción convencional y nos permite explorar la naturaleza vectorial de las interacciones luz-materia. Ilustraré un caleidoscopio de efectos que surge de la interferencia, la difracción y la propagación de la luz texturizada de polarización, y mostraré cómo podemos transferir texturas de polarización óptica a texturas de polariton en gases atómicos. A diferencia de las polarizaciones ópticas, las alineaciones de espín atómico reaccionan a campos y fuerzas externos, prometendo aplicaciones en magnetometría y detección inercial.
Después de una breve introducción al lenguaje de programación Python y al entorno de Jupyter Notebooks, procederemos a desarrollar un código simple pero ilustrativo diseñado para visualizar haces de luz estructurados. Patrones espaciotemporales de los campos ópticos, centrándose tanto en su amplitud como en las características de fase. Además, examinaremos cómo la polarización, una propiedad esencial de la luz, se manifiesta y evoluciona a través del perfil del haz. Este enfoque computacional ofrece una forma accesible de estudiar la luz estructurada, proporcionando ideas que a menudo son difíciles de obtener a través de medios puramente experimentales.
Desde el punto de vista experimental, la luz estructurada (en términos de distribución de energía espacial, polarización…) Encuentra múltiples aplicaciones, desde telecomunicaciones hasta espectroscopia y microscopía, entre otras. Los haces de luz estructurados, ya sea en CW o pulsados, se pueden generar utilizando diferentes métodos, involucrando el uso más común de placas de fase o moduladores de luz espacial (SLM). El objetivo principal de este curso es familiarizarse con algunos de esos métodos. Para ello, generaremos diferentes tipos de vigas estructuradas, como vigas vectoriales (radiales y azimutales) y vigas de vórtice con momento angular óptico (OAM), y caracterizaremos sus características exóticas.
Este curso ofrece una breve introducción a la generación de pulsos láser ultracortos. En el apartado teórico primero cubriremos los conceptos fundamentales de la óptica ultrarrápida, incluyendo los requisitos para producir tales pulsos y las técnicas disponibles para su generación. También discutiremos cómo se pueden amplificar estos pulsos para mejorar su utilidad para varias aplicaciones.
La sesión experimental incluirá una visita a los sistemas láser de alta potencia en el Laboratorio de Óptica Ultrafast de la USAL, donde los participantes obtendrán una descripción general de varias aplicaciones. Se hará especial hincapié en la medición de pulsos de luz ultracortos en la escala de tiempo de femtosegundos, y los asistentes tendrán la oportunidad de observar y participar en una medición real en el laboratorio.
Tema 2: materia estructurada
En las conferencias principales exploraremos las vastas posibilidades que ofrecen los materiales 2D en términos de patrones. Debido a su menor dimensionalidad, estos materiales atómicamente delgados ofrecen acceso al «interior» de los cristales, elevando la nanoestructuración a una herramienta esencial para diseñar las propiedades de los materiales 2D al gusto. En la nota clave, analizamos algunas de las técnicas de nanofabricación más importantes y emocionantes, comparamos con el patrón de moire y también presentamos discutir cómo podemos pensar en patrones más allá de la estructura, utilizando campos y potenciales modulados espacialmente para inducir nuevas propiedades en materiales 2D: patrón 2.0. También revisamos los mayores desafíos para el patrón en el sentido más amplio, y cómo estos se puede superar.
Los materiales bidimensionales (2D) son sistemas intrigantes y atómicamente delgados con propiedades cuánticas especiales que los hacen útiles en aplicaciones como electrónica emergente, baterías y sensores novedosos.
En este taller, los estudiantes aprenderán a fabricar materiales cuánticos bidimensionales de alta calidad (por ejemplo, grafeno, nitruro de boro hexagonal) y los apilarán para formar las llamadas heteroestructuras de van der Waals utilizando técnicas de última generación.
El control de las propiedades magnéticas en la nanoescala está en el corazón del campo de la espintrónica emergente rápidamente. Este tutorial pretende ser una introducción práctica al mundo de las nanoestructuras magnéticas. En la primera parte presentaremos el marco teórico utilizado para investigar la respuesta magnética a la nanoescala, la ecuación que gobierna la dinámica de magnetización y las diferentes interacciones que entran en juego. En la segunda parte usaremos el paquete de simulación MUMAX3 para investigar algunos fenómenos básicos en nanoestructuras magnéticas, como bucles de histéresis, movimiento de pared de dominio, ondas de giro, etc.
En este curso, le mostraremos diferentes nanoestructuras como nanotubos de carbono, grafeno, nanopartículas y cómo aprovechar sus propiedades. Inspirados en micro y nanoestructuras biológicas, aprenderemos a producir materiales con propiedades mecánicas y multifuncionales mejoradas..
Tema 3: Interacción de luz-materia
Los materiales cuánticos son sistemas con propiedades intrigantes que los hacen útiles en aplicaciones como electrónica emergente, baterías y tecnologías de detección novedosas.
En este taller, los estudiantes aprenderán a medir las propiedades eléctricas y optoelectrónicas de los dispositivos fabricados con materiales cuánticos en frecuencias visibles e infrarrojas. Los estudiantes también aprenderán cómo relacionar estas emocionantes respuestas de dispositivos con propiedades electrónicas específicas del material constitutivo real (por ejemplo, con su estructura de banda electrónica).
Los láseres de femtosegundos son herramientas muy versátiles para la microestructuración de todo tipo de materiales, especialmente en el caso de dieléctricos transparentes. La alta intensidad lograda en la región focal y la duración extremadamente corta de la interacción láser-materia significan que el material se puede retirar de la superficie de la muestra (ablación ultrarrápida) o modificar ópticamente a granel. Este procedimiento permite, por ejemplo, la creación de canales para aplicaciones de microfluidos con una precisión sin precedentes o la fabricación de microdispositivos fotónicos.
En este curso presentaremos a los estudiantes el manejo de muestras, programación de micro posicionadores XYZ de alta precisión, operación de una estación de microprocesamiento con láser de pulso ultra corto y uso de un microscopio óptico.
Este curso introductorio tiene como objetivo presentar el mundo de las fibras ópticas. Exploraremos los principios subyacentes de la guía óptica, los componentes estructurales y los diferentes tipos de fibras, y comprenderemos estos conceptos en acción a través de experimentos en clase y simulaciones ilustrativas. Además, el curso presentará las aplicaciones de fibras ópticas en diversos campos, desde la comunicación de alta velocidad hasta las tecnologías de detección. Finalmente, echaremos un vistazo a las tendencias de investigación actuales, incluidas las fibras activas y las fibras cristalinas fotónicas, ofreciendo un vistazo al futuro de esta tecnología.
Descubre Salamanca
Ubicada en el oeste de España, Salamanca es una ciudad Patrimonio de la Humanidad de la UNESCO conocida por su rica historia, su impresionante arquitectura y su vibrante atmósfera estudiantil. Hogar de una de las universidades más antiguas de Europa, fundada en 1218, la ciudad combina siglos de tradición académica con un estilo de vida dinámico y moderno.
Caminando por sus calles históricas, encontrarás monumentos de renombre mundial como la fachada de la universidad, la Plaza Mayor y las Catedrales Gemelas, junto con acogedoras cafeterías, gastronomía asombrosa y comunidades internacionales. Como ciudad que vive y respira conocimiento, Salamanca es el lugar perfecto para aprender, conectarse y experimentar España en su forma más auténtica.
Edificio Trilingüe
Universidad de Salamanca
Salamanca, España
Organizadores de eventos
La Escuela de Verano se llevará a cabo en los grupos de investigación y centros integrados en Lumes: Aplicaciones láser y fotónica (Alfa; Materiales y dispositivos cuánticos (hecho; Grupo de investigación sobre simulación de nanoestructuras magnéticas (Sinamag; Centro láser pulsado (CLPU; Laboratorio de Ingeniería Mecánica aplicada al diseño, fabricación y aplicaciones de materiales compuestos (Lamcom).
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