Dr. Ángel Pérez del Pino Grupo de Procesado Láser Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona, ICMAB - CSIC
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- Rafael Silva Acosta
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1 JUGANDO CON FOTONES Dr. Ángel Pérez del Pino Grupo de Procesado Láser Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona, ICMAB - CSIC
2 ÍNDICE - Naturaleza de la luz - Interacción luz materia - Aplicaciones de la luz > Estudio de materiales > Astronomía > Electrónica > Energía > LÁSER: funcionamiento y aplicaciones
3 NATURALEZA DE LA LUZ
4 Refracción / Reflexión Difracción Interferencia
5 ONDA ELECTROMAGNÉTICA Experimento de Michelson Morley (1887) - Velocidad: c = m/s - Límite absoluto - Relatividad Especial - Einstein
6
7 PARTÍCULA: FOTÓN Einstein: cuantos de energía Fotón E fotón = hν = hc /λ h = 6,62 x J s Efecto fotoeléctrico (Hertz 1887, Einstein 1905)
8 DUALIDAD ONDA-CORPÚSCULO: PROPIEDAD CUÁNTICA
9 INTERACCIÓN LUZ - MATERIA
10 ÁTOMO Neutrones Energía cuantizada Protones
11 E 2 E fotón = hν = E 2 E 1 E 1
12 MOLÉCULA
13 ORBITALES MOLECULARES Estados energéticos
14 SÓLIDOS Banda de conducción Banda prohibida Banda de valencia Bandas de energía
15 APLICACIONES DE LA LUZ
16 ESTUDIO DE MATERIALES
17 ESPECTROSCOPIAS Espectroscopia atómica Espectro atómico
18 Espectroscopia molecular FTIR
19 Espectroscopias en sólidos XPS: espectroscopia de fotoelectrones Espectroscopia Raman
20 DIFRACCIÓN DE RAYOS X Ley de Bragg 2d Sen θ = nλ
21 TÉCNICAS CON LUZ SINCROTRÓN Sincrotrón ALBA Haces intensos de luz IR- RX
22 ASTRONOMIA
23 TELESCOPIOS Observación desde ondas de radio a rayos γ
24 Espectro visible
25 Rayos X - γ
26 Radiofrecuencia - microondas
27 ESPECTROSCOPIA Composición de las estrellas y nebulosas
28
29 Fotometría(magnitud aparente): Distancia Ley de Wien (longitud de onda máximo): Temperatura λ max T = m K
30 EFECTO DOPPLER Expansión del universo
31 ELECTRÓNICA
32 FOTODIODO DIODO LED
33 OLED (PANTALLAS FLEXIBLES)
34 COMUNICACIONES ÓPTICAS
35 COMUNICACIÓN CUÁNTICA Teleportación Superposición de estados cuánticos, entrelazamiento y acción a distancia
36 ORDENADOR ÓPTICO Cristales fotónicos, materiales fotoactivos no lineales
37 METAMATERIALES Antenas, filtros, ocultación
38 ENERGÍA
39 ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA
40 - Células solares de concentración - Celulas solares infrarrojas
41 ENERGÍA SOLAR TÉRMICA Captación cilindro-parabólica Torre central Motor Stirling
42 PRODUCCIÓN DE COMBUSTIBLE SOLAR - Fotodisociación del agua: Hidrógeno - Producción de hidrocarburos a partir de agua y CO 2
43 LÁSER: FUNCIONAMIENTO Y APLICACIONES
44 LASER AMPLIFICACIÓN DE LUZ POR EMISIÓN ESTIMULADA DE RADIACIÓN
45 CARACTERÍSTICAS DE LA RADIACIÓN LÁSER - Monocromática - Coherente - Muy poco divergente (direccional) - Continua / Pulsada (fs ms) - Intensidad hasta TW/cm 2 (T = ) Intensidad = Energía Area* tiempo TEM
46 INTERACCIÓN LÁSER - MATERIA Calentamiento Fusión LASER - Propagación del calor - Difusión de especies químicas - Reacciones químicas - Movimientos hidrodinámicos - Difusión - Convección Vaporización LASER VAPOR - Formación de cráter - Redepósito - Bubbling Formación de plasma LASER PLASMA - Plasma de retroceso - Ondas de choque
47 FOTOPOLIMERIZACIÓN DE RESINAS
48 TRATAMIENTO DE MATERIALES Corte láser Marcado láser
49 MICROMECANIZADO LÁSER Lente Fresnel Microfluidica Ablación con láser de femtosegundo (10-15 s): Absorción multifotón, plasma electrónico, mínima zona afectada térmicamente
50 NANOESTRUCTURAS Interferencias Black silicon Irradiación en líquidos Dewetting
51 DEPÓSITO POR PULSOS LASER (PLD)
52 Epitaxias Superredes µ-estructuras
53 OTRAS APLICACIONES EN DESARROLLO Ignición inducida por láser en motor de explosión Armamento láser Rayos lluvia inducidos por láser
54 EXTREME LIGHT INFRASTRUCTURE (ELI-EU) EUROPEAN XFEL - Attosecond laser, fast dynamics & ultrahigh intensity Szeged (Hungary) - PW femtosecond laser, nuclear physics Bucharest (Romania) - Compact laser plasma accelerators Prague (Czech Republic) - XFEL: Láser de rayos X km longitud - Imágenes atómicas 3D de virus, moléculas, nanomateriales, etc
55 LÁSERES DE PULSOS ULTRACORTOS - Pulso attosegundo (10-18 s) - Espectroscopias ultra-rápidas - Evolución temporal de electrones
56 PULSOS LÁSER ULTRAINTENSOS - Intensidad ultra alta: hasta ~10 25 W/cm 2 - Particulas de alta energía ~100 GeV - Flujos elevados de rayos X y γ - Reacciones nucleares: transmutación, fotofisión - Medicina nuclear e imagen, aceleradores de partículas
57 Vacío cuántico Intensidad > W/cm 2 Agujeros negros, dimensiones extra
58 FUSIÓN NUCLEAR INDUCIDA POR LÁSER
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