3.10 Tesis doctorado

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    Aspects of quantum gravity in AdS3/CFT2
    (2019) Reyes Raffo, Ignacio Andrés; Erdmenger, Johanna; Koch, Benjamin; Bañados, Máximo; Ströhmer, Raimund; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
    The quest for finding a unifying theory for both quantum theory and gravity lies at the heart of much of the research in high energy physics. Although recent years have witnessed spectacular experimental confirmation of our expectations from Quantum Field Theory and General Relativity, the question of unification remains as a major open problem. In this context, the perturbative aspects of quantum black holes represent arguably the best of our knowledge of how to proceed in this pursue. In this thesis we investigate certain aspects of quantum gravity in 2 + 1 dimensional anti-de Sitter space (AdS3), and its connection to Conformal field theories in 1 + 1 dimensions (CFT2), via the AdS/CFT correspondence. We study the thermodynamics properties of higher spin black holes. By focusing on the spin-4 case, we show that black holes carrying higher spin charges display a rich phase diagram in the grand canonical ensemble, including phase transitions of the Hawking-Page type, first order inter-black hole transitions, and a second order critical point. We investigate recent proposals on the connection between bulk codimension-1 volumes and computational complexity in the CFT. Using Tensor Networks we provide concrete evidence of why these bulk volumes are related to the number of gates in a quantum circuit, and exhibit their topological properties. We provide a novel formula to compute this complexity directly in terms of entanglement entropies, using techniques from Kinematic space. We then move in a slightly different direction, and study the quantum properties of black holes via de Functional Renormalisation Group prescription coming from Asymptotic safety. We avoid the arbitrary scale setting by restricting to a narrower window in parameter space, where only Newton’s coupling and the cosmological constant are allowed to vary. By one assumption on the properties of Newton’s coupling, we find black hole solutions explicitly. We explore their thermodynamical properties, and discover that very large black holes exhibit very unusual features.The quest for finding a unifying theory for both quantum theory and gravity lies at the heart of much of the research in high energy physics. Although recent years have witnessed spectacular experimental confirmation of our expectations from Quantum Field Theory and General Relativity, the question of unification remains as a major open problem. In this context, the perturbative aspects of quantum black holes represent arguably the best of our knowledge of how to proceed in this pursue. In this thesis we investigate certain aspects of quantum gravity in 2 + 1 dimensional anti-de Sitter space (AdS3), and its connection to Conformal field theories in 1 + 1 dimensions (CFT2), via the AdS/CFT correspondence. We study the thermodynamics properties of higher spin black holes. By focusing on the spin-4 case, we show that black holes carrying higher spin charges display a rich phase diagram in the grand canonical ensemble, including phase transitions of the Hawking-Page type, first order inter-black hole transitions, and a second order critical point. We investigate recent proposals on the connection between bulk codimension-1 volumes and computational complexity in the CFT. Using Tensor Networks we provide concrete evidence of why these bulk volumes are related to the number of gates in a quantum circuit, and exhibit their topological properties. We provide a novel formula to compute this complexity directly in terms of entanglement entropies, using techniques from Kinematic space. We then move in a slightly different direction, and study the quantum properties of black holes via de Functional Renormalisation Group prescription coming from Asymptotic safety. We avoid the arbitrary scale setting by restricting to a narrower window in parameter space, where only Newton’s coupling and the cosmological constant are allowed to vary. By one assumption on the properties of Newton’s coupling, we find black hole solutions explicitly. We explore their thermodynamical properties, and discover that very large black holes exhibit very unusual features.The quest for finding a unifying theory for both quantum theory and gravity lies at the heart of much of the research in high energy physics. Although recent years have witnessed spectacular experimental confirmation of our expectations from Quantum Field Theory and General Relativity, the question of unification remains as a major open problem. In this context, the perturbative aspects of quantum black holes represent arguably the best of our knowledge of how to proceed in this pursue. In this thesis we investigate certain aspects of quantum gravity in 2 + 1 dimensional anti-de Sitter space (AdS3), and its connection to Conformal field theories in 1 + 1 dimensions (CFT2), via the AdS/CFT correspondence. We study the thermodynamics properties of higher spin black holes. By focusing on the spin-4 case, we show that black holes carrying higher spin charges display a rich phase diagram in the grand canonical ensemble, including phase transitions of the Hawking-Page type, first order inter-black hole transitions, and a second order critical point. We investigate recent proposals on the connection between bulk codimension-1 volumes and computational complexity in the CFT. Using Tensor Networks we provide concrete evidence of why these bulk volumes are related to the number of gates in a quantum circuit, and exhibit their topological properties. We provide a novel formula to compute this complexity directly in terms of entanglement entropies, using techniques from Kinematic space. We then move in a slightly different direction, and study the quantum properties of black holes via de Functional Renormalisation Group prescription coming from Asymptotic safety. We avoid the arbitrary scale setting by restricting to a narrower window in parameter space, where only Newton’s coupling and the cosmological constant are allowed to vary. By one assumption on the properties of Newton’s coupling, we find black hole solutions explicitly. We explore their thermodynamical properties, and discover that very large black holes exhibit very unusual features.
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    Black holes in scale-dependent frameworks.
    (2019) Rincón, Ángel; Koch, Benjamin; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
    In the present thesis, we investigate the scale–dependence of some well known black hole solutions in 2+1 dimensions at the level of the effective action in the presence of a cosmological constant or an electrical source. We promote the classical parameters of the theory, {G0,(· · ·)0}, to scale–dependent couplings, {Gk,(· · ·)k} and then we solve the corresponding effective Einstein field equations. To close the system of equations we impose the null energy condition. This last condition (valid in arbitrary dimension) provides a differential equation which, after solving it, allows to obtain in a simple way the specific form of the gravitational coupling. Furthermore, perfect-fluid like parameters are induced via the scale-dependent gravitational coupling. Finally, to exemplify the effect of the running of the couplings on the properties of the scale-dependent black hole solutions, we show a few concrete examples.In the present thesis, we investigate the scale–dependence of some well known black hole solutions in 2+1 dimensions at the level of the effective action in the presence of a cosmological constant or an electrical source. We promote the classical parameters of the theory, {G0,(· · ·)0}, to scale–dependent couplings, {Gk,(· · ·)k} and then we solve the corresponding effective Einstein field equations. To close the system of equations we impose the null energy condition. This last condition (valid in arbitrary dimension) provides a differential equation which, after solving it, allows to obtain in a simple way the specific form of the gravitational coupling. Furthermore, perfect-fluid like parameters are induced via the scale-dependent gravitational coupling. Finally, to exemplify the effect of the running of the couplings on the properties of the scale-dependent black hole solutions, we show a few concrete examples.In the present thesis, we investigate the scale–dependence of some well known black hole solutions in 2+1 dimensions at the level of the effective action in the presence of a cosmological constant or an electrical source. We promote the classical parameters of the theory, {G0,(· · ·)0}, to scale–dependent couplings, {Gk,(· · ·)k} and then we solve the corresponding effective Einstein field equations. To close the system of equations we impose the null energy condition. This last condition (valid in arbitrary dimension) provides a differential equation which, after solving it, allows to obtain in a simple way the specific form of the gravitational coupling. Furthermore, perfect-fluid like parameters are induced via the scale-dependent gravitational coupling. Finally, to exemplify the effect of the running of the couplings on the properties of the scale-dependent black hole solutions, we show a few concrete examples.In the present thesis, we investigate the scale–dependence of some well known black hole solutions in 2+1 dimensions at the level of the effective action in the presence of a cosmological constant or an electrical source. We promote the classical parameters of the theory, {G0,(· · ·)0}, to scale–dependent couplings, {Gk,(· · ·)k} and then we solve the corresponding effective Einstein field equations. To close the system of equations we impose the null energy condition. This last condition (valid in arbitrary dimension) provides a differential equation which, after solving it, allows to obtain in a simple way the specific form of the gravitational coupling. Furthermore, perfect-fluid like parameters are induced via the scale-dependent gravitational coupling. Finally, to exemplify the effect of the running of the couplings on the properties of the scale-dependent black hole solutions, we show a few concrete examples.
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    Delving into the phenomenology of very special relativity: from subatomic particles to binary stars
    (2024) Santoni, Alessandro; Muñoz Tavera, Enrique; Koch, Benjamin; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
    En esta tesis, se investigan las implicaciones de las teorías de violación de Lorentz (LV), enfocándose en Very Special Relativity (VSR) y sus consecuencias fenomenológicas. Presentada inicialmente como un mecanismo alternativo para las masas de los neutrinos, VSR se ha convertido en una parte significativa del marco general de la LV, distinguida por su estructura de grupo y la presencia de operadores no locales.Después de una introducción exhaustiva a los principios de la LV y VSR, presentamos sus modificaciones a la ecuación de Dirac. Una parte significativa de la tesis está dedicada al desarrollo de un formalismo Hamiltoniano dentro del contexto de VSR, abordando sus no-localidades. Este enfoque se extiende al límite no relativista, conectándolo al esquema de Schrödinger.Luego establecemos límites superiores en los parámetros de VSR, examinando sus correcciones a una amplia gama de sistemas y escenarios físicos, como los niveles de Landau de partículas cargadas, el factor g de los electrones, el espectro de energía de neutrones ultrafríos en el campo gravitatorio terrestre, y la emisión gravitacional de estrellas binarias. Este último análisis nos llevó a la construcción de una teoría de campo en VSR para partículas de espín-2, que resultó acomodar una masa del gravitón gauge-invariante.Mediante este estudio, conectamos varias predicciones teóricas con datos experimentales, allanando el camino para futuras exploraciones en teorías de LV y evidenciando su potencial para abordar preguntas no resueltas en la física moderna.
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    Desarrollo de hidrogeles a base de óxido de grafeno y cobre para usos en tratamiento de aguas
    (2022) Acuña Porras, Camilo; Díaz, Donovan; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Física
    En el presente trabajo se modificó químicamente (grado de oxidación) y morfológicamente (tamaño de lámina) láminas de óxido de grafeno (GO) en solución sintetizado por método de Hummers modificado, además se sintetizó partículas de cobre (PCu) como refuerzo, posteriormente se crecieron hidrogeles con GO (GOH) y PCu (Cu-GOH) por vía hidrotermal. Con los hidrogeles se realizaron pruebas de adsorción de azul de metileno (AM) disuelto en agua, con el fin de determinar correlaciones entre las características químicas, estructurales y morfológicas de los hidrogeles con la capacidad y cinética de adsorción del AM como impureza del agua. La modificación química se realizó variando la cantidad del agente oxidante y el tipo de grafito de partida en la síntesis de GO. Esta modifico el grado oxidación y la distribución de grupos funcionales del GO, estudiado por espectroscopía XPS. Se encontró una reducción de los grupos funcionales oxigenados (OFG) al variar la cantidad de KMnO4, además de un punto de saturación en que el KMnO4 no influía en la química del GO. También se observó el efecto del tipo de grafito en la formación de hidrogeles, cuando se usó grafito amorfo este no se formó en contraposición a el grafito laminado donde se formó el hidrogel. La modificación morfológica consistió en un pretratamiento de sonicación a distintos intervalos de tiempo 30min, 60min, 90min, 120min, 180min y 240min en la síntesis de GO (in-situ). Y postratamiento de sonicación a distintas potencias comprendidas entre 50 y 200 W, y a tiempos de exposición de 5 y 10 minutos del GO sintetizado en solución (Post síntesis). El grado de oxidación y OFG se analizaron por los espectros de alta resolución (C1s y O1s) XPS, determinando que la sonicación del GO no presenta modificaciones significativas en la distribución de OFG y una consistencia en su grado de oxidación (relación C:O). Adicionalmente, el tamaño de lámina promedio se obtuvo por procesamiento de imágenes AFM, Para la solución de GO base encontró un valor entre 25040 - 33516 nm2 ; Para pretratamiento in-situ 57120 - 37220 nm2 ; Y post síntesis 5410 - 13620nm2 . Se observó que el tiempo de sonicación afecta el tamaño de lámina para el tratamiento in-situ como para el post síntesis. Los hidrogeles crecidos vía hidrotermal mostraron una estructura porosa (entrecruzamiento de láminas de GO) en la superficie por imágenes SEM. Químicamente se observó por los espectros de alta resolución C1s y O1s de XPS un proceso de reducción de los OFG por la síntesis hidrotermal. También la incorporación PCu afecto la morfología (interacción de láminas de GO con CuP), estructura (cambios de fases cristalinas de PCu) y química (Oxidación de PCu y reducción del GO) del hidrogel. Las pruebas de adsorción de AM se hicieron con dos concentraciones iniciales una de 1.2 mg⁄L para los hidrogeles modificados y con PCu Y de 100 mg⁄Lpara hidrogeles con la solución GO base (sin modificación morfológica y química), y condiciones de agitación y temperatura. El hidrogel con GO base y con PCu adsorben el AM eficientemente comparado a los modificados. Los hidrogeles bajo condiciones de temperatura y agitación tienen una capacidad de adsorción entre 21.99—38.45 mg⁄g. Estos hidrogeles, se analizó la cinética de adsorción mediante dos modelos, Pseudo-First Order (PFO) y Pseudo-Second Order (PSO), inicialmente la adsorción mostro que la remoción del tinte se produce por fisisorción dado los valores termodinámicos (entalpia, energía libre de Gibbs y entropía).
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    Dinámica de espín electrónico y nuclear en diamante
    (2021) Duarte Portilla, Héctor; Maze Ríos, Jerónimo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Física
    Durante los últimos años los centros de color o defectos ópticos en sólidos han emergido como potenciales candidatos para aplicaciones en metrología cuántica y transmisión y procesamiento de información cuántica. El modelamiento de las propiedades ópticas y de otros grados de libertad asociados a estos defectos es crucial para la implementación exitosa de estas aplicaciones o tecnologías. Muchas de estas propiedades como, por ejemplo, la coherencia de espines tanto electrónicos como nucleares, asociados a los defectos, son afectadas en gran medida por su interacción con el medio ambiente. Recientemente se ha encontrado experimentalmente que los espines nucleares aledaños pueden ser polarizados utilizando la dinámica del espín electrónico central del centro NV. La descripción y entendimiento de este fenómeno es crucial tanto para mitigar la decoherencia causados por el medio ambiente o baño de espines nucleares, como para el desarrollo de memorias nucleares y procesamiento de información ocupando espines nucleares. En esta tesis, en primer lugar, se realiza un estudio sobre evoluciones coherentes y se presenta un nuevo término no adiabático que permite entender fases acumuladas en evoluciones no adiabáticas. Logrando resolver de manera exacta la evolución no adiabática de un espín electrónico en presencia de un campo magnético oscilante. Luego se propone como utilizar las secuencias de Ramsey y Espín-ECHO sobre el centro NV para encontrar interferencia producto de una fase geométrica. Además, describimos la polarización de espines nucleares en el medio ambiente del centro de color NV bajo bombeo óptico de un espín central y radiaciónde microonda resonante con un espín electrónico central asociado a los centros de color NV. Se utiliza el formalismo matemático basado en la ecuación maestra para describir la dinámica del espín electrónico central en presencia de un baño radiativo fotónico y la acción de un bombeo óptico mediante un láser. Con ello se caracteriza la dinámica de polarización de espines nucleares acoplados coherentemente mediante interacción hiperfina con el espín electrónico central para varias condiciones de campo magnético externo (magnitud y orientación). Y se introduce la técnica de marco rotante y aproximación de marco rotante para caracterizar el rol de la radiación de microonda resonante con el espín electrónico central. Logramos ejemplificar cómo los acoplamientos por componente de interacción hiperfina posibilitan la polarización de espines nucleares, y como afecta o contribuye a este objetivo la magnitud de las componentes anisotrópicas de esta interacción. Se muestra además, para cuatro modelos de tasas de transición, como la tasas de cruce internos del sistema y las transiciones que no preservanespín reducen la polarización electrónica, lo que a su vez reduce la polarización nuclear. Por un lado, los resultados de esta tesis permitirán modelar evoluciones no adiabáticas, y por otro lado, muestran un camino para lograr validar el modelo de tasas de transición que mejor se ajuste al centro NV y polarizar un gran número de espines nucleares y a su vez habilitar aplicaciones en metrología como magnetometría con un bajo ruido magnético y por ende aumentando su sensibilidad.
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    Efecto de un plasma de radiofrecuencia dual sobre la dinámica y composición en la deposición por láser pulsado
    (2021) Escalona Álvarez, Miguel Benito; Bhuyan, Heman; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
    En este trabajo se presentan los resultados obtenidos al combinar un sistema convencional de deposición por láser pulsado con un plasma de radiofrecuencia (RF) dual. El sistema fue utilizado para estudiar los efectos del plasma RF sobre la dinámica y composición del plasma producido por láser. Además, el sistema se utilizó para depositar películas delgadas de nitruro de titanio (TiN) y estudiar la factibilidad de obtener un control sobre el nitrógeno incorporado en el material. Mediante el análisis del plasma se evidencia que el sistema dual mejora la reactividad del plasma de nitrógeno, así como su temperatura y tasa de ionización. La temperatura y densidad alcanzadas estuvieron en un rango de 0.8 – 2.0 eV y 10^17 – 10^18 cm-3, respectivamente. Por otro lado, mediante la caracterización del TiN se observó mejoras significativas en la tasa de deposición y en la incorporación de nitrógeno en la película. Además, se observó cambios en su rugosidad y orientación cristalina, los cuales están asociados a la energía y el flujo de los iones que impactan en la superficie del sustrato. Los resultados obtenidos sugieren que la técnica desarrollada tiene un gran potencial para depositar materiales compuestos manteniendo un control en su composición y en sus propiedades.
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    Parametrización y aplicación de un potencial de muchos cuerpos y transferencia de carga para Fe y FeF2
    (2017) Tangarife Franco, Edwin; Mejía López, José Félix; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Física
    Las simulaciones computacionales a nivel atómico juegan un papel importante en el desarrollo, diseño y optimización de materiales, así como en la comprensión de sus propiedades estructurales, físicas y químicas. Los mejores enfoques que actualmente existen para describir las interacciones atómicas se basan en las descripciones mecánico-cuánticas, pero son computacionalmente muy costosas y su aplicación generalmente se limita a situaciones en las que el número de átomos es pequeño. Para estudiar sistemas de mayor tamaño se utilizan descripciones empíricas como el potencial COMB (carga optimizada de muchos cuerpos) que describe la interacción de átomos cargados, tomando en cuenta la posible transferencia de carga. Esto es importante principalmente en el estudio de sistemas iónicos, como los óxidos y los halogenuros, cuando se quiere investigar sus notables propiedades como catalizadores, disolventes, refrigerantes, etc. En el caso particular del Fluoruro de Hierro (FeF2), un sistema iónico antiferromagnético, ha sido usado también para la investigación básica del fenómeno de exchange bias en acoplamiento con un ferromagneto como el hierro (Fe). Este fenómeno depende fuertemente de la estructura geométrica y magnética de la interfaz generada en el acoplamiento del FeF2 y el Fe, cuya información no es fácil de obtener desde medidas experimentales. A nivel atómico este acoplamiento puede modificar la distribución de carga de las superficies de cada uno de los materiales en contacto, así como también podría tener migración de átomos de la superficie Fe a la superficie de FeF2, generando una magnetización no compensada que es necesaria para obtener el efecto de anisotropía unidireccional responsable del fenómeno de exchange bias. Por lo tanto, para simular estos sistemas a través de Monte Carlo o simulaciones de dinámica molecular, es importante considerar la transferencia de carga en el potencial de interacción utilizado para describir el sistema. En este trabajo se propone una parametrización para el potencial COMB, aplicados a sistemas compuestos por Fluoruro de Hierro y Hierro metálico (FeF2/Fe). El potencial empírico toma en cuenta los efectos de la transferencia de carga y las interacciones de muchos cuerpos dependientes del ambiente químico local que experimentan los átomos. El potencial es parametrizado pormedio de propiedades experimentales reportadas y/o calculadas desde primeros principios de las fases estables para Fe y FeF2 como: energía de disociación para moléculas de Fluor neutra F2 e ionizada F2−1, parámetros de red para el estado fundamental Fe y FeF2 y constantes elásticas. Esta parametrización es probada con simulaciones de dinámica molecular sobre estructuras macroscópicas cristalinas, superficies, nanopartículas y agregados atómicos. Principalmente se realiza un detallado estudio de la interfaz de FeF2/Fe, mostrando que existe difusión atómica desde el material antiferromagnético (FeF2) hacia el material ferromagnético (Fe). El tamaño de la interfaz obtenida es de 1.4 nm y se observa una fase amorfa que es activada por el proceso de disminución de la temperatura desde 1500K hasta 10K.
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    Spontaneous formation in air of DPPC Supported Lipid Bilayers (SLBs) evaporated in a solvent free process on silicon substrates
    (2021) Cisternas Fruns, Marcelo Andrés; Volkmann, Ulrich; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Física
    Artificial membranes are models for biological systems and are important to gain deeper insight into biological membranes and for various applications. We introduce a dry two-step self-assembly method consisting of the high-vacuum evaporation of phospholipid molecules over silicon, followed by a subsequent annealing step in air. We evaporate dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC) molecules over bare silicon without the use of polymer cushions or solvents. High-resolution ellipsometry and AFM temperature-dependent measurements are performed in air to detect the characteristic phase transitions of DPPC bilayers. Complementary AFM force-spectroscopy breakthrough events are induced to detect single- and multi-bilayer formations. These combined experimental methods confirm the formation of stable non-hydrated lipid bilayers with phase transitions between gel to ripple phases at 311.5 ± 0.9 K, ripple to liquid crystalline phases at 323.8 ± 2.5 K and liquid crystalline to fluid disordered phases at 330.4 ± 0.9 K, which was consistent with such structures reported in wet environments. We find that the AFM tip induces a restructuring or intercalation of the bilayer that is strongly related to the applied tip-force. These dry supported lipid bilayers show long-term stability. These findings are relevant for the development of functional biointerfaces, specifically for fabrication of biosensors and membrane protein platforms. The observed stability is relevant in the context of lifetimes of such systems protected by bilayers in dry environments, such as e.g. SARS-CoV-2 virus.
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    Structure of the obscured galactic disk with pulsating variables.
    (2019) Hajdu, Gergely; Catelan, Márcio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Astrofísica
    Las estrellas variables pulsantes brillantes, tales como Cefeidas y RR-Lyras, son sondas fundamentales de la estructura de las componentes vieja y joven de la Vía Láctea. Sin embargo, el lado más alejado del disco de la Galaxia aún no ha sido mapeado usando tales variables debido a la severa extinción causada por polvo interestelar en frente de ellas. En esta tesis, las curvas de luz en infrarrojo cercano de la muestra VISTA Variables in the Vía Láctea son utilizadas para penetrar esas regiones y descubrir miles de Cefeidas o RR Lyras previamente “escondidas”. El análisis de las curvas de luz de las variables RR Lyras fue ejecutado con un algoritmo de ajuste, y sus metalicidades determinadas de siluetas de sus curvas de luz en el infrarrojo cercano usando métodos recientemente desarrollados. Estas abundancias fotométricas de metales, con sus posiciones en el disco Galáctico, apoyan las teorílas de la formación de adentro hacia fuera del disco de la Galaxia. Las Cefeidas descubiertas fueron clasificadas en los subtipos viejo (Tipo II) y nuevo (Clásicas). Una nueva ley de extinción en el infrarrojo cercano fue determinada usando Cefeidas Tipo II, utilizando su concentración en el centro Galáctico. La distribución de las Cefeidas Clásicas en el disco Galáctico sigue el pandeo Galáctico y el ensanchamiento del disco de la Galaxia en grandes radios Galactocéntricos. Un primer intento se efectuó con el fin de conectar las ubicaciones actuales de las Cefeidas Clásicas con la estructura de brazos espirales de la Vía Láctea.
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    Transport phenomena in nontrivial topological materials
    (2023) Bonilla Moreno, Daniel Alejandro; Muñoz Tavera, Enrique; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Física
    In this Ph.D. thesis, we present our work related to electronic quantum transport in materials with nontrivial topology. The fundamental objectives of our work were as follows: Firstly, to study ballistic transport in a nano junction made of a Type I Weyl semimetal material that contains a cylindrical defect created by the application of mechanical strain. In addition to the torsion effect modeled by a pseudo-gauge field, we added an external magnetic field and the repulsive effect of the deformation produced by the mismatch of the crystal lattice. Using the appropriate Landauer ballistic formalism to describe this type of system, we calculated their transport coefficients. Secondly, to study diffusive transport using the linear response regime, of a uniform and diluted concentration of the aforementioned defects through the bulk of a Weyl semimetal slab. For this purpose, we used the standard particle scattering theory, along with Green's functions techniques and diagrammatic methods. Finally, to study the diffusive transport through a single-layer graphene sheet doped with charged impurities, and influenced by the electromagnetic coupling to a topological insulator or a semiconductor. We pursued to investigate the role played by the magneto-electric effect produced by the topological insulator in transport properties, such as electrical conductivity. Here, we also applied a combination of methods based on scattering, linear response, Green's functions, and diagrammatics. We have obtained analytical expressions for the electrical and thermal conductivities, as well as for the Seebeck coefficient. Our results demonstrate the promising nature of these novel topological materials as thermoelectrics for future applications.
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    Weak value amplification in an optomechanical system with mach-zehnder interferometer
    (2021) Carrasco Novoa, Sergio; Orszag Posa, Miguel; Pontificia Universidad Católica de Chile. Instituto de Física
    In this work an optomechanical system inside a Mach-Zehnder interferometer is studied from the perspective of the weak value amplification effect. The optomechanical system consists of a Fabry-Perot cavity with a moving mirror in the middle. Single photons are post-selected in the detector in one of the output ports of the interferometer (dark port), which allows to enlarge the displacement caused by a single photon over the moving mirror of the cavity. Since the interaction between a single photon and the mirror is weak, the amplification factor of the displacement corresponds to a weak value. By making the initial and final states of the photon quasi-orthogonal, the weak value becomes large and the radiation pressure force exerted by the photon is increased, making a single photon behave as ``many photons'' will do. The amplification effect comes, however, at the cost of the lost of data. The usefulness of weak values for parameter estimation in our setup is analysed from the perspective of the Fisher information. Although the precision of the estimation does not change either by using weak values or by implementing measurements that do not rely on post-selection, in the first scenario all the information can be put in a small amount of post-selected events, which is a verification of a well known general result in the existing literature on the subject.