Coloquio: Herramientas ópticas para experimentos en nanotecnología y neurociencias

Julián Gargiulo
Instituto de Nanosistemas, UNSAM

Voy a contar dos líneas de investigación interdisciplinarias distintas, y la aventura de armar dos nuevos laboratorios de óptica en Argentina.

En primer lugar, voy a presentar herramientas ópticas para controlar e investigar nanosistemas al nivel de partículas individuales, que estamos desarrollando en el Instituto de Nanosistemas de la Universidad Nacional de San Martín. Estas herramientas incluyen a la manipulación de nanopartículas usando pinzas ópticas,1 a la modificación de sus propiedades usando reacciones químicas controladas por luz,2 y a técnicas para medir la temperatura en la nanoescala.3 Luego voy a mostrar un ejemplo en donde estas herramientas se combinan para estudiar la eficiencia de conversión de luz en calor de nanomateriales bimetálicos Au-Pd, con aplicaciones en fotocatálisis y en la producción de combustibles usando luz solar.4 En segundo lugar, voy a contar brevemente la construcción de un microscopio de fluorescencia por lámina de luz de objetivo único (SOLS, por sus siglas en inglés) para el estudio de cambios en la morfología de procesos neuronales en moscas Drosophila in vivo. 5 Estos experimentos se están llevando a cabo en el Laboratorio de Genética del Comportamiento de la Fundación Instituto Leloir y tienen relevancia para entender el ritmo circadiano en animales.

Referencias: [1] Violi, I. L., et al. Challenges on optical printing of colloidal nanoparticles. The Journal of Chemical Physics, 156, 034201 (2022) [2] Martinez, L. et al. Fine Tuning the Optical Properties of Single Au Nanoparticles by Plasmon‐Driven Growth in Closed‐Loop Control. Advanced Optical Materials. 10, 2102724 (2022). [3] Martinez, L. et al. Thermometries for Single Nanoparticles Heated with Light. ACS Sensors. 9, 3, 1049–1064 (2024). [4] Gargiulo, J. et al. Impact of bimetallic interface design on heat generation in plasmonic Au/Pd nanostructures studied by single-particle thermometry. Nature Communications. 14, 3813. (2023) [5] Yang, B. et al. DaXi—high-resolution, large imaging volume and multi-view single-objective lightsheet microscopy. Nat Methods 19, 461–469 (2022)

Coloquio: Fotones, neutrinos y materia oscura, desafíos experimentales en común

Darío Rodrigues

IFIBA - UBA - CONICET

 

La capacidad de detectar interacciones de tan solo algunos electronVolts sin ruido hace posible contar fotones individuales, detectar neutrinos de baja energía, buscar materia oscura y poner a prueba modelos de nueva física. En el Laboratorio Argentino de Mediciones de Bajo umbral de Detección y sus Aplicaciones (LAMBDA) trabajamos en el desarrollo de tecnologías con esa capacidad. En esta charla les voy a contar los resultados más importantes alcanzados durante el último año, incluyendo experimentos realizados en el laboratorio, dentro del reactor nuclear Atucha II, 2000 metros bajo tierra, y próximamente en el espacio.

 

 

Coloquio: Representación del espacio en el cerebro de roedores

Emilio Kropff
Fundación Instituto Leloir - Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires (CONICET)
Profesor visitante (2024) del Departamento de Física. Materia: Atractores y algoritmos del cerebro.
Voy a contar dos papers recientes del laboratorio, uno teórico y uno experimental, que apuntan a entender cómo se organiza y procesa la información en el hipocampo y áreas vecinas del cerebro mamífero. En la primera historia nos vamos a preguntar qué tipo de conectividad necesita una red neuronal para poder representar de manera robusta el espacio euclídeo de dos dimensiones. A través de simulaciones computacionales, y utilizando herramientas de análisis topológico de datos, veremos que, contradiciendo una intuición que mantuvimos por décadas en esta disciplina, la arquitectura de la red neuronal puede ser mucho más sencilla que el espacio a representar, y una misma red puede usarse para representar muchos espacios distintos. En la segunda historia nos adentraremos en el rol que cumple la neurogénesis que ocurre en el hipocampo de mamíferos adultos, cuya función está relacionada con la discriminación de situaciones similares, o separación de patrones. Veremos que al estimular mediante optogenética a las neuronas jóvenes (4 semanas) del ratón adulto, producimos una reconfiguración de una memoria espacial previamente establecida. En contraste, la estimulación de las mismas neuronas ya maduras (8 semanas) evoca mucha mayor actividad río abajo, pero no altera las memorias. Como consecuencia de este resultado, según veremos, surge una nueva hipótesis  sobre el mecanismo de implementación del algoritmo de separación de patrones en el cerebro.

Coloquio: Partículas e interacciones fundamentales: ¿por qué supersimetría?

Daniel López Fogliani

IFIBA/DF (UBA & CONICET)

Ha pasado más de una década desde que en el LHC dos colaboraciones experimentales, ATLAS y CMS, dieron pruebas contundentes de la existencia del bosón de Higgs. Con una masa de 125 GeV y un comportamiento compatible con las predicciones del modelo estándar.  Se completó de esta forma con la  detección de todas las partículas incluidas en el mencionado modelo. 
Analizaremos las motivaciones teóricas que hacen esperar el descubrimiento de nueva física. Comentaremos sobre distintas propuestas teóricas de física más allá del modelo estándar.  Discutiremos el estatus actual de las búsquedas experimentales en el marco de estas propuestas,  incluyendo física de neutrinos y materia oscura. Finalizaremos comentando sobre indicios de nueva física que podrían ser confirmados en el futuro cercano. Incluyendo la posible existencia de una partícula de masa aproximada de 95 GeV, compatible con un nuevo Higgs.  Dicha partícula puede explicarse fácilmente en modelos supersimétricos muy simples y bien motivados. De confirmarse la existencia de esta nueva partícula fundamental, sería irrefutable evidencia de física más allá del modelo estándar. La charla está disponible en pdf en http://apgroup.df.uba.ar/forstudents.html para su descarga.

Coloquio: Aceleración del operador de Green electromagnético

Aceleración del operador de Green electromagnético y sus aplicaciones a la simulación, la optimización y el diseño

Oscar Bruno
Applied and Computational Mathematics, Caltech

Presentaremos un novedoso método "Interpolated Factored Green Function" (IFGF) para la evaluación acelerada de los operadores integrales en teoría de dispersión de ondas y otras áreas. Al igual que otros métodos de aceleración, el algoritmo IFGF evalúa la acción de los operadores integrales basados en la función de Green a un costo de O(N log N) operaciones para una malla de discretización de N puntos. El método propuesto no utiliza elementos de aceleración previamente empleados, tales como la "Fast Fourier Transform" (FFT), expansiones de funciones especiales, factorizaciones de álgebra lineal de alta dimensión, operadores de traslación, fuentes equivalentes o escalado parabólico. En cambio, la estrategia IFGF, que conduce a un algoritmo extremadamente simple, capitaliza las variaciones lentas de un cierto "factor analítico" relacionado a la función de Green electromagnética, que es analítico hasta e incluyendo el infinito, y que por lo tanto permite la evaluación acelerada de campos producidos por grupos de fuentes sobre la base de una aplicación recursiva de métodos clásicos de interpolación. En particular, el método IFGF tiene mínimos requerimientos de memoria y, al no utilizar la FFT, se puede paralelizar, en sistemas informáticos de memoria distribuida, de forma más efectiva que otros métodos. Entre las aplicaciones se mencionarán problemas de optimización de dispositivos electromagnéticos así como un nuevo método de dispersión en dominio temporal-que resuelve eficazmente problemas dispersión temporal de duración arbitraria mediante transformación de Fourier en el tiempo.  Para problemas de dispersión electromagnética en regiones de un tamaño que puede exceder los millones de longitudes de onda, por otro lado, que suelen presentarse en el electromagnetismo a nivel atmosférico, la elasticidad a nivel planetario, y la acústica oceanográfica, presentaremos un nuevo enfoque de aplicación de la aproximación WKB, el método "Screened WKB" (S-WKB) que elimina el problema planteado por las "cáusticas", y de ese modo permite la aplicación del método WKB con alta precisión en todos los puntos del espacio, incluyendo en las cáusticas y alrededor de ellas.

  1. Coloquio: Siguiendo la corriente a los electrones
  2. Coloquio: Simulaciones cosmológicas de la formación y evolución de galaxias
  3. Coloquio: Turbulencia de Aire claro sobre la Península Antártica
  4. Coloquio: Sobre ciencia interpretativa e inteligencia artificial

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