Author: FILIBERTO RAMIREZ RAMIREZ

Construcción y caracterización de un cristal artificial elástico

FILIBERTO RAMIREZ RAMIREZ (2021)

In order to achieve the main objective, a design of a supercell or basic cell consisting of an array of elastic units will be made. This supercell will be obtained from a locally periodic structure of coupled blocks, whose central block will be deformed; later, the one-dimensional elastic artificial crystal will be built, which will be characterized experimentally and understood from a strong mooring model. The locally proposed system consists of a set of vibrating bars, identical, coupled together, imitating a set of " defectsin a one-dimensional periodic network and with a periodic coupling. It is expected that the acoustic wave amplitudes of this system show similar characteristics to the wave functions of an electron strongly linked in an eective potential generated by a one-dimensional network of atoms. In the locally periodic system that we propose the vibrating elastic units will be coupled together by means of locally periodic rods; since, in these we can control the resonance frequencies and the same frequency of normal resonance. Furthermore, in these rods, the lower energy vibration modes can be isolated from the rest of the excited states. When the resonance frequency of the elastic unit (defect) is in the gap of the coupler (locally periodic rod) the wave amplitude will be located. To generate the emergence of a new band in the second torsion spectrum gap, from an originally periodic system, using the transfer matrix method for torsional waves, six elastic structures formed by 1, 2, 3 and up to 6 were designed. coupled supercell The neighboring levels of the emerging band is separated to a maximum distance of 100 Hz to facilitate its detection. This band is in the frequency range of 26450 to 26650 kHz.

En esta tesis se estudia experimentalmente las vibraciones de sistemas formados por arreglos de unidades elásticas acopladas, que pueden ser descritas por un modelo de enlace fuerte. Después de haber probado diversos métodos de acoplamiento mecánico, entre dos unidades elásticas, en el sistema se eligió como el más adecuado un subsistema localmente periódico que sería utilizado como acoplador de las mismas, entre sí. Los distintos sistemas elásticos fabricados, bajo diseño específico, se caracterizan por el método de espectroscopia acústica resonante (ARS) y se comparan los resultados experimentales con los obtenidos usando un modelo de enlace fuerte. El objetivo de esta tesis es diseñar y caracterizar un cristal artificial elástico unidimensional con propiedades espectrales de un cristal atómico. Para ello se diseñó primero una supercelda o celda básica unitaria apropiada. Esta supercelda se obtuvo a partir de una estructura localmente periódica de celdas elásticas simples idénticas, uno de cuyos bloques se deforman en longitud, por lo que le denominamos el defecto dentro de la estructura periódica o impureza (ver gura 4.1). Mediante la deformación de la celda simple es posible aislar los modos de vibración de la banda de transmisión y forzarlos a aparecer dentro de las brechas que aparecen en el sistema periódico original (ver figura 3.2). Esto origina que la amplitud de onda torsional se localice dando lugar a una fenomenología análoga a la de los cristales atómicos que son descritos a través de un modelo de enlace fuerte. Habiendo conseguido un diseño que presenta las características adecuadas, tanto para la realización del modelo, como de la medición experimental se construye y se caracteriza experimentalmente.

Doctoral thesis

Crystals. Elasticity. Spectroscopy. Spectrum Analysis--methods. Cristales. QD933 INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE MATERIALES