Grado en Física

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Procesado de señales eléctricas para la optimización de ataques laterales en circuitos criptográficos
(2016) Domínguez Begines, José Manuel; Acosta Jiménez, Antonio José; Tena Sánchez, Erica; Universidad de Sevilla. Departamento de Electrónica y Electromagnetismo
Existen diversas formas de romper la seguridad de un sistema criptográfico. Una de ellas son los ataques de canal lateral o alternativo, que se aprovechan de la posibilidad de medir, durante el proceso de cifrado, las magnitudes físicas relacionadas con el dispositivo que implementa el algoritmo criptográfico. Una de las magnitudes físicas que puede aprovecharse son las trazas del consumo de potencia eléctrica del dispositivo durante el proceso de cifrado. La adquisición de dichas trazas, junto con el conocimiento de los datos a crifrar, permite ejecutar ataques de análisis diferencial de potencia, que a través de la dependencia del consumo de potencia del dispositivo con los bits de la clave secreta, permiten que ésta sea revelada al completo. La capacidad de un atacante para llevar a cabo este tipo de ataques puede verse limitada por, entre otros factores, el poder computacional necesario para ejecutarlos, o también por la presencia de una gran cantidad de ruido en las trazas de consumo de potencia medidas. En este trabajo, se prueban potenciales soluciones a los dos problemas. La carga computacional de los ataques se va a reducir mediante técnicas simples para eliminar la información redundante de las trazas de consumo, con resultados prometedores. El ruido en la señal se ha intentado reducir mediante un procesado digital de la señal de consumo, aunque los resultados no han sido favorables.
Transmisión y absorción de ondas electromagnéticas por estructuras periódicas
(2016) Chavero Royán, José; Medina Mena, Francisco; Universidad de Sevilla. Departamento de Electrónica y Electromagnetismo
En el presente trabajo se estudia la transmisión y absorción de ondas electromagnéticas a través de un determinado tipo de estructura metálica periódica: las denominadas rejillas de difracción compuestas. Estas estructuras son placas metálicas de un cierto espesor perforadas con ranuras distribuidas con una cierta periodicidad espacial. Se propone un modelo dinámico, basado en la teoría de circuitos, conducente a la obtención de los coeficientes de absorción y transmisión de estas estructuras en forma analítica. Para ello, los campos electromagnéticos existentes en la estructura se representarán como una superposición de modos propagativos y evanescentes. Los modos excitados de orden más bajo se representarán en el modelo de circuito mediante secciones de línea de transmisión, bien en propagación o bien evanescente. Estos modos introducen el carácter “dinámico” del modelo. El efecto del resto de modos de orden superior se introducirá en el modelo mediante elementos concentrados (condensadores o bobinas) cuyos valores son independientes de la frecuencia, constituyendo, pues, la parte estática del mismo. Los resultados analíticos requieren de la suma de series numéricas infinitas, por lo que se ha implementado un sencillo código escrito en MathWorks-MATLAB para obtener resultados numéricos. El efecto de las pérdidas se ha incluido usando un sencillo modelo fenomenológico válido para condiciones de fuerte efecto pelicular. Se mostrarán algunas peculiaridades interesantes de la respuesta electromagnética de este tipo de estructuras
Líneas de transmisión artificiales para señales diferenciales con rechazo de modo común
(2017) Reina Campo, Pablo; Medina Mena, Francisco; Fernández Prieto, Armando; Universidad de Sevilla. Departamento de Electrónica y Electromagnetismo
En el campo de las comunicaciones eléctricas, el uso del espectro de microondas se ha ido generalizando progresivamente, encontrándose en este rango de frecuencias muchas de las aplicaciones que dominan la tecnología en nuestros días. La utilización de dispositivos diferenciales en este rango de frecuencias se está convirtiendo en una tendencia tecnológica importante. En particular, la inclusión de dispositivos que rechazan el modo común (filtros de modo común) es esencial para el buen funcionamiento de estos sistemas, de modo que el estudio de este tipo de filtros es un tema relevante y actual de investigación en el campo de la ingeniería de microondas. Las implementaciones de circuitos y sistemas de microondas en arquitectura diferencial tienen como objetivo reducir los problemas de ruido y mejorar la compatibilidad electromagnética. El trabajo que se describe en esta memoria presenta un estudio comparativo entre distintos filtros de banda eliminada para el modo común, basados en tecnología microstrip y en el concepto de línea de transmisión artificial. Varias de las soluciones comparadas se han propuesto en la literatura científica y técnica en los últimos años. Se presta especial atención a los aspectos que hacen superiores algunos de los diseños estudiados para ciertas aplicaciones, así como a sus posibles deficiencias. También se proponen algunas variantes de las estructuras ya publicadas con el objeto de mejorar aspectos de su comportamiento.
Puesta a punto de un sistema de secado supercrítico para la obtención de aerogeles
(2017) Pavón Duarte, Adrián; Esquivias Fedriani, Luis María; Morales Flórez, Víctor; Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
En la actualidad, hay un permanente desafío tecnológico por conseguir materiales cada vez más sofisticados y especializados, enfocados a cumplir determinados requisitos que satisfagan distintos aspectos de la vida. En este trabajo de fin de grado hablaremos sobre una parte ínfima de todo ese avance, apoyándonos en diversos temas englobados dentro de la Física del estado sólido. Concretamente, hablaremos sobre un tipo de material, el denominado “aerogel”, que intentaremos obtener por el método del secado supercrítico, una vez que hayamos conseguido poner a punto la distinta instrumentación necesaria para dicho método. Para ello, empezaremos con un estudio teórico sobre el método sol-gel y de los distintos tipos de geles además de las distintas formas de obtención de los mismos, con especial atención a los aerogeles y al secado supercrítico. A continuación, haremos un estudio práctico del instrumental a usar para hacer dicho método, a través de la obtención de distintas curvas de calibración del dispositivo. Por último, realizaremos el método del secado supercrítico a distintas series de muestras y sobre las mismas realizaremos diversos estudios de propiedades físicas básicas, como pueden ser la densidad, el cambio del volumen y su masa.
Aplicaciones de la radiación Cherenkov
(2017) Ganfornina Andrades, Antonio; Pérez Izquierdo, Alberto Tomás; Universidad de Sevilla. Departamento de Electrónica y Electromagnetismo
Introducción a las descripciones de Langevin y Fokker-Planck: Movimiento browniano
(2017) Martín Sierra, Francisco Javier; Prados Montaño, Antonio; Plata Ramos, Carlos Alberto; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Atómica, Molecular y Nuclear
El movimiento browniano fue descubierto en 1827 por el botánico Robert Brown mientras realizaba el estudio de formas de vida microscópicas [1]. Observó cómo partículas de polen contenidas en agua realizaban movimientos erráticos. Brown descartó la posibilidad de que las mismas tuviesen vida propia al observar cómo el movimiento se repetía en inclusiones de agua atrapadas en cuarzo durante siglos. Concluyó, por tanto, que este fenómeno describía un proceso físico y no biológico. En 1905, Albert Einstein presenta su artículo Sobre el movimiento de partículas suspendidas en líquidos estacionarios bajo el prisma de la teoría cinética [2], donde explica cómo el movimiento que Brown había observado podía ser el resultado de las colisiones de las moléculas de agua con la partícula de polen. Este artículo sirvió como prueba de la estructura discontinua de la materia, veri cada por Jean Perrin en 1908 [3]. El movimiento browniano es, al igual que muchos otros fenómenos físicos donde interviene una magnitud aleatoria, un proceso estocástico, de ahí el movimiento errático de la partícula, y, como veremos, es de vital importancia la inclusión de las uctuaciones en su estudio. La ecuación de Fokker-Planck y Langevin permiten la incorporación de estas uctuaciones a la descripción macroscópica de un sistema, trasladándonos a lo que denominamos descripción mesoscópica del mismo. La descripción mesoscópica permite el análisis de las características dinámicas del sistema sin necesidad de recurrir a una complicada descripción microscópica [1].
El movimiento browniano: Teoría cinética de la dinámica de una partícula masiva en un baño térmico
(2017) Rus Prados, Ignacio; Domínguez Álvarez, Álvaro; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Atómica, Molecular y Nuclear
Conductividad eléctrica en función de la temperatura de compuestos de 3YTZP con nano-plaquetas de grafeno
(2017) Osuna de Castro, Jesús; Gallardo López, Ángela María; Poyato Galán, Rosalía; Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
En este proyecto se ha estudiado la conductividad eléctrica y su dependencia con la temperatura en compuestos cerámicos de circona con 3%mol de itria (3YTZP, Yttria Tetragonal Zirconia Polycrystals) con tres contenidos distintos de nano-plaquetas de grafeno (GNPs, Graphene Nano Platelets), todas ellas (5, 10, 20%vol. de GNPs), por encima del límite de percolación eléctrica. Estos compuestos fueron sometidos a presión uniaxial durante la sinterización, por lo que el estudio se ha realizado en dos direcciones: la perpendicular y la paralela al eje de presión durante sinterización. En primer lugar, se ha realizado un análisis de la conductividad eléctrica a temperatura ambiente de estos compuestos donde se ha puesto de manifiesto la anisotropía eléctrica de los compuestos, reflejada en el factor de anisotropía eléctrica . La dependencia de la conductividad eléctrica con el contenido de GNPs se ha modelado mediante la regla de las mezclas obteniéndose un parámetro de conectividad de las fases (n), el cual sólo depende de la dirección en la que se mide la conductividad, siendo independiente de la cantidadde GNPs. En segundo lugar, se ha llevado a cabo el estudio de la conductividad eléctrica en función de la temperatura para estos compuestos mediante espectroscopía de impedancia compleja para determinar los distintos comportamientos (tipo metálico o semiconductor) que poseen los compuestos en función de la cantidad de GNPs y la dirección en la que se mida laconductividad . Se ha obtenido un comportamiento tipo semiconductor en algunos casos y en otros, el comportamiento es de tipo metálico. El comportamiento de tipo semiconductor se ha modelado utilizando el modelo bidimensional de salto de rango variable (2D-VRH, Two Dimensional Variable Range Hopping). Finalmente, haciendo uso de la espectroscopía Raman se ha puesto de manifiesto que no se han producido daños estructurales en las GNPs al someterlas a altas temperaturas (hasta 450℃). Haciendo un estudio de las bandas características de los espectros se ha puesto de manifiesto la anisotropía estructural de los compuestos, indicando una mayor cantidad de defectos en las secciones transversales de los compuestos .
Diseño microelectrónico de circuitos criptográficos de altas prestaciones y evaluación de su seguridad
(2017) Delgado Lozano, Ignacio María; Acosta Jiménez, Antonio José; Tena Sánchez, Erica; Universidad de Sevilla. Departamento de Electrónica y Electromagnetismo
Efecto túnel cuántico en barreras exóticas de potencial
(2017) Franco Patiño, Juan Manuel; Lozano Leyva, Manuel Luis; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Atómica, Molecular y Nuclear
La aproximación WKB, nombrada así por los físicos Wentzel, Kramers y Brillouin que la desarrollaron a principio de los años 20, es un método utilizado para el cálculo aproximado de la función de onda de una partícula mediante el desarrollo de una cierta función en potencias de ħ, la cual se puede considerar como muy pequeña en los sistemas que vamos a tratar. Es precisamente este hecho lo que hace que al método se le conozca también como aproximación semiclásica, brindando una valiosa conexión entre la mecánica clásica y la mecánica cuántica mediante la ecuación de Hamilton-Jacobi. Usaremos el método desarrollado para estudiar, dentro de los límites de la aproximación, un efecto conocido comúnmente como efecto túnel por el cual una partícula puede atravesar una barrera de potencial aun teniendo una energía menor que el máximo del potencial. Además, se obtendrá la regla de cuantización de Bohr-Sommerfeld, fundamental en la denominada teoría cuántica antigua, con la que se podrá calcular la energía de los estados ligados de ciertos potenciales. Cabe destacar que el tratamiento que se va a hacer del método WKB, tanto el planteamiento del método en sí como algunas de las aplicaciones, va más allá de lo que suelen ofrecer los libros de mecánica cuántica modernos.
La transición de fase de Kosterlitz-Thouless
(2017) Toledo Garrido, Juan José; Romero Enrique, José Manuel; Fernández Rull, Luis Felipe; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Atómica, Molecular y Nuclear
En el siguiente trabajo vamos a estudiar la Transición de Kosterlitz-Thouless. Se trata de una transición de fases presente en el Modelo XY, un sistema bidimensional formado por espines fijos que rotan libremente y que interactúan con sus vecinos más cercanos. La importancia de dicha teoría radica en que se había demostrado que no cumplía los requisitos de transiciones de fases predichos en la teoría de Landau de parámetros de orden y ruptura de simetría, pese a que sí se esperaba una transición para el sistema, así como el papel crucial en dicha transición de los defectos topológicos del material, llamados vórtices. Lo que ocurre en esta transición es que, al alcanzar la temperatura crítica, pasamos de una fase de baja temperatura en la cual los vórtices forman parejas de vórtice y anti-vórtice a una fase donde encontramos vórtices desapareados que actúan como cargas libres en un gas de Coulomb. Esta teoría fue pionera en el estudio de la topología y llevó a los dos físicos que la formularon a ganar el Premio Nobel de Física en 2016.
Aerogeles Bioactivos Para Ingeniería Tisular Ósea
(2017) Díaz Fraile, José Antonio; Morales Flórez, Víctor; Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
Los biomateriales son materiales diseñados para actuar en conjunción con sistemas biológicos con el ﬁn de evaluar, tratar, aumentar o reemplazar algún tejido, órgano o función del sistema biólogico diana. En este trabajo se tratará de forma introductoria qué se entiende por biomaterial y las características que éstos deben tener para ejercer como tales. Los aerogeles son materiales que poseen unas características muy interesantes como biomaterial, y en especial en ingeniería de tejidos, por su alta porosidad, superﬁcie especíﬁca e interconexión de su estructura interna. Además, por la versatilidad que poseen los métodos de síntesis de aerogeles, éstos pueden reforzar sus características e incluir otras propiedades interesantes formando parte de materiales compuestos. Por ello, se presenta un estudio general sobre los aerogeles que permita entender la naturaleza y propiedades de éstos para culminar en la exposición del aerogel como biomaterial en ingeniería de tejidos ósea.
Actividad multi-cíclica de carbonatos naturales para el almacenamiento de energía solar concentrada
(2017) Rojo Curto, Alonso; Valverde Millán, José Manuel; Pérez Maqueda, Luis Allan; Universidad de Sevilla. Departamento de Electrónica y Electromagnetismo
La tecnología Calcium-Looping, enfocada al almacenamiento termoquímico de energía solar concentrada (CaL-CSP), presenta posibilidades prometedoras de expandir el uso de las energías renovables al emplear minerales abundantes en la naturaleza, no tóxicos y de bajo precio para almacenar energía durante extensos periodos de tiempo y sin pérdidas. La energía se almacena en forma de un reservorio de CaO producido en la calcinación endotérmica de caliza (CaCO₃), y puede liberarse en la reacción exotérmica inversa al carbonatar en una atmósfera rica en CO₂, pudiendo usar este calor para generar electricidad. El proceso es cíclico ya que tras la carbonatación del CaO volvemos a tener CaCO₃, sin embargo este CaO pierde progresivamente reactividad al ser reutilizado lo cual obliga a reponer la muestra periódicamente. En este trabajo se plantea minimizar dicha pérdida de actividad realizando un pretratamiento mecánico a las muestras antes de la calcinación inicial. También se propone el uso de dolomita (MgCa(CO₃)₂) como precursor alternativo del CaO, al obtener de ésta unos resultados significativamente mejores y más estables que los que se deriven de la caliza, lo cual se explica mediante la presencia de granos de MgO inerte durante la carbonatación que estabilizan térmicamente el compuesto. Esto a su vez abre la puerta a la búsqueda de mezclas de caliza y MgO que, con menos material inerte y por tanto menores costes, consiguen un rendimiento similar.
Plasma physics and fusion energy
(2017-06-27) Hernández Lorenzo, Enrique; Cotrino Bautista, José; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Atómica, Molecular y Nuclear
A review on the equilibrium problem in magnetic confinement fusion plasmas is presented here. We first introduce the motivations to keep researching in fusion plasma physics, and the current state of actual fusion experiments. Afterwards, we briefly discuss the magnetohydrodinamics (MHD) equilibrium model and the resulting Grad-Shafranov equation. The equilibrium problem is solved by means of a MATLAB code that constructs approximated analytical solutions for a variety of geometries and conditions consistent with actual fusion experiments. The solution provides some physical quantities of interest that we analyze. Then, the equilibrium is also found for Taylor states with another MATLAB code, and a not so deep analysis is done.
Espejo flexible conductor
(2018) Viaña Jorge, José María; Anaya Martín, Miguel; Calvo Roggiani, Mauricio; Gutiérrez Mora, Felipe; Universidad de Sevilla. Departamento de Física de la Materia Condensada
This work displays the realization and the characterization of a highly stretchable conductive Bragg mirror. The photonic structure is made up by the deposition of porous metal oxides layers on top of a flexible substrate. In addition, these porous structures are infiltrated with a conductive polymer to provide it with electrical conductivity.
Núcleos halo: un estudio semianalítico
(2018-06) Reina Ramírez, Ángel; Arias Carrasco, José Miguel; Moro Muñoz, Antonio Matías; Lay Valera, José Antonio; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Atómica, Molecular y Nuclear
El presente trabajo se centra en el estudio de núcleos exóticos ligeros, en concreto, en algunos núcleos denominados núcleos halo. En el caso de los núcleos estables ligeros, éstos se caracterizan por tener un número similar de protones y de neutrones mientras que en el caso de los núcleos exoticos ligeros, el número de uno u otro es significativamente mayor. Esta descompensación en el número de protones o de neutrones da lugar a la desestabilización del núcleo y, de aquí, que este tipo de núcleos se encuentren alejados del valle de estabilidad en el diagrama de Segré.
Feasibility study for a new imaging neutral particle analyser in the asdex upgrade tokamak
(2018-06) Rueda Rueda, José; García Muñoz, Manuel; Viezzer, Eleonora; Universidad de Sevilla. Departamento de Física Atómica, Molecular y Nuclear
Magnetically confined fusion plasmas are the prior candidate to achieve an operative fusion power plant. The confinement of fast-ions, i.e. supra-thermal ions, is of paramount importance towards the development of a fully operative fusion reactor. To this end, knowledge of the complete distribution of fast-ions along the plasma is necessary. During this bachelor thesis, a feasibility study for a new imaging neutral particle analyser (INPA) diagnostic at the ASDEX Upgrade tokamak was carried out. This detector is able to measure the energy and position of the fast-ion population with high resolution, contributing to the full understanding of its behaviour. In this work, the necessary codes to obtain the synthetic signal, starting from the FIDASIM results, have been developed and tested. A sensitivity study of the geometry of the diagnostic and its impact on the resulting signal was carried out. For the final diagnostic position, the radial and energy resolutions have been estimated and show that the diagnostic can provide high resolution, both in energy (less than 6 keV) and radius (2 cm as lower limit).
Mejora en la fotoluminiscencia de monocristales de perovskitas híbridas mediante exposición a vapores de halógeno
(2018-06) Tiede, David; Gutiérrez Mora, Felipe; Míguez García, Hernán Ruy; Galisteo López, Juan Francisco
In this work halide related defects in photoluminescent metal-halide perovskites, its influence on emission properties and posible means to improve its photoluminescence(PL) are investigated. In order to do so an optical study on photophysical mechanisms related to halide dynamics in CH3NH3PbBr3 micron sized single crystals is presented and efects of halide vapor treatments are examined. In particular spacial and spectral activation dynamics are reported. Next halide vapor treatments are applied to single crystals wherein dramatic enhancements in PL are observed. To understand the origin of this increase, temporal and spacial resolved measurements are used. Finally an explanation for a penetration mechanism is proposed.
Layout de canales de lectura por columna para sensores de imagen CMOS: técnicas, extracción y simulación
(2018-06) Molina Ordóñez, Carlos; Medeiro Hidalgo, Fernando; Pérez Verdú, Belén; Universidad de Sevilla. Departamento de Electrónica y Electromagnetismo
En este trabajo se va a presentar y estudiar el layout de un canal de lectura para sensores de imagen CMOS y los problemas y aspectos importantes a considerar en el proceso de dise~no y veri caciones, incluyendo las fases de extraci on de par asitos y simulaci on, tanto previa como posterior al layout. El canal de lectura de un sensor de imagen es el bloque anal ogico encargado de transformar la se~nal de voltaje anal ogico recibida del p xel, en un valor digital. En la mayor a de los casos, y en concreto, el que el que nos ocupa aqu , el canal de lectura consta de un convertidor de rampa cuyos comparadores se distribuyen uno por cada columna de p xeles, o grupo de ellas, siendo la generaci on de la rampa, externa al bloque del canal. El proceso de dise~no del canal incluye varias fases desde el estudio inicial y el dise~ no del esquem atico, hasta el dise~no del layout y veri caciones f sicas, acabando con las simulaciones de su funcionamiento. En este trabajo nos vamos a centrar en la parte del dise~no de layout y su posterior extra do y simulaci on, que, como veremos, es un punto muy importante en el contexto del proyecto.
Efecto Compton inverso inducido por electrones libres y fotones de la Radiación Cósmica de Fondo
(2018-07) Agüera Rodríguez, Raquel; Lozano Leyva, Manuel Luis; Física Atómica, Molecular y Nuclear
En el proceso de dispersión de dos partículas podemos encontrar gran variedad de si- tuaciones distintas. Todas ellas dependen de factores como son sus masas, sus velocidades iniciales, y multitud de parámetros más. Nuestro estudio se basa en la interacción de dos partículas bien conocidas: el electrón y el cuanto de radiación electromagnética, el fotón. Ambos pueden interaccionar de diversas maneras, aunque nos centraremos en la dispersión mediante el efecto Compton. Una de sus variaciones, el conocido como efecto Compton inverso, se manifiesta en fenómenos en su mayoría astrofísicos. De todos ellos, sin duda el más impresionante es el efecto Sunyaev-Zeldóvich, por el cuál los fotones procedentes de la radiación cósmica de fondo (CMB, por sus siglas en inglés) son dispersados a longitu- des de onda mayores debido a la colisión con los electrones relativistas en el entorno de determinadas galaxias. Nuestro objetivo por tanto será el análisis de este efecto, haciendo hincapié en su aplicación al efecto Sunyaev-Zeldóvich (de aquí en adelante, SZE, de nuevo, por sus siglas en inglés), obteniendo la expresión del desplazamiento de la frecuencia de la radiación CMB. 1

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