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Active carpets at viscous interfaces.
(Universidad de Concepción, 2024) Barros Cárdenas, Felipe Andrés; Guzmán Lastra, Francisca; Staforelli Vivanco, Juan Pablo
Los entornos acuáticos de la Tierra y el cuerpo humano presentan sistemas estratificados en los que las interfaces entre las capas albergan nadadores microbianos en colonias conocidas como alfombras activas. Se ha demostrado anteriormente que estos nadadores mejoran la difusión térmica y el transporte de masas en medios semi-infinitos. Este estudio investiga la dinámica de fluidos de las “alfombras activas" en capas confinadas, como las llamadas slicks en masas de agua. Presentamos hallazgos novedosos sobre las fluctuaciones hidrodinámicas en medios confinados en los que varía la viscosidad del fluido. Nuestros resultados identifican tres regiones de fluctuación: las fluctuaciones verticales dominan cerca de la alfombra activa y la interfaz (Región I), las fluctuaciones isotrópicas se producen más arriba (Región II), y las fluctuaciones horizontales prevalecen cerca de la superficie (Región III). La extensión de estas regiones varía con el espesor de la capa y los cambios de viscosidad. También encontramos estructuras de flujo a gran escala dentro de estas capas confinadas, lo que ofrece nuevas perspectivas sobre la capacidad de mezcla de los sistemas biogénicos y posibles aplicaciones en ecología y bioingeniería.
Dimensionamiento óptimo de un sistema híbrido de energías renovables con un sistema de almacenamiento de energía en forma de hidrógeno.
(Universidad de Concepción, 2026) Partarrieu Andrade, Ignacio Miguel; Sepúlveda Allende, Héctor Hito Andrés
El acceso limitado a la electricidad afecta aproximadamente al 8% de la población mundial, especialmente en comunidades remotas. Los Sistemas Híbridos de Energías Renovables (HRES) han surgido como soluciones viables para proporcionar autonomía energética a estas áreas, reduciendo la dependencia de combustibles fósiles y las emisiones de gases de efecto invernadero. Sin embargo, la naturaleza intermitente de las fuentes renovables requiere sistemas de almacenamiento eficientes. En este artículo se presenta el dimensionamiento de un HRES con Almacenamiento de Energía en forma de Hidrógeno (HESS), minimizando el Costo Nivelado de Energía (LCOE) considerando diferentes escenarios de Pérdida Esperada de Suministro (LOLE). La investigación se centra en la Isla Las Huichas, Patagonia chilena (45 ◦S), comparando tres metodologías de optimización: Monte Carlo (MC); un Algoritmo Híbrido (HA) y un Algoritmo Genético (GA). Los resultados muestran que el GA fue el método con mejor desempeño, aunque las diferencias en el LCOE entre las metodologías fueron marginales. La arquitectura PV-WT-HESS propuesta, con un LCOE de 1.47 USD/kWh para un suministro del 100 %, se presenta como más competitiva económicamente que un sistema WT-BESS (5.28 USD/kWh) en la misma localidad, aunque es menos competitiva que un sistema PV-WT-BESS (0.492 USD/kWh). El aumento en los costos del sistema está relacionado con el capital inicial de los dispositivos que componen HESS, junto con la alta confiabilidad de suministro. La amplia variedad de parámetros tecnoeconómicos en los dispositivos de HESS disponibles en la literatura revisada sugiere un potencial para desarrollar arquitecturas que compitan con el almacenamiento en baterías.
Efectos del cambio climático en el hábitat marino del Pacífico sudoriental: Evaluación de múltiples estresores oceánicos a través de velocidades climáticas.
(Universidad de Concepción, 2025) Yévenes Vega, Leonardo Ignacio; Parada Véliz, Carolina Eugenia; Dewitte, Boris
El cambio climático constituye un fenómeno de creciente relevancia en la agenda global, tanto por la complejidad de sus causas—entre las que destacan la fuerte dependencia de la sociedad moderna de los combustibles fósiles y las actividades de uso del suelo—como por la magnitud de sus efectos a largo plazo, los cuales modifican de manera significativa los procesos naturales en los ámbitos físicos, químicos y biológicos. El Océano es altamente afectado por este fenómeno, provocando a escala global calentamiento, desoxigenación y reducción de pH, los cuales de manera individual y conjunta inducen cambios importantes en los ecosistemas marinos. A pesar de la gravedad de esto, la información sobre sus efectos a escalas regionales es escasa, como es el caso del océano Pacífico sudoriental, una región que presenta zonas de alto endemismo, biodiversidad marina y productividad pesquera. Su altísima importancia biológica y económica hacen imperante el avance en estudios sobre los efectos nocivos específicos del cambio climático en esta región. En este trabajo estudiamos los efectos del cambio climático en el océano Pacífico sudoriental, a través del cálculo de la velocidad climática, para la temperatura, oxígeno y pH. Esta herramienta, ampliamente usada y recomendada, nos permite segmentar una región según su estado de conservación, migración o pérdida climática. A través de un enfoque multidimensional, evaluamos y comparamos dos periodos (2015–2050 contra 2015–2100) y tres profundidades de la capa epipelágica (0, 100 y 200 m), bajo dos escenarios climáticos, que contemplan un futuro basado en el uso de combustibles fósiles (SSP5-8.5), o un futuro sustentable (SSP1-2.6). Además, estudiamos cinco casos de zonas particulares, tres comprenden archipiélagos e islas, con alto endemismo y biodiversidad, y dos corresponden a sistemas de surgencia de alta productividad e importancia económica. Se identificó que, bajo un escenario futuro caracterizado por un alto uso de combustibles fósiles (SSP5-8.5, periodo 2015–2050), predominan las áreas sujetas a migración y pérdida de condiciones climáticas regulares de las variables analizadas; sin embargo, también se reconocen múltiples zonas que podrían funcionar como refugios climáticos. Tres refugios climáticos de temperatura: dos en los trópicos (uno en 5◦S a 100 m de profundidad, y otro en 10◦S a 200 m de profundidad), y uno al sur de Chile (55◦S desde 0 a 200 m de profundidad), y un refugio climático de oxígeno subsuperficial (100 y 200 m) en gran parte del ecuador (desde 10◦S a 10◦N) y del Gran Ecosistema Marino de la Corriente de Humboldt (HCLME). El último sector también presenta las velocidades climáticas más bajas de reducción de pH (es decir, zonas de cambio climático lento), resaltando su importancia como zona clave para la conservación marina. Por otro lado, al comparar las zonas de enfoque, se sugiere que la zona más afectada es Rapa Nui, seguido de los archipiélagos en el extremo oeste del HCLME, y finalmente las zonas de surgencia costera, proponiendo que las zonas más alejadas en el océano son más proclives ante el cambio climático. Finalmente, se observó que las condiciones de temperatura y pH experimentarán una menor variación bajo un escenario de mitigación, con una tendencia decreciente a lo largo del tiempo; en contraste, dichas condiciones se verían agravadas en un escenario futuro basado en un elevado uso de combustibles fósiles.
Harnessing atomic ensembles for the generation, routing and characterization of quantum states.
(Universidad de Concepción, 2026) Moya Ragal, Amaru Gael; Solano Palma, Pablo Andrés
La realización de un Internet Cuántico fue propuesta como una red que permitiría la coexistencia de infraestructura de telecomunicaciones existente con tecnologías cuánticas, permitiendo comunicación mas rapida y segura a través del entrelazamiento. Para implementar un internet cuántico, se requiere el desarrollo de fuentes de luz cuántica robustas y controlables, routers cuánticos eficientes y una tomografía de estados cuánticos precisa. Estos son solo algunos de los desafíos actuales que deben resolverse para avanzar de manera efectiva hacia un internet cuántico funcional. El presente trabajo explora la manipulación efectiva de medios atómicos como una plataforma versátil para diseñar, controlar y medir estados cuánticos de luz. Primero, describimos un estudio experimental de la generación de fotones individuales a través de la emisión atómica colectiva. Usando un conjunto de átomos de rubidio frío, estudiamos la generación de fotones individuales mediante procesos DLCZ (Duan-Lukin-Cirac-Zoller), enfocándonos en las propiedades temporales y estadísticas de los fotones emitidos. Estos resultados se comparan con un protocolo superradiante, demostrando el importante papel de los efectos colectivos en la interacción luz-materia como recurso para la fotónica cuántica. Segundo, desarrollamos un marco teórico de espejos cuánticos (quantum mirrors) y proponemos un procotolo para su utilización en la tomografía de estados cuánticos. Al explotar las interacciones controlables de la luz con una metasuperficie controlada por un sistema de dos niveles, demostramos que la respuesta del espejo proporciona acceso directo a la estructura del espacio de fase de estados no clásicos desconocidos. Finalmente, mostramos un estudio preliminar sobre la generación de un reflector de Bragg en vapores de rubidio, inducido por un laser de control vía onda estacionaria contra-propagante, que resulta en una modulación periódica del índice de refracción, a través del efecto AC Stark. Este sistema se modela mediante una Teoría de Modos Acoplados utilizando un enfoque basado en la susceptibilidad que incorpora absorción, saturación y posiblemente ensanchamiento Doppler. Nuestros resultados muestran que a intensidades de probe más altas, la saturación conduce a un comportamiento no lineal intrínseco de los átomos, el cual podría permitir aplicaciones como all-optical switching.

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