http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/67921 Maestría en Física Mon, 06 Jul 2026 02:43:43 GMT 2026-07-06T02:43:43Z http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/69257 Estudio de los efectos del confinamiento, interferencia y reflexión parcial del espín en grafeno de alta calidad mediante análisis de curvas de precesión Sierra Martínez, Charles David; Guarochico Moreira, Víctor Hugo, Director CONDITION FOR PROJECT PUBLICATION. Spin transport in graphene has attracted significant interest in spintronics due to the long spin diffusion lengths and spin relaxation times observed even at room temperature. The experimental extraction of these parameters is commonly based on fitting Hanle spin precession curves measured in the non-local geometry, which are traditionally interpreted using models that assume an infinitely long transport channel. However, in high-quality graphene devices with finite-length channels, where the channel length is comparable to or shorter than the spin diffusion length, these assumptions are no longer valid. In this work, the effects of spin confinement, interference, and partial spin reflection in finite-length graphene channels are analyzed through the fitting of Hanle spin precession curves. An extension of the analytical solution of the Bloch equation is employed, explicitly incorporating geometric effects associated with spin reflection at the channel ends and interference between multiple reflected spin trajectories. The transport parameters obtained from this extended model are compared with those extracted using the conventional fitting approach. The results demonstrate that the traditional analysis can lead to significant discrepancies in the extraction of the spin relaxation time, diffusion coefficient, and spin diffusion length when geometric effects are not taken into account. In particular, an overestimation of the spin relaxation time is observed in the strong confinement regime. Additionally, the possible transition to a zero-dimensional spin transport regime is analyzed when the device length is much smaller than the spin diffusion length, characterized by a nearly uniform spatial distribution of the spin chemical potential and a Lorentzian response of the Hanle curves. This work highlights the importance of explicitly considering confinement and partial reflection effects for a physically consistent interpretation of spin transport in graphene. Keywords: Graphene spintronics, Hanle spin precession, Spin confinement, Spin interference and reflection. CONDICIONAMIENTO DE PUBLICACION DE PROYECTO. El transporte de espín en grafeno ha despertado un gran interés en la espintrónica debido a las largas longitudes de difusión y tiempos de relajación del espín observados incluso a temperatura ambiente. La extracción experimental de estos parámetros se basa comúnmente en ajustes de curvas de precesión de Hanle en geometría no local, las cuales se interpretan tradicionalmente mediante modelos que asumen un canal de longitud infinita. Sin embargo, en dispositivos de grafeno de alta calidad con canales de longitud finita, donde la longitud del canal es comparable o menor que la longitud de difusión de espín, estos supuestos dejan de ser válidos. En este trabajo se analizan los efectos del confinamiento, la interferencia y la reflexión parcial del espín en dispositivos de grafeno de canales finitos mediante el ajuste de curvas de precesión de Hanle. Se emplea una extensión de la solución analítica de la ecuación de Bloch que incorpora explícitamente los efectos geométricos asociados a la reflexión del espín en los extremos del canal y a la interferencia entre trayectorias varias veces reflejadas. Los parámetros de transporte obtenidos a partir de este modelo se comparan con aquellos extraídos mediante el ajuste convencional. Los resultados muestran que el análisis tradicional puede conducir a discrepancias significativas en la extracción del tiempo de relajación de espín, el coeficiente de difusión y la longitud de difusión cuando no se consideran los efectos geométricos. En particular, se observa una sobreestimación del tiempo de relajación en el régimen de fuerte confinamiento. Asimismo, se analiza la posible transición hacia un régimen de transporte cero-dimensional cuando la longitud del dispositivo es mucho menor que la longitud de difusión de espín, caracterizado por una distribución espacial casi uniforme del potencial químico de espín y una respuesta Lorentziana de las curvas de Hanle. Este trabajo resalta la importancia de considerar explícitamente los efectos de confinamiento y reflexión parcial para una interpretación físicamente consistente del transporte de espín en grafeno Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/69257 2026-01-01T00:00:00Z http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/67922 Estudio del modelo de fuerza óptica para el análisis del comportamiento dinámico de partículas dieléctricas en el regimen de Rayleigh Intriago Panchano, Alex Javier; Lamilla Rubio, Erick Abraham, Director This study analyzes the effect of optical forces, which include the gradient force and the scattering force, on the trajectory of a dielectric particle confined in an optical field under the Rayleigh regime. The study examines how the initial optical and environmental conditions affect the dynamic behavior and stability of the particle, in order to determine the optimal parameters that ensure its stability within the trap. Based on existing models, a mathematical analysis of the optical forces on dielectric particles in optical traps under the Rayleigh regime was carried out, extending the model for charged particles to dielectric particles in order to deduce the gradient and scattering forces acting on dielectric particles by a Gaussian beam. Additionally, numerical simulations with a polyethylene particle and a fiber laser were conducted to analyze its three-dimensional trajectory, considering projections in the transversal and longitudinal planes. The results showed that the gradient force dominates in the transversal plane, while the scattering force influences the longitudinal plane, varying with the laser intensity. A simple harmonic motion was observed in the transversal plane within the interval [−w05,+w05 ], and a polynomial curve trajectory in the longitudinal plane within the interval [0,zR5 ], with errors below 8%. This research enhances the understanding of the mechanisms behind particle trapping and manipulation, opening new opportunities for precise control at microscopic and nanometric scales, with applications in science and technology. Keywords: Optical forces, Rayleigh regime, Gaussian beam, trajectory of a dielectric particle. El presente estudio analiza el efecto de las fuerzas ópticas, que comprenden la fuerza de gradiente y la fuerza de scattering, sobre la trayectoria de una partícula dieléctrica confinada en un campo óptico bajo el régimen de Rayleigh. Se examinan cómo las condiciones ópticas y ambientales iniciales afectan el comportamiento dinámico y la estabilidad de la partícula, para determinar los parámetros óptimos que aseguren su estabilidad en el confinamiento. Tomando como referencia los modelos existentes, se realizó un análisis matemático de las fuerzas ópticas sobre partículas dieléctricas en trampas ópticas bajo el régimen de Rayleigh, extendiendo el modelo de partículas cargadas a partículas dieléctricas, para deducir las fuerzas de gradiente y scattering que actúan sobre partículas dieléctricas por un haz gaussiano. Además, se realizaron simulaciones numéricas con una partícula de polietileno y un láser de fibra permitieron analizar su trayectoria tridimensional, considerando proyecciones en los planos transversal y longitudinal. Los resultados mostraron que la fuerza de gradiente predomina en el plano transversal, mientras que la fuerza de scattering tiene influencia en el plano longitudinal, variando con la intensidad del láser. Se observó un movimiento armónico simple en el plano transversal dentro del intervalo [−w05,+w05 ], y una trayectoria de una curva polinómica en el plano longitudinal en el intervalo [0,zR5 ], con errores inferiores al 8%. Esta investigación mejora la comprensión de los mecanismos de atrapamiento y manipulación de partículas, abriendo nuevas oportunidades para su control preciso a escalas microscópicas y nanométricas, con aplicaciones en ciencia y tecnología. Wed, 01 Jan 2025 00:00:00 GMT http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/67922 2025-01-01T00:00:00Z