Departamento de Física

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Efecto del contenido de aluminio en la resistencia a la corrosión del sistema de nuevas aleaciones Fe-Mn-Al-C como potencial reemplazo de aceros inoxidables.

Pérez, German Antonio | 2019-08-22

Los aceros Fe-Mn-Al-C han despertado la atención de la comunidad científica debido a las excelentes propiedades que han mostrado a lo largo de numerosos estudios que se han realizado en estos, como también su potencial de reemplazo de diversas aleaciones, debido al bajo costo de los principales elementos aleantes de estos aceros (manganeso y aluminio). En este sentido, el estudio de los aceros Fe-Mn-Al-C frente a la corrosión electroquímica surge bajo la necesidad de conocer la respuesta, ventajas y desventajas de estas aleaciones frente a los medios corrosivos más comunes (medios ácidos y básicos) que puedan presentarse en condiciones industriales. Para el desarrollo de este trabajo, se fundieron en un horno de inducción el siguiente sistema de aleaciones Fe-20Mn-xAl-0.7C (x=0,3,6,9), las cuales fueron posteriormente tratadas termo mecánicamente para lograr una condición de granos equiaxiales, condición conocida industrialmente como condición de “suministro”, debido a las buenas propiedades mecánicas encontradas en este estado. Adicionalmente, el estudio de este acero se comparó frente al comportamiento de aceros comerciales muy usados en la industria AISI 1020 y 304L para comparar la resistencia a la corrosión frente a estos. Mediante microscopia electrónica de barrido (SEM) y espectroscopia de fotoelectrones emitidos por rayos-x (XPS) se estudiaron las superficies corroídas bajos los electrolitos de estudios, para determinar el comportamiento de la capa pasiva frente a estos, como también el roll que juegan cada uno de los elementos en el proceso. Finalmente, se logró determinar el efecto del contenido de aluminio frente a estos procesos de corrosión, en la cual para medio ácidos (H2SO4 y HCl), disminuye notablemente la capacidad pasivante de la capa, facilitando la corrosión y generando valores alto de densidad de corrosión frente a los aceros AISI 1020 y 304L. Por otro lado, el comportamiento del aluminio en la corrosión de medios básicos (NaOH y NaCl) genera bajos valores de densidad de corrosión a medida que el contenido de Al aumenta.

Estudio de las propiedades optoelectrónicas de películas delgadas de CdS y dopadas para aplicaciones en celdas solares.

Mosquera Vargas, Edgar E. | 2021-04-06

En la ejecución del proyecto se estudiaron las propiedades estructurales, morfológicas, vibracionales y ópticas de las películas delgadas de CdS:Al con relación molar [Al]/[Cd] = 0.00, 0.25, 0.30, 0.35, 0.35, 0.45, 0.50, respectivamente. Estas fueron fabricadas a partir de la técnica de deposición de baño químico (CBD – siglas en inglés). La técnica CBD destaca por su simplicidad, bajo costo y fácil escalabilidad. De acuerdo con la situación que se vive debido a la pandemia -COVID 19, algunas medidas experimentales (ver reporte febrero y julio 2020) han sido afectadas por el no acceso al laboratorio -UV. Sin embargo, se ha venido trabajando en el análisis de los resultados obtenidos. Además, un estudio de análisis numérico se ha propuesto usando teoría funcional de la densidad (DFT – siglas en inglés) para obtener la estructura de banda, su densidad de carga y densidad de estados de al menos la estructura de CdS y posteriormente a las estructuras dopadas (Tesis Daniela Herrera Molina- Maestría en Física). De los resultados obtenidos por difracción de rayos-X (XRD – siglas en inglés), las películas delgadas de CdS y CdS:Al presentan una estructura hexagonal (wurtzita) con orientación preferencial (002). Además, el tamaño de cristalito fue estimado para cada muestra. El estudio morfológico por microscopia de fuerza atómica (AFM- siglas en inglés) mostro cambios en su estructura granular con el incremento del contenido del dopante. Un detallado estudio fue llevado a cabo con espectroscopia Raman, donde los modos vibracionales 1LO y 2LO fueron observados confirmando la estructura reportada por XRD. Medidas de Transmitancia, reflectancia, índice de refracción, y coeficiente de extinción fue llevado a cabo para estudiar las propiedades ópticas de las películas bajo el dopaje de aluminio. La brecha de banda incrementa de 2.3 a 2.6 eV con el incremento del dopaje. Aquí podemos afirmar que el dopaje con aluminio claramente afecta las propiedades ópticas y fotoluminiscentes de las películas delgadas de CdS. Como futuros estudios es continuar con el análisis numérico, así como dopar con otros elementos (In, Ga, etc) y estudiar sus propiedades para ventanas en celdas solares de segunda generación.

Desarrollo y caracterización de películas delgadas magneticas de MnAlC producidas por Deposición Física en Fase Vapor (PVD) para aplicaciones como imanes permanentes.

Tabares Giraldo, Jesús Anselmo | 2021-04-26

Este informe presenta una ruta de producción del material base o precursor de la fase no magnética ε-MnAl-C por medio de fusión por arco eléctrico en atmósfera protectora de Ar. Las muestras presentaron una composición de Mn54.3Al44C1.7 y de Mn53.3Al45C1.7 usando Mn, Al y C de alta pureza (mayor a 99.9 %). Las muestras han sido refundidas para aumentar la difusión de los elementos en la muestra as-cast. Se adiciona un 3 at.% de Mn para compensar la pérdida por evaporación durante el proceso de fusión del material. Para mejorar las características en composición del material base a evaporar se realizaron preparaciones con diferentes composiciones de MnAl-C hasta lograr obtener un material con la composición requerida. Adicionalmente, con el propósito de encontrar las mejores condiciones de imán permanente de la aleación MnAlC, se exploraron rutas adicionales, incluyendo la producción de la aleación dopada con material magnéticamente blando como el α-Fe o FeCo. Las muestras obtenidas por fundición en horno a arco se trataron térmicamente siguiendo dos rutas diferentes de tratamiento térmico. Las muestras fueron encapsuladas y mantenidas a 1100°C por 32 horas y luego inactivadas en agua para conservar la fase de altas temperaturas ε-MnAl-C no magnética. En la segunda ruta la muestra fundida se somete a un tratamiento térmico de dos pasos: a 1200 °C (durante 4 h) seguido de 1100 ° C (48 h) lo que nos nos permitió obtener una aleación de ε-MnAlC de concentración notablemente alta después de realizar el proceso de enfriamiento en agua a temperatura ambiente. Las muestras son sometidas a un proceso de recocido que promueve la transformación de la fase ε-MnAl-C a la fase τ-MnAlC. Se establece mediante un estudio XRD que el proceso de recocido óptimo para producir la fase τ-MnAlC requiere realizar un proceso de recocido a 550 ° C durante 30 min. Complementariamente, las muestras se caracterizan por difracción de rayos X, por magnetómetro de muestra vibrante (VSM) y microscopio electrónico de transmisión (TEM).

Estudio del comportamiento de recubrimientos de nitruros protectores nanoestructurados para posibles aplicaciones biomédicas.

Lopera Muñoz, Wilson | 2019-05-16

Este proyecto surge como alternativa posible para dar respuesta a las necesidades crecientes de investigación en el campo de los materiales empleados en biocompatibilidad. Un área que se ha venido transformando en las últimas décadas para obtener nuevos materiales mejorados en razón de costo y propiedades específicas, especialmente aquellas donde se requiere que el material permanezca implantado por un largo periodo de tiempo sin perder propiedades ni causar daños al huésped. En aras de esto, el presente proyecto se planteó la producción de recubrimientos protectores nanoestructurados sobre aceros inoxidables del tipo 316 L, depositados por la técnica de magnetrón sputtering, para posibles aplicaciones biomédicas. Dado que estos recubrimientos han demostrado en estudios previos, presentar muy buenas propiedades mecánicas como resistencia elevada al desgaste y a la tensión, así como buena resistencia a la corrosión, se plantea la posibilidad de emplearlos como recubrimientos protectores alternativos, en la fabricación de implantes y prótesis mecánicas corporales de alto rendimiento. El proyecto implicó la preparación de las probetas de aceros inoxidables 316L con una configuración semicónica (para inmersión controlada) sobre las cuales se depositaron los recubrimientos protectores nanoestructurados, para la posterior evaluación de su biocompatibilidad en fluidos que simulan el plasma sanguíneo y pruebas de citotoxicidad a través de crecimiento celular. Como recubrimientos protectores nanoestructurados, se sintetizaron nitruros ternarios como el nitruro de cromo aluminio (CrAlN) y el nitruro de titanio aluminio (TiAlN), sobre los cuales el Grupo de Películas Delgadas tiene amplia experiencia en el estudio de sus propiedades protectoras antidesgaste, anticorrosivas, mecánicas y tribológicas. Posterior a la obtención de los recubrimientos protectores estos se caracterizaron estructural y morfológicamente mediante Difracción de Rayos X (XRD), Microscopia Electrónica de Barrido (SEM) en sección transversal y Microscopia de Fuerza Atómica (AFM). Igualmente se estudió su comportamiento electroquímico ante la corrosión mediante la técnica de Espectroscopía de Impedancia Electroquímica (EIS). El estudio de la adherencia y del comportamiento al desgaste se llevó a cabo con un tribómetro por Pin-on disk. Finalmente, el estudio de biocompatibilidad se llevó a cabo por inmersión en fluidos simulados tales como el fluido de Hank, así como también se evaluó citotoxicidad empleando la técnica de viabilidad celular por medio del ensayo de reducción del MTT. Los resultados corroboraron las propiedades mecánicas, tribológicas y de resistencia a la corrosión de estos recubrimientos nanoestructurados, además de mostrar promisorias posibilidades en aplicaciones biomédicas como son los implantes sometidos a altas tasas de desgaste acompañados de procesos corrosivos corporales.

Estudio del efecto de conmutación resistiva en heteroestructuras basadas en óxidos multifuncionales.

Gross, Katherine | 2019-07-12

La conmutación resistiva de estructuras tipo conductor/aislante/conductor es actualmente un tópico altamente investigado debido a su potencial aplicación en el campo de dispositivos de memoria no volátil. El propósito general de este proyecto consistió en estudiar los mecanismos de conducción en el efecto de conmutación resistiva (RS) en películas y heteroestructuras basadas en óxidos multifuncionales y su dependencia con parámetros de fabricación y propiedades físicas de los materiales involucrados. Específicamente se fabricaron películas delgadas de óxidos multifuncionales tales como YBa2Cu3O7-δ, La1-xCaxMnO3, BiFeO3, HfO2, CeO2, ZnO(Co, Mn), YMnO3, CuO2, entre otros, las cuales fueron caracterizadas en sus propiedades físicas, estructurales, morfológicas y de transporte eléctrico. Una vez los sistemas estuvieron caracterizados a modo de monocapas, se fabricaron estructuras capacitivas tipo conductor/aislante/conductor utilizando los diferentes materiales óxidos en combinaciones tales como HfO2/Pt/TiO2/SiO2/Si, La1-xCaxMnO3/YBa2Cu3O7-δ, BiFeO3/YBa2Cu3O7-δ, (Mn, Co)ZnO/YMnO3, entre otros. Sobre estos sistemas se realizaron mediciones de magnitudes físicas que permitieron caracterizar el fenómeno de conmutación resistiva (Curvas I-V, capacitancia, r(R)=RHRS/RLRS, tiempos de retención, entre otros) y su dependencia con parámetros de deposición y material de los electrodos con el fin de dilucidar sobre los mecanismos de conducción. Se identificó que el espesor del óxido aislante juega un papel importante en la conmutación eléctrica del dispositivo; tal es el caso del sistema HfO2/Pt/TiO2/SiO2/Si. Este sistema se caracterizó usando indio (In) como electrodo superior variando el espesor de la capa HfO2 en un rango de 20 a 155 nm. Al variar el espesor, el dispositivo exhibió respuestas de conmutación resistiva diferentes de carácter unipolar, bipolar y complementaria. El dispositivo In/HfO2(155nm)/Pt exhibió un tiempo de retención superior a 1.8 x 105 s, valor con el cual se extrapola la retención de los estados de resistencia a un orden de 10 años. Por otro lado, se estudió la respuesta de conmutación resistiva en función del material del electrodo superior, usando YBa2Cu3O7-δ y Ag en el sistema BiFeO3/YBa2Cu3O7-δ; encontrándose asimetrías en las curvas corriente-voltaje que permiten elucidar el mecanismo de conducción presente en cada caso.

Influencia del número de bicapas en las propiedades mecánicas y tribológicas en recubrimientos multicapa [TiN/TiCrN]n depositados por magnetrón sputtering.

Colorado Restrepo, Hernán Darío | 2019-12

La industria metalmecánica es uno de los principales sectores económicos del país, este sector, se basa en la trasformación de materiales en bienes que van desde tuberías, laminas y cualquier otra estructura metálica, para estos procesos, es indispensable el uso de dispositivos como lo son las herramientas de corte (discos de corte, brocas, escariadores, mandriles e.t.c), dichos dispositivos, son constantemente expuestos constantemente en ambientes agresivos y altos esfuerzos durante los procesos de transformación, estos dispositivos presentan altas tasas de desgaste, los cuales, requieren y obligan a que se realice paros o tiempos muertos dentro de los procesos de transformación con el fin de realizar cambios o mantenimiento de las misas, estos tiempos muertos dentro de los procesos de trasformación, se traducen en tiempo, dinero y perdida de eficiencia de dichos procesos, para ello, este proyecto consistió en realizar un estudio sistemático sobre recubrimientos multicapas basado en [TiN/TiCrN]n con el fin de determinar si dichos recubrimientos presentan características y propiedades que lo pueden hacer como un candidato potencial a la hora de implementar revestimientos protectores sobre herramientas de corte dentro de la industria metalmecánica. Para este proyecto se definió como principales objetivos, la síntesis de recubrimientos monocapas (TiN y TiCrN) donde se pudiera estudiar el comportamiento de dichos recubrimientos por separados y los sistemas multicapas [TiN/TiCrN]n donde se obtuvieron n= (1, 25 y 50) bicapas, para estudiar el efecto del aumento del número de bicapas en las propiedades mecánicas, tribológicas y electroquímicas. Dichos recubrimientos monocapas y multicapas fueron caracterizados para determinar propiedades como: Estructura cristalina, rugosidad, tamaño de grano, dureza, módulo de elasticidad, coeficiente de fricción, curvas tafel e impedancia electroquímica, con el fin de determinar el número de bicapas donde se encontraron un mejor conjunto de propiedades. Con los resultados obtenidos, finalmente se realizó un índice de mérito donde se relacionó varias propiedades (mecánicas, tribológicas y electroquímicas) donde se determinó que el sistema multicapa [TiN/TiCrN]n para n= 50 bicapa presenta el mejor conjunto de propiedades, demostrando que este sistema es la mejor opción a la hora de implementar revestimientos protectores en herramientas de corte.

Estudio de fases y transiciones de fase cuánticas magnéticas en sistemas fuertemente correlacionados de baja dimensionalidad.

Rodríguez Ramírez, Karem | 2020-07-09

En particular en el caso del sistema bosónico espinorial de espín-1 en la presencia de un campo de Zeeman cuadrático en la fase fuertemente correlacionada de estado de Mott, se logró entender e implementar dos (2) estrategias de estudio, una determinista y una estocástica. La primera estrategia -determinista- está basada en el método variacional, que involucra el ansatz de Gutzwiller y evolución en tiempo imaginario, para obtener y estudiar el estado base y con esto las fases ferromagnéticas del sistema bosónico de espín-1 en redes ópticas cuadradas unidimensionales y bidimensionales. Como principal producto de esta línea se tiene el trabajo de grado del estudiante Gustavo Marín. La segunda estrategia -estocástica- está basada en el método de Monte Carlo cuántico, específicamente el algoritmo de World lineas, por medio del cual se mapea la función de partición cuántica del sistema 1D a la función de partición clásica del sistema 2D donde la dimensión adicional está dada por el tiempo imaginario que conduce nuevamente la obtención del estado base y por ende las fases ferromagnéticas del problema. De este línea de investigación se obtuvieron dos productos principales, el trabajo de grado del estudiante Santiago Figueroa y un artículo aceptado en la revista Mexicada de Física. Y el estudiante Santiago Figueroa obtuvo mención Meritoria en su trabajo de grado. En el caso de los sistemas fermiónicos, se analizaron fermiones polarizados (sin tener en cuenta el grado de libertad de espín) y fermiones espinoriales de espín 3/2. Para el primer caso, fermiones sin espín, se obtuvieron y analizaron los modos de borde de energía cero, los cuales son modos que pertenecen a una fase con topología no trivial que se encuentran protegidos en la mitad del gap del espectro energético del sistema. Utilizando la metodología de Bogoliubovde Gennes se lograron aislar y se obtuvieron sus funciones de onda, tanto representación de posición como de momento y se analizó todo el diagrama de fase desde la fase no topológica (trivial) a la topológica. Dos productos se obtuvieron en esta línea, el trabajo de grado de la estudiante Nadia Rivera y un artículo aceptado en la revista Mexicana de Física, donde la estudiante obtuvo mención meritoria en su trabajo de grado. En el segundo caso, espines de 3/2, la investigación se llegó hasta la proposición de un circuito cuántico con el cual realizar el protocolo de teleportación utilizando el estado de Dimero de espin 3/2 como medio para teleportar un estado simple de espin ½.

Modelo unidimensional de crecimiento epitaxial : distribución de tamaño de islas.

González Cabrera, Diego Luis | 2017

Se estudia el efecto de la agregación obstaculizada en el proceso de formación de islas en una y dos dimensiones para un modelo de islas puntuales de crecimiento epitaxial con tamaño de núcleo crítico. En nuestro modelo, la adhesión de monómeros a islas pre-existentes está obstaculizado por una barrera adicional, caracterizada por una longitud la. Para la=0 las islas se comportan como sumideros perfectos mientras que para la → ∞ se comportan como fronteras reflectivas. Para valores intermedios de la, el sistema exhibe un cambio entro dos tipos diferentes de procesos: agregación limitada por difusión (DLA) y agregación limitada por reacción (ALA). Las distribuciones de zonas de captura (CZ) y de tamaño de islas (IS) son calculadas para diferentes valores de i y la. Con el fin de obtener una buena descripción del proceso de nucleación, se propone un modelo de fragmentación basado en una descripción aproximada de la nucleación dentro de los espaciamientos en 1D y de las zonas de captura en 2D. En ambos casos, la nucleación es descrita usando dos probabilidades con fundamento físico cada una de las cuales está relacionada con los parámetros microscópicos del modelo (i y la). Probamos nuestro modelo analítico con extensas simulaciones numéricas y con resultados establecidos previamente. El modelo propuesto describe excelentemente el comportamiento estadístico del sistema para valores arbitrarios de la e i = 1, 2 y 3; esto nos permite usar el modelo para determinar el valor de la barrera a partir de resultados experimentales.

Propiedades de coherencia cuántica en sistemas bosónicos de baja dimensionalidad.

Rodriguez Ramirez, Karem Cecilia | 2019-10-31

En este proyecto, presentamos la implementación de un interferómetro Mach-Zehnder explorando las propiedades de coherencia de ondas de materia bosónicas ultra frías. El sistema es modelado mediante la ecuación de Gross-Pitaevskii. La onda incidente es dividida 50:50 por un potencial doble pozo dependiente del tiempo. Un haz experimenta un corrimiento de fase controlado y finalmente los dos haces se recombinan. Las soluciones son obtenidas mediante diferencias finitas para la discretización espacial y Runge-Kutta para la evolución temporal. Se presentan la densidad y la fase para diferentes potenciales externos desarrollados, para cada caso la fidelidad es monitoreada para analizar la adiabaticidad del proceso dinámico. El otro sistema bosónico bajo estudio es un sistema molecular reticular unidimensional de moléculas LiCs que se encuentra en la fase fuertemente interactuante de aislante de Mott, con una molécula por sitio preparada en el estado base y primer estado excitado rovibracional en presencia de un campo eléctrico perpendicular a la red. A grandes distancias intermoleculares, la interacción dipolo-dipolo en la aproximación de primeros vecinos domina la dinámica del problema. La entropía de entrelazamiento de Von Neumann generada durante la dinámica es presentada para evoluciones temporales cortas. El potencial de este tipo de sistemas moleculares para ser usados en protocolos de información cuántica se evidencia en la aparición temprana de un ordenamiento a largo alcance en la matriz densidad de una partícula. Las simulaciones numéricas son hechas usando el algoritmo de evolución temporal de decimación en bloque basado en el formalismo de estados producto de matriz y la descomposición de Susuki-Trotter.

Expansión acelerada del universo con Modelos Escalar-Tensoriales.

Granda Velasquez, Luis Norberto | 2019-10-31

La cosmología actual presenta dos retos muy importantes tanto para la física como para la ciencia moderna. Estos son el problema de la energía oscura que exige la existencia de un nuevo tipo de materia de presión negativa, o de la modificación de relatividad general a distancias cosmológicas y el problema de la inflación cósmica, que trata de resolver los problemas del Big Bang, y a los cuales se dedican importantes experimentos observacionales y estudios teóricos den los grandes centros de investigación en el mundo. El descubrimiento de la expansión acelerada del universo ha dado lugar a numerosas investigaciones que tratan de explicar el origen de este fenómeno. Para abordar este problema se han propuesto diferentes modelos de campos escalares de energía oscura, como los modelos de quintessence, tachyon, dilaton, k-essence, los cuales describen la energía oscura con una ecuación de estado mayor que -1. Por otro lado, recientemente se han hecho mediciones más precisas del parámetro de Hubb (H) que favorecen un universo en una fase de expansión tipo phantom, lo cual implica una revisión tanto del modelo estándar actual con la constante cosmológica, como de los modelos dinámicos con campos escalares de quintaescencia, dado que éstos últimos no podrían dar cuenta de una ecuación de estado por debajo -1. Esto tendría fuertes implicaciones ya que se podría descartar

Sistemas clásicos de espines fuera del equilibrio y crecimiento epitaxial coloidal : un enfoque numérico a través de los métodos de Monte Carlo Cinético y Metrópolis.

Granada Echeverry, Juan Carlos | 2019-10-31

Con base en el método Monte Carlo, se implementaron algoritmos versátiles para dilucidar propiedades magnéticas y de dinámica molecular de sistemas de baja dimensionalidad. Se describió la evolución y la deposición de partículas coloidales dentro de una suspensión bajo un campo externo, así como su difusión lateral y el proceso de formación de islas. Se implementaron simulaciones con muestreo aleatorio para el estudio de propiedades estadísticas de sistemas magnéticos tipo Ising, prestando especial atención al problema de la percolación, el procedimiento de inversión de espín y el cálculo de la diferencia de energías entre configuraciones con el fin de examinar la coercitividad y la remanencia de imanes permanentes en la presencia de campos magnéticos externos. También se implementaron algoritmos numéricos para sistemas de baja dimensionalidad de pocos y muchos cuerpos, con el fin de estudiar la dinámica de Moléculas diatómicas polares en presencia de un campo eléctrico constante y uniforme, considerando un ensamble de moléculas polares en una red óptica 2D en el régimen de aislante de Mott, con una molécula por sitio y prestando especial atención a la intensidad del parámetro experimental que caracteriza la trampa e incluyendo un campo eléctrico perpendicular al arreglo 1D. Se hallaron las condiciones de acople de los estados rotacionales en el límite de campo débil los estados y se estudió el efecto del campo sobre los estados rotacionales “vestidos” y se determinó el corrimiento necesario para obtener la energía de excitación por sitio, ilustrando los resultados para varias moléculas alcalinas.

Mejoramiento de las propiedades fotocatalíticas de óxidos metálicos nanoestructurados a base de TiO2.

Vargas Zapata, Ruben Antonio | 2019-10-30

Se fabricaron exitosamente nanopartículas del óxido metálico TiO2 usando un método químico sencillo y reproducible seguido de calcinación en aire. La estructura y cristalinidad de las muestras fueron determinadas por difracción de rayos-X (XRD). Los análisis de espectroscopía infrarroja con transformada de Fourier (FTIR). Los análisis composicionales se realizaron con microscopia electrónica de barrido combinado con energía dispersa de rayos-X (SEM-EDX). Medidas de absorbancia de luz ultravioleta y visible fueron analizadas para determinar la longitud de onda de absorción y la brecha de energía óptica. Medidas de fotoluminiscencia fueron llevadas a cabo para analizar los defectos estructurales y comparar con las propiedades fotocatalíticas de las muestras en la degradación del colorante naranja metilo (MO).

Caracterización teórica de la respuesta óptica y excitaciones de plasmones localizados y no localizados en cristales fotónicos formados por materiales dispersivos.

Calero Quintero, Jesus Maria | 2019-10-30

En las dos últimas décadas ha crecido el interés por estudiar los cristales fotónicos, debido esencialmente a la posibilidad que ofrecen de controlar la luz que pasa a través de ellos. Aunque la estructura de bandas en cristales fotónicos 1D y 2D fabricados con metales, dieléctricos y otros materiales ha sido estudiada, son muchos los aspectos que no se han abordado aún. Por ejemplo, considerar la inclusión de otros tipos de materiales dispersivos tales como superconductores, sulvanitas y grafeno en cristales fotónicos 1D y 2D con diferentes arreglos geométricos. Tampoco se conocen estudios sistemáticos relacionados con la influencia de parámetros externos de control, tales como presión hidrostática o temperatura, sobre la estructura de bandas fotónicas de dichos cristales fotónicos. Los principales objetivos del proyecto pueden sintetizarse en tres categorías: i) efectuar cálculos de estructura de bandas fotónicas y distribuciones de campo electromagnético en cristales fotónicos 2D compuestos por barras metálicas de sección transversal cuadrada, y estudiar los modos plasmónicos existentes en las fronteras de separación. ii) Estudiar la respuesta óptica de cristales fotónicos 1D y 2D, compuestos por aire y semiconductores cuaternarios, ante incidencia oblicua de la radiación electromagnética. iii) Calcular estructuras de bandas fotónicas de cristales fotónicos consistentes en cortezas cilíndricas superconductoras con núcleo dieléctrico, dispuestas en arreglos de redes cuadrada y triangular, y estudiar la influencia de la temperatura y geometría sobre dichas estructuras de bandas

Fe-ZnO nanoestructurado obtenido por aleamiento mecánico y sol-gel.

Zamora Alfonso, Ligia Edith | 2018-08-24

El planteamiento principal de este proyecto era el de encontrar la forma más idónea para preparar el semiconductor magnético ZnO dopado con Fe sin la presencia de fases impuras. El proyecto se propuso de tal forma que se hacían diferentes formas de preparar las muestras y estudiarlas experimentalmente. Las tres formas que se optó para preparar las muestras fueron: A. La primera por aleamiento mecánico entre polvos puros de Fe y ZnO; dopando el ZnO con un 10% de Fe. En el aleamiento mecánico existe un parámetro importante que es la relación entre el peso de las bolas con el peso de la muestra (BPR por sus siglas en Inglés). Se encontró que al aumentar esta relación se logra que todo el Fe penetre dentro de la matriz de ZnO, evitando las fases impuras. Como resultado se logra proponer un modelo fenomenológico de polarones para explicar el mecanismo de magnetización en este modelo. B. La segunda forma de preparar el sistema fue: Alear el ZnO con un 10% de magnetita (Fe3O4). En este caso además de la fase pura de ZnO se obtuvo la fase Fe2O4Zn1 conocida como Franklinite. Entonces existen fases impuras. C. La tercera forma de preparar el sistema: A través de la técnica conocida como sol gel; se prepararon cambiando la concentración del dopante, las muestras obtenidas se estudiaron (as cash) y además se depositaron sobre cristales simples de Si. Lo importante de estas muestras fueron las medidas de reflactancia y la caracterización eléctrica, mostrando un comportamiento semiconductor.

Estudio Experimental y Computacional de sistemas Magnéticos nanoestructurados y nanoparticulados y el efecto del Ni en las propiedades de imanes permanentes

Aguirre Contreras, William Richard | 2018-08-23

Con programación en C++ simulamos sistemas de dos nanopartículas (NPs) esféricas tipo núcleo/coraza con estructura bcc, con espines interactuando por intercambio directo (ferro en el núcleo, y antiferro en la coraza), con Hamiltoniano de Ising ½ y con las NPS interactuando por interacción dipolar magnética con un acople de intensidad g (g = 0, 1x10-6, 5 x10-6, 1x10-5, 5x10-5, … 5x10-2 y 1x10-1). Variando los radios externos, desde Re=1 hasta 5 parámetros de red y diferentes espesores, por método de Monte Carlo (con dinámica de Metropolis con flipeo por espín y por nanopartícula) se enfriaron los sistemas en campo nulo (ZFC) y se obtuvieron sus energías, magnetizaciones, capacidades caloríficas, susceptibilidades y factores de Edward Anderson. Los resultados fueron analizados con programación hecha en VBasic (Excel®) y se encontró que los sistemas presentan a temperaturas altas transiciones críticas (Curie, Neel o Curie/Neel) y a temperaturas bajas transiciones superpara-superferro a una “temperatura de bloqueo” (TB); esta temperatura TB crece con el factor de acople dipolar g y, a diferencia de la reportado en la literatura, no depende del tiempo t de la medida, este resultado fue verificado al solucionar en forma exacta los correspondientes sistemas de nanopartículas de 15 átomos.

Prospección geoarqueológica en la Universidad del Valle, sede Meléndez, Cali, Colombia.

Rodríguez, Carlos Armando | 2018-05-02

En este proyecto se presentan los resultados de las prospecciones geoeléctricas y arqueológicas realizadas durante la cuarta temporada de campo de los estudios geoarqueológicos en la Ciudad Universitaria Meléndez en el año 2010, en desarrollo del proyecto Prospección Geoarqueológica en la Universidad del Valle, sede Meléndez, Cali, Colombia, aprobado por la Convocatoria Interna de la Universidad del Valle en el año 2010. En un primer apartado relacionamos los antecedentes de los estudios geofísicos en yacimientos arqueológicos de la Universidad del Valle, que se adelantaron durante tres temporadas de campo entre 1995 y 2004. El segundo capítulo está dedicado a los trabajos de campo realizados durante la cuarta temporada en el año 2010. Siguen unas conclusiones del proyecto y una bibliografía utilizada. Finalmente, presentamos dos anexos, en el primero relacionamos las tablas de cálculo y las curvas de los perfiles de resistividad eléctrica, mientras en el segundo aparece la cartera topográfica.

Teoría de Floquet para el estudio de correlaciones en sistemas atómicos dependientes periódicamente en el tiempo.

Rodríguez Ramírez, Karem Cecilia | 2018-04-25

Los conceptos de correlaciones y complejidad van de la mano en sistemas atómicos. Incluso sistemas relativamente ``pequeños'' pueden ser extremadamente complejos debido a las fuertes correlaciones entre sus constituyentes. En este proyecto se estudiaron las correlaciones y sus consecuencias en dos clases de sistemas atómicos con dependencia periódica en el tiempo: el átomo de helio forzado periódicamente y átomos fríos en redes ópticas que incluyen modulaciones periódicas en el tiempo.

Control del Estado cuántico de moléculas frías.

Londoño Flórez, Beatriz Elena | 2018-04-25

El rápido avance en la tecnología de fuentes de radiación y la ingeniería a nivel nanométrico van de la mano con exhaustivos análisis numéricos y analíticos, como el llevado a cabo en este proyecto, que nos permiten comprender la magnitud y complejidad de la espectroscopia molecular y su dinámica a temperaturas muy bajas (T~ μK). La presencia de radiación permite proponer esquemas de control cuántico sobre los diversos grados de libertad internos de las moléculas (estados hiperfinos, rotacionales, vibracionales). Hemos analizado aquí la dinámica de dos y tres estados electrónicos acoplados, en los cuales una gran cantidad de niveles El rápido avance en la tecnología de fuentes de radiación y la ingeniería a nivel nanométrico van de la mano con exhaustivos análisis numéricos y analíticos, como el llevado a cabo en este proyecto, que nos permiten comprender la magnitud y complejidad de la espectroscopia molecular y su dinámica a temperaturas muy bajas (T~ μK). La presencia de radiación permite proponer esquemas de control cuántico sobre los diversos grados de libertad internos de las moléculas (estados hiperfinos, rotacionales, vibracionales). Hemos analizado aquí la dinámica de dos y tres estados electrónicos acoplados, en los cuales una gran cantidad de niveles.

Evaluación de recubrimientos de multicapas de α-Al2O3 /8YSZ para la protección frente a la corrosión a altas temperaturas

Zambrano Romero, Gustavo A. | 2018-04-25

El objetivo del presente proyecto de investigación es la síntesis y la caracterización de recubrimientos de barrera térmica (TBC – recubrimientos de barrera térmica, por sus siglas en inglés) tipo multicapa de α-Al2O3 /8YSZ en forma de película delgada, para sus aplicaciones en dispositivos de alto desempeño, como los que son depositados sobre aleaciones metálicas sometidas a altas temperaturas. El proyecto incluye la síntesis, el crecimiento, la caracterización, en particular su comportamiento a la corrosión a altas temperaturas. Los recubrimientos con estructura tipo multicapa constituyen una de las propuestas actuales más eficaces para conseguir recubrimientos con propiedades mejoradas. Este tipo de sistemas o estructuras se basan en el apilamiento periódico de capas alternadas de materiales diferentes, por lo cual estas estructuras mejoran la adhesión del recubrimiento al substrato, al reducir las tensiones internas y la fragilidad del material. En el presente trabajo de investigación se depositaron recubrimientos tipo multicapas de alúmina en fase alfa (α-Al2O3), el cual es un oxido estable de crecimiento lento y con un coeficiente de expansión térmica moderado y de Circonia estabilizada con Itria al 8 % (8YSZ) recubrimiento utilizado en aplicaciones tribológicas a altas temperaturas debido a su baja conductividad térmica, alto coeficiente de expansión térmica, (similar al de los metales), buena combinación de alta tenacidad, relativa alta dureza y resistencia a la corrosión por erosión. Los substratos utilizados fueron aceros para alta temperatura y silicio para cierto tipo de caracterizaciones. Con el propósito de estudiar la influencia de la variación del periodo en este tipo de recubrimientos, sobre su estructura cristalina, y el posible cambio en las propiedades de resistencia a la corrosión a altas temperaturas, se plantea diseñar multicapas de [α-Al2O3/8YSZ]n variando el número de bicapas en 1, 10, 30, 50 y 70 y la periodicidad espacial en λ = 1.5 μm, λ = 300 nm, λ = 100 nm, λ = 60 nm, λ = 43 nm , manteniendo el espesor total de película constante 2 μm. Las muestras se caracterizaran estructural y morfológicamente mediante Difracción de Rayos X (XRD), Microscopia de Fuerza Atómica (AFM) y Microscopia Electrónica de Barrido (SEM). El estudio del comportamiento electroquímico a altas temperaturas, se llevara a cabo por medio del ensayo de corrosión por sales fundidas por medio de la Espectroscopia de Impedancia Electroquímica (EIS).

Escalones interactuantes y formación de islas durante el crecimiento epitaxial 2.

González Cabrera, Diego Luis | 2018-04-25

Los procesos de crecimiento manifiestan una serie de fenómenos fuera del equilibrio los cuales han sido objeto de muchos estudios durante los últimos años. Sin embargo, la importancia de los procesos de crecimiento van más allá del contexto académico. Por ejemplo, el conocimiento de los procesos atomísticos envueltos en el crecimiento de películas en el régimen submonocapa es crucial en la producción de dispositivos nanoelectrónicos.