Facultad de Ciencias Naturales y Exactas

|

Modificación de las propiedades electrónicas de complejos pinza tipo (NS2) DE Ni (II).

Benítez Vásquez, Luis Norberto | 2020-10-05

Basados en el sitio activo de la hidrogenasa, se han sintetizado diferentes tipos de complejos capaces de reducir protones provenientes del agua, usando complejos generalmente de Ru (II) como fotosensibilizadores que son excitados por la luz solar promoviendo la transferencia de electrones al sitio donde ocurre la catálisis en la superficie de un semiconductor como el TiO2. Recientemente, se han desarrollado sistemas híbridos que funcionalizan covalentemente los complejos de Ru (II) con los complejos responsables de la catálisis haciendo innecesario el uso de superficies semiconductoras, facilitando y direccionando la transferencia de electrones lo cual aumenta tanto la velocidad del proceso como la eficacia del mismo. En este proyecto se propuso sintetizar y caracterizar espectroscópicamente compuestos bimoleculares formados por un enlace covalente entre un fotosensibilizador poliaromático como lo son los derivados del pireno con complejos pinza de Ni (II), para determinar sus propiedades electrónicas junto con su capacidad fotocatalítica en la reducción de protones frente a los sistemas acoplados en semiconductores.

Estudio analítico y numérico de un sistema tipo Benjamin-Ono para ondas internas.

Muñoz Grajales, Juan Carlos | 2021-07-26

En este proyecto, se estudió con un enfoque numérico un sistema de tipo Benjamin- Ono generalizado (gBO) que describe la propagación de ondas internas que se forman en un fluido estratificado que consta de dos capas con densidades constantes diferentes. Los objetivos específicos que se propusieron son los siguientes: 1.Implementar un esquema numérico de tipo espectral para aproximar la solución del problema de Cauchy asociado al sistema (gBO). 2.Analizar numéricamente el orden de error, y propiedades de los esquemas numéricos propuestos, tales como, la convergencia y la estabilidad. 3.Implementar un esquema numérico para aproximar soluciones de onda viajera (periódicas y no periódicas) para el sistema (gBO).

Integrales multiplicativas sobre campos no arquimedeanos y punto de Heegner.

Bermúdez Tobón, Yamidt | 2016-11-09

Este proyecto tiene dos partes, la primera busca demostrar que el algoritmo expuesto para encontrar ecuaciones elípticas desde el parámetro de Tate, funciona en todos los casos. La segunda parte es mejorar el algoritmo presentado para calcular integrales multiplicativas con el fin de calcular el parámetro de Tate con precisión alta.

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.

Análisis de la huella genómica en la mosca de la fruta Anastrepha obliqua asociada con su condición de insecto polífago.

Toro Perea, Nelson | 2021-02-11

Anastrepha obliqua (Macquart) (Diptera: Tephritidae) es una de las principales plagas de impacto económico en el neotrópico ya que sus larvas se alimentan de una gran diversidad de frutos de interés comercial. Se considera un insecto polífago, por lo que infesta plantas de diferentes familias taxonómicas, demostrando que ésta especie puede colonizar y adaptarse a nuevas plantas hospederas. En Colombia, se ha detectado a A. obliqua infestando hospederos nativos como la ciruela y el arazá, y hospederos exóticos como el mango y el carambolo. El cambio a nuevos hospederos pone en alerta la fruticultura en el país, y puede conducir, por ejemplo, a procesos de diversificación lo cual puede llevar a la formación de razas de hospederos, nuevos taxa o complejos de especies. Un número limitado de estudios se han enfocado en entender el efecto que tienen las plantas hospederas en las poblaciones de especies del género Anastrepha. Para contribuir con información que permita responder esta pregunta, nosotros usamos la técnica pooled RAD-seq para evaluar la diferenciación genómica y estructura poblacional de A. obliqua relacionada con tres plantas hospederas: ciruela (Spondias purpurea) y mango (Mangifera indica) de la familia Anacardiaceae, y carambolo (Averrhoa carambola) de la familia Oxalidaceae.

Diversidad genética de peces del Santuario de Fauna y Flora Malpelo, con énfasis en las especies endémicas.

Tavera, Jose | 2019-06-12

Las especies endémicas son especialmente vulnerables a las perturbaciones y se sitúan en mayor riesgo de extirpación local que las especies con distribuciones más extendidas. Esto es debido a factores (evolutivos, oceanográficos, biológicos, ecológicos y genéticos) que operan a diferentes escalas espacio/temporales, conviertendo a estas especies en una oportunidad única para estudiar y comprender el origen o mantenimiento de la vida en el planeta. El presente trabajo analizó el estado de la diversidad genética de los peces endémicos (Axoclinus rubinoffi, Acanthemblemaria stephensi, Halichoeres malpelo y Chriolepis lepidota) del Santuario de Fauna y Flora Isla Malpelo. Se colectaron alrededor de la isla, un total de 30 individuos por cada una de las especies, para realizar la amplificación de la región mitocondrial control (D-loop). Posteriormente, se calculó el número de haplotipos (Hn), la diversidad haplotípica (Hd) y la diversidad nucleotídica (π). Se realizaron redes de haplotipos y se compararon los indicadores de diversidad genética con especies estrechamente relacionadas. La especie que presentó mayor diversidad haplotípica fue H. malpelo, seguida por A. rubinoffi, A. stephensi y en último lugar, C. lepidota. Todas las especies endémicas presentaron valores de diversidad haplotípica y nucleotídica menores con respecto a especies cercanas que han sido evaluadas en otras investigaciones, usando la región control mitocondrial. Esto puede deberse a tamaños efectivos reducidos, o a rasgos en la historia de vida que limitan la capacidad de dispersión, dos factores que influyen considerablemente en los niveles de diversidad genética de las especies.

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).

Superficies con propiedades antimicrobianas para el control inmunohematológico de la sangre y hemoderivados : síntesis, caracterización y estudio de sus propiedades.

Palencia, Manuel | 2019-02-27

De acuerdo con la Organización Mundial de la Salud, las infecciones por microorganismos son la principal causa de muerte del ser humano; en particular, la contaminación por bacterias es el principal problema en los diferentes procedimientos relacionados con el uso de la sangre y sus hemoderivados. Más específicamente, la bacteriemia, o contaminación de la sangre por bacterias, puede ser adquirida como resultado de diversas infecciones de los tejidos e incluso como resultado de la contaminación de catéteres y otros instrumentos intravasculares de uso médico. En la actualidad, la reducción del riesgo de infección de la sangre y hemoderivados para fines transfusionales se logra mediante estrategias de control y el uso de fotoinactivadores. Sin embargo, aunque los métodos de fotoinactivación han evidenciado ser eficaces para la eliminación de patógenos, tienen la desventaja de no ser selectivos y aumentar el riesgo toxicológico de genotoxicidad. Con el fin de minimizar la resistencia de las bacterias a los antibióticos, muchas investigaciones se han enfocado en la búsqueda de nuevos agentes antimicrobianos multiobjetivo y el desarrollo de métodos de eliminación de microorganismos de naturaleza no farmacológica. En este sentido, se ha identificado que moléculas orgánicas con grupos catiónicos poseen capacidad bacteriostática y bactericida resultante de la interacción de los centros de carga positiva con centros negativos de la superficie bacteriana. Por otro lado, los polímeros son materiales muy versátiles que pueden ser diseñados para incorporar diversas propiedades estructurales y funcionales que permitiendo una amplia gama de aplicaciones. Así, materiales poliméricos como el policloruro de vinilo (PVC) y los poliuretanos (PUs), se emplean ampliamente en aplicaciones biomédicas debido a su bajo costo, biocompatibilidad y excelentes propiedades mecánicas. Por lo anterior, el el objetivo de esta investigación fue desarrollar superficies catiónicas con propiedades antimicrobianas con potenciales aplicaciones para el control de inmunohematológico de la sangre y hemoderivados. La estrategia seguida fue la incorporación a matrices de PVC y PU grupos catiónicos y aprovechar la actividad antimicrobiana que presentan dichos grupos.

Síntesis e Métalo-rejillas monometálicas y heterobimetálicas apartir de bis(hidrazonas) y metales de transición.

Chaur, Manuel | 2019-04-04

El desarrollo actual de dispositivos funcionales se basa en un modelo “top-down” para la miniaturización y creación de nuevos dispositivos. Si bien esta metodología ha generado un boom tecnológico es previsible que se produzca una desaceleración en la miniaturización de tecnología debido a la aparición diferentes fenómenos cuánticos. Para superar esta problemática se ha planteado basar el desarrollo de materiales funcionales en el autoensamblaje convergente de componentes específicos (building blocks) (Bottom-up). En esta metodología diversos componentes deben ser cuidadosamente diseñados y escogidos para generar diversas estructuras. En el desarrollo de ligandos orgánicos para la generación y autoensamble de diversas estructuras polimetálicas, el grupo funcional hidrazona ha atraído la atención de la comunidad científica debido a su fácil síntesis, estabilidad a la hidrólisis y la diversidad funcional que brinda la introducción del grupo azometino (N-N=C). En primer lugar, tanto el Nitrógeno imino como el grupo amino (NR2) posee un carácter nucleofílico, debido al para de electrones libre de nitrógeno, que le permite coordinarse a metales. El doble enlace C=N es susceptible a cambios configuracionales (E/Z) ante estímulos como la luz (Foto-isomerización) y el calor, brindándole la capacidad de funcionar como interruptor molecular, Además, el carácter ácido del fragmento amino (N-H) le permite mediar propiedades optoeléctricas con los cambios de PH. Tomando esto en cuenta, durante el desarrollo de este proyecto se sintetiaron diferentes ligandos que incluyen el grupo funcional hidrazona. Los ligandos sintetizados fueron utilizados para generar diferentes estructuras de autoensamblaje utilizando distintos cationes metálicos. Las estructuras preparadas fueron caracterizadas estructuralmente y estudiadas como interruptores moleculares.

Desarrollo de nanocompuestos de quitosano/óxido de grafeno como potenciales andamios para Ingeniería de Tejidos.

Zuluaga Corrales, Héctor Fabio | 2019-03-22

Uno de los grandes desafíos en el campo de la medicina, ha sido el relacionado con la regeneración del tejido óseo, ya que la pérdida de este, se da de manera constante por diferentes causas tales como, accidentes o enfermedades degenerativas. En esta investigación se desarrollaron andamios poliméricos basados en quitosano reforzado con óxido de grafeno con el fin de estudiar sus propiedades físicas, químicas, y biológicas para evaluar su posible aplicación en regeneración de tejido óseo. Estos se prepararon mediante las técnicas de electrospinning y liofilización. Para el electrospinning se empleó CS comercial con un peso molecular promedio viscoso (Mv) de 144900 g/mol y un grado de desacetilación (DA) de 90 % calculado por análisis elemental y resonancia magnética nuclear protónica (RMN 1H) y GO sintetizado mediante un método modificado de Hummers. Por otro lado, los andamios obtenidos por liofilización fueron preparados con CS extraido experimentalmente del micelio del hongo Aspergillus Niger con un rendimiento del 11,5%, un peso molecular promedio viscoso (Mv) y promedio en peso (Mn) de 18715 g/mol y 6482 g/mol, respectivamente y un grado de desacetilación (DA) de 55,7% y 66,7% calculados por el método potenciométrico y por RMN-1H respectivamente. Tanto los andamios electrohilados como los liofilizados fueron preparados con tres formulaciones que presentaban diferente porcentaje de GO (0, 0.5 y 1 %); estos fueron analizados mediante SEM, FTIR, degradación hidrolítica en fluido biológico simulado, pruebas antibacterianas y experimentación in vivo mediante implantación subcutánea en biomodelos ratas Wistar. Los resultados demostraron que los andamios son biocompatibles, biodegradables y poseen propiedades antibacterianas, confirmando su potencial para ser aplicados en ingeniería de tejidos y regeneración celular.

Frecuencias de infección y filogenia de simbiontes bacterianos en poblaciones de Atta cephalotes de Colombia.

Montoya Lerma, James | 2019-04-08

La hormiga arriera Atta cephalotes es el principal herbívoro del Neotrópico y es considerada un organismo plaga por las pérdidas económicas que genera en sistemas de cultivo y en centros urbanos. Aunque se emplean diversos métodos en su control, la complejidad de esta especie hace que se presenten barreras biológicas y comportamentales, que limitan su efectividad. En Colombia se ha avanzado en el conocimiento de la biología de la hormiga arriera y se han encontrado diferentes microorganismos ectosimbiontes asociados a las hormigas, que aún no han sido caracterizados. Al parecer estos microorganismos establecen relaciones simbióticas que protegen a las hormigas de agentes biológicos con capacidad antagónica o entomopatógena. Sin embargo, no se ha explorado la presencia de otros simbiontes como los endosimbiontes secundarios, algunos de los cuales pueden comportarse como patógenos a nivel reproductivo en diferentes órdenes de insectos. Este estudió contribuyó con la evaluación de la distribución, frecuencias de infección y filogenia de los endosimbiontes Wolbachia, Rickettsia, Spiroplasma, Cardinium y Arsenophonus y de los ectosimbiontes Serratia marcescens y actinobacterias en poblaciones colombianas de A. cephalotes. Los resultados indican que no hay evidencia de asociación entre A. cephalotes y bacterias del grupo actinobacterias. Esto sugiere la presencia de otras bacterias ectosimbiontes en A. cephalotes que pueden funcionar como equivalentes ecológicos a las actinobacterias. En este sentido, la alta frecuencia de infección por Serratia marcescens y su actividad antagónica sobre cepas usadas comercialmente para el control de este insecto plaga soportan esta hipótesis. Además, el ectosimbionte S. marcescens se reportó asociado a las obreras con labores al interior del nido.

Estructura del paisaje como modelador del flujo génico de dos especies de hormigas cazadoras en la zona cafetera de los Andes.

Armbrecht, Inge | 2019-02-16

La reducción antropogénica de las áreas boscosas es una de las principales causas de pérdida de diversidad biológica y su resultado se refleja en la conformación de los paisajes rurales, en donde los fragmentos de bosque quedan embebidos en diversos hábitats antropogénicos. Este panorama es típico en los Andes Colombianos, que presenta un 70% de pérdida de hábitat. Para formular estrategias futuras de conservación mejorando la conectividad de la matriz agrícola se planteó este estudio para determinar cómo el hábitat transformado típico de un paisaje rural afecta la estructura genética de dos especies de hormigas cazadoras (Gnamptogeys bisulca, propia de bosques y Ectatomma ruidum, propia de zonas abiertas) de los Andes Colombianos, y cómo éstas responden, dependiendo de su preferencia al hábitat, biología e historia natural. Se colectaron las dos especies en áreas rurales del municipio de La Celia (Risaralda). Se hizo un análisis poblacional utilizando seis marcadores polimórficos para Gnamptogeys bisulca y 17 para Ectatomma ruidum. Se realizaron cálculos de Fsts y de distancia inter-individuos. Para Ectatomma ruidum se encontró que esta especie no presentó ningún grado de estructura genética, mientras que para Gnamptogeys bisulca se encontró la formación de dos clústers, lo cual demuestra la presencia de una estructura genética en la zona de estudio, no tanto relacionada con los accidentes geográficos. Los datos colectados aquí demuestran que las modificaciones del paisaje han disminuido la frecuencia de flujo génica entre los parches de bosque, hábitat de Gnamptogeys bisulca, mientras que esta misma fragmentación al parecer no afecta la movilidad de Ectatomma ruidum. Lo anterior conduce a deducir que la fragmentación del paisaje puede tener efectos diferenciales entre especies y que dependerán de su historia natural.

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.

Modelamiento matemático de la invasión de Wolbachia en las poblaciones silvestres de mosquitos Aedes aegypti.

Vasilieva, Olga | 2020-12-18

El biocontrol basado en Wolbachia ha surgido recientemente como un método prometedor para la prevención y el control del dengue y otras enfermedades transmitidas por vectores. Las principales especies de vectores, como las hembras de Aedes aegypti, cuando se infectan deliberadamente con Wolbachia se vuelven mucho menos capaces de infectarse y transmitir el virus a los seres humanos. En este proyecto, hemos propuesto y analizado cualitativamente un modelo bidimensional simplificado de invasión de Wolbachia que describe la interacción y competencia entre los mosquitos Aedes aegypti silvestres e infectados con Wolbachia. Este modelo no solo facilita una mejor visualización de la dinámica de invasión de Wolbachia gracias a su bidimensionalidad, sino que también posee la propiedad notable de monotonía y exhibe el llamado “comportamiento del punto de silla”. Esto último nos ayudó a identificar una variedad invariante (separatriz) que contiene los puntos que acoplan los tamaños de población mínimos viables de insectos silvestres y portadores de Wolbachia y también regulan la supervivencia y extinción de cada población de mosquitos. La identificación del tamaño de la población mínima viable de mosquitos silvestres es un elemento esencial para el diseño de programas exitosos de control biológico con Wolbachia. Por lo anterior, los resultados esperados de este proyecto podrán ayudar a estimar el número de mosquitos portadores de Wolbachia que deben ser liberados dentro de una localidad objetivo con el fin de inducir la eventual eliminación de mosquitos silvestres.

Construcción numérica de datos iniciales para el problema de valor inicial en relatividad general mediante un método no-elíptico.

Escobar Díaz, León Darío | 2020-12-28

Una de las grandes virtudes de la teoría de la relatividad general radica en que ésta permite describir matemáticamente el comportamiento del espacio y del tiempo, o simplemente del espacio-tiempo, mediante la formulación de un problema de valor inicial. Sin embargo, debido al carácter geométrico de la teoría, encontrar datos iniciales que sirvan como base para un problema de evolución es una tarea bastante compleja matemáticamente. Tradicionalmente, la estrategia para encontrar estos datos iniciales consiste en reducir las ecuaciones que determinan el dato inicial, comúnmente conocidas en la literatura como ecuaciones de restricción o constraints, a un sistema elíptico de ecuaciones diferenciales parciales no lineales. Si bien este enfoque ha sido exitoso para encontrar datos iniciales de cierto tipo de espacio-tiempos, es bien sabido por parte de la comunidad científica que estos métodos acarrean diversos problemas cuando son utilizados para modelar escenarios más relevantes, como por ejemplo, espacio-tiempos con agujeros negros rotantes. Por lo anterior, en este proyecto de investigación implementamos un nuevo método geométrico, el cual permite encontrar familias de datos iniciales mediante la formulación de los constraints como un sistema hiperbólico de ecuaciones diferenciales parciales no lineales. En particular, en este proyecto nos planteamos como objetivo principal generar numéricamente datos iniciales correspondientes a perturbaciones de un agujero negro rotante en vacío con momento angular pequeño, prestando especial atención a su comportamiento asintótico en regiones lejanas del agujero negro. Para llevar a cabo el objetivo anterior, en este trabajo introdujimos un nuevo método numérico basado en una combinación de un método espectral y un método de elementos finitos (con elemento infinito) para resolver sistemas de ecuaciones diferenciales en derivadas parciales en dominios no acotados, compuestos por un producto cartesiano entre intervalo no acotado de los números reales y la superficie de la dos-esfera unitaria.

Calculo Pseudodiferencial y Teoria Espectral.

Delgado, Julio Cesar | 2021-02-12

La investigación sobre el espectro de un operador y sus múltiples propiedades tiene una larga tradición en las matemáticas puras y aplicadas. En este proyecto nos concentramos en propiedades que se derivan del estudio del operador como elemento de un álgebra de operadores adecuada así como del cálculo pseudodiferencial. En particular se establecen fórmulas de Plemelj -Smithies para determinantes de los operadores correspondientes. La relación básica entre la traza , el determinante y los valores propios está dada por la fórmulas de Lidskii y Grothendieck - Lidskii . Los valores propios y la pertenencia a un ideal de operadores se relacionan mediante la desigualdad de Weyl . Como resultado principal hemos obtenido fórmulas para el determinante de Poincaré en términos del símbolo de la ecuación correspondiente. El prototipo de aplicación fue la ecuación diferencial de Hill sobre el toro, para la cual se establecieron propiedades de existencia aplicando el determinante de Poincaré. Estos resultados se lograron aún para ecuaciones más generales en dimensiones superiores usando la noción de cuantización toroidal. En conclusión, la aplicación de una interrelación entre álgebras de operadores, determinantes y operadores pseudodiferenciales permitió establecer buenas propriedades para ecuaciones diferenciales que extienden la ecuación diferencial de Hill a dimensiones superiores. Los métodos empleados claramente son susceptibles de aplicarse a otro tipo de variedades donde se dispone de una buena transformada de Fourier.