Repositorio Digital - Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Fisicas y Naturales
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Influence of the temperature on the band-gap energy of reduced graphene-oxide nanoplatelets described with the Varshni model
No full textThe present study estimated the influence of temperature on the band-gap energy in reduced graphene oxide (rGO) nanoplatelets obtained from bamboo. Individual rGO nanoplatelets were synthesized via double thermal decomposition (DTD) in a pyrolysis system under a controlled nitrogen atmosphere and carbonization temperature fixed at TCA = 973 K. For the electrical characterization of individual rGO nanoplatelets, the I-V curves method was used at four electrical contacts of Pt nano-wires grown by focused electron-ion beam induced deposition (FEBID) system. The influence of temperature on the band-gap energy (Eg(T)) was estimated via electrical resistivity measurements taken at different temperatures varying from 30 to 290 K. As regards the electrical properties, the rGO samples exhibited an electrical response at room temperature, acting as a narrow band-gap semiconductor with a band-gap energy value of 0.11 eV and an electrical response at low temperature described mainly by the Mott 3-dimensional variable range hopping (VRH-3D) model. The Eg(T) dependence was analyzed considering the Varshni, Bose-Einstein, Magnoogian-Wooley, Viña, et al., and Päsler phenomenological models. The Varshni model adequately described the Eg(T) behavior with extrapolated Eg(T = 0 K) value at 0.292 eV and Varshni parameters at α = 6.70 x 10-4 eV/K and β = 33.62 K. These values agree with the known order of magnitude of the Varshni coefficients reported for other narrow band-gap semiconductors such as InAs and InSb. Hydroxyl bridges on rGO were found modifying carbon-carbon bond length and controlling electrical responses, as previously reported when employing first-principle calculations via the density functional theory (DFT). These results suggest that individual rGO nanoplatelets can be excellent materials for developing advanced electronics for sensors and devices.Se estimó la dependencia de la temperatura con la energía de banda prohibida (Eg(T)) en nano-plaquetas individuales de grafeno oxidado reducido (rGO) obtenidas de bambú. Las rGO se sintetizaron mediante el método de la doble descomposición térmica en un sistema de pirolisis, bajo una atmósfera de nitrógeno controlada y temperatura de carbonización fija en TCA = 973 K. Para la caracterización eléctrica de las rGO se empleó el método de curvas I-V en cuatro contactos eléctricos con nanocables de Pt depositados mediante el sistema de deposición inducida por haces enfocados de electrones e iones. La Eg(T) se estimó usando medidas de resistividad eléctrica tomadas a temperaturas que variaban entre los 30 y los 290 K. Las rGO exhibieron una Eg(T) descrita principalmente por el modelo de Mott de salto de rango variable tridimensional (VRH-3D). La Eg(T) se analizó considerando los modelos fenomenológicos de Varshni, Bose-Einstein, Magnoogian-Wooley, Viña, et al., y Päsler. Se encontró que el modelo de Varshni describía adecuadamente el comportamiento experimental de la Eg(T), con el valor de Eg(T = 0 K) extrapolado a 0,292 eV y los parámetros de Varshni de α = 6,70 x 10-4 eV/K y β = 33,62 K. Estos valores concuerdan con el orden de magnitud de los coeficientes de Varshni reportados para otros semiconductores de banda prohibida estrecha como el InAs y el InSb. Asimismo, se encontró que la presencia de puentes de hidroxilo en la rGO modificaba la longitud de los enlaces carbono-carbono, lo cual domina la respuesta eléctrica, como se preveía y ha sido reportado previamente al emplear cálculos de primeros principios vía la teoría del funcional de la densidad (DFT). Estos resultados sugieren que las rGO pueden ser excelentes materiales para el desarrollo de la electrónica avanzada de sensores y dispositivos
A synopsis of the genus Micropholis (Sapotaceae) in Colombia with an identification key
No full textSe presenta la sinopsis del género Micropholis (Sapotaceae) en Colombia. Se incluye la descripción del género, una clave de identificación de las especies, la descripción de cada una, su distribución geográfica y su fenología. La sinopsis se hizo con base en el estudio de ejemplares de las colecciones de siete herbarios, la observación de algunas especies en su hábitat natural y el estudio de imágenes digitales de los especímenes tipo. Aunque en la última revisión taxonómica se registraron cinco especies en Colombia, el catálogo de plantas y líquenes sugiere la presencia de 18 especies en el país y colecciones posteriores han elevado este número a 19, las cuales se encuentran distribuidas especialmente en los bosques húmedos de tierras bajas, sobre todo en la Amazonía y en el occidente del país. M. guyanensis y M. venulosa son las especies más ampliamente distribuidas en el país.We present here a synopsis of the Colombian taxa in the genus Micropholis (Sapotaceae) including a genus description, an identification key, and a description of the species with information about their geographical distribution and phenology. The synopsis is based on the observation of specimens from seven herbaria, of some species in their natural habitat, and of digital images from type specimens. In a previous taxonomic revision, only five species were reported from Colombia; however, the catalogue of plants and lichens suggests the presence of 18 species, which we increased here to 19 distributed mainly in lowland wet forests, mostly in the Amazonia and western Colombia. M. guyanensis and M. venulose are the most widely distributed species in the country
Modeling chemical processes from a micro to a macro approach: closing the gap
No full textEste trabajo trata sobre el modelado multiescala de procesos químicos. A pesar de la existencia de muy buenos modelos para procesos químicos desde el punto de vista macroscópico, estos pueden verse limitados por el uso de coeficientes de transporte y transferencia mal estimados que reducen la precisión para un buen desarrollo tecnológico. Incluso si los modelos se basan en relaciones fundamentales, existe una conexión poco clara entre su coeficiente de transporte y la dinámica molecular. Los modelos microscópicos pueden modelar varios fenómenos con extrema precisión, que tuvieron lugar en tamaños atómicos o moleculares. Sin embargo, se necesita mucho tiempo de cálculo para crear un vínculo entre la microescala y la macroescala. Por tanto, la forma de vincularlos no es directa y se estudia con detalle en este trabajo.This work deals with multiscale modeling of chemical processes. Despite the existence of very good models for chemical processes from a macroscopic point of view, these can be limited by the use of poorly estimated transport and transfer coefficients that reduce the precision for good technological development. Even if the models are based on fundamental relationships, there is an unclear connection between their transport coefficient and molecular dynamics. Microscopic models can model various phenomena with extreme precision, which took place at atomic or molecular sizes. However, it takes a lot of computation time to create a link between the microscale and the macroscale. Therefore, the way to link them is not direct and is studied in detail in this work
Rainwater chemistry from a developing urban-industrial metropolis in southeastern Nigeria
No full textSe analizó el agua de lluvia en la metrópoli de Calabar para establecer sus características químicas y sus influencias e idoneidad para la agricultura. El muestreo se realizó durante los ciclos estacionales secos y de lluvias a lo largo de tres años (2018-2021). Se hicieron mediciones del pH, la conductividad eléctrica y los iones mayoritarios: Ca2+, Na+, Mg2+, K+, HCO3-, Cl- y SO42-. Se hizo un análisis de componentes principales y de proporciones iónicas para establecer las relaciones entre las especies iónicas y proyectar sus fuentes. La idoneidad del agua de lluvia para uso agrícola también se determinó mediante el cálculo de la proporción de absorción del sodio y el magnesio. Los resultados indicaron una tendencia de abundancia relativa de cationes de Ca > Mg > K > Na, en tanto que HCO3 > SO4 > Cl fue la tendencia de los aniones. El pH varió de 6,1 a 7,8 (con una media de 6,60), lo que conjuntamente con la conductividad eléctrica refleja las influencias de los gases atmosféricos y los sólidos disueltos en las nubes. La media ponderada por volumen de las especies iónicas fue de 246 eq/l para la estación húmeda y de 198 eq/l para la estación seca, lo que indica una contaminación atmosférica de baja a moderada. Los flujos de deposición húmeda para los contenidos iónicos totales en el agua de lluvia fueron más altos en la estación húmeda, lo que indica el impacto de la lluvia. El análisis de componentes principales y las proporciones iónicas evidenciaron que las concentraciones iónicas eran predominantemente de origen marino y de la corteza. Las características químicas del agua de lluvia en el área de estudio comparadas con los intervalos de las concentraciones de otras ubicaciones con entornos geológicos similares e índices de contaminación de bajos a moderados fueron muy similares. La evaluación del agua de lluvia para uso agrícola basada en las proporciones de absorción de sodio y magnesio evidenció buenos niveles de idoneidad.Rainwater (RW) over the Calabar metropolis was analyzed to establish its chemistry, influences, and agricultural suitability. Sampling was done in the rainy and dry seasonal cycles for three years (2018–2020). pH, electrical conductivity (EC), and major ions (Ca2+, Na+, Mg2+, K+, HCO3-, Cl-, and SO42-) were registered and the principal component analysis (PCA) and ionic ratios were used to establish relationships between ionic species and project their sources. RW suitability for agriculture was determined by calculating the sodium and magnesium absorption ratios. Results indicated a relative abundance trend of cations towards Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+ while HCO3- > SO42- > Cl- was the trend for anions. pH varied from 6.1 to 7.8 (mean = 6.60). This and the EC reflected influences from atmospheric gases and in-cloud dissolved solids. The volume-weighted mean (VWM) of ions (Ca2+, Mg2+, K+, Na+, HCO3-, SO42-, and Cl-) was 246 eq/l in the rainy season and 198 eq/l in the dry season indicating low-moderate atmospheric pollution. Wet deposition (WD) fluxes for total ionic contents in RW were higher in the rainy season indicating the impact of rainfall. The PCA and the ionic ratios showed that the ionic concentrations were of crustal and marine origins predominantly. RW chemical characteristics in the study area compared with the concentration ranges of other local and global locations with similar geologic settings and low to moderate pollution indices showed close similarity. The RW assessment for agricultural use based on sodium and magnesium absorption ratios indicated good levels of suitability
