Repositorio Yachay Tech (Univ. Yachay Tech)
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Extreme ultraviolet wave mixing processes: insights from nonlinear optics
No full textThe interaction of light with atoms, molecules, and materials has led to significant advancements in both theory and applied science, including fields such as nanotechnology and materials science. However, despite extensive research on optical interactions, our understanding of the specific mechanisms by which light influences matter at higher energies, such as x-ray or extreme ultraviolet (XUV) processes, remains limited.
This work investigates the nonlinear process of second harmonic generation in the extreme ultraviolet (XUV) regime using the theoretical framework of nonlinear optics. The exploration begins with established concepts of wave propagation within uniaxial crystals, with particular attention given to the crystal lithium niobate (LiNbO3). Subsequently, the developed theoretical framework is experimentally validated in the visible regime.
Following this benchmarking, modifications are made to the model to account for second harmonic generation in the XUV, which involves incorporating absorption into the theoretical framework. With absorption integrated into the model, two geometry models are developed in this thesis: transmission geometry and reflection geometry. To evaluate the behavior of the model in transmission geometry, Density Functional Theory simulations are conducted to obtain the relevant parameters, such as index of refraction and nonlinear coefficients. The transmission geometry yields that nanostructured LiNbO3 thin films from 0.1 μm to 0.2 μm can generate measurable time-averaged second-harmonic power.La interacción de la luz con átomos, moléculas y materiales ha dado lugar a importantes avances tanto en la teoría como en las ciencias aplicadas, incluidos campos como la nanotecnología y la ciencia de los materiales. Sin embargo, a pesar de los avances en esas áreas, nuestra comprensión de los procesos no lineales en rangos de energía como la radiación ultravioleta extrema (XUV en inglés) sigue siendo limitada.
Este trabajo se enfoca en investigar un proceso no lineal en particular: la generación de segundos armónicos, en el régimen ultravioleta extremo, utilizando el marco teórico de la óptica no lineal. La exploración comienza con conceptos establecidos sobre la propagación de ondas dentro de cristales uniaxiales, prestando especial atención al cristal niobato de litio (LiNbO3). Posteriormente, el marco teórico desarrollado se valida experimentalmente en el régimen visible.
Tras este proceso de validación, se realizan modificaciones al modelo para incluir la absorción, un proceso físico que ocurre al trabajar con altas energías como en el XUV. Con la absorción integrada en el modelo, en esta tesis se examinan dos geometrías: la geometría de transmisión y la geometría de reflexión. Para evaluar el comportamiento del modelo en la geometría de transmisión, se realizan simulaciones de la Teoría del Funcional de Densidad para obtener los parámetros relevantes como el índice de refracción y los coeficientes no lineales. La geometría de transmisión indica que las películas delgadas de LiNbO3 de 0.1 μm a 0.2 μm pueden generar una potencia de segundo armónico medible.Físico/
Microbially induced carbonate precipitation in the restoration of marble sculptures: conserving cultural heritage
No full textIn recent years, microbiologically induced calcium carbonate precipitation (MICP) has emerged as an innovative and environmentally friendly method for cultural heritage restoration. This technique facilitates the natural production of carbonate, thus restoring and preserving the authenticity of treated artifacts. This study identifies acid rain as the primary agent of deterioration on the surface of marble sculptures. The reaction of acid rain with the surface results in the formation of calcium sulfate dihydrate, a compound significantly more soluble in water, leading to pitting on the surface. Adhering to the principles of minimal intervention, the research emphasizes the use of a pilot area for the intervention, aiming to reduce competition between native and introduced bacteria, thereby minimizing potential cross-contamination. DNA sequencing identified Pseudomonas juntendi as the bacteria responsible for carbonate production.
Upon field application of the treatment, an increase in the weight of the test pieces was observed, with no significant color change detected in the treated samples or sculptures. For the application of the bioconsolidant, a mixed method combining pipettes and spray proved effective in covering imperfections observed via SEM. Characterization methods ATR-IR, XRD, SEM, and XPS confirmed the presence of microbially induced calcium carbonate, primarily in the calcite and vaterite phases, on the treated surfaces.
Thus, the guidelines and procedures established throughout the study have been successfully validated in real-world scenarios, preserving Ecuadorian cultural heritage. These directives propose a replicable model for future conservation interventions both nationally and internationally.En los últimos años, la precipitación de carbonato de calcio inducida microbiológicamente (MICP) se ha identificado como un método innovador y respetuoso con el medio ambiente para la restauración del patrimonio cultural, este permite la producción natural de carbonato, restaurando y preservando la autenticidad de los objetos intervenidos. Este trabajo destaca a la lluvia ácida como el principal agente de deterioro en la superficie de las esculturas de mármol, que al reaccionar con la superficie, forma sulfato de calcio dihidratado, un compuesto mucho más soluble en agua, lo que provoca la aparición de picaduras en la superficie. Considerando los principios de mínima intervención, la investigación subraya el uso de una zona piloto para la intervención, con el objetivo de reducir la competencia entre las bacterias nativas y las introducidas, minimizando así la posible contaminación cruzada. Una secuenciación de ADN identificó a la bacteria Pseudomonas juntendi como generadora de carbonatos.
Una vez probado el tratamiento en campo, se observó un aumento de peso en las piezas de prueba, sin que se revelara ningún cambio de color significativo en las muestras tratadas ni en las esculturas. Para la aplicación del bioconsolidante, un método mixto que combinó el uso de pipetas y spray resultó eficaz para cubrir las imperfecciones observadas mediante SEM. Los métodos de caracterización ATR-IR, XRD, SEM y XPS confirmaron la presencia de carbonato de calcio inducido por microbios, principalmente en las fases de calcita y vaterita, en las superficies tratadas.
De este modo, se confirmó que las pautas y procedimientos definidos a lo largo del trabajo han sido exitosos en escenarios reales, preservando el patrimonio cultural ecuatoriano. Estas directrices proponen un modelo replicable para futuras intervenciones de conservación tanto a nivel nacional como internacional.Químico/
Numerical study of the Higgs Inflationary Model
No full textThe concept of cosmological inflation emerged as a proposed solution to address several notable shortcomings within the framework of the Hot Big Bang theory1, particularly concerning issues such as flatness and horizon problems. Central to this approach is identifying a potential that drives this epoch of rapid expansion. In this study, the Higgs model is chosen as the focal point for investigation. This analysis employs two distinct methodologies: the slow-roll approximation and numerical calculations. These approaches comprehensively explore the dynamics and implications of the Higgs model in the context of inflationary cosmology. The outcomes of this investigation yield crucial insights into the Universe’s behavior during the inflationary epoch. Specifically, attention is directed towards key observational features, including the scalar spectral index denoted as nS, the tensor-scalar ratio represented by r, and the scalar power spectrum denoted as PS. These results are rigorously compared against observational data, such as those provided by Planck’s results in 2018. The culmination of this work reveals compelling evidence suggesting that the Higgs model holds considerably favorable when juxtaposed with the findings of the Planck mission.
Moreover, intriguingly, it is observed that a parameter space exists within which a convergence between numerical predictions and observational data sets is manifest. This convergence underscores the potential viability and relevance of the Higgs model within the broader context of contemporary cosmological inquiry.El concepto de inflación cosmológica surgió como una solución propuesta para abordar varias deficiencias notables dentro del marco de la teoría del Big Bang Caliente1, especialmente en lo que respecta a problemas como la planitud y los horizontes. En el centro de este enfoque está la identificación de un potencial que impulse esta época de expansión rápida. En este estudio, se elige el modelo de Higgs como punto focal de investigación. Este análisis emplea dos metodologías distintas: la aproximación de slow-roll y cálculos numéricos. A través de estos enfoques, se emprende una exploración exhaustiva de la dinámica e implicaciones del modelo de Higgs en el contexto de la cosmología inflacionaria. Los resultados de esta investigación arrojan ideas cruciales sobre el comportamiento del universo durante la época inflacionaria.
Específicamente, se presta atención a características observacionales clave, incluido el índice espectral escalar representado como nS, la razón tensor-escalar representada por r, y el espectro de potencia escalar representado como PS. Estos resultados se comparan rigurosamente con datos observacionales, como los proporcionados por los resultados de Planck en 2018. La culminación de este trabajo revela evidencia convincente que sugiere que el modelo de Higgs tiene considerables ventajas cuando se compara con los hallazgos de la misión Planck. Además, intrigantemente, se observa que existe un espacio de parámetros dentro del cual se manifiesta una convergencia entre las predicciones numéricas y los conjuntos de datos observacionales. Esta convergencia subraya la viabilidad potencial y la relevancia del modelo de Higgs dentro del contexto más amplio de la investigación cosmológica contemporánea.Físico/
Activity pattern generation using machine learning techniques for transport demand models
No full textActivity pattern generation is an essential component in activity-based demand modeling systems, which are fundamental for urban planning and efficient management of transportation systems. Traditionally, this generation has been performed using conventional techniques; however, with the advancement of technology, machine learning techniques have been increasingly used for tasks such as transportation mode choice and traffic flow prediction. This study focuses on the application of machine learning techniques for the generation of activity patterns for transportation demand models. Four classification tasks will be performed: means of transportation, reason for travel, destination and start time of travel. For these tasks, a dataset of the city of Cuenca belonging to Ecuador of approximately 3000 records had to be prepared, filtered and adjusted. Three machine learning models were used: Random Forest, Decision Tree and Artificial Neural Networks, and their results were analyzed to choose the best one for each classification task. The results show that the best model for the four classification tasks was the Random Forest, in conjunction with the Grid Search Cross Validation hyperparameter fitting technique. Finally, to give utility to the best models, a dataset was built for a simulation using the MATSim tool, achieving favorable results.La generación de patrones de actividad es un componente esencial en los sistemas de modelización de la demanda basados en la actividad, fundamentales para la planificación urbana y la gestión eficiente de los sistemas de transporte. Tradicionalmente, esta generación se ha realizado mediante técnicas convencionales; sin embargo, con el avance de la tecnología, las técnicas de aprendizaje automático se han utilizado cada vez más para tareas como la elección del medio de transporte y la predicción del flujo de tráfico. Este estudio se enfoca en la aplicación de técnicas de aprendizaje automático para la generación de patrones de actividad para modelos de demanda de transporte. Se realizarán cuatro tareas de clasificación: medio de transporte, motivo de desplazamiento, destino y hora de inicio del desplazamiento. Para dichas tareas, se cuenta con un dataset de la ciudad de Cuenca perteneciente a Ecuador de aproximadamente 3000 registros, el cual tuvo que ser preparado, filtrado y ajustado. Se utilizaron tres modelos de aprendizaje automático: Bosques Aleatorios, Arboles de Decisión y Redes Neuronales Artificiales, y se analizaron ´ sus resultados para escoger el mejor para cada tarea de clasificación. Los resultados muestran que el mejor modelo para las cuatro tareas de clasificación fue el Bosque Aleatorio, en conjunto con la técnica de ajuste de hiperparámetros Búsqueda en Cuadrícula con Validación Cruzada. Finalmente, para dar utilidad a los mejores modelos, se construyó un dataset para una simulación utilizando la herramienta MATSim, logrando resultados favorables.Ingeniero/a en Tecnologías de la Informació
Deep Convolutional Generative Adversarial Networks (DCGANs) and transfer learning for Alzheimer’s disease classification
No full textAlzheimer’s disease (AD) presents a pressing global health challenge, with projections indicating its impact on 139 million people by 2050. However, access to MRI scans for AD diagnosis remains limited and ethically complex, compounded by the imbalance often found in open-access datasets.
This study addresses these challenges by employing Deep Convolutional Generative Adversarial Networks (DCGANs) to generate synthetic brain magnetic resonance images reflecting various stages of AD. The primary objective of this work is to utilize DCGANs alongside a classifier (MobileNetV2) to enhance AD stage recognition via MRI. Our results demonstrate a noteworthy 11% increase in accuracy, achieving 88% accuracy in classifying AD stages with the assistance of DCGANs, compared to using the original dataset alone (77% accuracy).
Additionally, image quality indexes such as SSIM and MSE were computed to assess the synthetic images. Despite limitations, such as incorrect pattern matching between test and training datasets, this research underscores the considerable potential of DCGANs in advancing computer-aided AD diagnosis. Future research avenues may explore refining model training methodologies and expanding the scope to encompass additional AD-related metrics for comprehensive diagnostic support.La enfermedad de Alzheimer (EA) presenta un desafío de salud global apremiante, con proyecciones que indican su impacto en 139 millones de personas para el año 2050. Sin embargo, el acceso a resonancias magnéticas (MRI) para el diagnóstico de la EA sigue siendo limitado y éticamente complejo, exacerbado por el desequilibrio frecuente encontrado en conjuntos de datos de acceso abierto. Este estudio aborda estos desafíos empleando Redes Generativas Antagónicas Convolucionales Profundas (DCGANs) para generar imágenes sintéticas de resonancia magnética cerebral que reflejan diversas etapas de la EA. El objetivo principal de este trabajo es utilizar DCGANs junto con un clasificador (MobileNetV2) para mejorar el reconocimiento de las etapas de la EA mediante MRI. Nuestros resultados demuestran un notable aumento del 11% en precisión, logrando una precisión del 88% en la clasificación de etapas de la EA con la ayuda de DCGANs, en comparación con el uso del conjunto de datos original solo (precisión del 77%). Además, se calcularon índices de calidad de imagen como SSIM y MSE para evaluar las imágenes sintéticas.
A pesar de limitaciones, como el emparejamiento incorrecto de patrones entre conjuntos de datos de prueba y entrenamiento, esta investigación subraya el considerable potencial de DCGANs en el avance del diagnóstico asistido por computadora de la EA. Futuras líneas de investigación podrían explorar la refinación de metodologías de entrenamiento de modelos y expandir el alcance para abarcar métricas adicionales relacionadas con la EA para un soporte diagnóstico integral.Ingeniero/a Biomédico/
CO2 adsorption at variable temperatures using clays from Ecuador. Potential uses in the cement industry
No full textThe present study proposes using Ecuadorian clays that are beneficial for encapsulating or adsorbing (liquid or gaseous) CO2 particles or other low molecular weight substances, aiming to develop new techniques for caring for the environment.
For this reason, the synthesis and characterization of Ecuadorian clays extracted from different provinces and available in the Chemistry laboratory of Yachay University has been carried out, taking advantage of the existing infrastructure and equipment (high pressure reactors, X-ray diffractometer, centrifuges, ovens and furnaces), which are suitable for this type of applications. In addition, these treatments must guarantee efficient adsorption at different temperatures and pressures, accompanied by an exhaustive comparison with similar processes described in the scientific literature.
Given that the capture of carbon dioxide CO2 is a priority for the care of the environment, the justification of this project would be the development of a material that is a good adsorbent that is easy to install and is applicable in the industrial sector such as the cement industry, this material could be an innovative and effective solution to reduce emissions and improve CO2 capture techniques.El presente estudio propone el uso de arcillas ecuatorianas que sean beneficiosas para encapsular o adsorber (líquido o gaseoso) partículas de CO2 u otras sustancias de bajo peso molecular, con el objetivo de desarrollar de nuevas técnicas para el cuidado del medio ambiente.
Por tal motivo en este trabajo, se ha realizado la síntesis y caracterización de arcillas ecuatorianas extraídas de diferentes provincias y que están disponibles en el laboratorio de Química de la Universidad Yachay, aprovechando la infraestructura y equipos existentes (reactores de alta presión, difractómetro de rayos X, centrífugas, estufas y hornos), que son los adecuados para este tipo de aplicaciones. Además, estos tratamientos deberán garantizar una adsorción eficiente a diferentes temperaturas y presiones, acompañada de una comparación exhaustiva con procesos similares descritos en la literatura científica.
Dado que la captura de dióxido de carbono CO2 es una prioridad para el cuidado del medio ambiente, la justificación de este proyecto es el desarrollo de un material que sea un buen adsorbente que sea de fácil instalación y sea aplicable en el sector industrial como puede ser la industria del cemento, este material podría ser una solución innovadora y efectiva para reducir las emisiones y mejorar las técnicas de captura de CO2.Magíster en Ciencias Químicas con Mención en Ciencia e Ingeniería de los Materiale
Study of the antioxidant activity of andean species with ethnobotanical use for skin diseases
No full textPlant extracts have been used for medicinal and therapeutic purposes in various cultures worldwide due to their rich content of phenolic compounds such as flavonoids, terpenoids, and tannins, which have been shown to have benefits for the skin, acting as antioxidants, protecting the skin from damage caused by free radicals. This study assesses the antioxidant and toxic capacity of four native Andean plant species in Ecuador: Juglans neotropica Diels, Duranta triacantha Juss, Mikania sp, and Brugmansia aurea Lagerh. The total content of phenols and flavonoids, antioxidant capacity, and toxicity of each plant’s methanolic and methanolic hydrolyzed extracts were evaluated. The methods used included (a) Total flavonoid content (TFC), (b) Total phenolic content (TPC), (c) 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH), (d) 2,2’-casino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS), (e) Ferric ion reducing antioxidant power (FRAP), (f) Artemia salina lethality assay, (g) Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), and (h) High-performance liquid chromatography (HPLC). The results demonstrated that all four species contain phenols, flavonoids, and antioxidant capacity, with Juglans neotropica Diels having the highest values. The methanol extract of Juglans neotropica Diels is non-toxic in concentrations of less than or equal to 1 mg/mL, while its acid and basic hydrolysis extracts are toxic. From the infrared spectrum, it was determined that all extracts contain alcohols and amines as functional groups, and their vibrations correspond to the following bonds: C-H, C=O, N-H, and C=C, characteristics of phenolic compounds. These results were corroborated with high-performance liquid chromatography (HPLC), where most of the extracts observed common phenols such as ferulic acid, gallic acid, and chlorogenic acid. This study suggests that the species studied have a favorable profile for future research.Los extractos de plantas han sido usados con fines medicinales y terapéuticos en diversas culturas de todo el mundo debido a su amplio contenido de compuestos fenólicos como los flavonoides, terpenoides y taninos, que han demostrado tener eneficios sobre la piel, actuando como antioxidantes, protegiendo la piel del daño causado por los radicales libres. Este estudio determina la capacidad antioxidante y toxica de cuatro especies de plantas nativas de los Andes ecuatorianos: Juglans neotropica Diels, Duranta triacantha Juss, Mikania sp y Brugmansia aurea Lagerh. Se evaluó el contenido total de fenoles y flavonoides, actividad antioxidante y toxicidad del extracto metanólico y del extracto metanólico hidrolizado de cada planta.
Los métodos utilizados incluyeron (a) Contenido total de flavonoides (TFC), (b) Contenido total de fenoles (TPC), (c) 2,2-difenil-1-picrilhidrazil (DPPH), (d) 2,2’- azino-bis (3-etilbenciotiazolina-6-sulfónico) (ABTS), (e) Poder antioxidante reductor del ion férrico (FRAP), (f) Toxicidad mediante el modelo biológico del crustáceo Artemia salina, (g) Espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR), and (h) Cromatografía líquida de alta resolución. Los resultados demuestran que las cuatro especies contienen fenoles, flavonoides y actividad antioxidante, siendo Juglans neotropica Diels la que presenta los valores más altos. El extracto metanólico de Juglans neotropica Diels es no tóxico en concentraciones inferiores o iguales a 1 mg/mL, mientras que los extractos de hidrólisis ácida e hidrólisis básica son tóxicos.
A partir del espectro infrarrojo, se determinó que todos los extractos contienen alcoholes y aminas como grupos funcionales, y sus vibraciones corresponden a los siguientes enlaces: C-H, C=O, N-H y C=C, características de los compuestos fenólicos.
Estos resultados fueron corroborados con cromatografía líquida de alta resolución (HPLC), en donde se observó la presencia de fenoles como el ácido ferúlico, ácido gálico y el ácido clorogénico en la mayoría de los extractos. El presente estudio sugiere que las especies estudiadas tienen un perfil favorable para futuras investigaciones.Químico/
Comparative study of in situ multiwalled carbon nanotubes synthesis over metal substrate for harvesting the solar energy to be used at the industry
No full textThis study explores the application of carbon nanostructures, especially nanotubes which have many remarkable applications in various fields of engineering, to create an extremely high absorbant material of wide range solar radiation and convert it into heat for industrial purposes. This work demonstrates a novel method of CVD-grown MWCNT synthesis using surface-activated copper and aluminum with sonication and electrochemical etching. The synthesis was done at 750 °C for copper and 524°C for aluminum and the characterization of the material verified the existence of MWCNTs with G, D, and 2D characteristic bands located at 1346, 1582, and 2692 cm−1 correspondingly. SEM images revealed the surface modification of the metallic samples and the presence of MWCNTs with a diameter range from 30 nm to 110 nm. XPS analysis confirmed the presence of sp2 and sp3 carbon bonds associated with CNTs and various amorphous carbon forms. Lastly during heat capture testing the material showed a 1 °C difference with non-treated samples under the Xenon lamp and an even wider difference of 3.5 °C under sunlight. Luminous intensity results showed that the material reflected 0.36 cd of the light, reaching an ultra-black property and exergy analysis of the sample provides promising results for scaled-up industrial uses. This research work aims to open up different possibilities for partial renewable energy transition in Ecuadorian industries using the sun in the near future.Este estudio explora la aplicación de nanoestructuras de carbono, especialmente nanotubos que tienen muchas aplicaciones notables en varios campos de la ingeniería, para crear un material extremadamente absorbente de una amplia gama de radiación solar y convertirla en calor para fines industriales. Este trabajo demuestra un método novedoso de síntesis de MWCNTs (Nanotubos de Carbono de Pared Múltiple) cultivados por CVD (Deposición Química de Vapor) utilizando cobre y aluminio activados en superficie con sonicación y grabado electroquímico. La síntesis se realizó a 750 °C para el cobre y a 524 °C para el aluminio, y la caracterización del material verificó la existencia de MWCNTs con bandas características G, D y 2D ubicadas en 1346, 1582 y 2692 cm1, respectivamente. Las imágenes SEM revelaron la modificación superficial de las muestras metálicas y la presencia de MWCNTs con un rango de diámetro de 30 nm a 110 nm. El análisis XPS confirmó la presencia de enlaces de carbono sp2 y sp3 asociados con los CNTs y varias formas de carbono amorfo. Por último, durante las pruebas de captura de calor, el material mostró una diferencia de 1 °C con las muestras no tratadas bajo la lámpara de Xenón y una diferencia aún mayor de 3.5 °C bajo la luz solar. Los resultados de intensidad luminosa mostraron que el material reflejaba 0.36 cd de la luz, alcanzando una propiedad ultra-negra, y el análisis de exergía de la muestra proporciona resultados prometedores para usos industriales a gran escala. Este trabajo de investigación tiene como objetivo abrir diferentes posibilidades para una transición parcial hacia la energía renovable en las industrias ecuatorianas utilizando el sol en un futuro cercano.Físico/
Strategy for spin manipulation using cations
No full textThe electronic spin has been subject of passionate interest in the scientific community. One particular application is in the field of quantum computing, where the electronic spin can be used as qubit, given that its up and down states can be translated into 0s and 1s used in binary code. In this aspect, spin would be the simplest quantum of information. However, the main challenge has been to be able to keep a spin in a certain state, or to be capable to manipulate precisely. Therefore, understanding spin manipulation through external stimulus has been a key towards a future of quantum computing.
The present work focuses on studying the interaction between cations and spin. Then, we selected a simple model: molecular wires, i.e. conjugated carbon chains ranging from 4 to 10 carbon atoms terminated in sp3/sp2 hybridization. These systems present wellknown charge transfer within them. Thereby, we compare bare molecular wires and in the presence of cations. The cations used are Lithium+1 and Sodium+1, approaching from one to four cations and evaluate the spin distribution and the effect of cation presence. This study is theoretical, using several levels of theory, including HF, DFT, and Post-HF. An interesting result is the influence of the cation over the alpha and beta orbitals; they are deformed to a greater or lesser extent depending on the direction of approach. In addition to spin distribution, other aspects of the wire are changed, such as geometry, electron distribution, and, to a lesser extent, bond lengths.El espín electrónico ha despertado gran interés en la comunidad científica. Una aplicación particular se encuentra en el campo de la computación cuántica, donde el espín puede utilizarse como qubit, ya que sus estados de “up” y “down” pueden traducirse en los 0 y 1 utilizados en el código binario. En este sentido, el espín electrónico sería la unidad cuántica de información más simple. Sin embargo, el principal desafío ha sido poder mantener un espín en un estado determinado o ser capaz de manipularlo de manera precisa. Por lo tanto, comprender la manipulación del espín a través de estímulos externos ha sido clave para el futuro de la computación cuántica.
El presente trabajo se centra en estudiar la interacción entre cationes y espín. Para ello, seleccionamos un modelo simple: cables moleculares, en este caso cadenas de carbono conjugadas que van desde 4 hasta 10 átomos de carbono, terminadas en hibridación /. Estos sistemas presentan transferencia de carga bien conocida en su interior. De este modo, comparamos cables moleculares solos y en presencia de cationes. Los cationes utilizados son Litio+1 y Sodio+1, acercándose de uno a cuatro direcciones, evaluando la distribución de espín y el efecto de la presencia de cationes. En este estudio teórico, utilizamos métodos como HF, DFT y Post-HF. Un resultado interesante es la influencia del catión sobre los orbitales alfa y beta; se deforman en mayor o menor medida según la dirección de enfoque. Además de la distribución de espín, otros aspectos del cable se ven alterados, como la geometría, la distribución de electrones y, en menor medida, las longitudes de enlace.Químico/
Study of the photoconductance of TiO2 and ZnO semiconductors in a chitosan matrix
No full textThis study thoroughly examines the photoconductance characteristics of semiconducting TiO2 and ZnO nanoparticles when incorporated into a chitosan matrix to assess their suitability for eco-friendly and non-toxic optoelectronic uses. This study aims to discover alternative materials that are inert and environmentally friendly in response to the dangerous consequences of traditional photoresistors containing poisonous chemicals like cadmium sulfide and lead sulfide. This study utilized chitosan films combined with an interdigitated structure, incorporating varying quantities of TiO2 and ZnO nanoparticles. Medium molecular weight chitosan was utilized, which was necessary and appropriate for the study. TiO2 nanoparticles and ZnO nanoparticles were created, interdigitates were made by a thorough process, and a specific circuit was designed to measure the samples.
The thesis explains how a specialized system was created to test photoconductance, focusing on how nanoparticle size and dispersion affect photoconductance efficiency. XRD examination showed the size of crystallites and the purity of phases. In contrast, DLS measurements suggested greater particle size caused by agglomeration, a result that was elaborated on by AFM imaging. UV-Vis spectroscopy and Tauc diagram analysis were used to identify the critical bandgap energies for the semiconductor's photoactive properties.Este estudio examina a fondo las características de fotoconductancia de nanopartículas semiconductoras de TiO2 y ZnO cuando se incorporan a una matriz de quitosano para evaluar su idoneidad para usos optoelectrónicos ecológicos y no tóxicos. Este estudio pretende descubrir materiales alternativos que sean inertes y amigables con el medio ambiente en respuesta a las peligrosas consecuencias de los fotorresistores tradicionales que contienen sustancias químicas venenosas como el sulfuro de cadmio y el sulfuro de plomo. En este estudio se utilizaron películas de quitosano combinadas con una estructura interdigitada, incorporando cantidades variables de nanopartículas de TiO2 y ZnO. Se utilizó quitosano de peso molecular medio, necesario y apropiado para el estudio. Se crearon nanopartículas de TiO2 y nanopartículas de ZnO, se crearon interdigitados mediante un proceso minucioso y se diseñó un circuito específico para medir las muestras.
El estudio explica cómo se creó un sistema especializado para probar la fotoconductancia, centrándose en cómo el tamaño y la dispersión de las nanopartículas afectan a la eficiencia de la fotoconductancia. El examen por DRX mostró el tamaño de los cristalitos y la pureza de las fases. Por el contrario, las mediciones DLS sugirieron un mayor tamaño de partícula causado por la aglomeración, resultado que se profundizó mediante imágenes AFM. Se utilizaron la espectroscopia UV-Vis y el análisis del grafico de Tauc para identificar las energías de banda prohibida críticas para las propiedades fotoactivas del semiconductor.Ingeniero/a en Nanotecnologí