Repositorio Yachay Tech (Univ. Yachay Tech)
Not a member yet
903 research outputs found
Sort by
Bird identification with advanced deep learning techniques for biodiversity conservation
No full textThe main objective of this thesis is to contribute to the conservation of the Galapagos Islands through education. To achieve this, an application has been developed that can run on both web and mobile devices, with the latter being the project’s strong point. The thesis presents two key contributions: Firstly, we conducted an exhaustive search for Galapagos birds using three different sources to generate a training dataset, as none existed for our approach. These carefully obtained and labeled data are based on the guidance from Charles Darwin’s Foundation main page. Secondly, neural networks and knowledge transfer were employed to develop a bird classifier, contributing to its conservation. Neural networks were trained using 58 different species of birds, whether native, endemic, or visitors.
Once a satisfactory performance was achieved in the bird species identification model, a web/mobile application was developed. A solution allowing hosting the application on a web server was used, enabling remote access for users from mobile devices at any location. The purpose is to export the trained model to the server, facilitating bird species identification through image capture.
The application features an initial interface that categorizes users as children, tourists, or biologists, adapting the provided information accordingly. Users can report sightings through calls generated from their mobile phones, directly contacting offices, or interacting with guides during island exploration. These actions are crucial for identifying native, endemic, and invasive bird species, contributing significantly to its conservation by preventing the introduction of non-native species that could endanger the biodiversity of the Galapagos Islands, whether due to human activities or natural factors.El objetivo principal de esta tesis es contribuir a la conservación de las Islas Galápagos a través de la educación. Para lograr esto, se ha desarrollado una aplicación que puede ejecutarse tanto en dispositivos web como móviles, siendo este último el punto destacado del proyecto. La tesis presenta dos contribuciones fundamentales: En primer lugar, se realizó una exhaustiva búsqueda de aves de Galápagos utilizando tres fuentes distintas para generar un conjunto de datos de entrenamiento, ya que no existía para nuestro enfoque. Estos datos, obtenidos y etiquetados cuidadosamente, se basan en la guía de la página principal de la fundación de Charles Darwin. En segundo lugar, se aplicaron redes neuronales y transferencia de conocimiento para desarrollar un clasificador de aves, aportando así a la causa de la conservación. Se entrenaron las redes neuronales con 58 especies diferentes de aves, ya sean nativas, endémicas o visitantes.
Una vez alcanzado un rendimiento satisfactorio en el modelo de identificación de especies de aves, se procedió al desarrollo de una aplicación web/móvil. Se utilizó una solución que permite alojar la aplicación en un servidor web para que los usuarios puedan acceder de forma remota, facilitando así el acceso desde dispositivos móviles y cualquier ubicación. El propósito es exportar el modelo entrenado en el servidor para facilitar la identificación de especies de aves mediante la captura de imágenes.
La aplicación presenta una interfaz inicial que clasifica a los usuarios según su perfil, ya sea niños, turistas o biólogos, adaptando la información proporcionada de acuerdo con esta categorización. Los usuarios tienen la opción de informar sobre avistamientos mediante llamadas desde sus celulares, comunicándose directamente con las oficinas o interactuando con los guías durante la exploración de las islas. Estas acciones son fundamentales para la identificación de aves nativas, endémicas e invasoras, contribuyendo significativamente a la conservación al prevenir la introducción de especies no autóctonas que podrían poner en peligro la biodiversidad de las Islas Galápagos, ya sea por actividades humanas o factores naturales.Ingeniero/a en Tecnologías de la Informació
Exploration and assessment of geothermal sources surrounded Salve Faccha Reservoir: potential and utilization
No full textEnergy is a fundamental resource for the development of humanity, so it is crucial to ensure its supply. Ecuador, due to its geographical location, has essential characteristics for the development of renewable energies, such as geothermal energy. Currently, Ecuador does not yet have a geothermal project in operation, due to the lack of public and private investment. However, the country has a great geothermal potential, associated with the intense volcanic activity in its territory. In this study, several actions were carried out to evaluate the geothermal potential in the Salve Faccha reservoir area. Hydrothermal manifestations in the area were identified, resulting in a surface temperature close to 70°C, a pH between 5-7 and a maximum conductivity of 4921 µS/cm. Structural data obtained from satellite images were correlated with field data, identifying a normal fault within the study polygon. In addition, X-ray diffractometry was applied to identify two types of hydrothermal alterations: propylitic and silicic. Also, the temperature of the geothermal reservoir was estimated through the implementation of ternary diagrams and the application of soluble geothermometers, which gave values between 170-220°C, which allowed the development of a preliminary conceptual model of the medium to high enthalpy geothermal system. Finally, the possible uses and applications of geothermal energy in the study area were analyzed in order to take advantage of this valuable renewable resource for the benefit of the country's development.La energía es un recurso fundamental para el desarrollo de la humanidad, por lo que es crucial asegurar su aprovisionamiento. Ecuador, debido a su ubicación geográfica, cuenta con características esenciales para el desarrollo de energías renovables, como la energía geotérmica. Actualmente, Ecuador aún no cuenta con un proyecto geotérmico en funcionamiento, debido a la falta de inversión pública y privada. Sin embargo, el país posee un gran potencial geotérmico, asociado a la intensa actividad volcánica en su territorio. En este estudio, se realizaron varias acciones para evaluar el potencial geotérmico en el área del embalse Salve Faccha. Se identificaron las manifestaciones hidrotermales en la zona, obteniendo como resultado una temperatura en superficie cercana a los 70°C, un pH entre 5-7 y una conductividad máxima de 4921 µS/cm. Se correlacionaron los datos estructurales obtenidos mediante imágenes satelitales con los datos de campo, logrando identificar una falla normal dentro del polígono de estudio. Además, se aplicó la difractometría de rayos X para identificar dos tipos de alteraciones hidrotermales como: propilítica y sílicea. Asimismo, se estimó la temperatura del reservorio geotérmico mediante la implementación de diagramas ternarios y la aplicación de geotermómetros solubles, los cuales dieron valores entre 170-220°C, lo que permitió desarrollar un modelo conceptual preliminar del sistema geotérmico de media a alta entalpia. Finalmente, se analizaron los posibles usos y aplicaciones de la energía geotérmica en el área de estudio, con el objetivo de aprovechar este valioso recurso renovable en beneficio del desarrollo del país.Geólogo/
Análisis de los principales elementos genéticos móviles en diferentes subespecies de Xylella fastidiosa
No full textXylella fastidiosa is a phytopathogenic bacterium that significantly impacts economically important crops such as grapes, citrus, and coffee. Originally confined to the Americas, recent outbreaks of this bacterium have emerged in various countries across Europe and Asia, posing an increasing threat to global agriculture due to its easy spread through vectors that feed on the sap of infected plants. This study focuses on examining the impact of mobile genetic elements (specifically IS, ICE, CIME, and IME) on the pathogenicity of Xylella fastidiosa. These elements are known for their ability to transport and reorganize genes within the bacterial genome, which can result in significant changes in the bacteria's pathogenic capabilities. Our results indicate that, despite the low abundance and distribution of IS, ICE, and IME, these elements contain virulence-associated genes and indeed influence the pathogenicity of the bacterium. Additionally, the presence of prophage genetic material in IS and IME suggests their relevance in the genomic configuration of the pathogen. In conclusion, our findings provide new insights into how mobile genetic elements contribute to the virulence of Xylella fastidiosa.Xylella fastidiosa es una bacteria fitopatógena de gran impacto en cultivos económicamente significativos como la vid, los cítricos y el café. Originalmente confinada a las Américas, en años recientes han surgido brotes de esta bacteria en diferentes países de Europa y Asia, representando una creciente amenaza para la agricultura global debido a su facilidad de propagación mediante vectores que se alimentan de la savia de las plantas infectadas. Este estudio se centra en estudiar el impacto de los elementos genéticos móviles (específicamente IS, ICE, CIME e IME) en la patogenicidad de Xylella fastidiosa. Estos elementos son conocidos por su capacidad para transportar y reorganizar genes dentro del genoma bacteriano, lo que puede resultar en cambios significativos en las capacidades patogénicas de las bacterias. Nuestros resultados indican que, a pesar de la baja abundancia y distribución de IS, ICE e IME, estos elementos contienen genes asociados a virulencia y sí influyen en la patogenicidad de la bacteria. Además, la presencia de material genético de profagos en IS e IME sugiere su relevancia en la configuración genómica del patógeno. En conclusión, nuestros resultados proporcionan nueva información sobre como los elementos genéticos móviles contribuyen a la virulencia de Xylella fastidiosa.Magíster en Biología Sintétic
Deep learning techniques for hate speech detection on twitter during the 2022 national strike in Ecuador
No full textEcuador went through a national strike in 2022, which occurred for several political reasons. Given the mobilization by indigenous communities, a food crisis affected most of the country. This led people to generate hatred towards these communities. This study focuses on developing various hate speech detection models in different branches of artificial intelligence, both in the fields of machine learning and deep learning. The aim is to create a model capable of detecting hate speech against indigenous communities in Ecuador. A thorough study of the performance of all models was conducted to finally select the best model among them, in order to use this model on any platform to detect and counteract such hate speech.Ecuador pasó por un paro nacional en el año 2022, esto se dio por varias razones políticas, donde, dada la movilización por parte de las comunidades indígenas, se pasó una crisis alimentaria afectando a la mayoría parte del país. A esto la gente empezó a generar odio hacia estas comunidades. Este estudio está enfocado en desarrollar varios modelos de detección de discurso de odio, en diferentes ramas de la inteligencia artificial, tanto en el campo de machine learning y deep learning. Esto con el fin de crear un modelo que sea capaz de detectar discurso de odio sobre las comunidades indígenas en Ecuador. Se hizo un estudio en profundidad del rendimiento de todos los modelos, para finalmente tomar el mejor modelo de todos los planteados, con el fin de poder usar este modelo en cualquier plataforma y así detectar y persuadir a estos discursos de odio.Ingeniero/a en Tecnologías de la Informació
Design of an exoskeleton prototype for lower limb rehabilitation
No full textCONADIS indicates that 45.66% of people registered with disabilities in Ecuador have physical impairments. A great part is within the labor force’s age and have degenerated quality of life. From these, a considerable amount of physical impairments such as those on the lower limbs is caused by damage to the brain or spinal cord. Given their frequency and the attempts to alleviate them, several treatment solutions try to return mobility and well-being to the affected, triggering the development of exoskeletons for the lower limp. The present project pursues the creation of a similar prototype. Suitable CAE-CAD software will help, like SolidWorks, to structural design, and a finite element analysis will guarantee its integrity. In addition, using Simulink’s Simscape Multibody, the control system will be simulated through open-loop action.
The preliminary assessments, which include comparing the movements in both the models, that is the Opensim and Simulink models, support high similarity, and hence the above design is valid. Also, the FEA with Von Mises stress of 3.697e+00 N/m^2, resultant displacement of 2.778e-01 mm, and the equivalent strain of 2.686e-05, provide the necessary insights. The safety factor analysis reveals the safety of the structure, and the 2.229e+01 factor and 1.903e+07 is thus obtained. The successful integration of advanced methods in the form of software tools and methodologies will highly contribute to ensuring that the most crucial requirement of advanced lower limb rehabilitation. This prototype will achieve the functional requirement, ultimately improving the standard of life for.CONADIS indica que el 45,66% de las personas registradas con discapacidad en el Ecuador presentan deficiencias físicas. Gran parte está en edad laboral y tiene una calidad de vida degenerada. De estos, una cantidad considerable de discapacidades físicas, como las de las extremidades inferiores, se deben a daños en el cerebro o la médula espinal. Dada su frecuencia y los intentos de aliviarlos, varias soluciones de tratamiento intentan devolver la movilidad y el bienestar al afectado, desencadenando el desarrollo de exoesqueletos de la cojera inferior. El presente proyecto persigue la creación de un prototipo similar. Softwares CAE-CAD adecuados ayudarán, como SolidWorks, al diseño estructural, y un análisis de elementos finitos garantizará su integridad. Además, utilizando Simscape Multibody de Simulink, el sistema de control se simulará mediante una acción de bucle abierto.
Las evaluaciones preliminares, que incluyen la comparación de los movimientos en ambos modelos, es decir, los de Opensim y Simulink, respaldan una alta similitud y, por lo tanto, el diseño es válido. Además, el FEA con una tensión de Von Mises de 3,697e+00 N/m^2, un desplazamiento resultante de 2,778e-01 mm y la deformación equivalente de 2,686e-05 proporcionan la información necesaria. El análisis del factor de seguridad revela la seguridad de la estructura, obteniéndose así el factor 2.229e+01 y 1.903e+07. La integración exitosa de métodos avanzados en forma de herramientas y softwares avanzados contribuirá en gran medida a garantizar que se aborde el requisito más crucial de la rehabilitación avanzada de las extremidades inferiores. Este prototipo logrará ser funcional y, en última instancia, mejorará el nivel de vida de las personas.Ingeniero/a Biomédico/
Geoscientific community outreach, by implementing informatics technology tools, in the Napo-Sumaco aspiring Unesco-Global Geopark
No full textThe Napo Sumaco Geopark, an aspiring UNESCO Global Geopark, is one of the geographic areas of great regional importance within the Ecuadorian territory and the Amazon River basin, which allows initiatives for geoscience education and the preservation and promotion of tourism due to its enormous geodiversity and biodiversity. The study focuses on 16 previously studied geological sites and 3 new sites of geological interest: Río Pucuno, Cantera Wawa Sumaco and Puka Urku proposed in the current research. The objective of this research contributed to the scientific development of the Geopark by identifying and gathering existing information on the geological diversity present in the area through the implementation of computer technology tools and the introduction of new geological sites. For this, six stages of work were carried out: geological data collection campaigns, petrographic, chemical, structural, sedimentary analysis and the elaboration of the application developed with GIS mapping software (ArcGIS) and using the development applications: Experience Builder, and Flutterflow. The results of the project included the identification and compilation of information previously collected from existing geological sites; the geological survey of the two proposed geological sites, and the creation of the digital map within the application. Finally, this study contributes significantly to the scientific development and geotourism promotion of the Napo Sumaco Geopark and contributes to the basis for its recognition as part of the UNESCO Global Geoparks Network.El Geoparque Napo Sumaco, aspirante a la Red Mundial de Geoparques de la UNESCO, es una de las áreas geográficas de gran importancia regional dentro del territorio ecuatoriano y la cuenca hidrográfica del río Amazonas, lo que permite iniciativas para la enseñanza de las geociencias y la preservación y promoción del turismo debido a su enorme geodiversidad y biodiversidad. El estudio se enfoca en 16 sitios geológicos previamente estudiados y 3 nuevos sitios de interés geológico: Río Pucuno, Cantera Wawa Sumaco y Puka Urku; propuestos en este trabajo. El objetivo de esta investigación contribuyó al desarrollo científico del geoparque, identificando y recopilando información existente sobre la geodiversidad presente en la zona mediante la implementación de herramientas de tecnología informática y la introducción de los nuevos sitios geológicos. Se llevó a cabo seis etapas de trabajo: campañas de recolección de datos geológicos, análisis petrográfico, químico, estructural, sedimentario y la elaboración de la aplicación desarrollada con software de mapeo GIS (ArcGIS) y utilizando las aplicaciones de desarrollo: Experience Builder y Flutterflow. Los resultados del estudio incluyeron la identificación y recopilación de la información previa de los sitios geológicos existentes, el levantamiento geológico de los tres sitios geológicos propuestos, y la creación del mapa digital dentro de la aplicación. En resumen, este estudio contribuye significativamente al desarrollo científico y turístico del Geoparque Napo Sumaco y contribuye a las bases para su reconocimiento como geoparque y su inclusión en la Red Mundial de Geoparques de la UNESCO.Geólogo/
A yeast-based cytotoxic assays of commonly used fungicides in Ecuador
No full textFungicides control or prevent infections caused by phytopathogenic fungi in many important crops worldwide. Epoxiconazole (EPO), Fenpropimorph (FEN), Mancozeb (MZ) and Pyrimenthanil (PYR) are the most used fungicides against Black Sigatoka Leaf Disease (BLSD) in banana production. BSLD infects banana leaves, causing a reduction of the plant's photosynthetic capacity and ultimately leading to the death of the leaves, drastically limiting banana production. In Ecuador, as well as all other banana producer countries, Black Sigatoka is mainly controlled by several aerial fungicides applications of EPO, FEN, MZ and PYR in solo or cocktails formulations. Even though several authors have pointed out the toxicological effects of EPO, FEN, MZ and PYR on the model organism Saccharomyces cerevisiae, banana producers heavily apply a tremendous amount of these fungicides over thousands of kilometers of this crop. In Ecuador, there is a lack of information about the toxicological risks of these chemicals for banana workers and communities living in banana plantations. Therefore, this literature review depicts the biology and the current management of BLSD with commercial formulations in Ecuador. In addition, cytotoxic analyses about the deleterious effects on S. cerevisiae are depicted to provide insights into the potential affectations on people's health living near Musa plantations.Los fungicidas controlan o previenen infecciones causadas por hongos fitopatógenos en muchos cultivos importantes a nivel mundial. Epoxiconazol (EPO), Fenpropimorph (FEN), Mancozeb (MZ) y Pyrimenthanil (PYR) son los fungicidas más utilizados contra la Sigatoka Negra (SN) en la producción de banano. La Sigatoka Negra infecta las hojas de banano, lo que provoca una reducción de la capacidad fotosintética de la planta y, en última instancia, conduce a la muerte de las hojas, lo que limita drásticamente la producción de banano. En Ecuador, así como en todos los demás países productores de banano, la Sigatoka negra se controla principalmente mediante varias aplicaciones aéreas de fungicidas de EPO, FEN, MZ y PYR en formulaciones individuales o en cócteles. Si bien varios autores han señalado los efectos toxicológicos de EPO, FEN, MZ y PYR en el organismo modelo Saccharomyces cerevisiae, los productores de banano siguen aplicando grandes cantidades de estos fungicidas en miles de kilómetros de este cultivo. En Ecuador, existe una falta de información sobre los riesgos toxicológicos de estos químicos para los trabajadores bananeros y las comunidades que viven en las plantaciones bananeras. Por lo tanto, esta revisión de la literatura describe la biología y el manejo actual de BLSD con formulaciones comerciales en Ecuador. Además, se representan análisis citotóxicos sobre los efectos nocivos sobre S. cerevisiae para proporcionar información sobre las posibles afectaciones en la salud de las personas que viven cerca de las plantaciones de Musaceas.Biólogo/
Analysis of vegetable juice-based medium components for the induction of Candida filamentation
No full textCandida is the most common genus of unicellular pathogenic fungi and is responsible for a wide variety of human infections. The ability of this fungus to induce a “morphological change", transforming yeast-like cells to filamentous cells, is a virulence factor linked to its pathogenicity. In this study, the induction of filamentation in Candida was investigated using vegetable juice-based culture media inspired by commercial V8 juice. In addition, the morphogenesis process was examined for each vegetable separately, and other modulating factors, such as pH, temperature and concentration, were analyzed. The results suggest that individual vegetables alone can induce standard filamentation in Candida, supporting the hypothesis that this fungus could have an origin as a plant symbiont or pathogen. Future research is proposed to explore the metabolic pathways involved in filamentation, using mutants of known transcription factors and reporter genes. This would provide a molecular basis for the regulation of Candida filamentation in vegetable media. Furthermore, this could have important implications for explaining the mechanisms of fungal filamentation in vegetables and their transition to humans. This study not only offers insights into the biology of Candida in relation to vegetables but also lays the foundation for the development of safer and more stable culture media that reduce the risk of false positives and disease transmission, as well as new approaches for antifungal treatments.Candida es el género más común de hongos patógenos unicelulares y es responsable de una amplia variedad de infecciones humanas. La capacidad de este hongo para inducir un “cambio morfológico", transformando células en forma de levadura a células filamentosas, es un factor de virulencia ligado a su patogenicidad. En este estudio, se investigó la inducción de la filamentación en Candida utilizando medios de cultivo basados en jugos de verduras, inspirados en el jugo comercial V8. Además, se examinó el proceso de morfogénesis en cada vegetal por separado, y se analizaron otros factores moduladores, como el pH, la temperatura y la concentración. Los resultados sugieren que los vegetales individuales pueden inducir por sí solos la filamentación estándar en Candida, lo que respalda la hipótesis de que este hongo podría tener un origen como simbionte o patógeno de plantas. Se propone una futura investigación para explorar las vías metabólicas involucradas en la filamentación, utilizando mutantes de factores de transcripción conocidos y genes reporteros. Esto proporcionaría una base molecular para la regulación de la filamentación de Candida en medios vegetales. Además, esto podría tener implicaciones importantes para explicar los mecanismos de filamentación de hongos en vegetales y su transición a humanos. Este estudio no solo ofrece perspectivas sobre la biología de Candida en relación con los vegetales, sino que también sienta las base para el desarrollo de medios de cultivo más seguros y estables que reduzcan el riesgo de falsos positivos y transmisión de enfermedades, así como nuevos enfoques para tratamientos antifúngicos.Ingeniero/a Biomédico/
Cadmium adsorption on iron-doped biochar derived from Guadua angustifolia residues through a dual experimental and theoretical approach
No full textThis study addresses the environmental challenge posed by heavy metals in water sources, focusing on the uti- lization of biochar derived from Guadua angustifolia residues for cadmium removal. Employing both experimental and theoretical approaches, the research aligns with environmental remediation and circular economy principles by repurposing waste materials. Through two synthesis methods, hydrothermal carbonization and pyrolysis, hydrochar (HC) and pyrochar (PC) samples were respectively created, each with distinct physicochemical characteristics. Com- prehensive characterization, including digestion analysis, FTIR, Raman spectroscopy, and XPS, provided insights into the materials’ properties, the impact of iron doping on adsorption capabilities, and the chemical environment of the biochar.
Optimization of the adsorption process revealed that adsorption capacity depends on several factors. It was observed that lower iron concentrations in biochar resulted in better cadmium removal. Further kinetic and isotherm studies demonstrated rapid adsorption by PC samples, confirming the suitability of the Freundlich model for describing the adsorption process. Additionally, it was noted that the intrinsic iron content in PC may enhance its adsorption efficiency. The theoretical study emphasized the role of iron’s electronic configuration and its interaction with the biochar matrix. Computational analysis validates the positive effect of incorporating Fe2O3 in enhancing the biochar’s adsorption behavior.
Future research is recommended to include SEM analysis for deeper insight into biochar’s surface and structural properties. Additionally, studying biochar from pretreated Guadua angustifolia with reduced iron content and from precursors with higher intrinsic presence could elucidate iron’s role in cadmium adsorption. This work contributes to the broader understanding of biochar with iron potential for heavy metal remediation, emphasizing the need for further exploration into iron’s role in its adsorptive and physicochemical properties.Este estudio abarca el desafío ambiental planteado por la presencia de metales pesados en fuentes de agua, centrándose en la utilización de biochar derivado de residuos de Guadua angustifolia para la eliminación de cadmio. A través de enfoques tanto experimentales como teóricos, la investigación se alinea con los principios de remediación ambiental y economía circular mediante la reutilización de materiales de desecho. Por medio de dos métodos de síntesis, carbonización hidrotermal y pirólisis, se crearon muestras de hidrochar (HC) y pirochar (PC) respectivamente, cada una con características fisicoquímicas distintas. Posteriormente, se caracterizó el material mediante análisis de digestión, FTIR, espectroscopía Raman y XPS, lo que proporcionó percepciones sobre las propiedades de los materiales, el impacto del dopaje con hierro en las capacidades de adsorción y el entorno químico del biochar.
La optimización del proceso de remoción de cadmio reveló que la capacidad de adsorción depende de varios factores, y se observó que a menores concentraciones de hierro se obtienen mejores resultados en la eliminación de cadmio. Los estudios cinéticos e isotérmicos mostraron una adsorción rápida por parte de las muestras de PC. Las isotermas obtenidas se ajustan al modelo de Freundlich en su proceso de adsorción. Se observó que el contenido intrínseco de hierro en las muestras de PC puede tener como resultado el promover la eficiencia de adsorción de cadmio. El estudio teórico destacó el papel de la configuración electrónica del hierro y su interacción con la matriz de biochar. El estudio computacional valida el efecto positivo de la incorporación de Fe2O3 en la mejora del proceso de adsorción de cadmio del biochar.
Para futuras investigaciones, se recomienda incluir análisis SEM para comprender a fondo las propiedades superficiales y estructurales del biochar. Además, se sugiere estudiar biochar de Guadua angustifolia con un pretratamiento para eliminar el contenido de hierro y de precursores con mayor contenido intrínseco del mismo para elucidar el papel del hierro en la adsorción de cadmio. Este trabajo contribuye a la amplia comprensión del potencial del biochar con hierro para la remediación de metales pesados, enfatizando la necesidad de explorar más a fondo el papel del hierro en sus propiedades adsorbentes y fisicoquímicas.Químico/
Spin thermopower in chiral molecules
No full textIn electron transport, thermoelectric effects in meso-/nanoscopic structures have gained relevance in Physics and Engineering due to their potential to exploit quantum effects to control the coupling of heat and charge currents, with the aim of scavenging waste heat. In Spintronics, the Chirality-induced Spin Selectivity (CISS) effect is widely studied to quantify the impact of the structural chirality of molecular systems over the spin-dependent effects during the electron transport to induce spin polarization or spin filtering without the need of introducing external magnetic fields. Both provide a solid almost unexplored research subject within spin caloritronics, the thermal effects over the electron and spin transport through chiral molecules.
In this thesis, we investigate the spin-dependent transport induced by a temperature gradient (Spin Seebeck effect) in phenomenological models of two terminals (electrodes) connected through a simplified chiral system in the presence of spin-orbit interaction. We start with using the Landauer's formalism based on non-equilibrium Green functions to compute the spin current for wire-like dimers and to establish a reference in order to point out the spin filtering in the chiral-like dimer cases. Then, after computing the spin thermopower only for the chiral cases (via a Sommerfeld-type expansion), we find that spin thermopower gets slightly modified due to quantum interference.En el transporte de electrones, los efectos termoeléctricos en estructuras meso- y nanoscópicas han ganado relevancia en la Física y la Ingeniería gracias a su potencial para explotar los efectos cuánticos en controlar el acoplamiento de corrientes de calor y carga, con el objetivo de aprovechar el calor residual. En la espintrónica, el efecto de selectividad de espín inducida por quiralidad (en inglés CISS) es ampliamente estudiada para cuantificar el impacto de la quiralidad estructural de sistemas moleculares en los grados de libertad del espín para inducir polarización de espín sin la necesidad de introducir campos magnéticos externos. Ambos proporcionan un sólido tema de investigación casi inexplorado dentro de la caloritrónica de espín, los efectos térmicos sobre el transporte de carga y espín a través de moléculas quirales.
En esta tesis, investigamos el transporte dependiente de espín inducido por un gradiente de temperatura (efecto Seebeck de espín) en modelos fenomenológicos de dos terminales (electrodos) conectados a través de un sistema quiral simplificado en presencia de interacciones espín-órbita. Comenzamos utilizando el formalismo de Landauer basado en funciones de Green fuera del equilibrio para calcular la corriente de espín en dímeros tipo cable y establecer un punto de referencia para notar la filtración de espín en los casos de dímeros tipo quiral. Luego, después de calcular la termopotencia de espín sólo para los casos quirales (a través de una expansión de tipo Sommerfeld), encontramos que la termopotencia de espín se modifica ligeramente debido a la interferencia cuántica.Físico/