Repositorio Yachay Tech (Univ. Yachay Tech)
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Melt inclusions characterization in olivine phenocrysts using nanotomography analysis from the southern portion of the North Andean Volcanic Zone (Ecuador)
No full textMagmatic processes can produce volcanic products with unique morphological and chemical characteristics. These volcanic products can be used to infer the properties of the magmatic system. Ecuador is a country with constant volcanic activity product of its geological setting (subduction system), and by that the study of the different magmatic systems in its area is critical. The southern portion of the North Andean Volcanic Zone has various volcanic edifices, between them the Licto cinder cones (Tulabug and Loma Bellavista). Its volcanism and magmatic evolution was researched by applying different petrological/geochemical techniques with emphasis on melt inclusions. These techniques were: field sampling and preparation of scoria deposits, petrological observation of olivine minerals and clasts, spatial visualization and measurements of minerals and its parts using nanotomography, Raman spectroscopy to constrain chemical compositions of minerals, major element analysis of minerals and melt inclusions, and vesicular analyses of volcanic clasts. It is determined that the predominant olivine morphologies of host minerals for melt inclusions are polyhedral and dendritic polyhedral (scoria deposits from Tulabug). These morphologies and chemical data (Fo% 81.79) shows that the olivine were formed at slow cooling rates (0.17 °C/min or 10.38 °C/hour). Normal chemical zoning in olivines show a possible simple/close-system fractional crystallization in the magmatic system. Magma mixing is inferred due to the core to rim analysis in olivines, where a mix of ultramafic lithologies likely were the source rock for magmas. Size of bubbles within melt inclusions are a sign of volatile-rich magma, and melt inclusions chemical composition variation (59.3 SiO2 wt%) determined that an olivine + plagioclase + clinopyroxene + spinel mineral assemblage crystallization was an important process in the magmatic system. Crustal contamination as magma assimilation occurred in the magmatic system due the possible interaction between magmas and the Pungalá granodiorite, while the vesicular analysis of clasts determine signs of degassing with changes in the bubble growth mechanisms from ripening to coalescence. The previous information allowed us to create a magmatic evolution model that infers two magmatic chambers under Licto, where this volcanic area probe to be a complex magmatic system, which is an example of the magmatic interactions in this portion of the North Andean Volcanic Zone and its importance.Los procesos magmáticos pueden generar productos volcánicos con características morfológicas y químicas únicas, por lo tanto estos productos volcánicos pueden ser utilizados para inferir las propiedades del sistema magmático. Ecuador es un país con constante actividad volcánica producto de su contexto geológico (sistema de subducción), y por ello el estudio de los diferentes sistemas magmáticos en su área es crítico, en especial la porción sur de la Zona Volcánica Norandina, esta presenta varios edificios volcánicos, entre ellos los conos de escoria Licto (Tulabug y Loma Bellavista). Se investigó su vulcanismo y evolución magmática aplicando diferentes técnicas petrológicas/geoquímicas con énfasis en las inclusiones fluidas. Estas técnicas fueron: muestreo de campo y preparación de depósitos de escoria, observación petrológica de minerales de olivino y clastos, visualización espacial y mediciones de minerales y sus partes utilizando nanotomografía, espectroscopia Raman para estimar composiciones químicas de minerales, análisis de elementos mayores de minerales e inclusiones fluidas y análisis vesicular de clastos volcánicos. Se determina que las morfologías predominantes de olivino hospedantes de inclusiones de fundido son poliédricas y poliédricas dendríticas (depósitos de escoria de Tulabug). Estas morfologías y los datos químicos (Fo% 81,79) muestran que el olivino se formó a velocidades de enfriamiento lentas (0,17 °C/min o 10,38 °C/hora). La zonación química normal en los olivinos muestra una posible cristalización fraccionada de sistema simple/cerrado en el sistema magmático. La mezcla de magmas se infiere debido al análisis de núcleo a borde en los olivinos. Una mezcla de litologías ultramáficas fue probablemente la roca madre de los magmas. El tamaño de las burbujas dentro de las inclusiones de fundido es un signo de magma rico en volátiles. La variación de la composición química de las inclusiones fundidas (59,3 wt% de SiO2) determinó que la cristalización de un conjunto mineral de olivino + plagioclasa + clinopiroxeno + espinela fue un proceso importante en el sistema magmático. La contaminación de la corteza como asimilación magmática se produjo en el sistema magmático debido a la posible interacción entre los magmas y la granodiorita de Pungalá. El análisis vesicular de los clastos determina signos de desgasificación con cambios en los mecanismos de crecimiento de las burbujas desde la maduración a la coalescencia. La información anterior nos permitió crear un modelo de evolución magmática que infiere dos cámaras magmáticas bajo Licto. Licto sondea ser un sistema magmático complejo, el cual es un ejemplo de las interacciones magmáticas en esta porción de la Zona Volcánica Norandina y su importancia.Geólogo/
Usage of high energy photons to understand the interaction between CoFe2O4, chitosan, graphene, and glyphosate to describe its removal efficiency from water
No full textGlyphosate (N-phosphonomethyl glycine) is the main active ingredient of a set of commercial pesticides most widely used globally due to its high effectiveness in removing weeds through non-discriminatory elimination. There exist several concerns since the additives of glyphosate may contain different salts and surfactants dangerous to people and the environment. In this work, an analysis of a novel nanocomposite made of graphene, chitosan, and CoFe2O4 is performed through various spectroscopy techniques to determine its activity when exposed to glyphosate as an alternative to remove this pollutant compound. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), as well as Fourier, transform infrared spectroscopy (FTIR), and RAMAN spectroscopy techniques are used in this work to analyze the binding interactions between each one of the components of the nanocomposite with the glyphosate. Through the study of Graphene, Chitosan, Cobalt ferrite, and the nanocomposite with Glyphosate using these techniques it was possible to find that there is an interaction occurring mainly through the carboxylic, and phosphate groups showed mainly in the FTIR and XPS analysis. The results show that the nanocomposite has a bigger chemical interaction with glyphosate compared to each one of the components which makes this nanocomposite a good alternative as a bio-adsorbent for glyphosate removal.El glifosato (N-fosfonometilglicina) es el principal ingrediente activo de un conjunto de pesticidas comerciales más ampliamente utilizados a nivel mundial debido a su alta eficacia en la eliminación no selectiva de malezas. Existen varias preocupaciones ya que los aditivos del glifosato pueden contener diferentes sales y tensioactivos peligrosos para las personas y el medio ambiente. En este trabajo, se realiza un análisis de un nuevo nanocompuesto hecho de grafeno, quitosano y CoFe2O4 a través de varias técnicas espectroscópicas para determinar su actividad cuando se expone al glifosato como alternativa para eliminar este compuesto contaminante. En este trabajo se utilizan técnicas de espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS), así como espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y espectroscopía RAMAN para analizar las interacciones de unión entre cada uno de los componentes del nanocompuesto y el glifosato. A través del estudio del grafeno, quitosano, ferrita de cobalto y el nanocompuesto con glifosato utilizando estas técnicas, fue posible encontrar que existe una interacción que ocurre principalmente a través de los grupos carboxílicos y fosfato, mostrados principalmente en el análisis FTIR y XPS. Los resultados muestran que el nanocompuesto tiene una mayor interacción química con el glifosato en comparación con cada uno de los componentes, lo que hace que este nanocompuesto sea una buena alternativa como bioadsorbente para la eliminación del glifosato.Físico/
Spatio-temporal chaos in continuous-time dynamical networks
No full textCollective chaos is a nontrivial collective behavior consisting of the persistence of chaotic behavior at the macroscopic level in systems of interacting dynamical elements possessing individual periodic behavior. This phenomenon is manifested by the existence of chaotic supertransients in time before the system synchronizes into its period attractor. We investigate the role of the range of interactions on the emergence of collective chaos in spatiotemporal dynamical networks by considering ring network of coupled elements with a varying range of interactions. We encounter a critical range of about 20% of the system size above which no collective chaos is observed and the network invariably synchronizes in the periodic orbit of the constitutive elements. We find that collective chaos does not occur in globally coupled networks of continuous time systems when the intensity of the coupling parameter is below some critical value. We characterize the synchronized state of a system through a measure of the standard deviation of the states of the elements. Our results indicate that the topology of connectivity of the network, as well as the strength of coupling between the elements, are crucial factors for the emergence of collective chaos in spatiotemporal dynamical systems.El caos colectivo es un comportamiento colectivo no trivial que consiste en la persistencia del comportamiento caótico a nivel macroscópico en sistemas de elementos dinámicos en interacción que poseen un comportamiento periódico individual. Este fenómeno se manifiesta por la existencia de supertransitorios caóticos en el tiempo antes de que el sistema sincronice en su atractor periódico. Investigamos el papel del rango de interacciones en la emergencia del caos colectivo en redes dinámicas espacio-temporales considerando una red en anillo de elementos acoplados con un rango variable de interacciones. Encontramos un rango crítico de alrededor del 20% del tamaño del sistema, por encima del cual no se observa caos colectivo y la red inevitablemente sincroniza en la órbita periódica de los elementos constitutivos. Descubrimos que el caos colectivo no ocurre en redes globalmente acopladas de sistemas de tiempo continuo cuando la intensidad del parámetro de acoplamiento está por debajo de cierto valor crítico. Caracterizamos el estado sincronizado de un sistema a través de una medida de la desviación estándar de los estados de los elementos. Nuestros resultados indican que la topología de conectividad de la red, así como la fuerza del acoplamiento entre los elementos, son factores cruciales para la emergencia del caos colectivo en sistemas dinámicos espacio-temporales.Físico/
Breaking new grounds in Zinc-Air battery research: studying the effects of innovative drying techniques on the structural and electrochemical properties of Carboxymethylcellulose-Chitosan-Citric Acid Hydrogels as Next-Generation Electrolytes
No full textIn current times, electrolytes based on polymeric materials have generated great interest due to their possible use as substitutes for liquid electrolytes or in other energy storage device applications. In particular, the use of biopolymers with a focus on sustainability leads to extensive research in this area that still has a lot of work to do.
This thesis collects the work included in three articles published in prestigious scientific journals. They reflect the review of the state-of-the-art in the area of polymer electrolytes for zinc and magnesium batteries. In addition, the synthesis and characterization of new hydrogels as electrolytes based on chitosan, carboxymethylcellulose, and different concentrations of citric acid chemical crosslinker is presented. Subsequently, a modification in the synthesis process of the previously prepared hydrogels is proposed to use freezing strategies that enhance the properties required in the membranes to be applicable as electrolytes for zinc-air batteries.
The resulting materials have demonstrated adequate structural and thermal properties. In addition, they have obtained remarkable ionic conductivity values of up to 0.39 S∙cm‒1, and battery discharge capacity of 1899 mA∙h g‒1, setting a precedent for the next generation of biomaterials with energy applications.En tiempos actuales, los electrolitos basados en materiales poliméricos han generado un gran interés debido a su posible uso como sustitutos de los electrolitos líquidos o en otras aplicaciones de dispositivos de almacenamiento de energía. En concreto, el uso de biopolímeros con un enfoque en la sostenibilidad lleva a una amplia investigación en esta área que todavía tiene mucho trabajo por hacer.
Esta tesis de licenciatura recoge el trabajo incluido en tres artículos publicados en prestigiosas revistas científicas. En ellos se refleja la revisión del estado del arte en el área de electrolitos poliméricos para baterías de zinc y magnesio. Además, se presenta la síntesis y caracterización de nuevos hidrogeles como electrolitos basados en quitosano, carboximetilcelulosa, y distintas concentraciones de entrecruzante químico de ácido cítrico. Posteriormente, se propone una modificación en el proceso de síntesis de los hidrogeles anteriormente realizados, para utilizar estrategias de congelamiento que potencien las propiedades requeridas en las membranas para ser aplicables como electrolitos de baterías zinc-aire.
Los materiales resultantes han demostrado propiedades estructurales y térmicas adecuadas. Además, han obtenido notables valores de conductividad iónica de hasta 0.39 S∙cm‒1, y de capacidad de descarga en batería de 1899 mA∙h g‒1, sentando un precedente para la próxima generación de biomateriales con aplicaciones energéticas.Químico/
A novel network science and similarity-searching-based approach for discovering potential antiviral peptides
No full textAntiviral peptides (AVPs) hold substantial promise as therapeutic agents against viral infections. However, the sheer volume of available data surpasses researchers’ capacity for interpretation. To address this challenge, interactive data mining and the Half-Space Proximal Network (HSPN) technique within the StarPep toolbox were utilized to address this challenge and explore the chemical space of AVPs. Louvain Clustering was employed to conduct community-based chemical profiling, revealing intricate biological patterns and relationships among peptides. Exploration extended to Metadata Networks (MNs), shedding light on the broader AVP landscape with attributes like” database,” ”function,” ”origin,” and ”target.” This exposed interconnections and associations, enriching the understanding of AVPs and their attributes. Scaffold extraction was applied to streamline the representation of the AVP chemical space, yielding four well-defined subsets that retained core characteristics while simplifying network complexity. Moreover, the study identified 33 potential antiviral motifs via an alignment-free de novo approach, including 23 entirely novel motifs. Furthermore, five Multi-Query Similarity Search Models (MQSSMs) were developed, outperforming several state-of-the-art predictors. Building upon these findings, the research yielded 46 potential Antiviral Sequences derived from three diverse databases, encompassing over 100,000 sequences. This work provides valuable insights into AVP characteristics and lays the foundation for novel antiviral therapies rooted in their distinctive chemical properties and interactions.Los péptidos antivirales (AVP, por sus siglas en inglés) poseen un gran potencial como fármacos contra las infecciones virales. Sin embargo, la cantidad de información disponible supera la capacidad de interpretación de los investigadores. Para abordar este desafío, se utilizó la minería interactiva de datos y las facilidades de las redes de espacio proximal a través del software StarPep para explorar el espacio químico de los AVPs. Adicionalmente, se utilizó el algoritmo de clustering de Louvain para crear un perfil basado en las comunidades obtenidas, revelando así características biológicas, patrones y diferentes relaciones entre los péptidos. Esta exploración fue extendida a través de las redes de metadato (MN) que aportó importante información sobre "bases de datos", "función", "origen" y "objetivo". Este análisis permitió detectar nuevas interconexiones, enriqueciendo la comprensión de los AVPs y sus características. Para crear representaciones simplificadas del espacio químico, se realizó un proceso de extracción de scaffold que resultó en cuatro subconjuntos definidos que conservan las características centrales mientras simplifican la complejidad de la red. Como resultado, reportamos 33 potenciales motivos antivirales, de los cuales 23 son completamente novedosos para el campo. Además, se desarrollaron cinco Modelos de Búsqueda por Similitud Múltiple que fueron comparados y superaron 14 diferentes predictores disponibles en la literatura. Sobre estos hallazgos mencionados se encontraron 46 potenciales secuencias antivirales derivadas de diferentes bases de datos que juntas contenían más de 100,000 secuencias. Este trabajo no solo proporciona información valiosa sobre las características de los AVP sino que también sienta las bases para el desarrollo de péptidos con uso terapéutico.Químico/
On the inverse problem for Euler-Poincaré equations
No full textIn this bachelor thesis, we study the direct and inverse problems for the Euler-Lagrange, discrete Euler-Lagrange, Euler-Poincaré, and discrete Euler-Poincaré equations. First, we study the inverse problem for the widely known Euler-Lagrange equations, which can be approached in different ways. The most important approach for this work is the so called new geometrical formulation.
This formulation states that a Second Order Differential Equation (SODE) in the tangent bundle of a continuous manifold is variational (i.e., it has a solution) if and only if there is a local diffeomorphism such that the image of the composition of the SODE, this local diffeomorphism and the Tulczyjew isomorphism is a Lagrangian submanifold of the tangent bundle’s cotangent of the manifold. The main objectives are to find a trivialized version of this theorem and conditions (if possible) such that a second order differential equation on the tangent bundle of a discrete manifold is variational.En este trabajo de titulación se estudian los problemas directos e inversos de las ecuaciones de Euler-Lagrange, ecuaciones discretas de Euler-Lagrange, ecuaciones de Euler-Poincaré y las ecuaciones discretas de Euler-Poincaré.
Primero, se estudia el problema inverso de las muy conocidas ecuaciones de Euler-Lagrange, el cual se puede estudiar de diferentes formas. Una de ellas, es la llamada nueva formulación geométrica. Esta formulación dice que una Ecuación Diferencial de Segundo Orden, SODE (por sus siglas en inglés), de una variedad continua, es variacional (i.e., tiene solución) si y solo si existe un difeomorfismo local. Además, al componer la SODE con el tangente de este difeomorfismo y con el isomorfismo de Tulczyjew, la imagen de esta composición de funciones debe ser una subvariedad Lagrangiana de la variedad cotangente del tangente de la variedad.
Los objetivos principales de este trabajo son encontrar una versión discreta de este diagrama y condiciones (si es posible) para que una ecuación diferencial de segundo orden en el tangente de una variedad discreta tenga solución.Matemático/
E-voting Platform for direct democracy on communities using blockchain
No full textDemocracies have flaws, notably the challenge of achieving proper representation without
continuous accountability. This lack of oversight leads to an unheard electorate becoming
apathetic to voting, deepening distrust. Mechanisms encouraging citizen involvement increase
support for righteous causes, recognize ineffective situations, and enhance awareness. The
thesis proposes an accessible, secure, decentralized electronic voting platform. Leveraging
blockchain technology’s advantages, like cryptography and transparency, it empowers
community members to cast votes on proposals and enforce their vision on their
representatives. The central objective is a functional model utilizing the latest technologies. The
development process follows an iterative model, delivering a system fulfilling the proposed
objective. It involves smart contract and user interface development, comprehensive software
testing, and deployment on a custom-built blockchain network. Future enhancements include
accessibility, user security, and more secure consensus algorithms. The thesis establishes a
referential framework for future initiatives in the domain of governance, acting as a guiding
roadmap for those aspiring to achieve similar objectives. It highlights the significance of
prioritizing people’s well-being and elevating their quality of life through technology.Las democracias presentan falencias, en particular el desafío de lograr una representación
adecuada sin una rendición de cuentas continua. Esta falta de supervisión lleva a un electorado
ignorado a volverse apático hacia el voto, profundizando la desconfianza. Los mecanismos que
fomentan la participación ciudadana aumentan el apoyo a causas justas, reconocen situaciones
ineficaces y mejoran la conciencia pública. La tesis propone una plataforma de votación
electrónica accesible, segura y descentralizada. Aprovechando las ventajas de la tecnología
blockchain, como la criptografía y la transparencia, empodera a los miembros de la comunidad
para emitir votos sobre propuestas e imponer su visión en sus representantes. El objetivo
central es un modelo funcional que utilice lo último en tecnología. El proceso de desarrollo
sigue un modelo iterativo, ofreciendo un sistema que cumpla con el objetivo propuesto.
Involucra el desarrollo de contratos inteligentes y una interfaz de usuario, pruebas de software
exhaustivas y la implementación en una red blockchain personalizada. Las mejoras futuras
incluyen la accesibilidad, la seguridad del usuario y algoritmos de consenso más seguros. La
tesis establece un marco referencial para futuras iniciativas en el ámbito de gobernanza,
actuando como una guía para aquellos que aspiran a alcanzar objetivos similares. Resalta la
importancia de priorizar el bienestar de las personas y mejorar su calidad de vida mediante el
apoyo de la tecnología.Ingeniero/a en Tecnologías de la Informació
Micropaleontological study of the varved unit of the San Miguel Formation, Guayllabamba basin, Ecuador, and a protocol for extraction, preparation, and analysis of diatoms in paleoclimate studies
No full textThe lacustrine San Miguel formation, located in Guayllabamba basin of Ecuador, at the South American northwest, is the formation selected for this study. The thesis research is mainly focused in paleoclimate study using diatoms. Combining the results of ADA% (absolute diatom abundance), the types of diatom species, and lake mixing characteristics, it was possible to reconstruct the paleoclimate characteristics of the lake during the Pleistocene period. The presence of Aulacoseira ambigua reflected the lake’s strong mixing characteristics; this ensured the growth of planktonic species and the high abundance of benthic species. The cold diatom species exhibited a pronounced cold seasonal patterns/cold temperature, which could be related to water temperatures, Si nutrient concentration and non-thermal stratification. On the other hand, during warm seasons/high temperatures, when the lake was almost stratified, the next diatoms were the representative species of these conditions; C. placentula, C. discotelliformica, C. meneghiniana, D. pseudostelligera, D. stelligera. However, the ADA% was low for these species. As summary, during the presence of low temperature water stronger lake mixing occurred, blooming the following species; A. ambigua, A. granulata, and A. pusilla. After a detailed analysis of ADA%, it was possible to infer that the seasonal diatom succession was primarily driven by water temperature, and lake mixing mechanisms during cold seasons or low temperatures.La Formación San Miguel de ambiente lacustre, ubicada en la cuenca de Guayllabamba del Ecuador, al noroeste de Sur América, es el objeto de estudio del presente trabajo. Este proyecto se enfoca principalmente en un análisis paleoclimático usando diatomeas fósiles que se encontraron en la sección varvada de esta formación. Con los resultados ADA% (absolute diatom abundance), las especies de diatomeas, y las características cuando los lagos están mezclándose, fue posible reconstruir las principales características paleoclimáticas del lago durante el período del Pleistoceno. La presencia de Aulacoseira ambigua refleja la fuerte mezcla de la columna de agua del lago que no está termalmente estratificada, esto asegura el crecimiento de especies plantónicas y una gran abundancia de especies bénticas. Las especies frías de diatomeas exhiben un pronunciado patrón de temperaturas y estaciones frías, que se relacionan con la temperatura del agua, concentración de Si y nutrientes, y la no estratificación termal del agua. Por otro lado, durante estaciones calientes o temperaturas altas, cuando el lago está casi o talmente estratificados, las diatomeas representativas de estas condiciones fueron; C. placentula, C. discotelliformica, C. meneghiniana, D. pseudostelligera, D. stelligera. Sin embargo, el ADA% de estas especies fue bajo. En conclusión, durante la presencia de bajas temperaturas y fuertes periodos de mezcla de la columna de agua del lago, florecieron las siguientes especies; A. ambigua, A. granulata, y A. pusilla. Después de analizar detalladamente el ADA%, fue posible inferir que la variación de diatomeas fue primordialmente modificada por la temperatura del agua y los mecanismos de mezcla de la columna de agua durante períodos fríos.Geólogo/
Surface-enhanced Raman spectroscopy on CVD graphene-DNA composites
No full textSurface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) is an analytical method that enhances the sensitivity of Raman scattering signals. 1 Researchers have utilized SERS to investigate various chemical and biological systems, including proteins, cells, and DNA. Due to its distinct molecular composition and specific physical and chemical properties, the emergence of graphene provides excellent nanoplatforms for fabricating SERS-active substrates.2,3 In graphene, the remaining one 2pz orbital of each sp2 hybridized carbon atom constitutes a large delocalized π-bond of graphene, which favors the adsorption of DNA on the carbon surface through π − π interactions between the aromatic rings of graphene and the N-containing groups of DNA bases.4 The main objective of this research project is to synthesize a CVD graphene-DNA composite and reveal the SERS response’s existence on graphene. DNA from the Staphylococcus bacteria culture was deposited at different concentrations 376.2 ng/µL, 409.8 ng/µL, and 543.2 ng/µL over graphene on SiO2/Si substrate. Then, a characterization via Raman spectroscopy was conducted using a 532 nm laser. First, it is explained that SERS on graphene mainly relies on the chemical mechanism (CM) due to molecule-substrate interactions and from an effective charge transfer between them, which are depicted by new Raman modes on SERS spectra, mappings and doping effect. Also, it explains how shifts in the position of the 2D and G bands of graphene result from intrinsic effects of charge doping or strain between dsDNA and graphene. Additionally, SERS spectra exhibited overlapping bands from nucleobases of dsDNA because the helical structure limits it through the closest base-pair. A clean DNA sample (409.8 ng/µL) was deposited on SiO2/Si substrate to compare the DNA Raman signal on this substrate to the one obtained in the presence of graphene, which enhances the vibronic response of the molecule in two ways: i) by quenching the fluorescence derived from the biomolecule, leading the main vibrations from a DNA to become evident, and ii) due to the strong electrostatic interaction between DNA and graphene, this interaction results in an enhanced D-line, a redshift of the G-line, and a blueshift of the 2D-line of graphene. On the other hand, an alternative technique, Fourier-transformed infrared Raman spectroscopy (FTIR), was employed to measure the pristine DNA. However, due to the dilution and low concentration of DNA in water( ng/µL), the obtained FTIR spectra hinder the DNA vibrations into the strong ones from water. As a result, in this thesis, we confirmed: i) employing graphene serves as a detection platform and an optimal substrate to measure the presence of ultra-low concentrated biomolecules, ii) the strong interaction of biomolecules with graphene enhances the Raman signal, which presents many advantages, such as easier preparation, lower cost, better biocompatibility, and fluorescence quenching, as it will be shown along this thesis. Keywords: graphene, DNA, SERS, Raman, CVD, and FTIR.La espectroscopia Raman mejorada en superficie (SERS) es un método analítico que mejora la sensibilidad de las señales de dispersión Raman. Los investigadores han utilizado SERS para investigar diversos sistemas químicos y biológicos, incluyendo proteínas, células y ADN. Debido a su composición molecular distinta y a sus propiedades físicas y químicas específicas, la aparición del grafeno proporciona excelentes nanoplataformas para fabricar sustratos activos para SERS. 2,3 En el grafeno, el orbital 2pz restante de cada átomo de carbono hibridado sp2 constituye un gran enlace π deslocalizado del grafeno, que favorece la adsorción de ADN en la superficie del carbono a través de interacciones π − π entre los anillos aromáticos del grafeno y los grupos que contienen N de las bases de ADN.4 El objetivo principal de este proyecto de investigación es sintetizar un compuesto de grafenoADN por CVD y revelar la existencia de la respuesta SERS en el grafeno. Se depositó ADN procedente de un cultivo de bacterias Staphylococcus a diferentes concentraciones 376,2 ng/µL, 409, 8 ng/µL, y 543, 2 ng/µL sobre grafeno en sustrato SiO2/Si. A continuación, se realizó una caracterización via espectroscopia Raman utilizando un láser de 532 nm. En primer lugar, se explica que el SERS sobre grafeno se basa principalmente en el mecanismo químico (CM) debido a las interacciones molécula-sustrato y de una transferencia de carga efectiva entre ellos, que se representan por nuevos modos Raman en los espectros SERS, mapeos y efecto de dopaje. Además, se explica cómo los cambios en la posición de las bandas 2D y G del grafeno son el resultado de efectos intrínsecos del dopaje de carga o de la deformación entre el dsADN y el grafeno. Además, los espectros SERS mostraron bandas superpuestas procedentes de las nucleobases del dsADN debido a que la estructura helicoidal lo limita a través del par de bases más cercano. Se depositó una muestra limpia de ADN (409 8 ng/µL) se depositó sobre sustrato SiO2/Si para comparar la señal Raman del ADN sobre este sustrato con la obtenida en presencia de grafeno, que potencia la respuesta vibrónica de la molécula de dos formas i) apagando la fluorescencia derivada de la biomolécula, lo que hace que las vibraciones principales de un ADN se hagan evidentes, y ii) debido a la fuerte interacción electrostática entre el ADN y el grafeno, esta interacción da lugar a un aumento de la línea D, un desplazamiento al rojo de la línea G y un desplazamiento al azul de la línea 2D del grafeno. Por otra parte, se empleó una técnica alternativa, la espectroscopia Raman infrarroja transformada de Fourier (FTIR), para medir el ADN prístino. Sin embargo, debido a la dilución y baja concentración de ADN en agua( ng/µL), los espectros FTIR obtenidos dificultan las vibraciones del ADN en las fuertes del agua. Como resultado, en esta tesis, confirmamos: i) el empleo de grafeno sirve como plataforma de detección y sustrato óptimo para medir la presencia de biomoléculas de concentración ultrabaja, ii) la fuerte interacción de las biomoléculas con el grafeno potencia la señal Raman, lo que presenta muchas ventajas, como una preparación más sencilla, menor coste, mejor biocompatibilidad y quenching de la fluorescencia, como se demostrará a lo largo de esta tesis.Ingeniero/a en Nanotecnologí
Nanostructured beds for the removal of acid gas
No full textThe presence of acid gases in natural gas makes the sweetening process a requirement to use it as a source of clean energy, comply with regulations, contribute to the reduction of environmental pollution, and therefore, reduce the damage caused to the health of living beings. One of the most commonly used processes for removing H2S from natural gas is sweetening using solid beds. To take advantage of the ferruginous and titaniferous sands of Ecuador to develop a solid-bed technology capable of competing with those available in the market, spherical and cylindrical pellets of the four composites were prepared at different percentages by weight of CZY-304 clay. SYA-104 sand and ZnO particles. First, the raw material was ground and sieved to < 230 mesh for the clay sample and to < 120 mesh for the SYA-104 sand sample, in addition to magnetically enriching each sand sample. Subsequently, spherical and cylindrical pellets were fabricated using spherical and cylindrical molds, respectively. All the samples were calcined in a muffle furnace at 450 °C for 14 h with a heating ramp of 5 °C/min. Once cylindrical pellets were obtained, porosity and uniaxial compression tests were performed to determine the mechanical properties of the material. The spherical pellets were tested for their reactivity with H2S. Finally, X-ray diffraction characterization and scanning electron microscopy were performed together with elemental analysis of the raw material samples and spherical pellets.La presencia de gases ácidos en el gas natural, vuelve al proceso de endulzamiento un requerimiento indispensable en la industria petrolera, que se utiliza en la remoción de gases ácidos para hacer aprovechable los destilados del petróleo como fuente de energía limpia, y necesarios en el cumplimiento con la normativa, contribuir con la reducción de la contaminación ambiental, y por ende disminuir los daños causados a la salud de los seres vivientes. Uno de los procesos más utilizados para la remoción de H2S es el endulzamiento con lechos sólidos. Con el objetivo de aprovechar las arenas ferruginosas y titaníferas del Ecuador para desarrollar una tecnología de lecho sólido capaz de competir con las disponibles en el mercado, se elaboraron pellas esféricas y cilíndricas de cuatro compuestos, a diferentes porcentajes en peso de arcilla CZY-304, arena SYA-104 y partículas de óxido de zinc. Para empezar, se acondicionó la materia prima con molienda y tamizado hasta < 230 mesh para las arcillas y < 120 mesh para la muestra de arena SYA-104, además de enriquecer magnéticamente cada muestra de arena. Posteriormente, se elaboraron las pellas esféricas y cilíndricas mediante un molde esférico y cilíndrico, respectivamente, para luego calcinar todas las muestras en una mufla a 450°C, durante 14 horas, con una rampa de calentamiento de 5°C/min. Una vez obtenidas las pellas cilíndricas, se realizó el ensayo de porosidad y de compresión uniaxial, para poder determinar las propiedades mecánicas del material. Luego, con las pellas esféricas se realizó la prueba de reactividad con H2S. Además, se realizó la caracterización por difracción de Rayos X y la microscopía electrónica de barrido, en conjunto con el análisis elemental de cada muestra de materia prima y de las pellas esféricas de cada composito.Ingeniero/a de Polímero