Repositorio Yachay Tech (Univ. Yachay Tech)
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Modeling of chiral induced spin selectivity effect under a magnetic field perturbation
No full textChiral induced spin selectivity (CISS) effect refers to the preferential transmission (or transfer) of electrons with one spin orientation over the other (spin-filtering) through molecular structures having chiral symmetry. CISS effect has been considered a reachable promise for using organic materials to manipulate electron spins, and to design improved spintronic devices and new quantum materials. Furthermore, CISS effect has been found as a central mechanism behind a number of important biological phenomena. Although an extensive number of experimental arrays have been used to examine CISS, there is not a general agreement about a theoretical description that allows the effect to be fully understood and controlled. In order to understand the CISS effect different theoretical approaches have been developed. In this work, an analytical tight-binding (TB) model and first-principles theoretical description were developed for helicene molecule, which incorporates the kinetic energy contribution and the effect of the Stark, spin-orbit (SOC) intrinsic and Zeeman interactions. We use a lowest order perturbation theory along with a matrix decimation procedure to derive the SOC, Rashba and Zeeman hamiltonian terms. According to the helicene model, the main contribution to the CISS effect comes from the Rashba coupling while the terms of the Zeeman effect are negligible small for small values of Earth’s magnetic field.El efecto de selectividad de espín inducida por quiralidad (CISS por sus siglas en inglés) se refiere a la transmisión preferencial (o transporte) de electrones con una orientación de espín sobre la otra (filtrado de espín) a través de estructuras moleculares que tienen simetría quiral. El efecto CISS se ha considerado una promesa factible para el uso de materiales orgánicos para manipular los espines de electrones, para diseñar dispositivos espintrónicos mejorados y nuevos materiales cuánticos. Además, el efecto CISS se ha encontrado como un mecanismo central detrás de una serie de fenómenos biológicos importantes. Aunque se ha implementado un gran número de metodologías experimentales para examinar CISS, no existe un acuerdo general sobre una descripción teórica que permita comprender y controlar completamente el efecto. Para comprender el efecto CISS se han desarrollado diferentes enfoques teóricos. En este trabajo, se desarrolló un modelo analítico de tight-binding junto con una descripción teórica de primeros principios para la molécula heliceno. El modelo incorpora la contribución cinética y el efecto de las interacciones Stark, spin-órbita intrínseca y Zeeman. Se usó teoría de perturbación de primer orden junto con un procedimiento de decimación matricial, con el cual se derivó los términos correspondientes a spin-órbita, Rashba y Zeeman. Según el modelo del heliceno, la principal contribución al efecto CISS proviene del acoplamiento Rashba, mientras que los términos del efecto Zeeman son insignificantes para valores pequeños del campo magnético de la Tierra.Químico/
Cellulose based composite as cerium adsorbent from aqueous solution
No full textIn this work is presented the preparation of thiourea-functionalized CMC hydrogel, having incorporated in its structure an optimal combination of functional groups, which provide to hydrogel a high efficiency for cerium removal from aqueous solution. A ratio of CMC and thiourea was mixed to stir it in water for about 30 min until a homogeneous mixture of reagents was formed. FTIR analyzes corroborated the incorporation of these functional groups to the hydrogel structure, observing modifications with respect to the spectra of the corresponding precursor compounds. The morphological analysis evidenced a porous structure of the hydrogel, contributing significantly to the adsorption process. Surprisingly, fast adsorption kinetics was observed, suggesting a high affinity between hydrogel an Ce(IV). The obtained results indicate a total Ce removal from solutions is reached faster when the initial concentration of cerium salt solutions, or the proportion between the amount of adsorbate and that of adsorbent is low. An increase in temperature decreases the time required to complete said elimination. However, under moderate conditions, ∼ 40 °C, a saturation regime seems to be reached. In addition, the PSO model is the most appropriate to describe the adsorption, mechanism on hydrogel 32B since their values for the correlation coefficient are higher than those obtained from the PFO model. According to the information previously reported, the adsorption process seems to be controlled by a process of chemisorption. It seems that the Freundlich isotherm is the most appropriate model to describe the Ce adsorption process, since the non-linear regression coefficient was greater than that of the Langmuir isotherm. However, the XPS analysis suggests the carboxylate groups are forming bidentate chemical complexes with cerium, this indicates the similarity between the correlation coefficients of both isotherms models may be affected due to low concentrations of Ce solution were used to make the calibration curve. Therefore, Langmuir isotherm model is the most appropriate model to describe the chemisorption process.En este trabajo se presenta la preparación de hidrogel de CMC funcionalizado con tiourea, habiéndose incorporado en su estructura una combinación óptima de grupos funcionales, que le otorgan al hidrogel una alta eficiencia para la remoción de Ce en solución acuosa. Se mezcló una proporción de CMC y tiourea para agitarla en agua durante aproximadamente 30 min hasta que se formó una mezcla homogénea de reactivos. Los análisis FTIR corroboraron la incorporación de estos grupos funcionales a la estructura del hidrogel, observándose modificaciones respecto a los espectros de los correspondientes compuestos precursores. El análisis morfológico evidenció una estructura porosa del hidrogel, contribuyendo significativamente al proceso de adsorción. Sorprendentemente, se observó una cinética de adsorción rápida, lo que sugiere una alta afinidad entre el hidrogel y el Ce. Los resultados obtenidos indican que la eliminación total de Ce de las soluciones se alcanza más rápido cuando la concentración inicial de soluciones de sal de cerio, o la proporción entre la cantidad de adsorbato y adsorbente es baja. Un aumento de la temperatura disminuye el tiempo necesario para completar dicha eliminación. Sin embargo, bajo condiciones moderadas, ∼ 40 °C, parece alcanzarse un régimen de saturación. Además, el modelo PSO es el más adecuado para describir el mecanismo de adsorción sobre el hidrogel 32B ya que, valores para el coeficiente de correlación son superiores a los obtenidos a par- tir del modelo PFO. De acuerdo con la información previamente reportada, el proceso de adsorción parece estar controlado por un proceso de quimisorción. Parece que Freundlich es el modelo más apropiado para describir el proceso de adsorción de Ce, ya que el coefi- ciente de regresión no lineal fue mayor que el de la isoterma de Langmuir. Sin embargo, el análisis XPS sugiere que los grupos carboxilato están formando complejos químicos bidentados con el Ce, esto indica que la similitud entre los coeficientes de correlación de ambos modelos de isotermas puede verse afectada debido a las bajas concentraciones de solución de Ce que se usaron para hacer la curva de calibración. Por lo tanto, el modelo de isoterma de Langmuir es el modelo más apropiado para describir el proceso de quimisorción.Ingeniero/a de Polímero
Deciphering the active deformation of the Guayllabamba depression of Ecuador using fluvial morphometric studies
No full textGuayllabamba basin is located in the central zone of the Interandean Valley in the north part of the Ecuador. The genesis of the evolution of this basin is still under study due to its high structural complexity. The Guayllabamba Depression, located on the Guayllabamba basin, is limited by two prominent scarps separated by the Pisque river, which divide them into two apparently similar geometric areas.
The slope-area analysis is the most common method used to analyze the river profile. The chi analysis repairs the errors produced by the data, and the results are better than the previous study mentioned. To study the Guayllabamba Depression formation cause, we use chi, steepness index, and concavity plots, the terraces, landslides, and scarps mapping.
From the results, we observed the significant difference in volume eroded material of the Guayllabamba Depression concerning the Fluvial terraces of the Guayllabamba river. Furthermore, we noted a concave up shape at the beginning of the profile in the Guayllabamba river and a straight line at the rest of the profile, contrary to the Mira River, which presents a concave up shape along the river. Moreover, we observed there is no linearity on the tributaries with the main stem, and the value of the concavity index to the Guayllabamba river is low. Our results infer that the Guayllabamba basin is a transient landscape and was developed by river erosion and not by tectonic conditions.La cuenca de Guayllabamba está ubicada en la zona central del Valle Interandino en la parte norte del Ecuador. La génesis de la evolución de esta cuenca aún está en estudio debido a su alta complejidad estructural. La Depresión de Guayllabamba, ubicada en la cuenca de Guayllabamba, está limitada por dos escarpes prominentes separados por el río Pisque, que los dividen en dos áreas geométricas aparentemente similares.
El análisis del área de pendiente es el método más común utilizado para analizar el perfil del río. El análisis de chi repara los errores producidos por los datos, y los resultados son mejores que los del estudio anteriormente mencionado. Para estudiar la causa de la formación de la Depresión de Guayllabamba, usamos gráficos de chi, índice de inclinación y de concavidad, los mapas de terrazas, deslizamientos de tierra y escarpes.
A partir de los resultados, observamos la diferencia significativa en el volumen de material erosionado de la Depresión de Guayllabamba con respecto a las terrazas fluviales del río Guayllabamba. Además, notamos una forma cóncava hacia arriba al inicio del perfil en el río Guayllabamba y una forma de línea recta en el resto del perfil, contraria al río Mira, que presenta una forma cóncava hacia arriba a lo largo del río. Además, observamos que no existe linealidad en los afluentes con el tallo principal, y el valor del índice de concavidad del río Guayllabamba es bajo. Nuestros resultados infieren que la cuenca de Guayllabamba es un paisaje transitorio y fue desarrollado por la erosión del río y no por condiciones tectónicas.Geólogo/
Optical characterization of graphene multi-layers on SiO2
No full textGraphene is a revolutionary material that brought numerous modern applications in many fields of industry. Addi- tionally, it presents some properties that enable its use in many electronic devices. As a consequence, the control of the properties, which varies depending on its synthesis, is considered an important factor in its efficiency. For this purpose, the characterization of this material is extremely important because between all the features we can obtain, the number of layers is going to dictate a few principal properties over the material. Thus, in order to identify the number of layers of a graphene flake, it is necessary to apply two main techniques. In general, there are several characterization methods that can help us to complete this task, however, we are going to use and implement two of them. These techniques are optical contrast analysis and Raman spectroscopy. Although the optical contrast analysis is considered the simplest technique to determine the number of layers of 2D materials, it is very easy to use due to the employment of free software (ImageJ) accompanied with good results. On the other hand, Raman spectroscopy could be hard to implement, which cannot differentiate between two or more layers present in the material and uses complicated laboratory equipment. Nevertheless, Raman spectroscopy is going to be utilized in this work to complement the results obtained from the optical contrast analysis. The main objective of this work is to be able to identify the number of layers using the method of optical contrast analysis that can be reproducible in every computer due to the open software it uses. Therefore, this work will contribute to the determination of the number of layers for any 2D material making the use of a simple method presented here.El grafeno es un material revolucionario que ha traido numerosas aplicaciones modernas en muchos campos de la industria. Adicionalmente, presenta algunas propiedades que lo llevan a ser usado en algunos dispositivos electrónicos. Cómo consecuencia, el poder de controlar sus propiedades, que depende en mayor parte de la síntesis, es considerado un factor importante en su eficiencia. Para estos propósitos, la caracterización de este material es extremadamente importante porque entre todos estas caracteristicas que podemos analizar, el número de capas va a determiner algunas propiedades principales sobre el material. Así, con el fin de identificar el número de capas de una hojuela de grafeno, es necesario aplicar dos importantes técnicas. En general, existen varios métodos de caracterización que nos pueden ayudar a completer esta tarea, sin embargo en este trabajo vamos a implementar dos de ellas. Estas ténicas son análisis de contraste óptico y espectroscopía de Raman. Although the optical contrast analysis is considered the simplest technique to determine the number of layers of 2D materials, it is very easy to use due to the employment of free software (ImageJ) accompanied with good results. Aunque el análisis de contraste óptico es considerado la técnica más sencilla para determinar el número de capas de materiales bidimensionales, es muy fácil de emplear debido a el uso de un software de libre acceso llamado ImageJ y acompañado de resultados precisos. Por otra parte, la espectroscopía de Raman podría ser complicado de implementar porque es difícil de diferenciar entre dos o mas capas presentes en el material y requiere equipo de laboratorio complejo. A pesar de eso, la espectroscopía de Raman será utilizada en este trabajo para complementar los resultados obtenidos del análisis de contraste óptico. El principal objetivo de este trabajo es ser capaz de identificar el número de capas usando el método de análisis de contraste óptico y que pueda ser reproducible en cualquier computadora debido al software de libre acceso que empleamos aquí. Por lo tanto, este trabajo contribuirá en la determinación de número de capas para cualquier material bidimensional hacienda el uso de este simple método presentado aquí.Ingeniero/a en Nanotecnologí
Reinforcement learning neural agents in clever game playing
No full textAll human cultures throughout history have played games and from the beginning of Artificial Intelligence development, there has existed a great interest in games as a research platform. Games such as Backgammon, Chess, Checkers, Go, Othello and Tic- Tac-Toe are widely used for studying the learning ability of machines and developing learning algorithms by the great contestants in the digital world such as Google, Facebook, Windows etc. This project aims to improve the programs, methods and results obtained in the paper Self-taught Neural Agents in Clever Game Playing, which uses intelligent agents and reinforced learning in neural networks. The central feature in this project is an intelligent agent capable of perceiving its environment through video frames, and responding or acting in its environment rationally, that is, correctly and with the tendency to maximize an expected reward or result, by developing a look ahead capacity. The research track of this project is game theory and its possible applications in other fields. Finally, the performance will be compared with the paper’s methods to test its accuracy an applicability.Todas las culturas humanas a lo largo de la historia han jugado juegos y desde el comienzo del desarrollo de la Inteligencia Artificial ha existido un gran interés en los juegos como plataforma de investigación. Juegos como Backgammon, Ajedrez, Checkers, Go, Othello y Tic-Tac-Toe son ampliamente utilizados para estudiar la capacidad de aprendizaje de las máquinas y desarrollar algoritmos de aprendizaje por parte de los grandes concursantes del mundo digital como Google, Facebook, Windows, etc. Este proyecto pretende mejorar los programas, métodos y resultados obtenidos en el trabajo Self-taught Neural Agents in Clever Game Playing, que utiliza agentes inteligentes y aprendizaje por refuerzo en redes neuronales. La característica central de este proyecto es un agente inteligente capaz de percibir su entorno a través de cuadros de video, y responder o actuar en su entorno de manera racional, es decir, correctamente y con la tendencia a maximizar una recompensa o resultado esperado, mediante el desarrollo de una capacidad de anticipación. La línea de investigación de este proyecto es la teoría de juegos y sus posibles aplicaciones en otros campos. Finalmente, el rendimiento se comparará con los métodos del artículo para probar su precisión y aplicabilidad.Ingeniero/a en Tecnologías de la Informació
Negotiations, fairness and social welfare
No full textThis work studies the process of negotiations, fairness and social welfare in the fair allocation of goods problem. For this, the most relevant literature regarding social welfare is analyzed. Also, mathematical tools from discrete mathematics are used to show relevant results that have already been stated. Additionally, already known results in this area were used to propose and prove new results in a more general context than previous literature. Also, a detailed analysis of relationships, implications and consequences of the theorems is presented. This work reinforces the mathematical foundations over which social welfare theory and its applications are constructed. Also, it widens the spectre of study of theory of social welfare by proposing new results using more general criteria than the ones used in previous works.Este trabajo estudia el proceso de las negociaciones, justicia y bienestar social en el problema de la asignación de recursos justa. Para ello, se analiza la literatura más relevante en materia de bienestar social. Además, herramientas de matemáticas discretas se utilizan para probar resultados relevantes previamente establecidos. Adicionalmente, los resultados ya conocidos en esta área se utilizaron para proponer y probar nuevos resultados en un contexto más general que la literatura previa. Se presenta además un análisis detallado de las relaciones, implicaciones y consecuencias de los teoremas. Este trabajo refuerza los fundamentos matemáticos sobre los que se construye la teoría del bienestar social y sus aplicaciones. Además, amplía el espectro de estudio de la teoría del bienestar social al proponer nuevos resultados usando criterios más generales que aquellos usados en trabajos previos.Matemático/
Multiplicity of solutions for a p-Laplace Schrödinger equation
No full textwe apply a Ljusternik-Schnirelman scheme to show that the set of its critical points has infinitely
many elements, being these, through scaling, solutions of...aplicamos un esquema de Ljusternik-Schnirelman para mostrar que el conjunto de sus puntos
críticos tiene infinitos elementos, siendo estos, a través del escalamiento, soluciones de...Matemático/
Industrial Processes Online Teaching: A Good Practice for Undergraduate Engineering Students in Times of COVID-19
No full textThe COVID-19 pandemic required higher education institutions to change the modality of face-to-face to online learning overnight. Adaptations were needed, particularly in industrial process training in Chemical Engineering and related careers. Students could not access companies and industries for internships or industrial visits, intended to allow undergraduate students to observe the process engineers’ work in professional spaces. This paper describes a pedagogical strategy to overcome this limitation. Here, we report an approach applied in an Industrial Processes course, with students from the 8th to 10th semesters and alumni, from the undergraduate Petrochemical Engineering program at Yachay Tech University (Ecuador). In this course, the students developed group projects involving an industrial process analysis focused on economic sectors of interest in the country. The projects also included a revision of official figures and statistics on production data, consumption, and perspectives of the different markets. The execution of these projects promoted students’ active participation through technical discussions by exchanging ideas. A high level of attendance at synchronic classes reflected a high motivation. Through feedback and interviews, the students’ comments confirmed the relevance and value of the strategy applied in the course
Phage display technology: capabilities and applications
No full textToday it is theoretically possible to isolate antibodies to any target using a bacterial virus known
as bacteriophage. With this virus, libraries with millions of copies of antibodies are created,
through phage display, a specific antibody for the said target is identified. The technique
involves the pick up of antibody genes from human donors, the cloning and expression of these
said genes on the surface of the phage, and identifying the phage whose sequence expresses an
antibody with the necessary properties for the correct interaction with its respective antigen.
Once the antibody with the desired properties is identified, its genetic sequence is recovered and
multiple copies of it are produced within cultured cells. The relevance of this technique lies in
the fact that the antibodies obtained at the end of this process can be used for different treatments
against cancer, autoimmune diseases, and viral infections, obviously without neglecting the
respective evaluations of their efficiency for approval and use. This work aims to explain the
biology behind the steps involved in the antibody isolation by phage display, to understand the
scope of this technology, and to review the effect and consequences of antibodies that have
already been approved or are in clinical trials to date.Hoy en día es posible aislar anticuerpos teóricamente para cualquier tipo de objetivo usando un
virus de bacteria conocido como bacteriófagos. Con este virus se crean librerías con millones de
copias de anticuerpos que posteriormente, a través de phage display, se identifica un anticuerpo
específico para dicho target. La técnica involucra la recolección de genes de anticuerpos de
donadores humanos, la clonación y expresión de dichos genes sobre la superficie del fago, y la
identificación del fago cuya secuencia exprese un anticuerpo con las propiedades necesarias para
la correcta interacción con su respectivo antígeno. Una vez identificado el anticuerpo con las
propiedades deseadas, se recupera su secuencia genética y se producen múltiples copias del
mismo dentro de células de cultivo. La relevancia de esta técnica radica en que los anticuerpos
obtenidos al final de este proceso pueden ser usados para distintos tratamientos contra cáncer,
enfermedades autoinmunes e infecciones virales, obviamente sin dejar de lado las respectivas
evaluaciones de su eficiencia para aprobación y uso. El objetivo de este trabajo es explicar la
biología detrás de los pasos involucrados en el aislamiento de anticuerpos mediante phage
display, comprender los alcances de esta tecnología y finalmente revisar el efecto y las
consecuencias de los anticuerpos que ya han sido aprobados o se encuentran en ensayos clínicos
hasta la fecha.Biólogo/
Two terminal devices for the CISS effect analytical and modeling
No full textOutstanding experimental results in chiral molecules show preferential spin transport depending on the chirality in two terminal measurements (Chirally induced Spin Selectivity or CISS). Theorists have proposed that this spin active devices are driven by the Spin-Orbit interaction (SOI). Nevertheless, such an interaction in terminal devices is forbidden to spin filter due to the symmetry imposed by Onsager relations in the linear regime. We will show that experiments do no correspond to the theoretical two-terminal-setup so that the two terminal “theorem” does not apply.
In this work we propose to study a model of a Time reversal invariant spin-orbit coupled molecule such as DNA and Oligopeptides that are also spatially chiral and thus lack an inversion center. We will begin by deriving the main elements, from a macroscopic transmission matrix approach, the behavior of a two-terminal device, including the spin-sensitive interface. While the theoretical treatment predicts zero two-terminal magnetoresistance (MR) sensitive to spin, we find these results from a misinterpretation of the experimental setups which do indeed show spin-sensitive MR.Resultados experimentales sobresalientes en moléculas quirales muestran un transporte de espín preferencial dependiendo de la quiralidad en dos mediciones terminales (selectividad de espín inducida quiralmente o CISS). Los teóricos han propuesto que estos dispositivos de espín activo están impulsados por la interacción espín-órbita (SOI). Sin embargo, tal interacción en dispositivos terminales tiene prohibido girar filtros debido a la simetría impuesta por las relaciones de Onsager en el régimen lineal. Mostraremos que los experimentos no corresponden a la configuración teórica de dos terminales, por lo que el "teorema" de dos terminales no se aplica.
En este trabajo, proponemos estudiar un modelo de una molécula acoplada de espín-órbita invariante en el tiempo, como el ADN y los oligopéptidos, que también son espacialmente quirales y, por lo tanto, carecen de un centro de inversión. Comenzaremos derivando los elementos principales, desde un enfoque de matriz de transmisión macroscópica, el comportamiento de un dispositivo de dos terminales, incluida la interfaz sensible al espín. Si bien el tratamiento teórico predice cero magnetorresistencias (MR) de dos terminales sensible al espín, encontramos estos resultados de una mala interpretación de las configuraciones experimentales que de hecho muestran MR sensible al espín.Físico/