INANOE Repositorio (Inst- Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica
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Esquema experimental de comunicaciones ópticas de espacio libre utilizando modulación temporal de pulsos
Full text linkEsta tesis doctoral tiene como objetivo principal proponer y estudiar un esquema de comunicaciones ópticas de espacio libre. Estos esquemas se han convertido en una alternativa atractiva para transmisión de información en función de las ventajas potenciales de alta capacidad de transmisión, evitando al mismo tiempo la saturación del espectro radioeléctrico por los sistemas de radiofrecuencia y microondas. En este trabajo se considera el estudio experimental de un enlace de espacio libre entre edificios o instalaciones no exteriores con línea de vista de hasta 1 km, con aplicación de comunicación óptica de alta velocidad en zonas de actividades académicas. Un esquema de comunicación óptica por el espacio libre utiliza luz como portadora de información. La luz viaja por la atmosfera o el vacío hasta un receptor distante donde se recupera la información transmitida. El enlace óptico propuesto utiliza la técnica de modulación de ancho de pulso (PWM, por sus siglas en ingles de pulse width modulation) de la portadora óptica. Esta es una propuesta alternativa a los esquemas clásicos de transmisión óptica de información mediante modulación de intensidad de la portadora. La modulación PWM se basa en la premodulación eléctrica de un tren de pulsos en los cuales la información se imprime en la duración del estado alto de los pulsos. Esta técnica permite codificar y transmitir señales analógicas, tales como voz, imágenes, señales de instrumentación y control, etc. La premodulación eléctrica se convierte en una señal óptica cuando los pulsos eléctricos modifican la emisión luminosa de un láser semiconductor. La luz emitida consiste de un tren de pulsos ópticos PWM. La modulación PWM es más eficiente que la modulación clásica de amplitud, ya que la información está contenida en la duración del pulso en lugar de su amplitud. Aunque la amplitud de los pulsos portadores de información se atenúan a medida que se propagan en la atmosfera, la información se recupera de manera eficiente porque no está contenida en la amplitud sino en la duración de los pulsos. El desarrollo de esta tesis considero dos subsistemas complementarios: 1. Los circuitos optoelectrónicos transmisor y receptor que generan y recuperan la modulación PWM. 2. Los arreglos ópticos transmisor y receptor del haz luminoso que se propaga por el espacio atmosférico, cubriendo la distancia entre el sitio transmisor y el sitio receptor.This doctoral thesis aims primarily to propose and study a free-space optical communication scheme. These schemes have become an attractive alternative for information transmission due to the potential advantages of high transmission capacity, while at the same time avoiding the saturation of the radioelectric spectrum by radiofrequency and microwave systems. In this work, the experimental study of a free-space link between buildings or non-exterior facilities with a line of sight of up to 1 km is considered, with the application of high-speed optical communication in areas of academic activities. An optical free-space communication scheme uses light as an information carrier. The light travels through the atmosphere or vacuum to a distant receiver where the transmitted information is retrieved. The proposed optical link uses the pulse width modulation (PWM) technique of the optical carrier. This is an alternative proposal to the classical schemes of optical information transmission through carrier intensity modulation. PWM modulation is based on the electrical premodulation of a pulse train in which the information is encoded in the duration of the high state of the pulses. This technique allows for the encoding and transmission of analog signals, such as voice, images, instrumentation and control signals, etc. Electrical pre-modulation becomes an optical signal when the electrical pulses modify the light emission of a semiconductor laser. The emitted light consists of a train of PWM optical pulses. PWM modulation is more efficient than classical amplitude modulation, as the information is contained in the duration of the pulse rather than its amplitude. Although the amplitude of the information-carrying pulses attenuates as they propagate through the atmosphere, the information is recovered efficiently because it is not contained in the amplitude but in the duration of the pulses. The development of this thesis considered two complementary subsystems: 1. The optoelectronic transmitter and receiver circuits that generate and recover PWM modulation. 2. The optical arrangements of the transmitter and receiver of the light beam that propagates through the atmospheric space, covering the distance between the transmitter site and the receiver site
Early hand rehabilitation with robotic manipulators
No full textThis study addresses the challenge posed by the limited availability of traditional hand rehabilitation therapy for post-stroke patients. We propose a sustainable and intensive therapeutic approach through the design, development, and selection of a general-purpose robotic manipulator, a safe control system, and the application of innovative robotic therapeutic strategies. Simultaneously, the system allows adaptation to hands of any size and shape. The system was evaluated by validating the safety skills. This validation was performed through multiple experimental tests to ensure that none of the skills exceeded the safety parameters, thus avoiding damage directly to the patient and the system during the hand manipulation task. The goal was to evaluate the system’s ability to perform hand movement rehabilitation safely. Skills assessed included: limiting range of motion, limiting the safe manipulation area and aligning the virtual environment with the real environment. Aligning hand orientation and position, using information from the depth camera and the MediaPipe estimation tool. Limiting physical interaction, detecting the presence of collisions and the minimum pressure required for fine hand manipulation. Limiting motion energy, using a control method to obtain smooth and safe motion during fine hand manipulation. And adding an emergency stop system capable of stopping the manipulator trajectory at any time.Este estudio aborda el reto que plantea la limitada disponibilidad de la terapia
tradicional de rehabilitación de la mano para pacientes que han sufrido una apoplejía.
Proponemos un enfoque terapéutico sostenible e intensivo mediante el diseño, el
desarrollo y la selección de un manipulador robótico de uso general, un sistema
de control seguro y la aplicación de estrategias terapéuticas robóticas innovadoras.
Simultáneamente, el sistema permite la adaptación a manos de cualquier tamaño y
forma. El sistema se evaluó validando las aptitudes de seguridad. Esta validación
se realizó a través de múltiples pruebas experimentales para garantizar que ninguna
de las habilidades superaba los parámetros de seguridad, evitando así daños directos
al paciente y al sistema durante la tarea de manipulación de la mano. El objetivo
era evaluar la capacidad del sistema para realizar la rehabilitación del movimiento
de la mano de forma segura. Las habilidades evaluadas incluyeron: limitar el rango
de movimiento, limitar el área de manipulación segura y alinear el entorno virtual
con el entorno real. Alineación de la orientación y posición de la mano, utilizando
información de la cámara de profundidad y la herramienta de estimación MediaPipe.
Limitación de la interacción física, detectando la presencia de colisiones y la presión
mínima necesaria para la manipulación fina de la mano. Limitación de la energía de movimiento, utilizando un método de control para obtener un movimiento suave
y seguro durante la manipulación fina de la mano. Y añadiendo un sistema de parada de emergencia capaz de detener la trayectoria del manipulador en cualquier momento
Análisis de la actividad cerebral con electroencefalografía durante el uso de videojuegos como herramienta para el tratamiento de estrés y ansiedad
Full text linkDe acuerdo con la OPS, los recursos humanos en México enfocados en la salud mental son insuficientes y se concentran en los hospitales psiquiátricos (Rodríguez, Minoletti, y cols., 2013; ASF, 2022). Al reportarse bajos índices de atención eficiente a la salud mental (Riaño, Becerril-Montekio, y Botero, 2023) por parte de las instituciones a aquellas personas que padecen afecciones como estrés o ansiedad, se hace indispensable la búsqueda de métodos para reducir la sintomatología de estas afecciones. Se pretende demostrar, mediante el análisis de bioseñales electroencefalográficas (EEG), a los videojuegos casuales (CVG, del inglés) como posible herramienta para pacientes diagnosticados con estrés o ansiedad; específicamente con el objetivo de reducir los efectos negativos de estos padecimientos. La presente investigación tuvo por objetivo analizar la actividad cerebral con electroencefalografía durante el uso de videojuegos como herramienta para el tratamiento de estrés y ansiedad. Para cumplir el objetivo, únicamente son de interés las señales obtenidas de los canales F3, F4, O1, O2, T7 y, T8 del instrumento EEG Emotiv EPOC+. La población estuvo constituida por 30 adultos jóvenes entre 20 a 30 años de edad (15 hombres y 15 mujeres). Los instrumentos utilizados fueron diversos cuestionarios, pruebas de estrés y ansiedad autopercibidos, y, un protocolo de estudio estructurado para la experimentación. De los cuestionarios se realizó estadística descriptiva y las señales EEG se procesaron en el software de MathWorks Matlab R2022b. Los resultados obtenidos del análisis EEG demuestran al videojuego casual Plantas vs. Zombis 2 como una herramienta efectiva para mitigar la sintomatología de afecciones mentales, tales como el estrés y la ansiedad en cualquiera de sus grados. Las razones Beta-Alpha (BAR) y Theta-Beta (THBR) fueron obtenidas en 5 diferentes etapas del estudio diseñado. Se analizaron las diferencias y se concluye con los índices obtenidos en cada razón, así como la interpretación en cada una.According to PAHO, human resources in Mexico focused on mental health are insufficient and are concentrated in psychiatric hospitals (Rodríguez y cols., 2013; ASF, 2022). As low rates of efficient mental health care (Riaño y cols., 2023) by institutions are reported for those people who suffer from conditions such as stress or anxiety, the research for methods to reduce the symptoms of these conditions is essential. It is intended to demonstrate, through the analysis of electroencephalographic (EEG) biosignals, casual video games (CVG) as a possible tool for patients diagnosed with stress or anxiety; specifically with the aim of reducing the negative effects of these conditions. The objective of this research was to analyze brain activity with electroencephalography during the use of video games as a tool for the treatment of stress and anxiety. To meet the objective, only the signals obtained from channels F3, F4, O1, O2, T7 and T8 of the Emotiv EPOC+ EEG instrument are of interest. The population consisted of 30 young adults between 20 and 30 years of age (15 men and 15 women). The instruments used were various questionnaires, self-perceived stress and anxiety tests, and a structured study protocol for experimentation. Descriptive statistics were performed on the questionnaires and the EEG signals were processed in the MathWorks Matlab R2022b software. The results obtained from the EEG analysis demonstrate the casual video game Plants vs. Zombies 2 as an effective tool to mitigate the symptoms of mental conditions, such as stress and anxiety in any of their degrees. The Beta-Alpha (BAR) and Theta-Beta (THBR) ratios were obtained in 5 different stages of the designed study. The differences were analyzed and we conclude with the indices obtained in each reason, as well as the interpretation in each one
Aplicaciones memristivas implementadas en FPGAs
Full text linkEn este trabajo se presenta el análisis del comportamiento del memristor, un componente fundamental en la electrónica, descrito por primera vez por el profesor Leon Chua. En los últimos años, ha evolucionado el desarrollo del memristor, particularmente a raíz del modelo propuesto por los laboratorios de Hewlett Packard. Este modelo ha captado la atención de los investigadores debido al comportamiento no lineal distintivo del dispositivo, así como sus múltiples aplicaciones potenciales. De a cuerdo a la importancia que genera este nuevo dispositivo, se propone implementar modelos de memristores en FPGA, enfocándose en su aplicación específica en redes memristivas para el procesamiento de imágenes. Se presenta una metodología detallada para implementación de modelos de memristores en FPGAs, abordando aspectos como la validación de los modelos y la descripción de hardware en lenguaje VHDL. Se realiza un análisis comparativo entre los modelos simulados y los implementados en hardware, utilizando un vector de diferencias. Esta metodología se extiende a la aplicación de un modelo en una red memristiva destinada a la detección de bordes en imágenes. Se obtiene la solución de la red memristiva expresada en ecuaciones nodales, y se describe un análisis comparativo entre la red simulada y la implementada en hardware, utilizando imágenes de prueba. En base al objetivo principal de esta investigación, se ha demostrado que la metodología descrita para la implementación de modelos de memristores en FPGA resultó exitosa. Además, la red memristiva utilizada exhibió un buen desempeñó como aplicación embebida para la extracción de bordes y como filtro de suavizado en imágenes.his paper presents the analysis of the behavior of the memristor, a fundamental component in electronics, first described by Professor Leon Chua. In recent years, the development of the memristor has evolved, particularly as a result of the model proposed by Hewlett Packard laboratories. This model has captured the attention of researchers due to the distinctive nonlinear behavior of the device, as well as its multiple potential applications. Given the importance generated by this new device, it is proposed to implement memristor models in FPGA, focusing on its specific application in memristive grid for image processing. A detailed methodology for the implementation of memristor models in FPGAs is presented, including aspects such as model validation and hardware description in VHDL language. A comparative analysis between simulated and hardware implemented models is performed, using a difference vector. This methodology is extended to the application of a model in a memristive grid intended for edge detection in images. The solution of the memristive grid expressed in nodal equations is obtained, and a comparative analysis between the simulated grid and the one implemented in hardware, using test images, is described. According to the principal objective of this research, it has been demonstrated that the described methodology for the implementation of memristor models in FPGA was successful. Also, the memristive grid used exhibited good performance as an embedded application for edge extraction and as a smoothing filter in images
Método de detección de señales estacionarias ‘STILE’ para sistemas basados en caos
Full text linkThis report presents the development and results for a new detection method applied to chaotic systems, that is inspired in Lyapunov Exponents called “short-time Inspired by Lyapunov Exponent” (STILE). This method is useful for detecting weak stationary frequencies in high noise conditions, when a chaotic system drives itself through the chaos route Type-I intermittence. The method is tested over Duffing system where computer model simulations provide encouraging results for detection of signals with a signal-to-noise of -25 dB
Evaluación de la feomelanina como fotosensibilizador en la terapia fotodinámica contra células de melanoma
Full text linkLa terapia fotodinámica (TFD) representa una alternativa terapéutica prometedora para el tratamiento de diversas enfermedades, incluyendo varios tipos de cáncer. Este método consiste en la aplicación de un pigmento fotosensibilizador (FS) selectivo a las células cancerosas, el cual, al ser activado por la luz genera especies reactivas de oxígeno (EROs). Estas EROs desencadenan procesos de muerte celular, lo que permite la destrucción específica de las células malignas sin dañar significativamente el tejido sano circundante. Este tratamiento ha demostrado ser eficaz en el manejo de diferentes neoplasias malignas. Sin embargo, el melanoma, un tipo de cáncer de piel que, aunque representa solo el 3% de todos los cánceres cutáneos, es responsable del 80% de las muertes relacionadas con el cáncer de piel. La eficacia de la TFD en el tratamiento del melanoma ha sido limitada debido a la presencia de melanina, que absorbe la luz y reduce la efectividad del FS. Esto ha presentado significativos desafíos para su aplicación exitosa, incluyendo la búsqueda de fotosensibilizadores (FSs) capaces de generar suficiente daño celular a pesar de la interferencia de la melanina. Para superar estas limitaciones, se propone utilizar las propiedades fotosensibilizantes de la feomelanina (FEO), un pigmento extraído del cabello pelirrojo, como FS en la TFD dirigida contra las células de melanoma. Por lo tanto, el objetivo de este trabajo fue: Objetivo: Investigar la eficacia de la FEO extraída del cabello pelirrojo como FS en la TFD contra células de melanoma. De acuerdo con los resultados obtenidos, concluimos que sí es posible utilizar la FEO como un FS efectivo. Su fotoactivación redujo la viabilidad de los cultivos celulares en un 35%. Estos hallazgos sugieren que la FEO podría ser una opción viable para mejorar la eficacia de la TFD en el tratamiento del melanoma.The photodynamic therapy (PDT) represents a promising therapeutic alternative for the treatment of various diseases, including several types of cancer. This method involves the application of a selective photosensitizer pigment to cancer cells, which, when activated by light, generates reactive oxygen species (ROS). These ROS trigger cellular death processes, allowing specific destruction of malignant cells without significantly harming the surrounding healthy tissue. While PDT has proven effective in managing different malignant neoplasms, its efficacy in treating melanoma a type of skin cancer that accounts for only 3% of all skin cancers but is responsible for 80% of skin cancer-related deaths has been limited. This limitation arises from the presence of melanin, which absorbs light and reduces the effectiveness of the photosensitizer. Overcoming this challenge has been crucial for successful application, necessitating the search for photosensitizers capable of inducing sufficient cellular damage despite melanin interference. To address these limitations, researchers propose utilizing the photosensitizing properties of pheomelanin (PHEO), a pigment extracted from red hair, as a photosensitizer in PDT targeted against melanoma cells. Therefore, the objective of this study was to investigate the efficacy of PHEO extracted from red hair as a photosensitizer in PDT against melanoma cells. Based on the obtained results, we conclude that it is indeed possible to use PHEO as an effective photosensitizer. Its photoactivation reduced the viability of cell cultures by 35%. These findings suggest that pheomelanin could be a viable option for enhancing the effectiveness of PDT in melanoma treatment
Selectividad y Efectividad de la Terapia Fotodinámica en Melanoma: Rol de Especies Reactivas de Oxígeno y Antioxidantes
Full text linkLa terapia fotodinámica (TFD) se posiciona como una estrategia terapéutica innovadora y prometedora. Sin embargo, su plena implementación enfrenta desafíos relacionados con la comprensión de los mecanismos moleculares que sustentan su efectividad. Este estudio tuvo como objetivo analizar los efectos redox de la TFD empleando 3 fotosensibilizadores (Fs) en células de melanoma (A375) y fibroblastos (WS1), evaluando la eficiencia de los tratamientos, la generación de especies reactivas de oxígeno (ERO) y la actividad de antioxidantes clave como la superóxido dismutasa (SOD) y el glutatión reducido (GSH). Se confirmó la internalización de los tres Fs (AM, RB, Cur) y la eficiencia de la TFD para reducir la viabilidad celular y generar un desequilibrio redox en las células. El tratamiento con AM-TFD redujo selectiva y significativamente la viabilidad celular en A375, pero no en WS1. La TFD con RB o con Cur, no fueron selectiva. Sin embargo, se destaca la TFD con Cur (3 μM) como la que redujo más la viabilidad celular (90%). Este trabajo destaca el papel fundamental de las ERO y los antioxidantes en la eficacia de la TFD, subrayando cómo el desequilibrio redox inducido selectivamente en células cancerosas puede potenciar la muerte celular, contribuyendo al desarrollo de terapias más efectivas y específicas para el cáncer.Photodynamic therapy (PDT) stands out as an innovative and promising therapeutic strategy. However, its full implementation faces challenges related to understanding the molecular mechanisms underlying its effectiveness. This study aimed to analyze the redox effects of PDT using three photosensitizers (PSs) in melanoma cells (A375) and fibroblasts (WS1), evaluating treatment efficiency, reactive oxygen species (ROS) generation, and the activity of key antioxidants such as superoxide dismutase (SOD) and reduced glutathione (GSH). The internalization of the three PSs (MB, RB, Cur) was confirmed, as well as the efficiency of PDT in reducing cell viability and inducing redox imbalance in cells. Treatment with MB-PDT selectively and significantly reduced cell viability in A375 cells but not in WS1 cells. In contrast, PDT with RB or Cur lacked selectivity. However, Cur-PDT (3 μM) achieved the highest reduction in cell viability (90%). This work highlights the critical role of ROS and antioxidants in the efficacy of PDT, emphasizing how selectively induced redox imbalance in cancer cells can enhance cell death, contributing to the development of more effective and targeted cancer therapies
Aprendizaje Incremental para la clasificación de objetos en un mundo real y dinámico
Full text linkClassifiers have significantly increased their performance with the advent of deep learning methods. However, these classifiers require a large number of examples to operate, tend to be fragile in the presence of out-of-distribution examples, and are static in the sense that they are unable to learn to classify examples of new classes. Incremental learning has been developed as a way to gradually increase the number of classes supported by a classifier, without degrading its performance on previously learned classes. However, they still require a large number of examples to train to know when new classes are given to the classifier. In this thesis, we propose a new incremental learning classifier that can be trained with a single unlabeled example, does not need to know whether the example comes from an existing or known class, and is able to automatically obtain new instances and the name of the example class. Specifically, the proposed system uses a segmentation algorithm to obtain information of possible objects from an initially unknown environment, automatically obtains training examples and the class name of the segmented objects from the Internet, and builds an incremental classifier, using a hierarchical k-means algorithm and support vector machines. It is shown that the proposed system is able to operate under these open-world conditions with competitive performance under open-world conditions with competitive performance.Los clasificadores han aumentado significativamente su rendimiento con la llegada de los métodos de aprendizaje profundo. Sin embargo, estos clasificadores necesitan un gran número de ejemplos para funcionar, tienden a ser frágiles en presencia de ejemplos fuera de distribución, son estáticos, en el sentido de que son incapaces de aprender a clasificar ejemplos de nuevas clases. El aprendizaje incremental se ha desarrollado como una forma de aumentar gradualmente el número de clases admitidas por un clasificador, sin degradar su rendimiento en las clases previamente aprendidas. No obstante, siguen necesitando un gran número de ejemplos para entrenarse y los sistemas propuestos saben cuándo se dan nuevas clases al clasificador. En esta tesis, proponemos un nuevo clasificador de aprendizaje incremental que puede entrenarse con un único ejemplo sin etiquetar, no necesita saber si el ejemplo procede de una clase existente o conocida, y que es capaz de obtener automáticamente nuevas instancias y el nombre de la clase de ejemplo. En concreto, el sistema propuesto utiliza un algoritmo de segmentación para obtener información de posibles objetos de un entorno inicialmente desconocido, obtiene automáticamente de Internet ejemplos de entrenamiento y el nombre de la clase de los objetos segmentados, y construye un clasificador incremental, utilizando un algoritmo jerárquico con máquinas de vectores soporte. Se demuestra que el sistema propuesto es capaz de funcionar en condiciones de mundo abierto con un rendimiento competitivo
Optimización de parámetros atómicos astrofísicos en el UV espacial mediante algoritmos evolutivos
Full text linkIn order to analyze observed stellar spectra effectively, it is necessary to compare them with theoretical models. Calculating these models requires a list of atomic parameters, which describe the profile of the observed spectral lines. However, these parameters are still incomplete and have very high errors in some cases. In the UV part of the spectrum there is a high density of spectral lines and this causes significant discrepancies between observed spectra and synthetic models. In this thesis project, we conducted a feasibility test to determine atomic and molecular parameters λc, log gf, log ΓStark, and log ΓVdW in the UV range from 200 to 300 nm using evolutionary algorithms. We used a sample of two spectral intervals from 2661 to 2671 ̊A and from 2300 to 2310 ̊A, covering a total of 3749 atomic and molecular transitions. We started with the Vienna Atomic Line Database (VALD) line list, and calculated a list of reference spectra for five stars with atmospheric parameters in the range 5000 K ≤ Teff ≤ 9000 K, 3.5 ≤ log g ≤ 4.5, and −0.4 ≤ [M/H] ≤ 0.2. We tested the Genetic Algorithm (GA), Particle Swarm Optimization (PSO) and Differential Evolution (DE). We determined that GA with an adaptive variant was the most suitable. We achieved errors in the optimized spectra of 2 %. Results indicate that log gf and λc parameters were accurately recovered for lines with EW > 0.001 ̊ A, while log ΓStark and log ΓV dW parameters were retrieved with quite lower accuracy and precision. Tests with noise and lower resolutions revealed that noise did not significantly impact parameter determination for S/N > 50, the same was for R = 114, 000. However, resolutions of R = 10, 000 and R = 30, 000 showed a significant increase in error, up to 0.4 dex for log gf and 0.004 A for ̊ λc. We compared the obtained errors with those reported in the National Institute of Standards and Technology (NIST) database. We got errors comparable to those reported by NIST for lines with EW > 0.001 A. ̊Para analizar de forma efectiva los espectros estelares observados es necesario poder compararlos con modelos teóricos. Para calcularlos es necesaria una lista de parámetros atómicos, estos describen el perfil de las líneas espectrales observadas. Sin embargo, estos parámetros son a un incompletos y, en muchos casos, tienen errores muy elevados. En la parte UV del espectro donde existe una gran densidad de líneas espectrales, esto produce mucha discrepancia entre los espectros observados y el modelo sintético. En este trabajo de tesis, llevamos a cabo una prueba de factibilidad de determinar los datos atómicos y moleculares ( λc, log gf, log ΓStark, log ΓVdW) en el intervalo UV de 200 a 300 nm usando algoritmos evolutivos de optimización. Usamos como muestra dos intervalos espectrales (2661-2671 ̊A y 2300-2310 ̊ A), dando un total de 3749 transiciones. Partimos de la lista de líneas del Vienna Atomic Line Database (VALD), con la que creamos una lista de parámetros de referencia. Calculamos una muestra de espectros de referencia para estrellas con parámetros (5000 K ≤ Teff ≤ 9000 K, 3.5 ≤ log g ≤ 4.5, y −0.4 ≤ [M/H] ≤ 0.2) para aplicar el algoritmo. Probamos el Algoritmo Genético (GA), Optimización por Enjambre de Partículas (PSO) y Evolución Diferencial (DE), todos algoritmos evolutivos de optimización que funcionan siguiendo diferentes mecanismos, siendo el más eficaz para este problema el GA con una variante adaptativa. Obteniendo un error del 2% en los espectros sintéticos con los parámetros optimizados. Los parámetros de log gf y λc fueron recuperados de forma precisa para las líneas con EW > 0.001 A ̊ mientras que los de ensanchamiento presentaron una baja precisión y exactitud. Realizamos pruebas con ruido y una menor resolución, indicando que la determinación de los parámetros no es afectada para un ruido de S/N > 50, y R = 114, 000, pero los errores en los parámetros optimizados aumentaron de forma significativa para resoluciones menores (R = 10, 000 y R = 30, 000), con errores en los log gf aumentando hasta 0.4 dex y en λc de hasta 0.004 A ̊ . Comparando nuestros errores con los de National Institute of Standards and Technology (NIST). Encontramos errores en los parámetros optimizados comparables y en algunos casos menores que los reportados en la base de datos de NIST para las transiciones con EW > 0.001 A ̊
Diseño, fabricación y análisis de celdas Grätzel utilizando (TiO2 Y ZnO):Mg como Foto-Ánodos
Full text linkEstudios recientes sobre celdas Grätzel (CG) se han enfocado en aumentar su eficiencia mediante diversos métodos y diseños, ya que esta depende de las propiedades y características de las distintas capas que las componen. Los foto-ánodos son una parte crucial, ya que deben contar con propiedades como una inyección y un transporte de cargas eficiente. En este trabajo doctoral, se diseñaron e investigaron foto-ánodos de dióxido de titanio (TiO2) y óxido de zinc (ZnO) impurificados con magnesio (Mg) durante la síntesis como de manera superficial, y sensibilizados con tres distintos colorantes: clorofilas, antocianinas y ftalocianinas de zinc para la fabricación de CG. Se plantea la hipótesis de que el Mg en las películas de TiO2 y ZnO sensibilizadas con clorofila aumentará la afinidad en la interfase colorante-semiconductor y la eficiencia en las celdas, debido al Mg presente en la estructura molecular de la clorofila. Se desarrollaron métodos para el depósito de la capa de bloqueo y porosa de TiO2 y ZnO impurificadas con Mg para los foto-ánodos de las CG. En cuanto a las películas de TiO2, se logró el depósito de ambas capas en un solo paso. Las películas fueron caracterizadas mediante espectroscopia Raman, UV-Visible, fotoluminiscencia (PL) y Microscopia electrónica de barrido (SEM, por Scanning Electron Microscope). Los resultados de Raman y UV-Visible mostraron que la estructura cristalina es anatasa para el TiO2 y wurtzita para el ZnO, con un band gap de 3.39 eV y 3.29 eV, respectivamente. SEM reveló una superficie rugosa y porosa en las películas de ZnO, mientras que las películas de TiO2 resultaron ser compactas y densas. Por otro lado, los resultados de PL indicaron que la tasa de recombinación de las cargas disminuye con 0.5 M de Mg en la superficie de las películas de TiO2 y ZnO. Se aplicó el diseño de experimentos ortogonal L9 de Taguchi para la fabricación y optimización de las CG, evaluando cuatro parámetros: concentración de Mg, temperatura de recocido, tipo de colorante en los foto-ánodos y grosor de los espaciadores, cada uno con tres niveles. El análisis L9 reveló que la concentración de Mg y los colorantes tienen la mayor contribución relativa a la eficiencia de las CG de ambos materiales. Además, se observó que reducir el grosor de los espaciadores a 150 μm mejora la eficiencia de las CG.Recent studies on Grätzel cells (CG) have focused on increasing their efficiency through various methods and designs, as this efficiency depends on the properties and characteristics of the different layers that compose them. Photoanodes are a crucial part of this structure, as they must exhibit properties such as efficient charge injection and transport. In this doctoral work, magnesium (Mg)-doped titanium dioxide (TiO2) and zinc oxide (ZnO) photoanodes were designed and investigated, both during synthesis and surface modification. These photoanodes were sensitized with three distinct dyes: chlorophylls, anthocyanins, and zinc phthalocyanines for the fabrication of CG. The hypothesis posited is that Mg in the TiO2 and ZnO films sensitized with chlorophyll will increase the affinity at the dye- semiconductor interface and enhance cell efficiency, owing to the Mg present in the molecular structure of chlorophyll. Methods were developed for depositing the blocking and porous layers of Mg-doped TiO2 and ZnO for the CG photoanodes. For the TiO2 films, both layers were successfully deposited in a single step. The films were characterized using Raman spectroscopy, UV-Visible spectroscopy, photoluminescence (PL), and scanning electron microscopy (SEM). Raman and UV-Visible results indicated that the crystalline structure is anatase for TiO2 and wurtzite for ZnO, with a band gap of 3.39 eV and 3.29 eV, respectively. SEM revealed a rough and porous surface for the ZnO films, whereas the TiO2 films were compact and dense. Additionally, PL results indicated that the charge recombination rate decreases with 0.5 M of Mg on the surface of the TiO2 and ZnO films. The Taguchi L9 orthogonal design of experiments was applied for the fabrication and optimization of the CG, evaluating four parameters: Mg concentration, annealing temperature, type of dye on the photoanodes, and thickness of the spacers, each with three levels. The L9 analysis revealed that Mg concentration and the dyes have the greatest relative contribution to the efficiency of the CG of both materials. Moreover, it was observed that reducing the spacer thickness to 150 μm improves CG efficiency