Institutional Repository CICESE (Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada)
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Luminescent materials with red emission for white LED lamps
No full textEn este trabajo se investigó el material Li3Ba2(Tb1-xEux)3(MoO4)8 por sus excelentes propiedades luminiscente de emisión en color rojo (= 615 - 620 nm) al ser irradiado con un LED azul ( = 465 nm). Se produjeron polvos luminiscentes del material en cuestión mediante la técnica de síntesis por combustión y sol gel hasta encontrar las condiciones óptimas de luminiscencia y características nanoestructurales. En particular, se estudiaron sus propiedades fisicoquímicas por distintas técnicas de análisis para obtener el mejor Índice de Rendimiento del color (CRI, por sus siglas en inglés) en lámparas de luz blanca activadas por un LED azul. Posteriormente, se hicieron mezclas del material rojo optimizado con el material luminiscente comercial YAG:Ce3+ en diferentes concentraciones para obtener luz blanca y medir la eficiencia cuántica del material combinado. Finalmente, se fabricó una lámpara de luz blanca utilizando un LED azul comercial para excitar el material luminiscente combinado. El material propuesto es un candidato prometedor para su aplicación como componente emisor de rojo en los sistemas de iluminación con base en dispositivos de estado sólido, en particular los diodos emisores de luz.In this work, the material Li3Ba2(Tb1-xEux)3(MoO4)8 was investigated for its excellent luminescent emission properties in red (= 615-620 nm) when irradiated with a blue LED ( = 465 nm). Luminescent powders of the material in question were produced using the combustion and sol gel synthesis techniques until the optimal luminescence conditions and nanostructural characteristics were found. In particular, its physicochemical properties were studied by different analysis techniques to obtain the best Color Rendering Index (CRI) in white light lamps activated by a blue LED. Subsequently, mixtures of the optimized red material were made with the commercial luminescent material YAG:Ce3+ in different concentrations to obtain white light and measure the quantum efficiency of the combined material. Finally, a white light lamp was fabricated using a commercial blue LED to excite the combined luminescent material. The proposed material is a promising candidate for application as a red-emitting component in lighting systems based on solid-state devices, in particular light-emitting diodes
Isolation and characterization of pathogenic fungi that cause wood cankers in citrus crops in orchards in Hermosillo, Sonora.
No full textA nivel mundial, los hongos de la madera tienen un fuerte impacto en el rendimiento y longevidad de los árboles de cítricos, ocasionando síntomas de cancro, muerte regresiva y gomosis. Sonora es uno de los estados con mayor producción de cítricos en México, principalmente en la costa de Hermosillo, donde predomina la producción de naranjas orgánicas. En varias huertas se han observado síntomas relacionados a hongos de la madera, por lo que este trabajo tuvo como objetivo: identificar a los agentes causales de enfermedades de la madera en cítricos y proponer estrategias de control. Para ello, se realizó un muestreo de plantas sintomáticas en 42 huertas de Hermosillo, Sonora, obteniendo alrededor de 300 aislados fúngicos. Con base en su morfología colonial, se seleccionaron 179 aislados que se caracterizaron por amplificación de los fragmentos de TEF1α, identificando a los géneros: Lasiodiplodia, Colletotrichum, Dothiorella y Fusarium, como los más prevalentes. La caracterización morfológica se complementó con la observación de las estructuras macro y microscópicas y en algunos casos, por la medición de esporas. Adicionalmente, se realizó la caracterización molecular de 75 aislados con la secuenciación de fragmentos de ITS. Las principales especies identificadas fueron: Lasiodiplodia iraniensis, L. subglobosa y Colletotrichum gloeosporioides. Con base en la identificación molecular y morfológica, se seleccionaron 32 cepas para evaluar su patogenia en árboles de naranja. Las especies de Lasiodiplodia iraniensis y L. subglobosa fueron las más virulentas, capaces de causar gomosis al quinto día y marchitamiento a los 15 días post-infección. Finalmente, para evaluar estrategias de control, se seleccionaron las cuatro cepas más virulentas para hacer ensayos in vitro con fungicidas y organismos de control biológico. Los ensayos permitieron la selección de los fungicidas Proud y Switch, una cepa de Bacillus amyloliquefaciens, tres de Trichoderma asperellum y una de Chaetomium megalocarpum. Este trabajo contribuye al conocimiento de los agentes causales de enfermedades de la madera en la costa de Hermosillo y sirve como base para establecer estrategias para su control.Globally, wood fungi have a negative impact on the fitness and longevity of citrus trees, causing symptoms such as canker, dieback, and gummosis. Sonora is one of the states with the highest citrus production in Mexico, mainly along the coast of Hermosillo, where organic orange production predominates. Symptoms related to trunk diseases fungi have been observed in several orchards, so the aim of this study was to identify the causal agents of wood diseases in citrus and propose control strategies. To achieve this, symptomatic plants were sampled in 42 orchards in Hermosillo, Sonora, yielding around 300 fungal isolates. Based on their colonial morphology, 179 isolates were selected for characterization through the amplification of TEF1α fragments, identifying the genera: Lasiodiplodia, Colletotrichum, Dothiorella, and Fusarium as the most prevalent. Morphological characterization was complemented by the observation of macro and microscopic structures and, in some cases, spore measurements. Additionally, molecular characterization of 75 isolates was conducted through ITS fragment sequencing. The main species identified were: Lasiodiplodia iraniensis, L. subglobosa and Colletotrichum gloeosporioides. Based on molecular and morphological identification, 32 strains from the Botryosphaeriaceae were selected to evaluate their pathogenicity on orange trees. The species L. iraniensis and L. subglobosa were the most virulent, capable of causing gummosis by the fifth day and wilting by the fifteenth day post-infection. Finally, to evaluate control strategies, the four most virulent strains were selected for in vitro trials with fungicides and biological control agents. The trials led to selecting the fungicides Proud and Switch, one strain of Bacillus amyloliquefaciens, three of Trichoderma asperellum, and one of Chaetomium megalocarpum. This work contributes to the understanding of the causal agents of wood diseases along the coast of Hermosillo and serves as a basis for establishing control strategies
Incertidumbre, Complejidad e Interdisciplinariedad en la Investigación Ambiental. Materiales de apoyo al Curso de Epistemologia de la Crisis Ambiental: La Relevancia de la Economía, Ensayo 3.1.
No full textEl medio ambiente es un sistema dinámico sujeto a múltiples influencias. Se derivan de ellas efectos que se ligan tanto a procesos naturales como a otros que emanan de las actividades humanas. La investigación ambiental es esencial para entender y mitigar el impacto de estas. Sin embargo, debido a la integración multifactorial a la que hemos hecho referencia, el estudio de los fenómenos ambientales se enfrenta a una manifiesta conjunción de incertidumbre y complejidad. Mas aun, la producción de resultados en ciencia ambiental requiere abordar de manera integral la enmarañada red de interacciones que moldean nuestro entorno. Por necesidad el desarrollo de este tipo de investigación amerita la adopción de enfoques interdisciplinarios. En este trabajo subrayamos primeramente la importancia de reconocer y gestionar la incertidumbre y la complejidad en la investigación ambiental. Así mismo enfatizamos el necesario apego que esta debe exhibir a la multidisciplinariedad. Destacamos también, la importancia de dimensionar estas componentes en forma adecuada y también las formas en que estas están entrelazadas
Effect of herbal extracts on the proliferative and inflammatory response of cells involved in psoriasis
No full textLos extractos de las plantas Anemopsis californica, Artemisia californica, Hemidesmus indicus, Eclipta prostrata y del preparado herbal Triphala (Emblica officinalis, Terminalia chebula y Terminalia belerica) son utilizadas en la medicina tradicional como tratamiento de heridas y procesos inflamatorios. Por eso en este trabajo se aborda un primer acercamiento a su efecto en la psoriasis, que es una enfermedad crónico-inflamatoria de la piel, donde se involucran células del sistema inmune como los macrófagos y los principales afectados que son los queratinocitos. La investigación se centra en evaluar posibles efectos antiinflamatorios y/o antiproliferativos en la psoriasis. Para ello se estudió en macrófagos con un perfil inflamatorio, provenientes de la línea celular THP-1, el efecto antinflamatorio de los extractos acuosos y etanólicos de estas plantas, que fue determinado por las moléculas proinflamatorias TNFα e IL-6. De todos los extractos herbales evaluados, el extracto acuoso de Artemisia californica y el extracto etanólico de Triphala fueron los que tuvieron un efecto antinflamatorio más significativos en una concentración no citotóxica de 125 μg/ml. Estos extractos fueron probados en línea celular de queratinocitos HEK estimulados con un coctel de citocinas (M5) que provocaron un perfil psoriásico en estas células. Se evaluaron los efectos de Artemisia californica en cinco genes importantes de la psoriasis: CXCL8, CCL20, KRT1, IL-6 y S100A7. El extracto acuoso de Artemisia californica mostró un notable efecto antiinflamatorio en células con perfil psoriásico, al reducir significativamente la expresión de CXCL8, CCL20, IL-6 y S100A7. El extracto etanólico de Triphala también moduló la inflamación, disminuyendo CXCL8, pero aumentando CCL20, lo que sugiere la necesidad de estudios adicionales. Los extractos de Anemopsis californica, Hemidesmus indicus, Eclipta prostrata y Triphala presentaron actividad antiinflamatoria moderada en macrófagos M1, lo que indica su potencial como moduladores en procesos inflamatorios como en la psoriasis.The extracts from the plants Anemopsis californica, Artemisia californica, Hemidesmus indicus, Eclipta prostrata, and the herbal reparation Triphala (Emblica officinalis, Terminalia chebula y Terminalia belerica) are traditionally used in medicine for treating wounds and inflammatory processes. Therefore, this work explores their initial effect on psoriasis, a chronic inflammatory skin disease involving immune system cells, such as macrophages, and primarily affecting keratinocytes. The research focuses on evaluating potential anti-inflammatory and/or antiproliferative effects on psoriasis. To do this, the study investigated the anti-inflammatory effects of aqueous and ethanolic extracts of these plants on macrophages with an inflammatory profile derived from the THP-1 cell line, assessing the pro-inflammatory molecules TNFα and IL-6. Among all the herbal extracts tested, the aqueous extract of Artemisia californica and the ethanolic extract of Triphala demonstrated the most significant anti-inflammatory effects at a non-cytotoxic concentration of 125 μg/ml. These extracts were also tested on the HEK keratinocyte cell line, stimulated with a cytokine cocktail (M5) that induced a psoriatic profile in these cells. The effects of Artemisia californica were evaluated on five key genes in psoriasis: CXCL8, CCL20, KRT1, IL-6, and S100A7. The aqueous extract of Artemisia californica showed a notable anti-inflammatory effect on psoriatic-profile cells by significantly reducing the expression of CXCL8, CCL20, IL-6, and S100A7. The ethanolic extract of Triphala also modulated inflammation by decreasing CXCL8 but increasing CCL20, suggesting the need for further studies. The extracts of Anemopsis californica, Hemidesmus indicus, Eclipta prostrata, and Triphala exhibited moderate anti-inflammatory activity in M1 macrophages, indicating their potential as modulators in inflammatory processes such as psoriasis
Development of P22 viral capsid nanocomposites for enzymatic prodrug therapy in breast cancer
No full textLas estrategias actuales contra el cáncer de mama presentan limitaciones debido a la falta de selectividad, disminuyendo su efectividad. La mayoría de los fármacos, como el tamoxifeno, requieren la activación metabólica por parte de las enzimas de la familia citocromo P450 (CYP) para ejercer mayores efectos anticancerígenos. Sin embargo, la concentración del CYP es variable y baja en las células tumorales, especialmente en el cáncer de mama, lo que provoca efectos secundarios. En la terapia de activación enzimática de profármacos (EPT), las enzimas se dirigen al tumor para transformar el profármaco, lo que normalmente implica la administración de la enzima seguida del profármaco. Sin embargo, las diferencias entre la farmacocinética y farmacodinamia son un obstáculo para mejorar el tratamiento. Por lo tanto, la administración conjunta de profármaco y enzima es esencial para garantizar su interacción favorable en el tumor. Este trabajo reporta una nueva clase de nanocompositos terapéuticos basados en partículas tipo virus P22 confinando CYP, funcionalizadas superficialmente con glucosa oxidasa (GOx) que transforma la glucosa en D-glucono-δ-lactona produciendo H2O2, el aceptor final de electrones en la transformación de tamoxifeno mediado por CYP, y conjugadas con un derivado de tamoxifeno como profármaco y ligando dirigido utilizando polietilenglicol como conector. En un microambiente tumoral rico en glucosa, estos nanocompuestos pueden producir fármaco activo in situ. Se caracterizaron las propiedades fisicoquímicas y la catálisis secuencial mediada por glucosa de los nanocompositos. Los estudios in vitro demostraron una disminución en la viabilidad celular en líneas celulares de cáncer de mama ER+ y ER-. Sin embargo, la internalización celular en ausencia de glucosa mostró ser preferencial con las VLPs dirigidas en ambas líneas celulares. La administración conjunta de enzimas y profármacos con una localización mejorada de las VLPs desarrolladas después de la funcionalización del tamoxifeno, lo que sugiere el potencial de los nanocompositos desarrollados para superar los desafíos existentes de la EPT y mejorar los resultados terapéuticos con efectos secundarios reducidos.Current treatment strategies against breast cancer have limitations due to lack in selectivity. Most drugs, such as tamoxifen, require metabolic activation by cytochrome P450 (CYP) enzymes to perform greater anticancer effects. However, the concentration of CYP varies and is low in tumor cells, especially in breast cancer, resulting in side-effects. In enzyme prodrug therapy (EPT), enzymes are targeted to the tumor cells for prodrug transformation, typically involving the sequential delivery of the enzyme followed by the prodrug. However, differences in pharmacokinetics and pharmacodynamics are a major hindrance for improving treatment. Therefore, co-delivery of prodrug and enzyme is essential to ensure their favorable interaction in tumor. This work reports a new class of therapeutic nanocomposites based on P22 virus like particles (VLPs) confining the CYP activity, surface functionalized with glucose oxidase (GOx) that transforms glucose into D-glucono-δ-lactone producing hydrogen peroxide, the final electron acceptor in the CYP-mediated transformation of tamoxifen, and together conjugated with a tamoxifen derivative as prodrug and targeting ligand using polyethylene glycol as a linker. In glucose-rich tumor microenvironment, these nanocomposites can produce active drug in situ. The physicochemical properties and sequential glucose-mediated catalysis of the nanocomposites were characterized. In vitro studies demonstrated a decrease in cell viability in both ER+ and ER- breast cancer cell lines. However, cellular internalization in the absence of glucose showed improved uptake of targeted VLPs in both cell lines. The co-delivery of enzymes and prodrug with improved localization of developed VLPs after tamoxifen functionalization, suggests the potential of developed nanocomposites to overcome the existing challenges of EPT and improve the therapeutic outcomes with reduced side effects
Functionalization of bacteriophage P22 VLP’s with biomimetic peptides for targeted delivery in cell lines
No full textLa entrega dirigida de agentes terapéuticos se presenta como una herramienta futura y eficiente para el tratamiento y diagnóstico de enfermedades. Para realizar la entrega de medicamentos, se pueden emplear VLP (del inglés virus-like-particles), las cuales son nanopartículas de proteínas que pueden autoensamblarse. VLP derivadas del bacteriófago P22, pueden ser dirigidas de forma específica mediante una funcionalización con ligantes dirigidos, los cuales permitan una acumulación preferencial en el tejido específico. Algunos de estos ligantes pueden ser péptidos, como P12, CREKA y CSP-1, los cuales se encuentra dirigidos a células de cáncer de próstata, coágulos de fibrina en tumores y HSPG en células de hígado. En este trabajo, se realizó la funcionalización superficial de VLP P22 con estos péptidos, mediante una fusión genética del extremo C-terminal de la proteína de capa CP a cada péptido. La fusión genética de CP y los péptidos, y de la proteína de andamiaje SP a GFP, para su uso como marcador de fluorescencia, se realizó mediante PCR. Las cápsides fueron producidas mediante su expresión diferencial en E. coli, y se purificaron empleando dos fases, una ultracentrifugación en un colchón de sacarosa y por cromatografía de exclusión por tamaño. La variante con CSP-1 se aglomeró y precipitó durante el proceso de purificación, por lo cual no se continuó con la purificación. Cápsides VLP P22 de tamaño y forma esperada, alrededor de 60 nm e icosaédrica, fueron obtenidas. Sin embargo, se presentó una gran cantidad de cápsides aberrantes, de mayor tamaño y con múltiples capas, lo cual se atribuye a la baja expresión de la SP en su forma fusionada. Además, las cápsides diseñadas no lograron tener una acumulación preferencial en las células objetivo, células de cáncer de próstata y fibroblastos, indicando que, aunque se obtuvieron cápsides funcionalizadas, estas no fueron dirigidas.Targeted delivery of therapeutic agents can be an efficient tool in the diagnosis and treatment of various diseases. To deliver therapeutic agents, VLP's, self-assembled protein nanoparticles, can be used. VLP's derived from bacteriophage P22 can be specifically targeted through functionalization with targeted ligands, which allow for a preferential accumulation in the target site. Some of these ligands can be peptides, such as P12, CREKA and CSP-1, which are targeted to prostate cancer cells, tumor’s fibrin clots and HSPG in liver cells. In this work, the surface of VLP P22 was functionalized with the previous peptides through genetic fusion with the C-terminal of the coat protein CP. Briefly, genetic fusion of the targeted peptides and CP, and the scaffolding protein SP and GFP, as a fluorescence marker, was achieved through PCR. The capsids were produced using differential expression in E. coli cells and were later purified through ultracentrifugation in a sucrose cushion and size exclusion chromatography. The variant with CSP-1 was removed due to agglomerations and precipitation during purification. VLP P22 capsids of the reported size and shape, 60 nm and icosahedral, were obtained. However, aberrant capsids, of larger size and multiple layers, were present in high proportion, which is believed to be caused by the low expression of SP in its fused form. The designed capsids did not show evidence of targeting capability, due to the absence of accumulation in the target cells, prostate cancer cells and fibroblasts, indicating that the produced VLP P22 were functionalized but not targeted
Seamounts on the Cocos plate and modeling of gravimetric data in the Tehuantepec Fracture zone
No full textPara documentar la distribución de montes marinos en la Placa de Cocos, hemos utilizado datos de la General Bathymetric Chart of the Oceans, para calcular el tensor del gradiente de la batimetría en 20 sectores, cada sector abarca un área de 500 por 500 km en una malla regular con nodos a cada 500 m. En cada nodo obtenemos un tensor simétrico de orden tres, cuyos elementos están constituidos por derivadas de segundo orden en tres direcciones ortogonales, del cual obtenemos sus valores propios para calcular sus invariantes. Los mapas del segundo y tercer invariante nos permiten detectar cambios en la batimetría asociados a la presencia de montes marinos. Adicionalmente, utilizamos la batimetría para definir con la mejor precisión posible la cima de los montes marinos encontrados. Considerando un radio de búsqueda de 25 y 50 km, calculamos el punto medio y azimut entre cada dos montes marinos y buscamos una dirección preferencial mediante un diagrama de rosas. De un total de 3091 montes marinos encontrados en la región estudiada, 1754 corresponden a la placa de Cocos y que dos tercios de estos se alinean en trayectorias circulares que van de la Dorsal del Pacífico Oriental hacia la Trinchera Meso Americana. Se interpreta que estos fueron originados en la Dorsal del Pacífico Oriental, en tanto que un tercio de los montes marinos que no siguen la trayectoria circular corresponden a vulcanismo intraplaca. Al ser subducido, un monte marino deja de ser visible en la batimetría y es posible que un monte de gran tamaño constituya una aspereza, que deforme la corteza que subduce y que afecte la ocurrencia de terremotos de gran magnitud. Este parece ser el caso de un monte marino, inferido a partir de la modelación inversa de una anomalía de gravedad positiva, que ha entrado a la zona de subducción en la plataforma continental de Chiapas.To document the distribution of seamounts on the Cocos Plate, we have used data from the General Bathymetric Chart of the Oceans to calculate the tensor of the bathymetry gradient in 20 sectors, each sector covering an area of 500 by 500 km in a regular grid with nodes at every 500 m. At each node, we obtain a symmetric tensor of order three, whose elements are made up of second-order derivatives in three orthogonal directions. From this, we obtain their proper values to calculate their invariants. The maps of the second and third invariants allow us to detect changes in bathymetry associated with the presence of seamounts. In addition, we use bathymetry to define the summit of the seamounts found with the best possible precision. Considering a search radius of 25 and 50 km, we calculate the midpoint and azimuth between each two seamounts and look for a preferential direction using a rose diagram. Of a total of 3091 seamounts found in the region studied, 1754 correspond to the Cocos plate, and two-thirds of these line up in circular trajectories that go from the Eastern Pacific Ridge to the Meso-American Trench. It is interpreted that these originated in the Eastern Pacific Ridge, while a third of the seamounts that do not follow the circular path correspond to intraplate volcanism. When subducted, a seamount is no longer visible in bathymetry, and it is possible for a large seamount to become rough, deform the subducting crust, and affect the occurrence of earthquakes of great magnitude. This appears to be the case of a seamount, inferred from inverse modeling of a positive gravity anomaly, that has entered the subduction zone on the continental shelf of Chiapas
Frequency domain elastic wave propagation through fractured and anisotropic media with the discontinuous Galerkin method
No full textLas fracturas son muy comunes en el subsuelo y determinan en gran medida las propiedades mecánicas del medio, por lo que un modelo sísmico realista debe incluir el efecto que las fracturas tienen en la propagación de ondas elásticas. Actualmente el desarrollo de métodos de caracterización de fracturas recae en las simulaciones numéricas, los métodos más utilizados se basan en diferencias finitas o elementos finitos, pero para incluir fracturas en dichos métodos, se hace uso de varias suposiciones que no siempre corresponden con la realidad física del medio. En contraste el método de Galerkin Discontinuo puede incluir a las fracturas de manera explícita en el modelo a través de la condición de desplazamiento discontinuo que a su vez es el esquema numérico que menos suposiciones requiere. El dominio de la frecuencia, al ofrecer múltiples ventajas respecto al dominio del tiempo, se ha convertido en la base para los métodos de inversión de forma de onda, por lo que la obtención de modelos precisos y realistas es de suma importancia en diferentes campos como la ingeniería minera, secuestro de CO2, administración de mantos acuíferos y especialmente en explotación de hidrocarburos. Es por ello que en este trabajo, se realizó una implementación del método de Galerkin discontinuo de Penalización Interior en el dominio de la frecuencia para simular medios heterogéneos, fracturados y anisótropos, con fronteras de tipo ”Perfectly Matched Layers”(PML, por sus siglas en inglés) y para resolver el sistema de ecuaciones se utilizó ”MUltifrontal Massively Parallel Sparse direct Solver”(MUMPS, por sus siglas en inglés). Para validar el modelo, se realizó una Transformada Inversa de Fourier (IFFT, por sus siglas en inglés) a los desplazamientos obtenidos para diferentes frecuencias con el objetivo de obtener un sismograma comparable con modelos en el dominio del tiempo. Se compararon sismogramas para medios homogéneos, anisótropos y fracturados obteniendo una gran coincidencia en los resultados.Fractures are very common in the subsurface and largely determine the mechanical properties of the medium, so a realistic seismic model must include the effect that fractures have on the propagation of elastic waves. Currently, the development of fracture characterization methods relies on numerical simulations; the most used methods are based on finite differences or finite elements, but to include fractures in those methods, several assumptions are made that do not always correspond to the physical reality of the environment. In contrast, the Discontinuous Galerkin method can include fractures explicitly in the model through the linear slip condition, which in turn is the numerical scheme that requires the smallest number of assumptions. The frequency domain, by offering multiple advantages over the time domain, has become the basis for waveform inversion methods, so obtaining accurate and realistic models is of utmost importance in different fields such as mining engineering, CO2 capture, management of aquifers and especially in hydrocarbon extraction industry. That is why in this work, an implementation of the discontinuous Galerkin method of interior penalty in the frequency domain was implemented to simulate heterogeneous, fractured and anisotropic media, with ”Perfectly Matched Layers”(PML) type boundaries. To solve the system of equations ”MUltifrontal Massively Parallel Sparse Direct Solver”(MUMPS) was used. To validate the model, an Inverse Fourier Transform (IFFT) was performed on the displacements obtained for different frequencies with the objective of obtaining a seismogram comparable with models in the time domain and with analytical solutions. Seismograms were compared for homogeneous, anisotropic and fractured media, great agreement was obtained in the results
Consenso y control de sistemas no lineales mediante cálculo fraccionario y funciones de control de Lyapunov
No full textThis thesis presents a comprehensive study on designing and implementing advanced control strategies for diverse applications. The primary objectives encompassed enhancing synchronization regions for fractional-order nonlinear systems, making surface temperature uniformity through thermal platform design and control, and developing an impedance-matching control scheme with improved convergence time and reduced reflected power. A novel fractional-order dynamic coupling technique is introduced in nonlinear dynamics. This coupling mechanism is rigorously analyzed to expand the synchronization region of fractional order chaotic oscillators, thereby enabling robust and enhanced synchronization in complex networked systems. A dedicated thermal platform has been constructed to address surface temperature non-uniformity challenges. A controller is designed to efficiently regulate the surface temperature distribution efficiently, ensuring uniformity across the platform. Integrating advanced control algorithms into the thermal platform results in improved thermal management and enhanced performance across various practical scenarios. Furthermore, the thesis proposes an innovative impedance-matching control strategy. This novel control approach focuses on achieving optimal impedance matching across various load impedance conditions. The design emphasizes both rapid convergence time and the mitigation of reflected power. The resultant impedance-matching control scheme demonstrates superior performance in terms of convergence rate and reduced reflected power, making it suitable for various applications in electronics and telecommunications. The contributions of this thesis offer valuable insights into the domain of nonlinear dynamics, thermal control, and impedance matching. The proposed methodologies expand the capabilities of synchronization and control in complex systems and present practical solutions for temperature regulation and impedance matching challenges. The outcomes of this research hold potential for various real-world applications, contributing to the advancement of control theory and its application in interdisciplinary domains.Esta tesis presenta un estudio exhaustivo sobre el diseño y la aplicación de estrategias de control avanzadas para diversas aplicaciones. Los objetivos principales abarcan la mejora de las regiones de sincronización para sistemas no lineales de orden fraccionario, la uniformidad de la temperatura superficial mediante el diseño y el control de plataformas térmicas, y el desarrollo de un esquema de control de adaptación de impedancias con un tiempo de convergencia mejorado y una potencia reflejada reducida. Se introduce una novedosa técnica de acoplamiento dinámico de orden fraccionario en dinámica no lineal. Este mecanismo de acoplamiento se analiza rigurosamente para ampliar la región de sincronización de osciladores caóticos de orden fraccionario, permitiendo así una sincronización robusta y mejorada en sistemas complejos conectados en red. Se ha construido una plataforma térmica específica para hacer frente a los problemas de falta de uniformidad de la temperatura superficial. Se ha diseñado un controlador para regular eficazmente la distribución de la temperatura superficial, garantizando la uniformidad en toda la plataforma. La integración de algoritmos de control avanzados en la plataforma térmica mejora la gestión térmica y el rendimiento en diversos escenarios prácticos. Además, la tesis propone una innovadora estrategia de control de la adaptación de impedancias. Este novedoso enfoque de control se centra en lograr una adaptación ´optima de la impedancia en distintas condiciones de impedancia de la carga. El diseño hace hincapié tanto en el tiempo de convergencia rápida como en la mitigación de la potencia reflejada. El esquema de control de adaptación de impedancias resultante demuestra un rendimiento superior en términos de velocidad de convergencia y reducción de la potencia reflejada, lo que lo hace adecuado para diversas aplicaciones en electrónica y telecomunicaciones. Las aportaciones de esta tesis ofrecen valiosas perspectivas en el ámbito de la dinámica no lineal, el control térmico y la adaptación de impedancias. Las metodologías propuestas amplían las capacidades de sincronización y control en sistemas complejos y presentan soluciones prácticas para los retos de regulación térmica y adaptación de impedancias. Los resultados de esta investigación tienen potencial para diversas aplicaciones en el mundo real, contribuyendo al avance de la teoría de control y su aplicación en dominios interdisciplinarios
Optimization of the process for obtaining plasmonic colors through the use of computational intelligence algorithms
No full textLos colores plasmónicos surgen por la interacción de la luz con superficies metálicas nanoestructuradas, y dependen, en gran medida, de la composición, la forma, el tamaño y la distribución de estas nanopartículas. En esta tesis de maestría, se presenta una metodología basada en un algoritmo evolutivo para optimizar la generación de colores plasmónicos con simulaciones numéricas. Se aplica a nanopartículas esféricas de plata en arreglos ordenados sobre un sustrato del mismo material. El enfoque distintivo de este estudio es la determinación inversa de la configuración de las nanopartículas para obtener un color específico, contrario al método tradicional de diseño y posterior medición de color. El algoritmo evolutivo busca en el espacio de soluciones los parámetros geométricos que reproducen al color objetivo, considerando tamaño, incrustación y distribución de las nanopartículas. Se simulan configuraciones variadas y se calcula la reflectancia espectral; luego, mediante colorimetría, se determina el color reflejado. La viabilidad de las soluciones se mide por la cercanía al color deseado, iterando hasta encontrar una solución adecuada. En particular, se aplicó el algoritmo evolutivo para optimizar el diseño de los arreglos de nanopartículas de plata con el objetivo de reflejar los colores cian, magenta y amarillo. Aunque la aproximación a los tonos CMY estándar no alcanzó la precisión cuantitativa esperada bajo las condiciones iniciales, se logró una similitud cualitativa significativa. Posteriormente, se realizó una segunda serie de experimentos seleccionando los colores de tonos CMY más cercanos a los estándar, entre los ya simulados. Los resultados más prometedores se obtuvieron al dirigir el algoritmo hacia la reproducción de colores cuya posibilidad de simulación numérica ya estaba comprobada, logrando así una mayor convergencia del algoritmo y una menor diferencia de color. Este enfoque demostró la eficacia del algoritmo en la optimización de la generación de colores. Los resultados de esta investigación pueden ser aplicados en algunas áreas, como el tratamiento superficial mediante irradiación láser, para la optimización de la generación de color.Plasmonic colors arise from the interaction of light with nanostructured metallic surfaces and and are significantly influenced by the composition, shape, size, and distribution of these structures. In this master’s thesis, we present a methodology based on an evolutionary algorithm to optimize the generation of plasmonic colors by means of numerical simulations. It is applied to spherical silver nanoparticles arranged in ordered arrays on a substrate of the same material. The distinctive approach of this study involves the inverse design of the nanoparticle array to achieve a specific color, in contrast to the traditional method of design followed by color measurement. The evolutionary algorithm explores the solution space by adjusting geometric parameters to replicate the target color. It takes into account factors such as size, embedding, and distribution of the nanoparticles. Multiple configurations are simulated, and spectral reflectance is calculated. Subsequently, the reflected color is determined using colorimetry. The viability of these solutions is assessed based on their proximity to the desired color, with iterations continuing until an appropriate solution is discovered. In particular, the evolutionary algorithm was employed to optimize the design of silver nanoparticle arrays with the objective of reflecting cyan, magenta, and yellow colors. While the approximation to the standard CMY hues did not achieve the expected quantitative precision under the initial conditions, a significant qualitative similarity was attained. Subsequently, a second series of experiments was conducted, selecting the CMY tone colors closest to the standard among those already simulated. The most promising results were achieved by directing the algorithm toward replicating colors whose numerical simulation potential had already been established. This approach led to greater algorithmic convergence and reduced color discrepancy. It underscores the algorithm’s effectiveness in
optimizing color generation. The findings of this research may find applications in variou