Institutional Repository CICESE (Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada)
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Development of functional foods based on plant ingredients and probiotics of the genus Bacillus and their effect on the growth and fattening of Totoaba macdonaldi
No full textLos productos de soya son una de las alternativas que se han estado utilizando para sustituir la harina de pescado debido a su alto contenido proteico, bajo costo, y facilidad de obtención; sin embargo, la presencia de oligosacáridos tóxicos, inhibidores de tripsina, lectinas, alergenos, entre otros, limitan su implementación en los alimentos formulados para organismos acuícolas. A partir de este problema, los probióticos del género Bacillus pueden mitigar el daño causado por la soya y favorecer el crecimiento de organismos acuáticos. Por lo tanto, este estudio tiene como finalidad la identificación de cepas del género Bacillus con capacidad de degradar la proteína de soya e implementarlas en la dieta de juveniles de totoaba (Totoaba macdonaldi) para la mejora del crecimiento de los peces alimentados con dietas con alto contenido de concentrado proteico de soya (CPS). Se evaluó la capacidad de degradar proteína de soya en 30 cepas aisladas de muestras ambientales. Las cepas V3, V16 y V23 fueron seleccionadas debido a su capacidad de degradación de la proteína de soya. La identificación molecular reveló que las cepas V3 y V23 están filogenéticamente relacionadas a B. velezensis, mientras que la cepa V16 está relacionada con B. cereus. Posterior a la selección de los probióticos candidatos se procedió a realizar un ensayo in vivo con juveniles de totoaba. Se diseñaron cinco dietas experimentales con una sustitución del 30% de la proteína de pescado por concentrado proteico de soya (CPS) etiquetadas como control sin probiótico (C30), tres dietas suplementadas con las cepas aisladas (V3, V16 y V23) y una dieta con la Bacillus subtilis 9b previamente estudiada como probiótico de organismos acuáticos (9b). También se utilizó la dieta comercial Skretting como control comercial (CC). Al finalizar el ensayo los peces fueron pesados individualmente y se calculó la ganancia de peso. Los peces alimentados con el tratamiento V3 presentaron mejor crecimiento en comparación con las dietas control CC, C30, y los tratamientos V16, V23 y 9b. Para el segundo bioensayo, se prepararon dos formulaciones alimenticias con 30% (C30) y 60% (C60) de CPS sin probióticos y dos dietas suplementadas con la cepa V3 (P30 y P60). Después de dos meses, los peces alimentados con la dieta P30 presentaron mejor desempeño en el crecimiento en comparación con las dietas C30, C60 y P60. Los análisis sanguíneos revelaron que la administración de la cepa V3 causó un aumento significativo en ...Soybean products have been one of the alternatives used to replace fishmeal due to their high protein content, low cost, and ease of availability. However, the presence of toxic oligosaccharides, trypsin inhibitors, lectins, allergens, and other antinutritional factors limits its implementation in formulated feeds for aquaculture organisms. To address this issue, probiotics from the Bacillus genus can mitigate soy-related problems and promote the growth of aquatic organisms. Therefore, this study aims to identify Bacillus strains capable of degrading soy protein and incorporate them into the diet of juvenile totoaba (Totoaba macdonaldi) to enhance fish growth when fed diets with a high soy protein concentrate (CPS) content. The capacity to degrade soy protein was evaluated in 30 strains isolated from environmental samples. Strains V3, V16, and V23 were selected based on their soy protein degradation abilities. Molecular identification revealed that strains V3 and V23 are phylogenetically related to B. velezensis, while strain V16 is related to B. cereus. Following the selection of candidate probiotics, an in vivo trial was conducted with juvenile totoaba. Five experimental diets were designed: a control without probiotics (C30) with 30% fish protein substitution by soy protein concentrate (CPS), three diets supplemented with the isolated strains (V3, V16, and V23), and a diet containing Bacillus subtilis 9b, previously studied as a probiotic for aquatic organisms (9b). The commercial Skretting diet was used as commercial control (CC). At the end of the trial, individual fish were weighed, and weight gain was calculated. Fish fed the V3 treatment showed better growth compared to CC, C30, and the V16, V23, and 9b treatments. For the second bioassay, two feed formulations were prepared: one with 30% CPS (C30) and another with 60% CPS (C60), both without probiotics. Additionally, two diets were supplemented with strain V3 (P30 and P60). After two months, fish fed the P30 diet exhibited better growth performance compared to the C30, C60, and P60 diets. Blood analyses revealed that administration of strain V3 significantly increased aspartate aminotransferase (AST) and lactate dehydrogenase (LDH) concentrations. Intestinal microbiota analysis of fish fed the C30 and P30 diets showed that strain V3 promoted the relative abundance of Enterobacteriaceae, Flavobacteriaceae, and Bacillaceae, while reducing Vibrionaceae and Clostridiaceae abundance. The results ..
SLA (Service Level Agreement) Management applying Blockchain and Smart contract for 6G network domains
No full textMientras que en la red 4G todos los servicios son tratados por igual, en la red 5G se adopta una arquitectura basada en servicios los cuales se manejan de forma diferenciada. Para conformar esta arquitectura la tecnología Network Slices (NS) juega un rol fundamental ya que posibilita dividir la infraestructura física en varias redes lógicas las cuales están optimizadas para servicios y aplicaciones específicas. NS habilita un creciente mercado para interesados en arrendar segmentos de red 5G. El arrendamiento ocurre con el establecimiento de acuerdos de nivel de servicio (SLA) entre clientes y proveedores de NS, pero la gestión tradicional de los SLA presenta falta de transparencia para los clientes, gran volumen de trabajo para los proveedores, entorpecimiento del proceso de gestión por la intervención de actores externos en caso de disputas entre proveedores y clientes, y falta de automatización. Una forma de enfrentar estos problemas es aprovechar las bondades de las tecnologías Smart Contract (SC) y Blockchain (BC) como son la confianza, transparencia, seguridad, funcionamiento distribuido y automatización. Debido a lo anterior en este trabajo se diseña y valida un esquema de gestión de SLA de NS que utiliza la dupla BC y SC, de esta manera se proporciona un entorno transparente y confiable para la relación entre proveedores y clientes sin necesidad de intermediarios. Como parte de la validación del esquema se realizan pruebas de su flujo de ejecución en una BC local y en las testnet Polygon Mumbai y Ethereum Sepolia. Las pruebas realizadas en testnet estudian el desempeño en cuanto a costos y tiempo de ejecución de las funciones SC implementados como parte de esquema haciendo una comparación de los resultados para cada testnet demostrando el impacto en el rendimiento del esquema según la elección de la BC. Esta propuesta mejora la eficiencia y seguridad en la gestión de calidad de servicio para redes futuras, facilitando nuevos modelos de negocio y casos de uso exigentes, como los de redes B5G.While all services are treated equally in the 4G network, the 5G network handles services differently according to a service-based architecture. Network Slices (NS) technology plays a fundamental role in forming this architecture as it divides the physical infrastructure into several logical networks optimized for specific services and applications. NS enables a growing market for those leasing 5G network segments. Leasing occurs when customers and NS providers establish Service Level Agreements (SLAs). However, traditional SLA management presents a need for more transparency for customers, a significant workload for providers, a hindrance to the management process due to the intervention of external actors in case of disputes between providers and customers, and a lack of automation. One way to address these problems is to take advantage of the benefits of Smart Contract (SC) and Blockchain (BC) technologies, such as trust, transparency, security, distributed operation, and automation. Due to the above, this work designs and validates an NS SLA management scheme that uses the BC and SC pair, thus providing a transparent and reliable environment for the relationship between providers and customers without intermediaries. As part of the scheme validation, we tested its execution flow on a local BC and the Polygon Mumbai and Ethereum Sepolia testnets. The tests carried out on testnets study the performance in terms of costs and execution time of the SC functions implemented as part of the scheme, comparing the results for each testnet, demonstrating the impact on the scheme's performance according to the choice of BC. This proposal improves efficiency and security in quality of service management for future networks, facilitating new business models and demanding use cases, such as those for B5G networks
Distribución, uso de hábitat y área de crianza del atún aleta amarilla en el sur del Golfo de México
No full textYellowfin tuna (YFT, Thunnus albacares) is a large pelagic fish inhabiting tropical and subtropical waters. In the Gulf of Mexico (GoM), YFT represents a significant component of commercial and recreational fisheries. Despite the economic and ecological importance of YFT, most research has been conducted on U.S. waters, leaving a gap in knowledge of their movement patterns, distribution, and population connectivity in the southern GoM. The aims of this study were to 1) describe the horizontal and vertical movements of YFT by using satellite tags, 2) investigate the influence of environmental variables on the spatiotemporal distribution of this species using fisheries’ catch data, and 3) determine the natal origin of YFT caught by the Mexican fishery using geochemical markers in the otolith core. Results suggest that YFT moves mainly in the mixed layer and exhibits a diurnal behavioral pattern. During the night, this species spent most of its time in warm, well-oxygenated surface waters (0.7) occurred in the oceanic waters of the central and northern GoM, mainly at positive spatial anomalies of the absolute dynamic topography. During the summer, high suitability values (>0.6) were observed in the Bay of Campeche, in waters with cyclonic activity, which may be related to the aggregation of YFT in the area for spawning, as suggested by the presence of females in advanced maturation stages. Mixed-stock analysis of otolith geochemical signatures indicated that the western (GoM and the Caribbean Sea) and eastern (Gulf of Guinea and Cape Verde) nursery areas in the Atlantic Ocean contribute to the YFT fishery in Mexican waters, with strong interannual variation. The mixing rate provides evidence for the connectivity among nursery areas, and high interannual variability in nursey-specific contributions suggests a complex stock structure of YFT in the Atlantic Ocean...El atún aleta amarilla (AAA, Thunnus albacares) es una especie pelágica que se distribuye en aguas tropicales y subtropicales. En el Golfo de México (GoM), el AAA representa un componente importante de la pesca comercial y recreativa. A pesar de la importancia económica y ecológica del AAA, la mayor parte de las investigaciones se han realizado en aguas estadounidenses, dejando un vacío de información sobre sus patrones de movimiento, distribución y conectividad en el sur del GoM. Los objetivos de este estudio fueron 1) describir los movimientos horizontales y verticales del AAA utilizando marcas satelitales, 2) investigar la influencia de las variables ambientales en su distribución espaciotemporal utilizando datos pesqueros y 3) determinar el área de crianza de los individuos capturados por la pesquería mexicana con base en huellas geoquímicas en los otolitos. Los resultados sugieren que el AAA se mueve principalmente en la capa de mezcla y exhibe un patrón de comportamiento diurno. Durante la noche, esta especie pasó la mayor parte del tiempo en aguas superficiales cálidas y bien oxigenadas (0,7) en aguas oceánicas del centro y norte del GoM, principalmente en anomalías espaciales positivas de la topografía dinámica absoluta. Durante el verano, se observaron altos valores de idoneidad (>0,6) en la Bahía de Campeche, en aguas con actividad ciclónica, lo que puede estar relacionado con la agregación del AAA con fines reproductivos, como sugiere la presencia de hembras en fases avanzadas de maduración. El análisis de poblaciones mixtas con base en la señal geoquímica indicó que las áreas de crianza occidentales (GoM y Mar Caribe) y orientales (Golfo de Guinea y Cabo Verde) en el Océano Atlántico contribuyen a la pesquería del AAA en aguas mexicanas, con una variación interanual. La tasa de mezcla evidenció la ..
Generation of microbial flour from grape pomace as a carbon source
No full textLa harina de pescado es un ingrediente que se utiliza usualmente en las dietas de organismos acuáticos carnívoros. Su demanda actual tiene repercusiones negativas en las poblaciones de peces pelágicos por lo que su producción se ha vuelto una práctica insostenible. Por lo tanto, la búsqueda de fuentes proteicas que puedan sustituir o reemplazar a la harina de pescado es un tema investigación muy relevante. Una de las principales fuentes proteicas utilizadas en la formulación de dietas para peces son las harinas vegetales. Sin embargo, la demanda alimentaria originada por el crecimiento poblacional, limita la producción de granos para el uso en la ganadería y acuicultura. Por esta razón, la proteína unicelular es una alternativa prometedora debido a que cuenta con características que vuelven atractivo este método de producción, como el espacio de cultivo utilizado, la velocidad de replicación de la biomasa y su calidad nutricional. Para logar esto, es necesario utilizar una relación C:N apropiada, permitiendo aumentar la producción de biomasa con una menor relación C:N. Se realizaron cultivos microbianos en biorreactores aeróbicos con 3 diferentes relaciones C:N; 1) 30:1, 2) 15:1 y 3) 8.5:1, se utilizó orujo de uva como fuente de carbono y se ajustaron las relaciones C:N adicionando NH4Cl como fuente de nitrógeno. La tasa de consumo de oxígeno se utilizó como un estimador del crecimiento microbiano. Se cuantificaron los contenidos de proteína, lípidos, carbohidratos, fenoles totales y flavonoides de las harinas generadas a las 32, 40 y 48 h. Los resultados indicaron que el contenido más alto de proteína (47.8 %) se obtuvo a las 48 h para la relación 8.5:1, pero una cantidad menor de fenoles totales (13.760 ± 0.033 mg g-1 de m.s.) y flavonoides (8.91 ± 0.55 mg g-1 de m.s.). El incremento en la tasa de consumo de oxígeno indicó que cuando hay una mayor disponibilidad de nitrógeno inorgánico se incrementa la síntesis de células (biomasa), a medida que transcurre el cultivo.Fishmeal is an ingredient commonly used in the diets of carnivorous aquatic organisms. Its current demand negatively impacts pelagic fish populations, so its production has become unsustainable. Therefore, the search for protein sources that can substitute or replace fishmeal is a very relevant research topic. One of the main protein sources used in the formulation of fish diets is vegetable flour. However, the food demand caused by population growth limits the production of grains for use in livestock and aquaculture. For this reason, single-cell protein is a promising alternative because it has characteristics that make this production method attractive, such as the culture space used, the speed of biomass replication, and its nutritional quality. To produce microbial protein, an appropriate C:N ratio is necessary. Three different C:N ratios, 1) 30:1, 2) 15:1, and 3) 8.5:1 were evaluated in aerobic bioreactors. Grape pomace was used as a carbon source, and the C:N ratios were adjusted by adding NH4Cl as a nitrogen source. The oxygen consumption rate was used as an estimator of microbial growth. The contents of proteins, lipids, carbohydrates, total phenols, and flavonoids of the flours generated at 32, 40, and 48 h were quantified. The results indicated that at 48 h, the highest protein content (47.8%) was obtained with the 8.5:1 ratio, but a lower amount of total phenols (13.760 ± 0.033 mg g-1 m.s.) and flavonoids (8.91 ± 0.55 mg g-1 m.s.). The increase in the oxygen consumption rate indicated that when there is a greater availability of inorganic nitrogen, cell synthesis (biomass) increases as the culture progresses
Agricultura de precisión y estrategias de irrigación para mejorar la productividad del agua en garbanzos (Cicer arietinum L.)
No full textThe water demand to achieve the food production for a growing population and the scarcity of this resource, implies evaluating different strategies to increase crop water productivity (CWP). I evaluated how different deficit irrigation strategies modulate grain yield (GY) and CWP in chickpeas established under drip irrigation, and simultaneously, I associated the crop's response to different irrigation schemes with multispectral and thermal imagery obtained from remote sensors mounted on drones. Two randomized complete block designs with four replicates were established in 2020 and 2021 to evaluate the response of seven productive variables in regulated deficit irrigation (RDI) and sustained deficit irrigation (SDI) strategies. The RDI treatments varied the level of irrigation restriction by phenological stage, considering the application of 50 and 75 % of the crop evapotranspiration (ETc), while SDI considered the application of 75 % ETc during the crop stages; the plant spatial arrangement utilized in these two experimental plots was beds-system with a double row of plants and treatments' total irrigation varied between 897.84 and 1497.54 m3 ha-1. In 2022, a third experimental plot was established in a complete randomized block design with four replicates in which the RDI (75 % ETc in vegetative stage), SDI (75 % ETc from vegetative growth to pod-filling) strategies, and partial root-zone drying irrigation (PDI) applied 75 % of ETc in the vegetative stage, flowering, and pod-filling; RDI and SDI treatments were established in bed-systems with double row of plant while PDI considered single-row of plant and total irrigation varied between 2224.66 and 3438.81 m3 ha-1. My results showed the relevance of applying 100 % ETc during the flowering stage and that applying RDI using 75 % ETc during vegetative growth is an alternative to increase water productivity; GY and CWP in this treatment reached 1124.8 kg ha-1 and 0.95 kg of grain m-3, respectively, and saved 24 m3 ha-1. In 2022, the standout treatments in GY and CWP were those that implemented PDI and full irrigation in a single-row system; these achieved a GY range of 1430.0 and 1552.5 kg ha-1 and CWP of 0.53 to 0.6 kg of grain m-3; water savings ranged from 85 to 396 m3 ha-1. This experiment showed that NDVI and CTD could predict GY and CWP, and that determining these characteristics at the end of the flowering stage resulted in higher confidence models. My research shows the benefit of using PDI in ...La demanda de agua para satisfacer la producción de alimentos de una población creciente y la escasez de éste recurso implica la evaluación y aplicación de estrategias que incrementen la productividad del agua en cultivos (CWP, del inglés crop water productivity). Por lo anterior, el objetivo de este trabajo fue evaluar la modulación del rendimiento de grano (GY) y la CWP de cultivos de garbanzos establecidos en riego por goteo bajo diferentes estrategias de irrigación deficitaria, a la vez de utilizar sensores remotos montados en drones para determinar la respuesta del cultivo a diferentes esquemas de irrigación. Establecí en 2020 y 2021 dos experimentos en bloques completos al azar con cuatro replicas para evaluar estrategias de irrigación deficitaria regulada (RDI) y sostenida (SDI) y sus efectos en variables productivas en el cultivo. Los tratamientos de RDI variaron el nivel de restricción del riego por etapa fenológica considerando la aplicación del 50 y 75 % de la evapotranspiración del cultivo (ETc), mientras que SDI consideró la aplicación del 75 % ETc durante las etapas del cultivo; el marco de siembra utilizado en estas dos parcelas fue camas con doble hilera de planta y los volúmenes de irrigación total de tratamientos variaron entre 897.84 y 1497.54 m3 ha-1. En el año 2022, se estableció una tercera parcela experimental en bloques completos al azar con cuatro replicas en el que se evaluaron las estrategias RDI (75 % ETc en etapa vegetativa), SDI (75 % ETc desde crecimiento vegetativo ha llenado de cápsula), además de la irrigación con secado parcial de zona radicular (PDI) aplicado el 75 % de ETc en etapa vegetativa, floración y llenado de cápsula; los tratamientos de RDI y SDI se establecieron en sistema de camas con doble hilera de planta y los de RDI en sistemas de hilera sencilla con un rango de irrigación total entre 2224.66 a 3438.81 m3 ha-1. Los resultados de los experimentos 2020 y 2021 mostraron la relevancia de aplicar el 100 % ETc durante la etapa de floración y que aplicar el RDI empleando el 75 % ETc es una alternativa para incrementar la productividad del agua; GY y CWP en este tratamiento alcanzaron 1124.8 kg ha-1 y 0.95 kg m-3, respectivamente, y ahorró 24 m3 ha-1. En 2022, los tratamientos sobresalientes en GY y CWP fueron aquellos que implementaron PDI e irrigación completa establecido en hilera sencilla; lograron un rango de GY entre 1430.0 y 1552.5 kg ha-1 y CWP de 0.53 a 0.6 kg de grano m-3; el ahorro de agua varió de ...
Evaluation of the antiproliferative activity of α-conotoxins in cervical cancer cells
No full textEl cáncer se desarrolla debido a la acumulación de mutaciones que desencadenan el aumento en la proliferación y la resistencia a la apoptosis. Estas mutaciones pueden estar vinculadas a la desregulación en la expresión de receptores nicotínicos de acetilcolina (nAChR) en células cancerosas. En consecuencia, ciertas investigaciones se han enfocado en la búsqueda de antagonistas de nAChR, como las α-conotoxinas debido a su selectividad hacia los nAChR. En este proyecto, se evaluó la actividad antiproliferativa de doce α-conotoxinas sintéticas sobre cuatro líneas celulares de cáncer cervicouterino (Hela, SiHa, C-33A y Ca-Ski) con expresión de distintas subunidades de nAChR. La identificación de los nAChR se realizó mediante la extracción y la retrotranscripción del ARN celular. Una vez obtenido el ADNc, se amplificaron las distintas subunidades de los receptores nAChR. Los resultados mostraron que las cuatro líneas celulares comparten la subunidad α5; mientras que solo la subunidad α9 y α4 se expresaron en HeLa y C-33A, respectivamente. Posteriormente, se evaluó el efecto de las α-conotoxinas en la viabilidad celular utilizando un ensayo colorimétrico. Los resultados mostraron que para HeLa, SiHa y Ca-Ski, las α-conotoxinas empleadas no tuvieron un efecto significativo con respecto al control negativo (p>0.05), mientras que en C-33A las α-conotoxinas xm1b y Vc1.1 disminuyeron el porcentaje de viabilidad un 40% (p=0.0001) y un 15% (p=0.0210), respectivamente, a una concentración de 50 μM. A partir de los efectos observados en xm1b y Vc1.1, se procedió a realizar una ensayo a distintas concentraciones para evaluar la dosis-respuesta en C-33A. A partir de los valores obtenidos en los ensayos posteriores, se seleccionó la concentración de 105 μM para xm1b y 8.8 μM para Vc1.1 debido a su capacidad para disminuir el porcentaje de viabilidad celular (p0.05), while in C-33A, the α-conotoxins xm1b and Vc1.1 decreased cell viability by 40% (p=0.0001) and 15% (p=0.0210), respectively, at a concentration of 50 μM. Following the observed effects of xm1b and Vc1.1, a dose-response assay was performed at different concentrations to evaluate their effect on C-33A. From the obtained values, the concentration of 105 μM for xm1b and 8.8 μM for Vc1.1 was selected for subsequent assays due to their ability to decrease cell viability (p<0.005). Finally, fluorescence microscopy assays were conducted to determine the type of cell death. Both conotoxins induced activation of the caspase 3/7 marker, suggesting cell death by apoptosis, and propidium iodide permeabilization, indicative of loss of membrane integrity. The effect induced by xm1b and Vc1.1 in C-33A is attributed to the exclusive presence of the α4 subunit in C-33A
Synthesis of silver nanocubes supported on titanium dioxide for hydrogen production by photocatalysis
No full textEste proyecto de tesis se centra en la obtención de nanocubos de plata (AgNC) soportados sobre nanopartículas de dióxido de titanio en fase anatasa (aTiO2NPs) para evaluar su fotoactividad en la reacción de reformado de metanol/agua para producción de hidrógeno (H2). Después de optimizar las condiciones de síntesis del método poliol para el crecimiento de AgNC, se utilizaron nanocubos con tamaño promedio de 33.8 ± 2.6 nm para ser depositados sobre aglomerados de aTiO2NPs con tamaños de cristalito de 12.6 ± 0.9 nm, previamente sintetizados por el método de microemulsión inversa. Las imágenes de microscopía electrónica de transmisión revelaron morfologías irregulares con tamaños promedio de 12.5 ± 2.5 nm de las aTiO2NPs, así como la presencia de los AgNC soportados sobre los aglomerados. Los resultados de espectroscopia ultravioleta-visible de reflectancia difusa demostraron la influencia de los AgNC sobre las propiedades ópticas de la titania. El soporte de AgNC sobre aTiO2NPs mejoró significativamente la producción de H2 bajo irradiación de luz ultravioleta. El fotocatalizador Ag1%/aTiO2 mostró cuatro veces mayor producción de H2 en comparación el material de referencia (aTiO2NPs). Mientras que un mayor contenido de AgNC condujo a una disminución de la producción de H2 debido a la aglomeración de los AgNC. Bajo luz visible, el material de referencia mostró una ausencia total de producción de H2. Sin embargo, el soporte de AgNC, especialmente con el fotocatalizador Ag1%/aTiO2, mejoró la producción de H2 a través de resonancia de plasmón superficial localizado a través de la inyección de electrones calientes en las aTiO2NPs. Estos resultados sugieren un mecanismo fotocatalítico complejo, en el que los AgNC desempeñan un papel crucial como captores de electrones y facilitadores de transferencia de energía plasmónica.This thesis project focuses on obtaining silver nanocubes (AgNC) supported on titanium dioxide nanoparticles in the anatase phase (aTiO2NPs) to evaluate their photoactivity in the methanol/water reforming reaction for the production of hydrogen (H2). After optimizing the synthesis conditions of the polyol method for the growth of AgNC, nanocubes with an average size of 33.8 ± 2.6 nm were used to be deposited on aTiO2NPs agglomerates with crystallite sizes of 12.6± 0.9 nm, previously synthesized by the method reverse microemulsion. Transmission electron microscopy images revealed irregular morphologies with average sizes of 12.5 ± 2.5 nm of the aTiO2NPs, as well as the presence of the AgNC supported on the agglomerates. Diffuse reflectance ultraviolet–visible spectroscopy results demonstrated the influence of the AgNC on the optical properties of titania. The support of AgNC on aTiO2NPs significantly improved the H2 production under ultraviolet light irradiation. The Ag1%/aTiO2 photocatalyst was four times higher H2 production compared to the reference material (aTiO2NPs). A higher AgNC content led to decreased H2 production due to the agglomeration of the AgNC. Under visible light, the reference material showed complete absence of H2 production. However, the support of AgNC, especially with the Ag1%/aTiO2 photocatalyst, enhanced H2 production through localized surface plasmon resonance through the injection of hot electrons into the aTiO2NPs. These results suggest a complex photocatalytic mechanism, in which AgNC play a crucial role as electron scavengers and facilitators plasmonic energy transfer
Design of a thin film electrolyte for energy storage
No full textLa presente tesis aborda la investigación y análisis de dispositivos de almacenamiento de energía basados en electrolitos de Zirconia estabilizada con itria (YSZ) y su dopaje con dióxido de titanio (TiO2) para mejorar el rendimiento general. La metodología incluyó la fabricación de dispositivos Ru/YSZ/Au y la caracterización de sus propiedades eléctricas a través de técnicas como la cronoamperometría, galvanostática y la voltametría cíclica. En cuanto a las condiciones de operación, la temperatura y el voltaje de operación son factores cruciales que pueden mejorar la movilidad iónica y las reacciones óxido-reducción (redox) en los electrodos metálicos. La relación temperatura y voltaje se estudió detalladamente, revelando que el aumento de la temperatura promueve la movilidad iónica de oxígeno, mientras que la modulación del voltaje de carga afecta las reacciones redox en los electrodos. También se identificó que cargar lentamente los dispositivos es un factor clave para mejorar la densidad de energía almacenada ya que permite completar un mayor número de reacciones redox. Además, se destacó que los campos eléctricos intensos introducen mecanismos adicionales de conducción como la memresistencia, cuya identificación y comprensión son esenciales para optimizar su rendimiento. Con respecto al electrolito, la segunda parte de la tesis se centró en el dopaje de YSZ con TiO2 y su impacto en las propiedades del electrolito. Se observó aumento en el tamaño de grano, disminución del band gap y aumento del índice de refracción y coeficiente de extinción. Contrario a las expectativas convencionales de que la incorporación de TiO2 muestra una disminución en la conductividad iónica, atribuida a la propensión del TiO2 a segregarse hacia los límites de grano de YSZ, la técnica de depósito atómico de capas (ALD) a temperaturas más bajas que otras técnicas, evita la segregación de átomos de Ti, demostrando ser una estrategia efectiva para introducir átomos de dopaje de manera uniforme resilientes a la segregación. En conclusión, tanto el YSZ nanoestructurado como el YSZ dopado con TiO2 demostraron ser electrolitos viables para dispositivos de almacenamiento de energía de película delgada. La tesis ofrece perspectivas valiosas sobre la optimización de dispositivos basados en YSZ y señala la importancia de considerar factores operativos clave para maximizar su rendimiento en aplicaciones prácticas.This thesis addresses the research and analysis of energy storage devices based on yttria-stabilized zirconia (YSZ) electrolytes and their doping with titanium dioxide (TiO2) to enhance overall performance. The methodology included the fabrication of Ru/YSZ/Au devices and the characterization of their electrical properties through techniques such as chronoamperometry, galvanostatic, and cyclic voltammetry. Concerning operating conditions, temperature and operating voltage are crucial factors that can enhance ionic mobility and redox reactions at the metallic electrodes. The temperature-voltage relationship was studied in detail, revealing that increasing the temperature promotes the ionic mobility of oxygen, while modulating the charging voltage affects the redox reactions at the electrodes. It was also identified that slow charging of the devices is a key factor in improving the stored energy density as it allows the completion of a larger number of redox reactions. Furthermore, it was highlighted that intense electric fields introduce additional conduction mechanisms such as memristance, whose identification and understanding are essential to optimizing their performance. Regarding the electrolyte, the second part of the thesis focused on doping YSZ with TiO2 and its impact on the electrolyte properties. An increase in grain size, a decrease in the band gap, and an increase in the refractive index and extinction coefficient were observed. Contrary to conventional expectations that the incorporation of TiO2 would show a decrease in ionic conductivity, attributed to the tendency of TiO2 to segregate at the grain boundaries of YSZ, the atomic layer deposition (ALD) technique at temperatures lower than other techniques prevents the segregation of Ti atoms, proving to be an effective strategy to introduce doping atoms uniformly resistant to segregation. In conclusion, both nanostructured YSZ and TiO2-doped YSZ proved to be viable electrolytes for thin-film energy storage devices. The thesis offers valuable insights into the optimization of YSZ-based devices and underscores the importance of considering key operational factors to maximize their performance in practical applications
Contribution of point defects to ferromagnetism in nanowires of SnO2 doped with Cr and Fe
No full textEl Óxido de estaño (SnO2) es un semiconductor utilizado en una amplia gama de aplicaciones tecnológicas. Se ha encontrado que este material puede ser un semiconductor magnético diluido (SMD) al ser impurificado con materiales magnéticos ya que presenta ferromagnetismo (FM) a temperatura ambiente, lo cual resulta de gran interés para la espintrónica. En este trabajo de tesis hemos sintetizado nanohilos de SnO2 y SnO2:Cr,Fe sobre sustratos monocristalinos de Si (100) mediante la técnica de evaporación térmica (TE). Los resultados de las síntesis mostraron que la temperatura de crecimiento determina la morfología de las micro y nanoestructuras obtenidas. Se encontró que los nanohilos se forman en un rango de temperatura de 620-830 °C. Todas las muestras de nanohilos estudiadas presentan una estructura cristalina tipo rutilo. Imágenes en alta resolución del microscopio electrónico de transmisión (HRTEM) evidenciaron una alta cristalinidad en los hilos. Se determinó mediante estudios de espectroscopía de electrones foto-emitidos (XPS) y espectroscopía Auger que las impurezas de Cr y Fe se incorporaron en la red del SnO2 con un estado de oxidación 3+. Para identificar los defectos puntuales en el material se realizaron medias de catodoluminiscencia (CL) y resonancia paramagnética de electrones (EPR). Los resultados de CL mostraron la estructura de defectos del SnO2 a través de la emisión luminiscente de una curva ancha compuesta por 3 bandas, una amarilla centrada alrededor de 2.1 eV atribuida a transiciones electrónicas entre vacancias de oxígeno (Vo) y Vo superficiales coordinadas 100 ° (?) con los átomos de estaño (Vo bridge). La componente verde de 2.5 eV es generada por niveles poco profundos intrínsecos de la red de SnO2 y estados de superficie. Por último, la emisión azul centrada en 2.79 eV es atribuida a transiciones entre la banda de conducción y vacancias de oxígeno coordinadas 130 (?) con los átomos de estaño (Vo in-plane). Las medidas de EPR mostraron que en todas las muestras tenemos un defecto asociado a un sistema de espín ½ que corresponde a un valor de g = 2.003 el cual ha sido reportado para la presencia de vacancias de oxígeno singularmente ionizadas (Vo’). Encontramos que para las muestras dopadas con Cr hay una disminución de este defecto conforme aumenta el dopaje, por lo que proponemos que este decremento se debe a una transferencia de las cargas en las Vo´ y moléculas de O2 adsorbidas en la superficie del SnO2:Cr. Encontramos que para ..Tin oxide (SnO2) is currently a semiconductor used in a wide range of technological applications. It has been found that this material can be a dilute magnetic semiconductor (DMS) when impurified with magnetic materials, since it presents ferromagnetism (FM) at room temperature, which is of great interest for spintronics. In this thesis we have synthesized nanowires of SnO2 and SnO2:Cr,Fe on substrates of Si (100) by the thermal evaporation (TE) technique. The results of the syntheses showed that the growth temperature significantly influences the morphology of the micro and nanostructures obtained. Nanowires were found to form in a temperature range of 620-830 °C. All nanowire samples studied have a rutile crystal structure. Transmission electron microscope (HRTEM) images showed high crystallinity in the wires. It was determined by X ray photo-emitted electron spectroscopy (XPS) and Auger spectroscopy that Cr and Fe impurities were incorporated into the SnO2 lattice with an oxidation state 3+. To identify point defects in the material, cathodoluminescence (CL) and electron paramagnetic resonance (EPR) were performed. The CL results showed the defect structure of SnO2 through the luminescent emission of a wide curve composed of 3 bands, a yellow one centered around 2.1 eV attributed to electronic transitions between oxygen vacancies (Vo) and surface Vo coordinated 100 ° with the tins (Vo Bridge), the green component of 2.5 eV is generated by intrinsic shallow levels of the SnO2 lattice and surface states, finally, the blue emission centered at 2.79 eV is attributed to transitions between the conduction band and oxygen vacancies coordinated 130 ° with the tins (Vo in-plane). The EPR measurements showed that in all the samples we have a defect associated with a 1/2 spin system corresponding to a value of g = 2.003 which has been reported for the presence of single ionized oxygen vacancies (Vo'). We find that for samples doped with Cr there is a decrease in this defect as doping increases, we propose that this decrease is due to a transfer of charges in the Vo' and O molecules adsorbed on the surface of SnO2:Cr. We found that for Fe-doped samples, the Vo' increases as the amount of Fe increases, since Fe nanowires are protected from the environment by a layer of carbon. Finally, the magnetic response of the samples was obtained by means of a vibrating sample magnetometer (PPMS-VSM) finding ferromagnetism for both the samples doped with Cr and Fe and for ..
Research on the Operation Modes of Power Amplifiers Using a Low-Frequency Harmonic Load-Pull System in the Time Domain
No full textSe desarrolla un método de calibración en magnitud y fase que es versátil y preciso, mejorando simultáneamente el sistema de Load-Pull a baja frecuencia en el dominio del tiempo. Este avance permite realizar mediciones de las formas de onda de corriente y voltaje en el plano intrínseco del transistor, así como la síntesis de cualquier impedancia. Además, se estudia y comprueba la teoría de los amplificadores básicos en estado sobreexcitado, incluyendo los modos de operación clase F y clase F inverso, considerando hasta el tercer y el quinto armónico en ambos casos. Asimismo, se trabaja en una teoría general para los modos continuos de los amplificadores clase F y clase F inverso, demostrando su verificación experimental y resultando en un modo innovador de generar el modo continuo en el amplificador clase F sin incrementar los niveles pico de voltaje en el drenador.A versatile and precise calibration method for magnitude and phase is developed, simultaneously enhancing the low-frequency load pull system in the time domain. This advancement enables the measurement of current and voltage waveforms in the intrinsic plane of the transistor, as well as the synthesis of any impedance. Additionally, the theory of basic amplifiers in the overdriven state is studied and verified, including the operation modes of class F and inverse class F, considering up to the third and fifth harmonic in both cases. Furthermore, a general theory for the continuous modes of class F and inverse class F amplifiers is developed, demonstrating experimental verification, and resulting in an innovative method to generate the continuous mode in the class F amplifier without increasing the peak voltage levels at the drain