Institutional Repository CICESE (Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada)
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Changes in the winter circulation of North America under climate change conditions and their influence in Mexico
No full textDurante el invierno boreal (DEF), la corriente de chorro subtropical interactúa con los sistemas meteorológicos que se propagan desde las latitudes medias hacia los trópicos, los cuales modifican la temperatura, precipitación y vientos superficiales a escala regional. En este estudio se analiza la variabilidad interanual de la corriente en chorro subtropical, su influencia en la frecuencia e intensidad de los frentes fríos durante un periodo de referencia (1980-2010) y sus posibles cambios futuros hacia finales de siglo (2070-2100) bajo el escenario de emisiones RCP8.5. Se analizan las simulaciones numéricas del modelo climático regional RegCM4.7 a una resolución horizontal de 25 km forzado con ERA-Interim (RegERA) y con tres modelos globales (RegGCMs) sobre el dominio CORDEX-CAM (Coordinated Regional Downscaling Experiment—Central America, Mexico, and Caribbean). La evaluación del RegCM se realiza con base en los reanalisis ERA-Interim, MERRA2 y ERA5. A partir de la anticorrelación entre las polaridades del primer modo de variabilidad de los jets del Pacífico y Atlántico, se analizan dos patrones principales del jet subtropical: 1) un jet zonal e intenso formado por un jet del Pacífico extendido hacia el este y un jet del Atlántico desplazado hacia el ecuador y 2) un jet subtropical dividido formado por un jet del Pacífico retraído y un jet del Atlántico desplazado al norte. El jet subtropical zonal e intenso suele ocurrir durante inviernos con fases positivas de las teleconexiones del Pacífico (El Niño, +PNA) y negativas del Atlántico (-NAO, -OA). Una mayor frecuencia de frentes fríos se relaciona principalmente con el patrón zonal del jet subtropical. Sin embargo, la duración y la intensidad de los eventos no son sensibles a la posición del jet. Un caso particular es la región de Tehuantepec, donde llegan más frentes cuando el jet es zonal e intenso, estos eventos son más fríos y tienen una duración menor en comparación con los eventos promedio. En las proyecciones futuras, los modos de variabilidad del jet subtropical son similares a los del periodo de referencia. Sin embargo, el jet podría ser más intenso sugiriendo una mayor conexión entre los máximos climatológicos del Pacífico y del Atlántico; además, el patrón climatológico futuro de los vientos del oeste en altura es similar al jet subtropical zonal durante inviernos El Niño/+PNA/-NAO. Las climatologías futuras de la frecuencia de frentes fríos e ....During the boreal winter (DJF), the subtropical jet stream interacts with weather phenomena that propagate from mid-latitudes to the tropics, which modify the temperature, precipitation, and near-surface winds on a regional scale. This study analyzes the interannual variability of the subtropical jet stream, its influence on the frequency and intensity of cold fronts during a reference period (1980-2010), and their possible changes towards the end of the century (2070-2100) under the RCP8.5 emission scenario. The numerical simulations of the regional climate model RegCM4.7 at 25 km horizontal resolution driven by ERA-Interim and with three global models are analyzed over the CORDEX-CAM (Coordinated Regional Downscaling Experiment—Central America, Mexico, and the Caribbean) domain. The evaluation of the RegCM is based on the ERA-Interim, MERRA2, and ERA5 reanalyses. Considering the anticorrelation among the polarities of first modes of variability of Pacific and Atlantico jets, two main patterns of the subtropical jet are analyzed: 1) a zonal and intense jet formed by a Pacific jet extended to the east and an Atlantic jet displaced towards the equator and 2) a split subtropical jet composed by a retracted Pacific jet and a northward displaced Atlantic jet. The zonal and intense jet usually occurs during winters with positive Pacific teleconnections (El Ni˜no, +PNA) and negative over the Atlantic (-NAO, -OA). A higher frequency of cold fronts is mainly influenced by the zonal pattern of the subtropical jet. However, the duration and intensity of frontal events are not sensitive to the jet’s latitudinal position. A particular case is the Tehuantepec region, where more fronts tend to arrive when the jet is zonal and intense; these events are colder and have a shorter duration than the average fronts. The future projections indicate that the modes of variability of the subtropical jet are similar to those of the reference period; however, the jet could be more intense suggesting a greater connection between the climatological Pacific and Atlantic jet cores. Moreover, the mean future upper westerly wind pattern looks similar to the zonal subtropical jet during El Ni˜no/+PNA/-NAO winters. The future climatologies of the frequency of the cold fronts and intensity of the near-surface winds suggest small changes possibly due to a reduction of the temperature gradient at 850 hPa in the midlatitudes, which would reduce the frontogenesis conditions
Environmental geochemistry in soil, water and vegetation of the Acoculco geothermal exploration area, Puebla, Mexico
No full textLos sistemas hidrotermales han sido ampliamente estudiados por el gran interés que se ha tenido para la generación de energía geotermoeléctrica, pero existen pocos estudios de geoquímica ambiental, especialmente en zonas de baja permeabilidad, como lo ha demostrado ser la zona de exploración geotérmica de Acoculco, Puebla. El sitio está caracterizado por una alteración hidrotermal argílica, manifestaciones frías con fluidos ácidos, emisiones de gases y temperaturas superficiales entre 10 y 26 °C. Dichas condiciones, pueden propiciar el transporte de elementos químicos potencialmente tóxicos entre el suelo, el agua y la vegetación circundante. Por lo anterior, se propone investigar la correlación entre los elementos químicos inorgánicos de importancia ambiental presentes en las diferentes fases del suelo, con su presencia en forma disuelta en el agua y en la vegetación circundante en la zona de exploración geotérmica de Acoculco, Puebla. Para analizar los elementos químicos en las fracciones del suelo,se utilizó el método de extracción secuencial, propuesto por Tessier en 1979 y modificado por Rauret y colaboradores en el 2000. Para el material vegetal, se realizó una digestión ácida con el método propuesto por la Agencia de Protección Ambiental (EPA por sus siglas en ingles) de Estados Unidos. El análisis y cuantificación de los elementos químicos presentes en las muestras de suelo, agua y vegetación se realizó con equipos de plasma de acoplamiento inductivo con espectrometría de emisión óptica (ICP-OES) para análisis de elementos mayores y con espectrometría de masas (ICP-MS) para análisis de elementos traza. Los resultados más importantes de esta investigación, revelan que los gases como el CO2 y H2S están generando un ambiente ácido, gracias a la disolución de éstos en el agua. Su interacción con el suelo, propicia que los iones metálicos mayoritarios y elementos traza se encuentren principalmente en la fracción intercambiable. A través de reacciones oxido-reducción pasan a la fracción de hidróxidos de Fe y Mn del suelo pudiendo así ser aprovechados por plantas y hongos circundantes. Estos procesos se observaron en las zonas hidrotermales de Los Azufres y Alcaparrosa, sitios con los menores valores de pH tanto en agua como en el suelo. Es importante resaltar la alta concentración de As en el agua, que sobrepasa 4 veces la concentración que recomienda la NOM-127-SSA1-2017 como límite máximo permisible, así como la presencia de sulfatos y de Fe disuelto.Hydrothermal systems have been widely studied due to the great interest in geothermal power generation, but there are few studies of environmental geochemistry, especially in low permeability zones, as the Acoculco geothermal exploration zone, Puebla, has shown to be. The site is characterized by argillic hydrothermal alteration, cold manifestations with acidic fluids, gas emissions and surface temperatures between 10 and 26 °C. These conditions may favor the transport of potentially toxic chemical elements between the soil, water and surrounding vegetation. Therefore, it is proposed to investigate the correlation between the inorganic chemical elements of environmental importance. That might be present in the different phases of the soil, in dissolved form in the water and in the surrounding vegetation in the geothermal exploration zone of Acoculco, Puebla. To analyze the chemical elements in the soil fractions, the sequential extraction method, proposed by Tessier in 1979 and modified by Rauret and collaborators in 2000, was used. For the plant material, an acid digestion was performed using the method proposed by the Environmental Protection Agency (EPA) of the United States. The analysis and quantification of the chemical elements present in soil, water and vegetation samples was carried out with inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES) for major element analysis and mass spectrometry (ICPMS) for trace element analysis. The most important results of this research reveal that gases such as CO2 and H2S are generating an acidic environment, thanks to their dissolution in water. Their interaction with the soil causes the major ions and trace elements to be found mainly in the exchangeable fraction. Through oxidation-reduction reactions, they pass to the Fe and Mn hydroxide fraction of the soil and can thus be used by the surrounding plants and fungi. These processes were observed in the hydrothermal zones of Los Azufres and Alcaparrosa, sites with the lowest pH values in both water and soil. It is important to highlight the high concentration of As in the water, which exceeds 4 times the concentration recommended by NOM-127-SSA1-2017 as the maximum allowable limit, as well as the presence of sulfates and dissolved Fe. These concentrations represent a risk to environmental and human health in the area
Variation in abundance and distribution of three shorebird species (Aves: Scolopacidae) on the west coast of North America in relation to environmental factors
No full textLas poblaciones de aves playeras que se reproducen en Norteamérica han disminuido en un 37% desde 1970, sin embargo, en sus zonas de invernada no se conoce el estado poblacional actual de muchas especies y la información generada es escasa. Los Conteos Navideños de Aves (CBC) y el Proyecto de Aves Playeras Migratorias (MSP) realizan censos sistemáticos a una escala espacial que incluye la mayor área de las zonas no reproductivas. Estos dos protocolos de monitoreo de aves a largo plazo brindan la oportunidad de detectar cambios en la distribución y abundancia de aves playeras durante el invierno. Utilizamos datos de estos protocolos para evaluar las tendencias poblacionales de L. fedoa, T. semipalmata y N. americanus en su principal zona de invernada durante distintos periodos. Analizamos también la asociación de la abundancia de cada especie con la precipitación y temperatura (promedio, mínima y máxima), y los patrones de distribución y abundancia en las diferentes regiones usando Modelos Lineales Generalizados Mixtos (GLMM). Las variables ambientales se obtuvieron por medio del CRU TS (Climatic Research Unit gridded Time Series). Encontramos que existe una tendencia negativa y significativa en la población invernante de T. semipalmata y L. fedoa en la costa oeste de Norteamérica, al igual que en California. La tendencia de esta última especie fue negativa y significativa en la península de Baja California (PBC). Encontramos que la PBC es la región más importante para estas tres especies en la costa oeste de Norteamérica, seguido de Sonora, Sinaloa y Nayarit (SSN) y California. Se encontró que los datos generados por el protocolo de monitoreo del MSP son útiles para identificar asociaciones entre la abundancia de aves playeras y variables ambientales en la costa oeste de Norteamérica. Encontramos que la abundancia de L. fedoa se asocia de manera negativa con la precipitación. Mientras que la abundancia de T. semipalmata y N. americanus se asocia de manera positiva y significativa con la temperatura mínima y máxima respectivamente. Nuestro estudio pone en evidencia la importancia y utilidad de los estudios de aves playeras a largo plazo en la costa oeste de Norteamérica, y la necesidad de continuar con estos.Breeding shorebird populations in North America have declined by 37% since 1970, yet on their wintering grounds, the current population status of many species is unknown and little information is generated. The Christmas Bird Counts and the Migratory Shorebird Project conduct systematic surveys at a spatial scale that includes the greater area of the non-breeding grounds. These two long-term bird monitoring protocols provide an opportunity to detect changes in shorebird distribution and abundance during the winter. We used data from these protocols to assess the population trends of L. fedoa, T. semipalmata, and N. americanus on their main wintering grounds during different periods. We also analyzed the association of the abundance of each species with precipitation and temperature (average, minimum and maximum) and the distribution and abundance patterns in the different regions using Generalized Linear Mixed Models (GLMM). The environmental variables were obtained through the CRU TS (Climatic Research Unit gridded Time Series). We found a negative and significant trend in the wintering population of T. semipalmata and L. fedoa on the west coast of North America and California. The trend for the latter species was negative and significant on the Baja California peninsula (BCP). We found that PBC is the most critical region for these three species on the west coast of North America, followed by Sonora, Sinaloa, Nayarit (SSN), and California. We found that data generated by the Migratory Shorebird Project (MSP) monitoring protocol help identify associations between shorebird abundance and environmental variables on the west coast of North America. We found that L. fedoa abundance is negatively associated with precipitation. While the abundance of T. semipalmata and N. americanus is positively and significantly associated with minimum and maximum temperature, respectively. Our study highlights the importance and usefulness of long-term shorebird studies on the west coast of North America and the need for their continuation
Optoelectronic response in transition metal dichalcogenides MX2 (Mo,W:Se,S) layers
No full textEn este trabajo reportamos la síntesis y su caracterización del dicalcogenuro de metal de transición (DMT) MoSxSe2-x en solución sólida por el método de transporte de vapores químicos (CVT), para 0 x<2 en pasos de 0x=0.2. La serie de muestras en bulto se analizaron con las técnicas de microscopia electrónica de barrido y espectroscopia de dispersión de energía (SEM-EDS), microscopia de fuerza atómica (AFM), difracción de rayos x (XRD), espectroscopia de fotoelectrones (XPS) y Raman, y fotoluminiscencia (PL). Los cristales sintetizados muestran dos tipos de morfología: plaquetas hexagonales fácilmente exfoliables de hasta 50 m de tamaño, y aglomerados de microcristalitos de menor tamaño. El análisis por EDS confirma la estequiometría esperada para la serie y una distribución homogénea de los calcógenos en el bulto. Los espectros Raman de la serie MoSxSe2-x obtenidos con tres energías de excitación diferentes revelaron los picos activos E2g y A1g asociados a MoS2 puro (x = 2) y MoSe2 (x = 0) en bulto, y un comportamiento más complejo de los modos de vibración para valores intermedios de x. Las mediciones de XPS de los picos de Mo-3d mostraron un ligero desplazamiento hacia energías de amarre menores a medida que aumenta la relación Se/S, mientras que la intensidad de los picos de Se-3d (S-2p) también se incrementaban (disminuían) conforme x0. XRD de la serie muestra claramente el corrimiento de la posición angular de los picos de difracción de todos los planos hacia ángulos menores, estimándose un incremento total de 5-6% de la distancia interplanar de los cristales conforme la cantidad de Se se incrementa en la solución sólida. Demostramos que se puede establecer una relación simple y directa entre los picos característicos de Raman y el valor de x que puede ser útil para composiciones de DMT similares, y que la técnica de CVT produce cristales de alta calidad como se demuestra en los resultados de diversas técnicas de análisis. En esta tesis también se muestran los resultados del estudio de los DMT bidimensionales WSe2 en su forma de 1,2,3 o más monocapas, estudiados por espectroscopia Raman y PL, así como AFM. Se observó una fuerte emisión en 1.61eV en la monocapa asignada al excitón A, que es fuertemente apagada en cristales de 2 o más monocapas. Por otro lado, AFM reveló por primera vez, corrugaciones o arrugas en este material que pueden propagarse verticalmente entre 2 o más monocapas del cristal. El origen de estas corrugaciones es en este ...In this work we report the solid-state synthesis and characterization of bulk MoSxSe2-x in solid solutions by the chemical vapor transport method or CVT, for values .......... increments. The bulk series where analyzed by scanning electron microscopy and energy dispersive spectroscopy (SEM-EDS), atomic force microscopy (AFM), x-ray diffraction (XRD), photoelectron spectroscopy (XPS), Raman, and photoluminescence (PL). The synthesized crystals showed two types of morphologies: hexagonal shaped platelets up to 50 m in size, y agglomerates of smaller crystals. EDS analysis confirmed the expected stoichiometry for the series and an homogenous distribution of the chalcogen in the bulk. Raman spectra of the MoSxSe2-x series obtained for three different excitation energies revealed the E2g y A1g active peaks associated with pure bulk MoS2 (x = 2) and MoSe2 (x = 0), and a more complex behavior of vibrational modes for intermediate values of x. XPS measurements of the Mo-3d peaks showed a slight but noticeable shift towards lower binding energies as the Se/S ratio increased, whereas the Se-3d (S-2p) peaks also increased (decreased) as x---0. Moreover, XRD results clearly show a shift in the angular position of all diffraction peaks towards lower values, with an estimated increase of 5-6% of the interplanar distances as Se content increased in the solid solutions of the series. We demonstrate that a simple and direct relationship can me stablished between the characteristic Raman peaks and the value of x that can be useful for characterization of similar DMT bulk material, and that the CVT method produces high quality crystals as our multiple analytic technique show. Also in this work, we present results of the bidimensional TMD WSe2 material in 1, 2, 3…layer form, as characterized by Raman and PL, and AFM as well. A strong light emission 1.61eV was assigned to the A exciton, that is strongly quenched for 2 or more WSe2 monolayers. Furthermore we believed, that for the first time, we observed ripples present in the layered material that propagate vertically between 2 or more monolayers. At this moment, the origin of these ripples is unclear, but we believed that is due to the stress present in the layers developed during their growth. Finally, we report our results in the application of the wet-transfer method for TMDs and its effect in the quality of the layers obtained with the sole purpose of fabricating MoWS2/WS2 heterostructures. We also show ..
Generation of chaotic trajectories in small mobile robots
No full textEn el presente trabajo de tesis, se aborda el problema de generación de trayectorias caóticas, específicamente en un robot móvil con tracción diferencial. El esquema de control empleado en este trabajo de tesis, permite sincronizar los estados del sistema caótico MACM con las velocidades lineales y angulares de un robot móvil diferencial para inducir dinámicas caóticas. Se reportan resultados numéricos, así como experimentales utilizando un modelo virtual de un robot diferencial. Se demuestra de manera numérica la existencia de caos en las trayectorias generadas. Por último, se presenta una posible aplicación de las trayectorias caóticas generadas a la detección y búsqueda rápida de objetos en un área de trabajo.In this work, the problem of generating chaotic trajectories in a mobile robot with differential drive is addressed. The control scheme used in this work synchronizes the states of the MACM chaotic system with the linear and angular velocities of the mobile robot to induce chaotic dynamics. Numerical results are reported as well as experimental results using a virtual model of a differential drive robot. The existence of chaos in the generated trajectories is numerically demonstrated. Finally, a possible application of the generated chaotic trajectories to fast detection and search of objects in a work area is presented
Estudio de la excitación múltiple de la fluorescencia con hojas de luz Bessel y Gaussianas para la obtención de imágenes multicolores con campo de visión amplio
No full textMulticolor wide-field imaging is essential for devel opmental biology experiments where the simultaneous visualization of different dynamic subcellular components is necessary. For those purposes, light-sheet fluorescence microscopy (LSFM) is a proven and powerful imaging technique since it can obtain rapid 3D wide-field imaging. However, when imaging large biological samples under an LSFM setup based on Gaussian excitation beams, the fluorescence excitation is often monochromatic because different wavelength beams lead to different focal positions due to the intrinsic chromatic defocusing. Additionally, the width of the light sheets is not uniform throughout the collection objective lens field of view (FOV). In this context, this doctoral project aims to perform a comparative study between multiple Bessel and Gaussian light-sheet fluorescence excitations for a large field of view multicolor imaging implementation. The multicolor light-sheets and optical resolution of the different LSFM configurations were experimentally characterized and discussed. A particular emphasis on the chromatic implications of the different-color light-sheet excitations to achieve colocalized FOV is highlighted. Based on the results of this study, the use of multiple Bessel beams is better suited for a large field of view multicolor imaging, overcoming fundamental optical problems that originate when using multiple Gaussian light sheets. LSFM imaging of Sordaria macrospora perithecia samples demonstrates such advantages. This study has been recently published (Luna‐Palacios, Y. Y. et. al., Journal of Biophotonics, 2022 https://doi.org/10.1002/jbio.202100359), complementing previous comparative studies between Gaussian and Bessel beam-based LSFM implementations that discuss only single wavelength light-sheet excitations.La microscopía multicolor de campo amplio es indispensable para realizar estudios de biología del desarrollo. Tales estudios requieren, necesariamente, de una visualización simultánea de la dinámica de los diferentes componentes sub-celulares. Para tales propósitos, la microscopía de fluorescencia con hoja de luz láser (LSFM, por sus siglas en inglés) resulta ser una técnica de imagen poderosa por su capacidad de obtener de forma rápida imágenes tridimensionales de campo amplio. Sin embargo, utilizar diferente longitud de onda para la adquisición de imágenes multi-fluorescentes en muestras biológicas grandes bajo un sistema LSFM con haces Gaussianos, conlleva a diferentes posiciones de enfoque (debido a un retraso cromático intrínseco). Además, el ancho de las hojas de luz no se preserva en todo el campo de visión (FOV, por sus siglas en inglés) del objetivo de colección. Esto obliga a realizar una excitación no simultánea con hojas de diferente longitud de onda en diferentes zonas del objeto, uniendo posteriormente las imágenes obtenidas. En este contexto, este trabajo de tesis doctoral presenta un estudio comparativo entre la excitación múltiple de la fluorescencia con hojas de luz de Bessel y con hojas de luz Gaussianas para adquirir imágenes multicolores con FOV largo. Las hojas de luz multicolor y la resolución óptica de las diferentes configuraciones LSFM son discutidas con base a su caracterización experimental. De manera particular, se enfatizan las implicaciones que conllevan la excitación multi-cromática con hojas de luz de diferentes colores para lograr un FOV colocalizado. Con base a los resultados de este estudio, se demuestra que el uso de múltiples haces de Bessel es más adecuado para obtener imágenes multicolores en un campo de visión amplio. Superando con ello los problemas ópticos fundamentales originados al utilizar hojas de luz Gaussianas. Para demostrar las ventajas de la LSFM multicolor con haces Bessel, se utilizaron peritecios de Sordaria macrospora. Los resultados de este estudio han sido publicados recientemente (Luna‐Palacios, Y. Y. et al., Journal of Biophotonics, 2022 https://doi.org/10.1002/jbio.202100359), complementando estudios previos que comparan solamente la excitación monocromática
Estudio integrador de la conectividad en el paisaje marino del Golfo de California
No full textThe Gulf of California (GC) is a marine biodiversity hotspot and a priority region for conservation. Its rocky reef ecosystems are inhabited by diverse populations and communities of important fishing species. These have been threatened due to overfishing and climate change, with potential effects such as modifying their connectivity patterns. Connectivity is a seascape emergent property whose study focuses on identifying functional (biological) and structural (physical) characteristics that allow the dispersion of individuals through space. Its study has been fundamental in ecology and evolution since it determines the prevalence of biodiversity over time. Knowing their current state allows us to contrast future changes in these ecosystems and propose solutions for their conservation. The objectives of this thesis were: i) to evaluate functional connectivity patterns between populations and communities of fishes associated with the rocky reefs of the GC; ii) to evaluate the structural connectivity of the GC seascape; iii) to evaluate the relationship between these two connectivities. This was achieved by analyzing relationships in which structural connectivity plays a relevant role in fish dispersal and, therefore, in their diversity and differentiation values, at different taxonomic levels. To achieve this goal, the population genomic diversity and differentiation of the leopard grouper (Mycteroperca rosacea) were analyzed using single nucleotide polymorphisms. In addition, alpha and beta diversity in local reef fish communities was estimated, characterizing them with two complementary monitoring methods (underwater visual censuses and environmental DNA metabarcoding). Potential demographic connectivity between local populations and communities was assessed using a numerical oceanographic model (HAMSOM). Likewise, structural connectivity was evaluated by estimating the geographic, environmental, and oceanographic distances among the studied sites, using geographic information systems, databases of environmental variables, and the oceanographic model. Finally, functional and structural connectivity information was integrated using spatial statistical methods and network analysis. The results showed that the leopard grouper has high functional connectivity without genomic differentiation within the CG and a medium genomic diversity. This indicates the presence of a metapopulation within the Gulf, maintained by high demographic connectivity and by the...El Golfo de California (GC) es un hotspot de biodiversidad marina y una región prioritaria para la conservación. En sus ecosistemas de arrecifes rocosos habitan diversas poblaciones y comunidades de peces de importancia pesquera. Éstas se han visto amenazadas debido a factores como la sobrepesca y el cambio climático, con afectaciones potenciales como la modificación de sus patrones de conectividad. La conectividad es una propiedad del paisaje cuyo estudio se enfoca en la identificación de las características funcionales (biológicas) y estructurales (físicas) las cuales permiten la dispersión de los individuos a través del espacio. Su estudio ha sido fundamental en ecología y evolución ya que determina la prevalencia de la biodiversidad a través del tiempo. Conocer su estado actual, nos permite contrastar futuros cambios en estos ecosistemas y plantear soluciones para su conservación. Los objetivos de la presente tesis fueron i) evaluar los patrones de conectividad funcional entre poblaciones y comunidades de peces asociados a los arrecifes rocosos del GC, ii) evaluar la conectividad estructural del paisaje marino del GC; y iii) evaluar la relación entre estas dos conectividades. Esto se logró mediante el análisis de un conjunto de relaciones en las que la conectividad estructural juega un papel relevante en la dispersión de los peces y, por lo tanto, en sus valores de diversidad y diferenciación, a diferentes niveles taxonómicos. Para lograr este objetivo, se analizó la diversidad y diferenciación genómica poblacional de la cabrilla sardinera (Mycteroperca rosacea) utilizando polimorfismos de un solo nucleótido. Además, se estimó la diversidad alfa y beta en comunidades locales de peces arrecifales, caracterizándolas con dos métodos de monitoreo complementarios (censos visuales submarinos y metabarcoding de ADN ambiental). También se evaluó la conectividad potencial demográfica entre las poblaciones y comunidades locales, usando un modelo numérico oceanográfico (HAMSOM). Asimismo, se evaluó la conectividad estructural mediante la estimación de las distancias geográficas, ambientales y oceanográficas entre los sitios estudiados, empleando sistemas de información geográfica, bases de datos de variables ambientales, y el modelo oceanográfico. Finalmente, se integró la información sobre conectividad funcional y estructural utilizando métodos estadísticos espaciales y análisis de redes. Los resultados evidenciaron que la cabrilla sardinera presenta una alta..
Estudios de primeros principios aplicados a aleaciones de Mn-Ga: magnetismo y reconstrucciones superficiales
No full textThis thesis presents the results of an extensive set of first-principles calculations via Density Functional Theory to characterize the structural, electronic, and magnetic properties of the bulk and (001) surface structures of three Mn-Ga alloys: α-Mn, D022-Mn3Ga, and L10-MnGa. Their bulk properties were characterized, and their most stable surface reconstructions were determined. The first-ever theoretical models for the complex α-Mn surfaces are proposed, and the behavior of the magnetic moments at the most stable surface is discussed. Experimental and theoretical STM images of the row- and squarereconstructions are compared and are found in excellent agreement. Also, the role of C diffusion on the magnetic enhancement of D022-Mn3Ga surfaces was examined. It is discussed in terms of the surface effect, the magnetoelastic effect, the superexchange interaction, and the Density of States of each atom. Finally, two 1 × 2 Ga-terminated surface reconstructions of L10-MnGa were studied. Their magnetic properties are discussed in terms of the surface effect, the Densities of States of each atom, and magnetization density. It was determined that the Cu-substituted reconstruction could behave like a magnetic Single-Atom Alloy Catalyst.En esta tesis se presentan los resultados de un gran conjunto de cálculos de primeros principios a través de la Teoría del Funcional de la Densidad para caracterizar las propiedades estructurales, electrónicas y magnéticas de los bultos y las superficies (001) de tres aleaciones de Mn-Ga: α-Mn, D022-Mn3Ga y L10-MnGa. Se caracterizaron sus propiedades en bulto y se determinaron sus reconstrucciones de superficie más estables. Se proponen los primeros modelos en existencia de las complejas superficies del α-Mn y el comportamiento de los momentos magnéticos de la superficie más estable es discutido. Se compararon imágenes de STM experimentales y teóricas de las reconstrucciones de filas y cuadros y se encontró que están en excelente acuerdo. También se examinó el papel que juega la difusión de C en el incremento magnético de las superficies de D022-Mn3Ga. Se discute esto en términos del efecto de superficie, el efecto magnetoelástico, la interacción de superintercambio y la Densidad de Estados de cada átomo. Finalmente, se estudiaron dos reconstrucciones de superficie del L10-MnGa con periodicidades 1 × 2 terminadas en Ga. Se discuten sus propiedades magnéticas en términos del efecto de superficie, la Densidad de Estados de cada átomo y la densidad de magnetización. Se determinó que la reconstrucción terminada en Cu podría fungir como un catalizador de Aleación de un Sólo Átomo magnético
Adsorption of atoms and molecules on surfaces: electronic and structural characterization
No full textLos fenómenos de superficie rigen el desarrollo científico y tecnológico actual. Un entendimiento detallado de los procesos atómicos que ocurren en superficie es vital para controlar y guiar procesos de fabricación y reacción. En este trabajo, mediante el uso de la teoría del funcional de la densidad (DFT) se aborda la descripción atómica de fenómenos dinámicos -adsorción, difusión y reconstrucción- en superficies metálicas, polares y laminares. Sobre las superficies Ag(110) y Cu(110) se estudia el mecanismo de adsorción, difusión y crecimiento controlado de adátomos de Ag. Cálculos de energía de formación de superficie (EFS) muestran que la superficie Cu(110) puede ser empleada como templete para la fabricación de nanoalambres de Ag. Sobre la superficie Ag(110), se explora también el proceso de disociación del precursor Ag(I)-N-N-dimetilacetamidinato en su fase monomérica y dimérica. El análisis de adsorción y rompimiento revela que el precursor se adsorbe en sitio puente largo (PL) para dar inicio a un proceso de desprendimiento simétrico de ligandos -en múltiples etapas- donde ambos se desplazan hacia el canal contiguo en la dirección [100]. Sobre la superficie de grafeno prístino se explora el rol del ácido carboxílico (COOH) como centro de nucleación para favorecer el crecimiento de ZnO con dietilzinc (DEZ) y agua como precursores. El primer intercambio de ligando para generar monoetilzinc presenta barrera de 0.06 eV. Tras la exposición al agente oxidante, el último intercambio de ligando se favorece a través de un mecanismo cooperativo entre moléculas de agua con barrera de 0.88 eV. Sobre el sistema ZnO(0001), se reporta el modelo atómico exacto de la reconstrucción ZnO(1x3) -encontrada experimentalmente-. Cálculos de EFS muestran que el patrón a doble línea observado es generado por una o dos vacancias de O. El sistema de doble vacancia de O se ajusta a las mediciones experimentales. Finalmente se aborda el estudio de estabilidad de nanoestructuras triangulares de los dicalcogenuros MoS2 y MoSSe. El análisis de EFS muestra que los modelos triangulares de mayor estabilidad están caracterizados por bordes S/Se generados por el truncamiento de la monocapa en las terminaciones de bajo índice S/Se(¯1010) y Mo(10¯10). Sobre el sistema MoS2 se estudia la adsorción e incorporación de Ru, Rh y Pd. El sitio de adsorción más favorable corresponde a un sitio lateral -contiguo a punta-. Dos trayectorias de difusión se presentan para ambas terminaciones. Se ...Surface phenomena govern current scientific and technological development. A detailed understanding of the atomic processes that occur at the surface is vital to control and guide manufacturing and reaction processes. In this work, through the use of the density functional theory (DFT), the atomic description of dynamic phenomena -such as adsorption, diffusion, and reconstruction- in metallic, polar, and laminar surfaces is explored. On Ag(110) and Cu(110) surfaces, the mechanism of adsorption, diffusion, and controlled growth of Ag is studied. Calculations of surface formation energy (SFE) show that the Cu(110) surface can be used as a template for manufacturing Ag nanowires. On the Ag(110) surface, the dissociation process of the precursor Ag(I)-N-N-dimethylacetamidinate in its monomeric and dimeric phase is also explored. The adsorption and breaking analysis reveal that the precursor adsorption at the long bridge site (PL) initiates a symmetrical ligand release process -in multiple stages- where both move towards the adjacent channel in the [100] direction. On the surface of pristine graphene, the carboxylic acid (COOH) employed as a nucleation center favors the growth of ZnO with diethylzinc (DEZ) and water as precursors. The first ligand-exchange to generate monoethylzinc presents an energy barrier of 0.06 eV. Upon exposure to the oxidizing agent, the remaining ligand-exchange is favored through a cooperative mechanism between water molecules with an energy barrier of 0.88 eV. Furthermore, the ZnO(0001) system’s exact atomic model of the ZnO(1x3) reconstruction -found experimentally- is reported. SFE calculations show that the observed double line pattern is generated by one or two O vacancies where the double O vacancy system fits the experimental measurements. Finally, the stability analysis of triangular nanostructures of the dichalcogenides MoS2 and MoSSe is addressed. The EFS analysis shows that the most stable triangular models are characterized by S/Se edges generated by monolayer truncation at low-index S/Se(¯1010) and Mo(10¯10). On the system, MoS2 the adsorption and incorporation of Ru, Rh, and Pd are studied. The most favorable adsorption site corresponds to a lateral side -adjacent to the tip-. Two diffusion paths are presented for both terminations. SFE analysis determines the feasibility of incorporation over the full range of growth conditions. On the MoSSe system, two more stable models are presented, characterized by S/Se termination
Modeling and coupling of electrical and hydraulic conductivity from rock tomography
No full textEn este trabajo se emplearon técnicas de modelado numérico para simular el flujo de corriente eléctrica y de fluido a través de medios porosos con el fin de determinar el factor de resistividad y la permeabilidad, así como la distribución de los campos de densidad de corriente eléctrica y velocidad de flujo. Para el modelado de flujo eléctrico se desarrolló un algoritmo basado en diferencias finitas, mientras que para el modelado hidráulico se empleó una librería reportada en la literatura, basada en el método de redes de Boltzmann. En ambos esquemas de modelado se establecieron condiciones en la frontera poro-grano para modelar los procesos físicos exclusivamente en el espacio poroso. Los valores estimados de factor de resistividad y de permeabilidad, así como la porosidad, se emplearon para estudiar las correlaciones entre estas propiedades a través de relaciones petrofísicas. Para esto, se propuso una expresión que relaciona la permeabilidad y la porosidad y, empleando una relación existente entre el factor de resistividad y la porosidad, se propuso también una relación directa entre la permeabilidad y el factor de resistividad. Las relaciones propuestas fueron aplicadas a los valores numéricos obtenidos para paquetes de esferas generados numéricamente y se encontró que se ajustan mejor a los datos en comparación con las relaciones más comúnmente utilizadas, especialmente para porosidades altas. Se mostró también que estas relaciones petrofísicas toman la forma de las relaciones más comunes conocidas cuando se trata con porosidades bajas. Valores obtenidos de imágenes digitales de un paquete de esferas sintético y una muestra de dolomita mostraron que las expresiones para porosidades bajas son suficientes para ajustar datos de medios porosos con porosidades menores a un valor entre 0.3 y 0.4. Finalmente, se analizaron el factor de resistividad, la permeabilidad, las relaciones petrofísicas, y las distribuciones espaciales y estadísticas de los campos vectoriales de flujo se analizaron para comparar los fenómenos de transporte eléctrico e hidráulico, encontrando que algunos factores, como la porosidad efectiva, son importantes en ambos fenómenos de flujo; mientras que otros, como la adherencia del fluido a las paredes del poro, son particularmente relevantes para el flujo hidráulico.In this work, numerical modeling techniques were used to simulate the flow of electric current and fluid through porous media in order to determine the resistivity factor and permeability, as well as the distribution of electric current density and flow velocity fields. For electric flow modeling, an algorithm based on finite differences was developed, while for hydraulic modeling, a library reported in the literature, based on lattice Boltzmann method, was used. In both modeling schemes, pore-grain boundary conditions were established to model the physical processes exclusively in the pore space. The estimated values of resistivity factor and permeability, as well as porosity, were used to study the correlations between these properties through petrophysical relationships. An expression relating permeability and porosity was proposed and, using an existing relationship between the resistivity factor and the porosity, a direct relation between permeability and resistivity factor was also proposed. The proposed relations were applied to data obtained for numerically generated sphere packs and were found to fit the data better than the most commonly used relationships, especially for high porosities. It was also shown that these petrophysical relationships take the form of the most common relationships known when dealing with low porosities. Modeling data on digital images of a synthetic sphere pack and a dolomite sample showed that the expressions for low porosities are sufficient to fit data from porous media with porosities lower than 0.3 to 0.4. Finally, resistivity factors, permeabilities, petrophysical relationships, and spatial and statistical distributions of flow vector fields were analyzed to compare electrical and hydraulic transport phenomena, finding that some factors, such as the effective porosity, are important in both flow phenomena; where as some other, such as the pore-wall adherence, are particularly relevant to hidraulic flux