Institutional Repository CICESE (Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada)
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Interferometric sensors and resonance systems using slow/fast light via dynamic gratings whit ytterbium doped fibers
No full textSe presentan los resultados sobre la investigación de un sensor óptico interferométrico adaptativo de lazo cerrado de tipo Sagnac basado completamente en fibra óptica con un segmento de fibra dopada con iterbio, en donde se forma una rejilla dinámica, mayormente, de tipo de fase. Esto se logra por la propagación de dos haces coherentes, en direcciones opuestas, a una longitud de onda de 1064 nm generada por un láser de estado sólido de Nd:YAG. Se mostró la respuesta lineal del sensor para la detección de modulación de fase de tipo pasa alta con la frecuencia de corte alrededor de 0.3 kHz y una profundidad de modulación cercana al 100%. Se analiza la resolución del sensor con una configuración de la detección balanceada y se muestra la posibilidad de maximizarla hasta el nivel determinado por el ruido fotónico. También se evalúan las propiedades resonantes de la cavidad de fibra óptica de lazo cerrado de tipo Fabry – Perot incluyendo fibra dopada con iones de iterbio saturable. Se mostró experimentalmente que esta configuración presenta propiedad de biestabilidad óptica. A su vez, la formación de la rejilla dinámica resulta en una no reciprocidad de la cavidad, cuando la condición de resonancia se observa para diferentes longitudes ópticas se la cavidad para ondas propagándose en las direcciones opuestas.The results of the research of a fiber-based closed-loop Sagnac-type adaptive interferometric optical sensor with a segment of ytterbium-doped fiber, where a dynamic grating, mostly, of phase type is formed, are presented. It is recorded by two coherent beams propagating in opposite directions at the wavelength of 1064 nm generated by a solid state Nd:YAG laser. The linear sensor response for phase modulation detection was shown to be of high-pass with the cut-off frequency around 0.3 kHz and a modulation depth close to 100%. The resolution of a sensor with a balanced detection configuration was analyzed and the possibility of maximizing it to the level determined by photonic noise was shown. The resonant properties of the Fabry – Perot closed loop fiber optic cavity with the segment of the saturable ytterbium doped fiber were also evaluated. It was experimentally demonstrated that this configuration shows property of optical bi-stability. In its turn, formation of the dynamic grid resulted in a non-reciprocity of the cavity, when the resonance condition is observed for different optical lengths the cavity for waves propagating in the opposite directions
Development of a high precision and resolution fiber optic immersion point refractometer
No full textEl índice de refracción es una característica importante de los materiales. Su medición precisa permite distinguir entre diferentes materiales; determinar parámetros como concentración en soluciones, o monitorear dinámicas de reacciones químicas o biológicas. Los refractómetros se emplean ampliamente en ciencia, tecnología y estudios médico-biológicos. En los últimos años, ha habido un gran interés en el desarrollo de refractómetros de fibra óptica debido a sus posibilidades de realizar mediciones remotas con una punta de medición sumergible, que permiten automatizar mediciones, usarlas en aplicaciones de microfluidos y realizar mediciones in vivo. Sin embargo, la mayoría de las técnicas propuestas utilizan equipos de interrogación de altos costos y requieren tecnologías complejas para la fabricación de cabezales de fibra óptica. En este trabajo de tesis se analiza teórica y experimentalmente el comportamiento de un refractómetro sencillo y económico, basado en la reflexión de Fresnel en la punta de una fibra óptica monomodal. Para incrementar la exactitud de las mediciones, el refractómetro cuenta con un canal de referencia de potencia óptica incidente, mediante un interferómetro formado por rejillas de Bragg de baja reflectancia, ubicado en las cercanías de la punta de prueba. Para separar y distinguir las señales se empleó una técnica de reflectometría óptica en el dominio de las frecuencias. El trabajo de tesis investiga los efectos de reflexiones múltiples dentro del sistema fibra óptica, las cuales podrían resultar en errores sistemáticos en la medición del índice de refracción. Se ha desarrollado un modelo teórico de un refractómetro y se lleva a cabo el análisis de la influencia de las reflexiones múltiples al funcionamiento del refractómetro. Con el modelo teórico que considera estas reflexiones múltiples, entre los reflectores de referencia y la punta de prueba, se propone un algoritmo de procesamiento de señales para compensar los errores sistemáticos. También se ha desarrollado un prototipo experimental que utiliza un diodo láser estándar de telecomunicación con barrido en longitud de onda por temperatura y un fotodetector sencillo. Los resultados experimentales obtenidos en el laboratorio confirmaron las conclusiones del modelo teórico. Se demostró la factibilidad de lograr una alta resolución y exactitud de medición al nivel de 2x10−5.The refractive index is an important characteristic of materials. An accurate measurement of the refractive index allows distinguishing between different materials, determining parameters such as concentration in solutions, or monitoring the dynamics of chemical or biological reactions. Refractometers are widely used in science, technology, and medical-biological studies. In recent years, there has been great interest in developing fiber optic refractometers because of its possibilities to perform remote measurements with a submersible measurement tip, which will allow to automate measurements, use them in microfluidic applications, and perform measurements in vivo. However, most of the proposed techniques require using of very high cost interrogation equipment. In addition, many of them have to use a complex technology for manufacturing a fiber-optic refractometer head. In this thesis work, the behavior of a simple and inexpensive refractometer based on Fresnel reflection at the tip of a single-mode optical fiber is analyzed theoretically and experimentally. To increase the accuracy of measurements, the refractometer scheme has an incident optical power reference channel, using an interferometer formed by low-reflectance fiber Bragg gratings, located near the fiber probe tip. To separate and distinguish signals reflected from the measurement and reference reflectors, the frequency domain optical reflectometry technique was used. In the thesis project, the effects of multiple reflections within the fiber optic system are investigated, which could result in systematic errors in the refractive index measurement. A theoretical model of the refractometer has been developed and the analysis of the influence of multiple reflections on the operation of the refractometer was carried out. With the theoretical model that considers these multiple reflections between the Bragg gratings and the fiber optic tip, a signal processing algorithm is proposed to compensate for systematic errors. An experimental laboratory prototype has been developed using a standard telecommunication DFB diode laser with light wavelength scanning by crystal temperature tuning and a simple photodetector. The results of experiments carried out in the laboratory confirmed conclusions of the theoretical model. The possibility of achieving high resolution and measurement accuracy at the 2x10−5 level was demonstrated
Conversational robot to support non-pharmacological interventions for people with dementia
No full textLos robots de asistencia social (RAS) hacen uso de estrategias como comunicación verbal, expresiones faciales y lenguaje corporal, para proporcionar estimulación social en un contexto de cuidado de salud específico. En el ámbito de la demencia, se han empezado a utilizar RAS como parte de intervenciones no farmacológicas (INFs) para estimular cognitiva y socialmente al adulto mayor con demencia (AcD). La mayoría de estas iniciativas utilizan RAS basados en estrategias de estimulación táctil y visual con una retroalimentación limitada del robot (e.g.,robot PARO). Aunque estas intervenciones han comprobado traer beneficios al AcD, existen escasos estudios que evalúen la eficacia de un RAS basado en comunicación verbal. Lo anterior presenta una oportunidad, ya que la comunicación verbal es la principal forma de interacción con el AcD, y muchas de las estrategias para interactuar, socializar, distraer y calmar al AcD se basan en este tipo de comunicación. Este trabajo de tesis tiene como objetivo el diseño e implementación de un robot conversacional para conducir una INF, así como evaluar su impacto en el comportamiento diario de los AcD. El trabajo estuvo organizado en tres etapas: adopción, autonomización e impacto. Las dos primeras enfocadas al diseño e implementación, y la tercera a la evaluación del impacto del uso del robot conversacional en el comportamiento diario del AcD. Los resultados de las dos primeras etapas muestran evidencia de que el AcD puede engancharse y disfrutar de una sesión interactiva con un robot conversacional, llamado Eva, tanto con una versión controlada por un humano (etapa de adopción) como con una versión autónoma (etapa de automatización). En la última etapa se diseñó una INF basada en una terapia de estimulación cognitiva compuesta por 14 sesiones grupales con un total de 8 AcD. Mediante un enfoque mixto se comparó una linea base contra la evaluación post-intervención. El análisis cuantitativo muestra una disminución estadísticamente significativa en la frecuencia y severidad de comportamientos relacionados con la demencia y un incremento en los índices de calidad de vida de los participantes. Mientras que los resultados cualitativos muestran que todos los participantes exhiben un impacto positivo en su estado de ánimo, lo que conlleva a una mejora estadísticamente significativa en materia de cooperación y socialización durante las horas posteriores a una sesión. Los resultados del trabajo muestran evidencia de que un RAS puede estSocially assistive robots (SARs) use strategies such as verbal communication, facial expressions, and body language to provide social stimulation in a specific healthcare context. In the scope of dementia, SARs have been used as an element of nonpharmacological interventions (NPIs) to provide cognitive and social stimulation to people with dementia (PwD). Most of these initiatives use SARs based on tactile and visual stimulation strategies with limited feedback from the robot (e.g., robot PARO). Although these interventions have shown to be beneficial to PwD, few studies evaluate the efficacy of SARs based on verbal communication. Thus, this represents an opportunity since verbal communication is the primary way to interact with PwD, and most of the strategies to interact, socialize, distract and calm to PwD are based on this type of communication. The objective of this thesis work was to design and develop a conversational robot to conduct an NPI, as well as to evaluate its efficacy and impact in the daily behavior of PwD. The work was organized in three stages: adoption, automation, and impact. The first two stages focused on design and implementation while the third one on evaluating the impact of the use of the SAR in the daily behavior of PwD. Results from the first two stages show evidence that PwD engaged and enjoyed an interactive session with a conversational robot, called Eva, for both a human-controlled version (adoption stage) and an automated version (automation stage). In the last stage, we designed an NPI based on cognitive stimulation therapy, composed of 14 group sessions, with 8 PwD. We used a mixed-methods approach to compare a baseline with the post-intervention evaluation. The quantitative analysis showed a statistically significant decrease in the frequency and severity of dementia-related symptoms and an increase in the participants’ quality of life indices. Moreover, qualitative results showed that all participants exhibited a positive impact on their mood, leading to a significant improvement in cooperation and socialization during the hours after the session. The results of this thesis show evidence that a conversational SAR can establish effective verbal communication with PwD. Besides, the results suggest that a SAR of this type can be used to support NPIs, which can have a positive impact on the daily behavior of the PwD
Antenna arrays based on shape of spirals
No full textLas comunicaciones inalámbricas hacen referencia a las tecnologías que permiten establecer un medio de comunicación a través del espacio libre haciendo uso de antenas que son capaces de emitir y recibir ondas electromagnéticas. Los arreglos de antenas han sido empleados para satisfacer las demandas en telecomunicaciones debido a las ventajas que ofrecen en comparación con el uso de una sola antena. Algunas de estas ventajas son la capacidad de crear lóbulos estrechos, movimiento del haz principal o la creación de lóbulos principales con formas predefinidas. En el área de arreglos de antenas es común el uso de arreglos bidimensionales periódicos en donde cada elemento de antena mantiene una distancia uniforme con sus elementos vecinos. Sin embargo, los arreglos periódicos presentan una serie de restricciones en el diseño y funcionamiento como la incapacidad de ubicar a los elementos a distancias iguales o mayores que una longitud de onda, un ancho de banda reducido y una capacidad limitada de movimiento del haz principal. Dichas restricciones se deben por la aparición de lóbulos con igual intensidad que el lóbulo principal. En esta tesis se presenta el diseño de un arreglo en configuración tipo espiral de Fermat que permite eliminar las restricciones antes mencionadas. Se compara la espiral de Fermat con la espiral de Arquímedes y la espiral logarítmica con el objetivo de conocer qué tipo de espiral brinda las mejores características para el diseño de un arreglo de antenas aperiódico. Se concluye que la espiral de Fermat permite distribuir a los elementos en el plano de forma aperiódica eficiente en comparación con las otras dos espirales. Se analizan las prestaciones obtenidas con un arreglo en configuración tipo espiral de Fermat a nivel de factor de arreglo y se incluye un elemento de antena de banda ancha para obtener el patrón de radiación total de un arreglo usando el software CST. Con los resultados obtenidos se concluye que un arreglo de antenas en configuración tipo espiral de Fermat logra eliminar las restricciones que padece un arreglo bidimensional periódico al no presentar lóbulos de misma intensidad en ninguno de los casos.Wireless communications require technologies that allow establishing a means of communication through free space using antennas elements that are capable of emitting and receiving electromagnetic waves. Antenna arrays have been used to satisfy telecommunications requirements due to the advantages offered with respect to a single antenna. Some of these advantages are the ability to create narrow lobes, beamscanning and the creation of radiaton patterns with predefined shapes. In the antenna arrays field, the use of periodic two-dimensional arrays is common where each antenna element maintains a uniform distance from its neighboring elements. However, periodic antenna arrays present operational constraints such as: it is difficult to locate elements at distances equal to or greater than a wavelength, narrow bandwidth, and limited beam-scanning. This restrictions are due to the appearance of grating lobes. This thesis presents the design of an arrangement in Fermat spiral configuration that allows to eliminate the aforementioned restrictions. The Fermat spiral is compared to the Archimedean spiral and the logarithmic spiral in order to know wich type of spiral provides the best characteristics for the design of an aperiodic antenna array. It is concluded that the Fermat spiral allows the elements to be distributed in the plane in an efficient aperiodic way in comparison with the other two spirals. The performance for the antenna array in Fermat spiral configuration is analyzed at the array factor level and a broadband antenna element. This antenna element is considered to obtain the total radiaton pattern of the anntena array using full-wave simulation by CST software. The results concluded that the aforementioned restrictions of the periodic two-dimensional arrays are eliminated by using the antenna array in the Fermat spiral configuration
Quantumcorrelationsinbiologicalsystems
No full textLa bacteria verde del azufre es un organismo fotosintético cuya estructura colectora de luz alberga un complejo proteína-pigmento llamado Fenna-Matthews-Olson (FMO). El complejo FMO sostiene coherencia cuántica y correlaciones cuánticas entre los estados electrónicos de moléculas pigmento espacialmente separadas mientras la energía se mueve al centro de reacción con una eficiencia cuántica cercana al 100%. Embebidas en el complejo FMO, siete moléculas pigmento, llamadas cromóforos, conforman una red de qubits. En esta investigación se presenta un método basado en la incertidumbre cuántica asociada a mediciones locales para cuantificar correlaciones cuánticas tipo discordia entre dos subsistemas donde uno es unqubit y el otro es un qudit. En la primera etapa del trabajo el método se implementa calculando incertidumbre local cuántica (LQU), concurrencia y coherencia entre subsistemas de estados puros y mixtos representados por los eigen estados y por el estado en equilibrio térmico determinados por el Hamiltoniano FMO. En la primera etapa de la investigación se demuestra que: la LQU como cuantificador de correlación es cuánticas es más general que las medidas de entrelazamiento, es más fácil de calcular que la definición directa de discordia cuántica, permite la identificación de las asociaciones más fuertes en redes de qubits, es una función monótonamente creciente de la coherencia, y puede ser fácilmente implementado en modelos dinámicos. En la segunda etapa del trabajo se investiga la posibilidad de que las correlaciones cuánticas en complejos colectores de luz puedan desempeñar un papel funcional mejorando la eficiencia en el transporte de energía. Para lograr esto, se compara la LQU acumulada con la eficiencia en el transporte de energía. En la segunda etapa de la investigación la estrategia consiste en: (1) usar un modelo dinámico que considera al complejo FMO como un sistema cuántico abierto sujeto disipación y de coherencia, (2) utilizar el modelo dinámico para identificar las condiciones bajo las cuales se presenta el transporte asistido por ruido y (3) implementar el método LQU en el modelo dinámico para identificar las asociaciones de cromóforos cuya LQUacumulada aumenta con la eficiencia en el transporte de energía. La implementación del enfoque LQU en un modelo dinámico del complejo FMO permitió realizar una búsqueda sistemática de las correlaciones cuánticas específicas que no decrecen monótonamente con el desfasamiento. Sólo para las asociaciones C3 ...Green sulfur bacteria is a photosynthetic organism whose light-harvesting complex accommodates a pigment-protein complex called Fenna-Matthews-Olson (FMO).The FMO complex sustains quantum coherence and quantum correlations between the electronic states of spatially separated pigment molecules as energy moves with nearly a 100% quantum efficiency to there action center. In the FMO complex, seven pigment molecules, called chromophores, form a qubits network. In this research we present a method based on the quantum uncertainty associated to local measurements to quantify discord-like quantum correlations between two subsystems where one is a qubit and the other is a qudit. Three partitions of the seven chromophores network define the subsystems: one chromophore with six chromophores, pairs of chromophores, and one chromophore with two chromophores. In the first stage of the work we implement the method by calculating local quantum uncertainty (LQU), concurrence, and coherence between subsystems of pure and mixed states represented by the eigen states and by the thermal equilibrium state determined by the FMO Hamiltonian. Implementation of the LQU approach allows us to characterize quantum correlations that had not been studied before, identify the most quantum correlated subsets of chromophores, and determine that, in the strongest associations of chromophores, the LQU is a monotonically increasing function of the coherence. In the first stage of the research we show that: LQU as quantifier of quantum correlations is more general than entanglement measures, it is easier to compute than direct definition of quantum discord, it allows identification of the strongest associations in qubits networks and it can be readily implemented in dynamical models. In the second stage of the work we investigate the possibility that quantum correlations in light-harvesting complexes have a functional role enhancing energy transport efficiency. To do so, we compare LQU cumulative with energy transport efficiency.In the second stage of the research the strategyis: (1) to use a dynamic model that considers the FMO complex as an open quantum system subject to dissipation and decoherence, (2) to utilize the dynamic model to identify the conditions that allow noise-assisted energy transfer, and (3) to implement the LQU metho din the dynamic model to identify the associations of chromophores whose LQU cumulative e increases with energy transport efficiency. Implementation of the LQU approach .
Caracterización del eje ANGPT1 / TIE2 en la dormancia de las células cancerosas
No full textAfter arriving in bone, cancer cells can enter a dormancy state that can last for years, during which they are resistant to treatment. The bone microenvironment induces dormancy via mechanisms similar to the ones of hematopoietic stem cells (HSC). The receptor, TIE2, induces the dormancy of HSC and some cancer cells and is a target for anti-angiogenic treatments. However, its inhibition may restart the proliferation of cancer cells, posing the risk of bone metastasis growth, while increasing the sensitivity of cancer cells to chemotherapy. Therefore, we aimed to characterize the role of TIE2 in dormancy of bone metastases. In patient cohorts from the PROGgene database, higher levels of TIE2 in the primary tumor of breast cancer (BCa) patients are associated with a later metastasis detection, later relapse, and longer overall survival in multiple datasets. However, using flow cytometry and RT-qPCR TIE2 protein or mRNA was either very low or undetected in cultured BCa and prostate cancer (PCa) cell lines. BCa and PCa cells transduced to constitutively express TIE2, gradually lost TIE2+ cells, despite continuous antibiotic selection. Congruently 5 different patient datasets from the Oncomine database showed a significantly lower TIE2 expression in invasive BCa than healthy breast tissue. Using Doxycycline (Dox) to express TIE2, under a Tet-ON system, and FACS sorting, we obtained MCF-7 TIE2tet BCa cells with 86% to 99% TIE2+ cells. When expressing TIE2 in the presence of Dox, there was a significant decrease of cell proliferation in MTT assays, and the percentage of cells in S and G2/M phase was reduced in cell cycle experiments in MCF-7 TIE2tet but not in MCF-7 GFPtet control cells. TIE2 expression, but not GFP, significantly decreased mRNA levels of the proliferation marker Ki67 and PCNA while increasing the expression of dormancy markers p21 and p27. Determining the survival by MTT assay we found that TIE2 expression increased the resistance to the chemotherapeutic 5-Fluorouracil. To evaluate the effect of TIE2 inhibition we attempted to obtain a shark vNAR from synthetic vNAR libraries, using phage display. Only one vNAR candidate that could bind TIE2 was obtained but could not be purified. Inhibition of TIE2, with the small molecule inhibitor rebastinib, also was not possible. In vivo, 4T1 TIE2tet cells, obtained by clonal selection, and inoculated orthotopically in Balb/C mice, receiving Dox, showed significantly reduced tumor volume and weight ...El microambiente óseo induce la dormancia de células cancerosas a través de mecanismos similares al de células madres hematopoyéticas (HSC), provocando resistencia a tratamientos oncológicos. El receptor, TIE2, induce dormancia de HSC y algunas células cancerosas, haciéndolo un blanco para tratamientos antiangiogénicos. Sin embargo, su inhibición puede reiniciar la proliferación de células cancerosas, lo que plantea riesgo de crecimiento de metástasis óseas, pero al mismo tiempo aumenta la sensibilidad de células cancerosas a quimioterapia. Nuestro objetivo fue caracterizar el papel de TIE2 en la dormancia de metástasis óseas. Cohortes de pacientes de la base PROGgene muestran que niveles altos de TIE2 en tumores primarios de las pacientes de cáncer de mama (BCa) se asocian con una detección posterior de metástasis, así como recaída posterior y una larga supervivencia. Mediante citometría de flujo y RT-qPCR, no se detectaron o se dectaron bajos niveles de TIE2 proteína y ARNm en líneas celulares de BCa y cáncer de próstata (PCa). Células BCa y PCa transducidas para expresar constitutivamente TIE2, perdieron gradualmente las células TIE2+, a pesar de la selección continua de antibióticos. Congruentemente, 5 conjuntos de datos de pacientes diferentes obtenidos de Oncomine, mostraron una expresión de TIE2 significativamente menor en BCa invasivo que en tejido mamario sano. Usando Dox para expresar TIE2, bajo un sistema Tet-ON, y clasificación FACS, obtuvimos células MCF-7 TIE2tet BCa con 86%-99% de células TIE2+. Expresando TIE2 con Dox, hubo disminución significativa de proliferación celular en ensayos de MTT y el porcentaje de células en fase S y G2/M se redujo en experimentos del ciclo celular en MCF-7 TIE2tet pero no en células control MCF-7 GFPtet. Expresión de TIE2, pero no de GFP, disminuyó significativamente niveles de ARNm del marcador de proliferación Ki67 y PCNA al tiempo que aumentó la expresión de los marcadores de dormancia p21 y p27. Al determinar la supervivencia mediante el ensayo MTT, encontramos que la expresión de TIE2 aumentó la resistencia al quimioterapéutico 5-fluorouracilo. Para evaluar el efecto de la inhibición de TIE2, intentamos obtener un vNAR de tiburón a partir de bibliotecas vNAR sintéticas, utilizando “phage display”. Sólo se obtuvo un candidato vNAR que pudo unirse a TIE2 pero no pudo ser purificado. La inhibición de TIE2, con el inhibidor rebastinib, tampoco fue posible. In-vivo, células 4T1 TIE2tet, obtenidas por selecció
Photodiode fabrication based on ZnO and ZnO:Ag thin films
No full textEn este trabajo de tesis, se ha fabricado el prototipo de un fotodiodo basado en la homounión de películas de ZnO. El dispositivo consiste en la unión de una película de ZnO sin dopar y con conductividad tipo n crecida por depósito de capa atómica y de una película con conductividad tipo p de ZnO dopada con Ag crecida por baño químico. La unión fue fabricada depositando la película de ZnO:Ag sobre la película de ZnO, previamente crecida sobre un sustrato de SiO2 y recubierta parcialmente con una mascarilla epóxica. Para fabricar este fotodiodo fueron sintetizadas diversas películas de ZnO por ALD variando su espesor, así como varias películas de ZnO:Ag variando la concentración de Ag. Las propiedades topográficas, morfológicas, luminiscentes y eléctricas tanto de las películas individuales como de la homounión ZnO:Ag/ZnO fueron estudiadas usando las técnicas: microcopia electrónica de barrido, microscopia de fuerza atómica, catodoluminiscencia y curvas de corriente voltaje (I-V). La topografía de las películas de ZnO crecidas por ALD utilizada en el fotodiodo mostraron una superficie granular mientras que las películas de ZnO:Ag mostraron estar compuestas por numerosos nanorodillos. Los resultados de CL de las películas tipo n exhibieron una emisión de borde de banda (NBE por sus siglas en inglés) centrado en 3.22 eV, además de una emisión de defectos formada por dos componentes centradas en 2.5 y 2.62 eV. Las películas de ZnO:Ag exhibieron una NBE de 3.27 eV y una emisión de defectos puntuales con una única componente centrada en 2.2 eV. El origen de las emisiones de 2.2 y 2.5 eV fue asignado a defectos tipo Oi y VZn, mientras que la emisión de 2.62 eV fue atribuida a defectos presentes en la interface ZnO/SiO2. Las medidas de CL sobre la homounión revelaron una NBE centrada en 3.20 eV, y una componente de emisión en alrededor de 2.6 eV. Las curvas I-V adquiridas en ambos tipos de películas por separado mostraron un comportamiento Óhmico. Las curvas I-V del dispositivo bajo oscuridad mostraron el comportamiento rectificante característico de una unión p-n, mientras que las curvas I-V adquiridas bajo iluminación UV (365 nm) mostraron una fotocorriente con intensidad 2 veces mayor a la registrada operando el fotodiodo bajo condiciones de oscuridad.In this thesis, a photodiode prototype has been fabricated based on the homojunction of ZnO thin films. The device consist in the junction of n-type intrinsic ZnO thin film fabricated by atomic layer deposition and a p-type ZnO thin film doped with Ag synthesized by chemical bath deposition technique. The homojunction was fabricated by growing ZnO:Ag thin films onto the ZnO, previously synthesized onto a SiO2 substrate, and half covered with an epoxy mask. In order to fabricate the photodiode many ZnO thin films were synthesized by ALD technique varying its thickness, as well as ZnO:Ag thin films varying its Ag concentration. The topographical, morphological, luminescent, and electric properties of both films as well as the junction of them were studied using the following techniques: scanning electron microscopy, atomic force microscopy, cathodoluminescence and current-voltage curves. The topography of ZnO thin films synthesized by ALD shown a granular surface structure, while the ZnO:Ag films shown a nanorod structure. CL spectra for the n-type ZnO show an intense near band edge emission (NBE) centered at 3.22 eV, in addition to a defect emission consisting of two components centered at 2.5 and 2.62 eV. The CL spectra for the ZnO:Ag thin films shown a NBE centered at 3.27 eV and a point defects emission with a single component centered at 2.2 eV. The origin of the 2.2 and 2.5 eV emissions was assigned to Oi and VZn, respectively, while the 2.62 eV emission was attributed to defects present at the ZnO/SiO2 interface. CL measurements on the homojunction revealed an NBE centered at 3.20 eV and an associated point-defects emission centered at 2.6 eV. The I-V curves acquired in both type of films separately showed Ohmic behavior. The I-V curves under darkness showed the rectifying behavior characteristic of a p-n junction. In contrast, the I-V curves acquired under UV illumination (365 nm) showed a photocurrent with intensity two times higher than the recorded by operating the photodiode under dark conditions
Study of the dispersion of surface waves from seismic ambient noise in the Northern Gulf of California
No full textPresento resultados de un estudio de dispersión de ondas Rayleigh en la región Norte del Golfo de California, México basado en correlaciones cruzadas entre pares de estaciones de la Red Sismológica de Banda Ancha del Golfo de California (RESBAN) que registraron de manera simultánea ruido sísmico ambiental. Aplicando un método de inversión por ajuste de funciones de Bessel al espectro real de las correlaciones se obtuvieron curvas de dispersión de velocidad de fase promedio de la región. Los resultados que se obtuvieron son consistentes con estudios previos y al igual que en estos se observó que para periodos menores a 10 s las velocidades de fase muestran importantes variaciones. Se utilizó un rango de periodos entre 10 y 42 s para encontrar velocidades de fase y se calcularon velocidades promedio de onda P y S mediante el uso de la ecuación de dispersión de ondas Rayleigh para el caso de una capa de agua sobre un semiespacio. Así mismo, usé una variante de esta ecuación para calcular un espesor promedio de corteza muestreada. Los valores de velocidad de onda S y profundidad promedio estimados fue de 4.20 km/s y 12.97 km, respectivamente, los cuales coinciden con los valores de velocidad de onda S mapeados en otros estudios. Los resultados obtenidos en esta tesis demuestran que es posible obtener información sobre la naturaleza oceánica o continental de la corteza de la región del Golfo de California a partir del ruido sísmico ambiental, lo que abre una puerta a estudios posteriores que incluyan al ruido sísmico como parte de las técnicas complementarias en el estudio de corteza.I present results from a study of Rayleigh wave dispersion in the northern region of the Gulf of California, Mexico, based on cross-correlations between pairs of stations of the Broadband Seismic Network of the Gulf of California (RESBAN) that simultaneously recorded environmental seismic noise. I applied an inversion method that fits Bessel functions to the real component of the spectrum of the cross-correlations to obtain dispersion curves and with those the average phase velocity of the region were obtained. These results are consistent with previous studies and, it was also observed that for periods shorter than 10 s the phase velocities show significant variations. Periods ranging between 10 and 42 s were used to find phase velocities. And average P and S wave velocities were calculated by using the Rayleigh wave dispersion equation for the case of a layer of water over a half space. Likewise, a variant of this equation is also used to calculate an average thickness of the sampled crust. The S wave velocity values and average depth estimated was 4.20 km/s and 12.97 km, respectively, which matches the S wave velocity values reported in other studies. The results obtained in this thesis show that it is possible to obtain information of the oceanic or continental nature of the crust of the Gulf of California region from ambient seismic noise, which opens a door to subsequent regional studies that include seismic noise as part of complementary techniques in the study of the crust
Plasmonic microfluidic biosensor for the detection of antigens
No full textLa sensibilidad de la resonancia plasmónica de una película delgada de oro a cambios en las propiedades ópticas del medio circundante ha servido como base para el desarrollo de biosensores, haciendo que la sensibilidad sea una de las mayores ventajas de estos mismos, junto con el corto tiempo de análisis, abriendo la posibilidad de estudios dinámicos. En este trabajo de tesis se presenta el diseño y fabricación de un biosensor microfluídico plasmónico, para la detección de antígenos, utilizando la configuración de Kretschmann para la excitación de plasmones polaritones de superficie (PPS). El proceso para determinar la presencia de biopartículas específicas (antígeno) se realizó mediante la funcionalización de películas delgadas de oro ( 50 nm. de espesor), sobre un sustrato de vidrio, con el biorreceptor (anticuerpo) indicado. Este sustrato es colocado sobre el prisma semicilíndrico de la configuración de Kretschmann y se observa el desplazamiento angular del mínimo en intensidad del haz reflejado por el prisma. Las películas delgadas de oro se encuentran dentro de un sistema micro-fluídico. El sistema microfluído se fabricó en elastómero polidimetilsiloxano (PDMS) a partir de moldes maestros hechos con un proceso de fotolitografía. La implementación de un sistema microfluídico reduce el volumen de los químicos y muestras utilizadas.The sensitivity of the plasmonic resonance of a gold thin film to changes in the optical properties of the surrounding medium has served as the basis for the development of biosensors, making sensitivity one of the greatest advantages of these sensors, along with the short time analysis, opening the possibility of dynamic studies. This thesis work presents the design and manufacture of a plasmonic microfluidic biosensor for the detection of antigens, using the Kretschmann configuration to excite the surface polariton plasmons (PPS). The process to determine the presence of specific bioparticles (antigen) was carried out by functionalizing thin gold films (50 nm thick), on a glass substrate, with the indicated bioreceptor (antibody). This substrate was placed on the semi-cylindrical prism of the Kretschmann configuration and the angular displacement of the minimum in intensity of the beam reflected by the prism is observed. The gold thin films are contained within a microfluidic system. The microfluidic system manufactured with polydimethylsiloxane elastomer (PDMS) from master molds made with a photolithography process. Implementing a microfluidic system reduces the volume of chemicals and samples used
Climate model for the southern Gulf of California from the marine palynological record
No full textEste estudio contribuye al conocimiento de los quistes de dinoflagelados (QD) en el sur del Golfo de California (GC) y su relación con eventos climáticos. El principal objetivo fue investigar la influencia de la Temperatura Superficial del Mar (TSM) y los índices El Niño Oscilación Sur (ENOS) y Oscilación Decadal del Pacífico (ODP) en la distribución temporal de las especies de QD durante los años 1959-2009 AD con una resolución de muestreo de ~7 meses. Para ello, se realizaron análisis cualitativos y cuantitativos de especies de QD en sedimentos laminados de Cuenca Pescadero en el sur del GC. Las relaciones se identificaron a través de análisis estadísticos multivariados y de frecuencias. El Análisis de Componentes Principales (ACP) arrojó tres componentes, indicadores de los conjuntos de QD: A1, A2 y A3. De estos, A1 y A3 son esencialmente conjuntos de especies heterotróficas y A2 de especies autotróficas. El análisis de frecuencias evidenció ciclos similares entre los índices ENOS y ODP y los tres conjuntos de quistes. Con las correlaciones de las series de tiempo se identificó la influencia de los factores climáticos TSM, ENOS y ODP sobre los conjuntos A1, A2 y A3 como indicadores de productividad primaria (PP). Las concentraciones de los tres conjuntos y la PP, disminuyen durante los eventos fuertes de El Niño, cuando la ODP está en fase cálida. Por el contrario, hay un aumento en la PP y producción de las especies pertenecientes a los grupos A2 y A3 durante eventos fuertes de La Niña, cuando la ODP está en fase fría. Estos resultados indican que la ODP modula la PP en el sur del GC, con fases frías que aumentan la productividad, mientras que las fases cálidas la disminuyen. Estas variaciones de aumentos y disminuciones en la PP son más evidentes cuando ambos forzamientos climáticos ENOS-ODP están en fase. Para corroborar estas relaciones para el mismo intervalo, se compararon los conjuntos de QD mencionados, con los reportados en Cuenca San Lázaro, en el Pacífico de Baja California Sur, en donde se identificaron cuatro conjuntos (S1, S2, S3 y S4). La comparación de estos dos grupos de conjuntos de QD con la TSM y los índices ENOS-ODP, revela respuestas similares de los QD. La combinación A2 y S3 señala condiciones climáticas y de baja PP análogas a las del período verano-otoño para el sureste del GC. Por el contrario, la combinación A3 y S2 refleja las condiciones climáticas y de alta PP de inverno-primavera en esta región. Esta comparación también..This study contributes to the knowledge of dinoflagellate cysts (DC) and their relationship with climatic events in the southern Gulf of California (GoC). The main objective is to investigate the influence of the Sea Surface Temperature (SST) and the El Niño Southern Oscillation (ENSO) and Pacific Decadal Oscillation (PDO) indices on the temporal distribution of DC species during the years 1959-2009 AD. with a sampling resolution of ~7 months. Qualitative and quantitative analyzes of DC species were carried out in the Pescadero Basin's laminated sediments in the southern GoC. The relationships were identified through multivariate statistical and frequency analyzes. The Principal Component Analysis (PCA) yielded three components, indicators of the DC groups: A1, A2, and A3. Of these, A1 and A3 are essentially groups of heterotrophic species and A2 of autotrophic species. The frequency analysis showed similar cycles between the ENSO and PDO indices and the three groups of cysts. With the correlations of the time series, the influence of the climatic factors SST, ENSO, and PDO on the groups A1, A2, and A3 were identified as proxies of primary productivity (PP). The three groups' concentrations and the PP decrease during the strong El Niño events when the PDO is in a warm phase. On the contrary, there is an increase in PP and production of the species belonging to groups A2 and A3 during strong La Niña events, when the PDO is in the cold phase. These results indicate that the PDO modulates the PP in the southern GoC, with cold phases that increase productivity while the warm phases decrease it. These variations of increases and decreases in the PP are most evident when both ENSO-PDO climatic forcings are in phase. To corroborate these relationships for the same interval, the mentioned DC groups were compared with those reported in the San Lázaro Basin in the Pacific of Baja California Sur, four groups (S1, S2, S3, and S4) are identified. A comparison of these two sets of DC groups with SST and ENSO-PDO indices reveals similar DC responses. The combination A2 and S3 indicate climatic conditions and low PP analogous to those of the summer-autumn period for the southeast of the GoC. In contrast, the combination of A3 and S2 reflects the climatic conditions and high PP of winter-spring in this region. This comparison also indicates that from 1959-2009, the Norequatorial warm current affected both basins, while the California cold current only affected San..