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Two-dimensional tunneling in a SQUID
Get PDF"Traditionally quantum tunneling in a superconducting quantum interference device (SQUID) is studied on the basis of a classical trajectory in imaginary time under a two-dimensional potential barrier. The trajectory connects a potential well and an outer region crossing their borders in perpendicular directions. In contrast to that main-path mechanism, a wide set of trajectories with components tangent to the border of the well can constitute an alternative mechanism of multipath tunneling. The phenomenon is essentially nonone-dimensional. Continuously distributed paths under the barrier result in enhancement of tunneling probability. A type of tunneling mechanism (main path or multipath) depends on character of a state in the potential well prior to tunneling. A temperature dependence of the tunneling probability in a very asymmetric (different capacitances) SQUID has a finite slope at zero temperature. A transition between thermally assisted tunneling and pure activation can be not smooth depending on current through a very asymmetric SQUID.
Kinetic arrest of direct and reverse martensitic transformation and exchange bias effect in Mn49.5Ni40.4In10.1 melt spun ribbons
No full text"Phase coexistence phenomena related to direct and reverse martensitic transformation have been studied in melt spun ribbons of the magnetic shape memory alloy Mn49.5Ni40.4In10.1. For magnetic fields above 10 kOe martensitic transformation undergoes a progressive kinetic arrest. The metastable character of the field-cooled frozen fraction of austenite into martensite was verified. An atypical incomplete reverse martensitic transformation of thermal origin was also observed. The zero-field cooled thermomagnetization curve measured at 50 kOe shows a decrease below 30 K that was accompanied by the occurrence of exchange bias effect suggesting the strengthening of antiferromagnetic interactions in martensite in such temperature range.
Efecto del Cd disuelto en agua en la germinación de semillas y el crecimiento de plántulas de Agave lechiguilla provenientes de zonas con diferente nivel de contaminación por metales
Get PDFTesis (Maestría en Ciencias Ambientales)"En el Altiplano Potosino hay regiones con alta acumulación de metale pesados en sus suelos debido a la actividad minera (e.g. Villa de la Paz, S.L.P.) la cual genera grandes desechos de escoria con alto contenido de Cu, Cd, Cr, Pb y Zn, y metaloides como As. Existen plantas con la capacidad de tolerar estos metales, llamadas “hiperacumuladoras”. En Villa de la Paz, S.L.P., se encuentran varias especies de este tipo, siendo una de las más comunes la lechuguilla (Agave lechuguilla). Sin embargo, se desconoce si son tolerantes a metales pesados en etapas iniciales de desarrollo, como son la germinación y el crecimiento de plántulas. El objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto de distintas concentraciones de cadmio, uno de los metales pesados más comunes en la zona minera de Villa de la Paz. Se colectaron semillas de Agave lechuguilla en dos municipios potosinos, Villa de la Paz (lugar muy contaminado por metales pesados) y Villa de Zaragoza (poco contaminado). Se caracterizaron física y químicamente las semillas antes de haber estado en contacto con cadmio, mediante espectroscopía infrarroja con transformada de furrier (FTIR), y por espectrofotómetro de emisión atómica por plasma inductivamente acoplado (ICP). Después se realizaron experimentos de germinación con diferentes concentraciones de cadmio disuelto en agua: 0, 1, 10, 20, 40, 60, 80 y 100 ppm. Las variables de respuesta evaluadas fueron el porcentaje de germinación, biomasa, la longitud de la radícula, la eficiencia cuántica del fotosistema II, la expresión del gen de la Metalotioneína (MT) y el daño estructural del meristemo. También se realizó la caracterización química de las plántulas de todos los tratamientos evaluados. Los estudios realizados nos informan que las semillas colectadas de Villa de la Paz presentaron mayor concentración de Al, Cd, Cu y Zn en sus tejidos, en comparación con las provenientes de Villa de Zaragoza, mientras que el análisis químico del suelo de Villa de Zaragoza muestra que la concentración por metales pesados fue casi nula. Además, las semillas de Villa de la Paz presentan menor viabilidad que las de Villa de Zaragoza. Las variables de respuesta afectadas en ambos sitios son el cadmio acumulado en las plántulas, el porcentaje de germinación y el peso seco de las semillas, mientras que la eficiencia cuántica del fotosistema II y la longitud de las radículas no fueron significativamente afectados por los tratamientos.""In the semiarid highlands there are or exist regions with high accumulation of heavy metals in soils due to mining activity (eg Villa de la Paz, SLP), which generates large waste slag with high content of Cu, Cd, Cr, Pb and Zn, and metalloids such as As. There are plants that have the ability to tolerate these metals, known as "hyperaccumulators". In Villa de la Paz, SLP, there are several species of this type, one of the most common is lechuguilla (Agave lechuguilla). However, it is unknown if this specie is tolerant to heavy metals in early stages of development such as germination and seedling growth. The purpose of this study was to evaluate the effect of different concentrations of cadmium, one of the most common heavy metals in the mining area of Villa de la Paz, on lechuguilla seeds and seedlings from areas with different pollution levels. Agave lechuguilla seeds were collected in two municipalities of San Luis, Villa de la Paz (place heavily contaminated by heavy metals) and Villa de Zaragoza (slightly polluted). Seeds were physically and chemically characterized before been in contact with cadmium, by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and inductively coupled plasma (ICP). Following the characterization of germination, experiments were conducted with different concentrations of cadmium in water: 0, 1, 10, 20, 40, 60, 80 and 100 ppm. The variables evaluated were the percentage of germination, seedling dry weight, length of radicle, the quantum efficiency of photosystem II, the gene expression of metallothionein (MT) and structural damage of the meristem. The chemical characterization of the seedlings of all treatments was also performed. Analyses showed that the seeds collected from Villa de la Paz have a higher concentration of Al, Cd, Cu and Zn in their tissues than those from Villa de Zaragoza, because the soil of Villa de la Paz is contaminated with high levels of heavy metals resulting from mining activities in the area, while the soil chemical analysis of Villa de Zaragoza showed that the heavy metals concentration was almost zero. In addition, the seeds of Villa de la Paz have lower viability than thoseof Villa de Zaragoza, because the first ones were collected from plants exposed to high concentrations of heavy metals for many years.
Coexpresión de la penicilino acilasa y chaperonas moleculares en Escherichia coli.
Get PDFTesis (Maestría en Ciencias en Biología Molecular)"La penicilino acilasa (PA) hidroliza la penicilina G produciendo ácido fenilacético y ácido 6-aminopenicilánico, siendo este último precursor de varios antibióticos semisintéticos. En el presente trabajo se evalúo la co-expresión de chaperonas moleculares para analizar el papel de estas en la expresión de la PA. Las chaperonas estudiadas fueron: DnaK-DnaJ; GroEL-GroES; ClpB y DnaK-DnaJGrpE- ClpB. Al utilizarse IPTG (25 μM) como inductor se presentó un aumento del 33.3% en la actividad de PA en el caso de DnaK-DnaJ; pero al expresarse GroELGroES la actividad disminuyó un 70.8%; un 60.4% al expresarse ClpB y un 29.2% en el caso de DnaK-DnaJ-GrpE-ClpB. Cuando solo se utilizó galactosa (5 g/l) hubo un aumento del 2.4% en la actividad de PA cuando se expresó DnaK-DnaJ y 4.8% para DnaK-DnaJ-GrpE-ClpB; mientras que disminuyó un 76.2% y 59.5% para el caso de GroEL-GroES y ClpB respectivamente. Por lo que, de las chaperonas evaluadas DnaK-DnaJ, al ser inducidas con IPTG, son las que mostraron un mejor rendimiento en la actividad de PA, mientras que GroEL-GroES por otro lado disminuye notablemente dicha actividad. Aún es necesario analizar el papel de más chaperonas especialmente las relacionadas con la vía Tat y la vía de autotransporte, que se llevará a cabo utilizando el dominio β del autotransportador MisL perteneciente a Salmonella enterica.""The penicillin acylase (PA) hydrolyzes penicillin G to produce phenylacetic acid and 6-aminopenicillanic acid, which is a precursor of several semi-synthetic antibiotics. We evaluated the co-expression of molecular chaperones to analyze the role of these in the expression of PA. The chaperones studied were DnaK, DnaJ, GroEL-GroES, ClpB and DnaK-DnaJ-GrpE-ClpB. When we used IPTG (25 μM) as inducer it was shown an increase of 33.3% in the activity of PA in the presence of DnaK-DnaJ, but in the presence of GroEL-GroES, ClpB and DnaKDnaJ- GrpE-ClpB the activity decreased 70.8%, 60.4% and 29.2%, respectively. When we used galactose only (5 g/l) there was an increase of 2.4% and 4.8% in the PA activity when DnaK-DnaJ and DnaK-DnaJ-GRPE-ClpB were overexpressed, respectively. But in the presence of ClpB and GroEL-GroES the activity of PA decreased 76.2% and 59.5%, respectively. Therefore, DnaK-DnaJ overexpressed with IPTG, showed a slight improvement on the activity of PA, meanwhile GroEL-GroES decreases significantly such activity. It will be needed further studies in order to analyze the role of more chaperones, in particular, those related to the Tat and autotransporter pathways. The last pathway will be evaluated using the β domain of the autotransporter MisL that belongs to Salmonella enterica.
On stability of integral delay systems
Get PDF"The exponential stability of a class of integral delay systems is investigated by using the Lyapunov–Krasovskii functional approach. Sufficient delay-dependent stability conditions and exponential estimates for the solutions are derived.
Caracterización hidrogeoquímica del acuífero del valle de Villa de Hidalgo, San Luis Potosí, México
Get PDFTesis (Maestría en Ciencias Ambientales)"En este estudio se determinó la calidad del agua del valle de Villa Hidalgo de acuerdo a la norma oficial mexicana NOM-127-SSA1-1994 que establece las características químicas para agua de uso y consumo humano a través de la medición de temperatura, pH, oxígeno disuelto, potencial rédox, alcalinidad, sólidos totales disueltos, cationes y aniones mayores (Ca2+, Mg2+, Na+, K+, CO3 2-, Cl-, SO4 2-, NO3- y F-) en muestras de agua de Villa Hidalgo, Villa de Arista y La Joya de Luna. Además se caracterizó espacial e hidrogeoquímicamente el agua del valle mediante diagramas de dispersión, Schoeller, Piper, Stiff y Gibbs. Los resultados obtenidos indican que el agua del acuífero somero del valle de Villa Hidalgo no es apta para consumo humano toda vez que excede los límites permisibles para nitratos. Debido a que no hay pozos que alcancen el acuífero profundo de la Formación El Abra no fue posible determinar su calidad. Sin embargo, la contaminación de las muestras de La Joya de Luna con fluoruro y nitratos abren la posibilidad de que el acuífero profundo de Villa Hidalgo exceda el límite permisible de fluoruro y nitratos en el agua, conjeturas que únicamente podrían ser corroboradas a través de la perforación de un pozo profundo en la Formación El Abra en el valle de Villa Hidalgo y realizar su análisis hidrogeoquímico. Las muestras de la Formación El Abra de La Joya de Luna presentan una composición homogénea característica de aguas bicarbonatadas de reciente infiltración o menos evolucionadas. Las muestras de Villa de Arista tienen firmas características de evaporitas con mayor grado de evolución debido a una interacción agua-roca con yesos y halita. Las muestras de Villa Hidalgo permanecen en un intervalo intermedio entre las aguas bicarbonatadas de La Joya de Luna y las aguas sulfatadas de Villa de Arista. Espacialmente, las aguas menos evolucionadas se encuentran en el sur del valle mientras que las más evolucionadas se encuentran en el norte del valle. Esta tesis aporta información sobre la calidad del agua del acuífero somero de Villa Hidalgo y permite hacer inferencias sobre la calidad del acuífero profundo de la Formación El Abra. Además, sienta las bases hidrogeoquímicas sobre la caracterización del acuífero profundo de Villa Hidalgo con potencial hídrico favorable para su aprovechamiento por la capital del estado, misma que actualmente requiere de compensar un déficit de 42.5 millones de metros cúbicosanuales.
Improvement and analysis of a pseudo random bit generator by means of cellular automata
Get PDF"In this paper, we implement a revised pseudo random bit generator based on a rule-90 cellular automaton. For this purpose, we introduce a sequence matrix HN with the aim of calculating the pseudo random sequences of N bits employing the algorithm related to the automaton backward evolution. In addition, a multifractal structure of the matrix HN is revealed and quantified according to the multifractal formalism. The latter analysis could help to disentangle what kind of automaton rule is used in the randomization process and therefore it could be useful in cryptanalysis. Moreover, the conditions are found under which this pseudo random generator passes all the statistical tests provided by the National Institute of Standards and Technology (NIST).
Oxidación anaerobia de hidrocarburos acoplada a la reducción de sustancias húmicas.
Get PDFTesis (Maestría en Ciencias Ambientales)"Las sustancias húmicas (SH) son componentes muy estables de la materia orgánica natural que se encuentran ampliamente distribuidas en ambientes acuáticos y terrestres, las cuales intervienen en procesos de biotransformación anaerobia de contaminantes tanto orgánicos como inorgánicos. La contaminación del medio ambiente por hidrocarburos como el metano, benceno y naftaleno son de vital importancia, debido a que son altamente tóxicos, carcinogénicos y de difícil degradación. Por un lado, el metano es un gas de efecto invernadero que se produce de forma natural y que al ser liberado a la atmósfera contribuye de forma significativa al calentamiento global, mientras que el benceno y naftaleno se encuentran en cuerpos de agua por emanaciones naturales de petróleo o debido a las actividades antropogénicas. La oxidación anaerobia de hidrocarburos utilizando SH como aceptores finales de electrones (AFE) es un proceso poco estudiado. No existe información sobre la oxidación anaerobia de metano (OAM) utilizando sustancias húmicas como AFE, mientras que se sabe que el benceno y el naftaleno pueden ser biodegradados bajo condiciones anaerobias utilizando otros AFE como SO42- y NO3-, pero no se tienen evidencias en presencia de SH. En este trabajo se evaluó la capacidad de diferentes inóculos para oxidar metano, benceno y naftaleno bajo condiciones anaerobias utilizando el compuesto análogo de las SH, antraquinona-2,6-disulfonato (AQDS) como AFE, así como también SH, NO3-, SO42-, Fe(III) y Mn(IV). El inóculo Ébano fue capaz de llevar a cabo la OAM con AQDS como AFE, con una concentración de consumo de metano de 1.7 mM y una reducción de AQDS de 0.41 mM después de 42 días de incubación. De la misma manera, el tratamiento con SO42- como AFE también mostró OAM; sin embargo, no fue posible documentar la reducción de este AFE. Por otra parte, no se observó OAM cuando se agregó NO3- y óxidos de Fe(III) y Mn(IV) como AFE. La oxidación anaerobia de benceno también pudo ser documentada con los inóculos Poza Rica y Ébano al utilizar AQDS como AFE. Además, el inóculo Poza Rica mostró un consumo de benceno al final del experimento de 23.7 μM en presencia de SH, pero no fue posible documentar la reducción de las mismas.En este trabajo se muestran los primeros indicios de que la OAM puede ser llevada a cabo por microorganismos reductores de SH, así como también plasma las primeras evidencias cuantitativas y directas de que ocurre la oxidación anaerobia de benceno con AQDS como AFE.""Humic substances (HS) are very stable components of organic matter that are ubiquitous in aquatic and terrestrial environments, which play a very important role in the anaerobic biotransformation of organic and inorganic pollutants. Environmental pollution caused by hydrocarbons like methane, benzene and naphthalene is very important because they are classified as highly toxic, carcinogenic and hardly degradable compounds. On the one hand, methane is a naturally produced greenhouse gas, that contributes to global warming when released into the atmosphere; on the other hand, the aromatic hydrocarbons, benzene and naphthalene, are frequently found in water bodies by both natural petroleum leaks and anthropogenic activities. Anaerobic oxidation of benzene and naphthalene has been studied applying several terminal electron acceptors (TEAs), such as SO4 2- and NO3 -. Nevertheless, there is little information documenting the anaerobic methane oxidation (AMO). In addition, no evidence has been provided that HS can serve as TEA for the anaerobic oxidation of these hydrocarbons. In this research, the capacity of different consortia to oxidize methane, benzene and naphthalene under anaerobic conditions using the humic analogue, anthraquinone-2,6-disulfonate (AQDS), as well as HS, NO3 -, SO4 2-, Fe(III) and Mn(IV) as TEAs. Ébano consortium was capable to achieve AMO with AQDS as TEA. It was observed a methane consumption of 1.7 mM and an AQDS reduction of 0.41 mM after an incubation period of 42 days. In the same way, AMO was also observed when sulfate was provided as TEA; however, there was no evidence of AMO when nitrate and ferric and manganese oxides were supplied as TEAs.
Patrones de diversidad y potencial de conservación de aves de sotobosques en estadios sucesionales tardíos y dos tipos de selva de la Huasteca Potosina.
Get PDFTesis (Maestría en Ciencias Ambientales)"Los cambios en el uso de la tierra en la Huasteca Potosina, han generado un complejo mosaico en el paisaje, provocando que las comunidades vegetales naturales, se encuentren embebidas en una matriz de vegetación en diferentes estadios sucesionales. A razón de que la vegetación secundaria ha llegado a cubrir una superficie significativa de la Huasteca Potosina, se hace necesario evaluar su potencial para la conservación de la biodiversidad en relación con las selvas maduras (baja y mediana). En el presente trabajo se llevaron a cabo capturas con redes ornitológicas en la selva baja, mediana y estados sucesionales en etapa arbórea de estos tipos de vegetación con base en la información generada evaluar el potencial de estos hábitats para la conservación de las comunidades avifaunísticas de sotobosque. Para lograr este objetivo, se estimaron los patrones espacio temporales para los atributos comunitarios de riqueza de especies, diversidad relativa y dominancia de especies; además se calculó un índice de importancia relativa de conservación. Los atributos comunitarios estimados, sugieren que la vegetación secundaria tardía es importante para la conservación por contener una alta riqueza y diversidad de aves de sotobosque. No obstante que la selva baja tuvo el mayor potencial de conservación para las aves de sotobosque de la región; ambos tipos de selva fueron trascendentes por poseer especies sensibles al disturbio humano (ej. Turdus assimilis y Thryothorus ludovicianus) y bajo alguna categoría de riesgo de acuerdo con la NOM-059 (Accipiter striatus) que no se presentaron en la vegetación secundaria. Por lo tanto, la implementación de planes de conservación en la región deberían integrar los tres tipos de vegetación aquí considerados. Para la Huasteca Potosina, aun es necesario generar conocimiento acerca de las comunidades ornitológicas, integrando información de otras comunidades vegetales presentes en la región y a las especies de los estratos vegetales intermedios y altos, y se consideren las dinámicas poblacionales e interacciones ínterespecificas de las aves.""In recent years, the Huasteca region of San Luis Potosí, Mexico has experienced major changes in land use, leading to a complex landscape mosaic, where the native vegetation is embedded in a heterogeneous successional matrix. Because secondary growth vegetation covers a significant portion of the Huasteca region, it is necessary to evaluate its potential for biodiversity conservation in relation to mature shart and medium tropical forest. I carried out mist netting, to assess the understory bird communities in short and medium tropical moist forest, and in late successional vegetation at the Huasteca region. Then, I calculated species richness, relative diversity, species dominance and a relative conservation importance index for each of these three habitats. Late successional vegetation had the highest estimated values of species richness and diversity. However, short tropical moist forests had the highest conservation potential for understory birds in the region. Both, short and medium tropical moist forests are also important for bird conservation as they contain sensitive species including the White-throated thrush, and the Carolina wren, as well as a protected species, the Sharp-shinned hawk. None of these three species were recorded in second growth habitats. Therefore, conservation strategies, should consider setting aside tracts of all three habitats. For the Huasteca region of San Luis Potosí, there are still substantial information gaps related to its avifauna. Specifically, bird communities associated to othervegetation types, as well as birds from the midstory and canopy should be investigated. Furthermore, information related to population dynamics, and interspecific interactions are also lacking.
Synthesis of nanocomposites from polyaniline, polypyrrole and carbon nanotubes, and unzipping of multi-walled carbon nanotubes for the obtention of new graphitic nanomaterials
Get PDFTesis (Doctorado en Nanociencias y Nanotecnología)"La síntesis de compositos a partir de nanotubos de carbono ha tenido como principal reto el lograr una buena dispersión de los primeros en la matriz polimérica y para ello se han utilizado diversos métodos de funcionalización. Así mismo, se busca obtener una buena interacción entre ambos componentes y que el composito resultante se beneficie de las propiedades presentes en los materiales de partida. En este contexto, en la presente tesis presentamos los principales resultados concernientes a la síntesis de compositos a partir de nanotubos de carbono multicapa (MWNTs), MWNTs dopados con nitrógeno (CNx) y de polímeros conductores electrónicos, específicamente de polianilina (PAni), polianilina sulfonada (SPAni) y polipirrol (PPy). Dicho estudio surge a partir de nuestro interés en combinar las propiedades únicas de cada componente y así obtener nuevos materiales con propiedades electrónicas y mecánicas mejoradas. Por primera vez en el ámbito científico, sintetizamos estos compositos mediante la polimerización in situ de los monómeros correspondientes mediante un método de alquilación reductiva en amoníaco líquido, al cual se denomina sales de nanotubos, y que ha sido ampliamente utilizado para la funcionalización de fulerenos, nanotubos de una (SWNTs) y de varias capas (MWNTs). En este método se disuelve litio metálico en amoníaco líquido, al que se agregan los nanotubos de carbono formando entonces una sal de nanotubos. Durante la síntesis de compositos encontramos que, ocasionalmente, tanto MWNTs como CNx se exfoliaban en los extremos o en segmentos. Decidimos entonces seguir esta línea de investigación, logrando exitosamente la obtención de nanocintas de carbono a partir de MWNTs. Encontramos que los MWNTs pueden ser abiertos longitudinalmente mediante la intercalación de litio y amoníaco, seguida por exfoliación. Los mejores resultados se obtuvieron mediante intercalación en tubos cortados y abiertos en los extremos y exfoliación con tratamiento ácido y calentamiento abrupto. El material resultante consistió en: (i) estructuras grafíticas de multicapa (nanocintas), (ii) MWNTs parcialmente abiertos y (iii) hojuelas de grafeno. A los nanotubos completamente abiertos les llamamos ex-MWNTs, los cuales se caracterizan por su gran cantidad de bordes, lo cual los hace candidatos muy atractivos para muchas aplicaciones, tales como: elaboración de nanocompositos, adsorción de gases, baterías recargables, capacitores, etc.""The synthesis of composites from carbon nanotubes has its most notable challenge in the good dispersion of carbon nanotubes within the polymer matrix. Moreover, a good interaction is also desired between both components and a synergic effect in the composite as well, resulting from the properties of each component. On this respect, in this thesis we present the main results concerning the synthesis of composites from multi-walled carbon nanotubes (MWNTs), nitrogen-doped MWNTs (CNx), and electronic conducting polymers, specifically from polyaniline (PAni), sulfonated polyaniline (SPAni), and polypyrrole (PPy). This study was motivated by our interest too combine the unique properties of each component and the obtention of composites with improved electronic and mechanical properties. For first time in science, we synthesized these composites by in situ polymerization of the corresponding monomers by means of a reductive alkylation method in liquid ammonia which is called nanotube salts. This method has been widely used for functionalization of fullerenes, single- (SWNTs), and multi-walled carbon nanotubes (MWNTs). In this method, metallic lithium is dissolved in liquid ammonia, to which carbon nanotubes are added, thus forming nanotube salts. During the synthesis of these composites we occasionally observed that both MWNTs ans CNx were opened at the tips or in segments. We thus decided to follow this research line, successfully obtaining carbon nanoribbons from MWNTs. We found that these MWNTs can be opened longitudinally by intercalation of lithium and ammonia followed by exfoliation. Intercalation of open-ended tubes and exfoliation eith acid treatment and abrupt heating provided tjhe best results. The resulting material consists of: (i) multilayered flat graphitic structures (nanoribbons), (ii) partially open MWNTs, and (iii) graphene flakes. We called the completely unwrapped nanotubes ex-MWNTs, which are characterized by a large number of edges that make them very attractive for many applications such as: composites, gas adsorption, rechargeable batteries, capacitors, etc. Characterization of their morphology, vibrational, and structure properties allowed us to propose an exfoliation mechanism for MWNTs.