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Microbial reduction of palladium: mechanisms, modeling and applications in wastewater treatment systems
Get PDFTesis (Doctorado en Ciencias Ambientales)"El potencial metabólico que poseen los microorganismos de cambiar el estado de oxidación de los metales es ampliamente conocido y constituye una herramienta poderosa que se puede emplear en el desarrollo y aplicación de nuevas técnicas de biorremediación. En la actualidad, no sólo la recuperación de metales sino también la producción de nanopartículas metálicas es un tema de interés y las propuestas de enfoque biotecnológico han surgido como opciones prometedoras para alcanzar este propósito. El paladio (Pd) es considerado como un metal precioso con propiedades excepcionales lo cual lo hace atractivo para aplicarlo en muchas áreas de la industria, aumentando su uso y demanda. Sin embargo, su abundancia en la tierra
es limitada y los esfuerzos por recuperarlo cuando se encuentra presente en efluentes y residuos es mínimo. Esta tesis se enfoca en ofrecer una solución a esta problemática, se propone un método biológico para la recuperación de Pd y producción de nanopartículas de Pd(0). Para lograr tal objetivo se evaluaron un cultivo puro de Geobacter sulfurreducens, cepa PCA y lodo granular metanogénico a fin de entender los mecanismos involucrados. G. sulfurreducens es un microorganismo con capacidades metabólicas
excepcionales, se encuentra ampliamente distribuido en suelo y sedimentos, y su notable capacidad fisiológica es de gran interés desde el punto de vista biotecnológico. Los resultados obtenidos demostraron, por vez primera, que G. sulfurreducens es capaz de acoplar la oxidación de acetato con la reducción de
Pd(II) y producir nanopartículas de Pd(0). Los parámetros células:Pd, composición del medio, pH, especiación, concentración de Pd(II) y la presencia de un mediador redox son de relevancia en el proceso. Se demostró que la adición de un mediador redox como la antraquinona-2,6-disulfonato (AQDS), favorece la síntesis extracelular de nanoapartículas de Pd(0), lo cual favorece la separación de las nanoparticulas, previniendo el posible envenenamiento del catalizador evitando interacciones del Pd con compuestos de azufre (por ejemplo, grupos tiol presentes en las proteínas). Hasta ahora, solo cultivos puros habían sido utilizados para la síntesis de nanopartículas, sin embargo, para aplicaciones prácticas esta condición tiene
limitaciones. Por lo tanto, en este trabajo también se evaluó la capacidad de lodo granular metanogénico para reducir Pd(II) a Pd(0) mediante la adición de diferentes donadores de electrones. Los resultados obtenidos demostraron que es posible lograr la reducción de paladio y formación de nanopartículas empleando etanol como donador de electrones. Este estudió constituyó el primer reporte en el uso
exitoso de un consorcio para la recuperación de Pd(II) y formación de nanopartículas de Pd(0) tanto en lote como en continuo empleando reactores tipo UASB (por sus siglas en inglés, upflow anaerobic sludge blanket). Además, la biomasa enriquecida con el Pd(0) fue utilizada en la transformación de contaminantes recalcitrantes de interés ambiental y se promovieron reacciones de deshalogenación, hidrogenación y nitro-reducción como efecto del catalizador de paladio.""The metabolic potential of microorganisms to change the oxidation state of metals is widely known and constitutes a powerful tool to develop and implement novel bioremediation techniques. Nowadays, not just the recovery of metals but also the production of metallic nanoparticles is a major issue and biotechnological approaches have emerged as promising options to accomplish this. Palladium (Pd) is considered a precious metal with remarkable properties which make it attractive to many areas in industry. However, its abundance is limited on earth and efforts for its recovery when present in effluents and residues is limited. This dissertation focuses on this problematic by proposing a biological method for the recovery of Pd and the production of Pd(0) nanoparticles. With this objective, pure cultures of Geobacter sulfurreducens, strain PCA, and methanogenic granular sludge were evaluated to understand the mechanisms involved. G. sulfurreducens is a microorganism with exceptional metabolic capacity, ubiquitous in sediments and soil, its hallmark physiological capability is of great interest from the biotechnological point of view. Results obtained demonstrated, for the first time, that G. sulfurreducens can couple the oxidation of acetate to the reduction of Pd(II) with the concomitant production of Pd(0) nanoparticles. Parameters such as cells:Pd ratio, medium composition, pH, speciation, Pd(II) concentration and the presence of a redox mediator were identified of significant relevance in the process. Extracellular synthesis of Pd(0) nanoparticles was promoted using anthraquinone-2,6-disulfonate (AQDS) as redox mediator, which represents the advantage of a simple separation method and prevention of catalyst poisoning by avoiding Pd interactions with sulfurous compounds (e.g. thiol groups of proteins from bacteria). Until now, only pure cultures of bacteria had been used for palladium nanoparticles production; however, for practical applications this condition would face limitations. Hence, in this work methanogenic granular sludge was studied for its ability to reduce Pd(II) to Pd(0) by using different electron donating substrates. Obtained results demonstrated that it is possible to achieve palladium reduction and nanoparticles production by providing ethanol as electron donor.
The Epl1 and Sm1 proteins from Trichoderma atroviride and Trichoderma virens differentially modulate systemic disease resistance against different life style pathogens in Solanum lycopersicum
Get PDF"Fungi belonging to the genus Trichoderma, commonly found in soil or colonizing plant roots, exert beneficial effects on plants, including the promotion of growth and the induction of resistance to disease. T virens and T atroviride secrete the proteins Sm1 and Epl1, respectively, which elicit local and systemic disease resistance in plants. In this work, we show that these fungi promote growth in tomato (Solanum lycopersicum) plants. T virens was more effective than T atroviride in promoting biomass gain, and both fungi were capable of inducing systemic protection in tomato against Altemaria solani, Botrytis cinerea, and Pseudomonas syringae pv. tomato (Pst DC3000). Deletion (KO) of epl1 in T atroviride resulted in diminished systemic protection against A. solani and B. cinerea, whereas the T virens sm1 KO strain was less effective in protecting tomato against Pst DC3000 and B. cinerea. Importantly, overexpression (OE) of epl1 and sm1 led to an increase in disease resistance against all tested pathogens. Although the Trichoderma WT strains induced both systemic acquired resistance (SAR)-and induced systemic resistance (ISR)-related genes in tomato, inoculation of plants with OE and KO strains revealed that Epl1 and Sm1 play a minor role in the induction of these genes. However, we found that Epl1 and Sm I induce the expression of a peroxidase and an alpha-dioxygenase encoding genes, respectively, which could be important for tomato protection by Trichoderma spp. Altogether, these observations indicate that colonization by beneficial and or infection by pathogenic microorganisms dictates many of the outcomes in plants, which are more complex than previously thought.
Maximum power point tracking based on sliding mode control
Get PDF"Solar panels, which have become a good choice, are used to generate and supply electricity in commercial and residential applications. This generated power starts with the solar cells, which have a complex relationship between solar irradiation, temperature, and output power. For this reason a tracking of the maximum power point is required. Traditionally, this has been made by considering just current and voltage conditions at the photovoltaic panel; however, temperature also influences the process. In this paper the voltage, current, and temperature in the PV system are considered to be a part of a sliding surface for the proposed maximum power point tracking; this means a sliding mode controller is applied. Obtained results gave a good dynamic response, as a difference from traditional schemes, which are only based on computational algorithms. A traditional algorithm based on MPPT was added in order to assure a low steady state error.
Solitones no autónomos en fibras ópticas
Get PDF"Soluciones solitónicas de las ecuaciones de Schrôdinger no lineales de coeficientes variables que describen muchas situaciones reales de propagación solitónica se pueden obtener usando el mapeo de ‘integrabilidad diseñada’ a la ecuación estandar de Schrôdinger no lineal de coeficientes constantes propuesto por He y Li. En este trabajo se presenta este método para el caso de fibras con ganancia/pérdida y se aplica a los casos de los solitones en fibras ópticas con amplificadores y los solitones brillantes en fibras no amplificadas.""Soliton solutions of the non-linear Schrödinger equation of variable coefficients which describe many real cases of solitonic propagation can be obtained by means of the ‘designable integrability’ mapping to the standard non-linear Schrödinger equation of constant coefficients proposed by He and Li. In this paper, this method of obtaining the non-autonomous soliton solutions is presented for the general case of optical fibers with gain/loss, and applied to fibers with amplifiers, and those allowing the propagation of bright solitons.
Análisis de la susceptibilidad por procesos de remoción en masa en la subcuenca del río San Marcos, Sierra Norte de Puebla, México
Get PDF"Los procesos de remoción en masa (PRM) son considerados procesos geomorfológicos que afectan grandes áreas en ocasiones, pobladas. Los PRM resultan de la combinación de diversos factores tanto naturales como antrópicos y pueden generar además daños a la infraestructura, pérdidas humanas. La identificación y zonificación forman las primeras y más importantes labores en el contexto de prevención y mitigación de estos fenómenos. En este trabajo se presenta un mapa de susceptibilidad por procesos de remoción en masa para la subcuenca del río San Marcos, Sierra Norte de Puebla, México. Para su elaboración, se analizaron y se combinaron los factores condicionantes y desencadenantes por medio del método heurístico de Mora y Vahrson (1994), en un Sistema de Información Geográfica (SIG). Los factores físicos tenidos en cuenta fueron: pendiente, hipsometría, litología, precipitación anual y mensual. Paralelamente se determinó la morfometría de la subcuenca San Marcos a partir de un Modelo Digital de Elevación (MDE). El análisis de la morfometría fue conducido con la finalidad de caracterizar la geomorfología de la subcuenca de manera cuantitativa y determinar la relación que guarda con los deslizamientos de ladera. Los resultados mostraron que las zonas más susceptibles a los movimientos de terreno, clasificadas como de susceptibilidad media, alta y muy alta, se localizan en el centro-noroeste de la subcuenca y abarcan un 30% de la superficie, y en ellas se asientan localidades tales como: Pahuatlán del Valle, Tlacuilotepec, San Pablito, Tlalcruz de Libres Xilepa y Xolotla, por mencionar algunos. Los rangos de susceptibilidad baja y muy baja ocupan el resto de la superficie, con el 70%. La validación cualitativa del mapa de susceptibilidad mostró una superficie acumulativa de 1 ����2 afectada por PRM, de los cuales el 91 % de estos procesos se identificaron en las zonas clasificadas como de muy alta, alta y media susceptibilidad; esto podría indicar que el mapa de susceptibilidad tiene un grado de certeza bastante aceptable, por lo que puede ser usado como base para el estudio puntual y más detallado de la zona, por su propensión a sufrir futuros deslizamientos de ladera. Los datos y mapas obtenidos y analizados en este trabajo corroboran la utilidad del uso de la Teledetección y los Sistemas de Información Geográfica para delimitar zonas más susceptibles a desarrollar PRM.""Landslides or Mass-wasting processes are considered geomorphological processes that affect large areas, in some cases highly populated. Landslides are the result of the combination of various factors, both natural and anthropogenic, they can cause damage to infrastructure as well as human losses. Identifying and zoning are the first and most important tasks in the context of prevention and mitigation of these phenomena. In this work a landslide susceptibility map is presented for the sub-basin of San Marcos, Sierra Norte de Puebla, México, an area well known for its landslide problems. For its elaboration, the conditioning and triggering factors were analyzed and combined using the Vahrson & Mora’s heuristic method (1994), using a Geographic Information System (GIS). The physical factors taken into account were: degree of slope, hypsometry, lithology, annual and monthly precipitation. Alongside the morphometry of the San Marcos sub-basin was determined from a Digital Elevation Model (DEM). A morphometry analysis was conducted in order to characterize the geomorphology of the watershed and quantitatively determine the relationship with the landslides. The results showed that the most susceptible zones for landslides, classified as medium, high, and very high susceptibility are located in the center-northwest of the basin, covering 30% of the area, where some communities are settled such as Pahuatlán del Valle, Tlacuilotepec, San Pablito, Tlalcruz de Libres, Xilepa y Xolotla, amongst others. The low, and very low susceptibility ranges occupy the rest of the surface, with 70%. The qualitative validation of the susceptibility map showed a cumulative area of 1.06 ����2 affected by landslides, of which 91% of these processes were identified in areas classified as very high, high and medium susceptibility; this could indicate that the susceptibility map has a very acceptable degree of certainty, so it can be used as a basis for a punctual and more detailed study of the area and their local zonation and susceptibility to future landslides. The data and maps generated and analyzed in this study corroborate the usefulness of remote sensing and GIS to delimitate areas susceptible to landslides. Remote sensing studies using several layers of information could be very useful to asses remote areas prior to field campaigns and punctual studies, saving time and economic resources.
Funcionalización de óxido de grafeno con nanopartículas de paladio y su aplicación en la detección de hidrógeno
Get PDFTesis (Doctorado en Nanociencias y Materiales)"El grafeno es una estructura bidimensional de átomos de carbono con hibridación sp2, dispuestos en un arreglo hexagonal. El uso del grafeno en cualquier aplicación está determinado por la calidad y cantidad del material. La calidad, cantidad, tamaño y estructura de las capas de grafeno varían en función de las aplicaciones deseadas. Si bien, los métodos de exfoliación química de grafito permiten obtener derivados de grafeno en suficiente cantidad, como es el caso del óxido de grafeno (GO); los procesos de intercalación/oxidación inherentes al método, comprometen las propiedades de conductividad eléctrica. En la presente tesis doctoral, se reporta la síntesis de nanopartículas de paladio (PdNPs) funcionalizadas en óxido de grafeno y su evaluación en la detección del gas hidrógeno. En la primera sección se realizó la síntesis de óxido de grafeno por exfoliación química, que involucra procesos concurrentes de intercalación/oxidación ácida en ambientes oxidantes. Los resultados de la caracterización muestran que la estructura de GO, comprende simultáneamente átomos de carbono con hibridación sp2 y sp3, con orden de corto alcance para cada estado. Posteriormente se realizó la incorporación in situ de las nanopartículas de paladio en óxido de grafeno, mediante el método hidrotérmico asistido por microondas (MHAM), que favorece una mayor interacción química entre ambos materiales. Los resultados de la caracterización estructural, morfológica y de conductividad eléctrica; muestran que el método MHAM permite la reducción de los precursores metálicos y su subsecuente anclaje, así como la reducción de GO, para obtener nanoestructuras conductoras de grafeno-paladio (PdGO) con alta calidad. A partir de este material se realizaron sensores prototipos para la detección del gas hidrógeno (H2), mezclado en aire sintético y a temperatura ambiente. Los resultados de la detección por impedancia mostraron que estos sensores, poseen sensibilidades muy reproducibles, con un tiempo rápido de respuesta y recuperación, en un rango de concentraciones de H2 que van desde 0.01 % vol. (100 ppm) a 5 % vol., (50000 ppm). Estos resultados muestran que es factible obtener sensores eficientes de H2, con señales fiables y reproducibles mediante un método práctico y rentable de preparación, en condiciones atmosféricas reales. Además, que la detección en este tipo de sensores resistivos, el control de la conductividad eléctrica es esencial.""Graphene is a two-dimensional structure of carbon atoms with sp2 hybridization, arranged in a hexagonal array. The utility of graphene is determined by its atomic width and the mobility of charge carriers (electron and holes). The quality, number, size and structure of the graphene layers vary depending on the methods of synthesis. Although chemical exfoliation methods allow to obtain graphene derivatives in sufficient quantity, such as graphene oxide (GO), the intercalation and oxidation processes inherent to the method, may strongly affect electrical conductivity of these nanomaterials. In this thesis, the synthesis of palladium nanoparticles (PdNPs) functionalized with graphene oxide, and its evaluation in the hydrogen detection is reported. In the first section, the synthesis of graphene oxide performed by chemical exfoliation is presented, which involves concurrent acid intercalation-oxidation processes in oxidizing environments. The characterization results show that the structure of GO, simultaneously comprises carbon atoms with sp2 and sp3 hybridization with shortrange order. Subsequently, we perform in situ incorporation of palladium nanoparticles onto graphene oxide layers, taking advantage of its structural features and report on the hydrothermal synthesis method assisted by microwave (MHAM), which improved an increased chemical interaction between the two components. The results of the structural characterization of morphological and electrical conductivity, show that hydrothermal-microwave method allows, both the reduction of metal precursors and their anchorage onto highly exfoliated reduced graphene oxide, in order to obtain conductive graphene-palladium (PdGO) nanostructures with high-quality. The synthesized PdGO nanomaterial was used to fabricate prototype sensors for detecting hydrogen gas (H2) mixed in synthetic air at room temperature. The response impedance of these sensors display reproducible sensitivities, with a fast response time and recovery in a range of H2 concentration from 0.01% vol. (100 ppm) to 5% vol. (50000 ppm). Thus, it is feasible to achieve efficient H2 detection sensors, with reliable and reproducible signals through a practical and cost-effective method of preparation, under real atmospheric conditions. However, to detect H2 with such resistive sensors, a precise tuning of the electrical conductivity of the prototype sensor is required.
Síntesis de nanoestructuras a base de TiO2 obtenidas por el método hidrotérmico asistido con microondas
Get PDFTesis (Doctorado en Nanociencias y Materiales)"En el presente trabajo se reporta la síntesis rápida de TiO2 cristalino en fase anatasa con planos {001} expuestos en superficie mediante el método hidrotérmico asistido con microondas. Dos diferentes catalizadores de hidrólisis (HF y H2SO4), fueron utilizados como agentes controladores de planos expuestos. Como precursores de titanio, un material cristalino de dióxido de titanio, un alcóxido y TiF4 son reportados. Nanoestructuras con morfología tipo cúbica elongada de anatasa TiO2 fueron sintetizadas a partir del material cristalino de dióxido de titanio (TiO2 Degussa P25) usando HF como agente controlador de planos expuestos durante 5 h de reacción. Un incremento en el tiempo de irradiación no mostró una mejora en los planos expuestos de las partículas. Las partículas tipo cúbicas elongadas exhibieron planos expuestos {001}, {100} y {101}. Remanentes de flúor anclados en la superficie de los planos expuestos {001} fueron evidenciados por espectroscopía fotoelectrónica de rayos X (XPS). El HF actuó como agente controlador de planos expuestos al disminuir la energía superficial de los planos {001} promoviendo la
formación de partículas tipo cúbicas elongadas en ambiente hidrotérmico a 190 °C. Fue necesaria una calcinación posterior a 400°C para eliminar los remanentes de HF, sin que la morfología cúbica elongada fuera afectada. Nanoestructuras decaedrales de bipirámide truncada fueron obtenidas a partir de TiF4 y HF como precursores. Las concentraciones de HF (10 %) y TiF4 (0.06 M) fueron las óptimas para la formación de partículas decaedrales sin irradiación de microondas. Estas partículas decaedrales de bipirámide truncada exhibieron tamaños promedios de ~250 nm. Bajo irradiación de microondas de 4 h se favoreció el aumento en el tamaño de las partículas decaedrales a ~350 nm. A 8 h de reacción arreglos jerárquicos de nanoestructuras decaedrales de bipirámide truncada fueron identificados por microscopía electrónica de barrido (SEM). Estructuras jerárquicas de microesferas autoensambladas por partículas tipo cúbicas fueron sintetizadas a partir de H2SO4 y TTIP como agente controlador de planos expuestos y precursor de titanio, respectivamente. Las estructuras jerárquicas fueron sintetizadas a una concentración de 2.0 mol/L de H2SO4. A concentraciones mayores las microesferas se aglomeraran formando estructuras tipo coliflor.
La actividad de las estructuras jerárquicas de microesferas autoensambladas fue evaluada en la producción de hidrógeno en la reacción de water splitting. Una producción de H2 de 1000 μmol durante 6 h fue alcanzada con las estructuras jerárquicas de microesferas autoensambladas a las cuales previamente se les
depositó nanopartículas de CuO en superficie. La síntesis de planos expuestos de anatasa TiO2 es una estrategia relativamente joven para mejorar las propiedades catalíticas superficiales, el método hidrotérmico asistido por microondas permite crecer planos {001} que, de manera natural, no se crecen debido a su baja estabilidad termodinámica. Estos materiales prometen un buen desempeño para la producción de hidrógeno como fuente de energía alterna renovable que será de gran importancia en un futuro inmediato como se estudia en el presente trabajo de tesis.""In this work, we report the fast synthesis of crystalline TiO2 anatase phase with {001} exposed facets by means of microwave assisted hydrothermal method. Two different catalysts (HF y H2SO4) of hydrolysis were used as the control agent of the exposed facets. As precursors of titanium, a crystalline material of titanium dioxide, an alcoxide, and TiF4 are reported. Nanostructures with cubic-type morphology of anatase TiO2 were synthesized using the crystalline material of titanium dioxide (TiO2 Degussa P25) and HF as the control agent of the exposed facets during 5 h of reaction. An increment in the duration of the reaction does not show an improvement of exposed facets of the particles. Elongated cubic-type particles presented exposed facets {001}, {100}, and {101}. Remaining anchored fluorines on surface of the {001} exposed facets were evidenced by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). HF act as the control agent of the exposed facets to decrease the surface energy of {001} facets and promotes the formation of elongated cubic-type particles in hydrothermal environment at 190 °C. Furthermore, a calcination at 400 °C is necessary to eliminate the remainings of hydrofluoric acid, which does not affect the elongated cubic morphology. Decahedral nanostructures of truncated bipyramids are obtained from TiF4 y HF as precursors. The concentration of HF (10 %) and TiF4 (0.06 M) is found to be optimal for the formation of decahedral particles of truncated bipyramids without microwave irradiation. These decahedral particles of truncated bipyramid shape have average size of ~250 nm. Under microwave irradiation of 4 h favors the size increase of the decahedral particles to ~350 nm. For 8 h of reaction, hierarchical arrangements of decahedral nanostructures of truncated bipyramids are identified by SEM. Hierarchical structures of self-assembling microspheres by cubic-type particles were synthesized with H2SO4 and TTIP as the control agents of the exposed facets and precursor of titanium, respectively. Hierarchical structures have been synthesized at 2.0 mol/L H2SO4. For bigger concentrations, the microspheres are agglomerated forming cauliflower-like structures.
Caracterización estructural, química y morfológica de nanopirámides truncadas de Au por microscopía electrónica de transmisión
Get PDFTesis (Maestría en Nanociencias y Nanotecnología)"La elucidación de estructuras cristalinas por difracción de rayos-X se ha limitado a cristales de aproximadamente 50 μm. Para conocer la estructura detallada de “nanocristales”, se requieren técnicas que permitan: Alcanzar resolución atómica y obtener datos confiables (intensidades cinemáticas). El uso de la novedosa técnica “Difracción de Precesión” (PED) en TEM permite superar las limitaciones de las técnicas convencionales de análisis estructural, siendo una herramienta invaluable para la completa caracterización de nanocristales, obteniendo simultáneamente: información estructural, espectros e imágenes. El correcto uso de la técnica PED, podría contribuir a explicar la morfología de las pirámides (triangulares o hexagonales), que presentan “Reflexiones Prohibidas” (FR) en los “Patrones de Difracción de Área Selecta” (SAED) dichas reflexiones has sido atribuidas a defectos (fallas de apilamiento) que provocan cambios en la estructura interna del cristal (estos cambios pueden ser vistos como una segunda fase cristalina), los cuales podrían ser los responsables de la morfología tipo prisma. En el presente trabajo se incluye la síntesis de “nanopirámides truncadas de Au”. Las partículas crecieron en solución de etilenglicol usando como precursores HAuCl4, CTAB y PVP. Se analizó la composición química, la morfología y la estructura usando distintos modos de operación en el microscopio de trasmisión. La composición química se determinó usando “Espectroscopia de Dispersión de Rayos X”, complementando este análisis con imágenes en “Contraste Z”. La morfología se analizó adquiriendo imágenes en “Campo Claro” (BF) y “Campo Obscuro” (DF). Adicionalmente se calculó el espesor de cristal usando “Espectroscopia de Perdida de Energía de Electrones” (EELS). La estructura y los defectos cristalinos en las partículas se analizaron con imágenes en “Alta Resolución” (HRTEM) y “Patrones de Difracción de Electrones” (ED), con comportamiento cinemático. No se encontraron impurezas en los cristales. Los resultados confirman la forma de “pirámide truncada”. Las imágenes de alta resolución revelan contraste complejo y patrones de Moiré. El estudio de las intensidades medidas en los patrones de difracción, indica que el modelo de fallas de apilamiento es adecuado para describir el defecto observado (no así el modelo de macla). ""Structural elucidation of materials, using X-Rays is restricted to crystals around 50 μm. For a detailed analysis of "nanocrystals", a technique who allows atomic resolution and reliable intensity data (cinematic diffraction) is required. By using the novel "Precession Electron Diffraction"(PED) technique, we could be able to overcome the limitations of conventional techniques for structural analysis, with the advantage of TEM allow us to obtain simultaneously: structural information, spectra and images. This advantage was exploited for describing with detail Au nanopyramids. This crystals with two morphologies (triangular and hexagonal), have "Forbidden Reflections" (FR) in they "Selected Area Diffraction Patterns" (SAED). These reflections have been attributed to stacking faults, which might be responsible for the pyramid type morphology. In this work we include the synthesis and detailed characterization of nanopyramids. The pyramids grew from an ethylene glycol seed solution, using as precursors HAuCl4, CTAB and PVP. The chemical composition was studied using “Energy Dispersive X-ray spectroscopy” (EDS). These studies were supplemented acquiring Z-contrast images. The morphology was analyzed using the TEM modes: "Bright Field" (BF), "Dark Field” (DF). The thickness of the sample was calculated using the "Energy Loss Spectroscopy" (EELS). The structure and defects in crystals were analyzed by "High Resolution TEM" (HRTEM) and with “Precession Electron Diffraction Patterns”, which have kinematical nature. No impurities from precursors (using EELS and EDS) were found. The particle shape, which can be described as “truncated triangular pyramids”, was confirmed. HRTEM images show complex contrast and “Moiré Patterns”. By studying the intensities in diffraction patterns, was concluded that the defect present in the particle could be described as a “staking fault”.
Barotropic FRW cosmologies with Chiellini damping
Get PDF"It is known that barotropic FRW equations written in the conformal time variable can be reduced to simple linear equations for an exponential function involving the conformal Hubble rate. Here, we show that an interesting class of barotropic universes can be obtained in the linear limit of a special type of nonlinear dissipative Ermakov-Pinney equations with the nonlinear dissipation built from Chiellini´s integrability condition. These cosmologies, which evolutionary are similar to the standard ones, correspond to barotropic fluids with adiabatic indices rescaled by a particular factor and have amplitudes of the scale factors inverse proportional to the adiabatic index.
Efecto de la topología del tren de potencia en la vida de las baterías
Get PDFTesis (Maestría en Control y Sistemas Dinámicos)"El trabajo de tesis Efecto de la topología del tren de potencia en la vida de las baterías tiene la finalidad de evaluar el desempeño de las baterías en función del tren de potencia del vehículo en el que son utilizadas; en particular su tiempo, su temperatura y corriente demandada. Las topologías del tren de potencia utilizadas en en análisis incluyen ultracapacitores y convertidores de potencia. El análiss de las topologías toma en cuenta modelos dinámicos eléctricos del ultracapacitor y la batería, así como modelos de temperatura y tiempo de vida. Se obtienen guías de dimensionesmiento de componentes con base en el análisis dinámico de demanda y la potencia demandada por el ciclo de manejo; además en el criterio se consideran los voltajes y corrientes máximos de cada dispositivo. A partir del análisis realizado y el criterio de diseño obtenido, se realizan simulaciones numéricas de cada topología considerando diferentes patrones de manejo con el fin de evaluar el desempeño de las baterías y de la topología en función del ciclo de conducción. El análisis realizado de esta manera constituye la aportación principal de la tesis, misma que no existe en la literatura.""The aim of this work is to evaluate the battery performance as a function of the vehicle power train. The life cycle, temperature and maximum current demanded are the main aspects that are taken into account in the evaluation. The power train topologies studied in this analysis include ultracapacitors and power converters; moreover, electric dynamic models of the ultracapacitors and batteries are used. Design guidelines are derived from the dynamic analysis of the power demand as a function of the driving cycle and they include the operation restrictions of the energy storage system as the maximum operation voltage and current. The proposed design guidelines along with the performed analysis are evaluated using numerical simulation in every topology for different driving cycles. This analysis constitutes the main contribution of this thesis, which does not have a precedent in the literature.