Modelado y optimización de la conductividad térmica, conductividad eléctrica y propiedades de tensión de compuestos de HDPE-partículas de carbono mediante herramientas de inteligencia artificial

Edgar Miguel García Carrillo (2022, [Tesis de doctorado])

En el diseño de compuestos poliméricos, es de gran interés poder predecir y optimizar sus propiedades térmicas, eléctricas y mecánicas, antes de su fabricación, con el fin de reducir el trabajo experimental y de obtener materiales con mejor desempeño para diversas aplicaciones. Sin embargo, esta tarea es complicada debido al comportamiento complejo y no lineal de las propiedades de los compuestos. En este trabajo se desarrollaron redes neuronales artificiales (RNA) como modelos de predicción con el objetivo de aproximar la conductividad térmica, la conductividad eléctrica y las propiedades de tensión de compuestos de polietileno de alta densidad (HDPE) adicionados con partículas de carbono (PC). En la implementación de estos modelos se utilizaron datos obtenidos experimentalmente. Los compuestos fueron preparados mediante mezclado en fundido, utilizando cuatro tipos de partículas de carbono de distinta geometría a diferentes concentraciones. Las RNA de tipo perceptrón multicapa (MLP), entrenadas mediante el algoritmo Levenberg-Marquardt y con una sola capa oculta mostraron el mejor desempeño predictivo. Los modelos de RNA mostraron una buena correlación entre los datos experimentales y simulados, lo cual está evidenciado por factores de correlaciones superiores a 0.97 en los datos de prueba. Además, los modelos de predicción de la conductividad térmica y del módulo elástico basados en RNA se ajustaron en mayor medida a los datos experimentales en comparación con modelos analíticos reportados en la literatura. También, se determinó el impacto relativo de cada variable de entrada sobre las propiedades de los compuestos, a través del tratamiento de los pesos sinápticos de las RNA mediante el método connection weight. Las ecuaciones derivadas de las RNA se utilizaron como funciones de ajuste de un algoritmo genético multi- objetivo (MOGA) con el fin de optimizar los parámetros de diseño que permiten maximizar la conductividad térmica y el módulo elástico, así como minimizar la conductividad eléctrica de los compuestos. Como resultado de la optimización, se obtuvo un conjunto de soluciones óptimas que pertenecen a la frontera de Pareto.

Como resultado de la optimización, se obtuvo un conjunto de soluciones óptimas que pertenecen a la frontera de Pareto. Una prueba de conformidad se llevó a cabo para validar la capacidad de optimización del método de algoritmos genéticos. Finalmente, este modelo podría ser adaptado para su aplicación en otras propiedades de compuestos, así como en un intervalo de variables extendido.

Doctorado en tecnología de polímeros BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA QUÍMICA

Inteligencia Artificial como Estrategia en la Predicción de la Conductividad Térmica en Compuestos de Polipropileno/Nanotubos de Carbono

Daniela Alejandra Abreu Caceres (2022, [Tesis de maestría])

La eficiencia de los materiales compuestos complejos es importante a la hora de optimizar y predecir sus propiedades térmicas y eléctricas, con el fin, de ahorrar recursos, gastos y tiempo invertido antes de su fabricación, por ello, se emplean herramientas tradicionales como lo son, el uso de modelos analíticos, estos modelos, resultan fáciles de analizar, sin embargo, presenta una baja predicción a comparación de los datos experimentales. El uso de herramientas más sofisticadas, como lo son, la inteligencia artificial y una de sus ramas, el aprendizaje de máquina, resultan ser más precisos a la hora de optimizar valores. En este trabajo se analizaron las conductividades térmicas y eléctricas de los compuestos presentados en diferentes concentraciones a través de modelos analíticos, los cuales resultaron subestimar los valores de k y sobreestimar los valores de σ, con sus respectivas excepciones. Esto puede sugerir que los modelos analíticos, no aproximan los valores obtenidos experimentalmente en todos los casos. También se desarrollaron redes neuronales artificiales (RNA) como modelos de predicción con el objetivo de aproximar la conductividad térmica del polipropileno (PP) adicionados con nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNT), implementando datos obtenidos experimentalmente. Los compuestos fueron preparados mediante mezclado en fundido, utilizando diferentes tipos de concentraciones (1, 2, 3 y 4%) tanto con el tratamiento, como sin el tratamiento de ultrasonido. Las RNA de tipo perceptrón multicapa (MLP), entrenadas mediante el algoritmo Levenberg-Marquardt y con 1 capa oculta mostraron el mejor desempeño predictivo. Los modelos de RNA mostraron una buena correlación entre los datos experimentales y simulados, lo cual está evidenciado por factores de correlaciones superiores a 0.99 en los datos de prueba. Además, los modelos de predicción de la conductividad térmica basados en RNA se ajustaron en mayor medida a los datos experimentales en comparación con modelos analíticos reportados en la literatura.

Maestría en tecnología de polímeros BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA QUÍMICA

Estudio de la modificación de hueso de aguacate y su incorporación en una matriz de PLA/EVA y polifosfato de amonio compatibilizado, para la

JOSE DAVID ZULUAGA PARRA (2022, [Tesis de doctorado])

En el presente trabajo se propuso la fosfatación del hueso de aguacate con ácido fosfórico, además de la adición de urea para mejorar la estabilidad térmica y conferirle propiedades de retardancia a la flama intrínsecas al hueso de aguacate. Donde se estableció que 3 h de reacción y una concentración de ácido/urea de 1:4 fue suficiente para alcanzar una comparación de fósforo y nitrógeno cerca de 11%, de igual manera se determinó que la fosforilación mejora la estabilidad térmica del hueso de aguacate y le confiere características de retardancia a la flama, pero el biocompuesto lavado con NaOH 1N reemplaza a la urea con sodio en forma de iones y la urea promueve la formación de una capa carbonosa protegiendo al polímero mientras que el sodio no.

De igual manera, se estudió la inserción de anhídrido maleico (AM) en poli (ácido láctico) (PLA) (PLA-g-AM), buscando una relación de peróxido de dicumilo / anhídrido maleico (DCP:AM) adecuada para obtener el mayor grado de injerto. Se encontró que la relación 1:10 generó el mayor grado de injerto, que fue cerca del 1%; esto sin que el peso molecular del PLA se haya modificado significativamente. En seguida, partiendo del PLA-g-AM, se preparó el PLA funcionalizado con polifosfato de amonio (PLA-g-APP). Es importante mencionar que esta modificación química del PLA se llevó a cabo “en fundido”, sin la utilización de solvente alguno. Finalmente, se encontró que las propiedades mecánicas y la resistencia a la flama de los compuestos de PLA-g-APP son superiores a las del PLA puro. mejoran al estar funcionalizado el PLA con APP, en adición se mejora la estabilidad térmica de los compuestos de PLA y APP.

Por último, se estudió el efecto en conjunto entre el hueso de aguacate modificado y el APP, donde se estudió el aporte individual de cada de uno de los componentes formulados, se estudió el efecto en la retardancia a la flama del PLA-g-APP y el hueso de aguacate modificado, sobre una matriz de PLA/EVA, mediante pruebas de cono calorimétrico, UL-94 y LOI, donde se observó, una mejora en las propiedades de retardancia a la flama y se alcanzó una clasificación V-0. Se complementaron estos resultados con estudios fisicoquímicos a las cenizas del cono calorimétrico, donde se pudo proponer un mecanismo de retardancia, el cual es por intumescencia, además se determinó que la modificación del hueso de aguacate tiene un efecto positivo sobre la biodegradabilidad de los biocompuestos.

Doctorado en tecnología de polímeros BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA QUÍMICA

EVALUACIÓN DE LA ACTIVIDAD Y EXPRESIÓN GÉNICA DE ENZIMAS ANTIOXIDANTES (SOD, GPX, GST, GR y CAT) COMO BIOMARCADORES DE EXPOSICIÓN A FTALATOS EN CULTIVO CELULAR

Elizabeth Brassea Pérez (2023, [Tesis de doctorado])

"El plastificante bis(2-etilhexilo) ftalato (DEHP) altera el equilibrio entre la producción de especies reactivas de oxígeno y las defensas antioxidantes. A pesar de la información disponible sobre los efectos tóxicos del DEHP en organismos modelo, la respuesta celular al DEHP en especies naturalmente adaptadas para tolerar el estrés oxidativo aún no se ha explorado. Los mamíferos marinos están naturalmente adaptados para hacer frente al estrés oxidativo derivado de la isquemia/reperfusión inducida por el buceo. El objetivo de este estudio fue comparar los cambios en los indicadores de estrés oxidativo asociados al DEHP en células de músculo esquelético de humanos (Homo sapiens sapiens) y lobos marinos de California (Zalophus californianus). Se recolectaron muestras de músculo abdominal de mujeres sanas sometidas a cesárea programada, tras obtener su consentimiento informado. Las muestras de músculo de lobo marino se obtuvieron de crías encontradas recientemente muertas en la colonia de Los Islotes, Golfo de California. Las células de músculo esquelético se aislaron y cultivaron en condiciones estándar. Las células se dividieron en dos grupos. Un grupo fue expuesto a DEHP (1 mM) durante 13 días (n=25; exposición), el otro grupo se mantuvo bajo condiciones control, es decir sin DEHP añadido (n=25; control). Se midió la producción de radical superóxido (O2•-), el daño oxidativo, la actividad de enzimas antioxidantes y la expresión génica mediante métodos espectrofotométricos y RT-qPCR. En células expuestas al DEHP la producción de O2•- y la actividad de superóxido dismutasa (SOD) fueron mayores que en las células bajo condiciones control para ambas especies. La actividad de glutatión S-transferasa (GST) y los niveles de carbonilos proteicos (PC) aumentaron significativamente en las células humanas expuestas a DEHP, y no significativamente en las células de lobo marino. Por el contrario, las actividades de glutatión peroxidasa (GPx) y catalasa (CAT) aumentaron significativamente en las células de lobo marino, pero no en las de humano expuestas a DEHP. Se observó una expresión diferencial de los genes implicados en el metabolismo redox entre las células control y expuestas a DEHP y entre especies. Los patrones de expresión de 26 y 19 genes fueron significativamente diferentes en las células humanas y de lobo marino, respectivamente, después de la exposición a DEHP. En las células humanas, la expresión de la GST1 microsomal y la GST (κ, μ, θ, ω y ᴢ) fue mayor,

"The plasticizer bis (2-ethylhexyl) phthalate (DEHP) dysregulates the balance between reactive oxygen species production and antioxidant defenses. Despite the information available on DEHP’s hazardous effects in model species, the cellular response to DEHP in organisms naturally adapted to tolerate oxidative stress remains unexplored. Marine mammals are naturally adapted to cope with oxidative stress derived from diving-induced ischemia/reperfusion. The objective of this study was to compare changes in oxidative stress indicators induced by DEHP in human (Homo sapiens sapiens) and California sea lion (Zalophus californianus) skeletal muscle cells. Abdominal muscle samples were collected from healthy women undergoing planned cesarean surgery at full term after obtaining informed consent. Sea lion muscle samples were obtained from recently deceased pups at Los Islotes rookery, Gulf of California. Skeletal muscle cells were isolated and cultured under standard conditions. Cells were divided into two groups. One group was exposed to 1 mM DEHP for 13 days (n=25; treatment), and the other served as a control (n=25; no DEHP). Superoxide radical (O2•-) production, oxidative damage, antioxidant enzyme activities and gene expression were measured using spectrophotometric methods and RT-qPCR. DEHP exposure increased O2•- production and superoxide dismutase (SOD) activity in both species. While the activity of glutathione S-transferase (GST) and protein carbonyls (PC) levels significantly increased in human cells, these indicators showed a non-significant elevation in sea lion cells. In contrast, glutathione peroxidase (GPx) and catalase (CAT) activities increased significantly in sea lion but not in human cultures exposed to DEHP. Genes involved in redox metabolism showed differential expression between treatments and species. DEHP exposure led to widespread modifications in gene expression patterns, with 26 and 19 differentially expressed genes in human and sea lion cells, respectively. In human cells, DEHP increased GST1 and GST (κ, μ, θ, ω, and ᴢ), while suppressing 8-oxoguanine DNA glycosylase (OGG1), CAT, GR, and nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (NRF2) expression, suggesting increased oxidative stress and phase two detoxification processes. In contrast, DEHP increased OGG1, NRF2, GPx2 and SOD3 expression, suggesting that DEHP activates antioxidant defenses in sea lion cells, potentially contributing to maintain redox homeostasis and avoid oxidative...

Contaminantes emergentes, enzimas antioxidantes, estrés oxidativo, mamíferos, Una Salud Antioxidant enzymes, emerging pollutants, mammals, One Health, oxidative stress BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA BIOQUÍMICA ENZIMOLOGIA ENZIMOLOGIA

Aza-Michael Additions of Benzylamine to Acrylates Promoted by Microwaves and Conventional Heating Using DBU as Catalyst via Solvent-Free Protocol

Jaime Escalante García (2023, [Artículo])

In recent years, the use of solvent-free reactions represents a challenge for organic chemists, since it would help to optimize methodologies and contribute to the development of sustainable chemistry. In this regard, our research group has intensified efforts in the search for reactions that can be carried out in the absence of a solvent. In this paper, we present a protocol for the aza-Michael addition of benzylamine to α,β-unsaturated esters to prepare N-benzylated β-amino esters in the presence of catalytic amounts of DBU (0.2 eq) via solvent-free reaction. Depending on the α,β-unsaturated esters, we observed a reduction in reaction times, with good to excellent yields for aza-Michael addition.

BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA solvent free, β-aminoesters, microwaves, aza-Michaeladdition, DBU

A Computational Method for the Binding Mode Prediction of COX-1 and COX-2 Inhibitors: Analyzing the Union of Coxibs, Oxicams, Propionic and Acetic Acids

ESTEFANY BELLO VARGAS JOSE MARIO ORDOÑEZ PALACIOS (2023, [Artículo])

Among the biological targets extensively investigated to improve inflammation and chronic inflammatory conditions, cyclooxygenase enzymes (COXs) occupy a prominent position. The inhibition of these enzymes, essential for mitigating inflammatory processes, is chiefly achieved through Non-Steroidal Anti-Inflammatory Drugs (NSAIDs). In this work, we introduce a novel method—based on computational molecular docking—that could aid in the structure-based design of new compounds or the description of the anti-inflammatory activity of already-tested compounds. For this, we used eight crystal complexes (four COX-1 and COX-2 each), and each pair had a specific NSAID: Celecoxib, Meloxicam, Ibuprofen, and Indomethacin. This selection was based on the ligand selectivity towards COX-1 or COX-2 and their binding mode. An interaction profile of each NSAID was compiled to detect the residues that are key for their binding mode, highlighting the interaction made by the Me group. Furthermore, we rigorously validated our models based on structural accuracy (RMSD < 1) and (R2 > 70) using eight NSAIDs and thirteen compounds with IC50 values for each enzyme. Therefore, this model can be used for the binding mode prediction of small and structurally rigid compounds that work as COX inhibitors or the prediction of new compounds that are designed by means of a structure-based approach.

BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA anti-inflammatory, cyclooxygenase (COXs), molecular docking, NSAIDs, Celecoxib, Meloxicam, Ibuprofen,

Bioprospección de metabolitos de hongos aislados de ambientes extremos

GABRIELA GUERRA IGLESIAS (2023, [Tesis de maestría])

Las levaduras han sido utilizadas en la industria biotecnológica debido a su gran potencial

terapéutico, ya sea por sus propiedades inmunomoduladoras, antineoplásicas,

antiinflamatorias, antioxidantes, antialérgicas, antibacterianas, antifúngicas y antivirales en

general. Los extractos enriquecidos en pared celular y metabolitos secundarios de

levaduras extremotolerantes y extremófilas son valiosos desde las perspectivas

farmacéutica y biotecnológica. El principal objetivo del presente trabajo fue analizar la

bioactividad de dichos extractos enriquecidos en pared celular y metabolitos

secundarios. Para ello se realizó la obtención de extractos de una colección de levaduras

extremófilas aisladas de glaciares mexicanos y salinas de Eslovenia, crecidas en dos

condiciones de temperaturas. Se evaluó la capacidad de inducir actividad antimicrobiana,

antibioincrustante, herbicida o degradación de lípidos, así como un estudio preliminar de la

naturaleza química de las posibles moléculas presentes en los extractos de nuestro estudio.

Las levaduras crecidas a 15 ° C presentaron mayores rendimientos a los obtenidos para las

crecidas a 28 ° C de manera general. Los extractos de las levaduras Protomyces, Naganishia

albida y Rhodotorula sp.4 crecidas a 15°C, tienen una actividad parcial en la reducción de

lípidos. La cepa P4 crecida a ambas condiciones de temperatura tiene en efecto mínimamente

inhibitorio en la formación de biopelículas, al igual que la levadura P8 crecida a 15 ° C. Ninguno

de los extractos obtenidos presenta actividad antimicrobiana. Las señales de los espectros

indicaron la presencia de mayor diversidad estructural de las moléculas que componen los

extractos a 15 ° C para Cystofillobasidium y Rhodotorula sp.2 con respecto a los de 28°C. Los

extractos de Rhodotorula sp.2, Cystofillobasidium y el hongo Aspergillus pseudoviridinutans

crecidas a 28 ° C presentaron una actividad herbicida del 100 % con inhibición total del

crecimiento, mientras que en las crecidas a 15 ° C solo el extracto de Exophiala Dermatitidis

EXF.8192 presentó acción inhibitoria del crecimiento. Este estudio de bioprospección de

levaduras extremófilas abre por primera vez proyectos a desarrollar encaminados a

aplicaciones biotecnológicas.

BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA

Environmental Nanoparticles Reach Human Fetal Brains

LILIAN OFELIA CALDERON GARCIDUEÑAS ANGEL AUGUSTO PEREZ CALATAYUD ANGELICA GONZALEZ MACIEL RAFAEL REYNOSO ROBLES Héctor Gabriel Silva Pereyra Andrea Ramos Morales RICARDO TORRES JARDON Candelario de Jesús Soberanes Cerino Raúl Carrillo Esper JESÚS CARLOS BRIONES GARDUÑO Yazmin del Socorro Conde Gutiérrez (2022, [Artículo])

"Anthropogenic ultrafine particulate matter (UFPM) and industrial and natural nanoparticles (NPs) are ubiquitous. Normal term, preeclamptic, and postconceptional weeks(PCW) 8–15 human placentas and brains from polluted Mexican cities were analyzed by TEM and energy-dispersive X-ray spectroscopy. We documented NPs in maternal erythrocytes, early syncytiotrophoblast, Hofbauer cells, and fetal endothelium (ECs). Fetal ECs exhibited caveolar NP activity and widespread erythroblast contact. Brain ECs displayed micropodial extensions reaching luminal NP-loaded erythroblasts. Neurons and primitive glia displayed nuclear, organelle, and cytoplasmic NPs in both singles and conglomerates. Nanoscale Fe, Ti, and Al alloys, Hg, Cu, Ca, Sn, and Si were detected in placentas and fetal brains. Preeclamptic fetal blood NP vesicles are prospective neonate UFPM exposure biomarkers. NPs are reaching brain tissues at the early developmental PCW 8–15 stage, and NPs in maternal and fetal placental tissue compartments strongly suggests the placental barrier is not limiting the access of environmental NPs. Erythroblasts are the main early NP carriers to fetal tissues. The passage of UFPM/NPs from mothers to fetuses is documented and fingerprinting placental single particle composition could be useful for postnatal risk assessments. Fetal brain combustion and industrial NPs raise medical concerns about prenatal and postnatal health, including neurological and neurodegenerative lifelong consequences."

Environmental medicine Placental impairment Neurodevelopmental disorders Fetal brains Erythroblasts Preeclampsia Nanoparticles NPs extracellular vesicles Petrochemical pollution Villahermosa Tabasco BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA BIOQUÍMICA BIOQUÍMICA

DINÁMICA DE ACUMULACIÓN DE ARSÉNICO EN RELACIÓN A OTROS ELEMENTOS TRAZA Y POLISACÁRIDOS DE LA PARED CELULAR DE Sargassum spp. DE ARRIBAZONES

Paulina Annette Ortega Flores (2023, [Tesis de doctorado])

"La frecuencia e intensidad del fenómeno de arribazón de macroalgas marinas ha ido en aumento a nivel mundial. En el Caribe Mexicano, se ha identificado a especies pelágicas de algas pardas del género Sargassum como dominantes en estos arribazones. La gran cantidad de material que arriba a la costa ha resaltado la necesidad de generar información sobre la biología y composición química de las especies presentes en este fenómeno, la cual pueda ser incorporada en futuras estrategias sustentables de aprovechamiento de la biomasa arribada. En el presente estudio se determinaron las concentraciones totales de arsénico (As), cadmio (Cd), plomo (Pb), cobre (Cu), hierro (Fe) y zinc (Zn) en S. fluitans, S. natans I, S. natans VIII, recolectadas mensualmente durante un año, en Puerto Morelos, Quintana Roo, México mediante Espectrofotometría de Absorción Atómica (EAA). Para As, se determinó el contenido de su especie química inorgánica (iAs) en los tres morfotipos mediante voltametría. Adicionalmente, en S. fluitans se determinó el contenido de alginato, fucoidano, ácidos urónicos y sulfatos y se identificaron las variables de contribución significativa en la acumulación de As a partir de un Modelo Lineal Generalizado (GLM). La presencia de As se detectó en el 100% de las muestras; seguido de Fe (98%), Zn (90%), Cu (78%), Pb (71%) y Cd (65%). Las concentraciones máximas obtenidas en las especies pelágicas de Sargassum fueron de 255.20 mg kg-1 para As, 3.75 mg kg-1 para Cd, 17.39 mg kg-1 para Pb, 6.44 mg kg-1 para Cu, 78.27 mg kg-1 para Fe y 33.25 mg kg-1 para Zn. En general, las concentraciones promedio de los elementos analizados se encuentran en rangos previamente reportados para algas pardas. Los elementos As, Cu, Fe y Pb presentaron diferencias estadísticamente significativas entre morfotipos, mientras que los elementos Cd y Zn no. El morfotipo S. natans VIII presentó las concentraciones más elevadas de As respecto a las especies S. fluitans y S. natans I, siendo la temporada de lluvias (julio a octubre) cuando se presentaron las concentraciones más elevadas de este elemento. En cuanto al iAs, este representó del 14.15% al 81.70 % del As total (TotAs), lo que corresponde a 12.69 mg kg-1 a 62. 93 mg kg-1..."

"The frequency and intensity of the seaweed massive influx and arrival phenomenon has been increasing globally. On Mexican shores, has been identified to pelagic species of brown algae of genus Sargassum as dominant in these events. The large amount of material that reaches to the coast, has highlighted the need to generate basic information about the biology and chemical composition of the species present in the arrival phenomenon to be incorporated into future sustainable strategies for the use of Sargassum biomass. In the present study, the total concentrations were determined for arsenic (As), cadmium (Cd), lead (Pb), copper (Cu), iron (Fe) and zinc (Zn) in S. fluitans, S. natans I, S. natans VIII, collected monthly during one year, in Puerto Morelos, Quintana Roo, Mexico. For As, the content of its inorganic chemical species (iAs) was determined. Additionally, in S. fluitans the content of alginate, fucoidan, uronic acids and sulfates was determined and a Generalized Linear Model (GLM) was developed to identify the variables of significant contribution in the accumulation of As. The presence of As was detected in 100% of the samples; followed by Fe (98%), Zn (90%), Cu (78%), Pb (71%) and Cd (65%). The maximum concentrations obtained in the pelagic Sargassum species were 255.20 mg kg-1 for As, 3.75 mg kg-1 for Cd, 17.39 mg kg-1 for Pb, 6.44 mg kg-1 for Cu, 78.27 mg kg-1 for Fe y 33.25 mg kg-1 for Zn. Mean concentrations are in ranges previously reported for brown algae. The elements As, Cu, Fe and Pb showed statistically significant differences between morphotypes, while the elements Cd and Zn did not. The S. natans VIII morphotype presented the highest As concentrations respect to S. fluitans and S. natans I species, being the rainy season (July to October) when the highest concentrations was presented. –Regard to iAs. this represented from 14.15% to 81.70% of the total As (TotAs) which corresponds to 12.69 mg kg-1 to 62. 93 mg kg-1. In S. fluitans, identified the variables: Cu, uronic acids and sulfates from fucoidan, as variables that contribute significantly to the accumulation of As. Monitoring of the diverse components of sargazo is important for the decision making regarding the safe use and exploitation of this resource, as well as, the generation of basic knowledge regarding the process of metal accumulation in Sargassum upwelling."

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Propiedades energéticas, estructurales y dinámicas de O₂ en cúmulos y fase líquida

ANTHONI ALCARAZ TORRES (2023, [Tesis de doctorado])

El O₂ líquido se obtiene a través de la destilación fraccionada del aire licuado, en su estado fundamental es un triplete y algunas propiedades mesoscópicas dependen de su espín molecular. Cuando dos moléculas de O₂ interaccionan, sus espínes se acoplan a tres estados electrónicos. Actualmente, contamos con las superficies de energía potencial del dímero de O₂ más exactas, una por cada estado de espín. Conocer el potencial de un cúmulo arbitrario es un reto por resolver debido a que el número de estados de espín crece como 3ⁿ, donde ո es el número de monómeros. En este estudio se aborda la generalización del cálculo de la energía potencial para cada estado de espín en cúmulos de tamaño arbitrario a través de la representación desacoplada y con la aproximación por pares. Se realizó la búsqueda de los mínimos globales tanto en el trímero como en el tetrámero, donde el primero sirvió para validar la metodología utilizada con algoritmos genéticos y el segundo como el preámbulo para el estudio de cúmulos de mayor tamaño. En el tetrámero, las estructuras de los mínimos globales del singulete y triplete coinciden con la celda unitaria observada en fase épsilon: arreglos moleculares paralelos formando un romboide. En estados de multiplicidad mayor, se observaron estructuras que en parte coinciden con lo encontrado para el trímero y las cuales forman un arreglo en forma de gorro o pirámide triangular. En fase líquida resulta imposible abordar su estudio a través de la representación desacoplada como en el caso del trímero o del tetrámero. Los estudios experimentales sobre la estructura del O₂ líquido mostraron que en la primera capa hay un primer pico y un hombro juntos. Además, algunos estudios de dinámica molecular con la teoría de funcionales de la densidad no han podido reproducir el hombro. Por lo tanto, estudiamos la fase líquida del O₂ con dinámica molecular, mediante la aproximación por pares y dos formas de combinar los potenciales del dímero: 1) usando la aproximación canónica y 2) utilizando distribuciones de Boltzmann. Se analizo la estructura local del O₂, a presión atmosférica y en la región supercrítica, con funciones de distribución radial átomo-átomo y correlaciones de orientaciones como función de la distancia entre centros de masas. Se observó que las propuestas de combinaciones lineales de los potenciales del dímero reproducen la estructura local del oxígeno líquido. Sin embargo, la aproximación canónica reproduce con mayor detalle la estructura característica en primera capa, la cual se debe a la contribución de configuraciones como la X y H a distancias cortas. También se encontró que el origen del hombro se debe a configuraciones diferentes a las que habían propuesto otros autores.

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