Physical–Chemical Assessment of Azo Dye Basic Violet I (BVI) Discoloration Using the Corona Plasma in Batch and Flow Systems

Josefina Vergara Sanchez CESAR TORRES SEGUNDO Hugo Albeiro Saldarriaga Noreña (2024, [Artículo])

The decolorization of the Basic violet I (BVI) dye when interacted with a corona discharge is studied in the present work, taking in account two systems, batch and flux. The current and voltage were measured during the whole process in which a corona plasma was generated, with an applied power of 51.9 and 167.72 W where the transport gas was air. A batch reactor and a flow reactor were used, where 500 and 5000 mL of

samples were treated, respectively. Optical emission spectra (OES) were measured where the oxidizing species ・OH were at wavelengths of 307.597 and 310.148 nm, associated with the A2Σ+ − X2Π transition. The absorption spectra for the batch system showed a discoloration of 85.7% in the first 10 min, while in the flow system, the absorption was 93.9% at the same time and 4.5% at the same time by conventional heating. Characteristics of the final sample included an acidic solution with an electrical conductivity of 449.20 } 55.44 and 313.6 } 39.58 μS/cm, a dissolved oxygen concentration of 7.74 } 0.2 and 6.37 } 0.23 mg/L, an absorbance of 0.04 } 0.01 and 0.03 } 0.01 au, with turbidity measuring 1.22 } 1.59 and 10.34 } 4.96 NTU, and an energy cost of 1.1 × 10−1 and 6.3 × 10−1 g/kWh in the batch and continuous flow systems, respectively. The interaction of the corona plasma with water promoted the production of reactive species, resulting in the discoloration of the Basic Violet I dye.

BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA anions, degradation, dyes and pigments, electrodes, plasma

Low thermal conductivity solar domestic water heater

MIGUEL ANGEL PORTA GANDARA JOSE LUIS FERNANDEZ ZAYAS JUAN FRANCISCO VILLA MEDINA NORBERTO CHARGOY DEL VALLE (2022, [Artículo])

"Solar domestic water heaters (SWH) with thermosyphon circulation are the most common commercial applications of solar energy in Mexico. They are also becoming popular in the rest of the world, given their simplicity, good economic returns, and sustainability. Traditionally the solar collector, the piping, and the storage tank are built of copper and steel. However, wáter quality in many parts of the Mexican Northwest has high mineral contents and, when heated, results in early metal pitting corrosion of SWH parts. Short-lived water heaters are bad promoters of the technology. In this work, a SWH thermoplastic Chlorinated Polyvinyl Chloride (CPVC) is built and tested under real operating conditions in La Paz, BCS, Mexico. The optimal design is detected with the aid of a suitable numerical model. Results reveal that a full SWH-CPVC can be technically and economically convenient for the weather conditions of the Northwestern states of Mexico."

Low thermal conductivity solar water heater CPVC solar water heater Solar water heater cooper pitting corrosion Thermosiphon circulation INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA DISPOSITIVOS TERMOELÉCTRICOS DISPOSITIVOS TERMOELÉCTRICOS

Análisis a escala atómica de interfases magnéticas con aplicaciones en espintrónica

Atomic scale analysis of magnetic interfases with spintronics applications

Rocio González Díaz (2023, [Tesis de maestría])

La espintrónica es un área de la nanociencia que tiene por cometido el estudio y manipulación del espín de los electrones para el desarrollo y mejoramiento de dispositivos electrónicos. De manera particular, se ha orientado a la búsqueda de materiales para la fabricación de memorias magnéticas de acceso aleatorio (MRAM), diseñadas a partir de uniones túnel magnéticas (MTJ). Dichas uniones son heteroestructuras construidas a partir de un material aislante en cuya capa superior e inferior se dispone un compuesto ferromagnético. Una de las características de estos dispositivos es que presentan una anisotropía magnética perpendicular (PMA) y un efecto de torque por transferencia de espín (STT). Recientemente, un estudio experimental señala que la heteroestructura B2-CoAl/L10-MnAl es un candidato idóneo para la fabricación de MRAM, pues presenta PMA y STT. Sin embargo, en el trabajo experimental no se reporta un análisis de la estabilidad termodinámica de la heteroestructura. Dicho lo anterior, en este trabajo se hizo un estudio de la estabilidad termodinámica y estructural de B2-CoAl/L10-MnAl usando la teoría del funcional de la densidad (DFT). Se propusieron diferentes modelos de interfaz CoAl/MnAl y se determinó a través de un análisis energético cuál es la interfaz más estable. Los resultados obtenidos indican que la interfaz más estable sucede entre la última capa de Al del CoAl y la primera capa de Mn del MnAl. Además, se comprobó un efecto PMA en la heteroestructura B2-CoAl/L10-MnAl y se determinó que este comportamiento se origina esencialmente debido a la naturaleza ferromagnética de MnAl, pues CoAl no presenta características ferromagnéticas.

Spintronics is nanoscience area whose aim is the study and manipulation of electrons spin to development and improvement of electronic devices. In a particular way, the spintronics has focused to search of new materials to fabrication of magnetic random-access memory (MRAM), which are designed from devices call magnetic tunnel junctions (MTJ). This devices are heterostructures built from an insulating material with a ferromagnetic compound on top and bottom layers and characterized by the perpendicular magnetic anisotropy and spin-transfer torque (STT) effects prensent on it. Recently, an experimental study indicates the B2-CoAl/L10-MnAl heterostructure is a suitable candidate for the fabrication of MRAM based on MTJ devices. Nevertheless, the thermodynamic stability of the heteroestructure is not reported in the experimental work. Therefore, in this work a study of the thermodynamic and structural stability of B2-CoAl/L10-MnAl was performed using density functional theory (DFT). Different CoAl/MnAl interface models were proposed and the most stable interface was determined by an energy analysis. The results obtained, indicate that the most stable interface occurs between the last Al layer of CoAl and the first Mn layer of MnAl. In addition, a PMA effect in the B2-CoAl/L10-MnAl heterostructure was demonstrated and it was determined that this behaviour is essentially due to the ferromagnetic nature of MnAl, since CoAl does not present ferromagnetic characteristics.

simulaciones computacionales, interfases magnéticas, estabilidad termodinámica computational simulation, magnetic interfaces, termodinamic stability INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE MATERIALES PROPIEDADES DE LOS MATERIALES PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

Hacia el desarrollo de un nuevo antiparasitario basado en células en suspensión de Carica papaya

CYNTHIA ALEJANDRA GUZMÁN MEDINA (2023, [Tesis de doctorado])

Las enfermedades parasitarias son un problema de salud pública que afectan a más de la

quinta parte de la población a nivel mundial. Además de la morbilidad que generan, sino

son tratadas y controladas de manera adecuada pueden llegar a causar la muerte.

En el mercado existen diferentes antiparasitarios comerciales, que si bien son efectivos,

presentan diferentes efectos adversos tanto para el individuo parasitado (i.e. destrucción

de la microbiota intestinal) como para el medio ambiente. Este panorama señala la

relevancia de desarrollar tratamientos antiparasitarios más amigables con el ambiente y con

menores efectos adversos que estén disponibles actualmente en el mercado. Productos

obtenidos a partir de plantas con propiedades anti-parasitarias, cultivadas in vitro en

condiciones controladas, podrían representar una alternativa realista. Entre ellas figura la

planta Carica papaya, especie de zonas tropicales y subtropicales del planeta a cuyos frutos

se les adjudica actividades antiparasitarias. Estas propiedades se atribuyen a algunos de

sus compuestos concentrados en el latex y en las semillas como la papaina, la

quimiopapaína, la lisozima, la glicil-endopeptidasa, la proteasa de cisteína y el benzil-

isotiocinato.

El objetivo del presente trabajo fue evaluar la actividad antiparasitaria in vitro e in vivo de

un conjunto de callos y líneas de células de papaya de Carica papaya contra cisticercos de

Taenia crassiceps (cestodo) y contra trofozoitos de Entamoeba histolytica (protozoario). Los

extractos acuosos obtenidos a partir de callos y células cultivados en placa o en suspensión,

respectivamente, de las diferentes líneas de papaya revelaron alta capacidad cisticida

(>98% de mortalidad) in vitro contra cisticercos de Taenia crassiceps. En la evaluación in

vivo la línea no transformada obtuvo mayor efecto cisticida a 10mg/mL reduciendo el

número de cisticercos gemantes y aumentando los cisticercos calcificados en niveles

similares a los obtenidos utilizando antiparasitarios comerciales (albendazol y niclosamida).

Las líneas transformadas y sin transformar de papaya evaluadas indujeron una alta

capacidad amebicida (97% de mortalidad) in vitro contra trofozoitos de Entamoeba

histolytica. Las diferentes líneas transformadas y sin transformar de papaya redujeron

significativamente el número de abscesos amebianos y previnieron la hepatomegalia de

manera no significativamente diferente que el anti-parasitario comercial (metronidazol).

Los resultados generados en el presente estudio señalan al extracto acuoso obtenido a

partir de cultivos en suspensión de células de papaya transformada y no transformada

indujeron alto nivel de protección in vitro e in vivo por lo tanto; este es un producto efectivo

para el tratamiento de la cisticercosis y la amebiasis.

Parasitic diseases are a public health problem that affect more than a fifth of the population

worldwide. Additionally, and along with the morbidity the produce, they can cause death if

they are not treated and controlled adequately.

There are different commercial antiparasitic on the market which, although effective,

present different adverse effects both for the individual (i.e., destruction of the intestinal

microbiota) and for the environment alike. This panorama points out the relevance of

developing more environmentally friendly antiparasitic treatments with fewer adverse effects

than the ones currently available on the market. Products obtained from plants with anti-

parasitic properties, grown in vitro under controlled conditions, could represent a realistic

alternative. Among them is the Carica papaya, a species from tropical and subtropical areas

of the planet whose fruits are believed to have antiparasitic activities. These properties are attributed to some of its compounds concentrated in the latex and seeds such as papain,

chymopapain, lysozyme, glycyl-endopeptidase, cysteine-proteinase and benzyl-

isothiocyanate.

The objective of the present work is to evaluate the in vitro and in vivo antiparasitic activity

of a set of papaya callus and cell lines from Carica papaya against cysticerci of Taenia

crassiceps (cestode) and against trophozoites of Entamoeba histolytica (protozoan). The

aqueous extracts obtained from callus and cells cultured in plates or in suspension,

respectively, of the different papaya lines revealed high cysticidal capacity (>98% mortality)

in vitro against Taenia crassiceps cysticerci. Meanwhile, in the in vivo evaluation, the non-

transformed line obtained a greater cysticidal effect at 10 mg/mL, reducing the number of

budding cysticerci and increasing calcified cysticerci at levels like those obtained using

commercial antiparasitic (albendazole and niclosamide). The papaya lines evaluated

induced a high amoebicidal capacity (97% mortality) in vitro against Entamoeba histolytica

trophozoites. The different papaya lines significantly reduced the number of amoebic

abscesses and prevented hepatomegaly in a non-significantly different manner than the

commercial anti-parasitic (metronidazole).

The results produced in this thesis indicate that the aqueous extract obtained from

suspension cultures of transformed and non-transformed papaya cells induced a high level

of protection in vitro and in vivo. Therefore, this may represent an effective product for the

treatment of cysticercosis and amoebiasis.

CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA CIENCIAS AGRARIAS Carica papaya, antiparasitario, células en suspensión, T. crassiceps, E. histolytica. Carica papaya, antiparasitic, in-suspension cells, T. crassiceps, E. histolytica.

Multiplication of native endomycorrhizae isolated from arid soils on organic substrates in wheat plants (Triticum aestivum)

JOSÉ RAFAEL PAREDES JÁCOME ROSALINDA MENDOZA VILLARREAL ROBERTO GREGORIO CHIQUITO CONTRERAS Luis Guillermo Hernández Montiel VALENTIN ROBLEDO TORRES Homero Ramírez Rodríguez (2023, [Artículo])

"Purpose Organic residues of coffee pulp, sugarcane bagasse and mature bovine manure are a source of organic matter and nutrients for the multiplication of endomycorrhizae consortia. Therefore, the purpose of this research is to multiply the AMFs in such substrates to decrease soil and water pollution. Method A pot experiment under greenhouse conditions was conducted in order to evaluate the influence of agricultural residues (C2-GEC, C3-PAR, C12-PRO, C14-ZAR) with different genera of endomycorrhizae isolated from semi-arid soils, 75 days after the crop was established. Agronomic characteristics and mineral content of N, K, Ca, Mg, and Fe in root and shoot were evaluated in wheat (Triticum aestivum). Results Multiplication of endomycorrhizae was influenced by the residue type. Greater production of spores was ob-served in the coffee pulp, followed by the sugarcane bagasse, where a higher colonization was obtained in combination of C2-GEC and C3-PAR consortia. This consortia combination also was one of those that have increased the content of N, K, Ca, Mg, and Fe in roots and shoots of wheat.Conclusion Combination of native endomycorrhiza substrates and consortia provides an alternative tool that benefits the physiology and nutrition of the plant to be used in sustainable agricultural production systems."

Coffee pulp, Sugarcane bagasse, Bovine manure, Mycorrhizal fungi, Organic waste CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA CIENCIAS AGRARIAS AGRONOMÍA FERTILIDAD DEL SUELO FERTILIDAD DEL SUELO

Desarrollo de interfaces de electrodos para la detección electroquímica de Bisfenol A: Estudio teórico

JAZMIN DELGADO AVILEZ (2023, [Tesis de maestría])

El bisfenol A (BPA), es un contaminante de origen industrial presente en efluentes y

aguas naturales, que representa un alto riesgo para el entorno ambiental y para la salud humana debido a su inherente toxicidad y su limitada capacidad de degradación. En este contexto, los sensores electroquímicos, generalmente basados en electrodos de carbono, son herramientas fundamentales con el propósito de detectar y cuantificar esta molécula. Sin embargo, estos dispositivos enfrentan desafíos sustanciales derivados de la inactivación electroquímica, un fenómeno atribuido a la formación de una capa aislante o polimerización durante el proceso de detección. La descripción de los mecanismos de reacción BPA/superficie del electrodo puede ser útil para identificar los sitios activos y contribuir a la elucidación del proceso de polimerización.

En esta investigación, se implementó un estudio teórico mediante Teoría de Funcionales de la Densidad (DFT) con el propósito de analizar con profundidad las interacciones entre el BPA en sus diversos estados de oxidación: oxidada (O), reducida (R) y monoprotonada (r*) y materiales de carbono. A tal efecto, se empleó el grafeno funcionalizado (plano basal, borde tipo silla y zigzag) como modelo representativo de la superficie del electrodo. Finalmente se evalúan las posibilidades de la dimerización del BPA o polimerización sobre varios grupos funcionales. El objetivo principal radica en la detección de grupos funcionales específicos que puedan inducir procesos secundarios, los cuales actúan como obstáculos para la eficaz detección electroquímica del BPA. La información resultante se instituye como un recurso valioso con miras al diseño y la optimización de sensores electroquímicos con un desempeño más robusto y sofisticado.

A continuación, se detalla la sinopsis general de este trabajo describiendo cada capítulo y las etapas involucradas en el estudio del modelo teórico de DFT para el sistema de reacción BPA/superficie del electrodo.

Capítulo 1. Estado del arte tanto de los usos industriales como las implicaciones

ambientales asociadas al Bisfenol A. Una de las problemáticas que se destacan es la necesidad de una detección precisa de esta molécula mediante sensores electroquímicos cuya limitación es la inactivación que presentan. También se describe la justificación del trabajo, así como el uso del modelo computacional, además de los objetivos y la hipótesis del mismo.

Capítulo 2. Descripción de los fundamentos teóricos basados en primeros principios, de la Teoría de Funcionales de la Densidad (DFT), con un enfoque especial en las aproximaciones para desarrollar modelos representativos que optimicen el tiempo de cálculo. Además, se detallan las características de la estructura y la superficie de los materiales de carbono considerados en el proceso de modelado.

Capítulo 3. Detalle del proceso de construcción del modelo de superficie para el estudio de las interacciones BPA/superficie del electrodo, donde se empleó el modelo del plano basal,así como los bordes tipo silla y zigzag del grafeno, con funcionalizaciones que incluyen COOH, OH, éter, epóxido, cetona y terminaciones de hidrógeno.

Bisphenol A (BPA) is a contaminant of industrial origin present in effluents and natural waters. It represents a high environmental and human health risk due to its inherent toxicity and limited degradation capacity. In this context, electrochemical sensors, generally based on carbon electrodes, are fundamental to detecting and quantifying this molecule. However, these devices face substantial challenges from electrochemical inactivation, a phenomenon attributed to forming an insulating layer or polymerization during the sensing process. The description of the BPA/electrode surface reaction mechanisms can be helpful to identify the active sites and contribute to the elucidation of the polymerization process.

In this research, a theoretical study was implemented using Density Functional Theory (DFT) to analyze in depth the interactions between BPA in its various oxidation states: oxidized (O), reduced (R), and monoprotonated (r*) and carbon materials. For this purpose, functionalized graphene (basal plane, saddle edge, and zigzag) was used as a representative model of the electrode surface. Finally, the possibilities of BPA dimerization or polymerization on various functional groups are evaluated. The main objective is detecting specific functional groups that can induce secondary processes, which act as obstacles to the effective electrochemical detection of BPA. The resulting information is a valuable resource for designing and optimizing electrochemical sensors with more robust and sophisticated performance.

The general synopsis of this work is detailed below, describing each chapter and the

stages involved in the study of the theoretical DFT model for the BPA/electrode surface reaction system.

Chapter 1. State of the art of industrial uses and the environmental implications associated with Bisphenol A. One of the problems that stands out is the need for precise detection of this molecule using electrochemical sensors, whose limitation is the inactivation they present. The justification of the work is also described, as well as the use of the computational model, in addition to its objectives and hypothesis.

Chapter 2. Description of the theoretical foundations based on first principles of Density Functional Theory (DFT), focusing on approaches to develop representative models that optimize calculation time. Additionally, the structure and surface characteristics of the carbon materials considered in the modeling process are detailed.

Chapter 3. Detail of the construction process of the surface model for the study of BPA/electrode surface interactions, where the basal plane model was used, as well as the chair- type and zigzag edges of graphene, with functionalizations that include COOH, OH, ether, epoxide, ketone, and hydrogen endings.

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS Oxidación de fenoles, Teoría de funcionales de la densidad (DFT), electrodos de carbono, desactivación electroquímica, Bisfenol A (BPA). Phenol oxidation, Density Functional Theory (DFT), carbon electrodes, electrochemical deactivation, Bisphenol A (BPA).