Synthesis of Ferroelectric and Multiferroics Thin films of BiMnO3/ SrTiO3 and Structural, Piezoelectric, Magnetic, Optical, and Mechanical Properties Characterization

Glory Valentine Umoh (2022, [Tesis de doctorado])

Multiferroic characteristics of BiMnO3 thin films offer great prospects to explore, either

in terms of ferroelectricity, ferromagnetism, or ferroelasticity. Ferroelectric and

ferromagnetic materials can be used in data storage due to their electrical and magnetic

properties. Ferroelastic can find its application in microelectromechanical systems

devices. This dissertation focused on the synthesis, characterization, and improvement of

the multiferroic properties of polycrystalline BiMnO3 thin films as well as the elaboration

influence of Cu on the magnetism of BiMnO3 thin films. BiMnO3 films were grown on

three different substrates, Si (001), Pt-buffered Si (001), Nb-doped SrTiO3 (100), and also

doped with different amounts of Cu. The films were characterized using techniques such

as X-Ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), HRTEM

observations, by energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), atomic force microscopy

(AFM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Raman spectroscopy, Visible-near-IR

spectroscopy (Vis-NIR), electron energy loss spectrometer (EELS), nanoindenter,

superconductor quantum interference device (SQUID) magnetometer, and finally, the

polarization-electric field (P-E) hysteresis loops of the BiMnO3 thin films were conducted

at 200 and 300 K. There are several studies on the growth of thin films, however, they are

not clear and in some cases contradictory, therefore, different parameters were controlled

during the deposition in terms of working pressure, RF power, substrate, deposition

10

temperature, and target to substrate distance. After deposition ex-situ thermal treatment

was carried out in order to compensate for the volatility of bismuth and also to eliminate

secondary phase.

Kramer’s–Krӧnig analysis was used to determine bandgap, via a polynomial fit in the

energy loss function (ELF) plot with an Eg = 1.63 eV, complex dielectric function, and

static dielectric constant, ε* = 4.68 of the grown BiMnO3 thin films. The reflection

coefficient Ґl of the BiMnO3 thin films was used to elucidate the reflection loss in the

BiMnO3 thin films. XPS analysis revealed the existence of Mn charge transition of 3+

and 4+ states. Resistivity result describes BIMnO3 as a semiconductor. The

nanomechanical characterization demonstrated that the region of penetration depth was

below 10% of BiMnO3 film thickness. Young's modulus (E), hardness (H), and Stiffness

(S) were measured to be 142 ± 3 GPa, 8 ± 0.2 GPa, and 44072 ± 45 N/m respec

SÍNTESIS DE MATERIALES Materiales Multiferroicos CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA OTRAS ESPECIALIDADES FÍSICAS OTRAS OTRAS

Síntesis de sistema Cturbo/ZnO/CuO con aplicación en degradación de colorante por fotocatálisis

Jose Manuel Riega Medina (2022, [Tesis de maestría])

La contaminación del agua por compuestos orgánicos tóxicos es un problema

que ha sido estudiado y abordado de diferentes formas. Para dar una solución a

esta problemática, se han propuestos diversos métodos y mecanismos de descontaminación.

Dentro de estos, la fotocatálisis heterogénea se presenta como una

solución amigable con el medio ambiente y de bajo costo energético. Por otro lado,

la síntesis de alótropos del carbono con fotocatalizadores, ha demostrado mejorar

la actividad de estos para fotodegradar compuestos orgánicos. Adicionalmente, el

ordenamiento turboestrático del carbono, compuesto de grafeno y grafito exfoliado,

se presenta como un material promisorio ya que tiene propiedades muy parecidas

al grafeno de pocas capas [1].

En la presente tesis se sintetizó el carbono turboestrático (Cturbo) por una variante

del método dry ice. La caracterización por Difracción de Rayos X (DRX) y espectroscopía

Raman, mostró la estructura del carbono y los defectos presentes en la red

grafítica. Con la Microscopía Electrónica de Barrido (MEB) y Microscopía Electrónica

de Transmisión (MET) se observó el apilamiento turboestrático del carbono junto

con planos de grafeno y grafito exfoliado. Las propiedades texturales mostraron que

el Cturbo es un material mesoporoso con un área superficial de 634 m2/g. La prueba

de adsorción del Anaranjado de Metilo (AM) en el Cturbo determinó que el modelo

de Freundlich es el que mejor describe el tipo de adsorción entre estos. El sistema

Cturbo/ZnO/CuO se sintetizó por los métodos de calcinación y coprecipitado. La

caracterización por DRX mostró las tres fases presentes. El área superficial del sistema

aumenta con el aumento de la cantidad de Cturbo presente. En la MEB y MET

se observó las partículas de ZnO y CuO dispersas sobre el Cturbo. El ancho de banda

prohibida del sistema disminuye con el aumento de Cturbo. Las pruebas de fotocatálisis

bajo radiación ultravioleta (UV), mostraron que el Cturbo, en el sistema, aumenta

la degradación del AM en comparación a cuando se realizó la prueba solo con los

óxidos.

Este estudio presenta un nuevo método para sintetizar el ordenamiento turboestrática

del carbono y una posible aplicación de este como sustrato para mejorar las

propiedades fotocatalíticas del ZnO y CuO.

Síntesis de materiales Contaminación CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA QUÍMICA FÍSICA OTRAS OTRAS

Síntesis y caracterización de SnO2 macroporoso usando microesferas de polimetilmetacrilato

JOSE LUIS MENDOZA CASTELLANOS (2022, [Tesis de doctorado])

En el presente trabajo de tesis se obtuvieron recubrimientos

macroporosos de dióxido de estaño (SnO2) y dopado con Flúor (SnO2:F) por el

método “Doctor Blade”. Como sal precursora se utilizó Tetracloruro de estaño

pentahidratado (SnCl4-5H2O) y como dopante Fluoruro de amonio (NH4F). Las

esferas de Polimetilmetacrilato (PMMA) obtenidas mediante polimerización por

emulsión se utilizaron como platilla para obtener el material macroporoso de

SnO2 y SnO2:F. Los métodos de secado usados después del depósito de los

recubrimientos fueron de gran importancia y cruciales para evitar la formación

de imperfecciones y grietas en los recubrimientos, se propusieron dos: un

secado en un sistema cerrado (SC) y un sistema abierto (SA). Ambos procesos

de secado fueron seguidos de tratamientos térmicos para eliminar la plantilla de

PMMA. Por último, se midió la resistencia eléctrica en aire de los materiales,

obteniendo 40,855 y 5,921 Ω para el SnO2 y SnO2:F, respectivamente. Los

materiales obtenidos muestran una ligera sensibilidad al exponerse a 500 ppm

de CO lo que los hace candidatos para el sensado de este gas y algunos otros.

SÍNTESIS SnO2 CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA QUÍMICA FÍSICA OTRAS OTRAS

¿Dónde se producen los aceites esenciales en las plantas aromáticas?

DANIELA ALEJANDRA MARTINEZ NATAREN MARIA TERESA CASTILLO BURGUETE MARIANA CHAVEZ PESQUEIRA Luz María del Carmen Calvo Irabien (2023, [Artículo])

El aroma de las plantas que tanto nos deleita y transporta a un sinfín de sensaciones, se debe a la presencia de compuestos químicos altamente volátiles. Estos compuestos los podemos oler porque una vez liberados, como cuando frotamos con nuestros dedos la hoja de alguna especia, se difunden fácilmente en el aire por la alta presión de vapor que poseen. En las plantas aromáticas, existen unas glándulas epidérmicas que son las encargadas de producir y almacenar los compuestos volátiles. Sin embargo, estas estructuras son tan diminutas que son casi imperceptibles a simple vista. Por lo tanto, invitamos a conocer muy de cerca las formas, tamaños y funciones que poseen estas asombrosas glándulas.

COMPUESTOS VOLATILES CONDIMENTOS LAMIACEAE TRICOMAS GLANDULARES VERBENACEAE BIOLOGÍA Y QUÍMICA CIENCIAS DE LA VIDA BIOLOGÍA VEGETAL (BOTÁNICA) ECOLOGÍA VEGETAL ECOLOGÍA VEGETAL

Estudio de remoción en biofiltros no convencionales

Edson Baltazar Estrada Arriaga (2017, [Documento de trabajo])

La metodología utilizada para este estudio fue la implementación del método espectrofotométrico UV para la cuantificación de fármacos. Se presenta la forma del montaje del sistema de biofiltración y pruebas abióticas, así como su evaluación.

Remoción de contaminantes Filtros biológicos Compuestos orgánicos emergentes INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Identificación de compuestos orgánicos emergentes: desarrollo e implementación de metodologías para análisis por cromatografía de líquidos o gases

MARTHA AVILÉS FLORES NORMA RAMIREZ SALINAS (2011, [Documento de trabajo])

Las sustancias activas de los fármacos son una clase nueva de los así llamados contaminantes emergentes que se han incrementado en los últimos años. Las drogas veterinarias y humanas son continuamente liberadas en el ambiente como resultado de los procesos de fabricación, la disposición de productos no usados o expirados y en las excretas. La cantidad de fármacos y sus metabolitos bioactivos está siendo introducida al ambiente en pequeñas cantidades. Sin embargo, su continua introducción puede conducir a altas concentraciones a largo plazo y de forma continua, pero los efectos adversos no han pasado inadvertidos en los organismos acuáticos y terrestres. Dado la potencial peligrosidad de los fármacos en el medio ambiente, se requiere de metodologías analíticas capaces de determinar dichos compuestos a niveles traza, razón por la cual en el presente trabajo se implementa y valida la determinación de los fármacos amoxicilina, diclofenaco mediante cromatografía de líquidos y hormonas tales como 17ß-estradiol y el 17α-etinilestradiol, acetato de 17ß-estradiol y estrona, en agua potable y agua residual mediante cromatografía de gases y extracción en fase sólida.

Compuestos orgánicos Contaminantes emergentes Cromatografía de gases Cromatografía de líquidos INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Evaluación de la cinética de liberación de compuestos hidrofílicos y lipofílicos a partir de nanopartículas híbridas polímero-lípido

Evaluation of the release kinetics of hydrophilic and lipophilic compounds from polymer-lipid hybrid nanoparticles

Juan Pablo Carmona Almazán (2023, [Tesis de maestría])

En el tratamiento de enfermedades, la administración de dosis múltiples es una estrategia común para mantener la concentración de los fármacos dentro de un margen terapéutico. Sin embargo, la adherencia de los pacientes a este tipo de tratamiento puede ser un desafío, llevando a una administración irregular de dosis. Una alternativa utilizada para abordar este reto son las nanopartículas híbridas polímero/lípido(NPPLs), las cuales, con menos administraciones, tienen el potencial de alcanzar la dosis necesaria en el tratamiento, posibilitando entonces el incremento del apego al tratamiento. En nuestro proyecto, se llevó a cabo la síntesis de nanopartículas de ácido poli láctico-co-glicólico (PLGA) recubiertas de lecitina de soya, por medio de técnicas de nanoprecipitación y autoensamblaje. Además, integramos estas nanopartículas en una matriz polimérica a base de aerogeles de gelatina de manera que estuvieran distribuidas de manera homogénea y concentrada. Nuestro enfoque central radica en entender la cinética de liberación de un compuesto hidrofílico (ácido gálico) y uno lipofílico (quercetina) a partir de este sistema. Logramos sintetizar nanopartículas con un diámetro hidrodinámico de 100 ± 15 nm, 153 ± 33 y149±21 nm, en el caso de las nanopartículas vacías y cargadas con ácido gálico y cargadas con quercetina, respectivamente. La eficiencia de encapsulación del ácido gálico fue del 90 ± 5 % y de la quercetina fue del 70 ± 10 %. Los resultados que obtuvimos muestran que el ácido gálico sigue una cinética del modelo de Korsmeyer-Peppas, con un valor de n = 1.01 y la quercetina una cinética de primer orden. Dado que los compuestos encapsulados tuvieron una liberación más lenta con respecto a los compuestos libres en los aerogeles de gelatina, nuestro trabajo indica que el encapsulamiento en NPPLs de un compuesto bioactivo, independientemente de su naturaleza química, puede ayudar a retrasar su liberación y reducir el número de dosis administradas, en consecuencia, esto pudiera contribuir a incrementar el apego de un paciente al tratamiento.

In the treatment of diseases, the administration of multiple doses is a common strategy to maintain drug concentrations within a therapeutic range. However, patient adherence to this type of treatment can be challenging, resulting in irregular dosing. An alternative approach used to address this challenge involves polymer/lipid hybrid nanoparticles (NPPLs), which have the potential to achieve the necessary drug dose with fewer administrations, thereby increasing treatment adherence. In our project, we synthesized poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) nanoparticles coated with soy lecithin using nanoprecipitation and self-assembly techniques. These nanoparticles were then integrated into a polymer matrix based on gelatin aerogels to ensure homogeneous and concentrated distribution. Our main focus was to understand the release kinetics of a hydrophilic compound (gallic acid) and a lipophilic one (quercetin) from this system. We successfully synthesized nanoparticles with a hydrodynamic diameter of 100 ± 15 nm, 153 ± 33 nm, and 149 ± 21 nm for empty nanoparticles, gallic acid-loaded, and quercetin-loaded nanoparticles, respectively. The encapsulation efficiency was 90 ± 5 % for gallic acid and 70 ± 10 % for quercetin. The results we obtained indicate that gallic acid follows Korsmeyer-Peppas kinetics with a value of n = 1.01, while quercetin exhibits first-order kinetics. Since the encapsulated compounds showed slower release compared to free compounds in gelatin aerogels, our work suggests that encapsulation in NPPLs with a bioactive compound, regardless of its chemical nature, can help delay its release and reduce the number of doses administered. Consequently, this could contribute to improve patient treatment adherence.

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Análisis de expresión genética por PCR (Polymerase Chain Reaction) en embriones de pez cebra (organismo blanco) para identificar efectos tóxicos por compuestos orgánicos emergentes y detección de enterobacterias: un enfoque potencial para evaluar el efecto de contaminantes en tiempos menores de las metodologías convencionales

ANA MARIA SANDOVAL VILLASANA Jesús Hernández-Romano MARIA GUADALUPE MEDRANO BACA FABRICIO RACIEL CERVANTES DACASA (2011, [Documento de trabajo])

En el estudio se llevó a cabo la implementación de la metodología de PCR en tiempo real, así como la del procesamiento de muestras para evaluar cambios en la expresión genética. Para el objeto del estudio, se seleccionaron nueve genes (cyp1a, fzr1, ahr2, hmox, hsp7 0, mafg1, nfe212, vtg1 y mt2) cuya expresión se inducía frente a diferentes contaminantes ambientales, a partir de la información de reportes en los que se evaluaba a nivel genómico la expresión de más de 20,000 genes del pez cebra. Se realizó la validación de la metodología para evaluar la expresión relativa de genes, utilizando los embriones del pez cebra y empleando tres sustancias químicas consideradas como compuestos emergentes (el herbicida atrazina y las hormonas estradiol y 17 α-etinilestradiol) a diferentes tiempos de exposición y diferentes concentraciones (ng L-1) de cada uno de ellos.

Contaminantes emergentes Contaminación del agua Impactos en la salud Compuestos disruptores endocrinos Reacción en cadena de la polimerasa Informes de proyectos INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Relación agua-energía para apoyar la producción de alimentos en la zona de influencia del Tren Maya, tramo Palenque-Carrillo Puerto

José Javier Ramírez Luna Eduardo Venegas Reyes ULISES DEHESA CARRASCO (2019, [Documento de trabajo])

RD1907.1

En el presente informe se reporta la construcción de un área experimental para la producción de fresa, arándano y aguacate, basados en agua proveniente de un sistema de desalinización alimentado con energía solar. Dicho informe comprende la implementación de un área demostrativa para cultivo de aguacate; el establecimiento de un área demostrativa para cultivo de arándano y fresa; y la puesta en marcha del sistema de desalinización implementado en proyectos productivos.

Riego Desalación Cultivos alimenticios CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA

Corales vivos: diseño editorial como medio de divulgación científica en San Miguel, Cozumel

VÍCTOR IVÁN MORENO RODRÍGUEZ (2023, [Otro, Trabajo terminal, especialidad])

La Isla de Cozumel ha sido un lugar de cambios. De ser una isla ritual y de relajación –culto a la

diosa Ixchel– a ser un atractivo turístico. Sin embargo, Cozumel no sólo es objeto de diversión y

relajación, también de una abundante vida científica que ha logrado desarrollarse y coexistir con

la comunidad, formando parte tanto de sus pobladores como de sus visitantes, atrayendo a mucha

gente, no solo por su belleza, sino por su biodiversidad y su quehacer científico.

Hasta mediados de los años cincuenta (1950), la Isla de Cozumel pudiera considerarse poco

explorada y explotada; si bien hay indicios de culturas como la maya que la habían poblado tiempo

atrás (900 D.C.), así como de la intervención española, incluso antes de la llegada de Cortés a

América (1518), solo unos cuántos nativos, descendientes de mestizos escapando de la guerra de

castas la habitaban y explotaban sus recursos con base en la pesca y comercialización del cedro

(Sánchez, 2020).

Se cree que sus playas comenzaron a popularizarse a raíz de las declaraciones del buzo y

oceanógrafo francés Jacques-Yves Cousteau, quien consideraba a Cozumel como uno de los

mejores lugares para ejercer el buceo, ya que sus aguas turquesas otorgaban las condiciones ideales

para la exploración marina, tanto profesional como recreativa. Particularmente, una de las cosas

que más destacaba de Cozumel eran los arrecifes de coral.

Desde principios de los años ochenta, los arrecifes de coral en todo el mundo se encuentran

en una carrera contra reloj por su supervivencia. En particular, la barrera de corales

mesoamericana, de la cual forma parte Cozumel, sufrió episodios importantes del denominado

blanqueamiento o bleaching en 1983, 1998 y 2005, ya que sufrió una pérdida de alrededor del

cincuenta por ciento de corales vivos (Wilkinson, 2008).

A grandes rasgos, esta afección provoca que el pólipo del coral, que es el tejido vivo de la

colonia, se estrese y se vuelva transparente, dejando ver la estructura blanca calcificada (de ahí el nombre). Sin embargo, si las condiciones óptimas se restablecen relativamente rápido, los pólipos,

que conforman la parte superficial y viva del coral, pueden sobrevivir.

Por otro lado, una afección más reciente es la Enfermedad de Pérdida de Tejido de Coral

Duro (Stony Coral Tissue Loss Disease o SCTLD por sus siglas en inglés), documentada

inicialmente en las costas de Florida en 2014 y que se confirmó en las costas de México en 2018.

Dicha enfermedad es similar al blanqueamiento y se puede confundir. No obstante, el SCTLD es

mortal para determinadas especies, algunas de gran importancia ecológica por ser constructoras de

arrecifes, como los corales cerebro (Pseudodiploria strigosa), el coral cuerno de alce (Acropora

Palmata) entre otros, pudiendo matar una colonia entera en cuestión de semanas. Desde 2018 a la

actualidad, esta enfermedad se ha logrado extender por toda la región sur de México, la cual forma

parte del Sistema Arrecifal Mesoamericano (SAM), que se extiende desde la Península de Yucatán

hasta Honduras.

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