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Caracterización estructural y óptica de nanotubos de carbón funcionalizados con Ni y Ag
LUCILA CRUZ CASTRO (2017)
109 páginas. Maestría en Ciencias e Ingeniería de Materiales.
Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (México).
En la presente investigación, se estudiaron las propiedades de los nanotubos de carbono multipared (NTCMP) funcionalizados con nanopartículas (NPs) mono y bimetálicas de níquel y plata en diferentes concentraciones relativas (Ni: Ag, 1:1, 9:1, 1:3, 3:1). La oxidación de los NTCMP fue mediante un tratamiento ácido con ácido nítrico (HNO3) con una pureza del 70 %. Este trabajo se centró en la funcionalización a partir de impregnación química y de la reducción de las sales metálicas; este método fue preferido debido a que las NPs logran un reacomodo uniforme sobre los NTCMP. En años recientes, se ha comprobado que la adición de NPs metálicas a NTCMP presentan características superiores comparado con el uso aislado por una parte de NTCMP o NPs, distintos grupos alrededor del mundo han encontrado nuevas y mejores propiedades electrónicas, magnéticas, mecánicas y ópticas. La caracterización estructural y óptica de las muestras se realizó mediante las siguientes técnicas: Microscopia Electrónica de Barrido (MEB), Microscopia Electrónica de Transmisión de Alta Resolución (MET), Difracción de rayos X (DRX), Espectroscopia Raman (Raman), Espectroscopia UV-Visible (UV-Vis) e infrarrojo (IR). De acuerdo con lo anterior, la presente investigación tiene como propósito contribuir al conocimiento de las características superficiales de los diferentes materiales que se sintetizan y se aplican en el análisis de las propiedades para definir distintas aplicaciones a futuro.
In this research, the properties of multiwall carbon nanotubes (NTCMP) functionalized with mono and bimetallic, nickel and silver nanoparticles (NPs) in different relative metal concentrations (Ni:Ag, 1:1, 9:1, 1:3, 3:1). NTCMP oxidation is carried out by an acid treatment with 70% purity nitrate acid (HNO3). This work focused the functionalization through chemical impregnation following the reduction of the metal salts, this method is favored because the NPs achieve a relative uniform distribution over the NTCMP. In recent years, it has been found that the addition of metal NPs imparts superior characteristics to the NTCMP compared to the isolated use of NTCMP or NPs, various groups around the world have found new and improved electronic, magnetic, mechanical and optical properties. The structural and optical characterization of samples was performed by means of the following techniques: Scanning Electron Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy High Resolution (TEM), X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy (Raman) spectroscopy UV -Visible (UV-Vis) and infrared (IR). According to the above, this research aims to contribute to the knowledge of the surface characteristics of the different materials synthesized to analyze a reduced set of physical properties to contribute basic knowledge and enable the definition of different applications in a future follow up to this project.
Master thesis
Microscopía electrónica; Nanopartículas metálicas; Impregnación química. Optical spectroscopy. Espectroscopía óptica. Nanotubos de carbono. Compuestos organometálicos. QC454.O66 BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA QUÍMICA ANALÍTICA ESPECTROSCOPÍA DE EMISIÓN
SPECTROSCOPIC CHARACTERIZATION OF YB3+ DOPED BARIUM ZIRCONATE
JORGE ROBERTO OLIVA UC (2008)
"We present our research on visible upconversion luminescence in Yb3+ doped Barium Zirconate (BaZrO3, BZO) under NIR excitation. Barium Zirconate was synthesized by hydrothermal method. The visible luminescence is attributed to both, Yb3+ cooperative emission and rare earth impurity upconversion emissions. Since the presence of Tm3+ and Er3+ impurities was not detected by absorption spectra, it has to be very low concentration. The strong intensity of all peaks is interesting considering the very small concentration. This fact suggests very efficient upconversion processes involving traces of Tm3+ and Er3+ ions having the Yb3+ ions as sensitizers. The emission band centered at 504 nm is twice the energy of the normal luminescence of a single ion, suggesting that it is the result of the radiative relaxation of an excited Yb3+-Yb3+ pair. For all Yb3+ concentrations, the lifetime for the Yb3+ cooperative emission is nearly half of the lifetime of single Yb3+ ion emission, suggesting the upconversion mechanisms are two photon uponversion processes. FTIR Spectra was recorded to indentify hydroxil groups, residual H2O and ionic bonds for the cubic crystalline structure of BZO.
In addition, we present the thermodarkening effect in 0.5 at% Yb3+:BaZrO3 microcrystal (an increase of the UV-VIS edge band with annealing temperature). Both, the cooperative up-conversion emission under NIR excitation and fluorescence lifetimes of cooperative emission, increase with annealing temperature. Under UV and VIS excitation no emission of Yb2+ ions could be observed. This suggests that the broad band absorption in the UV-VIS region that increase with annealing temperature might be related to F color centers and oxygen vacancies which are responsible for the inhibition of the Yb2+ ion emission."
Master thesis
OPTICAL SPECTROSCOPY, ANNEALING EFFECT, LUMINISCENCE PROPERTIES, MICROCRYSTALS CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA ESPECTROSCOPÍA DE EMISIÓN
UV TO RED UPCONVERSION EMISSION FROM ERBIUM YTTERBIUM CODOPED BARIUM ZIRCONATE
JOSE SAMUEL PEREZ HUERTA (2007)
"Visible upconversion emission of Er3+ in nanocrystalline BaZrO3 (BZO) powder is obtained under IR excitation in the range between 900 to 1050 nm. In single Er3+ doped BaZrO3 the blue emission was neglected and when Yb3+ is added then it acts as a sensitizer. The BZO was prepared by a hydrothermal process at low temperature (100◦C). The synthesized nanocrystalline cubic perovskite phase remains stable under subsequent annealing treatment up to 1000◦C. Additional or different crystalline phases or segregation were not detected. Green and red emissions of Er3+ are enhanced in the codoped samples of Yb3+ − Er3+ by three orders of magnitude. The blue emission dependents on both excitation power and pump wavelength. It is the first time that upconversion emission is observed in a BaZrO3 matrix. A possible mechanism for the UV to red emission under NIR excitation is discussed based on experimental results."
Master thesis
BARIUM ZIRCONATE, RARE EARTHS, OPTICAL SPECTROSCOPY, X-RAY, DIFFRACTION CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA
Spectroscopic analysis of TiN thin films deposited by DC and pulsed reactive magnetron sputtering
MIRIAM PERALTA ARRIOLA (2019)
En este trabajo de tesis se presenta un estudio del crecimiento de películas delgadas de nitruro de titanio (TiN) por la técnica de erosión iónica reactiva con magnetrón elaboradas con DC y DC pulsada. La importancia del estudio de este material es por sus propiedades iónicas y covalentes, en especial, las películas de TiN exhiben excelentes propiedades químicas y físicas, como baja resistividad, alta dureza y resistividad térmica. La emisión del plasma, durante el proceso de crecimiento de la película, fue analizada en tiempo real por espectroscopia de emisión óptica (OES) y las películas fueron medidas por elipsometría espectroscópica in situ. Se eligieron líneas de emisión específicas para cada elemento y se analizó el comportamiento de las especies neutras y iónicas en el plasma, monitorizando los cocientes de línea para cada uno de los depósitos. Se realizaron experimentos de variación de parámetros como presión de trabajo, flujo de gas y potencia de trabajo. Por medio del análisis de espectroscopia de emisión óptica se logró distinguir la transición entre el modo metálico y envenenado. Para la fuente DC el envenenamiento del blanco ocurre con flujos de gas reactivo menores y la tasa de crecimiento es significativamente menor que para la fuente DC pulsada. Se encontraron las condiciones óptimas de depósito para cada una de las fuentes y se obtuvieron películas estequiométricas con índices de refracción cercanos al del TiN reportado. Las películas de TiN por DC y DC pulsada presentaron alta adherencia según las pruebas de rayado realizadas. Se logró la reproducibilidad de las películas elaboradas por ambas fuentes, y se mostró que la monitorización por medio de OES permite relacionar la emisión del plasma con propiedades específicas de las películas.
In this work, we present a study of the growth of titanium nitride thin films (TiN) by DC and Pulsed reactive magnetron sputtering. The importance of the study of this material is due to the ionic and covalent properties that it has, in particular, TiN films exhibit excellent chemical and physical properties, such as low resistivity, high hardness and thermal resistivity. Plasma emission, during the film growth process, was analyzed in real time by optical emission spectroscopy (OES) and the films were measured by in situ spectroscopic ellipsometry. Specific emission lines were chosen for each element and the behavior of the neutral and ionic species in the plasma was analyzed, monitoring the line ratios for each of the deposits. Variation parameters experiments such as work pressure, gas flow and work power were performed. Through the optical emission spectroscopy it was possible to distinguish the transition between metallic and poisoned mode. For the DC source, target poisoning occurs with lower reactive gas flows and the growth rate is significantly lower than for the pulsed DC source. The optimal deposit conditions were found for each source and stoichiometric films were obtained with refractive indexes close to the reported TiN. TiN films by DC and pulsed DC showed high adhesion according to the scratch tests performed. It was possible to achieve the reproducibility of films made by both sources, and it was shown that monitoring by OES allows to relate the plasma emission with specific properties films.
Master thesis
Espectroscopia de emisión óptica, erosión iónica, nitruro de titanio, elipsometría optical emission spectroscopy, magnetron sputtering, titanium nitride, ellipsometry INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE MATERIALES PROPIEDADES DE LOS MATERIALES PROPIEDADES DE LOS MATERIALES
Estudio de la interacción de un láser con un ion atrapado
JOSE MANUEL VARGAS MARTINEZ (2008)
Actually it is possible to trap single ions in Paul or Penning traps, charged particles are confined in space via electromagnetic fields. A trapped ion can have a lot vibrational energy which is undesirable in some applications. In this thesis, starting from the Hamiltonian of a trapped ion in a harmonic potential, it is shown that is possible to get Jaynes-Cummings and anti- Jaynes- Cummings¬like transitions in the intermediate intensity regime, that is, adjusting the intensity of the laser that induce the coupling between the intemal and vibrational states of the ion proportionally to the vibrational frequency of the ion; these transitions are useful because make possible to extract the vibrational energy. In our treatment we consider that the ion and the laser are in resonance what eliminate the need of using tuned lasers.
Also, the problem of a trapped ion in a trap with time-dependent parameters interacting with a laser field is analyzed. By using a set of time-dependent unitary transformations is shown that this system is equivalent to the interaction between a quantized field and a two level system with time dependent parameters. The Hamiltonian is linearized in such a way that can be solved with methods that are found in some papers and that involve time-dependent parameters. The linearization is free of approximations and assumptions on the parameters of the system as are, for instance, the Lamb-Dicke parameter, the time-dependency of the frequency trap and the detuning, with what we can obtain the best solution for this kind of sytem.
En la actualidad es posible atrapar iones individuales en trampas de Paul o de Penning, las partículas cargadas son confinadas en el espacio mediante campos electromagnéticos. Un ion atrapado puede contener mucha energía vibracional lo cual es indeseable en ciertas aplicaciones. En esta tesis, partiendo del Hamiltoniano de un ion atrapado en un potencial armónico, se demuestra que es posible encontrar transiciones tipo Jaynes-Cummings y anti-Jaynes-Cummings en el régimen de intensidad intermedia, es decir, ajustando la intensidad del láser que induce el acoplamiento entre los estados internos y vibracionales del ion proporcionalmente a la frecuencia de vibración del ion; estas transiciones son de utilidad porque hacen posible extraer dicha energía vibracional. En nuestro tratamiento consideramos que el ion y el láser están en resonancia lo que elimina la necesidad de usar láseres sintonizables.
También se analiza el problema de un ion atrapado en una trampa dependiente del tiempo interactuando con un campo láser. Mediante un conjunto de transformaciones unitarias con parámetros dependientes del tiempo se muestra que este sistema es equivalente a la interacción entre un campo cuantizado y un sistema de dos niveles con parámetros dependientes del tiempo. El Hamiltoniano se linealiza de tal forma que puede ser resuelto mediante métodos que se encuentran en la literatura y que involucran parámetros dependientes del tiempo. La linealización está libre de aproximaciones y de consideraciones sobre los parámetros del sistema como son, por ejemplo, el parámetro de Lamb- Dicke, la dependencia temporal de la frecuencia de la trampa y la desintonía, con lo que se logra obtener la mejor solución para este tipo de sistema.
Doctoral thesis
Ion lasers Harmonic oscillator Spectroscopy CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA MECÁNICA MECÁNICA ESTADÍSTICA
Superficies cónicas integradoras en espectroscopía de tejido biológico
martin de jesus torres vargas (2020)
The use of diffuse reflectance spectroscopy is confined to the use of optical fibers or integrating spheres which are flexible probes for the study of optical parameters such as absorption and spreading, in in vitro or in vivo samples; in order to detect or diagnose diseases. In this work a new method is proposed in combination with the spectroscopic technique mentioned, using conical integrating surfaces, with the aim of being used in the future for the detection of breast cancer. A tissue classification system is proposed, where, through the use of vector support machines, different types of tissue can be correctly classified with a 100% accuracy rate, presenting a stable spectrum regardless of the shape or area the sample is from.
El uso de la espectroscopía de reflectancia difusa está confinado al uso de fibras ópticas o de esferas integradoras las cuales son ampliamente usadas para los estudios de parámetros ópticos como absorción y esparcimiento, en muestras in vitro o in vivo; con el fin de detectar o diagnosticar enfermedades. En este trabajo se propone un nuevo método en combinación con la técnica espectroscópica mencionada, empleando superficies cónicas integradoras, con el objetivo de ser empleado en un futuro para la detección de cáncer de mama. Se propone un sistema de clasificación de diferentes tejidos usando las máquinas de soporte vectorial donde se logra clasificar con una exactitud del 100% diversos tipos de tejidos y se realizan mediciones con muestras de diferentes formas y áreas presentando un espectro estable sin importar estas condiciones.
Master thesis
Integrating elisoid Spectroscopy Diffuse reflectance CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA ÓPTICA
Super metalicidad en analogos solares
RICARDO LOPEZ VALDIVIA (2013)
En este trabajo de tesis se determinaron los parámetros atmosféricos básicos
(Teff , log g y [Fe/H]) para una muestra, limitada en magnitud (V < 15) de 271
estrellas de tipos espectrales entre G0 y G3 y clase de luminosidad V (secuencia
principal). El principal objetivo del trabajo es identificar estrellas con composición
química super solar. El análisis se realizó utilizando datos espectroscópicos
obtenidos en el Observatorio Astrofísico Guillermo Haro y un conjunto de índices
espectroscópicos (tipo Lick, Trager et al. (1998)) definidos en el rango espectral
λλ 3800 - 4800 °A. Se ha utilizado la red de espectros teóricos de Munari et
al. (2005) como herramienta de comparación para determinar los parámetros atmosféricos.
La validez del método propuesto se verificó analizando los espectros
de los asteroides Vesta y Ceres. Se determinan los parámetros atmosféricos, por
primera vez, para alrededor de 200 objetos ( 73% de la muestra). En particular,
se identifican 20 estrellas super metálicas ([Fe/H] >= 0.2 dex), las cuales se pueden
utilizar en programas de búsqueda de planetas extrasolares.
Master thesis
Stellar spectra Spectroscopy Stellar composition CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA ASTRONOMÍA Y ASTROFÍSICA
Análisis espectral de imágenes multicanal basado en transformaciones reticulares matriciales
JUAN CARLOS VALDIVIEZO NAVARRO (2011)
Image spectrometers, instruments that simultaneously register the spatial and spectral information
of an area under study, have given solution to problems related with the deification
of materials comprising a scene. However, one of the fundamental problems in the analysis of
spectral images are that many spectral pixels are conformed by spectral mixtures of deferent
materials. This research work is oriented toward the autonomous determination of constituent
materials of a scene from spectral images acquired at deferent wavelength intervals. Assuming
the spectrum collected at each image pixel is a linear combination of constituent materials
spectra, the objective is to determine a set of pixels with the spectrum of one material that can
be used to represent the mixtures. Geometrically, the spectral mixtures can be represented as
a convex set whose vertices correspond to those pixels with the spectrum of one material, while
any other pixel will be represented by the combination of pure pixels at deferent proportions.
The scaled column vectors of lattice transform Wxx and Mxx allow to extract the vertices
of a minimum convex set enclosing most of the spectral pixels belonging to a multichannel
image, which are associated with the constituent materials spectra. In fact, once these vertices
have been determined, it is possible to quantify the spectral mixtures at each image pixel. This
study begins with the use of lattice transforms for the autonomous segmentation of satured
colors from color images. After, we extend the proposed technique for the analysis of multispectral
and hyperspectral images. In the multispectral case, we present results of pigments
deification from the multispectral collection of the Archimedes Palimpsest. In the second
case we present results in the determination of natural resources from two hyperspectral scenes
registered by a remote sensor.
El uso de espectrómetros de imagen, los cuales registran simultáneamente la información espacial
y espectral de una zona, ha ayudado en la solución de problemas relacionados con la
identificación de los materiales que conforman la escena. Uno de los problemas fundamentales
en el análisis de imágenes espectrales es que muchos de sus pixeles contienen una mezcla
de espectros de diversos materiales. El presente trabajo de investigación está orientado a la
determinación autónoma de los materiales que conforman una escena, a partir de imágenes
adquiridas en distintas porciones del espectro electromagnético. Para ello se considera que el
espectro captado en cada pixel de la imagen es una combinación lineal de espectros de los
materiales constituyentes de la escena. Geométricamente estas mezclas se pueden representar
como un conjunto convexo en donde los vértices corresponden a los pixeles con el espectro de
un único material, mientras que cualquier otro pixel estará representado por la combinación de
estos pixeles puros en distintas proporciones. Las columnas escaladas de las transformaciones
reticulares matriciales WXX y MXX permiten determinar los vértices de un conjunto convexo
mínimo que encierra a los pixeles de una imagen multicanal. A su vez, estos vértices están
asociados a los espectros de los materiales constituyentes. Una vez que se han determinado los
pixeles espectrales más puros se pueden cuantificar las mezclas en cada pixel de la imagen. El
presente estudio se inicia aplicando el método propuesto para la segmentación de colores saturados
en imágenes de tres canales. Posteriormente trasladamos la técnica al caso de imágenes
multiespectrales e hiperespectrales. En el primer caso se presentan resultados en la separación
de pigmentos a partir de los datos multiespectrales del palimpsesto de Arquímedes. En el segundo
caso se presentan resultados en la determinación de los recursos naturales a partir de
dos escenas cuyas imágenes fueron registradas por un sensor remoto.
Doctoral thesis
Image segmentation Spectroscopy Spectral analysis multispectral restoration Hyperspectral analysis CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA
Estudio espectroscópico para identificar y cuantificar capsaicina en la especie capsicum annumm
Manuel Abraham López Pacheco (2017)
El objetivo de este trabajo de tesis doctoral es aportar marco teórico y diseño experimental, que permita entender los espectros de absorción y reflexión difusa de la capsaicina de forma aislada y directa en chiles, para diseñar un método clasificador de frutos capsicum annum según su concentración de capsaicina de forma rápida. La respuesta espectral de la capsaicina en el rango visible tiene picos muy característicos, lo cual facilita identificar la presencia de ésta molécula en mediciones directas en chiles, conjuntamente se corrobora la distribución de la capsaicina en los frutos ya que la teoría indica, que sólo está presente en algunas partes de estos. El primer procedimiento experimental sólo se empleó una oleorresina con capsaicina de uso alimentario, se diseñó un experimento partiendo de concentraciones conocidas, con el objetivo de comprender la respuesta espectral de ésta substancia, y finalmente recuperar analíticamente los valores de estas concentraciones iniciales, realizando un procedimiento estadístico. De las mediciones realizadas directamente en frutos capsicum annum usando reflexión difusa, se cotejó las curvas ya medidas de la oleorresina mencionada y del extracto de éstos frutos, haciendo una correlación de picos característicos en las muestras medidas. Es importante destacar que los picos característicos identificados no se ven obstruidos por la presencia de otras sustancias presentes en los frutos analizados. Finalmente se proporciona un método que permitió clasificar de forma sencilla las curvas medidas directamente, con alta y baja concentración de capsaicina. La utilidad de esta propuesta de clasificación puede verse reflejado en disminuir el tiempo de análisis y los costos de otras metodologías ya existentes.
Doctoral thesis
Spectroscopy Capsaicum Absorption CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA ÓPTICA
Construcción y caracterización de un cristal artificial elástico
FILIBERTO RAMIREZ RAMIREZ (2021)
In order to achieve the main objective, a design of a supercell or basic cell consisting of an array of elastic units will be made. This supercell will be obtained from a locally periodic structure of coupled blocks, whose central block will be deformed; later, the one-dimensional elastic artificial crystal will be built, which will be characterized experimentally and understood from a strong mooring model. The locally proposed system consists of a set of vibrating bars, identical, coupled together, imitating a set of " defectsin a one-dimensional periodic network and with a periodic coupling. It is expected that the acoustic wave amplitudes of this system show similar characteristics to the wave functions of an electron strongly linked in an eective potential generated by a one-dimensional network of atoms. In the locally periodic system that we propose the vibrating elastic units will be coupled together by means of locally periodic rods; since, in these we can control the resonance frequencies and the same frequency of normal resonance. Furthermore, in these rods, the lower energy vibration modes can be isolated from the rest of the excited states. When the resonance frequency of the elastic unit (defect) is in the gap of the coupler (locally periodic rod) the wave amplitude will be located. To generate the emergence of a new band in the second torsion spectrum gap, from an originally periodic system, using the transfer matrix method for torsional waves, six elastic structures formed by 1, 2, 3 and up to 6 were designed. coupled supercell The neighboring levels of the emerging band is separated to a maximum distance of 100 Hz to facilitate its detection. This band is in the frequency range of 26450 to 26650 kHz.
En esta tesis se estudia experimentalmente las vibraciones de sistemas formados por arreglos de unidades elásticas acopladas, que pueden ser descritas por un modelo de enlace fuerte. Después de haber probado diversos métodos de acoplamiento mecánico, entre dos unidades elásticas, en el sistema se eligió como el más adecuado un subsistema localmente periódico que sería utilizado como acoplador de las mismas, entre sí. Los distintos sistemas elásticos fabricados, bajo diseño específico, se caracterizan por el método de espectroscopia acústica resonante (ARS) y se comparan los resultados experimentales con los obtenidos usando un modelo de enlace fuerte. El objetivo de esta tesis es diseñar y caracterizar un cristal artificial elástico unidimensional con propiedades espectrales de un cristal atómico. Para ello se diseñó primero una supercelda o celda básica unitaria apropiada. Esta supercelda se obtuvo a partir de una estructura localmente periódica de celdas elásticas simples idénticas, uno de cuyos bloques se deforman en longitud, por lo que le denominamos el defecto dentro de la estructura periódica o impureza (ver gura 4.1). Mediante la deformación de la celda simple es posible aislar los modos de vibración de la banda de transmisión y forzarlos a aparecer dentro de las brechas que aparecen en el sistema periódico original (ver figura 3.2). Esto origina que la amplitud de onda torsional se localice dando lugar a una fenomenología análoga a la de los cristales atómicos que son descritos a través de un modelo de enlace fuerte. Habiendo conseguido un diseño que presenta las características adecuadas, tanto para la realización del modelo, como de la medición experimental se construye y se caracteriza experimentalmente.
Doctoral thesis
Crystals. Elasticity. Spectroscopy. Spectrum Analysis--methods. Cristales. QD933 INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE MATERIALES