Cálculo del tensor dieléctrico efectivo de medios anisotrópicos granulados

Calculation of the effective dielectric tensor of granular anisotropic media

Carlos Enrique Román Velázquez (1999, [Tesis de doctorado])

En este trabajo nos hemos dedicado al problema del cálculo de la respuesta dieléctrica de sistemas formados por partículas anisotrópicas. Desarrollamos dos enfoques que aplicamos a dos distintos tipos de sistemas. En el primero, dentro de la aproximación dipolar, desarrollamos un formalismo para el cálculo del tensor dieléctrico efectivo de un medio compuesto granular con partículas anisotrópicas. Esto se hace dentro de la Aproximación de Campo Medio (ACM) basados en un modelo estadístico microscópico del material. Siguiendo un desarrollo riguroso, justificado en todo momento, desarrollamos una extensión de la ACM para este tipo de materiales. Esto nos ha permitido obtener correcciones al tensor dieléctrico efectivo al considerar correlaciones orientación-posición de las partículas, que son despreciadas usualmente en el método de cálculo de la ACM. Uno de los objetivos en esta parte es presentar una alternativa a los modelos fenomenológicos basados en la extensión de la ecuación de Maxwell Garnett o del método de Lorentz tomados de la teoría de la respuesta dieléctrica de medios con inclusiones isotrópicas. Por otra parte, lo riguroso de nuestro formalismo nos permite resolver controversias existentes entre los resultados de otros modelos no suficientemente justificados. En un segundo enfoque desarrollamos una representación espectral multipolar de la respuesta dieléctrica efectiva de un medio constituido por partículas esferoidales con tamaños, posiciones y orientaciones arbitrarias. Esta representación permite determinar la respuesta del sistema directamente de sus propiedades geométricas. Este método lo hemos aplicado a dos importantes sistemas de partículas anisotrópicas de geometría restringida. En el primero de ellos calculamos la polarizabilidad efectiva de una partícula esferoidal situada sobre un sustrato. En este caso la representación espectral de la respuesta dieléctrica nos ha permitido desarrollar un estudio sistemático de las propiedades ópticas de este sistema y determinar la importancia de las contribuciones multipolares en la respuesta del sistema como función de la forma de la partícula, su distancia al sustrato, y las propiedades dieléctricas del sustrato y el medio en que está inmersa. Aplicamos este...

esferoides, dieléctrico, multipolo CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA OTRAS ESPECIALIDADES FÍSICAS OTRAS ESPECIALIDADES FÍSICAS

ESTUDIO DE METAMATERIALES TÉRMICOS PARA APLICACIÓN EN DIFUSORES TÉRMICOS IDEALES

LUIS ALFONSO NUÑEZ BETANCOURT (2019, [Tesis de doctorado])

METAMATERIALES DIFUSORES TÉRMICOS CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA OTRAS ESPECIALIDADES FÍSICAS OTRAS OTRAS

GENERACIÓN DE HACES ESTRUCTURADOS PARCIALMENTE COHERENTES

Maria Fernanda Arvizu Soto (2024, [Tesis de maestría])

"Mediante la manipulación de la intensidad, polarización y fase de un campo luminoso es como podemos obtener luz estructurada. Los estudios han demostrado que los haces parcialmente coherentes son más resistentes a las fluctuaciones atmosféricas. En esta tesis presentamos el modelo matemático, la generación computacional del Haz Vectorial Parcialmente Coherente (PCVB) y dos configuraciones experimentales para generarlos con la ayuda de un Dispositivo Micro Espejo Digital (DMD). Los resultados teóricos esperados concuerdan con las simulaciones y allanan el camino para otros resultados teóricos y experimentales, que se dejan como trabajo futuro."

Luz estructurada Haces vectoriales Coherencia parcial Dispositivo digital de microespejos CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA OPTICA FÍSICA OPTICA FÍSICA

Estructura, dinámica y evaporación de cúmulos atómicos.

Carlos Enrique Román Velázquez (1991, [Tesis de maestría])

Se realizaron dos estudios sobre cúmulos atómicos utilizando el método de simulación de Dinámica Molecular. En el primero se desarrolló un procedimiento para el estudio y caracterización del proceso de evaporación de cúmulos atómicos. Se calcularon la tasa de evaporación y la energía cinética liberada promedio de cúmulos de varios tamaños a distintas energias. Los resultados se compararon con las predicciones de los modelos teóricos de Engelking y RRK, encontrándose una mejor descripción por parte de este último, aunque no suficientemente adecuada. En la segunda parte se realizó un estudio sistemático de la dinámica de cúmulos de átomos que interacionan mediante un potencial que involucra términos de dos y tres cuerpos diseñado para representar la interacción entre átomos de berilio. En el transcurso de este estudio se analizaron las propiedades estructurales y dinámicas de los cúmulos. Se observó un comportamiento más complejo que el manifestado por el potencial de interacción de dos cuerpos de Lennard-Jones, con frecuente aparición de fenómenos de prefusión. También se encontró una evidencia de la limitación que tiene este potencial para reproducir la dinámica de los materiales de berilio.

Dinámica molecular - Simulación por computadora, Microgrupos - Simulación por computadora, Química, física y teórica - Simulación por computadora, Mecánica cuántica CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA OTRAS ESPECIALIDADES FÍSICAS OTRAS ESPECIALIDADES FÍSICAS

Mapas de densidad electrónica y cálculos de esféricos armónicos microestructurales en cerámicos de BaTiO3 obtenidos por spark plasma sintering

JESUS SALVADOR URIBE CHAVIRA (2023, [Tesis de doctorado])

Se realizaron moliendas de alta energía sobre polvos comerciales de BaTiO3 con una inicial coexistencia de fases ferroeléctricas (tetragonal, ortorrómbica y romboédrica). En los polvos sometidos al proceso de molienda, por medio de la microscopía electrónica de barrido y transmisión, se estudiaron los cambios en la composición química de los polvos por espectroscopía de rayos X de energía dispersiva, así como el estudio de la morfología de las partículas. A partir del patrón de difracción de rayos X, se realizó el refinamiento Rietveld para el estudio de los cambios estructurales y microestructurales producidos por la molienda como lo son: la densidad electrónica por el método de máxima entropía, la proporción de fases, cambios en los parámetros de red, variaciones en las coordenadas fraccionales de los átomos, el tamaño y forma promedio de cristalita y microtensiones por el método de esféricos armónicos manejado en la función Thompson-Cox-Hastings-pseudo-Voigt.

En los polvos se observó que no hubo un cambio sustancial en la composición química y que el tamaño de partícula se redujo. De igual manera, la fase tetragonal comenzó a predominar por encima de la fase ortorrómbica hasta alcanzar una proporción de fases de 9:1, los parámetros de red de ambas fases se incrementaron gradualmente, así como las microtensiones lo que indico que el tamaño de cristal se redujo y tendió a tomar una forma esférica. El incremento en los parámetros de red (variación de las coordenadas fraccionales atómicas) dio como resultado una disminución gradual de la densidad electrónica para todos los átomos. Los cambios antes mencionados sucedieron en función al tiempo de molienda.

Partiendo del polvo con 4 horas de molienda se sinterizaron pastillas por la técnica de sinterización asistida por plasma con una rampa de calentamiento de 100°C/min hasta una temperatura máxima de 1100°C con un esfuerzo axial aplicado durante todo el proceso de sinterización de 50 MPa y un vacío ≈ 2x100 Pa. La variable que se manipuló fueron los tiempos que se mantuvo la sinterización a temperatura máxima, los cuales, consistieron en 1, 3, 5 y 7 minutos. Una vez transcurrido el tiempo a temperatura máxima, se retiró de inmediato el esfuerzo axial y se apagó el suministro de energía. Las pastillas fueron sometidas a dos tratamientos térmicos: el primero de 1000°C durante 16 horas para la extracción del grafito difundido en el proceso de sinterización y el segundo de 1200°C durante 4 horas para inducir el cr

Densidad Electrónica Microestructuras BaTiO3 CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA QUÍMICA FÍSICA 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

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

Estudio de la estructura electrónica del diboruro de magnesio

Graciela del Carmen Ortiz Cortez (2004, [Tesis de maestría])

Se presenta un estudio de las propiedades estructurales y electrónica del estado base del diboruro de magnesio, MgB2. Se empleó el método de primeros principios para obtener las propiedades electrónicas relacionadas con el cálculo de la energía total del sistema, estructura de bandas, densidad de estados, análisis poblacional de Mulliken y densidad de carga electrónica; cálculos de masa efectiva de huecos ligeros y pesados, y de electrones, así como propiedades estructurales tales como parámetros de red y módulo de volumen. Los resultados se comparan con resultados experimentales y teóricos existentes en la literatura. Los cálculos ab initio fueron realizados por medio del método Hartree-Fock con correlación electrónica, el cual emplea combinaciones lineales de orbitales atómicos con un procedimiento de Campo Autoconsistente. Se empleó la aproximación de gradiente generalizado de Perdew-Wang de la teoría de funcional de la densidad para el término de correlación e intercambio. Todos los cálculos de la energía del estado base, funciones de onda electrónicas y propiedades del sistema fueron realizados con el programa computacional CRYSTAL98. Mediante cálculos de energía total se determinan los parámetros de red y el módulo de volumen, obteniéndose valores muy semejantes al valor experimental. Los cálculos de bandas de energía y densidad de estados obtenidos, así como también la información derivada del cálculo de la densidad de carga electrónica y masa efectiva, proporcionan información de la estructura electrónica de este material que concuerdan con otros resultados reportados. El análisis de la estructura de bandas indica un comportamiento metálico debido a contribuciones mayoritarias de las bandas p del B, observándose que dos bandas de valencia semillenas px,y cruzan el punto sobre el nivel de Fermi, proporcionando una región de huecos en la dirección -. La densidad de estados muestra contribuciones en mayor medida de orbitales p del B a la región de valencia y en menor medida de orbitales s y p del Mg. Se observa una banda ancha alrededor del nivel de Fermi formada por contribuciones de orbitales pz del Mg y B, denotando una gran correlación entre estos estados e indicando un fuerte enlace entre éllos. El estudio de la densidad de carga volumétrica muestra un enlace covalente B-B y un enlace tipo iónico Mg-B.

In this work we present a study of structural and electronic properties of the ground state of the magnesium diboride, MgB2. We performed an ab initio method to obtain electronic properties related with calculation of total energy of system, bands structure, density of states, Mulliken population analysis, and electronic charge density; the light and heavy hole and electron effective mass calculations, as well as structural properties such as lattice parameters and bulk modulus. The calculated data are compared with available experimental and theoretical results. The ab initio calculations were performed using Hartree-Fock method with electronic correlation, which employs linear combination of atomic orbital method (LCAO), in a self-consistent-field process. The generalized gradient correction of Perdew-Wang of the density functional theory approximation to the electron exchange-correlation potential was used. All the calculations of the ground state energy, electron wave functions and system properties were performed with the computational package CRYSTAL98. By means of total energy calculations, we determine the lattice parameters and bulk modulus and we obtained results very similar to the experimental data. The energy bands and density of state calculated, as well as the charge density and effective mass provide electronic structural information of this material, which agrees with other reported results. The analysis of the structural bands shows a metallic behavior due to a greater contribution of the B p bands. We observe that two unfilled px,y valence bands cross the point over the Fermi level and they provide a region of holes in - direction. Density of state shows that most of the contribution to the valence region comes from B p orbital, and to a lesser extent from Mg s and p orbital. We can observe a wide band around Fermi level made from contribution of both Mg and B pz orbital, which shows a strong correlation between these states, also, this indicates the strong bond between them. The study of the volumetric charge density shows a strong B-B covalent bond as well as an ionic bond MgB.

Superconductores de alta temperatura,Diboruro de magnesio,Estructuras electrónicas CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA OTRAS ESPECIALIDADES FÍSICAS OTRAS ESPECIALIDADES FÍSICAS

THEORETICAL STUDY OF MULTIPARTITE QUANTUM CORRELATIONS IN A NON-LINEAR SYSTEM

Héctor Rodríguez-Nava (2023, [Tesis de maestría])

"Se estudió teóricamente un Hamiltoniano que describe dos procesos paramétricos en un cristal no-lineal que, bajo condiciones geométricas específicas, generan correlaciones cuánticas no locales en cuatro modos de luz en las cantidades llamadas cuadraturas del campo. Se utilizaron dos metodologías para este estudio: métodos de espacio fase y ecuaciones de evolución de Heisenberg. Ambas técnicas generaron sistemas de ecuaciones diferenciales que describen el comportamiento dinámico de los operadores de creación y aniquilación de los cuatro modos de luz. Estos valores se utilizaron para certificar las correlaciones cuánticas por medio de testigos de enredamiento y steering."

Fotónica Óptica cuántica Enredamiento Correlaciones cuánticas Métodos de espacio fase Ecuaciones diferenciales estocásticas Steering CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA ÓPTICA

PERFILOMETRÍA LÁSER DE FORMA LIBRE PARA LA INSPECCIÓN DE TUBERÍAS Y RECONSTRUCCIONES CILÍNDRICAS EN 3D

Mario Montoya (2022, [Tesis de maestría])

"La inspección de infraestructura de tuberías es esencial en la gestión de su integridad para evitar formación de agentes corrosivos y prevenir fracturas. Sin embargo, los métodos actuales están limitados por baja resolución y bajo alcance físico de medición. En este trabajo, se establece un modelo teórico de propagación láser basado en perfilometría láser de forma libre. Además, incorpora un sistema láser totalmente funcional compuesto por un espejo cónico dentro del sistema óptico para recuperar la información de desplazamiento. El dispositivo óptico presenta alta resolución, precisión y velocidad de adquisición en comparación con tecnologías actuales."

Perfilometría Sensores Haz láser Inspección Emisión láser de superficie Tuberías CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA LÁSERES LÁSERES