viii encuentro regional de ciencias...

V I I I E N C U E N T R O R E G I O N A L D E C I E N C I A S F Í S I C A S

¨ L A S C I E N C I A S F Í S I C A S : M O T O R D E D E S A R O L L O D E L A R E G I Ó N

C A R I B E ¨

7 A L 9 D E S E P T I E M B R E D E 2 0 1 8 B A R R A N Q U I L L A , C O L O M B I A

¨ L A S C I E N C I A S F Í S I C A S : M O T O R D E D E S A R O L L O D E L A R E G I Ó N C A R I B E ¨

7 A L 9 D E N O V I E M B R E D E 2 0 1 8 B A R R A N Q U I L L A , C O L O M B I A

¨ L A S C I E N C I A S F Í S I C A S : M O T O R D E D E S A R O L L O D E L A R E G I Ó N C A R I B E ¨

7 A L 9 D E S E P T I E M B R E D E 2 0 1 8 B A R R A N Q U I L L A , C O L O M B I A

D E L 7 A L 9 D E N O V I E M B R E D E 2 0 1 8

VIII ENCUENTRO REGIONAL DE CIENCIAS FÍSICAS 2


V I I I E N C U E N T R O R E G I O N A L D E

C I E N C I A S F Í S I C A S

¨ L A S C I E N C I A S F Í S I C A S : M O T O R D E D E S A R O L L O D E L A

R E G I Ó N C A R I B E ¨

7 A L 9 D E N O V I E M B R E D E 2 0 1 8 B A R R A N Q U I L L A , C O L O M B I A


UNIVERSIDAD DEL ATLÁNTICO

Rector

Carlos Prasca Muñoz

Vicerrectora Administrativa y Financiera

Mary Stevenson del Vecchio

Vicerrectora de Docencia

Diana Pérez Camacho

Vicerrector de Investigación, Extensión y proyección Social

Luis Gutiérrez Moreno

Vicerrector de Bienestar

Remberto de la Hoz Reyes

Decano Facultad de Ciencias Básicas

Alberto Moreno Rossi

VIII ENCUENTRO REGIONAL DE CIENCIAS FÍSICAS

Autor-editor

Francisco Juan Racedo Niebles

ISBN: 978-958-5525

EL MATERIAL DE ESTA PUBLICACIÓN NO PUEDE SER REPRODUCIDO SIN LA AUTORIZACIÓN DE LOS AUTORES Y EDITORES. LA

RESPONSABILIDAD DEL CONTENIDO DE ESTE TEXTO CORRESPONDE A SUS AUTORES

IMPRESO Y HECHO EN COLOMBIA

© UNIVERSIDAD DEL ATLÁNTICO

BARRANQUILLA, 2018


Libro de

RESÚMENES


Compiladores


Diego Gutiérrez Villarreal

Grupo de Espectroscopía Óptica de Emisión y Láser, GEOEL

Universidad del Atlántico

Barranquilla, Colombia

Colaboradores

Neil Torres López, Coordinador Institucional de la Maestría en Ciencias Físicas, SUE-Caribe

Rafael Sarmiento Mercado, docente y director GEOEL*

Paola Pacheco Martínez, docentes asociado GEOEL*

*Grupo de Espectroscopía Óptica de Emisión y Láser, GEOEL



Diseño de Portada


Diego Gutiérrez

Grupo de Espectroscopía Óptica de Emisión y Láser, GEOEL





¨Las Ciencias Físicas: Motor de Desarrollo de la Región Caribe¨

7 al 9 de noviembre de 2018, Universidad del Atlántico, Colombia

PRESENTACIÓN

La VIII VERSIÓN DEL ENCUENTRO REGIONAL DE CIENCIAS FÍSICAS se realizará en el Área

Metropolitana de Barranquilla, en el departamento del Atlántico, del 7 al 9 de noviembre del 2018,

bajo la responsabilidad de la Universidad del Atlántico, en coordinación con la Red SUE-Caribe y

la Sociedad Colombiana de Física. Para la Universidad del Atlántico y para el Área Metropolitana

de Barranquilla será muy grato recibir y atender a la comunidad académica de las Ciencias Físicas

en este evento de gran importancia académica para la región.

El Encuentro Regional es el escenario natural para divulgar los trabajos de investigación en

Ciencias Físicas realizados en los dos últimos años por los estudiantes e investigadores del Caribe

Colombiano y del resto del país.

El Encuentro Regional de Ciencias Físicas es la reunión más amplia de las Ciencias Físicas en la

Región Caribe Colombiana. Reúne al mayor número de Físicos y profesionales afines, colombianos

y extranjeros residentes en el país y en él se presentan los últimos avances en las diversas áreas

de investigación en Ciencias Físicas, desarrollados en las Universidades y Centros de Investigación

de la Región Caribe y del país. Además, es un espacio para la participación de los estudiantes de

pregrado y de postgrado, en particular para los estudiantes de la red SUE Caribe.


BIENVENIDA

Barranquilla – Colombia

Bienvenidos a Barranquilla, Distrito Especial, Industrial y Portuario, llamada la ¨Puerta de Oro de

Colombia¨ o también ¨La Arenosa¨ o ¨Curramba¨, ciudad capital del departamento del Atlántico,

situada en el Caribe colombiano, en donde se encuentra el campus de la Universidad Del Atlántico,

sede del VIII Encuentro Regional de Ciencias Físicas, que tiene ¨Las puertas abiertas, su gente

alegre y trabajadora, dispuesta a recibir y compartir sus experiencias¨.

Cordialmente,

COMITÉ ORGANIZADOR


PATROCINADORES

Entidades Y Asociaciones


COMITÉS

Comité Organizador

Prof. Neil Torres López

Coordinador General (VIII ERCF)

Universidad Del Atlántico.

Prof. Álvaro Pérez Tirado


Prof. Ubaldo Molina Redondo


Prof. Francisco Racedo Niebles


Prof. Paola Pacheco Martínez


Prof. Jairo Ricardo Cárdenas Nieto


Prof. Alfredo Ghisays Ruiz


Prof. Jorge Navarro Estrada



Comité De Apoyo

Joaquín Heredia Creciente

Asistente del Programa de Física


Adis Acuña Mendoza

Asistente de la Secretaría Técnica del SUE-Caribe y Maestría en Ciencias Físicas.


Glenis Padilla Mendoza

Asistente de la Direción Regional del Doctorado en Ciencias Físicas.


Estudiantes de Pregrado en Física, Especialización en Física General, Maestría en Ciencias

Físicas y Doctorado en Ciencias Físicas.



Comité Académico Regional

Prof. Rafael Sarmiento Mercado


Prof. Álvaro Pérez Tirado


Prof. Ubaldo Molina Redondo


Prof. Francisco Racedo Niebles


Prof. Paola Pacheco Martínez


Prof. Jairo Ricardo Cárdenas Nieto


Prof. Alfredo Ghisays Ruiz


Prof. Jorge Navarro Estrada


Prof. Cristian Mejía Cortéz


Prof. Ever Ortiz Muñóz


Prof. Julio Tróchez Mondragón


Prof. Margarita Correa Vázquez


Prof. Ricardo Vega Monroy


Prof. Diana Padilla Rueda


Prof. Diana Montenegro Martínez


Prof. Alexander Oliveros García


Prof. Mario Andrés Acero


Prof. Nelson Rangel Buitrago


Prof. José Reslen Eugenio


Prof. Zulia Caamaño De Ávila


Prof. Jairo Plaza Castillo


Prof. Euler Coral Escobar


Prof. Luis Sogamoso Urieles


Prof. Cesar Torres Moreno

Universidad Popular Del Cesar

Prof. Alirio Arias Jaraba


Prof. Óscar Neira Bueno


Prof. Rosebel Carillo


Prof. Reinaldo Ruiz


Prof. Duver Ávila


Prof. Juan Bautista Pacheco



Prof. Luis Eduardo Cortés Rodríguez

Universidad De Cartagena

Prof. Javier Montoya Martínez


Prof. Javier Trujillo Ocampo


Prof. Álvaro García Muriel


Prof. Gustavo Alvarino Betin

Universidad De Córdoba

Prof. Rafael Cogollo Pitalua


Prof. Francisco Torres Hoyos


Prof. Roger Maya Taboada


Prof. Cesar Ortega López


Prof. Juan Manuel Oviedo


Prof. Nicolás De La Espriella Vélez


Prof. Manuel Páez Meza


Prof. Leonardo Gónima Gónima


Prof. Luis Arturo Alcalá


Prof. Luis Carlos Sánchez


Prof. Cristian Susa Quintero


Prof. Rosbel Antonio Jimenez


Prof. Carlos Cabra

Universidad De Sucre

Prof. Pablo Villamil Barrios


Prof. Wilson Rosado Mercado


Prof. Omar Suarez Tamara


Prof. José Sierra Ortega

Universidad De Magdalena

Prof. Ruthber Escorcia Caballero


Prof. Gene Escorcia Salas


Prof. Jesús David Gonzalez Acosta


Prof. Samuel Zambrano Rojas

Universidad De La Guajira

Prof. Carlos Jimenez Ruiz


Prof. Ramón Bertel Palencia


Prof. Jaime Castillo Pérez


Prof. Juan Manuel Vilardi



NOTACIONES

CP Conferencia Plenaria

CI Conferencia Invitado

PO Presentación Oral

PP Presentación Póster

OFE Óptica, Fotónica y Espectroscopía

MCO Materia Condensada

AYG Astrofísica y Gravitación

FDP Física de Partículas

EDF Enseñanza de Física

FCS Física Computacional y Simulación

FCC Física No Lineal, Complejidad y Caos

GCT Geofísica y Ciencias de la Tierra

FAM Física Atómica y Molecular

NAN Nanociencia

IYM Instrumentación y Metrología

BFM Biofísica y Física Médica


Contenido

PRESENTACIÓN 6

BIENVENIDA 7

PATROCINADORES 8

COMITÉS 9

NOTACIONES 13

Conferencia Plenaria 18

From Bose-Einstein condensation to cavity Quantum Electrodynamics: Breaking Quantum Limits with Ensembles of Entangled Atoms 19

Conferencias Invitados 20

De la óptica y fotónica a la plasmónica 21

Efectos de la geometría sobre las propiedades electrónicas en anillos cuánticos semiconductores elípticos 22

"Síntesis de materiales magnéticos nanocristalinos a partir de solventes ecoamigables" 23

Diffractive optics based on Fourier operators 24

Estructura, propiedades ópticas y Magnéticas del ZnO:X (X = Fe, Mn, Co). 25

¿La celda de combustible de ácido sólido realmente funciona? 26

Nanomateriales Basados en Óxido de Grafeno: Síntesis, Propiedades y Aplicaciones. 27

Mitos Y Realidades Del Fracking 28

Topografía corneal: Avances y desafíos 29

Propiedades espectrales, eléctricas y magnéticas de complejos donadores y excitonicos en puntos cuánticos tipo II 30

Estructura Hiperfina de átomos 31

Crecimientos Tumorales: Un enfoque Fractal, escalamiento y reacción – difusión 32

Presentaciones Orales 33

ENSEÑANZA DE FÍSICA 34

Estudio para la implementación de situaciones contextualizadas en cinemática mediadas por el software Tracker 35

Uso de simulaciones como herramienta mediadora en el proceso de enseñanza de la física en la educación media 35

Simulación y Análisis de Movimientos en una Dimensión con Aceleración Constante Mediada con los Programas Interactive Physics y

GeoGebra 36

Situaciones contextualizadas para la enseñanza del electromagnetismo en Ingeniería Ambiental y Sanitaria 37

Diseño e implementación de un recurso didáctico utilizando una impresora 3D para la enseñanza del fenómeno de carga y descarga de un

condensador 37

Método Gráfico en la Enseñanza de la Cinemática 38

Método Gráfico en la Enseñanza de la Dinámica 38

Tocando la luz. Enseñando conceptos de óptica para estudiantes ciegos 39

FISICOQUÍMICA, FÍSICA ATÓMICA Y MOLECULAR 40

Modelamiento del Átomo de Helio a partir de la Colisión de un Átomo de Hidrógeno con un Electrón 41

Modelamiento Teórico Del Átomo De Litio A Partir De La Colision De Un Átomo De Helio Con Un Electrón 41

Influencia Simultánea del Grupo Amino y el Alargamiento de la Cadena pi Conjugada en las Propiedades Electrónicas y de Reactividad

Química Intrínseca del 1,3-Benzoxazol para el Estado Fundamental en Fase Gaseosa 42

La Importancia de la Posición Estérea del Grupo Amino en las Propiedades Estructurales y de Reactividad Química Intrínseca de los Seis

Estero-Isómeros Derivados Mono-Sustituidos de la Cumarina 1,2 Benzopireno en Fase Gaseosa para el Estado Fundamental 43

Importancia de la Sustitución Estérea del Grupo Amino en las Propiedades Ópticas de Absorción en los Isómeros Derivados Mono–

Sustituidos de la Cumarina 1,2 Benzopirona en Fase Gaseosa. 44


Efecto del Sustituyente Amino en las Propiedades Electrónicas y de Reactividad Química Intrínseca de los Siete Derivados Mono-Sustituidos

Estéreo-Isómeros de la Molécula 1-Benzopyridina para el Estado Fundamental en Fase Gaseosa 44

Preliminar estimación de desplazamiento de radiación de cuerpo negro en la fuente atómica Brasilera BrCsF1 45

NANOCIENCIA 47

Estudio sobre la funcionalización orgánica de las nanoestructuras de ZnO para la aplicación en sensores de gas 48

Caracterización térmica de nanoestructuras basadas en Fe50Co50 y Fe65Co35 48

"Síntesis de materiales magnéticos nanoestructurados para aplicaciones biotecnológicas y biomédicas" 49

Sintesis y Caracterización De Ferritas Nanocristalinas Del Sistema Mn1-xZnxFe2O4 (Donde x = 0.2, 0.4, 0.6, 1.0) 50

Síntesis de Ferritas Nanocristalinas del Sistema MN1-xZnxFe2O4 (x = 0, 0.2 y 0.6) por el Método de Aleado Mecánico 51

Modelado del tamaño medio de grano de aleaciones nanoestructuradas sintetizadas por aleado mecánico mediante programación por

expresión de genes. 51

Magnetic configurations of ferromagnetic nanotubes by tuning dipolar interactions 52

ASTROFÍSICA Y GRAVITACIÓN 53

Aproximación “constant-roll” aplicada a un modelo de inflación con campos escalares acoplados cinéticamente a la gravitación 54

Formulación Electrodinámica de la Relatividad Especial a partir del Primer Postulado 54

Proceso de sobregiramiento en agujeros negros de Kerr cuasiextremales 55

Modeling short-period low-mass eclipsing binaries from the Catalina Sky Survey 55

FÍSICA COMPUTACIONAL Y SIMULACIÓN 57

Estudio de la propagación de ondas de luz usando una interfaz gráfica de usuario de Matlab y la transformada de Fourier fraccionaria 58

Estudio de las Propiedades Estructurales y Electrónicas del Bulk de Dióxido de Titanio TiO2 en Fase Anatasa, Usando Primeros Principios

DFT 58

Potenciales de dipolo generados por pasivantes en superficies semiconductoras 59

Análisis computacional de diferentes modelos de turbulencia en la simulación de una bomba de paletas 59

Estudio de propiedades electrónicas y reactividad química intrínseca de dos compuestos derivados 1,4-BIS-[2-(5-FENILOXAZOL)]-FENIL

(POPOP) en fase gaseosa para el estado fundamental. Una mirada desde la Teoría del Funcional de la Densidad 60

Efecto de la posición estérea del sustituyente Cl en las propiedades geometrías, electrónicas y de reactividad química intrínseca de los cinco

derivados mono-sustituidos isómeros estéreos de la molécula 1-H-Benzimidazol: Una mirada desde la Teoría del funcional de la densidad 61

FÍSICA DE PARTÍCULAS 62

Medición de los parámetros de oscilación de neutrinos por el experimento NOvA 63

Estudio de la naturaleza del neutrino a través de secciones eficaces 63

Estudio de la oscilación de neutrinos en reactores nucleares 64

GEOFÍSICA Y CIENCIAS DE LA TIERRA 65

Monitoreo Sísmico y Estudio Geoeléctrico Somero al Comportamiento Geodinámico del Volcán El Totumo 66

Influencia del calentamiento global sobre el fenómeno ENSO 66

Densidad de vapor del agua atmosférico como indicador del calentamiento global en una zona del caribe colombiano 67

Estudio de Prospección Eléctrica para Determinar Espesores Sedimentarios que Afectan el Equilibrio Hidrodinámico de los Cuerpos de Agua

Superficiales 68

Determinación de la Temperatura Aparente del Sistema Superficie Terrestre-Atmósfera por Medio de Imágenes Satelitales y su

Representación Espacial y Temporal 68

ÓPTICA, FOTÓNICA Y ESPECTROSCOPÍA 70

Caracterización de imágenes termográficas de lesiones de cáncer de piel mediante procesamiento de imágenes 71

Aplicación de la transformada Gyrator al principio de incertidumbre 71

Autenticación de dos usuario utilizando un sistema cifrador de imagen basado en un correlador de transformada conjunta 72

Sistema óptico con planos inclinados aplicado al cifrado de imágenes 72

Programa de software para la simulación de la propagación de ondas de luz en sistemas ópticos definidos en el domino de Gyrator 73

Fractional Fourier transform applied to the digital holography 73

Estimación del porcentaje de germinación de semillas de café por medio de procesado de imágenes de speckle dinámico 74

Métricas de distancia en estados de qubits afectados por ruido 74

Estudio comparativo de la dinamica cuántica de dos qubits bajo distintos ruidos 75

Estudio de las propiedades opticas no lineales de segunda y tercera orden de derivados de chalcones 75


Dinámica cuántica condicional y estados no-locales en moléculas orgánicas 76

Study of Rare-earth doped GeO2-B2O3-Al2O3-PbO-PbF2 glasses by using MAS NMR and Pulsed EPR techniques 76

Implementación de la técnica LIBS para el análisis cualitativo de una muestra de acero austenítico AISI 304 77

Respuesta óptica no lineal de aceites comestibles por medio de la técnica de z-scan 77

Aplicación de las técnicas LIPS y Z-Scan para el análisis de aceites de oliva 78

Síntesis, estructura molecular, caracterización espectroscópica y de las propiedades ópticas no-lineales de 2- (4-clorobencilideno)

malononitrilo. 79

Síntesis, Caracterización, y estudio teórico de las propiedades ópticas no-lineales de (E)-3-(4-clorofenil)-1-(3,4,5-trimetoxifenil) prop-2-en-

1-ona. 79

Medida de Parámetros no Lineales del Óxido de Grafeno por Z-scan 80

Diseño, construcción y caracterización de un circuito electrónico para el control de un modulador Acústo - Óptico con frecuencia central en

100MHz 80

Caracterización y Optimización del haz difractado de un AOM 81

Construction of a Fluorescence Reflectance Detection System 82

INSTRUMENTACIÓN Y METROLOGÍA 83

Diseño y Construcción de un Equipo Electrónico Modular Acoplado a una Interfaz Gráfica, Para Experiencias de Laboratorio con Ondas

Estacionarias en Superficies Líquidas. 84

Diseño e implementación de un dispositivo electrónico mediante sensor de ultrasonido para la enseñanza del movimiento rectilíneo

uniforme en la educación media 84

Análisis de las desviaciones en las mediciones de longitud de onda con un monocromador de red de difracción con respecto a una lámpara

espectral de referencia certificada 85

Diseño y Construcción de un Sistema de Monitoreo y Control Inalambrico para un Módulo de Alta Tension de Interés para Láseres de

Descarga Eléctrica y Lámparas para Espectroscopia Óptica 86

Self-Power Two Axis Solar Tracking Prototype by ArduinoTechnology 86

Implementación de un Sistema para Caracterización Eléctrica de Materiales 87

Diseño de un Instrumento Virtual para la automatización de un sistema de caracterización eléctrica de materiales. 87

Diseño e implementación de una fuente de alto voltaje de cero a 18Kv conmutada, regulada con sistema de monitoreo de temperatura y

vacío para láseres gaseosos y lámparas de emisión de interés en espectroscopia 88

Diseño y montaje de un lazo de control de nivel para una columna de flotación test-rig 88

Construcción de un sistema de diodo láser con cavidad extendida ajustable centrado en una longitud de onda de 785 nm 89

MATERIA CONDENSADA 90

Electrones vestidos de fotones en grafeno 91

Weiss oscillations in graphene with a modulated height profile 91

Efectos de alteración de simetría en sistemas unidimensionales. 92

Propiedades estructurales y conductividad eléctrica de óxidos tipo perovskitas en SOFCs 92

Propiedades estructurales y conductividad eléctrica de la doble perovskitas Sr2MgMo0.9Co0.1O6- 93

Estudio de la transformación microestructural del cobre libre de oxígeno de alta conductividad procesado por presión calibrada restringida.

94

Estados electrónicos en puntos cuánticos toroides de GaAs-AlGaAs 94

Generación del segundo armónico en pozos cuánticos múltiples delta dopados 95

Caracterización Estructural y Morfológica del Óxido de Zinc Dopado con Cerio 95

Adsorción de clústeres de cobre CuN (N=3-6) sobre la superficie 001 de anatasa TiO2 para su potencial aplicación en fotocatálisis 96

Pasivacion de aleaciones de 𝑵𝒊𝟐−𝒙𝑴𝒏𝟏−𝒙𝑮𝒂 en soluciones de boratos ph 8.4, adicionadas con NaCl 0.1 M 96

Efecto de Fe en el compuesto Ni2-xFexMnGa (with x=0.25, 0.5, 0.75 and 1.0) en sus propiedades térmicas 97

Efecto de la introducción de manganeso en la estructura cristalina wurtzita del óxido de zinc mediante difracción de rayos X 98

Transición de electrones libres a un régimen de confinamiento fuerte en superredes semiconductoras en forma de nanopilar 98

"Síntesis de materiales magnéticos nanoestructurados para aplicaciones biotecnológicas y biomédicas" 99

Superred cuasiperiódica de grafeno: Auto-similaridad del espectro de niveles de Landau 99

Estudio de la cinética de descomposición del Cs3(HSO4)2(H2PO4) 100

Estudio de la Conductividad Iónica del Cs3H(SeO4)2 por encima de la Temperatura Ambiente. 100


Estudio de las propiedades estructurales y ópticas de los materiales multiferroicos Bi4NdTi3Fe0.7Ni0.3O15 y Bi4.15Nd0.85Ti3Fe0.5Co0.5O15 101

Propiedades Eléctricas De Pastillas De Óxido De Indio (In2o3) Bajo Diferentes Condiciones De Sinterización 102

Influencia del cerio (Ce) en la curva de brillo termoluminiscente de matrices de alúmina 102

Análisis de la curva de brillo termoluminiscente de matrices de alúmina obtenidas bajo diferentes condiciones de calcinación. 102

Study of Rare-earth doped GeO2-B2O3-Al2O3-PbO-PbF2 glasses by using MAS NMR and Pulsed EPR techniques 103

Respuesta dosimétrica del TLD – 100 almacenado en condiciones de alta humedad relativa y alta temperatura ambiente 104

Estudio A Temperatura Ambiente De Propiedades Magnéticas De Ferritas De Lantano Dopadas Con Cerio 104

Implementación De Un Sistema Para Caracterización Eléctrica De Materiales 105

Estabilidad estructural y propiedades electrónicas de la interface ZrN/Grafeno 105

BIOFÍSICA Y FÍSICA MÉDICA 106

Pastillas de alúmina como dosímetros Termoluminiscentes de baja dosis 107

Índice de Autores 108


Conferencia Plenaria


CP_001

From Bose-Einstein condensation to cavity Quantum Electrodynamics: Breaking Quantum Limits with Ensembles of Entangled Atoms

Edwin Pedrozo

Massachusetts Institute of technology (MIT), Cambridge, Massachusetts, USA

Department of Physics, MIT email de correspondencia: [email protected]

ABSTRACT

Since the first demonstration of laser cooling and trapping of alkali atoms [1] and the experimental demonstration of Bose-

Einstein condensation [2], many applications have emerged, not only in atomic physics but in many areas of physics, putting atomic

physics and quantum gases experiments in a privileged position. With the improvement of powerful technologies, the availability

of narrower lasers, high efficiency light detectors, ultra-high vacuum technology, and high finesse cavities, among many others, the

realization of experiments that were thought impossible, the so called Gedanken experiments, are not a dream anymore and have

become a reality. Atoms and ions can be trapped in a particular region of space and individually studied in a very intimate way.

Also, single photons can be confined in high finesse cavities and super-cavities [3], in which they can live for a very long time, of

the order of seconds. The current state of the art of atomic, molecular, and optical (AMO) physics has evolved from a merely passive

observation to an almost complete control of such systems [4]. In this sense, we are able to engineer well-defined quantum states

on demand and track its dynamics in real time. State-of-the-art quantum sensors as, for example, 171Yb and 88Sr optical clocks and

atomic magnetometer, operate at, or near, the standard quantum limit (SQL). Overcoming this quantum limit requires the creation

and use of entanglement between the atoms making them act collectively [5]. I’ll discuss our more recent experiments in this

regards performed at the Harvard-MIT Center for Ultra-cold Atoms (CUA) in which we combine several exciting areas of physics,

namely, cavity quantum electrodynamics (cQED), cold atoms, and quantum metrology. We create quantum correlation

(entanglement) within an atomic ensemble of 171Yb atoms by the means of the interaction between atoms, photons, and an optical

cavity. With this system, we seek to approach the Heisenberg limit with several hundreds of atoms the cavity. With these results

we have not only surpassed the SQL but also, we are able to create an almost perfect system in the sense that its quantum

mechanical evolution is very near to be unitary, which has not precedent to our knowledge in these systems. Finally, I will briefly

discuss some of the possible future directions of cQED, for instance, applications to Quantum Metrology, and creation of more

exotic quantum states, which are still a challenge for the present generation of experiments and technology.

Referencias:

[1] M. H. Anderson et al., Science 269, 198 (1995); K. B. Davis et al., Phys. Rev. Lett. 75, 3969 (1995).

[2] (Nobel Lectures): S. Chu, Rev. Mod. Phys. 70, 685 (1998); C. Cohen-Tannoudji, Rev. Mod. Phys. 70, 707 (1998); W. D. Phillips, Rev. Mod. Phys. 70, 721

(1998).

[3] S. Haroche, Nobel Lecture: Rev. Mod. Phys. 85, 1083 (2013).

[4] W. Chen et al., Science 341, 768 (2013).

[5] R. McConnell et al., Nature 519, 439 (2015); I. Leroux et al., Phys. Rev. Lett. 104, 073602 (2010).

BEC transition. Left: atoms

above Tc. Middle and right

corresponds to atomic gas

just after condensation

appears and when further

atoms have made the

transition producing an

almost pure BEC.

Pictorial representation of creation

of Squeezed Spin States in cQED.

Reduced variance for SSS as

compared to a Coherent Spin State

(CSS). Taken from Z. Chen, PhD

Thesis, Stanford (2014),

Thompson’s Laboratory.

Experimental system used to perform

cQED experiments with ensembles of

cold atoms. Vuletic’s group / MIT /

CUA / RLE.

mailto:[email protected]


Conferencias Invitados


CI_001

De la óptica y fotónica a la plasmónica

Angela María Guzmán Hernández

Depto. de Física., Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, Colombia

email de correspondencia: [email protected]

RESUMEN

La óptica y la fotónica proveen a la física y otras ciencias con herramientas esenciales para metrología de alta precisión. Inicialmente se presenta aquí un panorama de investigación de frontera en microscopía de ultra-alta resolución, imágenes multifotónicas, imágenes en los attosegundos y otros. En la segunda parte se resalta la relevancia de las ondas evanescentes en la plasmónica [1] y se discuten las consecuencias de la cuantización de ondas evanescentes [2] en la medición del potencial de van der Waals mediante reflexión de átomos ultrafríos en interfaces entre dieléctricos [3] e interfaces plasmónicas capaces de generar micropotenciales superficiales monitoreables [4].

Referencias:

1. M. Thommes, K. Kaneko, A.V. Neimark, J.P. Olivier, F. Rodriguez-Reinoso, J. Rouquerol, K.S.W. Sing, Physisorption of gases, with special reference to the evaluation of surface area and pore size distribution (IUPAC Technical Report), Pure and Applied Chemistry, 87 (2015) 1051-1069 2. Everett DH. Adsorption hysteresis. In: Flood EA, editor. The Solid–Gas Interface, New York; Dekker; 1967 p. 1055–1113. 3. Roquerol, F.; Roquerol, J.; Sing, K. Adsorption by Powders and Porous Solids: Principles, Methodology and Applications; Academic Press: London, 1999.



CI_002

Efectos de la geometría sobre las propiedades electrónicas en anillos cuánticos semiconductores elípticos

R. L. Restrepo1, A. Radu2, E. Kasapoglu3, E. Feddi4, M. E. Mora-Ramos5, J. A. Vinasco6, A. L. Morales6 & C. A. Duque6

1 Universidad EIA, C.P. 055428, Envigado, Colombia

2 Department of Physics. “Politehnica” University of Bucharest, Bucharest, Romania. 3 Faculty of Science, Department of Physics, Cumhuriyet University, Sivas, Turkey.

4 Mohammed V University in Rabat, Morocco. 5 Universidad Autónoma del Estado de Morelos, Cuernavaca, Morelos, México

6 Grupo de Materia Condensada-UdeA, Instituto de Física, Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia.

[email protected]

RESUMEN

En este trabajo presentamos los niveles de energía de los estados electrónicos en anillos cuánticos elípticos de GaAs-AlxGa1-xAs, se obtiene la solución numérica de la ecuación de Schrödinger de los electrones y se usan las aproximaciones de banda parabólica y de masa efectiva, a través del método de elementos finitos. Los resultados se obtienen para diferentes tamaños y geometrías, incluida la posibilidad de una serie de deformaciones en forma de colina que cumplen la función de puntos cuánticos conectados o aislados, según la configuración elegida. Se toman la sección transversal del anillo cuántico con tres simetrías geométricas diferentes: cuadrada, triangular y parabólica. El comportamiento de los estados confinados permitidos como las funciones de la

forma de la sección transversal, las dimensiones del anillo y el número de estructuras en forma de colina se discuten en detalle. También se informa la banda prohibida de energía efectiva (pico de fotoluminiscencia sin correlación de electrón-agujero), en función de la fracción molar de Al.

Referencias:

[1]. Vinasco, J. A. et al. (2018) ‘Effects of Geometry on the Electronic Properties of Semiconductor Elliptical Quantum Rings’, Scientific Reports, 8(1), p. 13299.

doi: 10.1038/s41598-018-31512-4.

Agradecimientos: Esta investigación fue parcialmente financiada por la Universidad EIA y CODI-Universidad de Antioquia (Estrategia de Sostenibilidad de la Universidad de Antioquia and proyectos: “Efectos ópticos intersubbanda, no lineales de segundo orden y dispersión Raman, en sistemas asimétricos de pozos cuánticos acoplados” y “Efectos de capas delta dopadas en pozos cuánticos como foto detectores en el infrarrojo”). La Facultad de Ciencias Exactas y Naturales-Universidad de Antioquia (CAD proyecto de dedicación exclusiva 2017-2018 and ALM proyecto de dedicación exclusiva 2018-2019). Universidad EIA y Universidad de Antioquia por el proyecto cofinanciado EIA-UdeA-UdeM “Generación de segundo armónico, rectificación óptica y dispersión Raman entre estados electrónicos en pozos cuánticos acoplados”. Los investigadores agradecen el apoyo del Semillero de Investigación en Nanoestructuras Semiconductoras de la Universidad EIA.



CI_003

"Síntesis de materiales magnéticos nanocristalinos a partir de solventes ecoamigables"

Zulia Isabel Caamaño De Ávila1

1 Programa de Física., Universidad del Atlántico, Carrera 30 Número 8- 49, Puerto Colombia, Colombia Email de correspondencia: [email protected]

RESUMEN

El estudio de materiales magnéticos nanocristalinos tiene gran relevancia no sólo en la investigación básica del magnetismo sino en las aplicaciones tecnológicas modernas que éstos tienen en varios campos industriales y en biomedicina. La síntesis de estos materiales se ha convertido en una parte fundamental en la búsqueda de nuevos materiales con propiedades físicas mejores que la de sus materiales precursores, y así puedan ser idóneos para tales aplicaciones. El aleado mecánico de elevada energía es uno de los métodos de síntesis más comúnmente utilizado en la obtención de materiales magnéticos nanocristalinos, por su gran versatilidad y eficacia. Sin embargo, en la actualidad hay una creciente necesidad de desarrollar métodos de síntesis ecoamigables a partir del extracto de plantas, en lugar de utilizar solventes químicos que pueden ser dañinos para el medio ambiente. En este trabajo se presentarán los resultados obtenidos de la síntesis de materiales magnéticos nanocristalinos basados en FeCo por el método físico de aleado mecánico de elevada energía y por el método de química verde, a partir del extracto de hojas de mango. Así mismo, se presentarán los resultados de la caracterización morfológica, magnética y estructural de estos materiales, por microscopía electrónica de barrido, magnetometría de muestra vibrante y análisis de difracción de rayos X, con el fin de evaluar el método de síntesis más efectivo en la síntesis de materiales magnéticos nanocristalinos de Fe-Co para futuras aplicaciones biotecnológicas y biomédicas, y a la vez, que resulte amigable con el medio ambiente. Referencias:

1. Z. I. Caamaño De Ávila, M. A. Consuegra Peña, M. D. Baró and S. Suriñach, Synthesis and characterization of nanostructured materials based on Fe50Co50 and Fe75Co25, CT&F - Ciencia, Tecnología y Futuro, 6 (2) (2015) 33-44. 2. Amit Kumar Mittal, Yusuf Chisti, Uttam Chand Banerjee, Synthesis of metallic nanoparticles using plant extracts, Biotechnology Advances 31 (2013) 346–356. 3. Julio, L. Síntesis y caracterización de nanopartículas magnéticas de Fe55Co45 por método poliol y quimica verde; Trabajo de Grado, Universidad del Atlántico, Mayo 2018.

Agradecimientos: A María Dolores Baró y Santiago Suriñach, del grupo de Física de Materiales 2, de la Universidad Autónoma de Barcelona, Bellaterra (España). A la Dra. Adriana Herrera de la Universidad de Cartagena, Cartagena (Colombia) y a Luisa Julio, quien realizó el trabajo de grado bajo mi dirección, en la síntesis de nanopartículas magnéticas de Fe55Co45 por quimica verde.


CI_004

Diffractive optics based on Fourier operators

Cesar Torres

ABSTRACT

The Fresnel diffraction in approach metaxial is shown that it corresponds mathematically to Fourier transformation among spherical surfaces; that which gives origin to the operator Fourier sphere or electromagnetic field transference operator.and the step of a spherical wave with well-known curvature radius through a thin lens and observation over spherical wave corresponds mathematically to the curvature transparency operator. The composition of these operators allows find in a simple way the laws of propagation of the waves in basic optical systems, them with the application of the these two operators, is possible to studied and analized optical systems compossed by thins lens and free spaces, and finally to obtain the field electromagnetic transfered of the emitter to the receptor of general form.


CI_005

Estructura, propiedades ópticas y Magnéticas del ZnO:X (X = Fe, Mn, Co).

Ovidio Almanza Montero 1

1 Depto. de Física., Universidad Nacional de Colombia, Cra 30 Nº 45 – 03, Bogotá, Colombia email de correspondencia: [email protected]

RESUMEN

El ZnO es un material semiconductor (gap = 3.37 ev), que cristaliza en una estructura cristalina tipo Wurtzita. Sus aplicaciones son diversas, incluido su uso como fotocatalizador, sensores, spintrónica, entre otras. Al introducirle metales de transición al ZnO, con el objeto de que estos sustituyan al Zn en su sitio o simetría local, se busca que sus propiedades ópticas y magnéticas puedan ser alteradas y dar al material un uso particular. Por ejemplo, en esta presentación se muestran los efectos que produjo la introducción de Fe, Mn y Co en el ZnO, sobre el gap del material matriz. Una reducción del gap o la introducción de niveles energéticos en la banda prohibida implica una absorción dentro del espectro visible y con ello una optimización del material como fotocatalizador, ya que no sería necesario una fuente ultravioleta para la activación sino una simple exposición a la radiación solar. Los posibles defectos en la estructura del ZnO y su nuevo carácter, ferro, antiferro o ferrimagnético, causados por la presencia de estos metales de transición, fueron identificados, cuantificados y valorado con ayuda de la técnica de resonancia paramagnética electrónica (EPR) y Rayos X.



CI_006

¿La celda de combustible de ácido sólido realmente funciona?

Ever Ortiz Muñoz

Grupo Física de Materiales, Facultad de Ciencias Básicas, Universidad del Atlántico. Km. 7 Antigua Vía a Puerto Colombia, Barranquilla - Colombia e-mail de correspondencia: [email protected]

RESUMEN

Los ácidos sólidos o sales acidas tales como CsH2PO4 [1,2] y CsHSO4 [3,4] se usan como electrolito de la celda de combustible de ácido sólido (Solid Acid Fuel Cell, SAFCell), en virtud de la fase sólida de conducción superprotónica que estos compuestos presentan por encima de 230 [5] y 141 °C [6], respectivamente. Según la mayoría de las publicaciones, a estas temperaturas, estas sales conductoras superprotónicas experimentan una transformación física a una estructura superprotónica altamente desordenada, lo

cual provoca un aumento extraordinario en su conductividad protónica. Teniendo en cuenta nuestros resultados previos [7-11] y los aquí presentados, concluimos que los fenómenos de alta temperatura observados en este tipo de sales acidas se explican en su totalidad asumiendo transformaciones de naturaleza química (deshidratación térmica), y no física. En consecuencia, este trabajo propone la siguiente hipótesis: ninguna de las sales acidas exhibe la fase sólida de conducción superprotónica y como consecuencia, la SAFCell no es viable.

Referencias:

1. D.A. Boysen, T. Uda, C.R.I. Chisholm, S.M. Haile, High-performance solid acid fuel cells through humidity stabilization, Science, 303 (2004) 68–70 2. S.M. Haile, C.R.I. Chisholm, K. Sasaki, D.A. Boysen, T. Uda, Solid acid proton conductors: from laboratory curiosities to fuel cell electrolytes, Faraday Discuss. 134 (2006) 17–39 3. S.M. Haile, D.A. Boysen, C.R.I. Chisholm, R.B. Merle, Solid acids as fuel cell electrolytes, Nature 410 (2001) 910–913 4. T. Norby, The promise of protonics, Nature, 410 (2001), 877–878 5. A.I. Baranov, V.P. Khiznichenko, V.A. Sandler, L.A. Shuvalov, Frequency dielectric-dispersion in the ferroelectric and superionic phases of CsH2PO4, Ferroelectrics 81 (1988) 1147–50 6. A.I. Baranov, L.A. Shuvalov and N.M. Shchagina, Superion conductivity and phase-transitions in CsHSO4 and CsHSeO4 crystals JETP Lett. 36 (1982) 459–62 7. E. Ortiz, R.A. Vargas, B.E. Mellander, On the high-temperature phase transitions of CsH2PO4: a polymorphic transition? A transition to a superprotonic conducting phase? J. Chem. Phys. 110(10) (1999) 4847–4853 8. E. Ortiz, R.A. Vargas, B.E. Mellander, On the high-temperature phase transition of some KDP-family compounds: a structural phase transition? A transition to a bulk-high proton conducting phase? Solid State Ionics 125(1-4) (1999) 177–185 9. E. Ortiz, J.C. Tróchez, R.A. Vargas Phase behavior of the solid proton conductor CsHSeO4. J Phys. Condens. Matter. 20 (36) (2008) 365218 10. E. Ortiz, R.A. Vargas, B.E. Mellander, Phase behaviour of the solid proton conductor CsHSO4. J. Phys. Condens. Matter. 18 (42) (2006) 9561–9573 11. E. Ortiz, I. Piñeres, C. León On the low- to high protonconducting transformation of a CsHSO4–CsH2PO4 solid solution and its parents. Physical or chemical nature? J. Therm. Anal. Calorim. 126(2) (2016) 407–419



CI_007

Nanomateriales Basados en Óxido de Grafeno: Síntesis, Propiedades y Aplicaciones.

F. R. Pérez1, A.F. Betancur1, A. García2, Aura Sofía Merlano1 & Ángel Salaza1

1 Grupo de Óptica y Espectroscopía, Centro de Ciencia Básica, Universidad Pontificia Bolivariana, Medellín, Colombia 2 Laboratorio de Síntesis y Modificación de Nanoestructuras y Materiales Bidimensionales, Centro de Investigación en Materiales

Avanzados S.C, Monterrey, México email de correspondencia: [email protected]

RESUMEN

En 1859 B. C. Brodie describió la estructura altamente laminar del grafito empleando diferentes métodos oxidativos, obteniendo cambios en la concentración de oxígeno en el material, siendo uno de los pioneros en los antecedentes para obtener óxido de grafeno mediante métodos oxidativos. Establecida la técnica de difracción de rayos X, en 1916 P. Debye y P. Scherrer, reportaron la estructura del grafito. Usando esta técnica, en 1918 Kohlschütter and Haenni estudiaron detalladamente el grafito y describieron las propiedades de lo que llamaron papel de óxido de grafito. En el ámbito teórico, en 1947 P. Wallace consideró la existencia del grafeno. El desarrollo del microscopio electrónico permitió que en 1948 se reportaran las primeras imágenes de grafito de pocas capas, seguido de cerca por la observación de capas de grafeno individuales por Ruess y Vogt. Debido a su gran importancia teórica y prometedor uso en diversas aplicaciones, comenzó la tarea de aislar el grafeno, y en 2004 A. Geim y C. Novoselov reportaron este aislamiento, asunto que les mereció el premio Nobel de física en 2010 [1]. Una de las perspectivas del grafeno desde la propia visión de los descubridores fue su enorme potencial en aplicaciones en materiales compuestos [2]. Se ha encontrado que uno de los materiales asociados al grafeno, el óxido de grafeno (OG), es considerablemente atractivo para innumerables aplicaciones gracias a la posibilidad de modular sus propiedades físicas y químicas controlando el grado de oxidación y el tipo de grupos funcionales presentes en este [3]. En este trabajo se reporta la síntesis de OG a partir de la exfoliación química del grafito, su caracterización por diversas técnicas, su incorporación en una matriz híbrida orgánica-inorgánica, y la aplicación en un campo de interés científico y tecnológico, el control de la corrosión de aceros [4]. Además de lo anterior, en el presente trabajo se discuten otras perspectivas de aplicación tales como su uso en descontaminación de aguas y sensores de gas.

Referencias:

1. K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S. V. Dubonos, I. V. Grigorieva, A. A. Firsov, Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films, ., Science, 306 (2014), 666-669.

2. A. K. Geim And K. S. Novoselov, The rise of Graphene, Nature Materials, 6(2007), 183-191.

3. Y. Zhu , S. Murali , W. Cai , X. Li , J. Won Suk , J. R. Potts and R. S. Ruoff, Graphene and Graphene Oxide: Synthesis, Properties, and Applications, Adv. Mater. 22(2010), 3906–3924.

4. A.F. Betancur, N. Ornelas-Soto, A.M. Garay-Tapia, F.R. Pérez, Ángel Salazar, A.G. García, A general strategy for direct synthesis of reduced graphene oxide by chemical exfoliation of graphite, Materials Chemistry and Physics 218 (2018) 51–61.



CI_008

Mitos Y Realidades Del Fracking

Freddy Humberto Escobar M.1

1 Programa de Ing. de Petróleos, Universidad Surcolombiana, Av. Pastrana – Carrera 1, Neiva (Huila) Colombia


RESUMEN

Dada la amplia discusión que se ha presentado a lo ancho del territorio nacional por diferentes actores tanto políticos, como ambientalistas y técnicos en torno al fracking, el objeto de esta charla es dar a conocer algunos procesos relacionados con la perforación y completamiento de pozos para extracción de hidrocarburos para luego pasar a las definición y técnica del fracking y explicar para todo tipo de público el procedimiento y forma como este se realiza, mostrar los posibles impactos en el ambiente, los alcances y conveniencia de esta técnica novedosa. Se incluirá la parte de sismología, la parte de afectaciones a la salud, los químicos usados en el fluido de fracturamiento, los requerimientos de agua (no necesariamente potable), los escapes de gases, la contaminación frente a los hidrocarburos convencionales, el tiempo de implementación de la técnica, entre otros. La misma charla finalizará planteando y respondiendo las preguntas más notorias que la gente se hace en torno al desarrollo de tan cuestionada técnica de explotación de los recursos de hidrocarburos provenientes de roca generadora. Referencias:

1. BC Oil and Gas Commission (2014). Investigation of Observed Seismicity in the Montney Trend. 2. Gallegos, T. J., and B. A. Varela (2014). Trends in hydraulic fracturing distributions and treatment fluids, additives, proppants, and water volumes applied to wells drilled in the United States from 1947 through 2010: 3. Data analysis and comparison to the literature, U.S. Geol. Surv. Sci. Investig. Rep. 2014-5131 Gallegos, T. J., B. A. Varela, S. S. Haines, and M. A. Engle (2015), Hydraulic fracturing water use variability in the United States and potential environmental implications, Water Resour. Res., 51, 5839–5845, doi:10.1002/2015WR017278. 4. McAleer, P (2013). Ten Big Fat Lies About Fracking. http://www.spiked-online.com/newsite/article/ten_big_fat_lies_about_fracking/13944 5. McGraw, S. (2016). Is Fracking Safe? The 10 Most Controversial Claims About Natural Gas Drilling. http://www.popularmechanics.com/science/energy/g161/top-10-myths-about-natural-gas-drilling-6386593/ 6. Warpinski, N. R., J. Du, and U. Zimmer (2012). Measurements of hydraulic-fracture-induced seismicity in gas shales, SPE Hydraul. Fract. Technol. Conf., SPE 151597, The Woodlands, Texas, 6–8 February 2012, 1–8, doi:10.2118/151597-PA.

http://dx.doi.org/10.1002/2015WR017278


CI_009

Topografía corneal: Avances y desafíos

Amilcar Estrada-Molina

Departamento de Física, Facultad de Ciencias, Pontificia Universidad Javeriana Cra 7 Nº 40-62, Bogotá D.C., Colombia.

[email protected]

RESUMEN

En los últimos años la topografía corneal ha ganado relevancia debido al incremento acelerado de algunas técnicas utilizadas en cirugía refractiva, el trasplante de córnea y la necesidad de prescribir de manera más precisa lentes de contactos y lentes intraoculares (IOLs, por sus siglas en inglés), entre otras necesidades. La topografía corneal ha sido medida con una variedad de técnicas basadas en diferentes fenómenos ópticos tales como la reflexión especular, la reflexión difusa y el esparcimiento de la luz, entre otros. Técnicas como el haz de hendidura de barrido, la imagen de Scheimpflug y la tomografía de coherencia óptica (OCT, por sus siglas en inglés), han tomado mucha fuerza dentro del ambiente clínico dado que permiten medir directamente la elevación

corneal, así como hacer un modelo tridimensional de la córnea a través de cortes transversales sobre dicha superficie. Esto abre una nueva era de evaluación basado en imagen, permitiendo así el desarrollo de modelos de ojo individualizados para cada paciente, la posibilidad de incrementar la predicción de errores refractivos, cataratas y ectasias corneales, entre otros. Cabe resaltar que en una era donde las técnicas de imagenología ya están disponibles en el campo clínico, la topografía corneal mediante anillos de Plácido o por técnicas basadas en reflexión especular siguen siendo el pan de cada día para un oftalmólogo. Por lo que se presentarán algunos desafíos a resolver que se tienen en estos sistemas de topografía corneal.

Agradecimientos:

Quiero agradecer a la Vicerrectoría de Investigación de la Pontificia Universidad Javeriana por la financiación de este trabajo a través del proyecto con ID:00007137.



CI_010

Propiedades espectrales, eléctricas y magnéticas de complejos donadores y excitonicos en puntos cuánticos tipo II

José Sierra Ortega

Grupo de Investigación en Teoría de la Materia Condensada, Universidad del Magdalena, Cra 32 Nº 22-08, Santa Marta, Colombia


RESUMEN

Se realiza un análisis teórico de posible efecto magneto-eléctrico en puntos cuánticos semiconductores de II tipo, inducidos por complejos donadores o excitonicos atrapados en estas estructuras. Con este fin se estudian las propiedades espectrales, eléctricas y magnéticas de donadoras y excitones en presencia de campos eléctrico y magnético, aplicados a lo largo del eje de simetría de la nanoestructura, en las cuales una de las partículas que forman el complejo (el ion, el electrón o el hueco), está confinada en el interior del punto, mientras que la otra se sitúa en el exterior, en una región estrecha cerca de la superficie. Se analizan las alteraciones que sufren las distribuciones espaciales de las partículas, el período de las oscilaciones Aharonov-Bohm de los niveles de energía, los momentos eléctrico y magnético y las susceptibilidades correspondientes. Estudio revela una novedosa posibilidad del acoplamiento entre las polarizaciones eléctrica y la magnética, con base en el efecto cuántico de tamaño en hetrojunturas semiconductoras de tipo II y abre una amplia gama de aplicaciones de efectos magnetoeléctricos que permitan controlar la magnetización mediante un campo eléctrico y/o la polarización eléctrica mediante un campo magnético en nanoestructuras semiconductoras.



CI_011

Estructura Hiperfina de átomos

Rafael Sarmiento Mercado

1 Depto. de Física., Universidad del Atlántico, Atlántico, Colombia email de correspondencia: [email protected]

RESUMEN

En Física Atómica, particularmente en Espectroscopía Atómica, la estructura hiperfina hace referencia a las pequeñas separaciones de niveles de energía de átomos e iones, causados por la interacción entre el núcleo atómico y la nube de electrones que rodea al núcleo. Los espectros hiperfinos o la estructura hiperfina se originan a partir de la interacción del momento de dipolo magnético nuclear con el campo magnético generado por los electrones y, la energía del momento de cuadrupolo eléctrico nuclear en el campo eléctrico generado por la distribución de carga electrónica dentro del átomo. La estructura hiperfina puede ser medida por diferentes técnicas experimentales, entre ellas, a través de espectros atómicos con espectrómetros de ultra alta resolución espectral acoplados con interferómetros, espectroscopía laser de alta resolución, espectros de resonancia paramagnética electrónica. Las aplicaciones en el estudio de la estructura hiperfina comprenden entre otras, la astrofísica a través del estudio de espectro de estrellas, la tecnología nuclear, metrología de alta precisión basada en el uso de relojes atómicos, testeo de la electrodinámica cuántica. En esta conferencia, se darán las consideraciones básicas teóricas de la estructura hiperfina de átomos, referida a los alcalinos, los fundamentos de la técnica de espectroscopía laser de alta resolución, en particular la Espectroscopía de Absorción Saturada Libre de Doppler (SAS-DF).



CI_012

Crecimientos Tumorales: Un enfoque Fractal, escalamiento y reacción – difusión

Francisco Torres Hoyos


RESUMEN

El crecimiento tumoral es un proceso complejo que depende de la correspondiente proliferación celular y de su propagación en el tejido huésped. Es por ello que la nueva aproximación usada se fundamenta en la fractalidad y en la invariancia de escala del contorno de la colonia, estas células forman colonias que son objetos fractales que pueden caracterizarse por una dimensión fractal, una medida de su grado de complejidad, lo que permite el uso de análisis de escalamiento.[1] En los últimos 20 años se han venido realizando estudios de modelos de crecimiento tumoral basados en la ecuación de reacción - difusión, con el objetivo de modelar el crecimiento de gliomas cerebrales. Estos trabajos como el propuesto por Tracqui y colaboradores, es uno de los primeros modelos en integrar la información proveniente de las imágenes médicas, tales como la geometría del cerebro y el tamaño del tumor. En su modelo, la proliferación de las células tumorales es supuesta isotrópica con una tasa constante en el cerebro, igualmente incluyó dos términos de reacción los cuales tienen en cuenta la proliferación y la muerte celular [2,3]

Referencias:

[1] F. Torres Hoyos, R. Baena Navarro, J. Vergara Villadiego, M. Guerrero-Martelo. Geometrical study of astrocytomas through fractals and scaling analysis, Applied Radiation and Isotopes, 2018 [2] M. Tovi. Imagen in Cerebral Gliomas Analys of Tumor Tissue Components. Acta Radiol. Suppl. 1993. [3] S. Price, N. Burnet, T. Donova, H. Green, N. Antoun, J. Pickar, and J. Guillard. Clinical Radiology, 58:455–462, 2003.



Presentaciones Orales


ENSEÑANZA DE FÍSICA


PO_001 EDF_001

Estudio para la implementación de situaciones contextualizadas en cinemática mediadas por el software Tracker

Justo Méndez Mendinueta1, Juan Pacheco Fernández1 & Roosevelt Carrillo Martínez1

1Depto. de Física., Universidad Popular del Cesar, Campus universitario, Sabanas del Valle, Valledupar, 200004, Colombia.


RESUMEN

Se presentan los resultados de una investigación descriptiva con objetivo de identificar si de acuerdo al análisis de los contextos escolar (académico), familiares y sociales en que viven los estudiantes de décimo grado de una institución educativa oficial cumple con las condiciones para utilizar el Tracker como un mediador en el aprendizaje de la cinemática mediante situaciones contextualizadas. El estudio se realizó con 93 estudiantes de tres cursos de décimo grado de la jornada de la mañana de la institución educativa Rafael Valle Meza de la ciudad de Valledupar, Colombia, con edades comprendida entre 13 y 17 años, los resultados mostraron que la mayoría de los estudiantes cuenta con recursos tecnológicos tales como: celulares y computadores personales que usan más de tres horas diarias y cuenta con conexión a internet en sus casas, los deportes más practicados en sus tiempos libres son Futbol, Voleibol y Basquetbol. En estos deportes los balones describen distintas trayectorias en el desarrollo de los juegos, las cuales pueden ser utilizadas para estudiar conceptos de cinemática en décimo grado modeladas por el software Tracker aprovechando que los estudiantes cuenta con el recurso tecnológico para la implementación de este software. La investigación mostró viabilidad de implementar situaciones del contexto social en la temática de cinemática mediadas por el software Tracker.

PO_002 EDF_002

Uso de simulaciones como herramienta mediadora en el proceso de enseñanza de la física en la educación media

Hugo Alberto Pereira Martinez1

1 Docente Ciencias Naturales – Física, Institución Educativa Villa Corelca, Valledupar –Cesar, Colombia Email de correspondencia: [email protected]

RESUMEN

La manera en la que se ha venido orientando el proceso de enseñanza de la física por parte de algunos profesores en la actualidad, en donde su fundamento lo sustentan en el aprendizaje de fórmulas, demostraciones y ejercicios donde prima la memoria como recurso imprescindible, ha llevado a que esta asignatura sea la piedra en el zapato para la mayoría de los estudiantes, convirtiéndose en una asignatura compleja y con ello que sea aburrida y no despierte el interés en el educando por el aprendizaje de la misma. Es por ello que la enseñanza de la física en la actualidad demanda de mucha creatividad a la hora de presentar los diferentes conceptos que se deben abordar en los cursos de física de la educación media, razón por la cual es necesario dejar a un lado la forma estática y rutinaria de utilizar solo un tablero para mostrar ecuaciones y resolver problemas alejados del interés del educando, ya que este no puede visualizar los diferentes procesos y mucho menos verificar que eso que se hizo realmente reproduce la situación problema que están analizando, conllevando con esto que el aprendizaje de la física no despierte ningún interés para el alumno y en vez de convertirse en una aventura apasionante en donde cada clase sea el epicentro de nuevas experiencias y el nacimiento de innumerables preguntas que promuevan el aprendizaje y con ello el proceso investigativo, sea solo un martirio y una pérdida de tiempo desde la mirada apática y lejana de un educando desmotivado. Es por ello que se hace necesario incluir en el proceso de enseñanza de las ciencias naturales las herramientas informáticas, ya que estas juegan un papel fundamental en el proceso de enseñanza y aprendizaje, convirtiéndose en una gran ayuda para los estudiantes, ya que estos por ser unos nativos digitales se les facilita el uso de los diferentes recursos computacionales, y mediante las nuevas tecnologías tener acceso a un sinnúmero de aplicaciones a través de las cuales se pueden reproducir y mostrar procesos en donde la interactividad permiten la visualización de los diferentes fenómenos estudiados, y de este modo crear un ambiente donde el estudiante participa




activamente en la construcción de los diferentes conceptos abordados y con ello lograr un aprendizaje significativo de la ciencias Físicas.

Referencias:

1. O. L Castiblanco, D. F. Vizcaíno, El uso de las Tics en la enseñanza de la física. Bogotá. 2008

2. L. Amorós, “Evaluación de hipermedia en la enseñanza”. Tesis doctoral. Universidad de Murcia, 2004.

3. A. P. García, Interpretación y aplicación de las leyes de movimiento de Newton. Bogotá. 2012.

4. A. Cuesta, N. Benavente, Uso de TIC en la enseñanza de la física: videos y software de análisis. Buenos Aires, Argentina. 2014

PO_003 EDF_003

Simulación y Análisis de Movimientos en una Dimensión con Aceleración Constante Mediada con los Programas Interactive Physics y GeoGebra

Edwin José Gutiérrez Zapata1 & Álvaro Enrique Pérez Tirado2 1 Estudiante de Especialización en Física General, Universidad del Atlántico, Carrera 30

Número 8- 49 Puerto Colombia - Atlántico, Colombia 2 Depto. de Física, Universidad del Atlántico, Carrera 30 Número 8- 49 Puerto Colombia -

Atlántico, Colombia email de correspondencia: [email protected]

RESUMEN

Desde el campo de la educación, más específicamente en la educación media se deben redoblar los esfuerzos para llevar al aula experiencias más coherentes con la actual cotidianidad de nuestros jóvenes, quienes convenientemente consigan acumular el potencial necesario para convertirse en los teóricos, investigadores o promotores del estudio de las ciencias físicas en nuestra costa caribe.

Atendiendo a esta necesidad propia de la costa, nace la oportunidad de llevar a la práctica el trabajo de “Simulación y Análisis de Movimientos en una Dimensión con Aceleración Constante Mediada con los Programas Interactive Physics y GeoGebra”, como una experiencia de aula, consecuente con las actividades propuestas en investigaciones locales que motivan el uso de TIC (especialmente el software GeoGebra) para el aprendizaje [1] y que si bien apunta directamente a la labor pedagógica del docente de física en la enseñanza para edades escolares, se convierte en un espacio de análisis y discusión importante y distinto a la mirada de un estudiante promedio de una institución de educación pública.

La actividad conlleva a la observación simulada con Interactive Physics [2] de ejemplos de este tipo de movimientos como fenómeno físico, al análisis de las variables que lo posibilitan e intervienen de manera directa en su acontecimiento, a la mirada gráfica de la posición de la partícula en movimiento, de su velocidad y aceleración, al uso del concepto de razón de cambio en una situación real a partir del lenguaje matemático [1] propio del movimiento en particular, aportando este último ítem a una importante competencia establecida por el Ministerio de Educación Nacional en los Estándares Básicos de Competencias del área de matemáticas [3].

Aun con la certeza en que una única experiencia de aula no garantiza cambios exponenciales en el buen interés por la física de parte de la comunidad educativa, se convierte en un ejemplo de motivación y trabajo creativo que pueda ejecutarse y ajustarse a los recursos propios de cualquier plantel, a las necesidades de aula y al trabajo mancomunado por explorar el potencial científico que hay en todos y cada uno de nuestros estudiantes.

Referencias:

1. E. J. Gutierrez Zapata, J. D. Melo Bolier y G. P. Navarro Zambrano, Estrategia didactica utilizando las TIC como mediación para el aprendizaje de la derivada en estudiantes de undécimo grado, Barranquilla: Universidad del Atlantico, 2016 p. 93-94

2. MSC. Software Corporaton, Interactive Physics TM, Estados Unidos de América: MSC. Software Corporaton - Design Simulation Technologies, Inc, 2000-2005.

3. Ministerio de Educación Nacional (MEN). Estándares Básicos de Competencias, Bogotá; Ministerio de Educación Nacional, 2006 p. 89.



PO_004

EDF_004

Situaciones contextualizadas para la enseñanza del electromagnetismo en Ingeniería Ambiental y Sanitaria

Juan Pacheco Fernándeza1, Yim Rodríguez Díaz2 & Carmen Morales Castro3

1 Depto. de Física., Universidad Popular del Cesar, Campus universitario, Sabanas del Valle, Valledupar, 200004, Colombia.

2 Depto. de Ingeniería Ambiental y Sanitaria, Universidad Popular del Cesar, Campus universitario, Sabanas del Valle, Valledupar, 200004, Colombia.

3Asesoría externa de la coordinación de trabajo de grado, Universidad Nacional Experimental Francisco de Miranda-Mauroa.,

Mene de Mauroa, Estado Falcón, 04117, Venezuela. email de correspondencia: [email protected]

RESUMEN

Se considera la física como una ciencia fundamental en la formación de ingenieros, por contribuir al desarrollo de sus competencias profesionales; a pesar de esta importancia algunos estudiantes no muestran interés por el aprendizaje de esta ciencia, viéndose más acentuado en unos pregrados de ingeniería que en otros, algunos en el mejor de los casos se limita a la memorización de conceptos, ecuaciones y ejercicios; por considerar que ciertas asignaturas de física, particularmente la introducción del electromagnetismo, tiene poca relación con su perfil profesional. Esta problemática no es ajena a los estudiantes del programa de Ingeniería Ambiental y Sanitaria de la Universidad Popular del Cesar, Valledupar, Colombia. Para contribuir a la solución del problema, se ha recurrido a enseñar a partir del contexto o perfil profesional del estudiante, con la intención de resaltar la importancia que tiene la asignatura de electromagnetismo en su proceso de formación. La propuesta comenzó a implementarse hace cuatro años con dos grupos del ciclo básico de ingeniería de la mencionada asignatura de la Universidad Popular del Cesar, aproximadamente 40 estudiantes por grupo. En este trabajo se presenta la experiencia con los estudiantes de Ingeniería Ambiental y Sanitaria. Al comienzo de cada semestre el profesor le solicita a cada grupo conformado por dos estudiantes, que identifique una situación relacionada con su profesión, aplicando conceptos y leyes del electromagnetismo para su solución; la evaluación se realizó utilizando la metodología de proyecto, en la cual los estudiantes identifican el problema, presentan avances y al final entregan y sustentan un informe final de la situación. Con la implementación de esta propuesta se ha logrado una mayor motivación hacia el estudio de la asignatura y mejores rendimientos académicos.

PO_005

EDF_005

Diseño e implementación de un recurso didáctico utilizando una impresora 3D para la enseñanza del fenómeno de carga y descarga de un condensador

Diana Liseth Córdoba Rodríguez1 , Jesica Sierra Rosado1, Duber Avila Padilla2 & Sindi Horta Piñeres2

1Depto. de Física, Universidad Popular Del Cesar – Sede Sabanas, 200001, Valledupar, Colombia. 2Grupo de Investigación Óptica e Informática, Universidad Popular Del Cesar – Sede Hurtado, Vía a Patillal, 200003, Valledupar,

Colombia.

E-mail de correspondencia: [email protected]

RESUMEN

En esta investigación se propone el diseño y fabricación de un recurso didáctico utilizando una impresora 3D para la enseñanza del fenómeno de carga y descarga de un condensador en estudiantes en los niveles de educación de la básica secundaria e incluso en el nivel de educación superior. El recurso didáctico desarrollado es un sistema fabricado por modulo, que es construido pieza a pieza a partir de un polímero de relativo bajo costo que puede facilitar a estudiantes y profesores el proceso de enseñanza-aprendizaje. El recurso didáctico fabricado es un sistema confiable de fácil manejo y bajo costo, que permitiría el




desarrollo de experimentos en circuitos, electricidad y magnetismo. Como una estrategia adicional para enriquecer el estudio del fenómeno, el recurso didáctico es complementado por un Software de versión libre que permite simular un Osciloscopio y un generador de señales de manera virtual con el fin de identificar claramente las curvas de carga y descarga del condensador. Este trabajo tiene como finalidad reportar el uso de herramientas didácticas de fácil uso y acceso, fabricados con impresoras 3D que permitan mejorar los procesos de enseñanza de los fenómenos de la electricidad y magnetismo. Referencias:

[1] Sánchez, A. (2012). Electromagnetismo una experiencia para vivir, (tesis de maestría). Universidad Nacional de Colombia, Facultad ciencias exactas y naturales. Medellín Colombia. Recuperado http://bdigital.unal.edu.co/7504/1/43624686.2012.pdf. [2] Serway, R. y Jewett, J. (2009). Física para ciencias e ingeniera con física moderna; vol. 2; 7 edición, Editorial Cengage Learning, Inc. México. [3] Duarte, J.; Gutierrez, G.; Fernandez Morales, F. Desarrollo de un prototipo didáctico como alternativa pedagógica para la enseñanza del concepto de inducción electromagnética. Tecné Episteme y Didaxis TED, n. 21, 24 mar. 2007.

PO_006 EDF_006

Método Gráfico en la Enseñanza de la Cinemática

Lady S. Caicedo L1 & Héctor R. Maya T1

1 Depto. de Física., Universidad de Córdoba, Cra. 6 Nº 76-103, Montería, 860920, Colombia email de correspondencia: [email protected]

RESUMEN

Presentamos un método consistente en tres etapas denominadas; diagrama de movimiento, representación gráfica y representación simbólica, para la enseñanza de la cinemática a nivel de pregrado. El método permite separar claramente la parte conceptual física del sistema que se esté estudiando, de la parte matemática o simbólica, necesaria en el análisis cualitativo y cuantitativo de las magnitudes física usadas en la descripción de dicho sistema. Referencias:

1. R. A. Serway.; J. W. Jeweet. Física para Ciencias e Ingeniería; 7a ed. Vol. 1; Cengage Learning Editores; Mexico, D. F. 2008; (Capítulos 1, 2, 3 y 4). 2. M Alonso.; E. J. Finn. Física Vol.1 Mecánica; Fondo Educativo Interamericano S.A.;Mexico, D.F. 1979; (Capítulos 3, 4, 5, 6).

3. A. G. Franco. (2015-2018). Curso Interactivo de Física con Ordenador. EIBAR (Guipúzcoa). España. Recuperado de: http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica3/

PO_007

EDF_007

Método Gráfico en la Enseñanza de la Dinámica

Cristina I. González S. 1 & Héctor R. Maya T1

1 Depto. de Física., Universidad de Córdoba, Cra. 6 Nº 76-103, Montería, 860920, Colombia email de correspondencia: [email protected]

RESUMEN

Presentamos un método consistente en tres etapas denominadas; diagrama de movimiento, representación gráfica y representación simbólica, para la enseñanza de la dinámica a nivel de pregrado. El método permite separar claramente la parte conceptual física del sistema que se esté estudiando, de la parte matemática o simbólica, necesaria en el análisis cualitativo y cuantitativo de las magnitudes física usadas en la descripción de dicho sistema. Referencias:

1. R. A. Serway.; J. W. Jeweet. Física para Ciencias e Ingeniería; 7a ed. Vol. 1; Cengage Learning Editores; Mexico, D. F. 2008; (Capítulos 1, 2, 3, 4, 5 y 6). 2. M Alonso.; E. J. Finn. Física Vol.1 Mecánica; Fondo Educativo Interamericano S.A.;Mexico, D.F. 1979; 3. A. G. Franco. (2015-2018). Curso Interactivo de Física con Ordenador. EIBAR (Guipúzcoa). España. Recuperado de: http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica3/

http://bdigital.unal.edu.co/7504/1/43624686.2012.pdf


http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica3/


http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica3/


PO_008

EDF_008

Tocando la luz. Enseñando conceptos de óptica para estudiantes ciegos

José Luis Camargo Pérez1

1Institución Educativa Técnica Francisco de Paula Santander, Cra 13 Nº 14-12 Galapa, Atlántico.

Email de correspondencia: [email protected]

RESUMEN

Los conceptos de óptica y los fenómenos relacionados con las propiedades de la luz, por su carácter, se dirigen a estudiantes que no poseen discapacidad visual o no son ciegos. Los estudiantes sin ceguera pueden percibir los fenómenos ópticos como la trayectoria de la luz al incidir en espejos curvos y planos o estudiar el comportamiento de los rayos de luz al atravesar lentes convergentes o divergentes, así como la comprobación de leyes, como la ley de reflexión. En el terreno pedagógico, los materiales didácticos para personas ciegas utilizan el lenguaje Braille, grabaciones sonoras o soportes informáticos, este escenario se convierte en el impulso motor para proponer el uso de herramientas innovadoras que fortalezcan el proceso de enseñanza y aprendizaje. Si el sentido de la vista no puede ser utilizado para estudiar los conceptos propios de la óptica, es posible emplear el sentido del tacto como medio para la “visualización”; de esta forma, el hecho que una persona sea ciega, que se catalogaría como debilidad en el proceso de enseñanza y aprendizaje, con la “visualización táctil” se convertiría en una fortaleza para el estudio de los conceptos en esta importante rama de la física. Bajo este marco, el objetivo se focaliza en generar las condiciones para estudiar los conceptos de óptica al “visualizar” de manera táctil los rayos de luz.Para lograr el objetivo se diseñaron prototipos con los cuales los estudiantes ciegos pudieran estudiar varios conceptos de óptica con la propiedad que lo haría cualquier estudiante sin discapacidad visual o sin ceguera. Los prototipos permiten a los estudiantes ciegos identificar y diferenciar los espejos curvos, recorrer la trayectoria de los rayos de luz que inciden sobre estos espejos y determinar el tipo de imagen dada por una lente o un espejo cóncavo, así como el estudio de la ley de reflexión, entre otros aspectos. A través de la propuesta "Tocando la Luz" se ha podido alcanzar la meta de trabajar los temas de óptica con estudiantes ciegos, logrando un buen nivel de aprendizaje significativo y un alto grado de motivación hacia la ciencia, generando las condiciones para una inclusión dinámica en el aula. La propuesta ha sido seleccionada como finalista a nivel nacional en el campo de experiencias significativas de inclusión por parte del Ministerio de Educación Nacional y la Fundación Saldarriaga Concha.



FISICOQUÍMICA, FÍSICA ATÓMICA Y MOLECULAR


PO_009

FAM_001

Modelamiento del Átomo de Helio a partir de la Colisión de un Átomo de Hidrógeno con un Electrón

Danis Lai Pérez Pitalua1, Luis Arturo Alcalá Varilla2 & Héctor Roger Maya Taboada2

1Depto. de Ciencias Básicas e Ingenierías, Universidad del Sinú, Carrera 1w No. 38-153, Montería-Córdoba, Colombia 2 Depto. de Física y Electrónica, Universidad de Córdoba, Carrera 6 No. 76-103, Montería - Córdoba, Colombia


RESUMEN En este trabajo se modeló teóricamente un átomo de helio a partir de la colisión de un átomo de hidrogeno con un electrón. Para tal fin se uso la teoría de colisiones cuánticas y en particular las propiedades teóricas de las funciones de Jost [1]; estas últimas funciones fueron calculadas vía solución de la ecuación diferencial propuesta por L. Alcalá y H. Maya [2]. Mediante este enfoque se calculó la energía del estado base y las energías de los 3 primeros estados excitados del átomo de helio encontrando errores con respecto a los valores experimentales de 0.039%, -0.541%, -0.077%, 0.713%, respectivamente. Los cuales son significativamente mejores a los reportados en otros trabajos teóricos.

Referencias:

[1] John R. Taylor, Scattering Theory: The Quantum Theory on Nonrelativistic collisions, University of Colorado Boulder, John Wiley & Sons, ISBN: 0-471-84900-6, New York, 1972.

[2] Luis Alcalá Varilla y Héctor Maya Taboada, Una ecuación diferencial para el cálculo de las funciones de Jost para potenciales regulares. ISSN 1794-9165 enero-junio de 2011.

Agradecimientos:

Danis Lai Perez quiere agradecer a la Universidad del Sinú por permitirle participar en este evento.

PO_010

FAM_002

Modelamiento Teórico Del Átomo De Litio A Partir De La Colision De Un Átomo De Helio Con Un Electrón

Danis Lai Pérez Pitalua1, Luis Arturo Alcalá Varilla2 & Héctor Roger Maya Taboada2

1Depto. de Ciencias Básicas e Ingenierías, Universidad del Sinú, Carrera 1w No. 38-153, Montería-Córdoba, Colombia 2 Depto. de Física y Electrónica, Universidad de Córdoba, Carrera 6 No. 76-103, Montería - Córdoba, Colombia


RESUMEN

La teoría de colisiones cuánticas fue utilizada bajo el enfoque de las funciones de Jost (ref. [1]) para modelar un átomo de litio a partir de la colisión de un átomo de helio con un electrón. Las funciones de Jost fueron calculadas vía solución de la ecuación diferencial propuesta por L. Alcalá y H. Maya [2]. Mediante este método se calculó la energía del estado base del átomo de litio encontrando un error con respecto al valor experimental de 0.3%. El cual es significativamente mejor al reportado en otros trabajos teóricos.

Referencias:

[1] John R. Taylor, Scattering Theory: The Quantum Theory on Nonrelativistic collisions, University of Colorado Boulder, John Wiley & Sons, ISBN: 0-471-84900-6, New York, 1972.

[2] Luis Alcalá Varilla y Héctor Maya Taboada, Una ecuación diferencial para el cálculo de las funciones de Jost para potenciales regulares. ISSN 1794-9165 enero-junio de 2011.

Agradecimientos:

Danis Lai Perez quiere agradecer a la Universidad del Sinú por permitirle participar en este evento


PO_011 FAM_003

Influencia Simultánea del Grupo Amino y el Alargamiento de la Cadena pi Conjugada en las Propiedades Electrónicas y de Reactividad Química Intrínseca

del 1,3-Benzoxazol para el Estado Fundamental en Fase Gaseosa

Edwin Smith Rivera Fernández1, 2, 3 & Oscar León Neira Bueno1

1 Grupo de espectroscopia óptica y láser, Universidad Popular del Cesar, Sede Sabanas Diagonal 21 No. 29-56 Sabanas del Valle, Valledupar, Cesar, Colombia

2 Joven investigador Colciencias convocatoria 775, Universidad Popular del Cesar, Valledupar, Cesar, Colombia 3 Estudiante de Maestría en Ciencias Física, SUE-Caribe, Universidad Popular del Cesar


RESUMEN

Se presenta el estudio de la influencia simultánea del grupo amino y el alargamiento de la cadena pi conjugada en las propiedades electrónicas y de reactividad química intrínseca del 1,3-Benzoxazol para el estado fundamental en fase gaseosa. Para el estudio, se empleó enfoque de la Teoría del Funcional estacionaria de la Densidad (DFT), empleando la funcional híbrida B3LYP y las funciones base 6-31+G (d). Como herramientas de cálculo computacional se usó la suite del paquete de programas Gaussian 03 y se hizo un estudio comparativo de las propiedades electrónicas y de reactividad química del 1,3-Benzoxazol, utilizando los conceptos de energía total del sistema molecular, momento dipolar, Homo, Lumo, Gap de energía, dureza, electronegatividad y el potencial químico de los sistemas moleculares como características de la reactividad química intrínseca. Los resultados de la investigación son importantes para la interpretación del comportamiento del compuesto 1,3-Benzoxazol dado que en muchos casos es utilizado

como bloque primario a partir del cual se desarrollan compuestos de estructuras moleculares más complejas para la síntesis de materiales de interés en los campos de la física del láser y la espectroscopia óptica.

Palabras claves: Propiedades electrónicas, reactividad química intrínseca, Sustituyente Electrodonor, Compuesto bicíclico simple, y DFT.

I II III IV

1,3-Benzoxazol 7-Amino-1,3-Benzoxazol 2-Fènil-1,3-Benzoxazol 2-Fènil-(7-Amino-1,3-Benzoxazol) Estructuras moleculares objeto de estudio

Referencias:

1. Carrasquilla Rafael, Oscar L. Neira B. (2009). Estudio comparativo de las propiedades electrónicas de la molécula Benzoxazole y algunas moléculas derivadas en el contexto de la química cuántica computacional. (U. d. Pamplona, Ed.) Bistua, Revista de Facultad de Ciencias Básicas, 7 (2018) p. 1-7.

2. Hernández P. Dairo J, Carrasquilla O. Rafael J, “Efecto del sustituyente electro-aceptor y electro-donor en las propiedades electrónicas de la molécula del Benzoxazole”. (Universidad Popular del Cesar), Valledupar; Cesar, 2011



PO_012

FAM_004

La Importancia de la Posición Estérea del Grupo Amino en las Propiedades Estructurales y de Reactividad Química Intrínseca de los Seis Estero-Isómeros Derivados Mono-Sustituidos de la Cumarina 1,2 Benzopireno en Fase Gaseosa

para el Estado Fundamental

Fernando Chinchilla B1, Oscar Neira Bueno 1 1 Grupo de espectroscopia óptica y láser, Universidad Popular del Cesar, Dpto. de Física.

e-mail: [email protected]

RESUMEN Se presenta el estudio comparativo de las propiedades estructurales y de reactividad química intrínseca de seis compuestos derivados isómeros mono-sustituidos de la Cumarina 1,2-Benzopirona en el estado de carga eléctrica neutra en fase gaseosa para el estado fundamental. Los compuesto derivados 3-Aminocumarina, 4-Aminocumarina, 5-Aminocumarina, 6-Aminocumarina, 7-Aminocumarina y 8-Aminocumarina se obtuvieron a partir de la sustitución de uno de los hidrógenos laterales unidos a los átomos de carbono de la estructura madre (las seis posiciones estratégicas de reactividad), usando como sustituyente al fragmento de carácter electro-donador Amino (-NH2). Las propiedades estructurales y de reactividad química intrínseca, fueron simuladas usando el modelo químico computacional B3LYP/6-31+G(d) en el marco de la Teoría de los Funcionales de la Densidad independiente del tiempo. Para la caracterización de las propiedades geométricas se tuvo en cuenta el efecto del sustituyente electro-aceptor en las longitudes de enlaces, ángulos y ángulos diedros de las moléculas derivadas. Las propiedades electrónicas de los sistemas moleculares se caracterizaron a través de los orbítales moleculares de frontera HOMO y LUMO, mientras que la reactividad química intrínseca de los compuestos se caracterizó empleando los descriptores moleculares de carácter global energía total del sistema molecular, momento dipolar, gap de energía, dureza, electronegatividad y el potencial químico de los sistemas moleculares.

Estructuras moleculares objeto de estudio




PO_013

FAM_005

Importancia de la Sustitución Estérea del Grupo Amino en las Propiedades Ópticas de Absorción en los Isómeros Derivados Mono–Sustituidos de la

Cumarina 1,2 Benzopirona en Fase Gaseosa.

Fernando Chinchilla B1, Oscar Neira Bueno 1 1 Grupo de espectroscopia óptica y láser, Universidad Popular del Cesar, Dpto. de Física.

e-mail: [email protected]

RESUMEN Se presenta el estudio comparativo de las propiedades de absorción óptica de los seis estero-isómeros derivados mono-sustituidos de la Cumarina 1,2 benzopirona. Los compuesto derivados 3-Aminocumarina, 4-Aminocumarina, 5-Aminocumarina, 6-Aminocumarina, 7-Aminocumarina y 8-Aminocumarina se obtuvieron a partir de la sustitución de uno de los hidrógenos laterales unidos a los átomos de carbono de la estructura madre (las seis posiciones estratégicas de sustitución para variación de reactividad), usando como sustituyente al fragmento de carácter electro-donador Amino (-NH2). El estudio comparativo de las propiedades ópticas se hizo con base a los espectros de absorción simulados, asumiendo transiciones verticales que obedecen al principio de Franck-Condon y perfiles gaussianos de cada una de las diferentes líneas de transición y la convolución de las mismas para la obtención de las bandas de absorción de cada uno de los compuestos. El modelo químico utilizado para la simulación de dichas propiedades fue el modelo B3LYP/6-31+G(d) en el marco de la Teoría de los Funcionales de la Densidad dependiente del tiempo (TI-DFT) con los compuestos en fase gaseosa para el estado fundamental. Se obtuvieron los espectros de absorción molecular, con sus perfiles de absorción, posición espectral, las bandas que lo constituyen y otras características para cada compuesto; mostrando que el sustituyente usado influyó en las propiedades ópticas en forma significativa, logrando en algunos casos unos aumentos en las intensidades de absorción de los compuestos y en otros corrimientos de carácter batocrómico. Obteniéndose los más significativos en los compuestos 3AminoCumarina y 7Amino Cumarina, donde se logró uno de los mejores corrimientos y aumentos en la intensidad de la banda espectral, en cambio en las posiciones 5AminoCumarina y 8AminoCumarina no fue tan importante o marcado el efecto del sustituyente sobre los compuestos obtenidos.

PO_014 FAM_006

Efecto del Sustituyente Amino en las Propiedades Electrónicas y de Reactividad Química Intrínseca de los Siete Derivados Mono-Sustituidos Estéreo-Isómeros de la Molécula 1-Benzopyridina para el Estado Fundamental en Fase Gaseosa

Hugo Pereira 1 & Oscar León Neira Bueno1,2

1 Docente Depto. de Física., Universidad Popular del Cesar, Valledupar-Cesar, Colombia

2 Director del Grupo de espectroscopia óptica y láser, Universidad Popular del Cesar, Sede Sabanas Valledupar, Colombia e-mail de correspondencia: [email protected]

RESUMEN

Se presenta el estudio de la influencia del grupo amino en las propiedades electrónicas y de reactividad química intrínseca de los siete estéreo-isómeros del 1-Benzopyridina (Quinoleína) para el estado fundamental en fase gaseosa. Para el estudio, se empleó



http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b6/Coumarin_acsv.svg

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b6/Coumarin_acsv.svg


el enfoque de la Teoría del Funcional de la Densidad estacionaria (DFT), empleando la funcional híbrida B3LYP y las funciones base 6-31+G (d). Como herramientas de cálculo computacional se usó la suite del paquete de programas Gaussian 03 y se hizo un estudio comparativo de las propiedades electrónicas y de reactividad química intrínseca, utilizando los conceptos de energía total del sistema molecular, momento dipolar, Homo, Lumo, Gap de energía, dureza, electronegatividad y el potencial químico de los sistemas moleculares como características de las propiedades objeto de estudio. Los resultados de la investigación son importantes para la interpretación del comportamiento del compuesto Quinoleína, dado que en muchos casos es utilizado como bloque primario a partir del cual se desarrollan compuestos de estructuras moleculares más complejas para la síntesis de materiales de interés en los campos de la física del láser y la espectroscopia óptica. De otro lado, se sabe que a partir de la modificación de la estructura molecular de compuestos en forma adecuada, es posible variar las propiedades físicas con un criterio de barrido realizando una sustitución de uno de los hidrógenos laterales por un sustituyente donor o aceptor de electrones.


Referencias:

1. O. Neira Bueno, Investigación de las Propiedades Espectral-luminiscentes de Compuestos orgánicos de Estructura en cadena. Tesis de Ph.D en Óptica y Física del Láser, 180 pgs, Minsk, 1992.

2. C. Diedrich, S. Grimme. Systematic Investigation of Modern Quantum Chemical Methods to Predict Electronic Circular Dichroism Spectra. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 2524-2539

3. I. Levine. Fisicoquímica. Volumen II. Quinta Edición. Editorial McGrawHill. Capítulo 21.Espectroscopia y Fotoquímica. Páginas 983-988.

PO_015 FAM_007

Preliminar estimación de desplazamiento de radiación de cuerpo negro en la fuente atómica Brasilera BrCsF1

Andrés Rodríguez Salas1, Caio Bueno3, Vanderlei Salvador Bagnato2 & Daniel Varela Magalhães3

1 Facultad de Ing. Mecánica, Electrónica y Biomédica, FIMEB, Universidad Antonio Nariño, Cra 1 Nº 18A – 12, Cartagena, Av. Crisanto Luque Diagonal 22 # 48A 64,Colombia

2 Departamento de Física e Ciencia dos Materiais, Instituto de Física de São Carlos, Universidade de São Paulo, Sao Carlos, Brazil, 3Departamento de Engenharia Mecanica, Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, Sao Carlos, Brazil


Abstract

Diferentes fenómenos físicos afectan la estabilidad de un reloj atómico [1], entre estos se encuentra el desplazamiento por radiación de cuerpo negro debido a la diferencia de temperatura entre las paredes del sistema de vacío y la nube atómica que atraviesa la región de interacción [2]. En este sentido, en este trabajo se presenta una primera estimativa de tal efecto en el reloj atómico tipo fuente de Brasil BrCsF1 [3]. Para hacer esta medida fue necesario realizar varias mejoras en el sistema de control de temperatura en la región de interrogación. Una de estas fue la implementación de un sistema de monitoreo usando el método de cuatro puntas para los cuatro sensores PT100 utilizados y la adición de dos cintas térmicas en tal región para evitar gradientes de temperatura. Adicionalmente se monitoreo la temperatura de la mesa óptica y del laboratorio como también del exterior de este con el fin de desarrollar un control con mayor


precisión y así realizar las correcciones adicionales por gradientes de temperatura debido a factores climáticos. Como resultado

se presentan la estabilidad relativa obtenida de ∆𝑣

𝑣= 26,285 × 10−15 y su incertidumbre relativa de 5,927 × 10−17, estos valores

son muy próximos a los reportados en la literatura [4] los que nos sugiere que estamos en buena dirección en la medida de los efectos sistemáticos del reloj los cuales están visados en el uso de este como patrón primario de tiempo y frecuencia. Referencias:

1. Heaver, T.P. et al. First accuracy evaluation of nist-f2. Metrologia, v. 51, n. 3, p. 174, (2014) 2. Levi, F. et al. Measurement of the black body radiation shift of the cs 133 hyperfine transition in an atomic fountain. Physical Review A, v. 70, n. 3, p 033412,2004. 3. Rodriguez, S A et al. Progress in Brazilian atomic fountain –BrCsF1, p. 1-4 Disponible en: < https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/7546818>. Accso en: Septiembre 2018 4. Bebeachiluli, A. et al. The Brazilian atomic fountain primary frequency standard. 2006. https://ieeexplore.ieee.org/document/4053777> . Visto en Sep. 2018.

https://ieeexplore.ieee.org/document/4053777


NANOCIENCIA


PO_016 NAN_001

Estudio sobre la funcionalización orgánica de las nanoestructuras de ZnO para la aplicación en sensores de gas

J. K. Gamarra 1, I. Piñeres 1, J. Arboleda2, A. Dusan 3, J. Mass 4, D.N. Montenegro 1

1 Depto Física, Universidad del Atlántico, Km 7 Antigua vía Puerto Colombia, Barranquilla, Colombia 2 Depto Biología, Universidad del Atlántico, Km 7 Antigua vía Puerto Colombia, Barranquilla, Colombia

3 Depto de Física, Universidad Nacional, Carrera 45 # 26-85, Bogotá, Colombia 4 Depto Física, Universidad del Norte, Km5 vía Puerto Colombia, Barranquilla, Colombia

E-mail: [email protected]

RESUMEN

Los sensores de gas son dispositivos de gran relevancia en la seguridad industrial y calidad ambiental ya que permiten la detección y el monitoreo de gases y compuestos volátiles tóxicos e inflamables. En el area de la medicina estos sensores han cobrado recientemente un gran interés debido a ellos pueden ser utilizados para la detección y control de enfermedades, de una manera más rápida y menos invasiva, mediante el análisis de los diferentes compuestos orgánicos volátiles que posee el aliento humano [1,2]. Dentro de esta línea, la necesidad actual es el obtener nuevos sensores biocompatibles con super sensibilidad y selectividad de detección y que operen preferiblemente a temperatura ambiente. En relación a esto, los procesos de funcionalización o sensibilización de la superficie del material sensor son hoy en día una de las vías emergentes encaminadas a potenciar las reacciones químicas entre el gas y el dispositivo, y por enden mejorar las propiedades de detección [3]. Teniendo en cuenta lo anterior, en este trabajo se presenta un estudio del efecto de la funcionalización orgánica, de diferente origen vegetal, sobre nanoestructuras semiconductoras óxido-metalicas, amigables con el ambiente y adecuadas para la detección de gases, como las de óxido de zinc. De manera concreta este trabajo presenta los efectos de la funcionalización sobre la morfología y las propiedades estructurales y ópticas de las nanoestructuras así como el análisis de la viabilidad de este tipo de procesos mediante el estudio de la estabilidad térmica de los recubrimientos orgánicos en un amplio rango de temperatura. Referencias:

1. M. Righettoni, A. Amann and S. Pratsinis. Breath analysis by nanostructured metal oxides as chemo-resistive gas sensors. Materials Today 18 (2015) 163-171.

2. C. Di Natale, R. Paolesse, E. Martinelli, R. Capuano. Solid-state gas sensors for breath analysis: A review, Analytica Chimica Acta 824 (2014) 1–17.

3. A. Khaled, M. Raoof, V. Cherman, K. Jans, M. Abbas, Sh. Ebrahim, G. Bryce, P. Verheyen, A. Witvrouw, I. De Wolf. Effect of the functionalization process on the performance of SiGe MEM resonators used for bio-molecular sensing. Microelectronics Reliability 52 (2012) 2272–2277.

PO_017

NAN_002

Caracterización térmica de nanoestructuras basadas en Fe50Co50 y Fe65Co35

Daniel Arrieta Grandinson1, Gladis Miriam Aparicio Rojas2 & Zulia Isabel Caamaño De Ávila1

1 Programa de Física, Universidad del Atlántico, Carrera. 30 No. 8 – 49, Puerto Colombia, Atlántico, Colombia 2 Departamento de Física, Universidad Autónoma de Occidente, Calle 25 N° 115 – 85, Vía Cali – Jamundí, Cali, Colombia.


RESUMEN

Las aleaciones magnéticas nanoestructuradas a base de FeCo se destacan entre las aleaciones magnéticas convencionales a base de Fe por presentar óptimas propiedades magnéticas blandas requeridas en una variedad de aplicaciones tecnológicas, industriales y biomédicas.



En este trabajo se presentan los resultados de la caracterización térmica por calorimetría diferencial de barrido, análisis termogravimétrico y termogravimetría magnética de polvos magnéticos nanoestructurados a base de Fe50Co50 y Fe65Co35, preparados por el método de Aleado Mecánico de elevada energía molidos a diferentes tiempos. Por medio de la caracterización térmica se evidenciaron los eventos térmicos que tienen lugar desde la temperatura ambiente hasta los 900 °C, y desde -70°C hasta 500 °C. Los eventos observados, a medida que se varía la temperatura en el material, están asociados a las temperaturas de transición magnética, transiciones de fase de orden – desorden y efecto de relajación de tensiones, características de este tipo de aleaciones y del proceso de molienda. Para las composiciones de Fe50Co50 a 10, 15, 20 y 25 horas de molienda, y Fe65Co35 sin moler, se halló la temperatura de Curie en el rango de temperatura de 525 °C a 586°C, el ordenamiento de espines se presentó en el rango de -40,06 °C a – 9,28 °C, y la relajación de tensiones entre 100°C a 500°C. Referencias:

1. Arrieta D. Caracterización térmica de nanoestructuras basadas en Fe50Co50 y Fe65Co35. Trabajo de Grado, Maestría en Ciencias Físicas SUE Caribe, Universidad del Atlántico, Puerto Colombia, Colombia; 2018; p. 120. 2. N. Yepes, J. Orozco, Z. Caamaño, J. Mass, and G. Pérez. Preparation and characterization of Fe50Co50 nanostructured alloy. Journal of Physics: Conference Series 480 (2014) 012012. 3. Orozco J. Estudio del comportamiento magnético y estructural del polvo nanoestructurado Fe50Co50 preparado por Alado Mecánico. Trabajo de grado, programa de Física, Facultad de Ciencias Básicas, Universidad del Atlántico; 2015; 80p. 4. Echeverría K. Síntesis y Caracterización de Nanoestructuras Basadas en Fe65Co35. Trabajo de grado, programa de Física, Facultad de Ciencias Básicas, Universidad del Atlántico; 2014; 90p. 5. Caamaño Z. Acerca del proceso de formación de nanoestructuras en aleaciones a base de FeNbB. Tesis de Maestría. Universidad Autónoma de Barcelona, Bellaterra, España; 1997; 103p. Agradecimientos: A la Secretaría de Educación del Atlántico, por la financiación de mis estudios de Maestría. A la Dra. Gladis Aparicio, Coordinadora del Laboratorio de Análisis Térmico de la Universidad Autónoma de Occidente, Cali, Colombia.

PO_018 NAN_003

"Síntesis de materiales magnéticos nanoestructurados para aplicaciones biotecnológicas y biomédicas"

Melissa Teresa Quevedo López, Kimberlly Katherynne Orozco Pérez y Zulia Isabel Caamaño De Ávila1

1 Semillero de Investigación en Materiales Magnéticos Nanoestructurados, Grupo de investigación Ciencia y Caracterización de Materiales, Programa de Física, Universidad del Atlántico, Carrera 30 Número 8- 49, Puerto Colombia, Colombia


RESUMEN Los materiales magnéticos nanoestructurados se han utilizado como principal herramienta biotecnológica para futuras aplicaciones como transporte de drogas, terapia del cáncer, imágenes de nodos linfáticos e hipertermia; prometiendo una mejora en los procesos médicos actuales. Dentro de los materiales magnéticos nanoestructurados, se destacan las nanopartículas magnéticas a base de FeCo, ya que estas poseen buenas propiedades magnéticas, útiles en una variedad de aplicaciones biotecnológicas y biomédicas. Existen una gran variedad de métodos físicos y químicos para la síntesis de materiales magnéticos nanoestructurados, tales como el método físico de aleado mecánico de elevada energía, los métodos químicos poliol y el de Co-precipitación, los cuales han resultado muy eficaces en la obtención de partículas de menor tamaño, más estables y con movilidad. Sin embargo, en la búsqueda de métodos de síntesis ambientalmente benignos, que no utilicen productos químicos tóxicos y sean amigables con el medio ambiente, se han sintetizado materiales nanoestruturados a base de FeCo, utilizando extractos de plantas en lugar de un solvente orgánico. Este método es el de química verde, un método sencillo, económico y eficaz en la síntesis de nuevos nanomateriales, benignos con el medio ambiente y con la salud humana. Nuestro grupo de investigación ha desarrollado la síntesis de materiales magnéticos nanoestructurados a base de FeCo, por el método físico de aleado mecánico de alta energía, por el método de descomposición térmica y por el método poliol. Recientemente, se sintetizaron nanopartículas magnéticas de composición Fe55Co45 por el método de química verde, a partir del extracto de hojas de Mango. Se estudió la influencia del método de síntesis química poliol y el de química verde en la


morfología y en las propiedades magnéticas blandas, por microscopía electrónica de barrido, energía dispersiva por rayos X y magnetometría de muestra vibrante. Referencias:

1. Julio, L. Síntesis y caracterización de nanopartículas magnéticas de Fe55Co45 por método poliol y quimica verde; Trabajo de Grado, Universidad del Atlántico, 2018.

2. Consuegra, M. A. Síntesis y caracterización de materiales nanoestructurados a base de Fe50Co50 y Fe75Co25; Trabajo de Grado, programa de Física, Universidad del Atlántico, 2015. 3. Echeverría, K. Síntesis y caracterización de nanoestructuras basadas en Fe65Co35; Trabajo de Grado, programa de Física, Universidad del Atlántico, 2014.

4. N. Yepes, J. Orozco, Z. Caamaño, J. Mass and G. Pérez, Preparation and characterization of Fe50Co50 nanostructured alloy, Journal of Physics: Conference Series 480 (2014) 012012, doi:10.1088/1742-6596/480/1/012012.

5. Oxana V. Kharissova, H.V. Rasika Dias, Boris I. Kharisov, Betsabee Olvera Pérez, and Victor M. Jiménez Pérez, The greener synthesis of nanoparticles, Trends in Biotechnology 31 (4) (2013).

Agradecimientos: A Luisa Julio, quien realizó la síntesis de nanopartículas magnéticas de Fe55Co45 por método poliol y quimica verde, en su trabajo de grado dentro del semillero de investigación del grupo.

PO_019 NAN_004

Sintesis y Caracterización De Ferritas Nanocristalinas Del Sistema Mn1-

xZnxFe2O4 (Donde x = 0.2, 0.4, 0.6, 1.0)

Amilkar Orozco Galan1, Zulia Caamaño De Avila & Adriana P. Herrera2

1 Estudiante programa de Maestría en Ciencias-Física, SUE-Caribe, CYCAM.

2 Grupo de Ciencia y Caracterización de Materiales CYCAM, Universidad del Atlántico, Km 7 Via Puerto, Barranquilla, Atlántico, 08100, Colombia.

3 Grupo de Nanomateriales Multifuncionales, Universidad de Cartagena, Avenida del Consulado - calle 30 No. 39 B - 192,

Cartagena, Colombia email de correspondencia: [email protected]

RESUMEN

Se prepararon ferritas nanocristalinas magnéticas de Mn1-xZnxFe2O4 con x = 0.2, 0.4, 0.6, 1.0 por el método de coprecipitación química a partir ZnCl2, MnCl2 y FeCl3, FeCl2, en NaOH a 2M [1], bajo continua agitación mecánica a 100 rpm en un matraz que contenía a la muestra dentro de una mufla. Las muestras fueron caracterizadas por las técnicas de Difracción de rayos X (XRD), microscopía electrónica de barrido (SEM) y magnetometría de muestra vibrante (VSM). El análisis de las muestras por difracción de rayos X, mostraron la presencia de la fase espinela inversa del ZnFe2O4. Se calculó el tamaño medio del cristalito y el parámetro de red de las nanoferritas de Mn1-xZnxFe2O4 a partir del refinamiento de los diferentes difractogramas por el programa GSAS (General Structure Analysis Sistem ). El tamaño medio del cristalito fue de 43.34 nm para x = 1.0, 24.11 nm para x=0,6, 29.54 nm para x = 0,4 y 11.93 nm para x = 0.2. Las propiedades magnéticas fueron investigadas usando un magnetómetro de muestra vibrante, a temperatura ambiente. Los ciclos de histéresis magnética registrados mostraron una tendencia al comportamiento superparamagnético de las muestras y la estrechez de estos ciclos, evidenciaron el comportamiento magnéticamente blando de las ferritas de Mn-Zn. Los resultados obtenidos revelan las interesantes propiedades físicas del sistema Mn1-xZnxFe2O4 (x = 0.2, 0.4, 0.6, 1.0) para futuras tecnológicas en biomedicina, dada su biocompatibilidad y posible funcionalización; en nanotecnología y en la preparación de ferrofluidos, así como de catalizador [2].

Referencias:

1. Kareem, S. H., Ati, A. A., Shamsuddin, M., & Lee, S. L. (2015). Nanostructural, morphological and magnetic studies of PEG/Mn (1− x) Zn (x) Fe2O4 nanoparticles synthesized by co-precipitation. Ceramics International, 41(9), 11702-11709.

2. Winiarska, K., Klimkiewicz, R., Winiarski, J., & Szczygieł, I. (2017). Mn 0.6 Zn 0.4 Fe 2 O 4 ferrites prepared by the modified combustion method as the catalyst for butan-1-ol dehydrogenation. Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis, 120(1), 261-278.

Agradecimientos: Grupo de Nanomateriales Multifuncionales de Universidad de Cartagena, por su colaboración en la síntesis de las muestras.


PO_020 NAN_005

Síntesis de Ferritas Nanocristalinas del Sistema MN1-xZnxFe2O4 (x = 0, 0.2 y 0.6) por el Método de Aleado Mecánico

Juan David Nieto García1 & Zulia Isabel Caamaño De Ávila2

1 Depto. de Física, Universidad del Atlántico, Cra 30 N° 8-49, Puerto Colombia, 081001, Colombia 2 Depto. de Física, Universidad del Atlántico, Cra 30 N° 8-49, Puerto Colombia, 081001, Colombia


RESUMEN

Las ferritas nanocristalinas de Mg-Zn han atraído la atención de investigadores en los últimos años, ya que poseen excelentes propiedades magnéticas, resistividad eléctrica y baja pérdida de potencia a altas frecuencias, proporcionando así un amplio campo de aplicaciones: sistemas de almacenamiento de información, sensores de gas, medios de grabación magnéticos, dispositivos electrónicos, entre otras. Su comportamiento magnético se debe a la inversión estructural de tipo espinela mixta, resultando en una mejora en sus propiedades físicas con respecto a las ferritas en forma de bulk. Con la finalidad de explorar nuevos resultados en las propiedades magnéticas de dichas ferritas y expandir el panorama hacia nuevas aplicaciones, se sintetizarán ferritas nanocristalinas de Mn1-xZnxFe2O4 (x= 0, 0.2 y 0.6) por el método de Aleado Mecánico y posteriormente se estudiará su morfología por Microscopía Electrónica de Barrido, su estructura cristalina por Difracción de rayos X y sus propiedades magnéticas por Magnetometría de Muestra Vibrante y Espectroscopía Mössbauer, en función de su composición y el método de síntesis utilizado.

Referencias:

1. S. Hajarpour, A. Honarbakhsh Raouf, Kh.Gheisari, J. Magn. Magn. Mater 363 (2014) 21–25. 2. Z. Chen, Y. Zhou, Z. Kang, D. Chen. Journal of Alloys and Compounds 609 (2014) 21–24. 3. T. Sun, J. A. Borrasso, B. Liu, V. Dravid. J. Am. Ceram. Soc., 94 [5] 1490–1495 (2011)

PO_021

NAN_006

Modelado del tamaño medio de grano de aleaciones nanoestructuradas sintetizadas por aleado mecánico mediante programación por expresión de

genes.

Javier Andres Ruidiaz Buelvas1, David Quesada2 and Zulia Caamaño1

1Programa de Física, Universidad del Atlántico, Carrera. 30 No. 8 – 49 Puerto Colombia Atlántico – Colombia.

2Depto de Matemática, Miami Dade College, Florida – Estados Unidos. Email de correspondencia: [email protected]

RESUMEN

Uno de los factores más importantes en las aleaciones nanocristalinas es el tamaño medio de grano, ya que determina y brinda información sobre sus propiedades físicas. Para el cálculo de este parámetro se utilizan principalmente tres métodos: Rietveld,Williamson-Hall y Scherrer [1]. El aleado mecánico (AM) es un proceso en el que las partículas al estar sujetas a una molienda constante están en un continuo efecto de fractura, deformación y soldadura. Este método de estado sólido es utilizado para obtener aleaciones de tamaño de grano nanométrico y con un refinamiento del material en forma de polvos [2,3]. Para la efectividad del proceso se tienen en cuenta los siguientes parámetros: tipo de molino, velocidad de molienda, relación masa bola-masa polvo, tiempo de molienda, medio de molienda, atmósfera de molienda, de los cuales sólo se tendrán en cuenta como variables de entrada para el proceso de modelación mediante programación por expresión de genes (PEG) los siguientes: velocidad de molienda, relación masa bola-masa polvo y tiempo de molienda [3]. En este proyecto se utilizará la programación por expresión de genes implementada en el lenguaje de programación Python, con el objetivo de obtener un modelo para poder predecir el tamaño medio de grano de aleaciones nanoestructuradas basadas en FeCo sintetizados por aleado mecánico, cuyos resultados han sido previamente reportados por el grupo de investigación de Ciencia y Caracterización de Materiales (CyCAM) [3]. La programación por Expresión de Genes es una herramienta computacional que busca la optimización mediante simulaciones evolutivas, cuya metodología está basada en los algoritmos genéticos [4].



Referencias:

1. A. Nazari and M. Zakeri. Modeling the mean grain size of synthesized nanopowders produced by mechanical alloying. Saveh Branch, Islamic Azad University, 2012. 2. N. Yepes, J. Orozco, Z. Caamaño, J. Mass and G. Pérez. Preparation and characterization of Fe50Co50 nanostructured alloy; et al 2014 J. Phys.: Conf. Ser. 480 012012. 3. Z. Caamaño, M. Consuegra, M.Dolores and S. Suriñach. Synthesis and characterization of nanostructured materials based on Fe50Co50 and Fe75Co25. CT&F - Ciencia, Tecnología y Futuro - Vol. 6 Num. 2 Dec. 2015 Pag. 33 – 44. 4. Ferreira, C. Automatically defined functions in gene expression programming, Vol. 13. 2006 Pag. 21-56.

PO_022 NAN_007

Magnetic configurations of ferromagnetic nanotubes by tuning dipolar interactions

J. Restrepo1 , H. D. Salinas1 & O. Iglesias2

1 Grupo de Magnetismo y Simulación. Instituto de Física, Universidad de Antioquia, Calle 70 No. 52 – 21, A.A. 1226, Medellín, Colombia

2 Departament de Física de la Matèria Condensada and Institut de Nanociència i Nanotecnologìa, Universitat de Barcelona, Av. Diagonal 647, 08028, Barcelona, Spain


RESUMEN

We have investigated the equilibrium states of ferromagnetic single wall nanotubes by means of atomistic Monte Carlo simulations of a zig-zag lattice of Heisenberg spins on the surface of a cylinder. The main focus of our study is to determine how the competition between short-range exchange(J) and long-range dipolar (D) interactions influences the low temperature magnetic order of the nanotubes as well as the thermal-driven transitions involved. Apart from the uniform and vortex states occurring for dominant J or D, we find that helical states become stable for a range of intermediate values of γ = D/J that depends on the radius and length of the nanotube. Introducing a vorticity order parameter to better characterize helical and vortex states, we find the pseudo-critical temperatures for the transitions between these states and we establish the magnetic phase diagrams of their stability regions as a function of the nanotube aspect ratio. Comparison of the energy of the states obtained by simulation with those of simpler theoretical structures that interpolate continuously between them, reveals a high degree of metastability of the helical structures that might be relevant for their reversal modes [1].

Referencias:

1. H. D. Salinas, J. Restrepo, and O. Iglesias. Scientific Reports 8 (2018) 10275. Agradecimientos: J. R. Agradece al programa de dedicación exclusiva de la Vicerrectoría de Docencia de la Universidad de Antioquia y al apoyo financiero del proyecto de investigación 2017-16253 Simulag1, Universidad de Antioquia.



ASTROFÍSICA Y GRAVITACIÓN


PO_023 AYG_001

Aproximación “constant-roll” aplicada a un modelo de inflación con campos escalares acoplados cinéticamente a la gravitación

Hernán Enrique Noriega Barros & Alexander Oliveros Garcia

Depto. de Física., Universidad del Atlántico, Km 7 Antigua Vía a Puerto Colombia, Barranquilla, 081001, Colombia


RESUMEN

En este trabajo se estudia un modelo tensor-escalar con acoplamiento cinético a la gravitación en el contexto inflacionario, donde se considera un caso particular del modelo general de Horndeski. Teniendo en cuenta un universo tipo FLRW espacialmente plano, se encontraron tanto las ecuaciones de campo como de movimiento, además de las restricciones físicas que deben satisfacer los parámetros del modelo, tal que las ecuaciones de campo no induzcan inestabilidades de Ostrogradsky. Posteriormente, a partir de las ecuaciones de evolución del modelo se analizaron los escenarios de inflación de De Sitter y en ley de potencia. Por otra parte, tambien se encontraron y analizaron las condiciones de la inflación slow-roll, en la cual se obtuvo ns ≈ 0.98 para un potencial de la forma ½ m𝜙2. Finalmente se procedió con el estudio inflacionario a través de la propuesta constant-roll.

Referencias:

1. Motohashi H., Starobinsky A., Yokoyama J., Inflation with a constant rate of roll, JCAP, 1509 (2015) no.09, 2018. 2. Akrami Y., et al. [Planck Collaboration], Planck 2018 results. X. Constraints on inflation, arXiv:1807.06211 [astro-ph.CO] (2018). 3. Oliveros A., Slow-roll inflation from massive vector fields non-minimally coupled to gravity, Astrophys. Space Sci. 362 (2017) no.1, 19. 4. Cicciarella F., Mabillard J., Pieroni M., New perspectives on constant-roll inflation, JCAP, 1801 (2018) no.01, 024.

PO_024 AYG_002

Formulación Electrodinámica de la Relatividad Especial a partir del Primer Postulado

Edemir Antonio Bolívar Villafañe1, Ubaldo Molina Redondo2 & Pablo Viloria Molinares3

1,2 Depto de Física., Universidad del Atlántico, Km 7 antigua vía Puerto Colombia, Barranquilla, Colombia 3 Depto de Ciencias Naturales y exactas, Universidad de la Costa, Calle 58 N°55 -66, Barranquilla, Colombia


RESUMEN Durante mucho tiempo se ha desarrollado la teoría de la relatividad especial con estos dos postulados, es aquí que surge el

interrogante de cómo es la forma que toma la relatividad especial cuando solamente se considera como válido el primer postulado

como lo sugieren algunos autores, en este trabajo nos enfocamos básicamente en el desarrollo de la electrodinámica relativista

usando un solo postulado denominado principio de relatividad y revisar las consecuencias que esto trae consigo.

En los resultados finales encontramos las ecuaciones de Maxwell invariantes ante las transformaciones de Lorentz y se muestran

las condiciones que se deben cumplir para mantener ésta invariancia, además de reproducir grandes logros de la relatividad

especial como es el caso de contracción de longitudes, dilatación del tiempo, entre otros, todo esto con las propiedades de

homogeneidad e isotropía del espacio tiempo.

Palabras claves: Teoría de la relatividad, electrodinámica relativista, transformaciones, longitudes, homogeneidad e isotropía del

espacio tiempo.


mailto:edabo2008@


PO_025

AYG_003

Proceso de sobregiramiento en agujeros negros de Kerr cuasiextremales

Iván R. Vásquez1 , Erick Tuirán Otero2 & Ubaldo Molina Redondo3

1 Programa de Física, Universidad del Atlántico, Km. 7 Vía Puerto Colombia, Atlántico, Colombia 2 Departamento de Física y Geociencias, Universidad del Norte, Km.5 Vía Puerto Colombia , Atlántico, Colombia

3Departamento de Física, Universidad del Atlántico, Km. 7 Vía Puerto Colombia, Atlántico, Colombia email de correspondencia: [email protected], [email protected]

RESUMEN

En este trabajo se estudia la viabilidad de un proceso del tipo estudiado por Wald [1] y Hubeny [2] en el cual un agujero negro de Kerr con parámetros (𝑀, 𝐽) donde 𝑀 es la masa y 𝐽 es el momentum angular, absorbe una partícula de prueba con energía y momentum angular suficientes para destruir el horizonte de sucesos; violando así la conjetura débil de la censura cósmica planteada por Penrose [3]. Despreciando los posibles efectos de back-reaction, se obtienen rangos de posibles energías y momentum angulares de la partícula de prueba que pueden llevar a cabo el proceso. A su vez, se considera el agujero negro cerca de su estado extremal y esto, junto con un análisis de los máximos de energía y momentum angular, nos permite concluir qué tan cerca de la extremalidad debe estar el agujero negro para que el proceso de sobregiramiento sea viable bajo la aproximación de partícula de prueba. Finalmente se plantea una discusión acerca de los límites de la aproximación de partícula de prueba; la interpretación de un término de energía obtenido, aparentemente responsable de evitar el proceso; y el rol que cumple en el proceso de sobregiramiento, la tercera ley de la mecánica de agujeros negros.

Referencias:

1. Wald, R. (1974). Gedanken experiments to destroy a black hole. Annals of Physics, 82(2), 548-556.

2. Hubeny, V. E. (1999). Overcharging a black hole and cosmic censorship. Physical Review D, 59(6), 064013. 3. Penrose R. (1969). Gravitational collapse: The role of general relativity. Riv. Nuov Cim. 1, 252 (1969)

PO_026 AYG_004

Modeling short-period low-mass eclipsing binaries from the Catalina Sky Survey

Hernán E. Garrido1,2, Patricia Cruz2, Marcos P. Diaz2, John F. Aguilar3

1 Universidad ECCI, Cra. 19 Nº 49-20, Bogotá, Colombia, código postal 1111311 2 Instituto de Astronomía, Geofisica e Ciências Atmosféricas, Universidade de São Paulo, Rua do Matão 1226, Cidade

Universitária, 05508-090 São Paulo, Brazil 3 Departamento de Matemáticas, Universidad Militar Nueva Granada, kilómetro 2 vía Cajicá-Zipaquirá, Colombia, Código postal

110111 email de correspondencia: [email protected]

Abstract

Eclipsing binaries are excellent targets for the determination stellar fundamental properties and provide the best opportunity for testing stellar evolutionary theories. Due to the recent explosion of photometric time-series database, the characterization of low-mass eclipsing binaries for the determination of their orbital and physical parameters is possible in large samples with good precision. We have identified and photometrically characterized a sample of 230 detached close-orbiting eclipsing binaries with low-mass main-sequence components in the Catalina Sky Survey. These low-mass stars have effective temperatures of Teff < 5720

K and orbital periods shorter than 2 days. The adopted method provides a robust estimate of stellar parameters (as mass and fractional radius) by using only light curves and photometric colors, since no spectroscopic information is available for these objects. Each light curve was modeled by using the JKTEBOP code together with an asexual genetic algorithm to obtain the most coherent values for the fitted parameters. The present work provide an unprecedented number of homogeneous estimates of the

main stellar parameters in short-period low-mass binary systems. The distribution of the components of detached eclipsing binaries (DEBs) in the mass-radius diagram confirms the radius inflation of low-mass main-sequence stars. A relative increase of

inflation for lower masses is also found and a suggestion that the secondaries are more inflated, i.e. they present larger radii than




the primary components of same mass, when compared to stellar evolutionary models.

Referencias:

1. Berger D. H., et al., 2006, ApJ, 644, 475 2. Birkby J., et al., 2012, MNRAS, 426, 1507

3. Chabrier G., Baraffe I., 1997, A&A, 327, 1039Chabrier G., Gallardo J., Baraffe I., 2007, A&A, 472, L17


FÍSICA COMPUTACIONAL Y SIMULACIÓN


PO_027 FCS_001

Estudio de la propagación de ondas de luz usando una interfaz gráfica de usuario de Matlab y la transformada de Fourier fraccionaria

Carlos J. Jimenez1, Juan M. Vilardy1, Cesar O. Torres2

1 Grupo GIFES. Facultad de Ingenierías. Universidad de La Guajira. Riohacha, Colombia 2 Grupo de Óptica e Informática. Departamento de Ingeniería Electrónica. Universidad Popular del Cesar. Valledupar, Colombia


RESUMEN Matlab es un software empleado por un gran número de científicos, ingenieros, físicos, etc, para realizar simulaciones numéricas por medio de programación de computadora; las funciones de Matlab realizan diferentes cálculos numéricos que permiten una rápida y efectiva visualización de los resultados obtenidos, lo cual es muy útil en la simulación de sistemas ópticos con el fin de crear entornos gráficos donde se puedan modificar o controlar los parámetros geométricos y físicos de la propagación de ondas ópticas. En el presente artículo, se diseña una interfaz gráfica de usuario en el entorno de desarrollo “GUIDE” (Graphical User Interface Development Environment) de Matlab para simular las propagación de ondas de luz usando las transmitancias más comunes en sistemas ópticos definidos por una transformación de Fourier fraccionaria. El objetivo de la interfaz gráfica de usuario en este trabajo, es permitir al estudiante explorar y aprender las características y propiedades de la transformada de Fourier fraccionaria aplicada a la propagación de la luz.

Agradecimientos: Los autores agradecen a la Universidad de La Guajira por financiar la presente investigación.

PO_028 FCS_002

Estudio de las Propiedades Estructurales y Electrónicas del Bulk de Dióxido de Titanio TiO2 en Fase Anatasa, Usando Primeros Principios DFT

Ismael Antonio González Ramirez 1, Luis Arturo Alcalá Varilla2 & Danis Lai Pérez Pitalua3

1 Depto. de Química, Universidad de Córdoba, Carrera 6 No. 76-103, Montería - Córdoba, Colombia 2 Depto. de Física, Universidad de Córdoba, Carrera 6 No. 76-103, Montería - Córdoba, Colombia

3Depto. De Ciencias Básicas, Universidad del Sinú No. 38-153 4536534, Cra. 1W, Montería-Córdoba, Colombia email de correspondencia: [email protected]

RESUMEN

Se hizo un estudio comparativo, basado en DFT, de la influencia que tienen las diferentes aproximaciones del potencial de correlación-intercambio sobre las propiedades estructurales y electrónicas del dióxido de titanio en fase anatasa. Para este trabajo se utilizó el enfoque de ondas planas y pseudopotenciales, implementados en el código Quantum Espresso(1). Las aproximaciones del potencial de correlación-intercambio consideradas fueron: la aproximación de densidad local (LDA), la aproximación de gradiente generalizado (GGA) de Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE) y la aproximación (GGA) de Perdew-Burke-Ernzerhof para solidos (PBEsol); para cada caso también se estudiaron los efectos debidos a la inclusión del espín (spin polarized), y la corrección de Hubbard (U=4.2 para el Ti). Encontrando que el funcional PBEsol proporciona mejores resultados para el cálculo de los parámetros de red, ángulos y las longitudes de enlace, seguido del PBE y la LDA. La inclusión del término U incrementa los errores asociados a los parámetros mencionados, para PBEsol y PBE, siendo el PBE+U el que muestra los errores más altos; mientras que LDA+U muestra una mejora significativa con respecto a LDA, PBE y PBE+U. En cuanto al gap de energía encontramos que la introducción del termino de U, mejora este parámetro para todas las aproximaciones, siendo la PBEsol+U, la que muestra mejores resultados respecto a los valores experimentales. Referencias

1. Scandolo S, Giannozzi P, Cavazzoni C, de Gironcoli S, Pasquarello A, Baroni S. First-principles codes for computational crystallography in the Quantum-ESPRESSO package. Zeitschrift für Kristallographie-Crystalline Materials. 2005;220(5/6):574-9.

Agradecimientos: A la Universidad de Córdoba por permitirnos desarrollar este trabajo.




PO_029

FCS_003

Potenciales de dipolo generados por pasivantes en superficies semiconductoras

Jairo Ricardo Cárdenas Nieto1

1 Programa de Física, Universidad del Atlántico, Puerto Colombia 081007, Atlántico, Colombia


RESUMEN A la hora de estudiar las propiedades ópticas y electrónicas de sistemas de baja dimensionalidad, es de vital importancia la apropiada consideración de los procesos relacionados con la pasivación de superficies. Dependiendo de las características de los elementos pasivantes, se pueden ver fuertemente modificadas características como la brecha de energía prohibida y la localización de los estados electrónicos. El control sobre estos parámetros es de fundamental importancia, ya que de esto depende la aplicabilidad de estos dispositivos en áreas como la computación cuántica [1], la fabricación de celdas solares [2] y emisores eficaces de luz [3], entre otros.

La pasivación tiene lugar cuando en el material sólido, un átomo del material cristalino es reemplazado por un elemento de otra especie para completar los enlaces abiertos a nivel de la superficie. En este trabajo se mostrará como los procesos de transferencias de carga, ocasionados por el cambio abrupto de especie atómica en una superficie, dan lugar a la formación de momentos de dipolo que definirán el perfil del potencial de confinamiento de los estados electrónicos.

La descripción es basada en cálculos de primeros principios, empleando en conjunto la teoría del funcional densidad (DFT) y el método de pseudopotenciales empíricos (EPM). Los resultados permitirán, por un lado, una mejor comprensión de la formación de dipolos ligados a los elementos pasivantes en la superficies de nanoestructuras semiconductoras y, por otro lado, posibilitaran los cálculos atomísticos de este tipo de sistemas, que son por lo general muy imprecisos y difíciles de realizar, debido a los requerimientos computacionales y a la falta de comprensión de los mecanismos de transferencia de carga mencionados [4].

Referencias:

1. P. Zanardi and F. Rossi, Phys. Rev. Lett. 81, 4752 (1998). 2. P. V. Kamat, J. Phys. Chem. Lett. 4, 908 (2013). 3. J. Kwak,W. K. Bae, D. Lee, I. Park, J. Lim,M. Park, H. Cho, H. Woo, D. Y. Yoon, K. Char, S. Lee, and C. Lee, Nano Lett. 12, 2362 (2012). 4. J. R. Cárdenas, Phys. Rev. B 98, 045308 (2018)

PO_030 FCS_004

Análisis computacional de diferentes modelos de turbulencia en la simulación de una bomba de paletas

Daniel A. Beleño Molina1, Rafael A. Ramírez Restrepo2 & Jorge E. Duarte Forero3

1 Programa de Física, Universidad del Atlántico, Km. 7 Vía Puerto Colombia, Atlántico, Colombia 2 Programa de Ingeniería mecánica, Universidad del Atlántico, Km.7 Vía Puerto Colombia , Atlántico, Colombia 3Programa de Ingeniería mecánica, Universidad del Atlántico, Km. 7 Vía Puerto Colombia, Atlántico, Colombia


RESUMEN En el trabajo realizado se detalla el análisis computacional aplicado a una bomba de paletas, por medio de la aplicación de diferentes modelos de turbulencia. En la etapa de desensamble, se obtuvo la geometría de la bomba de paletas según las mediciones obtenidas. En la etapa de la elaboración del CAD se realizó la bomba de paletas con el uso de SOLIDWORKS, garantizando la excentricidad en la bomba. En la etapa de la elaboración del CFD se importó a ANSYS dicha geometría, realizando mallado y estableciendo los modelos de turbulencia (modelo κ-ε y modelo κ-ω) [1] [2]. Se realizaron cuatro simulaciones: dos modelos de turbulencia para un tipo de lubricante a dos diferentes velocidades angulares. Además, se muestra el estudio de la modificación del CAD respecto a su excentricidad, realizando dos simulaciones: dos modelos de turbulencia para un tipo de lubricante y una velocidad angular. Se reportaron resultados sobre densidad, viscosidad turbulenta, presión, velocidad, energía cinética turbulenta,




disipación y frecuencia de energía turbulenta [3]. Teniendo como criterio de validación los catálogos e información oficial de la bomba suministrados por el fabricante, se encontraron errores relativos porcentuales menores al 5%. Finalmente se concluye que el modelo más apropiado para la simulación de la bomba de paletas utilizada y según las condiciones propuestas, es el modelo κ-ω estándar.

Referencias:

1. WILCOX, David. Turbulence Modeling for CFD. Third Edition. United States of America: DCW INDUSTRIES INC., 2006. 522 p. ISBN 1-928729-08-8. 2. FENG, J., BENRA, F. K., DOHMEN, H. J. Application of Different Turbulence Models in Unsteady Flow Simulations of a Radial Diffuser Pump. En: Springer Paper, 2010. Forsch Ingenieurwes. Vol. 12, No. 6, p. 123-133. 3. RAMÍREZ, R. A., VARGAS, L., RODRIGUEZ, A. Simulación computacional por el método de volúmenes finitos del comportamiento hidráulico de una bomba de desplazamiento positivo tipo engranajes. En: SCIENTIA ET TECHNICA, 2012. First International Conference on Advanced Mechatronics, Design, and Manufacturing Technology, Colombia, 6 p.

PO_031 FCS_005

Estudio de propiedades electrónicas y reactividad química intrínseca de dos compuestos derivados 1,4-BIS-[2-(5-FENILOXAZOL)]-FENIL (POPOP) en fase

gaseosa para el estado fundamental. Una mirada desde la Teoría del Funcional de la Densidad

Reinaldo Enrique Ruiz Suárez1, & Oscar León Neira Bueno1

1 Grupo de espectroscopia óptica y láser, Universidad Popular del Cesar


RESUMEN

Se presenta el estudio de las propiedades electrónicas y reactividad química intrínseca del compuesto 1,4-BIS-[2-(5-FENILOXAZOL)]-FENIL, más conocida como POPOP y las moléculas derivadas 38-Flúor-1,4-Bis-[2-(5-Feniloxazol)]-Fenil y 44-Fenil-1,4-Bis-[2-(5-Feniloxazol)]-Fenil en fase gaseosa para el estado fundamental, con base a los métodos de cálculo de la Teoría de los Funcionales de la Densidad (DFT) en su versión independiente del Tiempo, permitiendo la modelación de su estructura geométrica y estimación de los descriptores electrónicos y de reactividad química, empleando la funcional híbrida B3LYP y el conjunto de funciones base 6-31+G(d). Para el estudio comparativo de las propiedades electrónicas y de reactividad química del POPOP y sus derivados, se utilizaron los conceptos de energía total del sistema molecular, momento dipolar, Homo, Lumo, Gap de energía, dureza, electronegatividad y el potencial químico de los sistemas moleculares como características de la reactividad química intrínseca.

Los resultados de la investigación son importantes para la interpretación del comportamiento del compuesto POPOP dado que en muchos casos es utilizado como bloque primario a partir del cual se desarrollan compuestos de estructuras moleculares más complejas para la síntesis de materiales de interés en los campos de la física del láser y la espectroscopia óptica.

Palabras claves: Benceno, Oxazol, POPOP, DFT, Propiedades electrónicas, reactividad química intrínseca.

Referencias:

1. Barrigón Castro, Alberto. Una metodología de primeros principios, basada en la teoría del funcional de la densidad dependiente del tiempo, para el cálculo de la respuesta electromagnética de nanoestructuras. Memoria presentada para la obtención del grado de Doctor en Ciencias Físicas. Universidad de Valladolid, España. 2004. p. 23-32.



PO_032 FCS_006

Efecto de la posición estérea del sustituyente Cl en las propiedades geometrías, electrónicas y de reactividad química intrínseca de los cinco derivados mono-sustituidos isómeros estéreos de la molécula 1-H-Benzimidazol: Una mirada

desde la Teoría del funcional de la densidad

Holger Posada & Oscar León Neira Bueno1

1 Grupo de espectroscopia óptica y láser, Universidad Popular del Cesar, Valledupar [email protected]

RESUMEN

Se presentan los resultados del estudio teórico del efecto de la sustitución estérea de uno de los átomos de hidrogeno laterales de la estructura molecular del 1H-Benzimidazol por átomo de Cloro. Como una primera fase, se estudió el efecto de la sustitución en las propiedades geometrías, electrónicas y de reactividad química intrínseca en los diferentes isómeros estéreos derivados monosustituidos para el estado fundamental en fase gaseosa. Para el estudio, se empleó enfoque de la Teoría del Funcional estacionaria de la Densidad (DFT), con la funcional híbrida B3LYP y las funciones base 6-31+G (d). Como herramientas de cálculo computacional se usó la suite del paquete de programas Gaussian 03. Se estimaron varios descriptores moleculares globales claves, los cuales dan una idea de sus propiedades electrónicas y de su reactividad química intrínseca, tales como la dureza electrónica molecular, potencial químico electrónico, electronegatividad molecular, y el momento dipolar para cada molécula. Con ésta información se determinó la influencia del efecto de la sustitución estérea en la cadena molecular en los valores de éstos descriptores, a partir del estudio comparativo entre ellos y su relación con las estructuras moleculares. Los datos encontrados a partir de la simulación con base al modelo químico computacional propuesto, permitieron comprender el porqué, según los reportes de literatura sin dar una justificación, se toma como criterio emplear como criterio el uso como bloque primario de partida es el compuesto 5-Chloro-benzimidazol para el desarrollo de nuevos materiales con diversos usos y aplicaciones concretas frente a los otros isómeros estéreos.


Referencias:

1. O. Neira Bueno, Investigación de las Propiedades Espectral-luminiscentes de Compuestos orgánicos de Estructura en cadena. Tesis de Ph.D en Óptica y Física del Láser, 180 pgs, Minsk, 1992.

2. C. Diedrich, S. Grimme. Systematic Investigation of Modern Quantum Chemical Methods to Predict Electronic Circular Dichroism Spectra. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 2524-2539

3. I. Levine. Fisicoquímica. Volumen II. Quinta Edición. Editorial McGrawHill. Capítulo 21.Espectroscopia y Fotoquímica. Páginas 983-988.



FÍSICA DE PARTÍCULAS


PO_033 FDP_001

Medición de los parámetros de oscilación de neutrinos por el experimento NOvA

Mario A. Acero1

1 Programa de Física., Universidad del Atlántico, Cra 30 Nº 8 – 49, Puerto Colombia, Atlántico, Colombia email de correspondencia: [email protected]

RESUMEN

A partir de un haz constituido (principalmente) por neutrinos muónicos () que viajan a través de la tierra, el Experimento NOvA busca detectar la aparición de neutrinos electrónicos (e) gracias al fenómeno mecánico-cuántico denominado oscilación de neutrinos.

La estrategia de NOvA se basa en el uso de dos detectores de neutrinos alineados a un ángulo de 14.6 mrad de la dirección principal del haz. El primer detector (detector cercano, DC) se localiza a 1 km de la fuente de neutrinos, mientras que el segundo (detector lejano, DL), mucho más grade, se encuentra a 810 km de la fuente. Durante su viaje desde el DC hasta el DL, los neutrinos muónicos pueden convertirse en neutrinos electrónicos con una probabilidad que depende de los parámetros ∆𝑚32

2 y sin 𝜃23, especialmente. La comparación del número de eventos prodicidos por los y los e observados en el DL con los esperados de acuerdo con el modelo de oscilación de 3 neutrinos, le permite a NOvA determinar el valor de estos parámetros y contribuir con la caracterización y comprensión de estas partículas, fundamentales en la física de altas energías.

Además de una introducción a la física de neutrinos y de una explicación más detallada del experimento, en esta charla se presentan los más recientes resultados de NOvA [1], obtenidos a partir del estudio de la oscilación de neutrinos muónicos en los canales 𝜈𝜇 →

𝜈𝜇 y 𝜈𝜇 → 𝜈𝑒, de acuerdo con los cuales los parámetros de oscilación medidos son ∆𝑚322 = 2.44 × 10−3 eV2 y sin 𝜃23 = 0.56.

Referencias:

1. M. A. Acero et al. [NOvA Collaboration], New constraints on oscillation parameters from e appearance and disappearance in the NOvA experiment, Physical Review D98, (2018) 032012.

Agradecimientos: El autor agradece el apoyo y respaldo otrogados por la Universidad del Atlántico a través de la Vicerrectoría de Investigación, Extensión y Proyección Social para la participación en este proyecto. Parte de las actividades relacionadas con el mismo se han desarrollado en las intalaciones del Laboratorio Nacional de Aceleradores Fermi gracias, también, a la Neutrino Physics Center Fellowship otorgada al autor por el Neutrino Physics Center (Fermilab) en la primavera de 2016.

PO_034

FDP_002

Estudio de la naturaleza del neutrino a través de secciones eficaces

Frank Bula Martínez1, Mario A. Acero1, S. Chamorro-Solano2

1Programa de Física, Universidad del Atlántico, Carrera 30 No. 8-49, Puerto Colombia, Colombia 2Departamento de Ciencias Naturales y Exactas, Universidad de la Costa, Calle 58 No. 55-66, Barranquilla, Colombia


RESUMEN Toda partícula tiene una antipartícula pero, al no tener carga eléctrica, existe la posibilidad de que el neutrino siendo neutro sea su misma antipartícula, lo que lo clasificaría como una partícula de Majorana. Si existe un antineutrino independiente del neutrino, se clasificaría como una partícula de Dirac. Esta clasificación define la "naturaleza" de una partícula. Una manera de distinguir entre partículas y antipartículas es a través del estudio de procesos de dispersión partícula-partícula, antipartícula-antipartícula, o la aniquilación y creación de pares. A partir de los diagramas de Feynman correspondientes, se calculan las secciones eficaces de diferentes procesos en función de la energía, la masa y la constante de acople derecho de los neutrinos (este último, como un



posible efecto de física más allá del Modelo Estándar), con el objetivo de estudiar la posibilidad de determinar la naturaleza del neutrino a través de secciones eficaces.

Referencias:

1. C. Quigg, “Gauge theories of the strong, weak, and electromagnetic interactions”, Princeton University Press (2013)

2. J.D. Bjorken, S.D. Drell “Relativistic Quantum Mechanics”, Standford University (1964).

3. C. Giunti, C.W. Kim, “Fundamentals of Neutrino Physics and Astrophysics”, Oxford University Press (2007).

4. D. Griffiths, “Introduction to Elementary Particles”, WILEY-VCH (2004)

5. A. Damanik, “Feynman Amplitud for Dirac and Majorana Neutrinos”, Electronic Journal of Theoretical Physics (2016)

PO_035

FDP_003

Estudio de la oscilación de neutrinos en reactores nucleares

Dairo Jose Polo Toledo1 & Mario A. Acero1

1 Programa de Física., Universidad del Atlántico, Cra 30 Nº 8 – 49, Puerto Colombia, Atlántico, Colombia Email de correspondencia: [email protected]

RESUMEN

Los neutrinos son partículas elementales que carecen de carga eléctrica, tienen espín semientero e interactúan débilmente con la materia. Existen tres tipos (sabores) de neutrinos: electrónico, muónico y tauónico, los cuales pueden ser generados por varias fuentes. En el Modelo Estándar de Partículas Elementales, los neutrinos son considerados como partículas con masa nula; sin embargo, recientes observaciones experimentales muestran que estos experimentan un fenómeno conocido como oscilación de neutrinos. Gracias a este fenómeno, los neutrinos cambian de sabor al propagarse lo cual exige que sean partículas masivas. [1]. En este trabajo se realiza un análisis de datos de experimentos con reactores nucleares para estimar los parámetros involucrados en la oscilación de neutrinos. Se consideraron los datos de las Colaboraciones Daya Bay [2] y RENO [3] y con la información recolectada se implementó un análisis computacional haciendo uso de Root (herramienta basada en C++ de mucha utilidad en física de partículas). El análisis incluyó la simulación de los eventos de neutrinos y la reconstrucción de los espectros de energía observados por cada uno de los experimentos. Para estimar los valores de los parámetros de oscilación 𝑠𝑖𝑛22𝜃13 y ∆𝑚13

2 , un análisis estadístico basado en la implementación de una función 𝜒2 fue realizado para cada uno de los experimentos.

Considerando solamente las tasas de eventos observados y el promedio de la energía, el valor obtenido para el ángulo de mezcla fue 𝑠𝑖𝑛22𝜃13 = 0.090 ± 0.001(𝑒𝑠𝑡) para el experimento Daya Bay y 𝑠𝑖𝑛22𝜃13 = 0.088 ± 0.011(𝑒𝑠𝑡) para RENO. El otro parámetro fue obtenido considerando la forma de los espectros de energía reconstruidos en la simulación. Para Daya Bay el valor estimado fue ∆𝑚13

2 = 2.59 × 10−3 𝑒𝑉2. En RENO el análisis espectral se encuentra en proceso.

Referencias: 1. Giunti C., Kim C.W. Fundamentals of Neutrino Physics and Astrophysics, Oxford University press UK 2007. 2. F.P. An, A.B. Balantekin, et al. [Daya Bay Collaboration] Spectral measurement of electron antineutrino oscillation amplitude and frequency at Daya Bay. Phys. Rev. Lett. 112, (2014) 061801. 3. S. H. Seo, W. Q. Choi, et al. [RENO Collaboration] Spectral Measurement of the Electron Antineutrino Oscillation Amplitude and Frequency using 500 Live Days of RENO Data, Phys.Rev. D98 (2018) 012002. Agradecimientos: Los autores agradecen la financiación recibida por parte de la Universidad del Atlántico a través del Proyecto CB71-CIC2014 de la Convocatoria “Impacto Caribe”.



GEOFÍSICA Y CIENCIAS DE LA TIERRA


PO_036

GCT_001

Monitoreo Sísmico y Estudio Geoeléctrico Somero al Comportamiento Geodinámico del Volcán El Totumo

Alfredo Ghisays Ruiz1 Freddy Humberto Escobar2 Zoraya Martinez 4 y Nelson Rangel3

1Universidad del Atlántico, km 7 antigua vía Puerto Colombia, Barranquilla (Colombia) 2Universidad Surcolombiana, Avenida Pastrana - Cra 1, Neiva, Huila, Colombia

3Universidad del Atlántico, km 7 antigua vía Puerto Colombia, Barranquilla (Colombia), 4Universidad de Cordoba, Cra 6 N° 76-103, Montería Cordoba, Colombia,


RESUMEN

Los métodos Geofísicos, en nuestro caso Geoelectricidad y Monitoreo sísmico, permiten obtener una visión del subsuelo somero alrededor del volcán el Totumo, con el fín de caracterizar estratigráficamente el material sobre el cual se genera el fenómeno del diapirismo en la zona norte del Caribe Colombiano. Se realizaron cuatro sondeos eléctricos alrededor del volcán y un tendido adicional en el sector Nororiental, en el lugar donde se encuentran varios emanaderos del mismo fenómeno; lo anterior para obtener varios mapas ( Tomografías eléctricas) del subsuelo que nos permitan observar en detalle como están depositados todos estos materiales subsuperficiales en la zona. El procesamiento de los datos geoelectricos nos permitieron caracterizar las capas adyacentes al volcán hasta una profundidad de 9 metros. De igual forma se colocaron varios sensores sísmicos en las mismas coordenadas con el fin de detectar la actividad sísmica del volcán a mayor profundidad (40m). Un buen método correlaciona las velocidades de la señales con los estratos sedimentarios. Mediante procesamiento de datos es posible comprender mejor como esta soportado estructuralmente el complejo diapírico- volcánico del Totumo. Se ingresa por último un modelo inicial de capas y se determina el perfil óptimo de velocidad de ondas de corte. La interpretación de los resultados está ligada a correlación con información existente del subsuelo en el sitio de estudio. Los resultados obtenidos al procesar los datos de ambos métodos permiten inferir algunos resultados propios de la geodinámica de la zona y asi poder sugerir prevención respecto a posibles amenazas propias de la actividad en la zona.

Keywords: Diapirismo, Tomografías eléctricas, ondas de corte.

Referencias:

1. H.G. Dill, S. Kaufhold B. The Totumo mud volcano and its near-shore marine sedimentologicalsetting (North Colombia) —Leibniz University, Welfengarten 1, D-30167 Hannover, Germany Federal Institute for Geosciences and Natural Resources (BGR), Stilleweg 2, D-30655, Hannover, Germany 2018.

2. Lowrie, w..Fundamentals of Geophysics, Cambridge University Press, 2007

3. Aristizabal, C., Ferrari, A., y Silva, C. 2009. Control neotectónico del diapirismo de lodo en laregión de Cartagena, Colombia.

Ciencias de la tierra. Vol 8 , pp 42 - 47.

PO_037 GCT_002

Influencia del calentamiento global sobre el fenómeno ENSO

Karen Sofía Díaz Pérez & Leonardo Gónima

Depto. de Física y Electrónica, Universidad de Córdoba, Cra 6 Noº 76 – 103, Montería, Colombia email de correspondencia: [email protected]

RESUMEN

En este trabajo se analiza el comportamiento del calentamiento global y su efecto sobre la ocurrencia del fenómeno ENSO (El Niño y La Niña), para parte de la cuenca media y baja del rio Sinú (estaciones meteorológicas de La Doctrina y Planeta Rica), entre 1975




y 2014. El calentamiento global está representado por el aumento de la temperatura del aire T durante las últimas décadas influenciado por la actividad antrópica, mientras que el ENSO es un fenómeno natural determinado por el aumento de la temperatura superficial del mar [1]. Para el análisis de la influencia del calentamiento global sobre el fenómeno ENSO se realizó inicialmente un análisis estadístico de las series de datos de T, basados principalmente en la aplicación de la distribución de Gauss, el análisis de tendencias y la realización de gráficos para la verificación de ocurrencia del calentamiento global en las estaciones meteorológicas seleccionadas. Posteriormente, se procedió a relacionar los años de ocurrencia de ambos fenómenos, comparando los datos del ONI (Índice Oceánico de El Niño, en inglés) [2], con los máximos y mínimos de T (1974 - 2014) para la zona de estudio. El análisis de los resultados obtenidos, tanto mensuales como anuales, confirman lo expuesto en Pérez-Viloria y Gónima [3] sobre la existencia del calentamiento global en la zona de estudio. Por otra parte, se encontró una concordancia bastante significativa entre la ocurrencia del ENSO y los máximos y mínimos de T (entre 80% y 100% para ambas estaciones). A partir de la realización de una simulación estadística, se comprobó que es el calentamiento global el que ha magnificado el efecto de El Niño y La Niña en la zona de estudio. Referencias:

1. OMM (2013). The global climate 2001–2010: a decade of climate extremes. World Meteorological Organization, WMO-No. 1103, Ginebra

2. Pérez-Viloria, M. y L. Gónima (2014). El contenido de vapor de agua de la atmósfera como indicador del calentamiento global en una zona del Caribe Colombiano. Cuadernos de Investigación Geográfica, No. 40 (2): 477-495.

3. National Oceanic and Atmopheric Administration (NOAA), www.noaa,gov

PO_038 GCT_003

Densidad de vapor del agua atmosférico como indicador del calentamiento global en una zona del caribe colombiano

Edwin David Torres Causil & Leonardo Gónima

Depto. de Física y Electrónica, Universidad de Córdoba, Cra 6 Noº 76 – 103, Montería, Colombia email de correspondencia: [email protected]

RESUMEN

Este estudio muestra la importancia de la densidad de vapor de agua atmosférico D como indicador del calentamiento global a escala local, en parte de la cuenca media y baja del río Sinú (Departamento de Córdoba, Colombia). La densidad de vapor de agua expresa el contenido de vapor de agua existente en la atmosfera y fue determinada entre 1975 y 2014, utilizando datos de la temperatura del aire T y la humedad relativa HR, según [1]. La zona de estudio seleccionada está representada por las estaciones meteorológicas de Planeta Rica y La Doctrina. Es así como series de datos de T, HR y D (promedios mensuales) de las estaciones meteorológicas seleccionadas fueron utilizadas para el análisis del calentamiento global. La tendencia interanual de D, demuestra el aumento de esta variable durante el periodo de tiempo seleccionado y para ambas estaciones. El análisis estadístico de la tendencia de D entre 1975-1984 y 1985-2014, permitió identificar el posible inicio de calentamiento global en la zona de estudio, coincidente con el más intenso evento de La Niña de la historia. Los resultados obtenidos confirman que la densidad del vapor de agua atmosférico D, es la variable termodinámica más adecuada de la descripción del comportamiento del régimen climático tropical a escala local. Referencias:

1. Pérez-Viloria, M. y L. Gónima (2014). El contenido de vapor de agua de la atmósfera como indicador del calentamiento global en una zona del Caribe Colombiano. Cuadernos de Investigación Geográfica, No. 40 (2): 477-495.



PO_039 GCT_004

Estudio de Prospección Eléctrica para Determinar Espesores Sedimentarios que Afectan el Equilibrio Hidrodinámico de los Cuerpos de Agua

Superficiales

Jesús M Fontalvo1, R. Sarmiento2, A. Ghisays1

1 Grupo Geología, Geofísica, y Procesos Marino Costero (GGPMC), Universidad del Atlántico 2 Grupo de Espectroscopía Óptica de Emisión y Laser (GEOEL), Universidad del Atlántico, Carrera 30 Número 8- 49 Puerto

Colombia- Colombia email de correspondencia: [email protected]

RESUMEN

En este trabajo se presentan los resultados obtenidos de la investigación de los cuerpos de agua superficiales, en la región norte del departamento del atlántico, tomando como área de estudio el lago del cisne. Como método de prospección geofísica, se empleó el método de exploración eléctrica, debido a que el parámetro de resistividad obtenido, mediante la configuración Wenner, permitió caracterizar las capas superficiales sedimentarias del lago el cisne, objeto de nuestro estudio. Se realizaron (4) perfiles cada uno con una longitud de 128 m, barriendo un área de 32 hectáreas, y una profundidad media de 4m. El procesamiento de los datos obtenidos en campo mostró imágenes del subsuelo (tomografías eléctricas), que permitió determinar el espesor promedio del estrato sedimentario a ser removido.

Referencias:

1. Spies B. R, Electrical and Electromagnetic borehole measurements: a review. Surveys in Geophysics, Kluwer Academic Publishers, 17, 517-556, (1996).

2. Kumari Sudha, Israil M, Mittla S, Rai J. Soil characterization using electrical resistivity tomography and geotechnical investigations. India, 2009, 6p. En: Journal of Applied Geographysics.

3. Porres Benito J, Caracterización de cavidades en el subsuelo mediante la interpretación de perfiles de tomografía eléctrica, Aplicación al Yacimiento de Clunia, 2000. 447p. Universidad de Burgos, España.

4. Quintana Berlanga A, Aplicación de la tomografía eléctrica en la caracterización del deslizamiento de Doña Mencia. Granada, 2013, 48p. Universidad de granada, España.

PO_040

GCT_005

Determinación de la Temperatura Aparente del Sistema Superficie Terrestre-Atmósfera por Medio de Imágenes Satelitales y su Representación

Espacial y Temporal

Emmanuel Enrique Buelvas Tafur & P.h Leonardo Gonima

Depto. de Física y electrónica., Universidad de Córdoba, Cra 6 Nº 73 – 103, Montería, 230002, Colombia


RESUMEN

En el presente trabajo se determinó la temperatura aparente del sistema superficie terrestre-atmósfera 𝑇𝑎(°𝐶), definida como la temperatura a la cual el Planeta emite radiación térmica como si fuera un cuerpo negro y determinada a partir de la ecuación espectral de Planck. Adicionalmente se utilizó la razón de mezcla ꙍ: que es la relación entre las densidades de vapor de agua y aire seco en la atmósfera, con el fin de evaluar el comportamiento de 𝑇𝑎(°𝐶) y su relación con el estado de la atmósfera. Para el cálculo de 𝑇𝑎(°𝐶) se utilizaron las bandas espectrales térmicas del satélite LANDSAT correspondientes a una atmósfera despejada, para



fechas y horas especificas entre 1996 y 2017 (en total 6 imágenes seleccionadas), mientras que para la determinación de ꙍ [1], basada en la presiones de vapor de agua y atmosférica. Los resultados obtenidos muestran un aumento de 𝑇𝑎(°𝐶) y una disminución de ꙍ durante el periodo de tiempo seleccionado, lo cual es consistente con las condiciones ambientales existente en el momento de adquisición de las imágenes y con el comportamiento “in situ” de las variables anteriormente mencionadas. Complementariamente, se muestran imágenes de la distribución espacial de 𝑇𝑎(°𝐶). Finalmente, se realizó un análisis teórico de todos los resultados obtenidos.

Referencias:

[1] Rogers, R., Física de las nubes, (1977); Editorial Reverté, S. A., 1977; España, 1977

Agradecimientos: 1. Me complace agradecer infinitamente al P.h Leonardo Gónima por ayudarme en el enriquecimiento de mis conocimientos y así estar aspirando en tan importante evento.


ÓPTICA, FOTÓNICA Y ESPECTROSCOPÍA


PO_041

OFE_001

Caracterización de imágenes termográficas de lesiones de cáncer de piel mediante procesamiento de imágenes

Eberto Benjumea Mendoza1, Yaileth Morales Daza1 & Cesar Torres Moreno1

1 Grupo de Óptica e Informática, Universidad Popular del Cesar, Salida a Patillal, Balneario Hurtado, Valledupar, 200001, Colombia


RESUMEN

El cáncer de piel es el tipo de cáncer con mayor incidencia en el mundo. Las alteraciones de temperatura en la piel son indicadores orgánicos de la presencia de varios tipos de cáncer de piel, principalmente carcinomas escamocelulares y melanomas. En este trabajo se analizaron imágenes termográficas de lesiones de este tipo con el objetivo de encontrar indicadores de presencia de esta neoplasia que permitan el futuro desarrollo de un algoritmo de detección. El procesamiento digital utilizado consta de identificación de áreas de interés, segmentación de colores, discriminación cuantitativa según la tonalidad del color y análisis por histogramas. Los resultados arrojaron que las lesiones con cáncer de piel presentan valores en la componente roja superiores a 100 bajo el espacio de color RGB en una escala de 0 a 255. Asimismo, al segmentar, por el algoritmo de k-means, una termografía que contenga un melanoma, la zona que contiene la lesión posee un mayor promedio de valores en la componente roja con respecto a las demás áreas. Teniendo en cuenta estos resultados puede desarrollarse una herramienta no invasiva para prediagnosticar cáncer de piel que reduzca procedimientos clínicos innecesarios y simplifique el diagnóstico.

Palabras Claves: Cáncer de piel, termografía, imagen termográfica, diagnóstico, detección, melanoma, escamocelular

PO_042 OFE_002

Aplicación de la transformada Gyrator al principio de incertidumbre

Juan M. Vilardy, Ronal Perez Jimenez & Carlos J. Jimenez

Grupo GIFES. Facultad de Ingenierías. Universidad de La Guajira. Riohacha, Colombia email de correspondencia: [email protected]

RESUMEN

La transformada Gyrator (Gyrator Transform, GT) es una nueva herramienta matemática para la manipulación de señales bidimensionales que describe rotaciones en el espacio de fase y ha sido empleada en aplicaciones de propagación de la luz y física cuántica. En este trabajo, se presenta el principio de incertidumbre para la representación de una señal bidimensional (imagen), obteniendo un límite inferior para el producto de la dispersión de la imagen o señal bidimensional en dos dominios de Gyrator (Gyrator Domains, GDs). El límite inferior obtenido para el principio de incertidumbre depende de los dos ángulos de rotación empleados en los dos GDs de la imagen o señal bidimensional. El principio de incertidumbre derivado puede ser utilizado en aplicaciones de sistemas ópticos de procesamiento de imágenes basados en la GT.

Agradecimientos: Los autores agradecen a la Universidad de La Guajira por finaciar la presente investigación.




PO_043 OFE_003

Autenticación de dos usuario utilizando un sistema cifrador de imagen basado en un correlador de transformada conjunta

Juan M. Vilardy1, María S. Millán2 & Elisabet Pérez-Cabré2

1 Grupo de Óptica e Informática. Departamento de Ingeniería Electrónica. Universidad Popular del Cesar. Valledupar, Colombia 2 Grupo de Óptica Aplicada y Procesado de Imagen. Universitat Politecnica de Catalunya-BarcelonaTech, Terrassa (Barcelona),

España email de correspondencia: [email protected]

RESUMEN

Se propone un sistema de cifrado basado en un correlador de transformada conjunta (Joint Transform Correlator, JTC) no lineal usando la información de dos huellas dactilares digitales de dos usuarios (una huella dactilar digital por cada usuario) como llaves de seguridad del sistema cifrador. Para realizar el proceso de descifrado y autenticación de forma correcta es necesario disponer de las dos huellas dactilares digitales de los dos usuario a autenticar de forma simultánea. Las transformadas realizadas por el sistema de seguridad propuesto se encuentran en el dominio de Fourier. La no linealidad del JTC y la existencia de las dos llaves de seguridad dadas por la información de las huellas dactilares digitales de los dos usuarios permiten lograr una mejora significativa de la seguridad del sistema en contra de los ataques de fuerza bruta y de texto plano. Se realizan simulaciones numéricas con el fin de demostrar la validez y la viabilidad del sistema de seguridad y autenticación propuesto.

PO_044 OFE_004

Sistema óptico con planos inclinados aplicado al cifrado de imágenes

Juan M. Vilardy1, Carlos J. Jimenez2 & Cesar O. Torres1

1 Grupo de Óptica e Informática. Departamento de Ingeniería Electrónica. Universidad Popular del Cesar. Valledupar, Colombia 2 Grupo GIFES. Facultad de Ingenierías. Universidad de La Guajira. Riohacha, Colombia


RESUMEN

La técnica de cifrado por doble máscara de fase aleatoria (double random phase encryption, DRPE) utiliza dos máscaras de fase aleatorias (random phase mask, RPM), una RPM en el plano de entrada del sistema óptico y otra RPM en el plano de Fourier del sistema óptico, con el fin de obtener una imagen cifrada. Se propone inclinar los planos de entrada y de Fourier del sistema óptico del DRPE con el fin de agregar dos nuevas claves de seguridad, especificadas por las inclinaciones (ángulos) de los planos mencionados. En el plano de entrada del sistema óptico del DRPE, las distribuciones inclinadas son la imagen original a cifrar y una primera RPM. Una segunda RPM es inclinada en el plano de Fourier del sistema óptico del DRPE. Los ángulos de los planos inclinados permiten mejorar la seguridad de la imagen cifrada. Con el fin de demostrar la validez y la viabilidad del sistema de cifrado propuesto, se realizan diferentes simulaciones numéricas en Matlab.




PO_045 OFE_005

Programa de software para la simulación de la propagación de ondas de luz en sistemas ópticos definidos en el domino de Gyrator

Juan M. Vilardy, Ronal Perez Jimenez & Carlos J. Jimenez

Grupo GIFES. Facultad de Ingenierías. Universidad de La Guajira. Riohacha, Colombia email de correspondencia: [email protected]

RESUMEN

La transformada Gyrator (Gyrator Transform, GT) describe rotaciones en el espacio de fase y ha sido empleada en aplicaciones de propagación de la luz, procesamiento de imágenes y física cuántica. En el presente artículo, se presenta un programa de software con una interfaz gráfica de usuario (Graphical User Interface, GUI) desarrollada en Matlab, en la cual se puede realizar la propagación de ondas ópticas mediante la GT. El objetivo de la GUI es simular la propagación de ondas de luz para sistemas ópticos donde: el plano de entrada es definido mediante las transmitancias o aperturas más comunes (aperturas cuadradas y circulares, redes de difracción, etc) y el plano de salida es especificado por un domino de Gyrator. Empleando la GUI es posible modificar las características geométricas de las aperturas, la longitud de onda de iluminación y el ángulo de rotación de la GT. La GT puede ser implementada ópticamente usando seis lentes cilíndricas. El ángulo de rotación de la GT define el montaje óptico de las lentes cilíndricas usadas para implementar ópticamente una GT.


PO_046

OFE_006

Fractional Fourier transform applied to the digital holography

Carlos J. Jimenez1, Juan M. Vilardy1, Susana Salinas2

1 Grupo GIFES. Facultad de Ingenierías. Universidad de La Guajira. Riohacha, Colombia 2 Centro de Investigación de Matemática Aplicada (CIMA). Universidad del Zulia,

Maracaibo, Venezuela email de correspondencia: [email protected]

RESUMEN

We present the mathematical modelling of the digital in line holography in terms of the fractional Fourier transform (FrFT). The processes described are the capture, storage, transmission or reconstruction of the digital in line hologram using the propagation of a single phase in the free space. We develop the needed algorithms in order to perform the processes mentioned above. We check and analyze the validity of the proposed mathematical modeling of the digital holography by means of computing simulations.





PO_047 OFE_007

Estimación del porcentaje de germinación de semillas de café por medio de procesado de imágenes de speckle dinámico

Eberto Benjumea Mendoza1, Fabio Vega Nieto1, Cesar Torres Moreno1 & Lenin Núñez Reales1

1 Grupo de Óptica e Informática, Universidad Popular del Cesar, Salida a Patillal, Balneario Hurtado, Valledupar, 200001, Colombia


RESUMEN

La determinación de la capacidad germinadora de las semillas de café es una gran preocupación para los caficultores. La lenta germinación de las semillas y el uso de métodos tradicionales de estimación (siembra de muestras de una población) conllevan a la inversión de largos intervalos de tiempo en ello, generalmente de uno a dos meses. Adicionalmente, las condiciones de transporte y almacenamiento, y la alta sensibilidad de las semillas a la humedad y la temperatura afectan la capacidad germinadora de las mismas. En el presente trabajo se realizó el análisis de la evolución temporal del diagrama de speckle de granos de café para establecer la presencia de embriones vivos en semillas en cortos intervalos de tiempo (minutos). El sistema implementado consta de una cámara CMOS de un teléfono celular para la adquisición y transmisión de las imágenes de tamaño 720x480, un computador para la gestión, recepción y procesado de las mismas, una red inalámbrica de área local, un laser He-Ne 633 nm con 10 mW de potencia como fuente de luz coherente, un difusor óptico y una superficie de aluminio para la colocación de las semillas. El estudio mostró resultados satisfactorios para determinar cuántas y cuales semillas germinan de un total dado. El uso del sistema propuesto reduce el tiempo de estimación del porcentaje de germinación de meses a minutos. En adición, esta investigación abre las puertas a futuros proyectos para clasificación de semillas de café por sistemas mecánicos, y a proyectos de predicción de productividad de cosechas. Palabras claves: Café, speckle, germinación, estimación, laser, procesamiento de imágenes.

PO_048 OFE_008

Métricas de distancia en estados de qubits afectados por ruido

Alex Serpa Pastrana, Giovanny Corzo Valderrama, & Cristian E. Susa

Depto. de Física y Electrónica, Universidad de Córdoba, Cra 6 Nº 76 – 103, Montería, 230002, Colombia email de correspondencia: [email protected]

RESUMEN Los ruidos cuánticos son parte muy importante de áreas como la Óptica Cuántica, y nos permiten modelar effectos disipativos en la evolución temporar de objetos físicos como los fotones. En este trabajo estudiaremos de manera sistemática dos medidas de distancia entre estados cuánticos de dos qubits, cuya dinámica está siendo afectada por ruidos bien conocidos, estos son; el ruido de fase (phase damping) y el ruido de amplitud (amplitude damping) [1]. Para esto utilizaremos el denomidado esquema de operadores de kraus [2]. El análisis de este tipo de métricas permite aproximarnos al entendimiento de cantidades importantes en teoría de la información como las correlaciones cuánticas. Referencias:

1. Nielsen, M.; Chuang, I. Quantum computation and quantum information; Cambridge University Press, 2000.

2. Kraus, K; States, effects, and operations: fundamental notions of quantum theory; Lectures Notes in Physics, Vol. 190, Springer Verlag, Berlin, 1983.



PO_049

OFE_009

Estudio comparativo de la dinamica cuántica de dos qubits bajo distintos ruidos

Pedro Pablo Rosario Vargas, Raeder Valdelamar Mena & Cristian E. Susa

Depto. de Física y Electrónica, Universidad de Córdoba, Cra 6 Nº 76 – 103, Montería, 230002, Colombia email de correspondencia: [email protected]

RESUMEN

La evolución temporal de los sistemas físicos es en general afectada por la interacción entre éste y los sistemas a su alrededor, que usualmente denominamos entorno o ambiente. Para un sistema fotónico, por ejemplo, los efectos de dicha interacción pueden modelarse como canales de ruido cuántico. En este trabajo haremos una comparación de la dinámica seguida por dos fotones, representados por bits cuánticos (qubits), bajo la influencia de los ruidos de polarización, amortiguación de fase y amortiguación de amplitud [1]. Para esto, solucionaremos la evolución temporal usando el formalismo de suma de operadores, en términos de los parámetros que identifican cada ruido. Aquí, nos enfocaremos en describir los efectos del ruido para diferentes condiciones del estado inicial de los qubits, y entender su dinámica en el contexto de la teoría de información cuántica. Referencias:

1. Nielsen, M.; Chuang, I. Quantum computation and quantum information; Cambridge University Press, 2000.

PO_050

OFE_010

Estudio de las propiedades opticas no lineales de segunda y tercera orden de derivados de chalcones

Ruben D. Fonseca1 , Luis M.G. Abegao2 & Leonardo De Boni3

1 Depto. de Física., Universidad Popular del Cesar, Barrio Sabanas del valle, 2000004 Valledupar, Cesar, Colombia 2 Departamento de Fisica, Universidade Federal de Sergipe, 49100-000 Sao Cristovao, SE, Brazil

3 Instituto de Fisica de Sao Carlos, Universidade de Sao Paulo, CP 369, 13560-970 Sao Carlos, SP, Brazil email de correspondencia: [email protected]

RESUMEN

Los más recientes desarrollos en el campo de la óptica no lineal (NLO) han impulsado materiales ópticos con no lineales de segundo y tercer orden (NLOM) en aplicaciones prácticas y dispositivos [1] tales como la terapia fotodinámica [2], limitación óptica [3], almacenamiento de datos ópticos [4], micro-fabricación en 3D [5] y la microscopía de fluorescencia con dos fotones [6]. Entre los inumerables NLOM investigados, algunas moléculas orgánicas tienen propiedades ópticas y electrónicas que pueden diseñarse con cambios en su estructura molecular, lo que las hace extremadamente interesantes y muy atractivas para las aplicaciones de NLO [7]. En este trabajo presentamos el estudio de las propiedades opticas no lineales de segunda y tercera orden de no sustituida (C15H12O) y monosustituido (C16H14O2) chalcones en solucion, usando hyper Rayleigh scattering y la tecnica Z-Scan para determinar la primera hyperpolarizabilidad () y la seccion tranversal de absorcion de dos fotones (2PA) respectivamente. Fueron obtenidos valores de de 25.4 x 10-30 esu y 31.6 x 10-30 esu, para no sustituido y monosustituido chalcones respectivamente, disolvidos en metanol. Ademas se obtuvieron valores altos de seccion tranversal de 2PA de 9 GM y 14 GM para no sustituido y monosustituido chalcones respectivamente. Los resultados experimentales de seccion tranversal 2PA obtenidos para cada chalcone tienen una buena concordancia con los resultados teoricos.

Referencias:

[1] S. Suresh, D. Arivuoli, Rev. Adv. Mater. Sci. 30 (2012) 243.

[2] F.Z. Henari, et al., Chem. Phys. Lett. 552 (2012) 126.

[3] C.P. Singh, et al., Chem. Phys. Lett. 616 (2014) 189.

Agradecimientos: Photonics Group, Instituto de Fisica de Sao Sarlos, Sao Carlos, SP, Brasil



PO_051 OFE_011

Dinámica cuántica condicional y estados no-locales en moléculas orgánicas

Cristian E. Susa1,3, John H. Reina2,3 & Richard Hildner4

1Depto. de Física y Electrónica, Universidad de Córdoba, Cra 6 Nº 76 – 103, Montería, 230002, Colombia 2Departamento de Física, Universidad del Valle, 760032 Cali, Colombia

3Centre for Bioinformatics and Photonics - CIBioFi, Calle 13 No. 100-00, Edificio 320 No. 1069, Universidad del Valle, 760032 Cali, Colombia

4Soft Matter Spectroscopy, Universität Bayreuth, Universitätsstrasse 30, 95447 Bayreuth, Germany email de correspondencia: [email protected]

RESUMEN

Los arreglos de moléculas orgánicas poseen gran potencial para aplicaciones por ejemplo en transferencia de energía debido al fuerte acople entre los momentos dipolares de las moléculas. En este trabajo se modelan arreglos de dos (dimero) y tres (trimero) moléculas orgánicas como systemas de qubits (bits cuánticos) que interactuan entre ellos y con un campo láser externo. Se muestra que el sistema puede generar compuertas lógicas cuánticas y entrelazamiento. Para el caso de tres moléculas se analiza el entrelazamiento multipartito genuino y la no-localidad de los estados cuánticos involucrados por medio de las conocidad desigualdades de Mermin.

PO_052 OFE_012

Study of Rare-earth doped GeO2-B2O3-Al2O3-PbO-PbF2 glasses by using MAS NMR and Pulsed EPR techniques

Eduar E. Carvajal.1*, Carsten Doerenkamp2, Pedro Donoso2, Andrea S.S de Camargo2, Hellmut Eckert2

1 Departamento de Física, Universidade Federal de São Carlos, Rodovia Washington Luís, s/n, São Carlos - SP, 13565-905, Brazil 2Instituto de Física de São Carlos, Av. Trabalhador São Carlense, 400, São Carlos, Brazil

*e-mail de correspondencia: [email protected]

RESUMEN Rare earth doped oxyfluoride glasses are of great interest for optical applications due to their low phonon energy and high ionic character compared to pure oxide glasses. A prominent example of RE doped oxyfluoride glasses is the composition GeO2-PbO-10PbF2, which is already used for optical amplifier applications in telecommunication systems. Additionally, their crystallization is of interest for glass ceramic laser design. Replacement of the expensive GeO2 component by B2O3 has been shown to produce glasses with a similar application spectrum, while being more economically priced.

In this work, we report the preparation and characterization of RE doped (Eu3+, Yb3+) oxyfluoride glasses with the composition (40 x)B2O3-xGeO2-10Al2O3-40PbO-10PbF2 (x= 0 to 40), where the addition of Al2O3 serves to improve the optical properties. Modern Solid-State NMR and pulsed and continuous-wave EPR techniques are used to develop a structural rationale for the design of materials with optimized optical properties. While the NMR spectra of the 11B, 19F, 27Al and 207Pb nuclear probes give information about the structure of the glassy matrix, EPR studies of the paramagnetic Yb3+ dopants give insight into the local environments of the luminescent rare-earth ions. Based on further characterization via XRD and DSC measurements as well as the functional characterization by UV/vis absorption and luminescence spectroscopies we develop a consistent picture of the structure-property relation in this class of materials.

Referencias:

[1] C. Bensalem, M. Mortier, D. Vivien, and M. Diaf, “Thermal and optical investigation of EuF3-doped lead fluorogermanate glasses,” J. Non. Cryst. Solids, vol. 356, no. 1, pp. 56–64, 2010.

[2] G. Dantelle, M. Mortier, P. Goldner, and D. Vivien, “EPR and optical study of Yb3+-doped beta-PbF2 single crystals and nanocrystals of glass-ceramics,” J. Physics-Condensed Matter, vol. 18, no. 34, pp. 7905–7922, 2006.

[3] A. J. Stevenson, H. Serier-Brault, P. Gredin, and M. Mortier, “Fluoride materials for optical applications: Single crystals, ceramics, glasses, and glass-ceramics,” J. Fluor. Chem., vol. 132, no. 12, pp. 1165–1173, 2011.


[4] J. Labéguerie, G. Dantelle, P. Gredin, and M. Mortier, “Luminescence properties of PbF2:Yb-Er nanoparticles synthesized by two different original routes,” J. Alloys Compd., vol. 451, no. 1–2, pp. 563–566, 2008. Agradecimientos:

The authors thank the CERTEV- “Center of Research, Technology and Education on Vitreous Materials” for financial support (Proc. 2013/07793-6).

PO_053 OFE_013

Implementación de la técnica LIBS para el análisis cualitativo de una muestra de acero austenítico AISI 304

Luis Toro1*, Paola Pacheco1, Juan Álvarez1, Rafael Sarmiento1

1 Grupo de Espectroscopía Óptica de Emisión y Laser, GEOEL, Universidad del Atlántico, Carrera 30 Número 8-49, Puerto Colombia (Atlántico), Colombia

* [email protected]

RESUMEN

En este trabajo se presentan resultados preliminares de la aplicación de la técnica TRELIBS (Time-Resolved Laser-induced Breakdown Spectroscopy) [1], al estudio de acero austenítico AISI 304. Este tipo de material, perteneciente a la familia con el mayor número de aleaciones disponibles, es un acero llamado multipropósito, utilizado para diversas aplicaciones: equipos hospitalarios, industria criogénica (almacenamiento de gases licuados), piezas varias en la industria química y petroquímica (tanques y recipientes para una gran variedad de líquidos corrosivos), entre otros [2]. Una vez implementado el sistema experimental de la técnica, consistente en: 1) La generación de los plasmas laser sobre la muestra de acero, con pulsos laser provenientes de un láser de Nd:YAG (energía: 70 mJ, duración del pulso: 4 ns, longitud de onda: 532 nm) [3]. 2) La adquisición de los espectros mediante un espectrógrafo Echelle equipado con una cámara ICCD, a distintos tiempos de retardo, número de acumulación de pulsos y tiempo de ventana de adquisición; se hizo el análisis de los espectros que permitió obtener identificación elemental de constituyentes de la muestra de acero, y caracterización del plasma laser a través de los parámetros temperatura electrónica (𝑇𝑒) y densidad electrónica (𝑁𝑒), aplicando métodos de espectroscopía óptica para caracterización de plasmas luminosos. Los espectros obtenidos permitieron identificar elementos mayoritarios como 𝐶𝑟𝑜𝑚𝑜 (𝐶𝑟) y 𝑁𝑖𝑞𝑢𝑒𝑙 (𝑁𝑖) , siendo concordante con la composición de elementos para este tipo de acero.

Referencias:

[1] Miziolek, A. W., Palleschi, V., and Schechter, I. (Eds.). (2006). Laser induced breakdown spectroscopy. Cambridge University Press. Pag. 3, 74.

[2] Bonnet, Suministros y Maquinarias; Clasificación de los Aceros Inoxidables. Recuperado de http://www.bonnet.es/clasificacionacerinox.pdf [3] New Wave Research, (2006). Tempest Nd: YAG Laser Sistem Operator's Manual. Pdf

PO_054 OFE_014

Respuesta óptica no lineal de aceites comestibles por medio de la técnica de z-scan

Orlando David Marbello Ospina1 & Sonia Valbuena D2. & Francisco Juan Racedo Niebles1

1 Prog. Física., Universidad del Atlántico, Km 7 Puerto Colombia, Atlántico, Colombia 2 Prog. Lic. Matemática, Universidad del Atlántico, Atlántico, Colombia


RESUMEN Los aceites de origen vegetal están calificados como compuestos orgánicos, los cuales se han vuelto objeto de estudio en el área de la fotónica y la óptica no lineal, debido a que presentan un enlace químico característico con la presencia de electrones deslocalizados, lo que los dota de una alta respuesta no lineal [1-3]. En la industria alimenticia se exigen estudios no destructivos ni invasivos para establecer los índices de calidad y conservación de las propiedades químicas, físicas y nutricionales de los productos comestibles. Se evaluó la respuesta óptica no lineal que presentan distintos aceites de origen vegetal: aceite de oliva extra virgen, aceite de ajonjolí extra virgen, aceite de linaza extra refinado y aceite de aguacate virgen utilizando la técnica Z-scan [4].


mailto:fran


Se tomaron los espectros de absorción y transmisión para establecer el coeficiente de absorción lineal de la muestra en función de la longitud de onda. Para cada compuesto se analizó las variaciones de las propiedades ópticas no lineales en función de la potencia de excitación, utilizando las configuraciones de celda cerrada y celda abierta; donde se determinó la susceptibilidad eléctrica de tercer orden (𝜒(3)) , el índice de refracción no lineal (𝑛2) y el coeficiente de absorción no lineal (𝛽). Posteriormente se realizó una comparación de la respuesta no lineal en función del tipo de aceite y grado de refinamiento. Se encontró que el aceite de oliva extra virgen y el aceite de aguacate virgen presento una mejor respuesta no lineal a bajas potencias del láser como consecuencia de la baja influencia térmica, convirtiéndolos en posibles candidatos en el desarrollo de dispositivos fotónicos. Referencias:

1. Prasad PN, Nonlinear Optical Effects in Organic Materials, Nonlinear Optics in Solids. Springer Series on Wave Phenomena, vol 9, cap 19.

2. Amal F. Jaffar; Ansam, M. Salman; Israa N.Akram y Dr. Anwaar A. Al, Dergazly. Nonlinear Properties and Optical Limiting of Olive Oil by using Z-scan Technique; Iraq-bagdad, 2012.

3. R. A. Ganeev; G. S. Boltaev; R. I. Tugushev and T. Usmanov, Investigation of Nonlinear Optical Properties of Various Organic Materials by the Z-Scan Method, Uzbekistan; January 18, 2012.

4. Sheik-bahae .m et al; Sensitive Measurement of Optical Nonlinearities using a Single Beam, ieee journal of quantum electronics; vol 26 1990.

PO_055

OFE_015

Aplicación de las técnicas LIPS y Z-Scan para el análisis de aceites de oliva

Paola. Pacheco1*, F. Racedo N.1*, J. Alvarez1, & R. Sarmiento1

1 Grupo de Espectroscopía Óptica de Emisión y Laser, GEOEL, Universidad del Atlántico, Carrera 30 Número 8- 49, Puerto Colombia (Atlántico), Colombia

email de correspondencia: [email protected] [email protected]

RESUMEN

Se presenta los resultados del estudio de espectros resueltos en tiempo de plasmas-laser en aceite de oliva en la región de 200 nm a 900 nm usando la técnica Láser-Induced Plasma Spectroscopy (LIPS) [1-2]. Los plasmas fueron generados con pulsos láser de 70

mJ, a 532 nm y de 4 ns. Los espectros de la radiación de los plasmas fueron adquiridos con un espectrógrafo Echelle acoplado a una cámara ICCD. Se detectaron elementos característicos en aceite de oliva tales como C, H, N y O. Los espectros fueron registrados con diferentes tiempos de retardo respecto al inicio del pulso láser. Adicionalmente, se realizó un estudio de las propiedades ópticas no-lineales del aceite de oliva en estado extra virgen y diluido en alcohol etílico a niveles de concentración de 75% y 50%. Para la caracterización de las muestras se utilizó la técnica Z-Scan por transmisión en configuración cerrada [3]. Como fuente de excitación se usó un láser de Nd:YAG emitiendo en 532nm. La técnica permite monitorear en tiempo real el desarrollo de la medida a través interfaz en LabVIEW. A partir de las curvas de transmitancia obtenidas se calculó el índice de refracción no-lineal para cada muestra. Los resultados muestran una variación de las propiedades ópticas no-lineales del aceite de oliva extra virgen cuando es diluido en alcohol etílico.

Referencias:

1. Miziolek, A. W., Palleschi, V., & Schechter, I. (Eds.). (2006). Laser induced breakdown spectroscopy. Cambridge University Press. Pag. 3,74. 2. Noll, R.; (2012). Laser-induced breakdown spectroscopy. In Laser-Induced Breakdown Spectroscopy. Springer, Berlin, Heidelberg. Pag. 13,97.

3. R.Boyd, Nonlinear Optics. NewYork,3ed.Academic Press (2007).



PO_056 OFE_016

Síntesis, estructura molecular, caracterización espectroscópica y de las propiedades ópticas no-lineales de 2- (4-clorobencilideno) malononitrilo.

Alisson Rodelo Henriquez1 , Alfredo Pérez-Gamboa1, Sonia Valbuena D2., Francisco Racedo-Niebles3

1Grupo de Investigación en Compuestos Heterocíclicos, Química, Universidad del Atlántico, Barranquilla, Colombia. 2Prog. Lic. Matemáticas, Fac. Educ., Universidad del Atlántico, Barranquilla, Colombia.

3 Grupo de Espectroscopia Óptica de Emisión y Láser - Prog. de Física, Universidad del Atlántico, Barranquilla, Colombia.

RESUMEN

Se realizó una síntesis e investigación teórica sobre FT-IR, RMN, espectros UV-vis de 2- (4-clorobencilideno) malononitrilo (4ClD2MM). La estructura, la optimización de la geometría, las frecuencias vibratorias, y las propiedades de óptica no lineal también se investigaron utilizando el nivel de teoría M062X / 6311 ++ G (d, p). La técnica del Z-Scan se utilizó para determinar las propiedades ópticas no lineales de 4ClD2MM en función de la concentración y la potencia de emisión del láser; dicho compuesto fue diluido en tetrahidrofurano (THF) a concentraciones de 0.1M, y 0.05M. Por medio de la misma técnica fue posible establecer parámetros no lineales como el índice de refracción no lineal (ƞ2), el coeficiente de absorción no lineal ( β ) y la susceptibilidad electrónica de tercer orden (X(3)). Para estas mediciones se utilizó un láser CW de Nd:YAG emitiendo en 532 nm, un foco de una lente de 10 cm, un iris de 1 mm y una celda con una longitud de 1 mm. Se realizó el estudio en función de la variación de la potencia del láser. Referencias:

1. Prasad, P.N.; Williams, D.J. Introduction to Nonlinear Optical Effects in Molecules and Polymers, John Wiley & Sons, New York, 1991. 2. R. Ocaya, G. A. Al-Sehemi, A. Al-Ghamdi, F. El-Tantawy, F. Yakuphanoglu. “Organic semiconductor photosensors”. Journal of Alloys and Compounds, 702, 520-530, 2017.

PO_057

OFE_017

Síntesis, Caracterización, y estudio teórico de las propiedades ópticas no-lineales de (E)-3-(4-clorofenil)-1-(3,4,5-trimetoxifenil) prop-2-en-1-ona.

Hewarth, Mercado-López; 1 Alfredo, Pérez-Gamboa; 1 Francisco Racedo Niebles; 1

1Prog. de Química, Universidad del Atlántico, Barranquilla, Colombia. 1 Grupo GEOEL, prog.. de Física., Universidad del Atlántico, Barranquilla, Colombia

Email: [email protected]

RESUMEN Hemos sintetizado una chalcona (E)-3-(4-clorofenil)-1-(3,4,5-trimetoxifenil)prop-2-en-1-ona.(345TM4CC) multifuncional. Las geometrías de estado fundamental han sido calculadas mediante el uso de la teoría del funcional de densidad en el nivel de teoría M06-2X/6-31G(2d). Los espectros de absorción se han calculado utilizando la teoría funcional de densidad dependiente del tiempo con y sin disolvente, para investigar las propiedades ópticas no lineales se utilizó la técnica Z-Scan en función de la potencia de un láser. El (345TM4CC) fue disuelto en tetrahidrofurano (THF) a una concentración de 1M, y sometido a luz del láser CW de Nd:YAG emitiendo en 532 nm, un foco de una lente de 10 cm, un iris de 1 mm y una celda con una longitud de 1 mm. Los resultados obtenidos fueron descritos por la variación de la potencia de dicho laser de 30 mW, 90 mW y 120 mW 140 mW (±2). Posteriormente se caracterizó la muestra por espectroscopía de absorción UV-Vis. Los cálculos fueron construidos en base al modelo teórico matemático planteado por Sheik-Bahen. Este estudio explora armonizar el diseño molecular con las propiedades ópticas. Referencias:

1. Boyd, R. Contemporary nonlinear optics; Academic Press, 2012. 2. Chemla, D. S. Nonlinear optical properties of organic molecules and crystals; Elsevier, 2012.


Agradecimientos:

1. Grupo de Investigación en Compuestos Heterocíclicos - Prog. de Química, Universidad del Atlántico, Barranquilla, Colombia. 2. Grupo de Espectroscopia Óptica de Emisión y Láser - Prog. de Física, Universidad del Atlántico, Barranquilla, Colombia

PO_058

OFE_018

Medida de Parámetros no Lineales del Óxido de Grafeno por Z-scan

I. C. Parra1, I. D. Gómez2, R. Cabanzo2, E. Mejía2 , F. J. Racedo1

1 Prog. de Física, Grupo GEOEL, Universidad del Atlántico, Atlántico, Colombia. 2 Prog. de Física, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia.


RESUMEN Se determinó el comportamiento del índice de refracción no lineal, coeficiente de absorción no lineal y el valor complejo de la susceptibilidad eléctrica de tercer orden de una solución de Óxido de Grafeno concentrado al 50 % m/v y su dependencia con la potencia de emisión del láser por medio de la técnica Z-scan. El valor del índice de refracción no lineal η2, coeficiente de absorción no lineal β y el valor complejo de la susceptibilidad eléctrica χ(3) fueron obtenidos directamente al cuantificar la transmitancia normalizada de la solución al ser expuesta frente a la radiación electromagnética de un láser de Nd:YAG emitiendo en 532 nm en modo CW. Se encontró que β aumenta y η2 disminuye exponencialmente al incrementar la potencia de emisión, respectivamente. Además, se observó que para potencias mayores a 30 mW se manifiestan conjuntamente los fenómenos de absorción saturable y refracción no lineal ligados a efectos de inducción térmica e influencia del fenómeno de auto-desfocalización de la radiación incidente, respectivamente.

Referencias:

1. García, A., Valbuena, S., Sarmiento, R., & Racedo, F. (2015). Measurement of the nonlinear optical properties of olive oil using Z-Scan. Optica pura y aplicada, 48(1), 55-61.

2. De Óptica, G., Láser, G. O. L., & GEOEL, G. (2006). OBSERVACIÓN DE LA AUTOFOCALIZACIÓN EN AZUL DE METILENO UTILI-ZANDO" ZSCAN. Revista Colombiana de Física, 38(1).

PO_059 OFE_019

Diseño, construcción y caracterización de un circuito electrónico para el control de un modulador Acústo - Óptico con frecuencia central en 100MHz

W. Leyva Castañeda& J. Alvarez Navarro2 & F.Racedo2

1 Estudiante de física, Facultad de Ciencias Básicas, Universidad del Atlántico Red

SUE- Caribe, Km.7 Vía a Pto Colombia, Barranquilla, Colombia 2 Profesor Programa de física, Facultad de Ciencias Básicas, Universidad del Atlántico

Km. 7 Vía a Pto Colombia, Barranquilla, Colombia email de correspondencia: [email protected]

RESUMEN

Aplicaciones de láseres en áreas como la espectroscopia, enfriamiento y captura de especies atómicas requieren el control preciso de la intensidad y estabilización en frecuencia del haz. Es posible estabilizar láseres generando una señal de error a partir del espectro de transmisión o reflexión de un interferómetro de Fabry-Perot de alta finura estabilizado térmicamente pero cuando se requiere una estabilización en una frecuencia óptica absoluta resulta más apropiado usar como referencia una transición atómica o molecular [1]. El uso de técnicas estabilización láser involucra la modulación del haz por elementos de tipo electro-ópticos tales como (EOM) o acusto-ópticos (AOM) los cuales permiten un control preciso de la intensidad, frecuencia, fase y desviación espacial del haz. Los moduladores acusto-ópticos actúan como una red de difracción debido a la formación de ondas estacionarias en un cristal causadas por la aplicación de una señal de radiofrecuencia, variando la frecuencia y la amplitud de esta señal es posible controlar la intensidad, la frecuencia y la deflexión del haz incidente. En este trabajo se centra en el diseño, la construcción y calibración de un sistema de control de radiofrecuencia, centrada en 100 Mhz, para un modulator acusto-óptico. El sistema permite el control de la frecuencia, intensidad y modulación en frecuencia e intensidad de la señal de radiofrecuencia. La caracterización




incluyó medidas de eficiencia del haz difractado en función de los diferentes parámetros de control. Los resultados mostraron estar en concordancia con los reportados por otros trabajos del área. Palabras claves: Estabilización en frecuencia, modulación láser, acusto-óptico, electro-óptico Referencias [1] Ritt, G., Cennini, G., Geckeler, C., & Weitz, M. (2004). Laser frequency offset locking using a side of filter technique. Applied

Physics B, 79(3), 363-365. [2] Le Nguyen Binh. (2018). Optical Modulation: Advanced Techniques and Applications in Transmission Systems and

Networks. Taylor & Francis, a CRC title, part of the Taylor & Francis imprint, a member of the Taylor & Francis Group, the academic division of T & F Informa, plc.

PO_060

OFE_020

Caracterización y Optimización del haz difractado de un AOM

Jhonathan Barrios Martinez1, Juan Alvarez Navarro2 & Francisco Racedo Niebles2

1 Estudiante Maestría en Ciencias Físicas, Facultad de Ciencias Básicas, Universidad del Atlántico Red SUE- Caribe, Km.7 Vía a Pto Colombia, Barranquilla, Colombia

2 Profesor Programa de física, Facultad de Ciencias Básicas, Universidad del Atlántico Km. 7 Vía a Pto Colombia, Barranquilla, Colombia


RESUMEN

La modulación de un haz láser ha jugado un papel importante en aplicaciones en física atómica y espectroscopía. Esto se puede ver en experimentos donde la frecuencia del láser debe ser estabilizada a la transición atómica o molecular, y también en aplicaciones de detección de fase donde están involucradas las señales de detección y de ley inmersas en el ruido.

Las técnicas de modulación de un haz láser pueden ser clasificadas en directa e indirecta. Una variación del índice de refracción del medio activo, de la corriente o de la longitud de la cavidad puede producir una modulación directa del haz. La modulación indirecta sólo se produce una vez que el haz láser ha salido de la cavidad, Para esto se hace uso de moduladores acústico-ópticos (AOM), o de moduladores electro-ópticos (EOM) o cortadores mecánicos del haz.

En este trabajo se realiza la caracterización y optimización del haz difractado por un modulador acusto-óptico. La configuración de modulación consta de un modulador acusto-óptico (AOM) y un RF-Driver quien suministra la señal de radiofrecuencia que a su vez genera una onda acústica en el cristal. Para la caracterización del sistema de modulación se optimizó el rendimiento del AOM teniendo en cuenta el ángulo y posición de entrada del haz, posicionamiento vertical del AOM y polarización del haz láser. Al tener la optimización del sistema, se observó el haz utilizando una CCD al variar la frecuencia de modulación RF. Seguido a esto se caracteriza el ángulo de deflexión del haz en función de la frecuencia. Lo anteriormente realizado se tiene como una alternativa para la estabilización en frecuencia para un haz láser de cavidad extendida.

Referencias:

1. A. Yariv, Quamtum Electronic, California Institute technology, Weslly (1988). 2. T. B Waluyo (Ed), A low-cost RF Driver for acousto-optic modulator, Jurnal Fisika Himpunan Fisika Indonesia (2008). 3. E. A. Donley, Double-pass acousto-optic modulator system, Review of Scientific Instruments, 76- 063112 (2005).



PO_061

OFE_021

Construction of a Fluorescence Reflectance Detection System

Diego Gutierrez Villarreal1 & Juan Carlos Álvarez1 & Francisco Racedo Niebles1

1 Depto. de Física, Universidad del Atlántico, Puerto Colombia, Colombia


ABSTRACT

This work describes thoroughly the construction of a fluorescence reflectance detection system. The main function consists on

characterization of fluorescence spectroscopic properties of many thin films substrates. A fluorescence reflectance detection

system was built using a dichroic mirror/beamsplitter. The system catches all the possible radiation due to the implementation of

a lens (f = 10 mm) which focuses the excitation light and picks up the fluorescent light. As a dispersor element, was used a Czerny-

Turner type monochromator, with a half meter of focal distance which provides a greater light scattering, including, also, a

diffraction grid automatized selection system, making possible the selection between 2400, 1200 or 300 lines/mm. Due to the low

intensity of fluorescence signal, this system was configured to work into light environments by the inclusion of a Lock-in amplifier.

For the fluorescence lifetime measurements, a transimpedance amplifier was built working with a small area photodiode, and fed

with high reverse voltage, which reduces the parasitic capacitance and increases the response time providing a rise time less (<1

ns). The system was calibrated using thin films of non-doped GaAs substrates and studying the change of their fluorescence

spectroscopic properties as a function of GaAs doping [GaAs(NON), GaAs(Si), GaAs(C)]. The lifetime and spectra systems results

obtained agree very closely with the results expected and previously reported.

Keywords: Fluorescence reflectance, Dichroic, Beamsplitter, Phase Detection, Parasitic Capacitance, Impedance.

References:

1. A. S. Kristoffersen, S. R. Erga, B. Hamre, Ø. Frette. Testing fluorescence lifetime standards using two-photon excitation and time-domain instrumentation: rhodamine B, coumarin 6 and lucifer yellow. Journal of fluorescence, 24(4) (2014), 1015-1024.

2. Lakowicz, J. R., and Masters, B. R. Principles of fluorescence spectroscopy. Journal of Biomedical Optics, 13(2) (2008), 029901. 3. A. Bercegol, O. Daniel, R. Javier, R. Amelle, R. Jean, L. Laurent. Determination of transport properties in optoelectronic devices

by time-resolved fluorescence imaging. In Physics, Simulation, and Photonic Engineering of Photovoltaic Devices VII. International Society for Optics and Photonics, 10527 (2018), p. 1052704.



INSTRUMENTACIÓN Y METROLOGÍA


PO_062

IYM_001

Diseño y Construcción de un Equipo Electrónico Modular Acoplado a una Interfaz Gráfica, Para Experiencias de Laboratorio con Ondas Estacionarias en

Superficies Líquidas.

Luis Alberto Hernández O 1, Oscar León Neira Bueno2 & Jorge Eliecer Quintero Escobar 3

1 Depto. de Ingenieria Electrónica., Universidad Popular del Cesar, Balneario Hurtado Vía a Patillal, Valledupar, PBX (57) (5) 5845336 EXT. 1052, Colombia

2 Depto. de Física, Universidad Popular del Cesar, Balneario Hurtado Vía a Patillal, Valledupar, PBX (57) (5) 5845336 EXT. 1052, Colombia



RESUMEN La utilización de herramientas tecnológicas en la enseñanza de la física es una estrategia utilizada para fortalecer el proceso enseñanza-aprendizaje, por tal motivo es necesario que el docente se familiarice con el uso de herramientas novedosas que le permitan cambiar su práctica educativa, su metodología y sus formas de evaluar, conduciendo esto a un cambio radical en su rol, en su manera de concebir cómo el alumno aprende, respetando los diversos estilos de pensamiento de cada uno de sus ellos. Por tal motivo se presenta el desarrollo de un equipo para la práctica experimental de ondas estacionarias en superficies liquidas, basados en las explicaciones de las leyes físicas que se pretenden demostrar experimentalmente, teniendo en cuenta lo anterior se presenta el diseño y construcción de un sistema electrónico que permite el estudio de ondas estacionarias en superficies liquidas, con el auge que tiene actualmente la tecnología se hace necesario diseñar y construir un equipo moderno, capaz de comunicarse con una interfaz gráfica de usuario donde se monitoreen y controlen las variables más importantes que intervienen en el fenómeno físico estudiado, por medio de la implementación de un estroboscopio con frecuencia controlada desde la interfaz gráfica permitiendo con facilidad la visualización de las ondas producidas en la superficie liquida, pero ante todo que sea de fácil manejo para los estudiantes y el docente que imparte la catedra de física, además, es importante resaltar los criterios que se tuvieron en cuenta para diseñar y construir el prototipo con el cual se pretende dar solución al objetivo de este trabajo.

Palabras Clave: interfaz; fenómeno; ondas; superficie liquida; prototipo.

Referencias:

1. Instrumentación Virtual Adquisición, Procesado Y Análisis De Señales/Jordi Girona Salgado 31,08034 Barcelona. Ediciones de la universidad politécnica de Cataluña/Edición UPC 2001. 2. Adquisición Y Distribución De Señales/Ramón pallas Areny, 1993. MARACOMBO, S. A Barcelona 3. Rashid, M. (1995). Electrónica de Potencia (2da Edición). Prentice – Hall.

PO_063 IYM_002

Diseño e implementación de un dispositivo electrónico mediante sensor de ultrasonido para la enseñanza del movimiento rectilíneo uniforme en la

educación media

Hugo Alberto Pereira Martinez1 & Oscar León Neira Bueno2

1 Docente Depto. de Física., Universidad Popular del Cesar, Valledupar-Cesar, Colombia 2 Docente Depto. de Física., Universidad Popular del Cesar, Valledupar-Cesar, Colombia

2 Director del grupo de investigación en espectroscopia óptica y láser, Universidad Popular del Cesar, Valledupar –Cesar,Colombia


RESUMEN La enseñanza de la física es uno de los grandes desafíos que se tiene en la educación media, debido a que los estudiantes en la actualidad por su propia naturaleza demandan que los contenidos que se desarrollan sean atractivos y prácticos, razón por la cual el maestro de secundaria debe incluir dentro de su práctica docente procesos experimentales donde el educando participe




activamente y pueda ser protagonista en la construcción de su propio conocimiento. En este sentido, mediante este trabajo investigativo se aprovechó la ventajas que brinda el sensor de ultrasonidos HC-SR04 al emitir un pulso de alta frecuencia, que luego de reflejarse en los objetos cercanos es recepcionado por el mismo sensor que dispone de un micrófono adecuado para esa frecuencia y de esta manera se puede determinar mediante la programación adecuada y los circuitos de acondicionamiento el tiempo que tarda la onda en ir y venir, para ser visualizado en una pantalla LCD1602. A partir de este tiempo se logró implementar un guía de laboratorio que permitió abordar las características del movimiento rectilíneo uniforme, así como determinar la velocidad del sonido en el aire para una determinada temperatura. Finalmente, este trabajo investigativo aporta al proceso de enseñanza de la física, ya que permitió acercar a los educandos a tener una mejor compresión del mundo actual, en el cual la ciencia y la tecnología se convierten en el eje fundante, de tal manera que estos puedan ver una relación entre los diferentes conceptos abordados en el aula con las múltiples situaciones que se dan en la naturaleza, el organismo humano y la sociedad, utilizando como agente mediador la experimentación. Referencias:

1. A. Lara Barragán Gómez, H. Núñez Trejo, Fisica II: Un enfoque constructivista, Pearson Educación, Mexico, 2007

2. T. Ruiz Vázquez, O. Arbelaitz Gallego, I. Etxeberria Uztarroz, Análisis básico de circuitos eléctricos y electrónicos, Pearson Educación, Madrid, 2004

3. C. Gutiérrez Aranzeta, G. García Arana, R. Mata Hernández, Experimentos de electricidad básica, McGrawHill Educación, México, 2009

4. M. Sevillano García, Estrategias innovadoras para una enseñanza de calidad, Pearson Educación, Madrid, 2005

PO_064 IYM_003

Análisis de las desviaciones en las mediciones de longitud de onda con un monocromador de red de difracción con respecto a una lámpara espectral de

referencia certificada

Glemar Arcón Pineda1, L. Sogamoso2, J. C. Álvarez1, R. Sarmiento1

1 Grupo de Espectroscopía Óptica de Emisión y Laser, GEOEL, Universidad del Atlántico, Carrera 30 Número 8-49, Puerto Colombia (Atlántico), Colombia

2 Programa de Física, Universidad del Atlántico, Carrera 30 Número 8-49, Puerto Colombia (Atlántico), Colombia email de correspondencia: [email protected]

RESUMEN

En este trabajo se presenta el análisis estadístico de las desviaciones en las medidas de longitud de onda realizadas con un monocromador óptico de red de difracción. Algunas componentes internas del monocromador DK-480, como las tres redes de difracción de 300, 1200 y 2400 líneas/mm, fueron ajustadas mecánicamente al igual que las rendijas de entrada y salida con el fin de obtener medidas exactas de líneas espectrales. Una vez realizado el ajuste, se hizo un proceso de calibración utilizando una lámpara espectral calibrada que emite líneas de mercurio y argón en el rango espectral de 250 nm a 900 nm. Aplicando métodos estadísticos a los datos obtenidos y comparando con los datos reportados por la base de líneas espectrales atómicas del NIST, se hizo el ajuste de un modelo lineal mediante el método de los mínimos cuadrados y las funciones para estimar la incertidumbre para longitudes de ondas interpoladas, en el intervalo espectral para cada una de las redes de difracción. Con estos resultados se buscó mejorar la exactitud en la medida de las longitudes de onda con el monocromador.

Referencias:

1. F. Zhang, Chen Chen, J. Liu, Z. Wang, Error analysis of mechanical system and wavelength calibration of monochromator, Review of Scientific Instruments 89, 023112 (2018)

2. W. Neumann, Fundamentals of Dispersive Optical Spectroscopy Systems, SPIE Press, ISBN: 9780819498243, (2014) 3. L. Kirkup, R. B. Frenkel. Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement, Cambridge University Press, 2006. 4. Spectral Products, User Manual Digikröm Monochromator/Spectrograph DK series, March 2009. www.SpectralProducts.com



PO_065

IYM_004

Diseño y Construcción de un Sistema de Monitoreo y Control Inalambrico para un Módulo de Alta Tension de Interés para Láseres de Descarga Eléctrica y

Lámparas para Espectroscopia Óptica

Jorge Eliecer Quintero Escobar1, Oscar León Neira Bueno2 & Luis Alberto Hernández O3


2 Depto. de Física, Universidad Popular del Cesar, Balneario Hurtado Vía a Patillal, Valledupar, PBX (57) (5) 5845336 EXT. 1052, Colombia



RESUMEN

Se presenta el diseño, construcción e implementación de un sistema de monitoreo y control inalámbrico para el módulo de alta tensión EMCO SERIE 4200. Las características eléctricas de entrada y salida del módulo de alto voltaje EMCO 4200, permite que sea utilizado como parte central del sistema de excitación eléctrica para láseres de descarga eléctrica, carga de condensadores lámparas de emisión de interés en espectroscopia óptica y otros dispositivos que requieran una gran diferencia de potencial para su funcionamiento. El sistema de monitoreo y control se construyó con base a las características eléctricas del módulo de alto voltaje, vista como una fuente de tensión especial para trabajos en laboratorios de espectroscopia óptica y física del láser; la cual cuenta con 7 terminales o pines de control y censado; lo que brinda el acceso a las características eléctricas de funcionamiento, de ésta manera disponer de un sistema con un control absoluto de las características de funcionamiento del módulo de alta tensión, y tener así un sistema con una gran funcionalidad.

Palabras Clave: Tarjeta de adquisición; Xbee; Proteus; Control; Monitoreo.

Referencias:

1.Jordi Girona Salgado. Instrumentación Virtual Adquisición, Procesado y Análisis de Señales: Barcelona: universidad politécnica de Cataluña/Edición UPC 2001 2 Pallas Areny R. Adquisición y distribución de señales: Barcelona: Marcombo: 2008 3.Manuel A.; Instrumentación Virtual: Barcelona: Universitat Politecnica de Catalunya: 2001

PO_066 IYM_005

Self-Power Two Axis Solar Tracking Prototype by ArduinoTechnology

Michel Francisco Caraballo Gómez 1 & Álvaro Perez Tirado 2

1 Depto. de Física., Universidad del Atlántico, Carrera 30 Nº 8 - 49, Puerto Colombia, 081007, Colombia

2 Depto. de Física., Universidad del Atlántico, Carrera 30 Nº 8 - 49, Puerto Colombia, 081007, Colombia


RESUMEN En este proyecto, presentare un prototipo de seguimiento solar de dos ejes usando la tecnología Arduino. Nos estamos quedando sin recursos no renovables. A finales del siglo pasado, el consumo de energía fue de 400𝐸𝐽/𝑎ñ𝑜. Se espera que en el año 2030 este llegue a 702𝐸𝐽/𝑎ñ𝑜 [1]. Realizando una proyección, en el año 2150 no tendremos combustibles fósiles para atender el consumo energético de la humanidad. Necesitamos incrementar el uso de energía renovable antes de ese año. Como dato a tener en cuenta, la radiación solar que llega a la tierra es de 1.4𝑘𝑊/𝑚 2 [2]. En las últimas décadas, la generación de energía a través de energía solar ha sido desarrollada por ingenieros y científicos, quienes han investigado nuevos métodos con el fin de mejorarla, como;




diferentes materiales para los paneles solares [3, 4], maximum power point tracker [5, 6, 7], y seguimiento solar [8, 9]. En algunas investigaciones, se ha comprobado que el ángulo de incidencia de la luz solar influye en la potencia de salida del panel solar, alcanzando hasta un 20% más que en aquellos donde el panel solar se encuentra estático [10, 11]. Por lo anterior, implementare un método de cálculo, basado en el movimiento de la tierra alrededor del sol y el tiempo de rotación en su propio eje, obteniendo los ángulos que permitan que la radiación solar incidente directa sea perpendicular a una superficie fotovoltaica. Obteniendo una potencia de salida mayor a 25% a la obtenida con un panel solar estático. La energía generada por el panel solar deberá ser capaz de alimentar todo el sistema de seguimiento solar. Las pruebas serán llevadas a cabo durante varias semanas en una casa residencial en la ciudad de Barranquilla, Colombia.

Referencias:

[1] J. Chen, Physics of Solar Energy, WILEY, 2011. [2] J. Brownson, Solar Energy Conversion Systems, ACADEMIC PRESS, 2014. [3] D. Andrews, Energy Harvesting Materials, World Scientific, 2005. [4] M. Travino, DYE-Sensitized Solar Cells and Solar Cell Performance, Nova publishers, 2012. [5] K. Tse, H. Chung, S. Hui y M. Ho, A Novel Maximum Power Point Tracking Technique for PV Panels, IEEE, 2001.

PO_067 IYM_006

Implementación de un Sistema para Caracterización Eléctrica de Materiales

Jorge Arturo Hoyos García, Yeimeth Miranda Villadiego, Juan Manuel Oviedo C, Luis Carlos Sánchez P.

Dpto. de Física y electrónica., Universidad de Córdoba, Cra. 6 Nº 73 – 103, Montería, 230002, Colombia e-mail de correspondencia: [email protected], [email protected]

RESUMEN

En el presente trabajo se implementó un sistema para la caracterización eléctrica de materiales semiconductores basado en una fuente de corriente Keithley DC-AC modelo 6221 y un nanovoltímetro Keithley modelo 2182A. El sistema construido permite medidas de resistencia eléctrica de muestras en forma de disco y paralelepípedo, utilizando el método de cuatro puntas o método Kelvin, a partir del cual se determina la resistividad del material. Las medidas pueden realizarse en modo manual o en modo automático con ayuda de un PC y el software respectivo.

Se reportan además, medidas de resistividad eléctrica a temperatura ambiente de muestras semiconductoras, comparando los resultados con lo reportado en la literatura.

PO_068 IYM_007

Diseño de un Instrumento Virtual para la automatización de un sistema de caracterización eléctrica de materiales.

Yéimeth Miranda Villadiego1 & Jorge Hoyos1 & Juan M. Oviedo1 & Luis Sánchez1.

Dpto. de Física y electrónica., Universidad de Córdoba, Cra 6 Nº 73 – 103, Montería, 230002, Colombia email de correspondencia: [email protected]

RESUMEN

En este trabajo se desarrolla un instrumento virtual implementado en LabView para la automatización de un sistema para la caracterización eléctrica de materiales semiconductores. El programa desarrollado permite desde su interfaz gráfica, la configuración y control de cada uno de los equipos que conforman el sistema tales como: Nano voltímetro Keithley 2182A y fuente de corriente Keithley 6221, usando un controlador Keithley KUSB-488A y protocolos GPIB [1] para la comunicación de éstos con el ordenador. Las medidas de resistividad son llevadas a cabo utilizando la técnica de cuatro puntas o método Kelvin [2], complementando con mediciones en configuración Delta [3].

Referencias:

1. IEEE Standard Digital Interface for Programable Instrumentation, Institute of Electrical and Electronics Enginer. (1987) 2. F. Wenner. A method for measuring earth resistivity. Journal of the Washington Academy os Sciences, Vol.5 n°16 (1915) 561-563

2. Keithley Instruments, Inc., Model 6220 DC Current Source Model 6221 AC and DC Current Source Reference Manual, (2005), 87-94.





Agradecimientos: 3. Mis agradecimientos al Msc. Rafael Cogollo Pitalua quien gracias a su colaboración se pudo contar con los instrumentos necesarios para diseñar el sistema de mediciones.

PO_069 IYM_008

Diseño e implementación de una fuente de alto voltaje de cero a 18Kv conmutada, regulada con sistema de monitoreo de temperatura y vacío para

láseres gaseosos y lámparas de emisión de interés en espectroscopia

Llamas Jose Antonio, Neira B. Oscar L. 1 Grupo de espectroscopia óptica y láser, Universidad Popular del Cesar, Valledupar, Cesar, Colombia

Estudiante de Ingeniería electrónica, semillero de instrumentación electrónica [email protected]

RESUMEN

Se presentan los resultados del diseño, construcción e implementación del prototipo de fuente de alto voltaje de cero a 18Kv conmutada, regulada con sistema de monitoreo de temperatura y vacío para láseres gaseosos y lámparas de emisión de interés en espectroscopia, este diseño se realizó con el fin de alimentar el circuito blumleim el cual es utilizado por el grupo de espectroscopia de la universidad popular del cesar como montaje principal del prototipo laser molecular gaseoso basado en nitrógeno 𝑁2. Para el desarrollo de este proyecto se utilizó tecnología digital basada en microcontroladores para tener control preciso del voltaje suministrado al montaje blumleim. Por un lado se desarrolla una fuente de alimentación de potencia con la capacidad de manejar hasta 20000 voltios variables en pasos de 100 voltios y con la particularidad de ser regulada, y tener incorporado un sistema de

monitoreo y control de temperatura para los transistores mosfet que se utilizan esto con el fin de evitar su daño por exceso de calentamiento ya que se está manejando alta potencia, el estudio de esta primera fase concluye en un sistema de alimentación completamente retroalimentado y protegido para el estudio practico del efecto laser,. Para efectos de obtener mejores resultados se sugiere tener en cuenta utilizar un dispositivo electrónico llamado tiratrón, el cual es diseñado para manejar alta potencia y ser controlado de manera digital brindando una mejor precisión en la sintonización de las descargas eléctricas además que se deteriora menos que la maquina rotativa.

Palabras claves: microcontroladores, transistores mosfet., retroalimentado, sistema regulado, ancho de pulso

Referencias:

1. Boylestad, R; Nashelsky, L. (1997). Electrónica: Teoría de Circuitos. México: Prentice – Hall.

2. Rashid, M. (1995). Electrónica de Potencia (2da Edición). Prentice – Hall.

3. Griffth P. (2004). Designing Switching Voltage regulator with the TL494 Application Report Texas Instruments Incorporated (SLVA001 – December 2003 – Revised August 2004).

PO_070 IYM_009

Diseño y montaje de un lazo de control de nivel para una columna de flotación test-rig

J. Piñeres1, M. Mendoza, M. Tellez

1 Grupo de Investigación en simulación de procesos y transformación del carbón, Programa de Ingeniería Química, Universidad del Atlántico, Carrera 30 Número 8-49, Puerto Colombia (Atlántico), Colombia


RESUMEN Durante los últimos años se han visto grandes avances en la instrumentación para mejorar el desempeño de los procesos industriales, esto ha permitido importantes avances en el control de procesos. En este trabajo se analizó el control de nivel de una




columna de flotación para mejorar su desempeño. Se diseñó, selecciono y monto un lazo de control de nivel, finalmente este fue ajustando mediante la interfaz NB Designer de Omron la cual permite la comunicación entre el medidor, controlador y elemento final, estableciendo una presión (Set Point) para controlar el nivel del líquido de la columna y asegurarnos de que esta opere de forma estable. Se realizaron pruebas con sistemas, agua, agua – aire y agua- aire espumante. Esto se hizo para analizar el comportamiento de la columna y posteriormente verificar los resultados usando las ecuaciones de Yianatos1. Una vez obtenidos los resultados se analizaron los parámetros que nos mostraron el óptimo funcionamiento de la columna. Se obtuvo un overshoot en el rango de 1 - 12%, tiempo de estabilización en el rango de 90 – 97 s y la velocidad lineal de flujo de salida la cual se mantuvo entre 0,72 - 0,76 cm/s. Analizando los resultados el error experimental estuvo en el rango de 0 – 6 %. Referencias:

1. Yianatos, J., Finch, J., Dobby, G., & Manqui XBubble size estimation in bubble swarm. Journal of Colloid and Interface Science, 126 (1988) 37 – 44.

PO_071 IYM_010

Construcción de un sistema de diodo láser con cavidad extendida ajustable centrado en una longitud de onda de 785 nm

J. Alvarez 1 & R. Sarmiento2

1 Estudiante de Doctorado en Ciencias Físicas, Universidad del Atlántico Red SUE- Caribe, Km.7 Vía a Pto Colombia, Barranquilla, Colombia

2 Profesor Programa de física, Facultad de Ciencias Básicas, Universidad del Atlántico Km. 7 Vía a Pto Colombia, Barranquilla, Colombia


RESUMEN

Diversos experimentos en Física atómica y Espectroscopía involucran la interacción de láseres con especies atómicas o moleculares. Tradicionalmente estos experimentos eran realizados por costosos y voluminosos láseres de colorante, pero hoy en día los diodos láseres han ganado un campo importante debido a su bajo costo, reducido tamaño y bajo consumo de potencia. Las aplicaciones en espectroscopía de diodos láseres funcionando en modo libre son muy limitadas debido al ancho de banda en la frecuencia de la emisión láser, por lo que se hace necesario la implementación de diferentes configuraciones ópticas que permiten la reducción del ancho de banda de la emisión láser. Existen diferentes configuraciones para reducir el ancho espectral de un diodo láser, las más utilizadas son la Littrow y la configuración Littman–Metcalf. En este trabajo se optó por el diseñó de una cavidad extendida en la configuración Littrow por poseer algunas ventajas sobre la configuración Littman–Metcalf como son mayor potencia de salida y facilidad en su alineado. En la configuración Littrow se hace incidir la radiación, proveniente del diodo láser, sobre una red difracción y el primer orden de la radiación difractada se hace regresar nuevamente al diodo láser, se forma entonces una nueva cavidad entre la red de difracción y el espejo posterior del diodo láser, de ahí el nombre de cavidad extendida. La cavidad construida permitió el ajuste continuo de la longitud de onda en aproximadamente 10 𝑛𝑚 y se logró escanear la cavidad cerca de 20 𝐺𝐻𝑧 sin la observación de saltos de modo. Esta cavidad resulta adecuada para el estudio de las transiciones hiperfinas de la línea 780 nm del Rubidio. Palabras claves: Littrow, Littman–Metcalf, Espectroscopía Láser, Física Atómica, ancho de línea Referencias [1] Wieman, C. E., & Hollberg, L. (1991). Using diode lasers for atomic physics. Review of scientific instruments, 62(1), 1-20. [2] Hardman, K. S., Bennetts, S., Debs, J. E., Kuhn, C. C., McDonald, G. D., & Robins, N. (2014). Construction and characterization

of external cavity diode lasers for atomic physics. Journal of visualized experiments: JoVE, (86).


MATERIA CONDENSADA


PO_072 MCO_001

Electrones vestidos de fotones en grafeno

Ricardo Vega Monroy, Kevin Jimenez Fals & José Reslen Eugenio

Facultad de Ciencias Básicas, Universidad del Atlántico, Km. 7 Antigua vía a Pto Colombia, Barranquilla, Colombia email de correspondencia: [email protected]

RESUMEN

La estructura característica del grafeno, en la cual las bandas de valencia y de conducción se tocan en dos puntos no equivalentes en la esquina de la primera zona de Brillouin como consecuencia de su red en forma de pánel de abejas, hace a este material ópticamente transparente, al igual que altamente buen conductor. Por lo anterior, las excitaciones de baja energía en grafeno poseen un espectro de dispersión lineal similar a los fotones en la radiación electromagnética, lo cual afecta de manera radical las propiedades ópticas y de transporte en este material. En particular, la radiación ac cambia de manera sorpresiva la estructura energética y consecuentemente la densidad de estados de este sistema y una varidad de fenómenos han sido predichos para ser observados en grafeno. En este sentido, se ha encontrado que alrededor de los puntos de Dirac en grafeno en presencia de campos circularmente polarizados se puede observar un conjunto de estados localizados, los cuales se asocian a estados electrónicos vestidos de fotones que pueden conducir a una serie de fenómenos cuánticos en la las magnitudes físicas asociadas a la densidad de estados del sistema. En este trabajo se presentan algunos resultados asociados a oscilaciones de tipo óptico en la densidad de estados, los cuales son debidos a la dinámica de dichos estados electrónicos vestidos de fotones en grafeno bajo la acción de campos electromagneticos circularmente polarizados.

PO_073 MCO_002

Weiss oscillations in graphene with a modulated height profile

Rhonald Burgos1 & Caio Lewenkopf2

1 Depto. de Ciencias básicas, Universidad del Sinú, Barrio Juan XXIII, Montería, Colombia 2 Depto. de Física, Universidade federal fluminense, Niterói, Colombia


RESUMEN

We study the electronic transport properties of a monolayer graphene with a one-dimensional modulated height profile caused, for instance, by substrate ondulations. We show that the combined effect of the resulting strain fields induce modulated scalar and vector potentials that give rise to Weiss oscillations in the magnetoconductivity. We also find that similar effects can be obtained by applying a parallel magnetic field to the graphene-substrate interface. The parameters of an experimental set-up for a physical realization of these findings in graphene systems are discussed.

Agradecimientos:

This work has been supported by the Brazilian funding agencies CAPES, CNPq, and FAPERJ.



PO_074 MCO_003

Efectos de alteración de simetría en sistemas unidimensionales.

Kevin Jimenez1, Ricardo Vega1, José Reslen1

1 Depto. de Física, Universidad del Atlántico, Km 7 antigua vía Puerto Colombia, Barranquilla, Colombia email de correspondencia: [email protected]

RESUMEN

En la actualidad es conocida la importancia del estudio de las propiedades de conducción en materiales de baja dimensionalidad. En este trabajo se realiza un estudio del modelo de Kronig-Penney con una modificación espacial asimétrica en la red de estudio [1]. Este modelo ofrece una herramienta simple para explorar los efectos asociados a cambios de simetría en una celda primitiva y sus efectos en la conductividad. En este trabajo se calcula la estructura de bandas de manera analítica y se usan formulaciones del estado sólido para calcular la conductividad en función de los parámetros del sistema [2]. Se observa que la conductividad tiene una fuerte dependencia con la simetría y en particular que presenta una correlación positiva con configuraciones simétricas. Este estudio establece un mecanismo que evidencia de una manera simple estructuras cristalinas regulares [3].

Referencias:

1. D. J. Thouless, M. Kohmoto, M. P. Nightingale, and M. den Nijs, Quantized Hall Conductance in a Two-Dimensional Periodic Potential , Physical Review Letters. 49, 405 (1982). 2. Neil W. Ashcroft, N. David Mermin, Solid State Physics, Saunders, (1976). 3. Kittel, Charles, Introduction to Solid State Physics, 7th Ed., Wiley, (1996).

Agradecimientos: Kevin Jiménez y José Reslen reconocen la contribución económica de la Universidad del Atlántico a través del proyecto “Simulación numérica de sistemas altamente correlacionados” de la convocatoria Equidad Investigativa.

PO_075 MCO_004

Propiedades estructurales y conductividad eléctrica de óxidos tipo perovskitas en SOFCs.

Paola Dager1, Alejandra Montenegro-Hernández1, Liliana Mogni1 & Alberto Caneiro2

1 Departamento de Caracterización-Materiales, Centro Atómico Bariloche, Avenida Bustillo 9500, S.C de Bariloche, Argentina. 2 YTEC, YPF – TECNOLOGIA, Av. del Petróleo 900-1198, (1923), Berisso – Buenos Aires, Argentina


RESUMEN

Las celdas de combustible de óxido sólido (SOFCs) son dispositivos capaces de transformar energía química en eléctrica con un alto rendimiento, pueden funcionar con una amplia gama de combustibles. Dentro de los materiales utilizados en SOFCs, las estructuras tipo perovskitas han llamado la atención debido a su versatilidad estructural y su potencial funcionamiento con hidrocarburos ligeros. Como material de ánodo en celdas combustibles, las dobles perovskita Sr2MgMoO (SMMO) [1] han



mostrado una alta estabilidad estructural con un buen rendimiento. Con el objetivo de mejorar la conductividad del compuesto Sr2MgMoO se propone sustituciones de Mo por Co y Mn, dándose origen a las dobles perovskitas Sr2MgMo0.9MT0.1O (MT = Co, Mn) [2, 3]. Las variadas propiedades de las perovskitas son también útiles al momento de seleccionar material de cátodos en SOFCs. A los óxidos Nd2-xPrxNiO , (x = 0, 0.3, 1 y 1.7) 4, 5, con una estructura consistente en capas alternantes de perovskitas y sal de roca, lo que facilita la conductividad iónica, se les ha determinado la relación Nd/Pr óptima para que estos compuestos conserven su estabilidad estructural y presenten mejores valores de conductividad eléctrica. Las propiedades estructurales, la conductividad eléctrica y la respuesta electroquímica de los compuestos presentados en este trabajo han sido determinados a través de medidas de difracción de rayos X, termogravimetría, espectroscopia de impedancia (EIS) y el método de cuatro puntas.

Referencias:

[1] Y.-H. Huang, R. I. Dass, J. C. Denyszyn, and J. B. Goodenough, “Synthesis and Characterization of Sr2MgMoO6−δ,” J. Electrochem. Soc., 153 (2006) A1266.

[2] P. K. Dager, C. M. Chanquía, L. Mogni, and A. Caneiro, “Synthesis of pure-phase Sr2MgMoO6 nanostructured powder by the combustion method,” Mater. Lett., 141 (2015) 248–251.

[3] P. K. Dager, L. V. Mogni, S. Soria, and A. Caneiro, “High temperature properties of Sr2MgMo0.9TM0.1O6−δ (TM = Mn, Co and Ni),” Ceram. Int., 44 (2018) 2539–2546.

[4] J.-C. Grenier, A. Flura, S. Dru, C. Nicollet, V. Vibhu, S. Fourcade, et al., Lanthanide Nickelates Ln2NiO4+d (Ln = La, Pr or Nd): Promising Cathode Materials For Metal Supported Cells, ECS Transactions. 57 (2013) 1771–1779.

[5] A. Montenegro-Hernández, A.L. Soldati, L.V. Mogni, H. Troiani, A. Schreiber, F. Soldera, et al., Reactivity at the Ln2NiO4+d / YSZ, CGO (Ln= La and Nd) interfaces studied by EIS and FIB-TEM, Journal of Power Sources. 265 (2014) 6-13.

PO_076

MCO_005

Propiedades estructurales y conductividad eléctrica de la doble perovskitas Sr2MgMo0.9Co0.1O6-

Paola Dager1, Liliana Mogni1 & Alberto Caneiro2

1 Departamento de Caracterización-Materiales, Centro Atómico Bariloche, Avenida Bustillo 9500, S.C de Bariloche, Argentina.

2YTEC, YPF – TECNOLOGIA, Av. Del Petróleo 900-1198, (1923), Berisso – Buenos Aires, Argentina email de correspondencia: [email protected]

RESUMEN

La doble perovskita Sr2MgMoO6 (SMMO) [1] se perfila como un atractivo material para ser usado como ánodo de celdas combustible de óxido sólido (SOFCs), debido a su estabilidad estructural y su potencial funcionamiento con hidrocarburos ligeros (metano, butano, etc). Las SOFCs son dispositivos capaces de transformar energía química en eléctrica con un alto rendimiento. En la búsqueda de mejorar la conductividad del compuesto Sr2MgMoO6 sin el detrimento de su estructura, se propone sustituciones de Mo por Co. Propiedades tales como, la estabilidad estructural en aire, H2-diluido y metano de la doble perovskita Sr2MgMo0.9Co0.1O6- (SMMCo) [2, 3] han sido estudiadas a través de medidas de difracción de rayosTambién, se han evaluado la estabilidad termodinámica del compuesto SMMCo y su conductividad eléctrica, a través de la técnica de termogravimetría y el método de cuatro puntas. Referencias:

1. Y.-H. Huang, R. I. Dass, J. C. Denyszyn, and J. B. Goodenough, “Synthesis and Characterization of Sr2MgMoO6−δ,” J. Electrochem. Soc., 153 (2006) A1266.

2. P. K. Dager, C. M. Chanquía, L. Mogni, and A. Caneiro, “Synthesis of pure-phase Sr2MgMoO6 nanostructured powder

by the combustion method,” Mater. Lett., 141 (2015) 248–251.

3. P. K. Dager, L. V. Mogni, S. Soria, and A. Caneiro, “High temperature properties of Sr2MgMo0.9TM0.1O6−δ (TM = Mn, Co and Ni),” Ceram. Int., 44 (2018) 2539–2546.



PO_077 MCO_006

Estudio de la transformación microestructural del cobre libre de oxígeno de alta conductividad procesado por presión calibrada restringida.

aLinda De la Rans Vásquez, bJorge Pastor De Moya, cOscar Higuera Cobos,

dIsabel Niño Camacho, eHugo González Romero. aEstudiante Facultad de Ingeniería, programa de Ingeniería Mecánica, Universidad del Atlántico,

[email protected] bEstudiante Facultad de Ingeniería, programa de Ingeniería Mecánica, Universidad del Atlántico,

[email protected]. cDocente Facultad de Ingeniería, programa de Ingeniería Mecánica, Universidad del Atlántico,

[email protected]. dInstructor Servicio Nacional de Aprendizaje SENA, [email protected].

eInstructor Servicio Nacional de Aprendizaje SENA, [email protected].

Resumen La investigación presentada estudia la transformación microestructural del cobre libre de oxígeno de alta conductividad procesado por la técnica de deformación plástica severa conocida como presión calibrada restringida realizando cinco pases de deformación y tomando como muestras de control una probeta del material en estado de suministro y otra sometida a un tratamiento térmico de recocido de recristalización, ambas sin aplicar deformación plástica severa. La preparación de las probetas de metalografía se realizó de acuerdo a las normas ASTM E 3-17 y ASTM E 407-99 con el fin de observar la variación en el tamaño de grano y los cambios obtenidos en la microestructura del material, utilizando para ello equipos de microscopia óptica (OM) y microscopia electrónica de barrido (SEM-EDS) Los resultados obtenidos fueron el refinamiento de la microestructura pasando de un grano equiaxial de aproximadamente 25 μm a granos columnares de menor tamaño.

Palabras clave: Cobre, deformación plástica severa, presión calibrada restringida, microestructura, grano.

PO_078

MCO_007

Estados electrónicos en puntos cuánticos toroides de GaAs-AlGaAs

Luisa Fernanda Castaño1, Juan Pablo González1, Jorge Mario Solano1, Mauricio Henao1, Walter Ospina1, R. L. Restrepo1, J. A. Vinasco2, A. L. Morales2 & C. A. Duque2

1 Universidad EIA, CP 055428, Envigado, Colombia 2 Grupo de Materia Condensada-UdeA, Instituto de Física, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Antioquia,

Medellín, Colombia. [email protected]

RESUMEN

Se calculan teóricamente los niveles de energía de los estados de electrones confinados en puntos cuánticos toroides de GaAs-AlGaAs, tomamos en cuenta las aproximaciones de masa efectiva y de bandas parabólicas. Se ha implementado una solución numérica mediante el método de elementos finitos. Se estudian los efectos geométricos variando el radio de los toroides, el radio de la sección circular transversal y la separación entre los mismos. Se discuten las energías de transición permitidas entre los estados confinados como funciones de estos parámetros geométricos [1]. Se analiza la probabilidad de los estados electrónicos para distinguir los niveles de energía no degenerados de los degenerados. Se encontró que las energías están en el régimen del espectro energético correspondiente al infrarrojo medio.

Referencias:

[1]. Vinasco, J. A. et al. (2018) ‘Effects of Geometry on the Electronic Properties of Semiconductor Elliptical Quantum Rings’, Scientific Reports, 8(1), p. 13299. doi: 10.1038/s41598-018-31512-4.

Agradecimientos: Esta investigación fue parcialmente financiada por la Universidad EIA y CODI-Universidad de Antioquia (Estrategia de Sostenibilidad de la Universidad de Antioquia and proyectos: “Efectos ópticos intersubbanda, no lineales de segundo orden y



dispersión Raman, en sistemas asimétricos de pozos cuánticos acoplados” y “Efectos de capas delta dopadas en pozos cuánticos como foto detectores en el infrarrojo”). La Facultad de Ciencias Exactas y Naturales-Universidad de Antioquia (CAD proyecto de dedicación exclusiva 2017-2018 and ALM proyecto de dedicación exclusiva 2018-2019). Universidad EIA y Universidad de Antioquia por el proyecto cofinanciado EIA-UdeA-UdeM “Generación de segundo armónico, rectificación óptica y dispersión Raman entre estados electrónicos en pozos cuánticos acoplados”. Los investigadores agradecen el apoyo del Semillero de Investigación en Nanoestructuras Semiconductoras de la Universidad EIA.

PO_079 MCO_008

Generación del segundo armónico en pozos cuánticos múltiples delta dopados

Luisa Fernanda Castaño1, Walter Ospina1, R. L. Restrepo1, J. C. Martínez–Orozco2,

F. Ungan3, A. L. Morales4 & C. A. Duque4

1 Universidad EIA, C. P. 055428, Envigado, Colombia 2 Unidad Académica de Física, Universidad Autónoma de Zacatecas, Zacatecas, México

3 Faculty of Technology, Department of Optical Engineering, Cumhuriyet University, Sivas, Turkey

4 Grupo de Materia Condensada-UdeA, Instituto de Física, Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia. [email protected]

RESUMEN

Se presenta el cálculo teórico de las energías de transición entre el estado base y los primeros tres estados excitados en pozos cuánticos múltiples de AlGaAs/GaAs delta dopados bajo los efectos de campos eléctricos y magnéticos. Los efectos del dopado delta sobre las transiciones de energía se discuten en detalle [1]. Se utiliza un dopado tipo delta en el centro de cada pozo cuántico. Seguimos las reglas de selección para las transiciones permitidas en el pozo, también se analizan los elementos de matriz de dipolo. Los resultados se dan como funciones del dopado en los pozos cuánticos. Se discuten los efectos de la geometría de los pozos cuánticos, además de las intensidades de campo eléctrico y magnético. La generación del segundo armónico se sintoniza en la frecuencia de los terahertz.

Referencias:

[1]. Martínez-Orozco, J. C. et al. (2017) ‘Effect of the magnetic field on the nonlinear optical rectification and second and third harmonic generation in double δ-doped GaAs quantum wells’, Physica B: Condensed Matter, 525. doi: 10.1016/j.physb.2017.08.082.

Agradecimientos: Esta investigación fue parcialmente financiada por la Universidad EIA y CODI-Universidad de Antioquia (Estrategia de Sostenibilidad de la Universidad de Antioquia and proyectos: “Efectos ópticos intersubbanda, no lineales de segundo orden y dispersión Raman, en sistemas asimétricos de pozos cuánticos acoplados” y “Efectos de capas delta dopadas en pozos cuánticos como foto detectores en el infrarrojo”). La Facultad de Ciencias Exactas y Naturales-Universidad de Antioquia (CAD proyecto de dedicación exclusiva 2017-2018 and ALM proyecto de dedicación exclusiva 2018-2019). Universidad EIA y Universidad de Antioquia por el proyecto cofinanciado EIA-UdeA-UdeM “Generación de segundo armónico, rectificación óptica y dispersión Raman entre estados electrónicos en pozos cuánticos acoplados”. Los investigadores agradecen el apoyo del Semillero de Investigación en Nanoestructuras Semiconductoras de la Universidad EIA.

PO_080 MCO_009

Caracterización Estructural y Morfológica del Óxido de Zinc Dopado con Cerio

Yeison Yanez1, & Manuel Acosta2, Ovidio Almanza2 & Rosbel Jiménez1

1 Depto. de Física., Universidad de Córdoba, Cra 6 Nº 76 – 103, Montería, 230002, Colombia 2 Depto. de Física, Universidad Nacional, Cra 45, Bogotá, 111321, Colombia


RESUMEN En el presente trabajo se estudiaron las propiedades estructurales del óxido de zinc dopado con cerio a una relación molar de dopado x = 0,01 – 0,05, sintetizadas por el sol-gel. La caracterización estructural se realizó mediante la difracción de rayos X, con




la que se identificaron las fases presentes, mostrando la fase tipo wurtzita del óxido de zinc, parámetros de red, que estuvieron dentro de los valores reportados en la literatura y tamaño del cristal usando la ecuación de Scherrer, las cuales tuvieron valores nanométricos. Se observó la morfología de dichos compuestos por medio microscopía electrónica de barrido, mostrando que tienen forma esférica las partículas. Por espectroscopía infrarroja se observaron los enlaces Zn-O característicos del ZnO.

PO_081

MCO_010

Adsorción de clústeres de cobre CuN (N=3-6) sobre la superficie 001 de anatasa TiO2 para su potencial aplicación en fotocatálisis

Luis Arturo Alcalá Varilla1, Javier Antonio Montoya Martinez2 & Nicola Seriani3

1 Depto. de Física y Electrónica, Universidad de Córdoba, Carrera 6 No. 76-103, Montería - Córdoba, Colombia 2 Depto. de Física, Universidad de Cartagena, Carrera 6 No 36-100, Cartagena - Bolívar, Colombia

3 Condensed Matter and Statistical Physics Section, The Abdus Salam ICTP, Strada Costiera 11, 34151 Trieste, Italy email de correspondencia: [email protected]

RESUMEN

El dióxido de titanio TiO2 es un material de mucho interés gracias a su potencial aplicación en fotocatálisis [1], pero es bien sabido que la actividad fotocatalítica mostrada por el TiO2 es baja [2]. En este trabajo se estudio la adsorción de pequeños clústeres de cobre sobre la superficie 001 de la anatasa usando métodos de primeros principios DFT, encontrando que la presencia de los clústeres de cobre permite que el sistema TiO2/CuN tenga menor band gap en comparación con el TiO2 puro, de esta manera el sistema TiO2/CuN podría absorber luz visible lo cual no es posible para la anatasa pura. La reducción en el gap de energía es debida principalmente a especies de polaron Ti3- y enlaces Cu-Ti en la banda de valencia y debido a que el cobre despliega estados vacios en el fondo de la banda de conducción. Nosotros discutimos como estas características podrían incrementar los tiempos de recombinación de los pares electrón-hueco foto-generados, mejorando la actividad fotocatalítica observada para el TiO2. Referencias

[1] Dong Liu, Yolanda Fernández, Oluwafunmilola Ola, Sarah Mackintosh, Mercedes Maroto-Valer, Christopher M.A. Parlett, Adam F. Lee, Jeffrey C.S. Wu, Elsevier, Catalysis Communications 25 (2012) 78–82. [2] V.P. Indrakanti, J.D. Kubicki, H.H. Schobert, Energy & Environmental Science (2009) 745–758. Agradecimientos: Al International Centre for Theoretical Physics (ICTP) por prestar sus equipos para el cálculo computacional.

Luis Alcalá quiere agradecer al programa TRIL del ICTP (Trieste-Italia), a la Universidad de Cartagena y al SUE-Caribe por su apoyo en la realización de este trabajo.

PO_082

MCO_011

Pasivacion de aleaciones de 𝑵𝒊𝟐+𝒙𝑴𝒏𝟏−𝒙𝑮𝒂 en soluciones de boratos ph 8.4, adicionadas con NaCl 0.1 M

Cindy Paola Montaño Marín1 & Euler E. Coral Escobar1& Julio C. Tróchez1

1 Programa de Física, Universidad del Atlántico, Km 7 antigua vía a Pto. Colombia


RESUMEN

En este trabajo se muestran los resultados experimentales del estudio de la pasivasión de aleaciones magnéticas de memoria de forma (SMMA)[1] con estequiometría Ni2+𝑥 Mn1−𝑥Ga (x = 0.25, 0.35, 0.4, 0.5) en soluciones de Boratos desaireadas, adicionadas con

NaCl al 0.1 M, analizadas mediante las técnicas




electroquímicas (potencial de circuito abierto y polarización potenciodinámica), para evaluar la resistencia a la corrosión. Las aleaciones fueron preparadas en el laboratorio de Física de Materiales de la Universidad del Atlántico, se obtuvieron por el método estándar de fusión de horno de arco, una vez producidas se encapsularon en un tubo de cuarzo a una presión de 10-2 torr y se sometieron a un tratamiento térmico de 8000C por un periodo de 48 horas, finalizando con un enfriamiento rápido a temperatura ambiente con la finalidad de homogenizar la muestra formada. Posterior a esto se embebieron en resina epóxica para someterlas a pruebas electroquímicas mediante el uso de un potenciostato Gamry 1000E en una celda de tres electrodos. Las mediciones de Potencial de circuito abierto muestran que para un tiempo de 2 h las Los valores de Eoc alcanzan valores en el rango -120 mV a 260 mV con tendencia a estabilizarse en esos valores. Las curvas de polarización potenciodinámicas muestran claramente tres regiones: la zona activa presenta corrientes de disolución de la aleación hasta potenciales de -100 mv, a partir del cual se presenta una zona pasiva que avanza hasta el potencial de ruptura ER de 280 mV, a partir del cual tenemos una región transpasiva donde la corriente aumenta vertiginosamente debido a la disolución de la capa pasiva [2]. Estos resultados se comparan con Ni de 99.99% y se encuentra que el comportamiento electroquímico de las aleaciones es debido principalmente al contenido de Ni.

Referencias:

1. O S¨oderberg, Y Ge, A Sozinov, S-P Hannula and V K Lindroos, Recent breaktrrough development of magnetic shape memory effect in Ni-Mn-Ga alloys, Smart Materials and Structures, 14 (2005) S223.

2. A. Gebert, S. Roth, S. Oswald a, L. Schultz. Passivity of polycrystalline NiMnGa alloys for magnetic shape memory applications. Corrosion Science, 51 (2009) 1163–1171.

Agradecimientos: Los autores dan los más sinceros agradecimientos a la Vicerrectoría de Investigaciones, Extensión y Proyección Social de la Universidad del Atlántico por el apoyo económico de este proyecto bajo la convocatoria Impacto Caribe.

PO_083

MCO_012

Efecto de Fe en el compuesto Ni2-xFexMnGa (with x=0.25, 0.5, 0.75 and 1.0) en sus propiedades térmicas

Neisa Cárdenas Rivera & Julio César Tróchez Mondragón

1 Programa de Física, Universidad del Atlántico, carrera 30 No 8-49, Puerto Colombia, Atlántico, Colombia


RESUMEN El compuesto Ni2MnGa ha sido objeto de numerosos estudios en las últimas décadas por presentar simultáneamente el fenómeno de memoria de forma y ferromagnetismo, por lo cual presenta potencial aplicación en actuadores, ya que puede inducirse en él deformaciones superiores a 10% [1]. Este compuesto presenta estructura cristalina cúbica perteneciente a la fase L21, grupo espacial Fm-3m. Con el propósito de estudiar el efecto de Fe en este compuesto se prepararon aleaciones variando el contenido de Fe desde x=0,25 hasta x=1,0 las cuales presentaron un incremento inicial de la temperatura de Curie para los compuestos x=0,25 y x=0,50, respecto a la temperatura de Curie obtenida para el compuesto con x=0, y luego una disminución de la misma en los compuestos de x=0,75 y x=1,0. Este comportamiento de la temperatura de Curie tiene lugar debido a que al introducir el Fe en sustitución del Ni, el momento magnético total se incrementa, aumentando entonces la temperatura de Curie. Teniendo en cuenta que en este caso el momento magnético del Fe se incrementa cuando alrededor de él hay átomos de transición (3d) diferentes al Fe [2], en este caso los de Ni. Sin embargo para una mayor sustitución de Fe por Ni, la proporción de átomos cambia y esto hace reducir el momento magnético de los átomos de Fe, reduciendo así la temperatura de Curie para los compuestos con x=0.75 y 1.0 respecto a la del compuesto con x=0.5. Por otra parte, el parámetro de red y el volumen se reducen debido a que la interacción de la subred Ni/Fe es muy fuerte con la de Mn/Mn.

Referencias:

1. O. Heczko, S. Fähler, T. M. Vasilchikova, T. N. Voloshok, K. V. Klimov, Yu L. Chumlyakov, A. N. Vasilev, Thermodynamic, Kinetic and Magnetic Properties of a Ni54Fe19Ga27 magnetic shape memory single crystal, Phys. Rev. B, 77 (2009) p. 174402. 2. D. Kikuchi, T. Kanomata, Y. Yamaguchi, H Nishihara, K Koyama, K Watanabe, Magnetic properties of ferromagnetic shape memory alloys Ni2Mn1-xFexGa, J. Alloys Comp., 383 (2004) p. 184. Agradecimientos: Los autores agradecen al departamento de investigaciones de la Universidad del Atlántico el apoyo a la realización de este trabajo mediante el plan de trabajo de investigación CB40-CBI2016 titulado "Sintesis y estudio de propiedades físicas de materiales para evaluar su potencial uso en aplicaciones tecnológicas".

https://es.wikipedia.org/wiki/Voltamperometr%C3%ADa


PO_084 MCO_013

Efecto de la introducción de manganeso en la estructura cristalina wurtzita del óxido de zinc mediante difracción de rayos X

Manuel F. Acosta Humánez & Ovidio Almanza Montero*

Depto. de Física., Universidad Nacional de Colombia, Cra 30 Nº 45– 03, 111321, Bogotá, Colombia

*email de correspondencia: [email protected]

RESUMEN

En este trabajo se estudió el efecto generado por la introducción de átomos de manganeso (Mn2+) en la estructura cristalina tipo wurtzita del óxido de zinc (ZnO). Para esto, se sintetizaron muestras de ZnO con 1 – 5% at. de manganeso, usando el método sol-gel. La estequiometría real fue determinada mediante espectroscopía de absorción atómica. Existe una correspondencia entre los valores teóricos y reales de la concentración de manganeso. Usando la técnica de difracción de rayos X, se identificó la fase tipo wurtzita del óxido de zinc; los parámetros de red a, c, c/a, u y V, estuvieron dentro del intervalo de valores reportados en la literatura. El desplazamiento del pico más intenso, (101), es un indicio de dopado sustitucional en las muestras. La distorsión de la estructura se realizó mediante el cálculo de los parámetros geométricos R1, R2 y θ, la cual se observaron pequeñas desviaciones debidas a la introducción del manganeso. El tamaño promedio de cristal se calculó usando la ecuación de Scherrer, las cuales tuvieron valores nanométricos. Las microtensiones se evaluaron mediante la ecuación de Williamson-Hall, evidenciando que tales microtensiones se asociaron con el gradiente estequiométrico.

Agradecimientos: Los autores agradecen a Colciencias a través de la Beca Doctoral, Convocatoria 647 (doctorados nacionales) de 2014.

PO_085

MCO_014

Transición de electrones libres a un régimen de confinamiento fuerte en superredes semiconductoras en forma de nanopilar

Jesús David Guerra Yepez1 & Jairo Ricardo Cárdenas Nieto1

1 Programa de Física, Universidad del Atlántico, Puerto Colombia 081007, Atlántico, Colombia


Las técnicas modernas de emisión y detección de luz en el rango de los Terahertz (THz) resultan poco prácticas, en el sentido de que no existe un dispositivo eficiente de estado sólido que funcione en éste rango de frecuencias. Este fenómeno es conocido como el “Gap” THz [1], y constituye un área muy activa de investigación debido a las grandes aplicaciones tecnológicas de este tipo de radiación. Gracias a la periodicidad del potencial en una superred semiconductora, estas podrían albergar las llamadas oscilaciones de Bloch, que son oscilaciones de carga que tendrían como consecuencia la emisión de luz y, debido a las dimensiones típicas de las superredes, esta emisión estaría en el rango de los THz [2]. La eficiencia de la emisión de luz de estos dispositivos se podría ver, sin embargo, bastante mejorada, incrementando la coherencia de las oscilaciones de carga. Una manera de lograr esto, es restringiendo el movimiento de los portadores de carga en la dirección transversal de la superred, haciéndolos pasar de un régimen de partícula libre a uno de confinamiento fuerte, lo que se puede lograr fabricando superredes en forma de micro o nanopilar. En este trabajo se hace un estudio de la transición de estados electrónicos, partiendo de la condición de partícula libre, a la de confinamiento fuerte en la dirección transversal en superredes semiconductoras en forma de nanopilar. Se estudiará la absorción y la densidad de portadores foto-creados en el sistema [3], con el objetivo de optimizar los parámetros estructurales y de inyección de portadores de carga, para lograr una emisión de luz THz más eficiente Referencias:

1. Gwyn P Williams Rep. Prog. Phys. 69, 301 (2006). 2. J. R. Cárdenas, T. Ihara, R. Ferreira, K. Hirakawa, and G. Bastard, Phys. Rev. B 82, 041310(R) (2010). 3. Jasprit Singh, Electronic and Optoelectronic Properties of Semiconductor Structures, University of Michigan (2003).



PO_086 MCO_015

"Síntesis de materiales magnéticos nanoestructurados para aplicaciones biotecnológicas y biomédicas"

Melissa Teresa Quevedo López, Kimberlly Katherynne Orozco Pérez y Zulia Isabel Caamaño De Ávila1

1 Semillero de Investigación en Materiales Magnéticos Nanoestructurados, Grupo de investigación Ciencia y Caracterización de Materiales, Programa de Física, Universidad del Atlántico, Carrera 30 Número 8- 49, Puerto Colombia, Colombia


RESUMEN Los materiales magnéticos nanoestructurados se han utilizado como principal herramienta biotecnológica para futuras aplicaciones como transporte de drogas, terapia del cáncer, imágenes de nodos linfáticos e hipertermia; prometiendo una mejora en los procesos médicos actuales. Dentro de los materiales magnéticos nanoestructurados, se destacan las nanopartículas magnéticas a base de FeCo, ya que estas poseen buenas propiedades magnéticas, útiles en una variedad de aplicaciones biotecnológicas y biomédicas. Existen una gran variedad de métodos físicos y químicos para la síntesis de materiales magnéticos nanoestructurados, tales como el método físico de aleado mecánico de elevada energía, los métodos químicos poliol y el de Co-precipitación, los cuales han resultado muy eficaces en la obtención de partículas de menor tamaño, más estables y con movilidad. Sin embargo, en la búsqueda de métodos de síntesis ambientalmente benignos, que no utilicen productos químicos tóxicos y sean amigables con el medio ambiente, se han sintetizado materiales nanoestruturados a base de FeCo, utilizando extractos de plantas en lugar de un solvente orgánico. Este método es el de química verde, un método sencillo, económico y eficaz en la síntesis de nuevos nanomateriales, benignos con el medio ambiente y con la salud humana. Nuestro grupo de investigación ha desarrollado la síntesis de materiales magnéticos nanoestructurados a base de FeCo, por el método físico de aleado mecánico de alta energía, por el método de descomposición térmica y por el método poliol. Recientemente, se sintetizaron nanopartículas magnéticas de composición Fe55Co45 por el método de química verde, a partir del extracto de hojas de Mango. Se estudió la influencia del método de síntesis química poliol y el de química verde en la morfología y en las propiedades magnéticas blandas, por microscopía electrónica de barrido, energía dispersiva por rayos X y magnetometría de muestra vibrante. Referencias:

1. Julio, L. Síntesis y caracterización de nanopartículas magnéticas de Fe55Co45 por método poliol y quimica verde; Trabajo de Grado, Universidad del Atlántico, 2018.

2. Consuegra, M. A. Síntesis y caracterización de materiales nanoestructurados a base de Fe50Co50 y Fe75Co25; Trabajo de Grado, programa de Física, Universidad del Atlántico, 2015. 3. Echeverría, K. Síntesis y caracterización de nanoestructuras basadas en Fe65Co35; Trabajo de Grado, programa de Física, Universidad del Atlántico, 2014.

Agradecimientos: A Luisa Julio, quien realizó la síntesis de nanopartículas magnéticas de Fe55Co45 por método poliol y quimica verde, en su trabajo de grado dentro del semillero de investigación del grupo.

PO_087 MCO_016

Superred cuasiperiódica de grafeno: Auto-similaridad del espectro de niveles de Landau

M. de Dios-Leyva1, M.A. Hernández-Bertrán1, A.L. Morales2, C.A. Duque2

1 Departmento de Física Teórica, Universidad de la Habana, San Lazaro y L, Vedado 10400, Havana, Cuba

2 Grupo de Materia Condensada-UdeA, Instituto de Fisica, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Antioquia UdeA, Calle 70 No. 52-21, Medellin, Colombia


RESUMEN Se han calculado numéricamente las bandas magnéticas de una superred de grafeno cuasiperiódica de Fibonacci sometida a un campo magnético perpendicular. Se demuestra que cuando todas las energías y longitudes se normalizan a la energía ciclotrónica



y al radio ciclotrónico, estas subbandas exhiben un comportamiento auto-similar correspondiente a dos campos magnéticos relacionados por τ4, donde τ es el promedio dorado. Para ver explícitamente este comportamiento auto-similar, el espectro de energía correspondiente a uno de los campos debe ser rígidamente desplazado hacia arriba en energía y en la dirección lateral en longitud. También, se encuentra que para obtener una buena coincidencia entre ambos espectros de energía, uno de ellos debe ser escalado apropiadamente en energía.

Agradecimientos: Agradecemos el apoyo financiero proporcionado por el proyecto Alma Mater de la Universidad de la Habana. Loa autores agradecen las agencias Colombianas CODI-Universidad de Antioquia (Estrategia de Sostenibilidad de la Universidad de Antioquia y proyecto “Efectos de capas delta dopadas en pozos cuánticos como fotodetectores en el infrarrojo” y “Efectos ópticos intersubbanda, no lineales de segundo orden y dispersión Raman, en sistemas asimétricos de pozos cuánticos acoplados”) y Facultad de Ciencias Exactas y Naturales-Universidad de Antioquia (CAD proyecto de dedicación exclusiva 2017–2018 y ALM proyecto de dedicación exclusiva 2018–2019). Este trabajo fue desarrollado con la ayuda del CENAPAD-SP, Brazil.

PO_088 MCO_017

Estudio de la cinética de descomposición del Cs3(HSO4)2(H2PO4)

Jeinirida Teran1, Ismael Piñeres1, Ever Ortiz1, Alberto Albis2, Henry Nuñez1

1. Depto. de Física., Universidad del Atlántico, Km 7 Antigua Vía Puerto Colombia, Barranquilla, 081007, Colombia 2. Depto de Ingeniería, Universidad del Atlántico, Km 7 Antigua Vía Puerto Colombia, Barranquilla, 081007, Colombia


RESUMEN El Cs3(HSO4)2(H2PO4), es un sal ácida, la cual presenta una fase de conducción superprotónica por encima de 119°C [1]. Este notable incremento en los valores de conductividad fue asociado a una transición de fase estructural monoclínica a cubica [2]. Diametralmente opuesta a esta interpretación, algunos autores proponen que la alta conductividad eléctrica presente en esta sal, es consecuencia exclusiva de un proceso de descomposición térmica superficial [3]. Teniendo en cuenta estas interpretaciones antagónicas, el objetivo del presente trabajo se centra en estudiar la estabilidad térmica del Cs3(HSO4)2(H2PO4) mediante el uso de los métodos isoconvencionales propuestos por Kissinger [4] y Osawa [5], usando medidas de Calorimetría Diferencial de Barrido a diferentes velocidades de calentamiento. Con esto se busca corroborar si los valores de la energía de activación del proceso de descomposición determinados en ambos métodos son consistentes y con ello dilucidar si la fase de alta conducción protónica a partir de 119 °C esa consecuencia exclusiva de un proceso de descomposición térmica superficial presente en esta sal ácida. Referencias [1] Haile S.M, Lentz G, Kreuer K-D, Maier J. (1995). Solid State Ionincs 77:128-134. [2] Haile S.M, Kreuer K-D, Maier J. (1995). Acta Cryst B51:680-687. [3] E. Ortiz, I. Piñeres, C. León. (2016) J. Therm Anal Calorim 126:407-419. [4] H. E. Kissinger, Anal. Chem. 29, 1902 (1957). [5] T. Ozawa, Bull. Chem. Soc. Jpn. 38, 1881 (1965).

PO_089 MCO_018

Estudio de la Conductividad Iónica del Cs3H(SeO4)2 por encima de la Temperatura Ambiente.

Jeinirida Teran1, Henry Nuñez1, Ismael Piñeres1, Ever Ortiz1, Alberto Albis2

1. Depto. de Física., Universidad del Atlántico, Km 7 Antigua Vía Puerto Colombia, Barranquilla, 081007, Colombia 2. Depto. de Ingeniería, Universidad del Atlántico, Km 7 Antigua Vía Puerto Colombia, Barranquilla, 081007, Colombia


RESUMEN En los últimos años importantes esfuerzos científicos se han direccionado en la búsqueda de nuevos materiales conductores superprotónicos, puesto que esta propiedad los hace tecnológicamente atractivos para la fabricación de dispositivos tales como celdas combustibles, baterías y sensores de hidrogeno. Un prototipo de esta clase de materiales es la sal acida Cs3H(SeO4)2, TCHSe, la cual pertenece a la familia de compuestos M3H(XO4)2 (donde M = K, Rb, Cs y X = S, Se) [1]. En el presente trabajo se presenta un

https://codigo-postal.co/colombia/cp/081007/







estudio de la secuencia de las dos transiciones de fase previamente reportadas en Cs3H(SeO4)2, TCHSe, por encima de la temperatura ambiente, usando análisis termogravimétrico, TGA, calorimetría diferencial de barrido, DSC, y espectroscopia de impedancias, IS. Los resultados muestran evidencias de que las anomalías endotérmicas DSC observadas alrededor de 369 y 456 K [2], que han sido asociadas a dichas transiciones de fase, podrían ser en cambio consecuencia de procesos de descomposición química sobre o muy cerca de la superficie del espécimen. Referencias: [1] A. V. Belushkin, M. A. Adams, S. Hull, L. A Shuvalov Solid State Ionics 77 91 (1995). [2] Y.Matsuo, Y.Tanaka, J.Hatori, S.Ikehata. State Communications 134 (2005) 361-365

PO_090

MCO_019

Estudio de las propiedades estructurales y ópticas de los materiales multiferroicos Bi4NdTi3Fe0.7Ni0.3O15 y Bi4.15Nd0.85Ti3Fe0.5Co0.5O15

Edgar David Peduzine Orozco1, Margarita Correa1 & Claudia Zuluaga2

1 Programa de Física., Universidad del Atlántico, Cra 30 Nº 8-49, Puerto Colombia, Atlántico, Colombia 2 Departamento de Física, Universidad de Puerto Rico, 17 Ave. Universidad STE 1701, San Juan, PR 00925-2537 (USA)


RESUMEN

En este trabajo de investigación se reportan resultados sobre las propiedades estructurales y ópticas de los compuestos multiferroicos Bi4NdTi3Fe0.7Ni0.3O15 y Bi4.15Nd0.85Ti3Fe0.5Co0.5O15 preparados en forma de cerámicas, los cuales se perfilan como posibles candidatos a multiferroicos magnetoeléctricos monofásicos a temperaturas cercana al ambiente. Dicho estudio fue llevado a cabo con el uso de las técnicas experimentales Difracción de Rayos X (XRD) y Espectroscopia Raman. Ambas técnicas aplicadas en un amplio rango de temperaturas. Con la evolución como función de la temperatura de los patrones de difracción de rayos x y de los espectros Raman, se espera obtener información fundamental sobre las propiedades estructurales y comportamiento de los

fonones ópticos en los compuestos investigados. Los patrones de difracción obtenidos se analizaron en los distintos sistemas cristalinos para investigar la estructura, teniendo como más probables candidatos a los sistemas ortorrómbico y monoclínico. Al momento de realizar el refinamiento Rietveld, los parámetros obtenidos para el sistema ortorrómbico presentan un valor de χ2 muy bueno, arrojando como grupo espacial Pmm y parámetros de red a=12.3156Å, b=10.3411Å, a=5.6117Å, α=β=γ=90°. La correspondencia entre estos resultados y los arrojados por espectroscopia Raman serán presentados. De esta manera se espera contribuir al entendimiento del fenómeno multiferroico magnetoeléctrico en materiales con estructura tipo Aurivilius y a la búsqueda de materiales magnetoeléctricos a temperaturas cercanas al ambiente que permitan las aplicaciones visionadas para este importante grupo de materiales.

Referencias:

1. Margarita Correa, Ashok Kumar, Shashank Priya, R. S. Katiyar, and J. F. Scott, Phonon anomalies and phonon-spin coupling in oriented PbFe0.5Nb0.5O3 thin films. Phys. Rev. B, 83, 014302 (2011). 2. W. Eerenstein, N. D. Mathur and J. F. Scott. Multiferroic and Magneto electric materials. Reviews nature, Vol. 442, (2006). DOI: 10.1038/nature05023 3. H. Schmid, Some symmetry aspects of ferroics and single phase multiferroics. J. Phys.: Condens. Matter 20, 434201 (2008)



PO_091 MCO_020

Propiedades Eléctricas De Pastillas De Óxido De Indio (In2o3) Bajo Diferentes Condiciones De Sinterización

Anderson De Jesús Romero Vital1, Juan Manuel Oviedo Cueter2, Luis Carlos Sánchez3

1 Depto. de Física y electrónica., Universidad de Córdoba, Cra 6 Nº 73 – 103, Montería, 230002


RESUMEN

En este trabajo se sinterizaron pastillas de óxido de Indio (In2O3) a partir del material en polvo de alta pureza (99.99%), considerando condiciones de presión de 2 ton/cm2 y temperaturas de sinterización comprendidas entre 500 y 900 °C. La caracterización eléctrica de las muestras se llevó a cabo mediante el método de caracterización de cuatro puntas. Finalmente, se estudia la influencia de la temperatura de sinterización sobre las propiedades eléctricas de las pastillas de en su fase cubica tipo bixbyite comparando los resultados obtenidos con lo reportado en la literatura.

PO_092

MCO_021

Influencia del cerio (Ce) en la curva de brillo termoluminiscente de matrices de alúmina

Jorge Armando Rojas Pérez1, Rafael Cogollo Pitalúa1 & Omar Darío Gutiérrez Flórez2

1 Depto. de Física, Universidad de Córdoba, Cra 6 Nº 76-183, Montería, 220023, Colombia 2 Depto. de Química, Instituto Tecnológico Metropolitano, Calle 54 a N° 30-01, Medellín, 050034, Antioquia, Colombia


RESUMEN En este trabajo se realizó la deconvolución, con funciones asimétricas logísticas, de curvas de brillo Termoluminiscentes (TL) complejas de matrices de alúmina pura sinterizadas a 1000 °C/3h y dopadas con cerio en concentraciones de 0.5% y 1.0% p/p. Los tratamientos térmicos aplicados introdujeron un cambio sustancial en la cinética del material y con ello en la curva de brillo del mismo, en términos del número de trampas y de la cantidad inicial de portadores de carga atrapados. El análisis estructural reveló la presencia de la fase α-alúmina y la distorsión de esta en presencia del cerio, con el que se logró la generación de nuevas trampas electrónicas energéticamente más estables. Este resultado ofrece una posible solución en pro de disminuir el notable decaimiento de la señal TL característica de la alúmina, ampliando así su espectro de aplicaciones.

PO_093 MCO_022

Análisis de la curva de brillo termoluminiscente de matrices de alúmina obtenidas bajo diferentes condiciones de calcinación.

Jorge Armando Rojas Pérez1, Rafael Cogollo Pitalúa1 & Omar Darío Gutiérrez Flórez2

1 Depto. de Física., Universidad de Córdoba, Cra 6 Nº 76-183, Montería, 220023, Colombia 2 Depto. de Ingeniería Química, Instituto Tecnológico Metropolitano, Calle 54 a N° 30-01, Medellín, 050034, Colombia


RESUMEN En este trabajo se realizó la deconvolución con funciones asimétricas logísticas, de curvas de brillo termoluminiscentes (TL) de matrices de alúmina pura sinterizadas bajo dos condiciones diferentes: 1000 °C/3h (NALO) y 1000 °C/6h (ALO). Los tratamientos





térmicos aplicados introdujeron un cambio sustancial en la cinética del material y con ello en la curva de brillo del mismo, en términos del número de trampas y de la cantidad inicial de portadores de carga atrapados. El análisis estructural reveló la presencia de la fase α-alúmina en las matrices NALO y ALO, aunque también se evidencia la presencia de la fase θ-Al2O3 con su reflexión característica en el plano (311). Los tratamientos térmicos aplicados introdujeron un cambio sustancial en la cinética del material y con ello en la curva de brillo del mismo, en términos del número de trampas y de la cantidad inicial de portadores de carga atrapados n0. El orden cinético b, para las matrices de alúmina pura (ALO y NALO), indica una tendencia hacia los procesos de recombinación en los picos TL a menor temperatura, la cual gradualmente evoluciona hacia un proceso mixto de recombinación-reatrapamiento para los picos a temperaturas mayores. Estas muestras también evidenciaron una excelente respuesta para su uso como posibles dosímetros de radiación en tratamientos terapéuticos.

PO_094

MCO_023

Study of Rare-earth doped GeO2-B2O3-Al2O3-PbO-PbF2 glasses by using MAS NMR and Pulsed EPR techniques

Eduar E. Carvajal.1*, Carsten Doerenkamp2, Pedro Donoso2, Andrea S.S de Camargo2, Hellmut Eckert2

1 Departamento de Física, Universidade Federal de São Carlos, Rodovia Washington Luís, s/n, São Carlos - SP, 13565-905, Brazil 2Instituto de Física de São Carlos, Av. Trabalhador São Carlense, 400, São Carlos, Brazil

*e-mail de correspondencia: [email protected]

RESUMEN

Rare earth doped oxyfluoride glasses are of great interest for optical applications due to their low phonon energy and high ionic character compared to pure oxide glasses. A prominent example of RE doped oxyfluoride glasses is the composition GeO2-PbO-10PbF2, which is already used for optical amplifier applications in telecommunication systems. Additionally, their crystallization is of interest for glass ceramic laser design. Replacement of the expensive GeO2 component by B2O3 has been shown to produce glasses with a similar application spectrum, while being more economically priced.

In this work, we report the preparation and characterization of RE doped (Eu3+, Yb3+) oxyfluoride glasses with the composition (40 x)B2O3-xGeO2-10Al2O3-40PbO-10PbF2 (x= 0 to 40), where the addition of Al2O3 serves to improve the optical properties. Modern Solid-State NMR and pulsed and continuous-wave EPR techniques are used to develop a structural rationale for the design of materials with optimized optical properties. While the NMR spectra of the 11B, 19F, 27Al and 207Pb nuclear probes give information about the structure of the glassy matrix, EPR studies of the paramagnetic Yb3+ dopants give insight into the local environments of the luminescent rare-earth ions. Based on further characterization via XRD and DSC measurements as well as the functional characterization by UV/vis absorption and luminescence spectroscopies we develop a consistent picture of the structure-property relation in this class of materials.

Referencias:

[1] C. Bensalem, M. Mortier, D. Vivien, and M. Diaf, “Thermal and optical investigation of EuF3-doped lead fluorogermanate glasses,” J. Non. Cryst. Solids, vol. 356, no. 1, pp. 56–64, 2010.

[2] G. Dantelle, M. Mortier, P. Goldner, and D. Vivien, “EPR and optical study of Yb3+-doped beta-PbF2 single crystals and nanocrystals of glass-ceramics,” J. Physics-Condensed Matter, vol. 18, no. 34, pp. 7905–7922, 2006.

[3] A. J. Stevenson, H. Serier-Brault, P. Gredin, and M. Mortier, “Fluoride materials for optical applications: Single crystals, ceramics, glasses, and glass-ceramics,” J. Fluor. Chem., vol. 132, no. 12, pp. 1165–1173, 2011.

[4] J. Labéguerie, G. Dantelle, P. Gredin, and M. Mortier, “Luminescence properties of PbF2:Yb-Er nanoparticles synthesized by two different original routes,” J. Alloys Compd., vol. 451, no. 1–2, pp. 563–566, 2008.

Agradecimientos:

The authors thank the CERTEV- “Center of Research, Technology and Education on Vitreous Materials” for financial support (Proc. 2013/07793-6).


PO_095 MCO_024

Respuesta dosimétrica del TLD – 100 almacenado en condiciones de alta humedad relativa y alta temperatura ambiente

Luis Fernández Pacheco, Pablo Ponnefz Durango, Jorge Herrera Cuitiva & Rafael Cogollo Pitalúa

1 Depto. de Física, Universidad de Córdoba, Cra 6 Nº 76-183, Montería, 220023, Colombia email de correspondencia: [email protected]

RESUMEN

En este trabajo se estudiaron las principales características dosimétricas del LiF:Mg,Ti (TLD-100) en forma cilíndrica (rods) de dimensiones 1 mm de diámetro por 6 mm de longitud, los cuales fueron almacenados en condiciones ambientales (~ 32°C). Al usar tratamientos térmicos de borrado de señal residual convenientes, reportados en la literatura para este material, y considerando todo el espectro para las lecturas conjuntamente con una tasa de calentamiento rápida, la reproducibilidad de las medidas, considerando un grupo al azar de dosímetros, da cuenta de una incertidumbre con respecto a la media de 1.1%. El comportamiento de la señal TL con la dosis muestra linealidad aproximadamente hasta una dosis de 4 Gy, el cual se apoya con un buen valor para el coeficiente de correlación (0,99941), de ahí en adelante el comportamiento de dicha señal es supralineal. Con respecto al decaimiento de la señal, la disminución de esta se estimó después de un periodo de almacenamiento de 5 días el cual dio como resultado un 10%. A partir del día 10, la variación en las medidas siguientes estuvo cerca del 5.4%. Resultados reportados en la literatura indican que el desvanecimiento en la respuesta TL varía de 10 % mensual a 1 % anual. Ésta discrepancia en los valores puede estar relacionada con las condiciones de almacenamiento (alta temperatura ambiente y alta humedad relativa) durante el proceso de medición.

PO_096 MCO_025

Estudio A Temperatura Ambiente De Propiedades Magnéticas De Ferritas De Lantano Dopadas Con Cerio

Jose David Galván Marzola, Msc. Juan Manuel Oviedo Cuéter & Dr. Luis Carlos Sánchez Pacheco

Depto. de Física y electrónica., Universidad de Córdoba, Cra 6 Nº 73 – 103, Montería, 230002, Colombia


RESUMEN

En el presente trabajo se sintetizaron por el método sol-gel ferritas de lantano (𝐿𝑎𝐹𝑒𝑂3) dopadas con cerio con concentraciones de 0, 1, 3 y 5 % considerando temperaturas de calcinación de 700, 800 y 900 ºC. Las muestras sintetizadas fueron estudiadas utilizando medidas de magnetización (M vs H) a temperatura ambiente. Las curvas M vs H de las muestras revelan en general un comportamiento ferromagnético débil coexistiendo con un comportamiento paramagnético en las muestras con temperaturas de calcinación de 700 y 800 °C y un comportamiento paramagnético predominante en las muestras calcinadas a 900 °C independientemente de la concentración de cerio. Los resultados obtenidos en el presente trabajo para las ferritas de lantano puras y dopadas con cerio son coherentes con los reportados en la literatura. Agradecimientos: 1. Agradezco al Dr. Luis Carlos Sánchez Pacheco por su apoyo, su sabiduría, su guía y dirección para llevar a cabo el presente trabajo con rigurosidad científica y excelencia.



PO_097 MCO_026

Implementación De Un Sistema Para Caracterización Eléctrica De Materiales

Jorge Arturo Hoyos García, Yeimeth Miranda Villadiego, Juan Manuel Oviedo C, Luis Carlos Sánchez P.

Dpto. de Física y electrónica., Universidad de Córdoba, Cra. 6 Nº 73 – 103, Montería, 230002, Colombia

e-mail de correspondencia: [email protected], [email protected]

RESUMEN

En el presente trabajo se implementó un sistema para la caracterización eléctrica de materiales semiconductores basado en una fuente de corriente Keithley DC-AC modelo 6221 y un nanovoltímetro Keithley modelo 2182A. El sistema construido permite medidas de resistencia eléctrica de muestras en forma de disco y paralelepípedo, utilizando el método de cuatro puntas o método Kelvin, a partir del cual se determina la resistividad del material. Las medidas pueden realizarse en modo manual o en modo automático con ayuda de un PC y el software respectivo. Se reportan además, medidas de resistividad eléctrica a temperatura ambiente de muestras semiconductoras, comparando los resultados con lo reportado en la literatura.

PO_098

MCO_027

Estabilidad estructural y propiedades electrónicas de la interface ZrN/Grafeno

Carlos Mario Ariza Gallego & Gene Elizabeth Escorcia Salas

Grupo de Investigación en Teoría de la Materia Condensada, Universidad del Magdalena, Cra 32 Nº 22-08, Santa Marta, Colombia


RESUMEN

En el presente trabajo se realiza un estudio teórico de la nueva interface ZrN/Grafeno, la cual es particularmente interesante porque es la juntura de dos materiales tecnológicamente importantes en la industria electrónica y optoelectrónica. Específicamente se realiza un estudio basado en cálculos de energía total mediante la teoría de la densidad funcional (DFT), para determinar la energía de formación de la interface y de allí establecer la estabilidad estructural y luego las propiedades electrónicas de esta interface. Los efectos de correlación e intercambio se trataran usando la aproximación de gradiente generalizado (GGA) de Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE), y se determinan las energías de formación y adhesión y la densidad de estados de la interface ZrN/Grafeno en la reconstrucción con menor mismatch.





BIOFÍSICA Y FÍSICA MÉDICA


PO_099

BFM_001

Pastillas de alúmina como dosímetros Termoluminiscentes de baja dosis

Yulissa Espitia Páez, Sandra Hernández Márquez, Luis Padilla Doria, Amalia Osorio Hernandez & Rafael Cogollo Pitalúa

Depto. de Física, Universidad de Córdoba, Cra 6 Nº 76-183, Montería, 220023, Colombia email de correspondencia: [email protected]

RESUMEN

La verificación de la dosis de radiación recibida por el área expuesta durante el tratamiento médico es esencial para la evaluación de cualquier régimen de radioterapia. Este trabajo describe la respuesta termoluminiscente (Curva de brillo) de pastillas delgadas sinterizadas de Al2O3, para su posible uso como dosímetro de baja dosis.

Se fabricaron dos grupos de Pastillas de Al2O3 de 5 mm de diámetro y 1 mm de espesor, sinterizadas a 1000 °C durante distintos periodos de tiempos (tres y seis horas), fueron irradiadas a diferentes dosis (0.5 Gy – 8 Gy) usando una unidad de 60Co Theratron 780C® en aire a temperatura ambiente. La lectura se realizó en un Harshaw TLD 4500.

Las principales propiedades dosimétricas del material (reproducibilidad de la respuesta, respuesta con la dosis, decaimiento térmico y límite de detección) han sido estudiadas en detalle. Los resultados muestran que en los dos casos las pastillas pueden ser usadas en programas de control de calidad como dosímetro termoluminiscente de baja dosis, aunque existen diferencias en cuanto a la sensibilidad del material y las posiciones y formas de los picos en su curva de brillo, debido a las condiciones de sinterización de las pastas.



Índice de Autores

A

Alex Serpa Pastrana · 75

Alfredo Ghisays Ruiz · 67

Alisson Rodelo Henriquez · 80

Amilcar Estrada-Molina · 30

Amilkar Orozco Galan · 51

Anderson De Jesús Romero Vital · 103

Andrés Rodríguez Salas · 46

Angela María Guzmán Hernández · 22

C

Carlos J. Jimenez · 59, 74

Carlos Mario Ariza Gallego · 106

Cesar Torres · 25

Cindy Paola Montaño Marín · 97

Cristian E. Susa · 77

Cristina I. González S · 39

D

D.N. Montenegro · 49

Dairo Jose Polo Toledo · 65

Daniel A. Beleño Molina · 60

Daniel Arrieta Grandinson · 49

Danis Lai Pérez Pitalua · 42

Diana Liseth Córdoba Rodríguez · 38

Diego Gutierrez Villarreal · 78

E

Eberto Benjumea Mendoza · 72, 75

Edemir Antonio Bolívar Villafañe · 55

Edgar David Peduzine Orozco · 102

Eduar E. Carvajal · 81, 104

Edwin David Torres Causil · 68

Edwin Pedrozo · 20

Edwin Smith Rivera Fernández · 43

Emmanuel Enrique Buelvas Tafur · 69

Ever Ortiz Muñoz · 27

F

F. R. Pérez · 28

Fernando Chinchilla B · 44, 45

Francisco Torres Hoyos · 33

Frank Bula Martínez · 64

Freddy Humberto Escobar M · 29

G

Glemar Arcón Pineda · 86

H

Héctor R. Maya T · 39

Hernán E. Garrido · 56

Hernán Enrique Noriega Barros · 55

Hewarth, Mercado-López · 80

Holger Posada · 62

Hugo Alberto Pereira Martinez · 36, 85

Hugo Pereira · 45

I

I. C. Parra · 82

Ismael Antonio González Ramirez · 59

Iván R. Vásquez · 56

J

J. Alvarez · 90

J. Piñeres · 89

J. Restrepo · 53

Jairo Ricardo Cárdenas Nieto · 60

Javier Andres Ruidiaz Buelvas · 52

Jeinirida Teran · 101

Jesús David Guerra Yepez · 99

Jesús M Fontalvo · 69

Jhonathan Barrios Martinez · 83

Jorge Armando Rojas Pérez · 103

Jorge Arturo Hoyos García · 88, 106

Jorge Eliecer Quintero Escobar · 85, 87

Jorge Pastor De Moya · 95

Jose David Galván Marzola · 105

José Luis Camargo Pérez · 40

José Sierra Ortega · 31

Juan David Nieto García · 52

Juan M. Vilardy · 72, 73, 74

Juan Pacheco Fernández · 36

Juan Pacheco Fernándeza · 38

Julio César Tróchez Mondragón · 98

K

Karen Sofía Díaz Pérez · 67

Kevin Jimenez · 93

L

Lady S. Caicedo L · 39

Linda De la Rans Vásquez · 95

Ll

Llamas Jose Antonio · 89

L

Luis Fernández Pacheco · 105

Luis Alberto Hernández O · 85

Luis Arturo Alcalá Varilla · 97

Luis Toro · 77

M

M. de Dios-Leyva · 100

Manuel F. Acosta Humánez · 99

Mario A. Acero · 64

Melissa Teresa Quevedo López · 50, 100

Michel Francisco Caraballo Gómez · 87

O

Orlando David Marbello Ospina · 78

Oscar León Neira Bueno · 45


Ovidio Almanza Montero · 26

P

Paola Dager · 93, 94

Paola. Pacheco · 79

R

R. L. Restrepo · 23, 95, 96

Raeder Valdelamar Mena · 76

Rafael Sarmiento Mercado · 32

Reinaldo Enrique Ruiz Suárez · 61

Rhonald Burgos · 92

Ricardo Vega Monroy · 92

Ruben D. Fonseca · 76

W

W. Leyva Castañeda · 82

Y

Yéimeth Miranda Villadiego · 88

Yeison Yanez · 96

Yulissa Espitia Páez · 108

Z

Zulia Isabel Caamaño De Ávila · 24

viii encuentro regional de ciencias...

Documents