Transporte electrónico en nanotubos de carbono curvados

Estudiamos el transporte electrónico en nanotubos de carbono curvados de forma uniforme. Para este propósito, describimos el nanotubo con el modelo de amarre-fuerte y calculamos el flujo de corriente local utilizando las funciones de Green fuera del equilibrio (NEGF). Además, describimos las excitaciones de baja energía usando una ecuación de Dirac efectiva en espacio curvo con un campo pseudo-magnético inducido por la deformación que puede resolverse analíticamente para la geometría del toro en términos de las funciones de Mathieu. Obtenemos una perfecta concordancia cuantitativa con los resultados NEGF. Para los nanotubos con un borde armchair, incluso una leve curvatura del 1% cambia sustancialmente las propiedades electrónicas. Dependiendo del valle, la corriente del modo cero fluye ya sea en el lado exterior o interior del toro y, por lo tanto, puede utilizarse como separador de valles. En contraste, los nanotubos zigzag no se ven afectados en gran medida por la curvatura. Esto tiene importantes consecuencias para las aplicaciones nanoelectrónicas de los nanotubos de carbono y abre nuevas posibilidades para la valleytrónica.

Estados extendidos en superredes desordenadas diméricas en grafeno

Las superredes semiconductoras ordenadas y desordenadas representan estructuras con propiedades diametralmente opuestas. Por ejemplo, las primeras presentan estados extendidos tipo Bloch, mientras que las segundas manifiestan estados localizados. Estas características hacen que la conductancia de las superredes ordenadas sea superior que la conductancia de las superredes desordenadas. Sorprendentemente superredes desordenadas diméricas, superredes con dos tipos de pozos cuánticos donde uno de los pozos siempre se presenta a pares, presentan estados extendidos [1,2]. El porcentaje de pozos disimiles no necesita ser grande para que se presenten los estados extendidos, y además la conductancia resulta ser intermedia entre superredes ordenadas y desordenadas. En este trabajo exploramos las superredes desordenadas diméricas en grafeno. Para ello calculamos las propiedades de transmisión y transporte usando la matriz de transferencia y el formalismo de Landauer-Büttiker, respectivamente. Se encuentran y discuten las principales regiones de energía donde la conductancia de las superredes desordenadas diméricas es intermedia a las superredes ordenadas y desordenadas en grafeno. Asimismo, se analiza el coeficiente de transmisión de estas regiones.

Tunneling Magnetoresistance Effect in Asymmetric Ferromagnetic-Normal-Ferromagnetic Junctions Based on Gapless Phosphorene

Tuning the band gap is of utmost importance for the practicality of 2D materials in the semiconductor industry. In this study, we investigate the electronic transport and tunneling magnetoresistance ($TMR$) in an asymmetric magnetic Ferromagnetic/Normal/Ferromagnetic ($F$/$N$/$F$) junction based on gapless phosphorene. The theoretical framework is established on a Dirac-like Hamiltonian, the transfer matrix method, and the Landauer-Büttiker formalism to characterize electron behavior and obtain transmittance and conductance values. Our results reveal that introducing an asymmetric magnetic field in the $F$/$N$/$F$ junction enhances the $TMR$ propriety. Additionally, we observe a significantly stronger $TMR$ response in the gapless phosphorene compared to the pristine one. Furthermore, symmetric application of potential induces a shift in the $TMR$ with a slight improvement. Conversely, asymmetric application of potential drastically reduces the $TMR$ effect.

Física del estado sólido formulada en el espacio real

La teoría de los sólidos se desarrolla tradicionalmente en el espacio recíproco basándose en conceptos como la celda unitaria, la primera zona de Brillouin y el teorema de Bloch. Sin embargo, sus aplicaciones en los dispositivos electrónicos y ópticos -tales como diodos, transistores y heteroestructuras- requieren incluir la presencia de defectos e interfaces estructurales, las cuales rompen la simetría traslacional e inhibe el uso del espacio recíproco. Una alternativa es realizar el modelaje cuántico de los sólidos y dispositivos en el espacio real mediante las funciones de Wannier, conduciendo a un conjunto de $10^{23}$ ecuaciones de Schrödinger acopladas. No obstante, las computadoras actuales no cuentan con memoria suficiente ni para almacenar dichas funciones de Wannier, por lo que nuestro reto es desarrollar métodos eficientes y precisos para abordar este número macroscópico de átomos. En esta charla presentamos un nuevo método de renormalización más convolución capaz de abordar en forma explícita $10^{24}$ átomos aperiódicamente estructurados. Como ejemplo, aplicaremos dicho método al cálculo de la conductividad eléctrica en heteroestructuras dentro del formalismo de Kubo, así como al transporte electrónico y fonónico en dispositivos termoeléctricos, fotovoltaicos y de efecto campo basado en grafeno. Finalmente, el modelaje cuántico en espacio real de los vórtices en superconductores tipo II y la superconductividad en nanoalambres y nanotubos también serán discutidos. Este trabajo fue parcialmente apoyado por los proyectos de UNAM-PAPIIT-IN110823 y CONAHCYT-CF-2023-I-830, mientras que los cálculos numéricos fueron realizados en Miztli de DGTIC-UNAM.

Bombeo de carga de un estado de arista en un semimetal topológico de orden superior

El estudio de los semimetales topológicos de orden superior (HOTSM's, por sus siglas en inglés) se ha convertido en un campo destacado de investigación en la física de estado sólido [1] . Estos materiales exhiben estados de borde robustos cuya característica principal es que se encuentran en dimensiones inferiores a las del sistema en cuestión . En este trabajo, nos centraremos en uno de los fenómenos más intrigantes de los HOTSM's, el bombeo adiabático de carga [2] en estados de arista. El bombeo de carga en materiales topológicos de orden superior ha sido demostrado recientemente [4]; en este trabajo mostramos que la red de Kagome 2D, la cual es un semimetal topológico de segundo orden [3], puede manifestar un bombeo entre dos estados de esquina los cuales cruzan los estados de bulto y se pueden usar para transportar energía desde una esquina de la estructura a la opuesta evolucionando su hamiltoniano periódicamente y adiabáticamente en el tiempo en su equivalencia tridimensional. Una característica principal de este bombeo de carga es que es robusto frente a perturbaciones externas y está protegido topológicamente. Esto significa que incluso en presencia de desorden o impurezas en el material, el bombeo de carga persiste y no se degrada fácilmente. En este trabajo también se muestran las características topológicas del bombeo y su robustez ante desorden tipo Anderson. [1] B. Xie, H.-X. Wang, X. Zhang, P. Zhan, J.-H. Jiang, M. Lu e Y. Chen. “Higher-order band topology”. Nature Reviews Physics, 3(7):520–532 (2021). [2] D. J. Thouless. "Quantization of particle transport" . Phys. Rev. B 27, 6083 (1983). [3] H. Xue, Y. Yang, F. Gao, Y. Chong, and B. Zhang. "Acoustic higher-order topological insulator on a kagome lattice". Nature Materials 18, 108 (2019). [4] W. A. Benalcazar, J. Noh, M. Wang, S. Huang, K. P. Chen, and M. C. Rechtsman. "Higher-order topological pumping and its observation in photonic lattices". Phys. Rev. B 105, 195129 (2022).

Propiedades de transporte en uniones magnéticas simples basadas en monocapas MoS2

Los dicalcogenuros de metales de transición (TMD, por acrónimo en inglés) están conformados por tres capas de un átomo de grosor, donde dos de ellos son calcogenuros (S, Se, Te) y la otra por un átomo de metal de transición (Mo, W, etc). En el mundo de los materiales 2D, estos materiales son diferentes a el siliceno y el grafeno, los cuales son monocapas del mismo átomo (Si, C), además de que posee un gap que puede ser modulado. La búsqueda de dispositivos versátiles en donde se tenga buena polarización de valles y espín, así como una alta respuesta magnetorresistiva ha llevado al estudio de estas propiedades en los TMDs, en específico MoS2. En el presente trabajo se proponen un par de configuraciones de estudio las cuales constan de 2 tiras ferromagnéticas (FM) intercaladas por una región normal (NM). Se utilizó en método de la matriz de transferencia para determinar la transmitancia y el formalismo de Landauer-Büttiker para calcular la conductancia, polarización de valles y espín y la respuesta magnetorresistiva tipo túnel (TMR, por su acrónimo en inglés). Los cálculos están dados en función de la energía de Fermi. Dependiendo de la configuración estudiada podemos obtener TMR anómala o negativa. En ambas configuraciones se obtuvieron polarización de espín al cambiar la magnetización de las tiras ferromagnéticas, mientras que para los valles fue más complicado, aunque solo encontraron en pequeñas regiones.

First-principles study of ferroelectricity in Zn1-xMgxO solid solutions

First-principles calculations based on density functional theory to identify the effects on ZnO’s structural, electronic, and polar properties when doped with Mg2+ ions are presented. The results show that the lattice parameters decreased with increasing Mg2+ concentrations up to 37%. The calculated gap value of 3.056 eV for the undoped ZnO increases to 3.692 eV with increasing Mg2+ concentration. A spontaneous polarization of ~134 µC/cm2 was calculated for 37% Mg-doped ZnO along the [0001] direction. The high polarization values of Mg-doped ZnO are due to the local distortion and increased ionicity of the compound along the [0001] direction, accentuated by the structural changes and corresponding bond length modifications that the ZnO structure undergoes. The results reported in this study agree with those reported experimentally and shed light on the origin of the high ferroelectric polarization values measured in Zn1-xMgxO, opening up great potential for memory applications. Acknowledgments The authors thank DGTIC-UNAM for computer support through Project LANCAD-UNAM-DGTIC-348 and LANCAD-UNAM-DGTIC-351. O. Raymond Herrera and H'Linh Hmŏk acknowledge the support of DGAPA-UNAM through PAPIIT project No. IT100521. J.M Siqueiros acknowledges the support of DGAPA-UNAM through PAPIIT project No. IN103323. R. López-Juárez thanks DGAPA-UNAM for financial support under project number PAPIIT-IN113420. H'Linh Hmŏk and E. Martínez-Aguilar thank CoNaCyt for the postdoctoral fellowship No. I1200/320/2022. Keywords: ZnO, Ferroelectricity, DFT, Mg-doped ZnO

Origen de la ferroelectricidad en el $\textit{h}$-HoMnO$_3$: cálculos de primeros principios

Dentro de las investigaciones relacionadas a materiales multiferroicos con potencial aplicación en la industria electrónica moderna, el $\textit{h}$-HoMnO$_3$ con estructura hexagonal $\textit{P6$_3$cm}$, se ha catalogado como un candidato promisorio; sus posibles estados ferromagnéticos y ferroeléctricos por debajo de 100 K y 830 K, respectivamente, son tema de investigación. En esta charla se discutirán los resultados basados en primeros principios del origen ferroeléctrico en la estructura hexagonal del $\textit{h}$-HoMnO$_3$. El grupo espacial no-centrosimétrico y los desplazamientos marginales del Ho$^{3+}$, en conjunto a la interacción de intercambio entre los iones Mn-O, pueden resultar en una contribución a la ferroelectricidad a temperatura ambiente. La fase de Berry y las interacciones de intercambio magnético fueron empleadas para identificar los cambios en al polarización asociadas al eje-$\textit{Z}$ de la estructura.

Temperatura de Curie en el sistema estequiométrico Sr$_2$FeMoO$_6$ dopado con La

Los materiales medio-metálicos son muy importantes debido a su potencial para aplicaciones en espintrónica, por lo cual tienen una gran relevancia tanto en la ciencia como en la tecnología. El sistema Sr$_2$FeMoO$_6$ (SFMO) es un material ferromagnético medio metálico con una temperatura de Curie (T$_C$) alrededor de 450 K y una polarización total. En este trabajo, reemplazamos iones divalentes de Sr por iones trivalentes de La, modificando los electrones de conducción en el SFMO, lo cual cambia las propiedades electrónicas y magnéticas del compuesto. En particular, presentamos los efectos del dopaje sobre la T$_C$. Introducimos un modelo electrónico a partir de la técnica de las funciones de Green y el método de expansión de perturbaciones renormalizadas, donde los espines localizados del Fe y los electrones de conducción del Mo interactúan vía un mecanismo de doble intercambio. Consideramos, además, la correlación electrónica dentro de la aproximación de campo medio dinámico.

EFECTO DEL BARIO EN LAS PROPIEDADES ESTRUCTURALES, MAGNÉTICAS Y MORFOLÓGICAS DE LA DOBLE PEROVSKITA Sr$_{2−x}$Ba$-x$FeMoO$_6$

Se presentan los resultados preliminares de la síntesis y caracterización de la serie de compuestos de tipo doble perovskita Sr$_{2−x}$Ba$_x$FeMoO$_6$, en el rango 0.0 ≤ x ≤ 2.0. En particular, el sistema Sr$_2$FeMoO$_6$ (SFMO), presenta alta polarización de spin y magnetorresistencia a bajo campo, así como una adecuada temperatura de Curie (TC) para aplicaciones en espintrónica. El dopaje con Bario podría disminuir el número de antisitios Fe-Mo que se generan durante la síntesis [1], lo cual sería una ventaja ya que es bien conocido que los antisitios afectan negativamente las propiedades magnéticas de los compuestos medio metálicos con estructura ABB’O6 [2]. Se estudian las propiedades del sistema hasta una sustitución completa del Sr por Ba.

Materiales Ferroeléctricos y Magnéticos con Estructura Perovskita empleando el Enfoque de Alta-Entropía

En años recientes, los Materiales Cerámicos Funcionales de Alta-Entropía (MCAH) han alcanzado mucha relevancia en la ciencia e ingeniería de los materiales ya que permite diseñar compuestos equimolares con más de 5 cationes distribuidos al azar en un sitio especifico de la red cristalina. Esta descripción define a los materiales de alta-entropía y en el área de la ciencia de materiales abre una amplia gama de posibilidades en el diseño materiales con nuevas y novedosas propiedades físicas. En este trabajo se explora el diseño de materiales ferroeléctricos y multiferroicos empleando este enfoque de investigación sobre ferroeléctricos clásicos y ortocromitas de tierras raras. Se revisan las propiedades estructurales, morfológicas y el efecto que tiene el desorden catiónico sobre las propiedades ferroeléctricas y magnéticas de los compuestos bajo estudio. A. Duran agradece al proyecto PAPIIT IN103623 por el apoyo otorgado a este proyecto de investigacion. C. Herbert, J G. García y J. C Torres agradecen al CONAHCyT por la beca otorgada.

Síntesis y caracterización de la doble perovskita estequiométrica Sr2-xCexFe1+x/2Mo1-x/2O6

El compuesto ferromagnético medio metálico Sr2FeMoO6 se considera un material fundamental para comprender el papel de los parámetros electrónicos que controlan el estado base y la alta temperatura de Curie en las dobles perovskitas. En este trabajo se presentan los resultados preliminares de un estudio experimental del compuesto Sr2-xCexFe1+x/2Mo1-x/2O6: síntesis y caracterización estructural, morfológica y magnética. El material fue sintetizado a partir de reacción en estado sólido para las siguientes composiciones: x= 0.0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4 y 0.5. La estructura cristalina tetragonal se confirmó mediante el análisis de difracción de rayos X para las diferentes concentraciones, determinando una disminución de tamaño en la celda unitaria. Con microscopía electrónica de barrido se confirmó la morfología granular y percolada de las muestras. Igualmente se discuten algunas de las propiedades magnéticas que son de suma importancia para el desarrollo de dispositivos espintrónicos.

Neutron Scattering for Hard and Soft Condensed Matter Research

Scientific research, in general, and condensed matter studies, in particular, have always benefited from the development of large-scale scientific infrastructures. Starting with the first X-ray tubes —coincidently around the same time as Alzheimer’s disease was identified— and all the way to modern synchrotron radiation sources, neutron sources, and powerful lasers, research approaches based on nuclear physics have been playing a significant role in the investigations of both hard and soft condensed matter. The peculiar properties of neutrons have their own niche in studies of the chemical composition and structure of condensed matter that possesses a high level of order and/or disorder — order that is the most important property of structure and disorder that is believed to be one of the foundations of life. The establishment of the Frank Laboratory of Neutron Physics is connected closely to the first and only pulsed reactor in the world. The economic advantages of IBR-2 reactor allow to run the facility for many past and future years. The idea behind this unique machine, its history, and its present will be discussed. Most importantly, the examples of possible scientific investigations will be presented from a wide range of condensed matter research, not forgetting the field of soft matter and life sciences.

Nanoestructuras de carbono superdecoradas crecidas sobre sustratos de cobre por CVD

Desde su invención, los nanotubos de carbono han sido ampliamente estudiados en distintas áreas del conocimiento, esto con el fin de potenciar sus propiedades y así mismo sus posibles aplicaciones en la vida cotidiana. Es por esto, que en este trabajo sintetizamos mediante el depósito químico de vapor o CVD por sus siglas en inglés, nanoestructuras de carbono, entre ellas, nanotubos de carbono, sobre sustratos de cobre a distintas temperaturas que van de los 750 °C hasta los 950 °C, con intervalos de 50 °C entre sí, es decir, se hicieron un total de 5 síntesis a diferentes temperaturas, todas con el mismo tiempo de síntesis de 80 minutos. Por microscopia electrónica de barrido observamos que conforme se varía la temperatura las nanoestructuras se modifican, pero en todos los casos se obtienen crecimientos superdecorados en un solo paso. Se hace también un análisis en espectroscopia Raman, mismo que nos provee de gran información acerca de las nanoestructuras. Del mismo modo, se estudia, tanto el cobre como los nanotubos de carbono para considerar si la temperatura afecta las fases cristalinas del cobre y a su vez el crecimiento de nuestras nanoestructuras. Posteriormente, se caracteriza en electroquímica para estudiar sus aplicaciones en supercapacitores.

Estudio de andamios naturales de hidroxiapatita bovina a diferentes temperaturas de calcinación

Los andamios óseos forman parte fundamental de la ingeniería de tejido óseo y su principal objetivo es emular las propiedades del hueso trabecular. El estudio de andamios naturales, como los provenientes del hueso bovino, puede brindar conocimientos valiosos sobre las propiedades de biomateriales 3D para la ingeniería de tejidos. Este estudio se enfoca en examinar los cambios en los andamios de hidroxiapatita producidos a partir del hueso trabecular bovino cuando son sometidos a temperaturas de calcinación que van desde 400 °C hasta 1100 °C, en incrementos de 100 °C. Se investigan los procesos endotérmicos y exotérmicos implicados en la coalescencia de cristales, la eliminación de carbonatos y la difusión de magnesio en los andamios. Durante la calcinación, se pudo observar un aumento en el tamaño de los cristalitos en los andamios de hidroxiapatita. Es importante destacar que, independientemente de la temperatura de calcinación, los andamios de hidroxiapatita conservaron su macroporosidad.

Síntesis de perovskita de $BaTiS_3$ para capa activa en celdas solares

Las perovskitas por su amplia gama de aplicaciones en la actualidad son material de interés para el estudio y aplicación en celdas solares. En esta investigación se realizó la síntesis de la un compuesto de perovskita $BaT i(O_{1−X} S_{X} )_3$ a partir de sulfurar el titanato de bario $BaT iO_3$ mediante un tratamiento térmico en una atmósfera reactiva de CS2, haciendo un barrido de temperaturas de 600°C, 700°C y 800°C. Las Perovskitas sintetizadas se caracterizaron para obtener sus propiedades estructurales, vibracionales y ópticas, teniendo como resultado buena calidad cristalina y un band gap cerca del ideal.

Acoplamiento electrón-fonón y superconductividad en MoB$_2$ bajo presión

Desde el reciente descubrimiento de superconductividad (SC) en hidruros metálicos bajo altos valores de presión aplicada, la investigación en la búsqueda de nuevos superconductores convencionales bajo presión se ha revitalizado. Un ejemplo claro fue el analizar de nuevo la familia de los diboruros, con el MgB$_2$ como su máximo exponente, con una temperatura crítica ($T_c$) de $\approx 40$K. Lo anterior dió como resultado el descubrimiento de SC en el MoB$_2$ en 2021, con una $T_c \approx 30$K a $100$GPa de presión aplicada. Aunque ese valor de $T_c$ no es muy alto, en comparación con el MgB$_2$, si representa un gran avance en el descubrimiento de sistemas intermetálicos superconductores. Sin embargo, las condiciones que dan lugar a la SC en el MoB$_2$ bajo presión permanecen sin esclarecerse por completo. Es por ello que en este trabajo se presenta un estudio sistemático, de primeros principios, de la dinámica de red, el acoplamiento electrón-fonón (e-ph) y la $T_c$ del MoB$_2$ bajo un amplio rango de valores de presión aplicada ($70-300$GPa). De nuestro análisis se determinó que los modos fonónicos acústicos de menor frecuencia son los que más contribuyen al acoplamiento e-ph e inducen de manera importante un alto valor de $T_c$. Igualmente, se observó una tendencia decadente de $T_c$ y del acoplamiento e-ph en función de la presión, lo cual correlaciona con el endurecimiento de las frecuencias de dichos modos fonónicos. Este trabajo ha sido apoyado por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conahcyt) bajo el proyecto FOP16-2021-01-320399 y proyecto VIEP 100517450-VIEP2023.

Energía térmica de activación para cupratos YBa_2Cu_3O_{6+x}

Los superconductores tipo II, tales como los cupratos o los pníctidos, son penetrados por el campo magnético externo B en forma de fluxones (líneas de flujo cuántico) cuando su magnitud es superior al del campo crítico inferior H_{c1} y menor al campo crítico superior H_{c2}, formando una red de Abrikosov. La energía térmica de activación U(T,B) = U0(B)(1-T/Tc)3/2 [1] es la mínima energía requerida para poner en movimiento a los fluxones con la consecuente activación de la resistencia eléctrica. Aquí reportamos la energía de activación a T = 0, U0(B), la cual obtenemos a partir de las expresiones previamente obtenidas para las longitudes de coherencia ξ(T) y penetración λ(T) así como para la densidad de corriente crítica J_c\left(T\right), aplicando el modelo Bosón-Fermión Multicapas de la superconductividad a los cupratos bajodopados [2,3], combinado con la ecuación de Rutgers mejorada que incluye el término de la derivada segunda con respecto a la temperatura del campo crítico termodinámico H_c. Nuestros resultados tanto para U0(B), como para la caída de la resistividad R/Rn cerca de Tc, son comparables a los resultados experimentales. [1] Choi W.J. et al. Sci. Rep. 7.10900 (2017). DOI:10.1038/s41598-017-11371-1. [2] P. Salas, et al., Physica C 524, 37 (2016). [3] P. Salas, et al., Int. J. Mod. Phys. B 31, 1750100 (2017). Agradecemos el apoyo económico parcial a través del proyecto DGAPA-PAPIIT-UNAM IN114523.

Caracterización y simulación de la evolución de las propiedades estructurales, fonónicas y magnéticas del sistema superconductor MgB2 mediante la impurificación con Fe

En el presente trabajo se sintetizaron muestras del sistema superconductor Mg(1-x)FexB2, a partir de sus constituyentes elementales; Mg, Fe y B en polvo grado reactivo >99%, mediante reacción de estado sólido. Los reactivos fueron incorporados en proporciones estequiométrica homogenizándolos mediante molienda en mortero de ágata y posteriormente colocados en un tubo de cuarzo, al que se le extrajo el aire mediante vacío para reemplazarlo por una atmósfera inerte de argón, y calentados a 650 Celsius por 2 horas en un horno tubular. Al final de este tiempo, las muestras obtenidas constan de un polvo homogéneo de color oscuro. Adicionalmente se realiza un tratamiento térmico a 600 Celsius durante 8 horas. Se realizó la caracterización estructural de las muestras mediante difracción de rayos X, utilizando como fuente la emisión K de Cu, mostrando que el material posee una estructura Hexagonal conforme a lo reportado en la literatura, con ligeras modificaciones por la incorporación del hierro. Se caracterizaron las propiedades magnéticas en función de la temperatura para observar el cambio al alcanzar la temperatura de transición a la fase superconductora, resultando alrededor de los 37 Kelvin, con ligeras modificaciones con respecto a las muestras sin impurificar. En este trabajo se realiza la comparación y complementación de los resultados obtenidos de las caracterizaciones experimentales con los obtenidos mediante simulaciones, utilizando la paquetería “quantum espresso”, acercando a los estudiantes a un análisis de enfoques múltiples de un sistema físico.

DFT investigation of conduction mechanism in 2D TiSrO3/BiFeO3 systems

In this work we show the results obtained via DFT of layered systems of SrTiO3 and BiFeO3 planes. The goal is to study local interactions and their dependence on the number of planes of each of the single perovskites as well as to recognize the way both systems interact at their interface and how it affects their conductivity. Such systems have potential applications for solar energy conversion for which we pursue the posibility of creating materials with controlled band gaps, improved chemical stability and better charge carrier transport. We present our findings from DFT based first-principle calculations using the pseudopotential method with Projected Augmented Wave type basis sets as implemented in the Quantum Espresso suite.

Estudio de propiedades electrónicas y ópticas de bicapa de Fosforeno-Negro/MoS$_2$ considerando vacancias en el sistema

El fosforeno negro y el disulfuro de molibdeno (MoS$_2$) son materiales bidimensionales reconocidos por sus propiedades físicas, tales como su ancho de banda prohibida ($bandgap$) directo; una alta movilidad de portadores de carga y absorción de amplio espectro en el caso de la monocapa de fosforeno; elasticidad y un alto índice de refracción en la monocapa de MoS$_2$. Además, se ha reportado que el apilamiento vertical entre estos dos materiales presenta interesantes propiedades para la optoelectrónica, como un lo es un alto coeficiente de absorción en la zona visible del espectro electromagnético y un $bandgap$ menor a comparación de los que corresponden a las monocapas individuales. Por otro lado, el estudio de la presencia de vacancias, que es la ausencia de uno o más átomos de algún elemento en la celda unitaria, en materiales bidimensionales y en sus apilamientos, permite el estudio de los posibles efectos presentes experimentalmente en la obtención de estos materiales, así como una posible forma de modulación de sus propiedades. En este trabajo se realizaron cálculos de primeros principios basados en la teoría del funcional de la densidad (DFT) para estudiar el comportamiento de las propiedades electrónicas y ópticas de una heteroestructura tipo van der Waals conformada por una capa de fosforeno negro y otra de disulfuro de molibdeno (MoS$_2$) con diferente número de vacantes de átomos de fósforo.

Propiedades luminiscentes del $Y_2O_3: Yb^{3+}$

La comprensión de los materiales que permiten mejorar la eficiencia de conversión de energía a través de celdas solares fotovoltaicas de silicio cristalino es un tema importante de investigación. Una posible estrategia para incrementar dicha eficiencia es mediante el mecanismo de conversión descendente de fotones. El $Yb^{3+}$ es uno de los iones lantánidos más investigado para participar en este mecanismo. En este trabajo se describe la síntesis, a partir de la técnica del complejo polimérico del $Y_2O_3$ y las soluciones sólidas (SS) de $Y_{2-x}Yb_xO_3$ (x=0.0125, 0.0250, 0.0500, 0.0750 y 0.1000). Las propiedades estructurales y ópticas de las SS se determinaron mediante difracción de rayos X (DRX) y las espectroscopías de absorción óptica y luminiscente. Los patrones de DRX de las muestras confirman la presencia de la fase cúbica del $Y_2O_3$. Los espectros de absorción presentan una banda entre 200 nm y 250 nm, asociada a la transición electrónica fundamental del $Y_2O_3$, y entre 850 nm y 1050 nm se observan los máximos asociados a la transición $^2F_{7/2}→^2F_{5/2}$ del $Yb^{3+}$. En los espectros de excitación se observan dos bandas amplias, la primera con un máximo en ~210 nm que se podría asociar a la transición fundamental del $Y_2O_3$ y la segunda, con un máximo en ~230 nm, se asigna a un estado de transferencia de carga ligante metal $(TCLM) O^{2-/-}→Yb^{3+/2+}$. En los espectros de emisión de las muestras de $Y_2O_3: Yb^{3+}$ se presentan los máximos característicos asociados a las transiciones $f→f$ del $Yb^{3+}$. Finalmente, mediante el modelo del corrimiento químico, que permite referir niveles electrónicos a la energía del vacío, se construyó un diagrama de niveles de energía de las SS $Y_{2-x}Yb_xO_3$, que permite racionalizar el conjunto de las observaciones experimentales.

Películas de Zn2GeO4:Mn2+ con luminiscencia persistente para futuras aplicaciones en energías renovables

Los materiales que presentan persistencia luminiscentes o fosforescencia, han sido de gran interés para las aplicaciones en dispositivos electrónicos [1] y en aplicaciones biomédicas [2]. Los primeros materiales fosforescentes, que se conocen por sus aplicaciones actuales, están basados en sulfuros, en especial el ZnS:Cu, Co [3], que ha sido usado en pinturas luminiscentes y relojes [4]. El inconveniente de estos materiales es el tiempo corto de persistencia. Actualmente, uno de los materiales fosforescentes que se está estudiando es el germanato de zinc dopado con manganeso (Zn2GeO4:Mn2+). Cuando en este compuesto se incorpora el litio (Li+) como co-dopante, la persistencia perdura hasta por 10 min. En este trabajo se expone la síntesis de películas de Zn2GeO4:Mn2+ por la técnica de rocío pirolítico ultrasónico (RPU). Se optimiza el dopaje mediante variaciones en el porcentaje del Mn2+, con el fin de obtener la mejor persistencia de la luminiscencia. Además, se muestra un estudio químico de la síntesis del material encaminado a mejorar la persistencia, prescindiendo de otro co-dopante. [1] S. Wu, Y. Li, W. Ding, L. Xu, Y. Ma, L. Zhang, Recent Advances of Persistent Luminescence Nanoparticles in Bioapplications, Nano-Micro Lett. 12 (2020) 1–26. [2] B. Can-Uc, J.B. Montes-Frausto, K. Juarez-Moreno, J. Licea-Rodriguez, I. Rocha-Mendoza, G.A. Hirata, Light sheet microscopy and SrAl2O4 nanoparticles codoped with Eu2+/Dy3+ ions for cancer cell tagging, J. Biophotonics. 11 (2018) 1–8. [3] C. Xia, M. Zhou, M. He, L. Yang, M. Liu, P. Zhou, H. Chen, F. Wang, Experimental and theoretical studies on luminescent mechanisms and different visual color of the mixed system composed of MgGeO3:Mn, Eu and Zn2GeO4:Mn, Int. J. Mod. Phys. B. [4] 2016_Book_PhosphorsUpConversionNanoParti.pdf, (n.d.).

Estados de transferencia de carga en óxidos dopados con lantánidos: de la pigmentación naranja a la emisión roja y más allá

Los estados de transferencia de carga juegan un papel importante en la naturaleza, por ejemplo, son esenciales para la vida en la Tierra pues operan en la fotosíntesis. En sistemas inorgánicos, algunos óxidos dopados con Eu$^{3+}$ presentan estados de transferencia de carga ligante metal (TCLM), que intensifican la respuesta luminiscente. La comprensión del estado TCLM O$^{2-/-}$ → Eu$^{3+/2+}$, en combinación con modelos fenomenológicos, proveen la base para la construcción de diagramas de energía que permiten racionalizar hallazgos experimentales que involucran la activación de la luminiscencia por estados localizados y deslocalizados referidos al ion lantánido. En este trabajo se presentan resultados de Y$_2$O$_3$ dopado con Pr y Tb; distintas composiciones de la solución sólida SrTi$_{1-x}$Zr$_x$O$_3$ (STZO) dopadas con Pr, y algunos titanatos dopados con Yb. La difracción de rayos X muestra que los iones lantánidos (0.1 % mol a 1 % mol) se incorporan a las diferentes estructuras cristalinas de los compuestos anfitriones. De acuerdo con los espectros de absorción UV-Vis y de emisión y excitación fotoluminiscente, la respuesta óptica de todos los compuestos está condicionada por estados de TCLM. En el caso del Y$_2$O$_3$ la presencia de Pr$^{4+}$/Tb$^{4+}$ produce una banda de absorción ancha que se extiende hasta los 650 nm, confiriendo una pigmentación naranja, cuyo origen se explica por estados de TCLM O$^{2-/-}$ → Pr$^{4+/3+}$/ Tb$^{4+/3+}$. En los compuestos STZO, la intensidad relativa de la emisión azul verdosa y roja del Pr$^{3+}$ está modulada por la energía del estado de TCLM O$^{2-/-}$ → Ti$^{4+/3+}$ asociado al material anfitrión. Finalmente, la emisión alrededor de 1000 nm del Yb$^{3+}$ en los titanatos está correlacionada con el estado de TCLM O$^{2-/-}$ → Ti$^{4+/3+}$. Dado que en este caso la banda de absorción/excitación se localiza desde el UV hasta el violeta, y la emisión ocurre en el cercano IR, hay corrimiento descendente de fotones.

Estudio de películas delgadas del compuesto de perovskitas de oxisulfuros BaTi(O$_{1-x}$S$_x$)$_3$ depositadas por spin coating para su aplicación en celdas solares

Se depositaron películas delgadas del compuesto de perovskitas de oxisulfuros BaTi(O$_{1-x}$S$_x$)$_3$ mediante la técnica de spin coating, utilizando una solución formada por un compuesto de perovskita BaTi(O$_{0.5}$S $_{0.5}$)$_3$ y etanol con una concentración molar de 0.5 (128.65 g/L), todos los depósitos se realizaron a una velocidad de 780 rpm, la cantidad de solución varió en cada deposito, siendo de 1, 2 y 3 gotas (cada gota de aproximadamente 50 $\mu$L). Después de los depósitos, las películas fueron tratadas térmicamente en un horno tubular a una temperatura de 400 °C, en una atmósfera de Ar y CS$_2$ con un flujo de 1 lpm durante una hora. Después del tratamiento térmico, las películas se caracterizaron estructural, vibracional y ópticamente. La composición elemental y espesor de las películas se obtuvo mediante la técnica EDX-RF, la película que presentó un mayor aumento de azufre fue la de menor espesor, con un espesor de 289 nm y un 28.7 % de azufre. La estructura cristalina en las muestras se midió con la técnica XRD, y se encontró que presentaban una estructura cristalina hexagonal. Las propiedades ópticas se obtuvieron a partir de la técnica de espectroscopia UV-Vis-NIR en absorción en el rango de 600 a 950 nm. A partir de estos resultados y utilizando la ley de Lambert-Beer, fue posible calcular el coeficiente de absorción en las tres películas, el cual fue mayor a 4x10$^4$ cm$^{-1}$ en los tres casos en la región medida, finalmente usando el método de Tauc, se encontraron las bandas prohibidas de las tres muestras, afirmando la relación entre la cantidad de azufre y el ancho de la banda prohibida óptica, las películas tenían una banda prohibida de 1.51, 1.45 y 1.35 eV para porcentajes de azufre de 24,3, 25,3 y 28,7 respectivamente.

Bidimensional thermal waves crystals on the plane wave method

The plane-wave method (PWM) is used to compute the complex band structure of a two dimensional thermal wave crystal (TWC). The TWC is a periodic structure that controls the propagation of non-Fourier heat via temperature wave interference. The Cattaneo-Vernotte (CV) heat conduction theory is used to model thermal wave-like propagation. However, using the CV wave equation, it is not possible to obtain an eigenvalue equation for the frequency. In this work, we investigate an extension of the PWM for a 2D-TWC that solves a complex eigenvalue equation for the Bloch wave vectors.

Correlacionando el análisis estructural con la caracterización fotoacústica para determinar las propiedades térmicas en metales y semiconductores

El desarrollo de nuevos materiales requiere el uso de técnicas avanzadas de caracterización para detectar defectos en semiconductores. Los métodos convencionales, aunque ampliamente utilizados, pueden ser destructivos y costosos. Técnicas sin contacto como la radiometría y las técnicas fototérmicas, incluyendo la fotoacústica, han surgido como herramientas valiosas para estudiar propiedades térmicas, defectos y propiedades de gases en materiales. Sin embargo, existe una falta de metodología sistemática para establecer una correlación entre el análisis estructural y la caracterización radiométrica, a menudo descuidando factores instrumentales en las metodologías fototérmicas. Este estudio se centra en la aplicación de la fotoacústica de dominio de frecuencia para determinar la difusividad térmica y elucidar la metodología involucrada. La señal fotoacústica se analiza en términos de contribuciones instrumentales y de materiales. Se emplean metales cristalinos (Al, Pt, Ti, Cu, Steel 1030 y latón) y semiconductores (Si y GaSb-Te) como muestras para establecer la correlación entre propiedades térmicas obtenidas a través de la fotoacústica y el método de relajación térmica con las propiedades estructurales de los materiales. La caracterización de las muestras se realiza utilizando difracción de rayos X y microscopía electrónica de barrido. Comprender la interacción entre la estructura del material y las propiedades térmicas es crucial para una caracterización precisa. Las interacciones electrón-fonón y fonón-fonón se ven influenciadas por el orden cristalino, lo que afecta la eficiencia del transporte de calor. Los defectos en los materiales, como dislocaciones, vacantes y límites de grano, dificultan el transporte de calor térmico. El estudio realizado por Debajyoti et al. explora la correlación entre la difusividad térmica, la conductividad eléctrica y la fracción de volumen cristalino, enfatizando la importancia de la calidad cristalina en la determinación de las pro

Termoelectricidad en múltiples barreras electrostáticas de fosforeno

La termoelectricidad hace posible la conversión de calor en energía eléctrica, por lo tanto el desarrollo de dispositivos termoeléctricos eficientes nos permitirá aprovechar el calor residual y transformarlo en electricidad, constituyendo una fuente de energía limpia que beneficia al medio ambiente. El surgimiento de los materiales bidimensionales a dado un nuevo impulso a esta área de estudio, ya que materiales como el fosforeno poseen una alta movilidad electrónica y un amplio gap energético, así como una baja conductividad térmica comparada con el grafeno, propiedades que lo hacen ser de los materiales bidimensionales más prometedores en la termoelectricidad. En el presente trabajo se estudia la respuesta termoeléctrica de un sistema formado de barreras electrostáticas a lo largo de una capa de fosforeno. Se utiliza la metodología de matriz híbrida y el formalismo de Landauer-Büttiker, para la obtención de las propiedades de transporte y termoeléctricas. Encontrando que para una sola barrera la conductancia electrónica presenta una región de conductancia debida a los estados confinados en la barrera y un gap adicional al intrínseco, que llamamos gap secundario, es en los bordes de estos gaps se tienen los mejores valores para las propiedades termoeléctricas. Cuando aumentamos el número de barreras a dos se originan nuevos picos en la conductancia electrónica en la región del gap secundario y en la región de estados confinados en la barrera. Estos picos en la conductancia electrónica producen una respuesta en el coeficiente Seebeck, el factor de potencia, la conductancia térmica electrónica, la figura de mérito y la eficiencia a potencia máxima. Al incrementar la temperatura los picos en todas las propiedades termoeléctricas tienen mayor intensidad y anchura. Al seguir añadiendo más barreras y pozos se tiene una mejora en el coeficiente Seebeck, factor de potencia y figura de mérito, por lo tanto se alcanza una mayor eficiencia termoeléctrica.

Modelos de enlace fuerte elásticos: átomos y moléculas artificiales

Recientemente, se ha demostrado la validez de estos modelos de enlace fuerte para la obtención de la estructura de bandas de espectros de frecuencia correspondientes a sistemas elásticos estructurados, tales como arreglos de resonadores elásticos unidos entre sí por estructuras localmente periódicas. Estos sistemas son una tipo de sistema análogo clásico de ondas mecánicas para emular propiedades ondulatorias de los cristales atómicos (sistemas cuánticos). Las estructuras elásticas descritas, se pueden interpretar en cierto sentido como cristales atómicos artificiales. Estos sistemas consisten en arreglos de átomos artificiales (resonadores elásticos) interactuantes. Tales estructuras se consideran nuevos materiales clásicos artificiales que ya están bajo estudio y muestran algunas propiedades ondulatorias novedosas y emergentes que a las que deben el nombre de meta-materiales elásticos.

Propiedades termoeléctricas en superredes tipo Fibonacci basadas en bicapa de grafeno

Estudiamos las propiedades de transmisión, transporte y termoelecricidad en superredes de bicapa de grafeno en sistemas aperiódicos tipo Fibonacci. Aplicamos el método de la matriz híbrida y el formalismo de Sturm-Liouville para obtener la transmitancia, el formalismo de Landauer- Büttiker y los coeficientes del transporte para calcular la conductancia, el coeficiente Seebeck, el factor de potencia y la figura de mérito. En particular, analizamos cómo el orden aperiódico en comparación con las superredes periódicas puede modificar las minibandas de energía, las resonancias Fano, las curvas de conductancia y si pueden mejorar las propiedades termoeléctricas de las bicapa de grafeno.

Balance total de energía en agua subenfriada y velocidad del frente líquido-sólido en el estado estacionario

En este trabajo se presenta el estudio de la dinámica de transición de fase en agua subenfriada utilizando un modelo bidimensional que incorpora la curvatura del frente líquido-sólido con forma de dendrita. La solución de la ecuación no lineal en la interfaz y la de calor en cada fase se resuelven utilizando un método híbrido de elemento finito para la parte espacial 2D y diferencia finita en la parte temporal. La ecuación de movimiento de la interfaz se obtiene a partir de un balance general de energía en todo el sistema en lugar de utilizar el tradicional balance local de energía en la interfaz. En la ecuación de movimiento aparece un término adicional que depende de la diferencia entre las densidades del líquido y del sólido, cambiando la velocidad del frente en el estado estacionario. Finalmente, se compara el resultado con datos experimentales de la formación de dendritas reportados en la literatura, produciendo una mejor aproximación a los datos experimentales que otros modelos previamente reportados.

Fotoluminiscencia de iones activos en estructuras multicapa de silicio poroso tipo rugate

Se investigan teóricamente estructuras multicapa tipo rugate basadas en silicio poroso con iones activos incorporados. Las estructuras multicapa consisten en diferentes perfiles sinusoidales del índice de refracción diseñados para mostrar la mayor amplificación del campo eléctrico a una longitud de onda de 1 μm. Se muestra que es posible incrementar la localización del campo eléctrico optimizando los parámetros de diseño y, por lo tanto, mejora directamente la fotoluminiscencia de los iones activos. Las propiedades luminiscentes de los iones activos incorporados en las estructuras de silicio poroso se calculan a partir de un modelo basado en la teoría de transferencia de energía de resonancia de Förster (FRET). Este modelo considera el efecto del campo eléctrico debido a las estructuras y los procesos de transferencia de energía entre donantes y aceptores y permite estudiar la dinámica luminiscente en este tipo de sistemas. Se demuestra que se obtiene una mayor intensidad en la emisión de iones a partir de las estructuras con mayor amplificación del campo eléctrico. Además, se observa que la emisión de iones activos depende de la estructura multicapa del silicio poroso y de la concentración de iones. Asimismo, se observa una mayor luminiscencia a medida que aumenta la densidad del aceptor. Del mismo modo, los tiempos de vida del donante y del aceptor también dependen de la densidad del aceptor, aunque no depende de la estructura porosa del silicio. Las estructuras propuestas tienen potenciales aplicaciones optoelectrónicas basadas en Si para la región espectral del infrarrojo cercano [1]. [1] Rivera, A., Lazcano, Z., & Meza, O. (2023). Enhanced photoluminescence of active ions in rugate type multilayer structures. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 436, 114410.

Modelado de propiedades ópticas de bicapas nanoestructuradas de NbN/Nb y TiN/Ti mediante DDA: efecto de la rugosidad

El desarrollo de materiales nanoestructurados donde se puedan sintonizar sus propiedades (ópticas, eléctricas, mecánicas, etc.) se ha estudiado intensamente en diferentes materiales (metales, semiconductores y aislantes) presentados como películas delgadas y/o nanopartículas. Es conocido que, tanto en películas delgadas como en nanopartículas, la respuesta obtenida de estos materiales es considerablemente diferente a la de su contraparte en bulto. El estudio del efecto de la morfología y la rugosidad en propiedades ópticas de películas delgadas se ha explorado muy poco, puesto que resulta complicado sintetizar muestras con un control de su morfología y/o rugosidad. En el caso de películas delgadas, la combinación de dos factores, disminución del espesor y rugosidad, produce un confinamiento local (rugosidad) y global (película delgada) de los electrones libres o de conducción. Este confinamiento influye en un cambio de la función dieléctrica, que a su vez modifica drásticamente las propiedades ópticas del material: reflexión, transmisión y absorción. En este trabajo se estudia el efecto de la rugosidad en la respuesta óptica de películas delgadas nanoestructuradas de Nb, NbN, Ti y TiN, en un arreglo bicapa del tipo NbN/Nb y/o TiN/Ti, utilizando la aproximación del dipolo discreto (DDA). Para los cálculos, se utilizaron diferentes patrones de rugosidad aleatorios, obtenidos de imágenes de topografía de AFM de películas delgadas de Nb. Mostramos los cambios en la intensidad y forma de las líneas espectrales ópticas debido a los patrones de rugosidad. Además, también presentamos la intensidad del campo eléctrico en la superficie rugosa.

Vidrios invertidos dopados con Dy$^{3+}$: una alternativa para emisores de luz eficientes

La iluminación basada en LEDs ha demostrado un impacto energético favorable debido a su eficiencia, durabilidad, versatilidad, calidad de luz y capacidad de control. Por ello, su continua evolución y desarrollo son atractivos para aplicaciones cada vez más complejas así como la generación de ambientes de iluminación específicos, promoviendo así un futuro sostenible. Entre las alternativas viables para complementar la tecnología LED, actualmente existen sistemas vítreos no convencionales, conocidos como vidrios invertidos, los cuales son de interés debido a su baja energía de fonón. Esta característica les confiere alta capacidad de conversión de fotones de alta energía hacia luz visible e IR para aplicaciones dispositivos de iluminación donde se requiere alta intensidad, por ejemplo. De esta manera, se propone sintetizar y analizar las propiedades estructurales y luminiscentes del sistema vítreo invertido $K_2 O-SrO-P_2 O_5$ dopado con Dy$^{3+}$, como una alternativa para aplicaciones láseres y de iluminación de última generación (WLEDs), en la región del amarillo del espectro visible. Así mismo, se presentan resultados sobre el análisis de la eficiencia de emisión en el marco de la teoría fenomenológica de Judd-Ofelt.

Modulación de estados de cavidad y campo eléctrico asociado en una cavidad incrustada en un cristal fotónico dieléctrico-grafeno

En este trabajo investigamos la modulación de los estados localizados de cavidad y el campo eléctrico asociado debido a una cavidad incrustada en el centro de un cristal fotónico unidimensional dieléctrico-grafeno. La estructura propuesta consta de estructuras multicapa de dieléctrico-grafeno (que llamaremos espejos) que rodean una cavidad dieléctrica, dicha cavidad puede contener capas de grafeno simétricamente separadas y con una potencia químico diferente a las láminas de grafeno en los espejos. Se calculan los espectros de transmisión de las ondas electromagnéticas incidentes empleando el formalismo de la matriz de transferencia; además, la conductividad óptica del grafeno se emplea teniendo en cuenta tanto las contribuciones intra como interbanda. Encontramos que este tipo de cavidades ópticas en cristales fotónicos 1D con grafeno inducen la formación de estados localizados en la región de banda prohibida de baja frecuencia o gap inducido por el grafeno. Lo anterior es debido al rompimiento de la periodicidad en la celda unitaria que forma el cristal, además, estos estados se pueden modular mediante el número de láminas de grafeno tanto en los espejos como dentro de la cavidad, así como el potencial químico de dichas láminas. Además, se calcula el campo eléctrico asociado al máximo en el espectro de transmisión generado por el estado de cavidad. Se encuentra que dicho campo eléctrico está bien localizado dentro de la cavidad con una forma simétrica, así mismo, la amplitud del campo puede ser modulada en función del potencial químico y las láminas de grafeno dentro de la cavidad y en los espejos. Finalmente se muestra que se puede producir campos eléctrico no simétrico dentro de la cavidad cuando se tiene un perfil no periódico de potencial químico en las láminas de grafeno que están dentro de la cavidad.

Estudio de propiedades ópticas de cristales fotónicos 1D con grafeno de celda unitaria bi-periódica

En este trabajo se hace la deducción analítica de la la estructura de bandas fotónicas, la relación de dispersión, así como los espectros microscópicos de transmisión y reflexión para un cristal fotónico dieléctrico-grafeno unidimensional de celda unitaria bi-periódica en el potencial químico. La celda unitaria consta de dos láminas de grafeno separadas por un medio dieléctrico isotrópicos de constante arbitraria $\epsilon$, donde el potencial químico para la primera lámina de grafeno es $\mu_{a}$ y para la segunda lámina es $\mu_{b}$, respectivamente. Las expresiones analíticas para las bandas fotónicas, la relación de dispersión y los espectros de transmisión y reflexión de ondas electromagnéticas incidentes se deducen con ayuda del formalismo de matriz de transferencia; además, se implementa la conductividad óptica del grafeno teniendo en cuenta tanto las contribuciones intra como interbanda. Encontramos que esta estructura fotónica bi-periódica de potencial químico, muestran la formación de nuevos gaps fotónicos en comparación con el cristal fotónico de grafeno dieléctrico unidimensional convencional, además, estas regiones de no propagación pueden ser vistas directamente de los espectros de transmisión y reflexión que se calculan a partir de las expresiones encontradas. Finalmente encontramos que los nuevos gaps fotónicos que se forman, pueden modular su espesor en frecuencia a través de los valores del potencial químico en las láminas de grafeno de la celda unitaria.

Análisis teórico y numérico del efecto de la capa de bloqueo electrónico basada en $Al_{0.90}In_{0.10}N$ sobre el campo eléctrico y el confinamiento de portadores en la región activa de un LED UVC

En el presente trabajo se analiza de forma numérica el efecto de la concentración de portadores en una estructura LED basada en $AlGaN$ con una capa de bloqueo electrónico de $Al_{0.90}In_{0.10}N$. Las concentraciones de huecos utilizadas se encuentran por debajo del límite de saturación de $Mg$ sobre $GaN$ el cual, a nivel experimental se ha encontrado en trabajos previos del grupo de trabajo y en el estado del arte que es posible obtener una concentración de huecos de $2x10^{19}cm^{−3}$ sin efectos de auto compensación. Para los espesores, se consideran desde 10 nm hasta 100 nm, basado en resultados experimentales para capas basadas en $AlInN$ con una concentración de hasta 0.21 fracción molar de $In$ en la aleación sin separación de fases. Para el presente trabajo se compararon diferentes espesores y concentraciones de portadores en una estructura LED UV con pozos cuánticos de 0.55-0.60 fracción molar de Al en $AlGaN$ para la región activa en donde el efecto de confinamiento en la fase hexagonal es considerado. Finalmente se utilizaron diseños para el electrodo sobre una película delgada de $Al_{0.24}Ga_{0.76}N$ permitiendo mejoras en la $R_S$ de la estructura sin disminuir la emisión de luz UVC.

Efecto cuántico de Hall y estados coherentes de Landau en ángulos mágicos de la bicapa de grafeno rotada

Flat band electronic modes in twisted graphene bilayers are responsible for superconducting and other highly correlated electron-electron phases. Although some hints were known of a possible connection between the quantum Hall effect and zero flat band modes, it was not clear how such a connection appears. Here the electronic behavior in twisted bilayer graphene is studied using the chiral model Hamiltonian. As a result, it is proved that for high-order magic angles, the zero flat band modes converge into coherent Landau states. Then it is proved that the square of the Hamiltonian, which is a 2×2 matrix operator, turns out to be equivalent in a first approximation to a two-dimensional quantum harmonic oscillator. The interlayer currents between graphene's bipartite lattices are identified with the angular momentum term while the confinement potential is an effective quadratic potential. By considering the zero-mode equation, the boundary conditions, and a scaling argument, a limiting quantization rule for high-order magic angles is obtained. From there, an equipartition and quantization of the kinetic, confinement, and angular momentum contributions are found.

Transiciones de fases magnéticas en Fe$_{1-x}$Co$_{x}$Ge: un estudio de primeros principios con escalamiento de espín

Se presenta un estudio de las propiedades estructurales y electrónicas de la solución sólida Fe$_{1-x}$Co$_{x}$Ge en la estructura no-centrosimétrica B20. Para ello, se han realizado cálculos de primeros principios, mediante la teoría del funcional de la densidad (DFT), usando el método de pseudopotenciales con bases mezcladas (MBPP) en dos diferentes fases: no-magnética (NM) y ferromagnética (FM). En particular, se analiza la evolución del momento magnético en función de la concentración de Co en la solución sólida y se discuten las características electrónicas de las diferentes fases magnéticas encontradas en la solución. Debido a la importancia de la adecuada descripción del momento magnético, se examina y se contrasta el enfoque de escalamiento del espín (ssxc) en la energía de intercambio y correlación dentro de DFT, con el fin de determinar sus efectos en las propiedades de interés previamente mencionadas.

Estudio y efecto de metales pesados originados por plaguicidas en suelo y agua en los cultivos de berrys y aguacate en el Municipio de Chilchota

La contaminación que genera la agricultura intensiva por el uso de agroquímicos provoca daños severos al medio ambiente, los impactos ambientales más importantes de la agricultura moderna repercuten sobre: la calidad del suelo, provocando su erosión, salinización y pérdida de biodiversidad; sobre la calidad del agua, contaminando y agotando los acuíferos; sobre los hábitats de vida silvestre y el paisaje debido a una deforestación sin control y un incorrecto uso del suelo. En este contexto el objetivo de este trabajo fue determinar la presencia de metales pesados (MP) en los suelos agrícolas del municipio de Chilchota. Para la presente investigación se realizó la caracterización química de las aguas de diferentes manantiales del Municipio (3 sitios de muestreo) a través de espectrofotometría de emisión por plasma y el análisis de muestras de suelos de los campos cultivados (7 sitios) con Fluorescencia de Rayos X. Se determinó en los sitios de muestreo de agua, la presencia de Pb en 0.5 ppm, As 0.09 ppm, Sr 0.07 ppm, Co 0.01 ppm como elementos de estudio de interés. Por otra parte, se encontró a través DRX que los suelos están compuestos con una alta cantidad de Si con un 12%, Fe con un 11%, Al en un 5%, Ca 2%, entre otros elementos como K, Na, Mg, Sr, Cr, en menores cantidad porcentuales, mientras que Zn, Cu, Ni, Ba, Zr se encuentran en ppm, Cabe resaltar que se hizo un análisis por óxidos, dando como resultados, concentraciones altas de SiO2, Al2O3 y Fe2O3, mayoritariamente.

Interacción del L-ácido ascórbico $C_{6}H_{8}O_{6}$ con el radical libre $HO_{2}$, usando métodos DFT de primeros principios

Se estudió la interacción molecular del L-ácido ascórbico $C_{6}H_{8}O_{6}$ en medio acuoso con el radical libre $HO_{2}$ (hidroperoxilo), bajo la teoría de funcionales de la densidad (DFT). Realizamos relajaciones estructurales utilizando el paquete computational Quantum ESPRESSO. Se obtuvieron las estructuras óptimas de los dos casos considerados, dependiendo de la posición inicial de la molécula de $HO_{2}$ respecto al $C_{6}H_{8}O_{6}$. Se utilizó el formalismo del pseudopotencial, bajo las aproximaciones LDA (PZ) y GGA (PBE) para la energía de correlación e intercambio. Se observa que el L-acido ascórbico absorbe al $HO_{2}$, obteniendo energías de adsorción —para todos los casos considerados— en el intervalo entre –0.74 y –0.67 eV. Se observa que el L-ácido ascórbico tiene el potencial de romper los radicales libres, en concordancia con resultados experimentales.

Transición de fase magnética y dinámica de red en función de la presión en FeGe: un estudio de primeros principios

Se presenta un estudio de la evolución de la dinámica de red en el compuesto FeGe (con estructura B20 no-centrosimétrica) en función de la presión, para dos fases magnéticas: no-magnética (NM) y ferromagnética (FM). Lo anterior se ha realizado mediante cálculos de primeros principios basados en la teoría del funcional de la densidad (DFT), usando el método de pseudopotenciales con bases mezcladas (MBPP) y la teoría perturbativa del funcional de la densidad (DFPT). Se analiza el cambio en las frecuencias fonónicas al tomar en cuenta el magnetismo, para diferentes valores de presión aplicada, considerando el rango de valores alrededor de la presión de transición de fase magnética reportado experimentalmente, y determinado por nuestros cálculos. Se observa que al tomar en cuenta el magnetismo se tiene una reducción en el espectro fonónico, lo cual es más notable para los modos acústicos en la vecindad del punto de alta simetría R. Dichos efectos se ven atenuados por el incremento de la presión aplicada en el sistema, lo cual indica una correlacion entre el magnetismo y los ya mencionados modos fónonicos.

Generación de fotocorriente en heteroestructuras basadas en materiales 2-D de dicalcogenuros de metales de transición con grafeno incrustado

En este trabajo estudiamos la viabilidad de emplear heteroestructuras basadas en múltiples bicapas de dicalcogenuros de metales de transición 2-D con incorporación de capas de grafeno, como región intrínseca de dispositivos fotovoltaicos con estructura tipo p-i-n. Primeramente se estudian las propiedades ópticas de sistemas de múltiples bicapas de dicalcogenuros. Los espectros de absorción, transmisión y reflexión son calculados. Se muestra que la absorción de las heteroestructuras exhibe picos resonantes a energías menores a los gaps de las capas aisladas de dicalcogenuros. Los picos de resonancia son sintonizados al variar el número de bicapas en la estructura. De esta forma, logramos extender la respuesta espectral de las heteroestructuras mediante absorción resonante a bajas energías. Posteriormente evaluamos la eficiencia cuántica externa y el incremento de la fotocorriente por efecto de las resonancias en las heteroestructuras.

Caracterización de amplificadores ópticos en vidrios de $Zn_3(PO_4)_2$ dopados con $Er^{3+}−Yb^{3+}$ mediante espectroscopia Raman y luminiscente

La obtención de materiales para el desarrollo de dispositivos ópticos, como diodos emisores de luz (LED), amplificadores ópticos, sensores y láseres, es una de las investigaciones para implementar la eficiencia de este tipo de dispositivos. Una de las alternativas que se realiza es por medio de vidrios dopados con tierras raras ya que estos elementos tienen características especiales, como emisión y absorción en intervalos de longitud de onda estrechos, así como el material huésped (vidrios dopados) son relativamente insensibles a las transiciones de emisión y absorción es decir estas transiciones son débiles, y la vida útil de los estados metaestables es larga, así como una la tendencia de una eficiencia cuántica alta. En este trabajo se presenta un estudio en vidrios de fosfato de zinc dopados con erbio e iterbio, realizando variación de concentraciones para mejorar sus características ópticas, dichos resultados son presentados por Raman y fotoluminiscencia.

Generalización de la técnica de espectroscopía acústica resonante para la caracterización de materiales arbitrarios

En este trabajo se modifica la técnica experimental, denominada espectroscopía acústica resonante (ARS) sin contacto, para poder aplicarse a materiales arbitrarios en general. La técnica estándar se usa en materiales paramagnéticos para determinar sus propiedades elásticas . Con el fin de que su uso pueda aplicarse a materiales no paramagnéticos y se puedan medir propiedades mecánicas de muestras, sin la necesidad de recurrir a ensayos destructivos de caracterización. Se proponen recubrimientos y tintas que incluyen materiales conductores en las posiciones del material donde los sensores deben excitar y detectar vibraciones específicas. Esta técnica se aplica en la caracterización de barras de madera y acrílico cilíndricas para determinar experimentalmente sus módulos de Young y de corte, a partir de vibraciones compresionales, torsionales y flexionales. Las medidas experimentales y los análisis correspondientes muestran resultados prometedores en intervalos de frecuencias de 500 a 20 000 Hz. Se discuten algunos retos por resolver para mejorar la técnica.

Cadena artificial elástica de cis-poliacetileno

El estudio de las interacciones entre átomos vecinos es descrito por diversos modelos teóricos. A diferencia de otras realizaciones artificiales del modelo de enlace fuerte con resonadores dieléctricos, guías de ondas ópticas, cristales fotónicos y fonónicos la realización elástica de resonador acoplado ofrece un alto control sobre las interacciones entre vecinos cercanos. Por ello se diseña en COMSOL Multiphysics un sistema análogo a la molécula de cis-poliacetileno con diferentes parámetros de acoplamiento a primeros y terceros vecinos. Sintonizando los acoplamientos a primeros y terceros vecinos se puede obtener una transición de fase topológica doble. Las simulaciones son contrastadas con el modelo teórico obteniendo excelentes acuerdos.

Estudio de la dinámica de red y estabilidad en la solución sólida (Nb/Mo)C

V.A. Gil-Garrido[1,2], O. De la Peña-Seaman[2] . 1Facultad de Ciencias Físico Matemáticas (FCFM), Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP), Puebla, México. 2Instituto de Física “Luis Rivera Terrazas”, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP), Puebla, México. Dentro de los materiales superconductores, los carburos y nitruros de metales de transición (MC y MN, donde M es el metal) poseen interesantes propiedades, como son extrema dureza, altos puntos de fusión, resistencia a la corrosión, y superconductividad (SC), entre otras. En particular, el NbC (en estructura B1) posee la mayor temperatura crítica superconductora ($T_c$) de entre los carburos y nitruros, con un valor de $11.5$K. Mientras tanto, existen otros sistemas de la familia que ni siquiera han podido ser sintetizados en la fase B1, como el MoC o el MoN. Se ha propuesto que tal diferencia de estabilidad entre compuestos de la misma familia se deba a pronunciadas anomalías fonónicas (en el caso de NbC) o inestabilidades dinámicas (en MoC). Sin embargo, siendo Nb y Mo vecinos próximos en la tabla periódica (diferencia de un electrón en su configuración electrónica), no se ha podido determinar el efecto neto de tales diferencias en lo que respecta a la estabilidad en la fase B1. Es por ello que en este trabajo se estudia la evolución de la dinámica de red, de manera continua, mediante la simulación (por métodos de primeros principios) de la solución sólida (Nb/Mo)C, desde NbC hasta MoC. En particular, mediante el análisis de la dispersión fonónica para diferentes concentraciones determinamos la concentración de Mo a la cual el sistema deja de ser estable, así como también las propiedades electrónicas (estructura de bandas y superficie de Fermi) y su evolución en todo el rango de concentraciones estudiado. Este trabajo ha sido apoyado por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conahcyt) bajo el proyecto FOP16-2021-01-320399 y proyecto VIEP 100517450-VIEP2023.

Estudio de las propiedades termoeléctricas en estructuras magnéticas basadas en siliceno

Las llamadas estructuras versatiles en siliceno son aquellas que cuentan con la capacidad de polarizar valles y espines y al mismo tiempo presentan una respuesta magentorresistiva efectiva. Uniones magnéticas simples, superredes magnéticas periódicas y aperiódicas han resultado prometedoras como estructuras versatiles [1-3]. Sin embargo, estas estructuras han sido poco exploradas en lo que respecta a las propiedades termoeléctricas. En este trabajo analizamos el coeficiente de Seebeck y el factor de potencia en estructuras magnéticas simples, superredes periódicas y aperiódicas en siliceno. En particular, nos enfocamos en las propiedades termoeléctricas mencionadas en estructuras complejas tipo Cantor. Analizamos el impacto de la estructura auto-similar sobre el coeficiente de Seebeck y el factor de potencia. [1] D. Wang, Z. Huang, Y. Zhang, and G. Jin, Phys. Rev. B 93, 195425 (2016). [2] J. G. Rojas-Briseño, M. A. Flores-Carranza, P. Villasana-Mercado, S. Molina-Valdovinos, and I. Rodríguez-Vargas, Phys. Rev. B 103, 155431 (2021). [3] P. Villasana-Mercado, J. G. Rojas-Briseño, S. Molina-Valdovinos, and I. Rodríguez-Vargas, J. Phys.: Condens. Matter 35, 085302 (2022).

MODULACIÓN DE LAS PROPIEDADES ELECTRÓNICAS DE BICAPAS DE GaN BIDIMENSIONAL MEDIANTE UN CAMPO ELÉCTRICO EXTERNO

Los materiales compuestos por nitruro de galio (GaN) bidimensional (2D) han sido estudiados debido a sus prometedoras propiedades optoelectrónicas, por su estabilidad química y resistencia mecánica, esto es atractivo para muchas aplicaciones tecnológicas, en particular para dispositivos optoelectrónicos, fotónica, sensores e iluminación. También se ha demostrado que las propiedades optoelectrónicas del GaN 2D pueden ser moduladas con cambios en sus configuraciones, como diferentes tipos de apilamientos, dopajes, presencia de campos eléctricos. En este trabajo, usando cálculos de primeros principios basados en teoría del funcional de la densidad (DFT), reportamos las propiedades electrónicas para dos apilamientos diferentes de bicapas de GaN, con configuraciones AA y AB, en presencia de un campo eléctrico externo, considerando dos funcionales de intercambio y correlación, PBE y GLLB-SC. Investigamos la evolución de la estructura de bandas y la energía de bandgap para los dos apilamientos en presencia de un campo eléctrico externo, y podemos concluir que es posible modular la energía de bandgap, dependiendo de la intensidad del campo eléctrico (EFI), alrededor de 0.20 eV para la configuración AA y 0.60 eV para la configuración AB.

Síntesis y caracterización de nanopartículas de MoS2 sintetizadas por fragmentación láser en líquidos

En este trabajo se realizó la síntesis de nanopartículas de disulfuro de molibdeno (MoS2) por el método de fragmentación láser en líquidos, utilizando un láser Nd:YAG sintonizado en el segundo armónico (532 nm). Para este trabajo se utilizaron 6 solventes diferentes con el fin de estudiar la influencia del solvente en la formación de los nanocristales de MoS2 sintetizados. Se utilizaron las técnicas de caracterización microscopía electrónica de barrido (MEB), espectroscopía de dispersión de energía de rayos X (EDS), difracción de rayos X, espectroscopía de absorción UV-Vis, fotoluminiscencia y espectroscopía Raman. Mediante MEB se observaron estructuras geométricas semejantes a triángulos, constituidos por molibdeno (Mo) y azufre (S) con una estequiometría cercana a MoS2, de acuerdo con los resultados obtenidos por EDS. Así mismo, se observaron también estructuras que no tienen una forma bien definida, en las cuales, además de tener S y Mo, se encontró también oxígeno y carbono. Mediante difracción de rayos X se determinaron picos de difracción característicos de MoS2 en su forma hexagonal. Por medio de espectroscopía UV-Vis se obtuvieron espectros de absorción de las muestras y se observó un corrimiento al azul en el ancho de la banda de energía prohibida comparado con el material en bulto, lo cual es debido al confinamiento cuántico esperado para nanopartículas de MoS2. Empleando espectroscopía de fotoluminiscencia se observó en todas las muestras más de una banda de emisión a temperatura ambiente, lo cual podría deberse a defectos superficiales o a la incorporación de oxígeno y carbono. Finalmente, las mediciones por espectroscopía Raman ponen en manifiesto la presencia de los fonones característicos del MoS2, y algunos otros picos que podrían estar asociados con óxidos de molibdeno. Se presentan otros picos que no se han podido identificar.

Efecto del Ti$^{4+}$ en la luminiscencia del Yb$^{3+}$ incorporado al La$_2$Zr$_2$O$_7$: La importancia del estado de transferencia de carga ligante-metal de tipo O$^{2-}$/Ti$^{4+}$ $\to$ O$^{-}$/Ti$^{3+}$

El estudio y desarrollo científico de propiedades ópticas de fósforos cerámicos activados con iones lantánidos trivalentes (ILT) han aumentado considerablemente durante las últimas décadas. Estas propiedades dependen de la interacción entre el ion activador (dopante) y la matriz que lo hospeda. El La$_2$Zr$_2$O$_7$ es claro ejemplo de una matriz cerámica capaz de aceptar de buena manera diferentes ILT. En este trabajo se presenta la síntesis y caracterización de las propiedades cristalinas y ópticas de la solución sólida (SS) La$_{2-x}$Yb$_x$Zr$_2$O$_7$ ($x$ = 0.0, 0.00625, 0.0125, 0.025, 0.05 y 0.075) preparada mediante el método del complejo polimérico y calcinadas a 1000 °C por 1h. Los patrones de DRX de las muestras indican que estas poseen una estructura cúbica (Fm3m) tipo Pirocloro (A$_2$B$_2$O$_7$). Los espectros de absorción muestran una banda centrada en 220 nm asociada con la transición fundamental de la matriz y el aumento de la intensidad del pico alrededor de 980 nm asociado con la transición $^2$F$_{7/2}$ $\to$ $^2$F$_{5/2}$ del Yb$^{3+}$. En los espectros de excitación se observa una banda similar en 240 nm asociada con la matriz y la mayor intensidad de emisión corresponde a la muestra La$_{1.9875}$Yb$_{0.0125}$Zr$_2$O$_7$. Se agregaron 20 ppm y 200 ppm de Ti$^{4+}$ a la muestra de mayor intensidad de emisión y se determinó la respuesta del Yb$^{3+}$ al incorporar el Ti$^{4+}$ en las SS´s. Se observó que al incorporar Ti$^{4+}$ en cantidades de ppm en circonatos de alcalinotérreos, se logra estabilizar un estado de transferencia de carga ligante-metal (TCLM) del tipo O$^{2-}$/Ti$^{4+}$ $\to$ O$^{-}$/Ti$^{3+}$, el cual tiene gran afinidad con diversos ILT como el Yb$^{3+}$. A partir de modelos fenomenológicos que permiten construir diagramas de energía de niveles electrónicos de energía, se propone una explicación unitaria de las propiedades ópticas del La$_2$Zr$_2$O$_7$ dopado con iterbio y titanio.

$La(CrMnFeAlGa)O_{3}$ una nueva cerámica de alta entropía: estudio estructural, dieléctrico y magnético

Los sistemas cerámicos de alta entropía son materiales compuestos por 5 o más cationes equimolares aleatoriamente distribuidos en sitios cristalográficos específicos que en el último año han despertado gran interés científico-tecnológico debido a su estabilidad térmica a alta temperatura, baja conductividad térmica y novedosas propiedades físicas. Las ortocromitas de fórmula química $RCrO_{3}$ (R = Y, y tierras raras) son semiconductores, algunos de ellos multiferroicos, y otros con interesantes propiedades magnéticas a bajas temperaturas. Aquí, se ha aplicado el enfoque de alta entropía a esta clase de materiales cerámicos. Así, este trabajo trata de la síntesis del sistema perovskita $LaCrO_{3}$, que ha migrado hacia un sistema de alta entropía mediante la progresiva sustitución equimolar de Cr por Mn, Fe, Al y Ga para obtener los compuestos cerámicos $La(CrMn)O_{3}$, $La(CrMnFe)O_{3}$, $La(CrMnFeAl)O3_{3}$ y $La(CrMnFeAlGa)O_{3}$. Las muestras se sintetizaron utilizando la técnica de reacción en estado sólido. La estructura cristalina y la microestructura se caracterizaron mediante difracción de rayos X y microscopía electrónica de barrido (SEM). Las medidas dieléctricas mostraron un aumento en la constante dieléctrica y la conductividad eléctrica al aumentar los cationes de las muestras. Por otro lado, la susceptibilidad magnética vs T indica que la transición antiferromagnética, $T_{N}$ decrece con el aumento de los cationes.

Polarización de valles-espín y magnetorresistencia en superredes magnéticas basadas en siliceno: Monómeras, dímeras y trímeras en función de la altura de las barreras

En el presente trabajo se presentan los estudios de las propiedades de transporte tal como la conductancia, polarización de valles y espín, así como la magnetorresistencia túnel (TMR, siglas de su acrónimo en inglés) en tres superredes denominadas como monómeras, dímeras y trímeras basadas en siliceno. Las celdas unitarias para formas las superredes constan de una barrera con magnetización fija (+h1) seguida de un pozo y otra barrera (±h2) en la cual podemos modular su magnetización (barrera libre o suave) seguida de un pozo. Fijamos una de las barreras a una cierta altura (h1) y otra a una altura diferente (h2), siendo h1<h2. La diferencia entre cada estructura radica en el número de barreras h2 en las celdas unitarias siendo una para la monómera, dos para la dímera y tres para la trímera. Usamos el método de la matriz de transferencia para calcular la transmitancia en las estructuras y el formalismo de Landauer-Büttiker para obtener las propiedades de transporte antes mencionadas. En un estudio anterior, se mostraron los comportamientos de las propiedades de transporte en función del ancho de las barreras y los pozos en donde se obtuvo buena TMR y polarizaciones de valles y espín con oscilaciones. Tener ambas cosas (TMR y polarización) es algo complicado, se pueden obtener rangos de polarización perfectas pero la TMR se ve afectada atenuando su valor. En nuestro caso, modulando la altura de las barreras mejoramos los rangos de polarización perfecta para valles y espín y atenuamos las oscilaciones que aparecieron en el caso analizado con anterioridad. En el caso de la TMR, aunque su valor disminuyo con respecto a los resultados anteriores, aún se muestran buenos valores. Además, encontramos desdobles en las envolventes de las conductancias en función del número de barreras h2 en las celdas unitarias.

Estructura electrónica y dinámica de red del Th-fcc bajo presión: efectos de la correlación electrónica

Se presenta un estudio sistemático de primeros principios del Th-fcc (segundo elemento de la familia de los actínidos) en función de la presión aplicada en el cristal. En particular, mediante la teoría perturbativa del functional de la densidad (DFPT), y aplicando el método de pseudopotenciales de bases mezcladas (MBPP), se analiza la evolución de la ecuación de estado $pV$, la estructura de bandas y densidad de estados electrónicos, así como también la dinámica de red, todo para diferentes valores de presión aplicada hasta un valor de 20GPa. Al contar el Th con una incipiente contribución de electrones $5f$ en los estados de valencia, se analiza igualmente los efectos de correlación electrónica (DFT+U) en las propiedades anteriormente enunciadas, con miras a cuantificar los posibles efectos de tal correlación en los ingredientes determinantes para el acoplamiento electrón-fonón, como son la densidad de estados al nivel de Fermi y las frecuencias fonónicas del sistema, en función de la presión aplicada. Este trabajo ha sido apoyado por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conahcyt) bajo el proyecto FOP16-2021-01-320399 y proyecto VIEP 100517450-VIEP2023.

Estudio de la viabilidad de utilización de la perovskita SrTi(O$_{x}$S$_{1-x}$)$_{3}$ para aplicaciones en celdas solares

En los últimos años, ha surgido el interés en las perovskitas de haluro a base de plomo, que han experimentado un aumento sin precedentes en su eficiencia de conversión energética. En tan solo 10 años, han pasado del 3% al 26% de eficiencia. Sin embargo, la presencia de plomo y de una molécula orgánica las hacen poco viables para su implementación. Recientemente, se comenzó a considerar las perovskitas de calcogenuro como un candidato prometedor para llegar a sustituir a las perovskitas de haluro en las celdas solares de perovskita, utilizando un metal de transición en lugar de plomo, un metal alcalino, en lugar de la parte orgánica, y un calcógeno (S o Se) en lugar del anión. Sin embargo, existen pocos informes sobre estos materiales. En este contexto el compuesto SrTiS$_{3}$ se han predicho propiedades excepcionales para su uso en celdas solares, excepto por su ancho de banda prohibida de 0.7 eV, sin embargo, utilizando una combinación adecuada entre oxígeno y azufre este valor puede ajustarse a valores cercanos al ideal de 1.3-1.4 eV. La perovskita SrTi(O$_{x}$S$_{1-x}$)$_{3}$ se sintetizó mediante un proceso de sulfuración a 820°C durante 4 horas en una atmósfera rica en azufre, utilizando disulfuró de carbono como gas reactivo y titanato de estroncio como precursor. Del análisis de resultados, la espectrometría EDX-RF reveló una estequiometría SrTi(O$_{0.5}$S$_{0.5}$)$_{3}$. El análisis estructural mediante difracción de rayos X mostró que el material presenta dos fases cristalinas, siendo predominante la fase de perovskita hexagonal, que supera a la estructura cúbica del precursor. Además, el estudio mediante espectroscopia FT-IR reveló enlaces correspondientes a grupos funcionales de oxisulfuros, lo que respalda el análisis composicional y estructural. Finalmente por espectroscopía Uv-Vis se logró determinar que este material cuenta con un ban gap de 1.9 eV y un coeficiente de absorción muy cercano a 10$^{5}$ cm$^{-1}$ en toda la región del visible.

Estabilidad dinámica en gases espinores de Bose en redes de moiré con simetrías cuadrada y hexagonal

En este trabajo se demuestra la estabilidad dinámica de dominios magnéticos confinados en redes de moiré con geometrías cuadrada y hexagonal. Los dominios magnéticos están representados por dos componentes de estados hiperfinos de espín hiperfino de un condensado de Bose-Einstein, situadas en las mitades izquierda y derecha de las redes de moiré. La dinámica se siguió a través de la ecuación de Gross-Pitaevskii, encontrándose que para ambas simetrías, cuadrada y hexagonal existe un ángulo de rotación a partir del cual existe una estabilidad dinámica. Mientras que en particular para la simetría cuadrada existen ángulos para los cuales se rompe dicha estabilidad, estos ángulos corresponden a los llamados anguilos pitagóricos.

Propiedades ópticas y eléctricas de películas delgadas de ZnO:Sb preparadas por erosión catódica DC

Se depositaron películas delgadas de ZnO:Sb por la técnica de erosión catódica DC. Se utilizó una mezcla de polvos de ZnO y Sb2O3 para la fabricación del blanco a erosionar. La concentración nominal de Sb en el blanco fue de 0, 2, 4, 6 8 y 10 % atómico. Las películas fueron depositadas sobre substratos de vidrio y silicio. Con el fin de estudiar la cinética de crecimiento en el material se utilizó una potencia de 30 y 40 W. Las propiedades ópticas fueron estudiadas por espectroscopia UV-VIS e IR. Finalmente, las propiedades eléctricas fueron obtenidas por la técnica de efecto Hall en configuración de Van der Pauw.

Propiedades ópticas y estructurales de películas delgadas de NbO depositadas por la técnica de erosión catódica reactiva DC para posibles aplicaciones biomédicas

Películas delgadas de NbO fueron depositadas por la técnica de erosión catódica reactiva DC. Se depositaron sobre substratos de vidrio de borosilicato y silicio. La potencia DC utilizada fue de 80 W con una variación de las razones de flujo Ar/O2. Las razones de flujo utilizadas fueron 10Ar/1 O2, 5Ar/1 O2, 3Ar/1 O2 sccm. La temperatura del deposito no se varió (Tambiente). Se realizó un tratamiento térmico posterior en atmosfera abierta con el propósito observar el cambio en la estructura del material. Las propiedades estructurales de las películas fueron obtenidas mediante la técnica de difracción de rayos x. Se realizaron mediciones de espectroscopía UV-Vis, FTIR y Raman con el propósito de explorar sus propiedades ópticas. Finalmente se realizaron pruebas de corrosión en un bio-fluido.

Propiedades luminiscentes del fósforo $CaYAl_{3}O_{7}:Eu^{3+}$

La respuesta óptica del $Eu^{3+}$ incorporado en diferentes materiales ha sido ampliamente estudiada. En este trabajo se presentan los resultados de la síntesis y caracterización de las propiedades luminiscentes de las soluciones sólidas (SS) $CaY_{1-x}Eu_{x}Al_{3}O_{7} (CaYAlO:Eu^{3+})$. Las muestras se prepararon mediante la técnica del complejo polimérico y se calcinaron a 1000 °C por 4h en atmósfera de aire. La caracterización se realizó por difracción de rayos X (DRX), y espectroscopías de absorción óptica y fotoluminiscente. Los patrones de DRX confirmaron la presencia de la estructura tipo melilita con simetría tetragonal, corroborando así, la incorporación del $Eu^{3+}$ al $CaYAlO$. Los espectros de absorción revelan una banda ancha por debajo de los 300 nm asociada a la transición fundamental del $CaYAlO$, en tanto que, los espectros de excitación presentan una banda prominente con máximo alrededor de 258 nm que se asigna a un estado de transferencia de carga ligante metal $(TCLM) O^{2−}/Eu^{3+}→ O^{−}/Eu^{2+}$. Los máximos en los espectros de emisión corresponden a las transiciones entre los niveles electrónicos $^{5}D_{0}→^{7}F{j} $ del $Eu^{3+}$. La inhibición de la luminiscencia por concentración se explica con curvas de decaimiento de su intensidad. El conjunto de observaciones experimentales se explica a través de un diagrama único de niveles de energía que incluyen al activador y al material anfitrión.

Síntesis del Sistema (YLaDyErTm)Ba2Cu3O7-δ

En este trabajo, se presenta la síntesis y evolución de la red cristalina del sistema base: YBa2Cu3O7-δ (YBCO) cuando es llevado a un estado de alta entropía configuracional modificando la composición del sitio correspondiente al Y. Se seleccionaron los siguientes 4 cationes: La, Dy, Er y Tm, que satisfacen aspectos dimensionales, geométricos y electrónicos. Mediante difracción de RX se muestra que la sustitución equimolar de los 4 cationes genera sistemas isoestructurales a la base. La variación de los parámetros de red de cada una de las muestras con diferentes números de iones concuerda con la contracción lantánida al tamaño de los cationes. Se calculó la concentración de oxígeno para la muestra base considerando los parámetros de red reportados y corresponden al rango donde el sistema es superconductor. Los resultados son analizados y comparados con otros sistemas con sustituciones de lantánidos.

Medidas eléctricas de multicapas de grafeno sobre un cristal de NaCl

El grafeno es un material en 2D que se ha estudiado mucho desde que se reportó, debido a sus propiedades físicas únicas, como son propiedades de transporte eléctrico, ópticas, etc. Dentro de los métodos para sintetizar este material, hoy en día son variadas, como lo son CVD, exfoliación mecánica, entre otros. Se ha observado que en algunos métodos de síntesis el nivel de Fermi se ve afectado, en el sentido que se puede dopar al momento de la síntesis o limpieza, por otro lado, también el substrato en que se deposita influye en ciertas propiedades físicas. En este trabajo, se utilizó un cristal iónico de NaCl, para observar cómo se ven afectadas las propiedades eléctricas de multicapas de grafeno, sintetizadas mediante el método de CVD.

Estimación de la transmitancia óptica en capas de grafeno sobre Si

Los nanomateriales han cobrado una gran importancia en los últimos años debido a las diversas aplicaciones que poseen sus propiedades mecánicas, optoelectrónicas y ópticas. El grafeno es un nanomaterial 2D semiconductor que ha despertado una gran curiosidad por el estudio de sus propiedades optoelectrónicas. Particularmente, en este trabajo, nos concentramos en el estudio de la transmitancia de capas de grafeno colocadas sobre sustratos de Silicio (Si) con SiO2, debido a que experimentalmente esta consideración ayuda a obtener un incremento en el contraste. Haciendo una estimación numérica se analizará cómo varía la transmitancia, al hacer incidir sobre diferentes arreglos de capas de grafeno un rayo de luz monocromática. Para ello, se tratará al Si como un material absorbente, con un índice de refracción complejo y que está en función de la longitud de onda, mientras que el índice de refracción del SiO2 se considerará como un material libre de absorción e independiente de la longitud de onda, con un índice de refracción real e independiente de la longitud de onda.

Transmisión electrónica en redes cristalinas artificiales: Un modelo efectivo para el Borofeno $8-Pmmn$

Se propone un modelo de grafeno artificial para inverstigar la transmisión electrónica en el Borofeno $8-Pmmn$. Mediante la manipulación de los parámetros del modelo, se controla la inclinación de los Conos de Dirac y se modifican las propiedades de transmisión y polarización de corriente. Encontramos que el flujo de corriente se separa en dos haces totalmente polarizados sin necesidad de campos electromagnéticos externos o deformaciones mecánicas. Estos hallazgos tienen implicaciones en el diseño de dispositivos electrónicos basados en el Borofeno $8-Pmmn$, particularmente, en el desarrollo de la valletrónica.

Conductividad óptica y bandas de energía del Carburo 2D NbC

En este trabajo se hace un estudio de primeros principios para calcular las bandas de energía y la conductividad óptica del Carburo Bidimensional NbC , utilizando la teoría funcional de densidad y la dinámica molecular a 300K y presión atmosférica. Primeramente, se obtiene la estructura de mínima energía para el carburo NbC. Posteriormente, se calculan las bandas de energía, las funciones dieléctricas y la conductividad óptica de este material. Se encuentra que el sistema es un material conductor, como podemos ver en el cálculo de la estructura de la banda de energía. Para la conductividad óptica se observa que existen dos picos bien definidos de similar magnitud, encontramos que la conductividad máxima se observa a 3.93 eV , ubicado en la región de la luz ultravioleta, con un valor de 0.21 x 10^15/s. Hemos realizado nuestros cálculos utilizando el código de Quantum Espresso , con la aproximación GGA y GGA modificado para interacciones Van der Waals.

Tunelamiento de Klein valle-cooperativo en grafeno Kekulé

Introducimos un Hamiltoniano generalizado que describe fases topológicas observadas experimentalmente en grafeno con distorsión de Kekulé (KekGr) y predice nuevas fases. Estas fases presentan propiedades como puntos de cruce de bandas cuadráticas, separación de valle o cruce de bandas de conducción, típicamente inducidas por interacciones de acoplamiento espín-órbita de Rashba o campos de Zeeman. Los electrones en KekGr se comportan como fermiones de Dirac y presentan relaciones de dispersión pseudo-relativistas con velocidades de Fermi, masas de reposo y autopotenciales de compuerta valledependientes. Empleamos este modelo para estudiar el flujo de corriente en heterouniones $pn$ en KekGr evidenciando que el tunelamiento de Klein sucede junto con un cambio de valle. Estas heterouniones actúan como filtros perfectos y polarizadores de fermiones de Dirac masivos, esenciales para dispositivos valletrónicos.

Medida de propagación de ondas de sonido en diferentes medios

La velocidad del sonido es una propiedad física que determina cómo una onda sonora se propaga en un medio específico. Esta velocidad está influenciada por varios factores, incluyendo la composición del medio en el que se propaga la onda. En este trabajo, se empleará la técnica de fotoacústica para extraer información sobre las propiedades de diferentes materiales. Se utilizan muestras variadas como lo es acero, aluminio, así como piezas dentales; para medir la velocidad del sonido se emplearán piezoeléctricos comerciales y mediante la ayuda de un osciloscopio se mide la diferencia de tiempo cuando la onda de sonido arriba al material y cuando este es atravesado.

Estructura de un cristal mixto de las sales $KI$ y $RbI$, y propiedades ópticas de los diferentes estados de precipitación del ion $Eu^{2+}$ como impureza sustitucional en este cristal

Se caracteriza por difracción de rayos X, la estructura de un crecimiento cristalino mixto-equimolar de $KI$ y $RBI$ con $EuCl_{2}$(0.2%). Se estudian su absorción y emisión ópticas bajo templado $(Q)$ de $773K$ a T.A y añejamiento a $573K$. Se determinaron las distancias interplanares:111, 200, 220, 331, 222, 400, 331, 420, 422, 511, 440, 531, 600, 620, 533, 622, 444, 711,640, 642, 731 y 800. Estas son: 4.17(2)A, 3.16(2)A, 2.551(8)A, 2.174(6)A, 2.081(6)A , 1.801(4)A, 1.654(3)A, 1.611(3)A, 1.471(3)A, 1.386(2)A, 1.273(2)A, 1.217(2)A, 1.201(2)A, 1.138(2)A, 1.098(1)A, 1.086(1)A, 1.039(1)A, 1.008(1)A, 0.998(1)A, 0.962(1)A, 0.937(1)A, 0.900(1)A. Sin tratamiento térmico su absorción consta de bandas centradas en 262 y 355nm. Su fluorescencia, excitando en 262nm tiene una sola banda con máximo principal en 435nm y secundarios en 404 y 499nm, y, excitando en 355nm, solo tiene bandas 435 y 404nm. Luego de $Q$, su absorción tiene bandas en 262 y 355nm, y una sola banda de emisión en 431nm excitando tanto con 262 y como con 355nm. La banda en 355nm tiene un perfil tipo escalera, característico de estos sistemas que mejora por $Q$, pero se va perdiendo con el añejamiento $(49h)$. Al añejar, la banda de absorción en 262 desplaza su centro de gravedad a 270nm $(11h)$ y se ensancha $(49h)$ hacia bajas energías para centrarse en 280nm $(114h)$ y permanecer ahí hasta las $447h$. La banda de emisión en 431nm se sesga a la derecha $(11h)$, luego se recorre a 429nm $(114h)$ y adquiere un hombro en 470nm que permanece ahí hasta las $447h$. Los cambios espectrales observados sugieren que, durante el añejamiento, el $Eu^{2+}$ toma diferentes estados de agregación-precipitación dentro de la solución sólida. Estos cambios serán discutidos durante la presentación del trabajo.

Síntesis y cambios reticulares del ZnO durante la transformación isoestructural a $(ZnCuFeMnCo)O$

La estructura tipo wurzita del ZnO posee espacios tetraedrales de O2- con Zn2+ en su interior, lo que permite la sustitución de cationes con radios iónicos similares al Zn2+. En este trabajo se presentan resultados del proceso de síntesis del sistema $(ZnCuFeMnCo)O$ tomando como base el óxido ZnO. Se utiliza reacción en estado sólido y se determina la ruta térmica más eficiente para el proceso de transformación del sistema base ZnO. El Cu, Fe, Mn y Co entran al sistema en el sitio del ZnO manteniéndolo isoestructural. Un factor clave que se destaca para el proceso de síntesis es el tratamiento térmico en el intervalo de temperatura (700-900°C) durante todo el proceso de transformación del ZnO hacia $(ZnCuFeMnCo)O$. Se lleva a cabo un estudio sistemático mediante difracción de rayos X para cada una de las muestras y se analiza el comportamiento de los parámetros de red como función del número de cationes ingresados para observar si hay correlación con los diferentes radios iónicos o está involucrado algún efecto de tipo electrónico.

Fluidos cuánticos de luz con acoplamiento luz-materia disipativo

La producción de excitones-polaritones, los estados cuánticos resultantes del acoplamiento fuerte entre la luz confinada en una microcavidad y las excitaciones de un semiconductor bidimensional [1], brinda una plataforma prometedora para el estudio de estados fuertemente correlacionados de luz-materia [2]. En los llamados fluidos cuánticos de luz, las interacciones polaritónicas permiten crear estados cuánticos macroscópicos que incluyen condensación, superfluidez y superconductividad [3], En experimentos recientes, el dopaje de electrones itinerantes dentro de los semiconductores de microcavidad [4,5], ha mostrado la existencia de los polarones-polaritones, en otras palabras, excitones-polaritones vestidos con las excitaciones del mar de Fermi [6], y la formación de triones-polaritones (estado ligados de un excitón-polaritón y una carga libre) [7], ampliando así las perspectivas en la generación de efectos ópticos no lineales y nuevas fases de la materia cuántica [8]. Usando una teoría diagramática perturbativa, en este trabajo se explora el efecto de modificar la relación de dispersión de excitones-polaritones fuertemente acoplados a un gas bidimensional de Fermi, al introducir un acoplamiento luz-materia disipativo puesto que se ha demostrado que esta disipación introduce una masa “negativa” en los polaritones [9], lo que abre nuevas posibilidades para investigar los efectos no hermitianos en los fluidos cuánticos de luz. [1] H. Deng, et al., Rev. Mod. Phys. 82, 1489 (2010). [2] J. Bloch, et al., Nat. Rev. Phys. 4, 470 (2022). [3] I. Carusotto and C. Ciuti. Rev. Mod. Phys., 85, 299 (2013). [4] L. B. Tan, et al., PRX 10, 021011 (2020). [5] R. P. A. Emmanuele, et al., Nat. Comm. 11, 3589 (2020). [6] M. A. Bastarrachea-Magnani, et al., Atoms 2021, 9, 8 (2021). [7] O. Koksal, et al., Phys. Rev. Res. 3, 033064 (2021). [8] M. A. Bastarrachea-Magnani, et al., PRL 126, 127405 (2021). [9] M. Wurdack, et al., Nat. Comm. 14, 1026 (2023).

Uso de los polinomios de Tetranacci simétricos en la determinación de los modos normales de vigas de Timoshenko-Ehrenfest localmente periódicos para un número de celda arbitrario

En cualquier sistema unidimensional localmente periódico, el cálculo de la matriz de transferencia de N celdas unitarias se reduce al cálculo de la N-ésima potencia de la matriz de transferencia de una sola celda unitaria. El caso de la matriz de transferencia de 2x2 ha sido ampliamente discutido en la literatura, donde de manera natural surgen los polinomios de Chevyshev cuando se invoca el teorema de Cayley-Hamilton. Estos polinomios obedecen una relación de recursión de Fibonacci y sus correspondientes expresiones para N arbitrario conduce de manera directa a la obtención de la N-ésima potencia de la matriz de transferencia. En este trabajo se desarrolla el caso de una matriz de transferencia de 4x4 para oscilaciones flexionales, lo cuál conduce a una relación de recursión similar a la de Fibonacci pero con cuatro términos en lugar de dos. Dicha relación define a los polinomios de Tetranacci, cuyas expresiones en forma cerrada no están disponibles salvo en el caso particular de polinomios simétricos, cuyas expresiones explícitas han sido sólo recientemente desarrolladas. La implementación de dichas expresiones en oscilaciones libres de vigas de Timoshenko-Ehrenfest localmente periódicas nos ha permitido obtener una expresión cerrada para la N-ésima potencia de la matriz de transferencia y determinar las frecuencias normales para un número arbitrario de celdas unitarias.

Morfología superficial y propiedades ópticas de HfO2 depositado por erosión catódica a baja potencia

Se han depositado películas de óxido de hafnio sobre substratos de zafiro y silicio (100) por medio de la técnica de Erosión catódica reactiva asistida por magnetrón a diferentes potencias. La influencia de dicha potencia sobre el proceso se analiza a través de la composición química, morfología y propiedades cristalinas, así como las propiedades ópticas de las películas depositadas. Se encuentra que las películas son amorfas con inclusiones cristalinas, dependiendo de la potencia. Asimismo, este efecto se observa en los cambios superficiales y la morfología de las películas analizadas a través de microscopía de fuerza atómica y microsocopía electrónica de barrido. Las propiedades ópticas muestran una una alta transmisión, la cual es del orden del 80% en promedio, en la región del visible además de que el índice de refracción, determinado por elipsometría espectral, está en el rango de 1.85-1.92, cercano a los valores reportados para el material en volumen.

Puntos excepcionales en un sistema cuántico $\mathcal{PT}$-simétrico

Analizamos el comportamiento de un sistema cuántico unidimensional abierto no hermitiano con simetría de Paridad y Tiempo ($\mathcal{PT}$). Este sistema está constituido por un dímero, el cual tiene ganancias y pérdidas balanceadas descritas por un parámetro $\Gamma$. Al variar $\Gamma$, las resonancias del sistema, que están naturalmente separadas, coalescen en el punto excepcional. El espectro de transmisión se obtiene mediante el formalismo de matriz de dispersión (matriz $S$) y examinamos las funciones de onda correspondientes a las resonancias en función de $\Gamma$. Específicamente buscamos el comportamiento y distribución de las fases de la matriz $S$ antes, en y después del punto excepcional.

Dispersión de fonones en aleaciones de Co-Cr-Cu-Fe-Ni

El estudio de la dispersión de fonones para una estructura cristalina es importante para poder hacer predicciones sobre los valores de diversas propiedades del material, como por ejemplo la conductividad eléctrica y la capacidad calorífica. Obtener esta relación de dispersión es en general difícil de forma analítica, y el uso de cálculos computacionales basados en primeros principios está igualmente limitado a rangos de temperatura baja. En este trabajó se realizó un estudio basado en simulaciones de dinámica molecular para analizar obtener la curva de dispersión de fonones en base a las posiciones relativas de los átomos de una aleación Co-Cr-Cu-Fe-Ni con una estructura cristalina FCC, observando los cambios en la dispersión fonónica empezando por un monomaterial de Cu seguido de aleaciones con dos, tres, cuatro y cinco elementos de la aleación presentada. Se observó que la presencia de Fe en el material es un factor determinante en los valores máximos de frecuencia en las relaciones de dispersión fonónica según su concentración. Cuando fue posible, los resultados obtenidos con las simulaciones fueron comparados con resultados experimentales.

Polarización de valles-espines y magnetorresistencia en estructuras Cantor de $WS𝐞_𝟐$

En este trabajo se estudia la polarización de valles-espines y la magnetorresistencia en estructuras complejas basadas en dicalcogenuros de metales de transición (TMDs por sus siglas en inglés) en especial en diselenuro de tungsteno ($WSe_2$ por sus siglas en inglés). Dentro de este contexto, se distribuyen tiras ferromagnéticas de forma aperiódicas en las regiones de barreras para generar la estructura tipo Cantor, tomando en cuenta el efecto de proximidad magnética causado por las tiras en el material bidimensional. Las propiedades de transmisión y transporte dependientes de valles y espines se calculan numéricamente con ayuda del método de la matriz de transferencia y del formalismo de Landauer-Büttiker, respectivamente. De esta manera, analizamos las características de las propiedades físicas mencionadas al variar los parámetros estructurales relacionados con la construcción del sistema de interés como lo es la generación, y el ancho de las barreras y pozos. También, analizamos dos tipos de configuraciones con respecto a la orientación de la magnetización: paralela (PM) y antiparalela (AM). Por último, investigamos si el efecto de la aperiodicidad contribuye a tener posibles estructuras versátiles basadas en TMDs, es decir, estructuras que presenten una respuesta magnetorresistiva favorable junto con polarizaciones de valles-espines efectivas

Análisis del cambio de tamaño de cristalito de Bio-hidroxiapatita de porcino en el calentamiento y enfriamiento por medio de Difracción de Rayos a Alta Temperatura in-situ

Este trabajo analiza el cambio en el tamaño de cristalito de hidroxiapatita biogénica (Bio-HAp) de hueso cortical de porcino durante el calentamiento y posteriormente en el enfriamiento con aire mediante la técnica de difracción de rayos X a alta temperatura (DRX-HT) in-situ. La composición elemental mediante ICP-OES y fluorescencia de rayos X por dispersión de longitud de onda muestró la cantidad de elementos que existentes en el sistema óseo del mamífero, asimismo todos los iones sustitucionales presentes en el biocerámico. El análisis TGA reveló el comportamiento térmico de la hidroxiapatita teniendo perdidas de masa debido a la eliminación de materia orgánica, como se observó en el análisis de la segunda derivada. Asimismo, DSC presentó las cuatro coalsecencias representativas del material. Por otra parte, FT-IR muestra la remoción completa de material orgánico presente en el biomaterial, únicamente teniéndose presentes los grupos fosfatos e hidroxilos característicos de la hidroxiapatita, además de los grupos carbonatos como iones sustituyentes en la estructura de la Bio-HAp. Mediante SEM se analizo la morfología. Mientras que por DRX-HT in-situ se analizó el cambio en el tamaño de cristalito mediante refinamiento Rietveld y comparación entre los parámetros de red reportados por la carta de la ICDD No. 00-009-0432 y las muestras caracterizadas in-situ.

Caracterización mecánica de dos barras de PLA por medio de la Espectroscopía Acústica Resonante

Utilizamos la técnica de Espectroscopía Acústica Resonante (ARS) para la obtención de las propiedades mecánicas de dos barras de sección transversal rectangular hechas a partir del filamento de ácido poliláctico (PLA) para impresoras 3D. Estas barras tienen densidades efectivas diferentes debido a la proporción de llenado. El montaje experimental consiste de un excitador, un detector, el sistema bajo estudio, un analizador vectorial de redes (VNA) y una computadora. La señal es producida por el VNA quien genera una onda sinusoidal de frecuencia $f$ y que posteriormente es enviada a un transductor piezoeléctrico (excitador) en un extremo del sistema. La señal es detectada por otro transductor piezoeléctrico quien envía la señal de vuelta al VNA. Estos datos son obtenidos por medio de la computadora para su análisis. Del análisis del espectro de frecuencias se obtienen las propiedades mecánicas de cada una de las barras.

Crecimiento y Caracterización de Películas Delgadas de Nitruro de Boro, crecidas por Erosión Catódica (“sputtering” RF)

El objetivo del presente trabajo es la caracterización y estudio por técnicas espectroscópicas, Microscopía de Fuerza Atómica (AFM) y Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) y Transmisión (TEM) de películas delgadas de nitruro de boro (BN), soportadas sobre dos diferentes substratos, uno amorfo (SiO2) y otro cristalino (NaCl). Las películas se depositaron por la técnica de erosión catódica por radiofrecuencia (sputtering RF) a una potencia de 192 watts en atmósfera de argón a una presión de 4.0 x10-3 torrs, y una presión base de 3.0 x 10-6 torrs. La topografía de la superficie de las películas delgadas fue analizada mediante AFM, midiendo una rugosidad de 0.911 nm, una altura promedio de 4.61 nm y RMS de 1.16 nm. Mediante microscopía electrónica de barrido se observan defectos lineales con espesores de alrededor de 300 nm y partículas con morfología tipo prisma del orden de 1-15 m. El estudio de las propiedades ópticas se llevó a cabo con un espectrómetro Stellarnet en el intervalo de 350- 1150 nm, donde se muestra la dependencia de la absorción con el espesor de la película.

Cerámica funcional $LaMnO_3$: Efecto de la sustitución equimolar heteroiónica de $La$

Se presentan resultados previos de la síntesis y el comportamiento de la estructura del sistema $LaMnO_3$ cuando es transformado hacia un sistema con alta entropía configuracional. Se utiliza $LaMnO_3$ como el sistema base cuya estructura es de tipo perovskita, por su facilidad de síntesis, así como por sus espacios octahedrales. Las manganitas se obtienen a través del método de reacción en estado sólido. Se realiza un análisis termogravimétrico para la manganita base con lo cual se identifica la ruta ideal de síntesis del sistema. Se observa que el factor clave de la síntesis es la temperatura final del tratamiento térmico que es alrededor de 800 °C. Los resultados obtenidos mediante RX revelan cuáles de los 4 cationes $Er, Dy, Y, Nd$, entran a la estructura manteniendo la celda unitaria. Se analiza la variación de los parámetros estructurales, crecimiento cristalino y las fases presentes. Los resultados de la sustitución equimolar de 4 cationes en el sitio de la tierra rara son totalmente nuevos. Se discute posibles escenarios de cambios en las propiedades electrónicas del sistema con 5 cationes.

Estudio ab-initio de la interacción entre gases de efecto invernadero y materiales nitrogenados basados en grafeno: Oxidación espontánea y separación de gases

Los problemas ambientales presentan muchas oportunidades para diversas líneas de investigación. En particular para las investigaciones relacionadas con los gases de efecto invernadero (GHGs), el CO2 juega un papel trascendental ya que es el principal contribuyente de los compuestos conocidos como GHGs. En este trabajo buscamos determinar la capacidad de la reacción Eley-Rideal de distintas moléculas asociadas a los gases de efecto invernadero (CO2, CO, H2 y H2O) con algunos sistemas basados en grafeno (grafeno prístino, grafítico y piridínico), para convertir dichos gases en productos sostenibles y de utilidad para la industria. Para ello se usó la paquetería de QUANTUM ESPRESSO con la teoría de funcionales de densidad, complementada con la corrección a la dispersión D3-BJ, específicamente la metodología usada es DFT-D3- BJ/GGA-PBE, también se usaron pseudopotenciales tipo PAW. Se analizaron los sistemas sin catalizadores y luego con los diferentes sistemas basados en grafeno, todas las simulaciones se iniciaron con las moléculas interactuando con el poro de la superficie, es decir, justo en el centro de los anillos dopados con nitrógeno. Se determinaron las energías de los sistemas analizados (energía libre de Gibbs, de Fermi, de adsorción, etc.), los enlaces entre las moléculas y los sustratos basados en grafeno, así como las barreras energéticas que se tienen que vencer para llevar a cabo las reacciones. Encontramos que los sistemas en los que se usó grafeno nitrogenado mostraron una mayor eficiencia en la reacción Eley-Rideal, respecto a los sistemas sin catalizador.

$YBa_2Cu_3 O_{7-\delta}$ dopado equimolarmente con $Fe$, $Zn$, $Co$ y $Ti$ en el sitio del Cu

Se sintetiza el superconductor $YBa_2 Cu_3 O_{7-\delta}$ por reacción en estado sólido, se realiza una sustitución equimolar de 4 cationes en el sitio del metal de transición. Mediante consideraciones dimensionales y electrónicas, se seleccionaron $Fe$, $Zn$, $Co$ y $Ti$ como las especies catiónicas que se sustituyen en el sitio del Cu. Se realizó una secuencia de tratamientos térmicos estructurados para optimizar la concentración de oxígeno. Basados en la evolución térmica de la fase principal y correspondiente a dos cationes, se determinó que la temperatura de síntesis se encuentra entre 960 y 1200 ºC. A través de difracción de RX se observa la evolución de la fase cristalina ortorrómbica durante la inserción de cada especie catiónica y se determina cuáles cationes logran incorporarse al sitio del Cu. De igual modo, se determinó la variación de los parámetros de la celda convencional, los cuales, para el caso de la fase base, se utilizan para identificar su concentración de oxígeno.

Estudio de propiedades ópticas y térmicas de sistemas multicapa basados en silicio poroso

La modificación de la estructura del silicio cristalino (Si-c) para inducir cambios en sus propiedades físicas y químicas ha generado un gran interés en el campo de la ciencia e ingeniería de materiales. La porosidad, como modificación estructural, desempeña un papel crucial en los materiales electrónicos y se estudia ampliamente debido a su potencial para generar nuevas propiedades optoelectrónicas. Sin embargo, la ingeniería de materiales electrónicos porosos enfrenta desafíos relacionados con el control de la formación de poros, garantizar la reproducibilidad y determinar las propiedades térmicas y ópticas efectivas basadas en la porosidad. El silicio poroso (PSi), un material nanoestructurado formado por anodización electroquímica en soluciones de ácido fluorhídrico con surfactantes, presenta propiedades que dependen de la porosidad lograda. Un aspecto importante y controvertido en la investigación de PSi es el estudio de los procesos de desexcitación de estados electrónicos a través de mecanismos radiativos y no radiativos, que tienen potencial para el diseño de sensores y aplicaciones de dispositivos optoelectrónicos. Este trabajo tiene como objetivo estudiar de manera integral y sistemática las propiedades estructurales, térmicas, eléctricas y ópticas de sustratos de Si-c tipo p con una resistividad nominal de 0.005 Ω⋅cm, proporcionados por Mitel-Canadá. Estos sustratos se utilizarán para la fabricación de estructuras porosas a escala nanométrica. Se empleará una celda fotoacústica diferencial acoplada a una celda electroquímica para el crecimiento de sistemas mono y bilayer utilizando cinco densidades de corriente y diferentes tiempos de anodización para lograr porosidades, morfologías y espesores de capa variables. Las bilayers consistirán en combinaciones de dos densidades de corriente y dos espesores de capa característicos. Un enfoque central de este trabajo doctoral es determinar las propiedades térmicas y ópticas efectivas de los sistemas mo

CARACTERIZACIÓN ÓPTICA DE NANOPARTICULAS DE CuCl Y AgCl EN UNA MATRIZ DE KCl

Las propiedades ópticas propias de los materiales semiconductores como el CuCl y AgCl an sido estudiadas por muchos años utilizando técnicas ópticas, utilizando materiales con tamaño macroscópico y como nanoparticulas en el interior de diferentes matrices como el vidrio y cristales. Estos materiales tienen un o varias bandas características en los espectros de absorción y emisión. Se presenta un cambio en la posición del excitón en el material macroscópico y que es asociado con el tamaño de nanoparticula, otro corrimiento en función de la temperatura. Se tiene que las transiciones de los iones correspondientes al Cu+ y Ag+ se presentan en la región de entre 200 y 280 nm; tenemos también la emisión del excitón en la región de 300 nm en adelante para AgCl y CuCl.

Efecto de la incorporación de plata en las propiedades estructurales y de humectabilidad de películas de ZnO

Se prepararon películas de óxido de zinc sin dopar (ZnO) y dopadas con plata (SZO) mediante depósito por erosión catódica de incidencia oblicua bajo diferentes parámetros . La estructura cristalina, la composición química y la morfología de la superficie se correlacionaron con las propiedades ópticas, así como con la humectabilidad de las películas. En el caso de las películas de ZnO, la orientación, inclinación y morfología de la estructura columnar determina la humectabilidad de la capa, pasando de una característica hidrofílica a hidrofóbica. Para las películas SZO, la naturaleza hidrofóbica se incrementa con el contenido de Ag.

Cantilevers magnetofónicos para microscopia de fuerza atómica

La microscopia de fuerza atómica (MFA) es una técnica que se basa en la detección de fuerzas del orden de nano Newtons, y utiliza una microviga llamada cantiléver que tiene en uno de sus extremos una punta muy fina, esta punta interactúa con las fuerzas de corto y largo alcance de las superficies de los materiales. Estos cantilevers son fabricados típicamente con Si o SiNi, y son sintetizados mediante la técnica de litografía que implica un alto costo. Por otro lado, mediante métodos químicos simples, se pueden sintetizar cristales magnetofónicos compuestos por ópalos artificiales de SiO2 infiltrados con nanopartículas superparamagnéticas de Fe3O4. De estos materiales es posible obtener cantilevers que pueden ser utilizados en la MFA. En este trabajo se muestran resultados preliminares de caracterización de superficies conocidas obtenidas por cantilvers magnetofónicos y cantilevers comerciales a base de Si.

Síntesis y estudio de películas delgadas de oxisulfuros de perovskita SrTi(OxS1-x)3 para su aplicación como capa activa en celdas solares

En los últimos 15 años, las perovskitas de haluro de plomo orgánicas han experimentado un crecimiento sin precedentes en la eficiencia de conversión energética, pasando del 3% en 2008 al 26% en 2015. Sin embargo, la presencia de plomo, un material tóxico, y la inestabilidad de la molécula orgánica ante la humedad y la temperatura, han limitado su implementación a nivel comercial a pesar de los esfuerzos de encapsulamiento de alta calidad. Como alternativa, se han propuesto las perovskitas de calcogenuro, que reemplazan el plomo por un metal de transición, la molécula orgánica por un metal alcalino y el anión por un calcógeno (S o Se). En este estudio, se depositaron películas delgadas de SrTi(OxS1-x)3 mediante la técnica de spin coating utilizando una disolución de alcohol con la perovskita SrTi(O0.5S0.5)3 (relación molar 1:1). Se varió la cantidad de gotas y el número de capas depositadas para controlar el espesor de las películas, logrando variar el espesor en las películas desde los 100 nm a los 900 nm. Posteriormente, las películas se sometieron a un tratamiento térmico en una atmósfera rica en azufre a 400ºC durante una hora para mejorar sus propiedades. El análisis EDX-RF reveló una variación composicional en las películas delgadas, con una composición de SrTi(O0.48S0.52)3 en las películas con menos azufre y SrTi(O0.37S0.63)3 en las películas con mayor cantidad de azufre después del tratamiento térmico. El análisis XRD mostró una estructura cristalina predominante de perovskita hexagonal en el SrTiS3, sin embargo, se logra apreciar un corrimiento a derecha de los picos de la estructura significando esfuerzos de dilatación en la red cristalina. El análisis FT-IR reveló una mayor intensidad de los picos correspondientes a los grupos funcionales de los oxisulfuros conforme a la cantidad de azufre en la película, respaldando los resultados de composición y estructura.

Cálculo de pseudomomento angular de fonones dentro de una estructura de grafeno

Desde que se encontraron fonones quirales en una monocapa de grafeno (2015) [1] , este ha sido un tema de interés en expansión; pues sus resultados de interacción con electrones [2] son bastante novedosos, y dan lugar a diferentes fenómenos como la aparición de estados de borde copropagantes. Tal y como se observó en el artículo de Zhang, una forma eficiente de encontrar fonones quirales es mediante cálculos de pseudomomento angular. En este trabajo, se presenta un código en Python que calcula la relación de dispersión [3] para un material utilizando el método de Matriz de dispersión; y el pseudomomento de dichos fonones para la primera zona de Brioullin. Además, se muestra como ejemplo la aplicación del programa para el cálculo de pseudomomento angular de una monocapa de grafeno considerando interacción a cuartos vecinos. [1] Q. N. Lifa Zhang, Chiral phonons at high-symmetry points in monolayer hexagonal lattices, Phys. Rev. Lett. 115, 115502 (2015). [2] V. M. Martinez Alvarez, J. E. Barrios Vargas, and L. E. F. Foa Torres, Non-hermitian robust edge states in one dimension: Anomalous localization and eigenspace condensation at exceptional points, Phys. Rev. B 97, 121401 (2018). [3] R. Saito, Physical properties of carbon nanotubes, Imperial College Press (1998).

Síntesis y caracterización estructural y magnética de la espinela doble LiFeCr4-xMnxO8

Los óxidos con estructura cristalina tipo espinela muestran una gran variedad de propiedades físicas, muchas de ellas se encuentran estrechamente relacionadas con el magnetismo, como son: distorsión estructural, frustración magnética y acoplamiento magnetoestructural [1-3]. Dichas propiedades pueden ser moduladas al efectuar modificaciones químicas en el compuesto, por ejemplo al dopar el compuesto con otro elemento magnético [4]. Específicamente, el LiFeCr4O8 cristaliza en una estructura de espinela cúbica con un grupo espacial no centrosimétrico F-43m (no. 216). Los iones Li y Fe ocupan sitios tetraédricos, mientras que los sitios octaédricos están ocupados por iones Cr. En este trabajo se realizó la síntesis de muestras policristalinas de LiFeCr4-xMnxO8, con x = 0.0, 0.5 y 1.0, mediante reacción en estado sólido. La estructura cristalina se determinó por difracción de rayos X y refinamiento por el método de Rietveld. Se determinó la susceptibilidad magnética de cada muestra, medida en un intervalo de temperatura de 2 a 300 K bajo los modos ZFC (enfriamiento en ausencia de campo magnético) y FC (enfriamiento en presencia de campo magnético). [1] R. Saha et al., Phys. Rev. B 96, 214439 (2017). [2] Y. Okamoto et al.,J. Phys. Soc. Jpn. 91, 023710 (2022). [3] Q. Zhao et al.,Chem. Rev. 117, 10121 (2017). [4] Y. Feng et al.,Results Phys. 35, 105379 (2022). Se agradece a la DGAPA-UNAM por los proyectos IA103923, IN100222, IN103923 y PE101723. Reconocemos el financiamiento del Departamento de Física, Facultad de Ciencias, UNAM. J. Pilo agradece la beca posdoctoral otorgada por la DGAPA: Programa de Becas Posdoctorales de la UNAM. R. O. Escamilla y H. Muñoz agradecen la beca CONACYT y BEIFI-IPN. Los autores agradecen a C. Minaud y F. A. Sarmiento por el apoyo técnico. También se reconocen las facilidades de cómputo del Centro de Supercómputo-DGTIC-UNAM y al Supercómputo del Sureste de México perteneciente a la red de laboratorios nacionales CONACYT.

Análisis de la coalescencia de nanohidroxiapatita biogénica causada por el proceso de calcinación controlada a baja temperatura

La coalescencia de nanocristales es un fenómeno comúnmente observado en materiales sometidos a tratamientos térmicos. En el caso de la hidroxiapatita (HAp) biogénica de hueso bovino, esta transición se observó a temperaturas alrededor de 700 °C. Sin embargo, no se ha investigado si esto también ocurre a temperaturas más bajas. Para ello, en este estudio se examinaron muestras de HAp calcinadas entre 400 °C y 720 °C con incrementos de 20 °C para determinar el efecto de la temperatura sobre los nanocristales de HAp. A través de la técnica de DSC en la muestra de HAp sin tratamiento, se detectaron cuatro transiciones térmicas en las que los nanocristales de HAp coalescieron. El análisis FTIR mostró que la anchura total a medio máximo (FWHM) de la banda de fosfato disminuye cuando aumenta la temperatura de calcinación. Los valores mínimos del FWHM de los picos de XRD se observaron justo en los eventos de coalescencia, mientras que los volúmenes de las celdas unitarias mostraron una tendencia opuesta. El tamaño de cristalito de la HAp aumenta con el incremento de la temperatura de calcinación durante los eventos de coalescencia, y el método de Rietveld muestra que el volumen de la celda unitaria sigue el mismo comportamiento y muestra un comportamiento opuesto en términos de micro-deformación. Los primeros indicios de coalescencia se detectan en las imágenes SEM de las muestras que han sido calcinadas a temperaturas superiores a 520 °C, puesto que se forman cuellos entre los grupos de nanocristales de HAp adyacentes. Las mediciones de adsorción-desorción de N2 también han demostrado que el diámetro medio de los poros se mantiene durante los procesos térmicos. Por último, la coalescencia de los nanocristales de la muestra calcinada a 420 °C se ha observado mediante TEM. Estos eventos térmicos pueden explicarse por un colapso en los estados vibracionales de superficie de al menos dos nanocristales de HAp adyacentes, dando lugar a nuevos estados vibracionales de bulto.

Películas de CdSe obtenidas por intercambio iónico a partir de una película precursora de CdCO3 inmersa en un ambiente gaseoso rica en iones selenio

En este trabajo de investigación se sintetizaron películas de seleniuro de cadmio (CdSe) a partir de películas precursora de carbonato de cadmio (CdCO3). Se elaboraron dos tipos de películas de CdCO3 utilizando la técnica por baño químico, en una de ellas se utilizó como complejante hidróxido de amonio y el segundo tipo fue libre de amonio. Estas películas de CdCO3 se introdujeron en una cámara de vacío en la cual previamente se colocó selenio en polvo sobre un crisol de tungsteno, el selenio en polvo fue sublimado y dicho gas interactuó con la película precursora de carbonato de cadmio lográndose un intercambio iónico parcial entre los iones carbonato (CO3)2- y los iones selenio (Se2-), lográndose la formación de películas semiconductoras de CdSe, posteriormente las películas de CdSe recibieron un tratamiento térmico de 280°C, el tiempo del tratamiento térmico varió desde 30 min hasta 2 horas . Las películas de CdSe obtenidas son homogéneas y presentan buena adherencia al sustrato. Las películas semiconductoras de CdSe fueron caracterizadas morfológica, estructural, óptica y eléctricamente. El difractograma de rayos-X nos muestra que la película de CdSe presenta una estructura cristalina hexagonal. La banda de energía prohibida calculada con el método de Tauc y usando los espectros de absorción nos dio un valor de 1.7 eV. La resistividad eléctrica calculada de las películas de CdSe fue del orden de 107 Ωcm.

An electron in a well potential

An electron in a well potential is studied. The Dirac equation is solved for this problem. The well is characterized by a width wx and a deep –Uc. There are negative discrete energies, with values –U_c≤E≤0 and the exact values depends on wx, as well as continuous positive ones. The first are associated to bound states and the latest to propagating waves.

Propiedades ópticas y eléctricas de películas de aglomerados de plata dentro del clatrato de oxido de plata (I, II, II) elaboradas por la técnica de baño químico

En esta investigación se elaboraron películas de aglomerado de plata dentro del clatrato de óxido de plata (I, II, II) (Ag0 /Ag7O8HCO3) sobre sustratos de vidrio Corning por la técnica de baño químico. Las películas Ag0 /Ag7O8HCO3 obtenidas son homogéneas, presentan buena adherencia al sustrato y son de color gris. Las películas Ag0 /Ag7O8HCO3 se caracterizaron, estructural, morfológica, óptica y eléctricamente. El espectro de absorción nos muestra que dicha película presenta una absorción desde el 55% hasta 83% en el intervalo 800 – 380 nm respectivamente. La banda de energía prohibida obtenida por el método de Tauc fue valor relativamente elevado de 3.746 eV. Los patrones de difracción nos muestran una estructura cristalina cubica. La resistividad eléctrica promedio de las películas de Ag0 /Ag7O8HCO3 fue de 2.24 x 10-1 Ωcm. Se elaboraron capacitores de placas paralelas (Aluminio) con diferentes áreas, el material utilizado como dieléctrico en estos capacitores fue Ag0 /Ag7O8HCO3, a todos los capacitores se les midió la capacitancia y se calculó la constante dieléctrica (K).

Generación de sonido mediante efecto termoacústico empleando oxido de grafeno

En la actualidad el uso de nuevos materiales en una gran diversidad de dispositivos tecnológicos pareciera que es común. En nuestro caso, presentamos el uso de óxido de grafeno para generar sonido, empleando el fenómeno termoacústico. El óxido de grafeno se puede ver como una monocapa de grafito con varios grupos funcionales que contienen oxígenos, como gropos carbonilos, etc. El óxido de grafeno tiene propiedades excepcionales, como alta conductividad térmica. El transductor basado en el efecto termoacústico se utiliza una capa delgada de óxido de grafeno como elemento activo sobre vidrio, en la cual se colocan dos electrodos coplanares en la que se le aplica un voltaje de frecuencia variable. Las variaciones de temperaturas son generadas por el calentamiento debió al efecto joule. Estas variaciones de la temperatura provocan cambios locales en la densidad del aire cercano al óxido de grafeno, generando ondas acústicas.

Fermiones de Majorana inducidos por campo magnético en superconductores tipo $p$

Los fermiones de Majorana (FM) han despertado un creciente interés en la física de la materia condensada debido a sus propiedades exóticas y su potencial para aplicaciones en la computación cuántica. Los superconductores de tipo $p$ se consideran como candidatos prometedores para albergar estas partículas, ya sea mediante la generación de una brecha energética en un material compuesto o a través de la aplicación de un campo magnético externo [1]. Se ha estudiado previamente el comportamiento de sistemas superconductores tipo $d$ bajo la acción de un campo magnético externo y la estructura de vórtices formada como consecuencia de su aplicación [2]. En este trabajo, utilizamos el método de Bogoliubov-de Gennes para estudiar un sistema superconductor de tipo $p$ quiral con un campo magnético externo inducido. Nuestros resultados preeliminares muestran que el máximo de la densidad de probabilidad del estado asociado al fermión de Majorana en la región que coincide espacialmente con el núcleo de los vórtices magnéticos formados en el superconductor. [1] Machida, T., $\textit{et al}$. Nat. Mater. $\textbf{18}$, 811–815 (2019), [2] C.G. Galván, $\textit{et al}$, Physica B $\textbf{553}$, 36-39 (2019).

Adsorción de moléculas diatómicas sobre monocapas de ws2 con átomos sustitucionales de oro, plata y cobre embebidos en vacancias de azufre: propiedades electrónicas y magnéticas

El estudio de la adsorción de algunas moléculas diatómicas (O2, CO y NO) sobre monocapas de disulfuro de tugsteno (WS2), contaminadas con átomos sustitucionales de cobre (Cu), oro (Au) y plata (Ag), fue realizado mediante teoría funcional de la densidad (TFD), con una corrección de dispersión (D3). Se encontró que existe quimisorción entre los metales sustitucionales y las vacancias de los átomos de azufre de la monocapa de WS2. Además, los átomos sustitucionales introducen estados impuros en la región prohidida, entre las bandas de conducción y valencia de la monocapa. Los índices de Fukui, muestran que la monocapa de WS2 con defectos sustitucionales de átomos de Cu, Au o Ag es químicamente más activa que la monocapa de WS2 sin defectos. Como resultado de la activación de la monocapa de WS2, las moléculas de NO, CO y O2 son adsorbidas químicamente sobre los los átomos sustitucionales. De modo que un análisis en la densidad de estados totales y parciales, demuestran que las monocapas contaminadas con átomos sustitucionales, podrían utilizarse para el diseño de dispositivos (magnéticos y electrónicos) de detección de moléculas de NO y CO.

Estudio de las propiedades estructurales y electrónicas de Cs3Sb2I9 mediante cálculos de primeros principios

En los últimos años ha aumentado el interés científico en perovskitas basadas en haluros por su potencial aplicación en celdas solares y diodos emisores de luz. De estas, las basadas en Cs exhiben campos de fotoluminiscencia muy intensos y un espectro amplio de sintonización de longitudes de onda (absorción-emisión). En este trabajo estudiamos las propiedades estructurales, electrónicas y vibracionales del Cs3Sb2I9. Esta perovskita cristaliza en las fases 0D (grupo espacial P63/mmc, no. 194, Z=2) y la 2D (P¯3m1, no. 164, Z=1), así que para estudiarlas se utilizó la teoría de funcional de la densidad y los cálculos se implementaron en Quantum Espresso. Para la expansion de ondas planeas se utilizó una energía de corte de XXX para la fase 0D y de XXX para la fase 2D. Se utilizó la metodología de Monkhorst-Pack con un muestreo de XXX para la fase 0D y de XXX para la fase 2D, respectivamente. La metodología fue calcular la energía total como función del volumen de la celda unitaria alrededor del volumen de equilibrio en ambas fases para identificar posibles transiciones de Jahn-Teller que son comunes en esta clases de sistemas. Los parámetros de red optimizados, los módulos de compresibilidad y razones de cambio se estimaron mediante el ajuste a la ecuación de estado de Murnaghan. Los resultados obtenidos resultaron en buen acuerdo con los pocos datos experimentales y cálculos disponibles. Ambas fases son marginalmente estables según el análisis de energías de formación y las distorsiones de Jahn-Teller no fueron distinguibles en pequeñas distorsiones en ambas fases pero remueven degeneraciones electrónicas en orbitales d parcialmente ocupados en niveles superiores de deformación.

Síntesis y caracterización de las propiedades estructurales y superconductoras del sistema $Zr_{0.96-X}V_{0.04}B_2+X(X={Y,Ba,Cu})$

Presentamos un estudio de las propiedades estructurales, magnéticas, morfológicas y de composición en el sistema superconductor $Zr_{0.96-X}V_{0.04}B_2+X $ con $(X={Y,Ba,Cu})$. Realizando sustituciones de $Z_r$ desde X=0.03 hasta X=0.12. Las muestras se realizaron por reacción en estado sólido utilizando un Horno de Arco eléctrico con atmosfera controlada. Los resultados magnéticos muestran un incremento de la temperatura crítica con sustituciones de $Z_r$ por Ba. Los resultados estructurales muestran una fase homogénea.

Desarrollo de electrodos de bajo costo para celdas de combustible a partir de la técnica de electrospinning

Las celdas de combustible son útiles para la generación de energía eléctrica renovable y es una alternativa para hacer frente a los problemas que se originan por la quema de combustibles fósiles. En este trabajo se presenta la fabricación de electrodos de bajo costo para una celda de combustible. El desarrollo de electrodos se realizó a base de zeolita, arcilla y carbón mezclados con aloe vera cada uno utilizando el método de síntesis de electrospinning. Se determinaron los parámetros óptimos en la fabricación de membranas a base de la diferencia de potencial, la distancia aguja-colector, la velocidad de inyección, entre otros parámetros. Así mismo se evaluó el desempeño de estos electrodos en una celda de combustible de etanol directa.

Estructura electrónica para los sistemas “PHA” del siliceno y del arseniuro de galio bidimensional

Los sistemas bidimensionales son un campo con mucha actividad de investigación en las últimas dos décadas, y aunque fueron reportados teóricamente por P.R. Wallace en 1947 [1], y existen muchos trabajos posteriores, fue a partir de la exfoliación mecánica del grafeno en 2004 por Geim y Novoselov, lo que les otorgó el Premio Nobel en 2010 “por experimentos innovadores sobre el material bidimensional grafeno” [2], que hizo que los materiales bidimensionales se convirtieran en un tema de investigación de mucho interés. Entre las muchas posibilidades de sistemas 2D, en el 2015 Z. Wang et al., reportaron un alótropo bidimensional del carbono, que llamaron phagrafeno [3], compuesto por anillos de 5, 6 y 7 átomos de carbono y que también muestra los característicos conos de Dirac, pero distorsionados. En este trabajo presentamos la estructura de bandas, densidad de estados, así como la parte imaginaria de la función dieléctrica para los sistemas “PHA” de siliceno y del arseniuro de galio bidimensional (2D-GaAs). Reportamos las diferencias, respecto de la estructura electrónica, de ambos sistemas, en comparación con sus contrapartes hexagonales. Y se demuestra que tanto la estructura cristalina, en este caso 2D, y los átomos constituyentes, modifican de manera importante el comportamiento electrónico de los sistemas. Referencias: [1] P. R. Wallace. Phys. Rev. 71 (1947), 622. [2] K. S. Novoselov et al., Science. 306 (2004), 666. [3] Z. Wang et al., Nano Lett. 15 (2015), 6182. Agradecimientos Este trabajo forma parte de los objetivos del proyecto con número A1-S-8842 financiado por el Consejo Nacional de Humanidades, Ciencia y Tecnología (CONAHCyT) a través del “Fondo sectorial de investigación para la educación” en su convocatoria de investigación Científica Básica 2017-2018.

Transporte Evanescente en Guía de Onda en Forma de ZigZag

Se explora el comportamiento de las ondas elásticas flexionales en una guía de onda en forma de ZigZag. La elección de este diseño particular se debe a sus propiedades únicas que pueden permitir el transporte evanescente de las ondas, un fenómeno que todavía no está completamente comprendido para vibraciones flexionales. Este estudio contrasta los resultados obtenidos a través de un modelo teórico elástico bidimensional con los obtenidos a partir de un sistema experimental correspondiente maquinado en aluminio. Un instrumento clave en esta investigación es la espectroscopía acústica resonante, una herramienta que permite caracterizar los modos de vibración del sistema experimental. El objetivo principal de este trabajo es explorar la existencia de transporte elástico evanescente dentro de la guía en forma de ZigZag, un fenómeno que podría tener aplicaciones significativas en tecnologías acústicas y elásticas.

Obtención de lime, portlantita y calcita de cáscara de huevo mediante el ciclo de la cal

Este trabajo se centra en estudiar el ciclo de la cal (CaO) para muestras obtenidas a partir de cáscaras de huevo de gallina, las cuales están compuestas principalmente por calcita (CaCO3) en comparación con muestras comerciales. Se analizaron las temperaturas de transformación de cada fase mediante análisis termogravimétrico y calorimetría diferencial de barrido. Con base en estos resultados, las cáscaras de huevo se calcinaron a 850 °C para garantizar la transformación total de la calcita en cal. Luego, la cal se hidrató utilizando agua destilada para convertirla en portlandita (Ca(OH)2). Las muestras pertenecientes a este ciclo se caracterizaron estructuralmente utilizando difracción de rayos X y mediante la ecuación de Scherrer se puede observar que la CaCO3, CaO y Ca(OH)2 de las cáscaras de huevo y las muestras comerciales son nanométricas. Se observó que la CaO de las cáscaras de huevo presenta la presencia de Ca(OH)2 y CaCO3 por transformaciones no intencionales debido a la hidratación y carbonatación del entorno, respectivamente. Los estados vibratorios se identificaron mediante espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier. Se utilizó microscopía electrónica de barrido para estudiar los cambios en la morfología y el tamaño de los cristales, mostrando que todos los compuestos a lo largo del ciclo son micropartículas formadas por nanocristales que se correlacionan con los resultados del análisis de dispersión dinámica de luz (DLS). Se utilizó el potencial zeta para determinar la carga superficial de las muestras, mostrando una variedad en los resultados atribuida a las diferentes transformaciones a lo largo del ciclo y al contenido mineral (Mg, P, Na, S, Sr, K) de las cáscaras de huevo, como se muestra en los resultados de la técnica ICP.

Efectos de las temperaturas de calcinación en las propiedades físico-químicas de hidroxiapatitas de diferente origen

En este estudio se investigan las propiedades fisicoquímicas de tres tipos de hidroxiapatita (HAp): BioHAp obtenida de fuentes bovinas, SynHAp sintetizada químicamente y EsHAp bioinspirada sintetizada utilizando cáscaras de huevo como precursores de calcio. Las muestras fueron calcinadas bajo condiciones controladas. El análisis TGA reveló diferentes comportamientos térmicos según la fuente y el método de síntesis. La segunda derivada de las curvas de pérdida de masa identificó umbrales de temperatura y fenómenos de coalescencia. La composición elemental se determinó mediante ICP, comparando las muestras con hidroxiapatita humana. Se analizaron imágenes de SEM y TEM para observar la morfología, el crecimiento de cristalitos y el ordenamiento atómico, confirmando estas características mediante cálculos de parámetros de red. Se examinaron los patrones de difracción de rayos X para identificar la naturaleza cristalina a diferentes temperaturas de calcinación, revelando cambios parciales de fase en la muestra bioinspirada y crecimiento de cristalitos en todas las muestras, lo que generó alteraciones en el FWHM y la posición de los picos. El análisis espectroscópico mostró que la HAp-SE experimentó cambios parciales de fase debido a la deshidroxilación. El FTIR indicó la presencia de grupos funcionales (PO43-, OH, CO32-) con modos vibratorios variables influenciados por el método de obtención y la temperatura de calcinación. Los espectros de Raman de las muestras de EsHAp revelaron modos vibratorios de la superficie P-O. Se observaron bandas correspondientes a fosfatos internos dentro de la red cristalina, y los cambios en la posición de las bandas a temperaturas más altas indicaron la interacción del fósforo con el carbono y el oxígeno, desencadenando la deshidroxilación.

Presencia de los Conos de Dirac en un cristal fonónico hexagonal compuesto por pares de cilindros concéntricos

Los conos de Dirac, fenómenos de alta simetría en la física del estado sólido. Estos conos conducen a propiedades físicas únicas por lo que se han convertido en un tema de gran interés debido a su importancia teórica y aplicaciones prácticas. En este contexto, el propósito de este cartel es presentar los resultados obtenidos para un sistema de red hexagonal formado por pares de cilindros concéntricos con diferentes densidades e inmersos en un fluido. La elección de esta estructura se basa en su relevancia y aplicación en diversos campos, como la óptica y la acústica. Mediante la investigación de este sistema, se exploran y comprenden propiedades físicas únicas en su tipo.

Generación de anisotropía en la propagación de ondas acústicas en un fluido mediante la incorporación de un cristal fonónico

La propagación de ondas acústicas en metamateriales es un tema de gran interés en la investigación actual. En este estudio, hemos llevado a cabo mediciones experimentales del coeficiente de decaimiento $\gamma$ de una onda de sonido que se propaga a través de un cristal fonónico bidimensional sumergido en un fluido viscoso. Nuestros resultados revelan un aumento significativo en el decaimiento de la onda acústica, con una diferencia de 5 a 6 órdenes de magnitud en comparación con el coeficiente de decaimiento $\gamma_0$ del fluido viscoso en ausencia del cristal fonónico. Además, hemos observado que la inclusión de un cristal fonónico con asimetría en su estructura atómica genera una anisotropía en el coeficiente de decaimiento, lo que nos permite medir la disminución en la amplitud de la onda de presión. También hemos encontrado que el coeficiente de decaimiento $\gamma$ varía según la dirección de propagación del sonido, presentando diferencias de hasta 1 orden de magnitud. Estos resultados experimentales respaldan y corroboran los trabajos analíticos realizados previamente en el campo.

Plasmonics in phosphorene: Tailoring subwavelength plasmon characteristics on two-dimensional phosphorous structures

Phosphorene, a two-dimensional material obtained from black phosphorous, has been proven to support surface plasmonic modes. The characteristics of phosphorene, 1) external tuning of doping level, 2) tunable direct band gap and 3) anisotropy along its armchair and zig-zag directions, make this 2D material a candidate for applications in optical devices. In this work, we analyze surface plasmon polaritons in terms of dispersion relations for monolayer phosphorene and phosphorene/dielectric/phosphorene structures as a function of charge carrier density. We show that decay and propagation length can be tuned for both configurations considering doping tunability using gate voltage techniques. We also show that plasmonic mode coupling is possible for phosphorene-dielectric-phosphorene structures, allowing the existence of plasmonic bands in projected band diagrams for phosphorene-dielectric photonic crystals.

Cambios en la estructura electrónica de un pozo cuántico triple asimétrico de GaAs/AlGaAs variando el campo eléctrico

Los pozos cuánticos dobles y triples en AlGaAs/GaAs son sistemas que se han utilizado en distintos dispositivos semiconductores prácticos, entre los que se encuentran por ejemplo los láser cuánticos de cascada [1,2], en los que la separación espacial de la densidad de probabilidad es fundamental para el funcionamiento de estos sistemas, que además están en presencia de un campo eléctrico. En este trabajo, por medio de la resolución de la ecuación de Schödinger, trabajando en la aproximación de masa efectiva y de banda parabólica, por el método de diferencias finitas, reportamos la estructura electrónica de un pozo cuántico triple asimétrico como función de un campo eléctrico homogéneo, aplicado en la dirección de crecimiento, en un rango de -60 a 60 kV/cm. Encontramos que el campo eléctrico modifica de manera importante las densidades de probabilidad del sistema, así como sus niveles de energía, que son de mucha importancia ya que nos permiten entender, por ejemplo, en que rango de energías estarían las transiciones ópticas asociadas a las transiciones asociadas. Referencias: [1] L. Bosco, M. Franckié, G. Scalari, M. Beck, A. Wacker, J Faist. Thermoelectrically cooled THz quantum cascade laser operating up to 210 K. Appl. Phys. Lett. 115 (2019), 010601. Doi: 10.1063/1.5110305. [2] Li Wang, Tsung-Tse Lin, Ke Wang, Thomas Grange, Stefan Birner, Hideki Hirayama. Short-period scattering-assisted terahertz quantum cascade lasers operating at high temperatures. Sci. Rep. 9 (2019), 9446. Doi: 10.1038/s41598-019- 45957-8 Agradecimientos Este trabajo forma parte de los objetivos del proyecto con número A1-S-8842 financiado por el Consejo Nacional de Humanidades, Ciencia y Tecnología (CONAHCyT) a través del “Fondo sectorial de investigación para la educación” en su convocatoria de investigación Científica Básica 2017-2018.

Efecto de parámetros estructurales en la estructura electrónica de un pozo cuántico triple de AlGaAs/GaAs

Los pozos cuánticos dobles y triples, aunque muy estudiados, siguen siendo de mucho interés debido a la versatilidad que tienen, considerando distintos anchos y altos de pozos y barreras, para controlar la estructura electrónica de distintos sistemas [1,2], además de modificaciones posteriores con factores externos como los son campos eléctricos y/o magnéticos. En este caso en particular, estamos interesados en analizar el efecto de parámetros estructurales en los niveles de energía y las funciones de onda del sistema. En específico partimos de un pozo triple de anchos 7/9/11 nm, separados por barreras de 2 nm, con concentraciones de aluminio de x = 0.25 y 0.2, respectivamente. Reportamos la estructura electrónica como función del ancho del pozo central, así como de la barrara izquierda, y en general podemos concluir que los parámetros geométricos permiten diseñar sistemas con asimetría en las funciones de onda y diferencias de energía, para transiciones intrabanda, en un importante rango de energías en el rango de los meV. Referencias: [1] Guang-Xin Wang, Xin-Nan Li, Xiu-Zhi Duan. Effects of strain and hydrostatic pressure on exciton properties in asymmetric zinc-blende (In,Ga)N/GaN coupled double quantum wells. J. Phys. Chem. Solids. 173 (2023), 111107. Doi: 10.1016/j.jpcs.2022.111107 [2] E. Kasapoglu, M.B. Yucel, C.A. Duque. Harmonic-Gaussian Symmetric and Asymmetric Double Quantum Wells: Magnetic Field Effects. Nanomaterials 13 (2023), 892. Doi:10.3390/ nano13050892. Agradecimientos: Este trabajo forma parte de los objetivos del proyecto con número A1-S-8842 financiado por el Consejo Nacional de Humanidades, Ciencia y Tecnología (CONAHCyT) a través del “Fondo sectorial de investigación para la educación” en su convocatoria de investigación Científica Básica 2017-2018.

Efecto de campo magnético en la estructura electrónica de pozos cuánticos triples de GaAs/AlGaAs

Los pozos cuánticos dobles o triples, son sistemas de mucho interés no solo desde el punto de vista de sus propiedades básicas, sino también por sus potenciales aplicaciones en dispositivos. Aunque hoy en día hay muchas heteroestructuras posibles, aquellas constituidas de AlGaAs/GaAs siguen siendo de mucha importancia, por ejemplo, en los láseres cuánticos de cascada [1,2,3]. En este trabajo presentamos el efecto de un campo magnético homogéneo aplicado en la dirección perpendicular al plano de crecimiento de pozo cuántico triple asimétrico de AlGaAs/GaAs, considerando diferentes anchos de pozos y distintas alturas de barreras de potencial, con el fin de inducir asimetría en las funciones de onda, lo cual es de suma importancia para modificar las probabilidades de transición entre estados. Resolvemos la ecuación de Schrödinger trabajando en la aproximación de masa efectiva con bandas parabólicas, y reportamos el efecto del campo magnético, considerando un rango de 0 a 15 T, sobre las propiedades electrónicas del sistema y encontramos que este índice cambios significativos en las densidades de probabilidad del sistema. Referencias: 1. E. Kasapoglu, et al. Harmonic-Gaussian Symmetric and Asymmetric Double Quantum Wells: Magnetic Field Effects. Nanomaterials 13 (2023), 892. Doi:10.3390/ nano13050892. 2. Poonam Silotia, et al. Multiple Quantum Well in static magnetic field and intense laser pulses. Phys. Lett. A. 378 (2014), 3561. Doi: 10.1016/j.physleta.2014.10.007 3. P. J. Klar, et al. Magnetic-field induced type I to type II transition in multiple quantum well simples. Semicond. Sci. Technol. 12 (1997), 1240. Doi:10.1088/0268-1242/12/10/011 Agradecimientos Este trabajo forma parte de los objetivos del proyecto con número A1-S-8842 financiado por el Consejo Nacional de Humanidades, Ciencia y Tecnología (CONAHCyT) a través del “Fondo sectorial de investigación para la educación” en su convocatoria de investigación Científica Básica 2017-2018.

Correlación electrónica y exfoliación mecánica de los oxalatos de metales de transición dihidratados: Un estudio de primeros principios

Los oxalatos de metales de transición (MOx) son compuestos que están formados de cationes metálicos unidos por aniones oxalato en cadenas que están enlazadas por puentes de hidrógeno. Estos sistemas son interesantes debido a sus fascinantes propiedades magnéticas como son el débil ferromagnetismo y el metamagnetismo. Además, la débil interacción de los enlaces de hidrógeno que mantiene unidas a las cadenas abre la posibilidad de aislar una sola cadena desde el sistema tridimensional (3D) por métodos de exfoliación. Por otro lado, la alta correlación electrónica de estos sistemas ocasiona que los cálculos computacionales realizados a través de la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT) presenten limitaciones en la predicción de sus propiedades fundamentales. Para resolver esta problemática, hemos realizado una corrección de tipo Hubbard calculada de forma autoconsistente a través de un método de respuesta lineal para obtener, como primera etapa, la estructura de bandas electrónicas, densidad de estados y propiedades magnéticas de los cristales 3D de los MOx con M = Fe, Co y Ni. Adicionalmente, realizamos una estimación de la energía de exfoliación mecánica para cadenas de MOx. Encontramos que la energía de exfoliación se encuentra en el rango de 60 - 90 $meV/Å^2$, demostrando la factibilidad de obtener cadenas desde el cristal 3D de los sistemas bajo estudio. El autor L.F.G. agradece el apoyo otorgado por el CONAHCyT a través de una beca para estudios de posgrado. Este trabajo fue apoyado por el clúster híbrido de supercómputo “Xiuhcoatl”.

Síntesis, caracterización y estudio teórico de las propiedades estructurales, fonónicas y magnéticas del sistema superconductor MgB2

En el presente trabajo se sintetizaron muestras del sistema superconductor MgB2, a partir de sus constituyentes elementales; Mg en polvo y B en polvo grado reactivo >99%, mediante reacción de estado sólido. Los reactivos fueron incorporados homogéneamente mediante molienda en mortero de ágata y posteriormente colocados en un tubo de cuarzo, al que se le extrajo el aire mediante vacío para reemplazarlo por una atmósfera inerte de argón, y calentados a 650 Celsius por 2 horas en un horno tubular. Al final de este tiempo, las muestras obtenidas constan de un polvo homogéneo de color oscuro. Adicionalmente se realiza un tratamiento térmico a 600 Celsius durante 8 horas. Se realizó la caracterización estructural de las muestras mediante difracción de rayos X, utilizando como fuente la emisión K de Cu, mostrando que el material posee una estructura Hexagonal conforme a lo reportado en la literatura. Se caracterizaron las propiedades magnéticas en función de la temperatura para observar el cambio al alcanzar la temperatura de transición a la fase superconductora, resultando alrededor de los 37 Kelvin. El aspecto más interesante de este trabajo es la comparación y complementación de los resultados obtenidos de las caracterizaciones experimentales con los obtenidos mediante simulaciones, utilizando la paquetería “quantum espresso”, acercando a los estudiantes a un análisis de enfoques múltiples de un sistema físico.

Brecha energética y temperatura crítica de cupratos en el modelo Bosón-Fermión Multicapas

Los superconductores de alta temperatura crítica cuasi-bidimensionales presentan estructuras multicapas como la de los cupratos cuya descripción es insuficiente con la teoría BCS; aquí usamos el modelo Bosón-Fermión (BF) [1] en multicapas [2], para calcular sus propiedades. Las multicapas son generadas aplicando a la mezcla bosón-fermión de pares de Cooper (bosones) y electrones (fermiones), un potencial Peine de Dirac en la dirección Z que es perpendicular a las capas planas por lo que la componente z de las energías tanto de los bosones como de los fermiones que satisfacen la relación de Kronig-Penney [3]. En los planos X-Y los bosones tienen una relación de energía-momento [4] lineal $2E_{F} - \Delta_{0} + cK_{\parallel}$, con $K_{\parallel}$ el momento del centro de masa de los pares de Cooper, mientras que los electrones tienen una relación de dispersión cuadrática $\hbar^2 k_{\parallel}^2/2m_e$. Con el espectro de energías de la mezcla obtenemos su densidad de estados, como función de la impenetrabilidad $P$ de los planos y de su separación $a$. Cuando desaparecemos el potencial externo recuperamos los resultados para la mezcla libre. Entre otras propiedades termodinámicas, calculamos el “gap” de energía, la temperatura crítica y el potencial químico de la mezcla BF resolviendo las ecuaciones del "gap" de energía y la ecuación de número de forma simultánea. Comparamos nuestros resultados para cupratos con los datos experimentales. $\\$ Agradecemos el apoyo económico de la UNAM a través del proyecto DGAPA-PAPIIT- IN114523. $\\$ 1. V.V. Tolmachev, Phys. Lett. A $\bf{266}$, 400 (2000); M. de Llano and V.V. Tolmachev, Physica A $\bf{347}$, 546 (2003). 2. P. Salas $\it{et~ al}$. Int. J. of Mod. Phys. B $\bf{31}$ 1750100 (2017) . 3. R. de L. Kronig and W. G. Penney, Proc. Roy. Soc. (London) A $\bf{130}$, 499 (1931). 4. S.K. Adhikari, et al. Phys. Rev. B $\bf{62}$, 8671 (2000).

Caracterización de la evolución de las propiedades estructurales y magnéticas del sistema superconductor MgB2 mediante tratamientos térmicos

En el presente trabajo se sintetizaron muestras del sistema superconductor MgB2, a partir de sus constituyentes elementales; Mg en polvo y B en polvo grado reactivo >99%, mediante reacción de estado sólido. Los reactivos fueron incorporados homogéneamente mediante molienda en mortero de ágata y posteriormente colocados en un tubo de cuarzo, al que se le extrajo el aire mediante vacío para reemplazarlo por una atmósfera inerte de argón, y calentados a 850 o 650 Celsius por 150 minutos en un horno tubular. Al final de este tiempo, las muestras obtenidas constan de un polvo homogéneo de color oscuro. Adicionalmente se realiza un tratamiento térmico a 600 Celsius durante 4, 8 y 16 horas. Se realizó la caracterización estructural de las muestras mediante difracción de rayos X, utilizando como fuente la emisión K de Cu, mostrando que el material posee una estructura Hexagonal conforme a lo reportado en la literatura. Se caracterizaron las propiedades magnéticas en función de la temperatura para observar el cambio al alcanzar la temperatura de transición a la fase superconductora, resultando alrededor de los 37 Kelvin. Adicionalmente se caracterizó el material mediante espectroscopía Raman para analizar las características fonónicas de la estructura y su evolución. Las propiedades ya mencionadas, estructurales y magnéticas, mostraron un incremento en intensidad y definición, debido a que el tratamiento térmico ayuda al mejoramiento de la fase cristalina del material.

Mediciones ópticas y efecto Burstein-Moss en las propiedades ópticas de la perovskita BaSnO3 dopada con Nb

La investigación sobre electrodos transparentes novedosos ha ganado popularidad debido a la baja abundancia y al alto costo del indio. En este artículo, utilizamos cálculos de primeros principios empleando la teoría del funcional de la densidad con la aproximación del funcional de energía de intercambio-correlación de la Aproximación del Gradiente Generalizado para analizar las propiedades ópticas, estructurales y electrónicas del óxido de bario y estaño dopado con niobio en proporciones del 12.5%, 6.25% y 3.125%. Los cálculos de la estructura electrónica muestran una banda prohibida indirecta del óxido de bario y estaño. El niobio induce estados de energía donante extrínsecos alrededor de la parte inferior de la banda de conducción, lo que da lugar a una mejora en la conductividad eléctrica del sistema. El nivel de Fermi se desplaza hacia arriba hacia la banda de conducción, una característica típica de un semiconductor de tipo n. Se encontró el efecto de Burstein-Moss en las medidas ópticas de los sistemas dopados, lo que conduce a un aumento en la banda prohibida aparente. Se presentó una disminución en el coeficiente de absorción en el rango UV-visible de la luz. Estas características sugieren que el BaSnO3 dopado con Nb es un óxido conductor transparente prometedor y puede ser útil para aplicaciones optoelectrónicas.

Análisis del efecto de la concentración de portadores y su distribución en una estructura tipo p-i-n con una capa absorbente escalonada basada en InGaN

En el presente trabajo se estudia el efecto de la concentración de portadores en el campo eléctrico de una celda solar basada en nitruro de aluminio-indio ($InGaN$) con una estructura tipo P-i-N, variando de forma gradual y escalonada el contenido de In desde nitruro de galio ($GaN$) hasta 0.4 fracción molar de In. El espesor de la capa intrínseca de $InGaN$ graduada por escalones es de 750 nm, considerando que se han alcanzado, en el grupo de trabajo, velocidades de crecimiento por MBE de alrededor de 0.30 ML/s para $GaN$ dopado con $Mg$. Las concentraciones de portadores, tanto electrones como huecos, fueron variados desde $1x10^{17} cm^{-3}$ hasta $1x10^{19} cm^{-3}$ de acuerdo al estado del arte. El efecto de la concentración de portadores en el efecto en el campo eléctrico y el ensanchamiento de la región de agotamiento se analizó de forma teórica y numérica utilizando software de cálculo por elemento finito en SILVACO Atlas.

Diseño, fabricación y caracterización de un sistema para la cuantificación de contaminantes en el agua desionizada que co-integra una plataforma de detección basada en MoS2 así como su unidad de procesamiento

En la actualidad, el agua desionizada juega un papel crucial tanto en el ámbito industrial como en la investigación, su composición garantiza la confiabilidad de una amplia gama de procesos. Por lo tanto, es imprescindible asegurar su alto nivel de pureza. Para lograr este propósito, en esta investigación se diseñó, fabricó y caracterizó un sistema para la cuantificación de la pureza en el agua desionizada. El sistema co-integra una plataforma de detección y una interfaz de usuario. Esta plataforma está basada en un diodo Schottky compuesto por una pastilla de MoS2 de elaboración propia y un contacto de aluminio. El principio de funcionamiento del dispositivo se basa en las perturbaciones de corriente-voltaje que se presentan a lo largo del detector cuando entra en contacto con los analitos. La unidad de procesamiento es la encargada de adquirir, acondicionar, procesar y desplegar los datos recopilados por el sistema. Se probo el sensor utilizando contaminantes como el Na+, Ca2+ y Mg2+ disueltos en agua y se comparó el sistema contra sensores comerciales Se constató que el sensor tiene la capacidad de detectar compuestos iónicos en las muestras de agua mediante variaciones en la actividad electrónica del detector (curvas C-V). Este sistema optimiza el uso de módulos electrónicos, además de poseer una maniobrabilidad sencilla, lo que lo convierte en una opción económica, práctica y veloz para verificar la pureza del agua.

Efectos de la periodicidad en la polarización de valles-espines y magnetorresistencia de tunelamiento en una superred magnética de $MoS_{2}$

En el presente trabajo se plantea el cálculo de las polarizaciones de valles-espines y la magnetorresistencia de tunelamiento (TMR) de una superred magnética de $MoS_{2}$ por medio la matriz de transferencia y el formalismo de Laundauer Büttiker. En específico, se busca su posible aplicación en dispositivos versátiles que sean de utilidad tanto para el procesamiento como para la lectura de información. Anteriormente, se han reportado estructuras versátiles para superredes magnéticas de siliceno en donde se obtienen estados de polarización de valles-espines del $100\%$ bien definidos al invertir la dirección de magnetización. Sin embargo, para las superredes periódicas de $MoS_{2}$ no es posible sintonizar las polarizaciones al cambiar de una configuración de magnetización paralela a una antiparalela en parte debido al gap de $1.6 eV$ que se presenta en dicho material. La superred magnética estudiada se genera al considerar dos semillas $A$ y $B$ donde cada una cuenta con una tira ferromagnética, así como una región normal, de tal manera que cada semilla tiene magnetización fija y magnetización variable, respectivamente. Además, a cada tira ferromagnética se le aplica un potencial electrostático $U$. Estos sistemas pueden tener dos estados de polarización bien definidos al variar dicho potencial electrostático en lugar de la configuración de magnetización, como en el caso de las superredes magnéticas de siliceno. Además, es de importancia mencionar que en estas superredes se tiene un transporte anómalo al presentarse TMR negativa.

Efectos de cambios de pH en un modelo molecular de óxidos metálicos recubiertos por agua

Los óxidos metálicos, se obtienen cuando se hace reaccionar un metal cualquiera con el oxígeno. En general, los óxidos son más duros y más densos que los hidróxidos, y presentan una elevada estabilidad química, alta temperatura de fusión y baja solubilidad. En el presente trabajo, modelamos redes para aluminio, titanio y magnesio, recubiertas con agua. Mediante softwares de simulación computacional, propondremos el escenario de la interacción de grupos H y OH, simulando cambios en el pH en la estructura.

Síntesis y caracterización de cerámico $LiNi_{0.7}Co_{0.3}O{_2}$ para su aplicación como cátodo para baterías de litio

Las baterías de litio son componentes fundamentales para el funcionamiento de vehículos eléctricos y dispositivos electrónicos de uso diario. Asimismo, su campo de aplicación se extiende hasta las energías renovables, las cuales requieren de mejores métodos de almacenamiento. Sin embargo, existen diversos factores que han impedido aprovechar al máximo su potencial, por ejemplo: limitada capacidad de carga, baja estabilidad química, y poca durabilidad. Por tales motivos, en el presente trabajo se preparó el cerámico $LiNi_{0.7}Co_{0.3}O{_2}$ mediante reacción en estado sólido a 850°C con la finalidad de caracterizar estructuralmente el material mediante difracción de rayos-X, microscopia electrónica de barrido (MEB) y espectroscopia de fotoelectrones emitidos por rayos-X (XPS). Los resultados muestran la obtención de una fase pura LNCO con buena cristalinidad lo cual indica la formación de una estructura cristalina con características adecuadas para la conducción y retenimiento de iones de $Li ^{+1}$ .

Estudio termodinámico de la síntesis del cerámico ferroeléctrico $BaTiO_3$ y su solución sólida $Ba_{1-x}Sr_xTiO_3$

La fotocatálisis heterogénea con semiconductores como fotocatalizadores ha sido de las principales propuestas para el tratamiento de aguas residuales. Los materiales ferroeléctricos ofrecen una solución prometedora, ya que favorecen una mayor separación de cargas y una tasa baja de recombinación aumentando la eficiencia de la fotocatálisis por la presencia de la polarización eléctrica espontánea ($P_s$). En este trabajo se reportan los resultados del estudio termodinámico para la síntesis del $BaTiO_3$ y la solución sólida $Ba_{1-x}Sr_xTiO_3$ para utilizarlos como fotocatalizadores activos en la región visible del espectro electromagnético. En la primera fase del trabajo se determinaron las condiciones fisicoquímicas para la formación de precursores a partir de reacciones de coprecipitación de soluciones acuosas de $Ba(NO_3)_2$ como fuente de iones $Ba^{2+}$, de $Sr(NO_3)_2$, como fuente de iones $Sr^{2+}$ y de $Ti(OC_4H_9)_4$ como fuente de los iones $Ti^{4+}$. En la segunda etapa se realizaron experimentos de análisis termogravimétrico con los productos resultantes de las reacciones de coprecipitación, para determinar las condiciones de temperatura para la reacción en estado sólido y posterior sinterizado. Se determinó que a 950 °C finaliza la descomposición del $BaCO_3$ y el $TiO_2$. Mediante difracción de rayos X en polvos se identificaron las fases cristalinas presentes en las diferentes etapas del proceso. La fase tetragonal ferroeléctrica del $BaTiO_3$ fue identificada después de los procesos de sinterización realizados a 900 °C. Agradecimientos: A CONAHCyT por la beca para IMS.

“Síntesis y caracterización estructural del Sistema $Nb2(1-x)Ti2xSnC$”

Los compuestos MAX se caracterizan por tener una estructura laminar, es decir, los átomos se arreglan en capas, lo que hace que sean de fácil corte, además, son resistentes, duros y deben calentarse a altas temperaturas para poder fundirse, estas propiedades los convierte en materiales cerámicos [1]. En el presente trabajo se propone trabajar el compuesto $Nb2SnC$ y sustituir los átomos de (Nb) niobio por (Ti) titanio, es decir se construye la solución sólida $(x=0.00,0.025,0.05,0.075)$. La síntesis se llevó a cabo a través de la reacción en estado sólido tal como lo plantea Bortolozo et. al para la fase $Nb2SnC$ [2]. A través de Difracción de Rayos X [1] se llevó a cabo la identificación de las fases y utilizando el Refinamiento de Rietveld [3]. se estudiará el cambio en los parámetros de red y del volumen de la celda unitaria cuando se sustituyen átomos de niobio (Nb) por titanio (Ti). [1]. Donald, A., & Wendelin, W. (2016). Ciencia e Ingeniería de Materiales (7th ed.). Cengage Learning Editores SA de CV. [2] A.D. Bortolozo, O.H. Sant’Anna, M.S. da Luz, C.A.M. dos Santos, A.S. Pereira, K.S. Trentin, A.J.S. Machado, Solid State Communications 139 (2006), p. 57. [3] Ramón García, Ma. Luisa. (2007) Introducción al Método Rietveld.

Propiedades de detección de amoniaco por monocapas de carburo de silicio decoradas con metales: un estudio con DFT

La amenaza que el gas de amoniaco representa en diversas actividades humanas conduce a la necesidad de sensores de mayor sensibilidad. Los materiales bidimensionales (2D) han atraído la atención para esta aplicación en particular, siendo el carburo de silicio 2D (2D-SiC) un candidato potencial; sin embargo, este potencial no ha sido extensivamente estudiado. En este trabajo se estudia la adsorción de moléculas de amoniaco en monocapas de 2D-SiC prístinas y decoradas con metales (Li, Na, Mg, Ca, Ag, Au, Cu, Pd, o Ti) usando la Teoría del Funcional de la Densidad. Se realizaron análisis energéticos para determinar el efecto de los metales en la capacidad de adsorción de moléculas de amoniaco. Los resultados muestran que la decoración mejora la adsorción, y además modifica la brecha semiconductora, excepto en el caso con Mg, donde la interacción entre el metal y la molécula es muy débil. Los casos decorados con átomos de Ag y Au son los mejores cadidatos para la captura de amoniaco dada su fuerte energía de adsorción. Se espera que estos resultados incrementen el conocimiento e interés en futuras aplicaciones de las monocapas de SiC tipo grafeno. Este trabajo fue financiado por los proyectos multidisciplinarios 2020-2093 y 2022-0600 de la SIP-IPN, y UNAM-PAPIIT 1N102923. Los cálculos fueron realizados en la supercomputadora Miztli de la DGTIC-UNAM (Proyectos LANCAD-UNAM-DGTIC 180 y 380). L.G.A y B.J.C agradecen al Conahcyt y a BEIFI-IPN por las becas otorgadas. J.E.S. agradece el apoyo de parte del Programa Posdoctoral de la UNAM (POSDOC). F.D. agradece el apoyo del Conahcyt a través del programa "Estancias Posdoctorales por México - Modalidad 1"

Efectos de la deformación biaxial y uniaxial sobre las propiedades magnéticas del grafeno con impurezas de hidrógeno: un estudio de primeros principios

Estudios teóricos y experimentales han demostrado que la quimisorción de hidrógeno en el grafeno satura un orbital pz e induce un momento magnético neto. Por otro lado, es bien sabido que las deformaciones estructurales podrían modificar las propiedades electrónicas y magnéticas de los materiales bidimensionales. En este trabajo analizamos los efectos de la deformación biaxial y uniaxial sobre las propiedades magnéticas del grafeno con impurezas de hidrógeno quimisorbidas (H-grafeno), en un rango de deformaciones de 0 – 10%. Nuestros resultados se obtuvieron mediante cálculos de primeros principios basados en la teoría del funcional de la densidad, tal como se implementa en el código SIESTA. Para el H-grafeno, en el equilibrio con deformación cero, se obtiene un momento magnético total de 1.0 magnetón de Bohr en una supercelda de 8x8. El magnetismo en este sistema es consecuencia de la presencia de una banda de impurezas al nivel de Fermi inducida por la quimisorción de hidrógeno. Mostramos que el origen del magnetismo en H-grafeno se puede racionalizar a través del modelo de Stoner para una banda angosta. Bajo tensión uniaxial y biaxial, encontramos que la densidad electrónica de estados muestra un estrechamiento y aunque hay una redistribución importante de los momentos magnéticos locales, el momento magnético total permanece sin cambios. Por lo tanto, estos resultados muestran que el momento magnético total del H-grafeno es robusto frente a las deformaciones biaxiales y uniaxiales. Palabras clave: Grafeno, impureza, deformación, magnetismo.

Conductancia térmica en sistemas 1D periódicos y aperiódicos a partir de la fórmula de Landauer

El uso de la cuasiperodicidad en el diseño de nuevos materiales en dónde sea posible modificar sus propiedades de transporte térmico es de gran importancia para aplicaciones termoeléctricas. Es por eso que en este trabajo analizamos la conductancia térmica de la red de cadenas diatómicas unidimensionales cuyos átomos están ordenados siguiendo una secuencia periódica binaria o una cuasiperiódica de Fibonacci, ambas con el mismo número de átomos. Para calcular la conductancia utilizamos el formalismo de Landauer [1] y el método de las matrices de transferencia para el cálculo de la transmitancia [2]. Nuestros resultados muestran que la conductancia térmica varía en función del orden atómico. Como era de esperarse, para el caso periódico observamos una brecha en el espectro de la transmitancia cuya anchura depende de la diferencia entre los dos tipos de masas atómicas. Para las cadenas diatómicas de Fibonacci, observamos que la conductancia térmica disminuye conforme se aumenta el tamaño del sistema, debido a que el orden cuasiperiódico genera un espectro fractal de la transmitancia con brechas y cuasibrechas que se incrementan con el número de átomos en la cadena [3]. [1] C. Jeong, S. Datta y M. Lundstrom, Journal of Applied Physics, vol. 109, nº 7, p. 073718, 2017. [2] N. Calderón Chávez, Renormalización aplicada a las excitaciones fonónicas en sistemas cuasiperiódicos., Tesis de Licenciatura, Facultad de Ciencias, UNAM, 2011. [3] J. González, C. G. Galván, F. Salazar y M. Cruz-Irisson, Journal of Physics and Chemistry of Solids, vol. 170, p. 110956, 2022.

Energías de formación del sistema $Gd_2TiO_5$ y propuesta de la cinética de la reacción por sales fundidas

La síntesis del compuesto $Gd_2TiO_5$ por reacción de estado sólido requiere de largos procesos de molienda y calcinación a temperaturas alrededor de 1500 °C, donde se forma una fracción considerable de la fase pirocloro $Gd_2Ti_2O_7$ además de otras impurezas. Métodos alternativos de síntesis, como el método de sales fundidas tienen la ventaja de que la temperatura de reacción es menor, pero también se requieren de varios ciclos de molienda y calcinado para obtener buenos resultados. Cuando este método se realiza a temperaturas por encima del punto de fusión de las sales, la reacción es muy rápida y las trazas de impurezas son muy pequeñas. A partir de cálculos a primeros principios de las energías y entalpías de formación para el sistema $Gd_2TiO_5$ se proponen tasas de reacción y se discuten los mecanismos de la reacción tanto de estado sólido como por sales fundidas. Para tal propósito se utilizan los resultados experimentales obtenidos por espectroscopía Raman de muestras sintetizadas a distintos tiempos y temperaturas de calcinado para la obtención de parámetros de tiempo de reacción. Se agradece a la Dirección General de Cómputo y de Tecnologías de Información y Comunicación (DGTIC-UNAM) el uso de recursos de supercómputo en “Miztli” (LANCAD-UNAM-DGTIC-291 ).

Efecto de la sustitución de Ru en sitios de Fe en la perovskita EuFeO3: cálculos de primeros principios de las propiedades estructurales, mecánicas y electrónicas

Las estructuras de óxidos metálicos mixtos ordenados (ABB'O3) han sido consideradas como uno de los semiconductores más atractivos para una amplia gama de aplicaciones tales como catalizadores, sensores de gases, electroimanes cuánticos y dispositivos microelectrónicos debido a sus excelentes características físicas, propiedades químicas, mecánicas, y magnéticas [1]. Una de las aplicaciones más importantes de estos materiales son los dispositivos electroquímicos de alta temperatura, donde la expansión térmica y las propiedades mecánicas del material son cruciales [2]. Se han realizado cálculos sobre el compuesto EuFe1-xRuxO3, para obtener sus propiedades estructurales, elásticas y electrónicas. El potencial de correlación de intercambio está contemplado por el funcional de gradiente generalizado (GGA+U) con la corrección de la aproximación de Perdew-Burke-Ernzerhof para sólidos (PBEsol) [3]. Keywords: semiconductores, módulos elásticos, DFT. [1] Shah, J.; Bhatt, P.; Dayas, K.D.D.; Kotnala, R.K.; Dayas, K.D.D. Significant role of antiferromagnetic GdFeO3 on multiferroism of bilayer thin films. Mater. Res. Express 2018, 5, 026416. [2] Verma, A.S.; Kumar, A. Bulk modulus of cubic perovskites. J. Alloy. Compd. 2012, 541, 210–214. [3] M.C. Payne, M.P. Teter, D.C. Allan, T.A. Arias, J.D.J. Joannopoulos, Rev. Mod. Phys. 64 (1992) 1045. Agradecimientos: El apoyo financiero fue proporcionado por los proyectos DGAPA-UNAM IN100222, IA103293, IN103293 y PE101723. Reconocemos el financiamiento del Departamento de Física, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional Autónoma de México. J. Pilo y J. E. Antonio agradece la beca posdoctoral otorgada por la DGAPA: Programa de Becas Posdoctorales de la UNAM. Los autores agradecen F. A. Sarmiento por el apoyo técnico. También se reconocen las facilidades de cómputo del Centro de Supercómputo-DGTIC-UNAM, y del Laboratorio Nacional de Supercómputo del Sureste de México, CONAHCYT miembro de la red de Laboratorios Nacionales.

Propiedades eléctricas, magnéticas y del acoplamiento magnetoeléctrico de soluciones sólidas multiferroicas Ba1-xEuxTi1-xFexO3

En los últimos años, grandes esfuerzos se han estado realizando en la identificación de nuevos materiales y el diseño de dispositivos para controlar el magnetismo con campo eléctrico, entre los cuales se encuentran los materiales multiferroicos (MF) con gran potencial para resolver estos desafíos. Este trabajo se enfoca en realizar un estudio teórico mediante primeros principios, basados en la teoría del funcional de la densidad implementada en el paquete computacional VASP, sobre soluciones solidas multiferroicas Ba1-xEuxTi1- xFexO3. Los cationes Ba2+ (4d105p6) y Ti4+ (3d0) establecen el orden FE, y se espera que el orden FM sea establecido por los iones Eu3+(4f7) y Fe3+(3d5). Para determinar la estabilidad termodinámica de las soluciones solidas estudias, se utiliza el formalismo de energía de formación. El análisis detallado sobre la estructura cristalina, los enlaces químicos y la estructura electrónica para los compuestos estudiados, se realizará utilizando la combinación de diferentes representaciones como densidad de estados, estructura de bandas, distribución eléctronica, función de localización eléctronica y orbitales moleculares. Por otra parte, las propiedades magnéticas de los materiales multiferroicos se estudiarán con la aproximación del gradiente generalizado conjuntamente con la corrección de Hubbard (GGA+U) tomando en cuenta la interacción de espín-orbital. Por último, las propiedades ferroeléctricas y polares se estudiarán utilizando la teoría moderna de la polarización basada en el concepto de la fase de Berry. Acknowledgements We acknowledge the support from PAPIIT-DGAPA-UNAM Grant IT100521 and DGAPA-UNAM projects IN101523. Calculations were performed in the DGCTIC-UNAM Supercomputing Center project LANCAD-UNAM-DGTIC-422 and LANCAD-UNAM-DGTIC-351. E. Martínez-Aguilar and H'Linh Hmŏk thank CONAHCYT for Scholarship grant No. I1200/320/2022.

Solución analítica para un Hamiltoniano de espín 1 en la aproximación adiabática

Presentamos una solución analítica en el régimen de la aproximación adiabática (AA) para un sistema de 3 estados descrito por las matrices de espín 1, \(\boldsymbol{{\hat J}_x}\) y \(\boldsymbol{{\hat J}_z}\), en interacción con un campo bosónico. Este modelo es una extensión inmediata del Modelo Cuántico de Rabi (MCR) pues partimos de \(\hat{H}_{RABI}\) pero reemplazamos las matrices de Pauli por las matrices \(\boldsymbol{{\hat J}}\) de espín \(1\). Nuestro estudio se basa en un procedimiento elaborado por Li et al.\(^1\) en 2021, cuyo objetivo era resolver el MCR de manera analítica, y lo extendemos para su aplicación a un sistema de 3 niveles. Aquí, el Hamiltoniano \(\hat{H}_3\) es llevado al esquema de oscilador desplazado para posteriormente construir una base que, al escribir a \(\hat{H}_3\) en ella y aplicar la AA, nos permite encontrar sus eigenvalores mediante un proceso de diagonalización directa. Obtenemos expresiones analíticas para la energía del sistema y sus respectivos eigenvectores, las cuales son comparadas con resultados obtenidos de forma numérica. Agradecemos al proyecto DGAPA PAPIIT IN111122 por el apoyo económico otorgado. [1] Z. M. Li and M. T. Batchelor (2021). Generalized adiabatic approximation to the quantum Rabi model. Physical Review A, 104(3), 033712.

Solución analítica de dos electrones apareados mediante el modelo de Hubbard en dos cadenas periódicas acopladas

El estudio de la correlación electrónica en materiales multicapas provee una oportunidad para entender los diferentes mecanismos de apareamiento, su importancia puede trazarse al descubrimiento de los superconductores de alta temperatura crítica, superconductividad en redes de grafeno rotadas y otras. En este trabajo, encontramos una solución analítica para dos electrones con interacción en dos cadenas periódicas acopladas mediante un método de mapeo en el espacio real. Este método consiste en mapear el problema de correlación de muchos cuerpos en un problema equivalente mediante el modelo de amarre fuerte en un espacio de mayor dimensión. Con esto en mente, nuestro modelo de dos cadenas periódicas acopladas se mapea a un problema de una partícula en una red de cuatro dimensiones, aprovechando la simetría traslacional, se proyecta en una red efectiva de estados en tres dimensiones.

Síntesis y caracterización de películas semiconductoras de ZnO mediante deposición en baño químico

El propósito de este trabajo es presentar un procedimiento basado en química de primeros principios para el crecimiento de películas de Óxido de Zinc mediante Deposito por Baño Químico (CBD). Estas películas semiconductoras de óxido de zinc son altamente relevantes en electrónica y optoelectrónica debido a su amplio bandgap en el espectro visible y su eficiente capacidad de conducción eléctrica. El proceso de deposición en baño químico implica sumergir un sustrato en una solución química con precursores de óxido de zinc, formando una capa uniforme mediante reacciones controladas. Esta técnica ofrece ventajas como bajo costo, alta eficiencia y control preciso del grosor y composición de las películas, adaptándolas a diferentes aplicaciones. Estas películas encuentran uso en paneles solares, pantallas, sensores, iluminación y más. En resumen, las películas semiconductoras de óxido de zinc producidas por deposición en baño químico son prometedoras en electrónica y optoelectrónica, ofreciendo propiedades únicas de transparencia y conductividad eléctrica, incluso para aplicaciones biomédicas.

Bandas planas en bicapas de cuasicristales rotadas

Fases fuertemente correlacionadas en materiales de Moiré junto con bandas planas en sistemas rotados, juegan un rol central para explicar la superconductividad en el grafeno bicapa rotado. En este trabajo, se encuentran bandas planas en capas de cuasicristales transladadas y rotadas en los principales ángulos de simetría local de rotación $\pi/5,2\pi/5,\ldots$. Las fases cuasicristalinas y estados electrónicos confinados que emergen de rotar las dos redes de Penrose son analizadas con detalle para entender la aparición de estas bandas.

A Chiral Planar Hall Effect Induced by Parallel Non-Uniform Electromagnetic Fields

We solve the (3+1) Dirac equation describing a Dirac material in the presence of external parallel non-uniform electric and magnetic fields. Within a Supersymmetric Quantum Mechanics (SUSY-QM) framework, the Dirac equation is transformed into two decoupled pairs of Schr \"odinger equations, one for each chirality of the fermion fields. We tackle the case of trigonometric and hyperbolic profiles for the vector and scalar potentials, respectively, arriving at SUSY partner P\"oschl-Teller-like quantum potentials. The restrictions over the potentials lead us to a nontrivial current density in the same plane where the electric and magnetic fields lie, but perpendicular to both of them, which actually is the sum of current densities for the left- and right-chiralities, suggesting a kind of Planar Hall Effect triggered by chiral symmetry.

Corrimiento al rojo en vidrios de telurito dopados con Eu3+

Debido al tratamiento térmico, se prepararon vidrios de óxido a partir de 17ZnO∙32CdO∙51TeO2 con cantidades variables de Eu(NO3)3⋅6H2O (0–1,5 mol%), a 1000 °C mediante el método convencional de enfriamiento por fusión. Después del proceso de enfriamiento, los vidrios deben someterse a tratamientos térmicos a 300 y 420 °C durante 5 h. Los resultados de la difracción de rayos X muestran una estructura amorfa excepto por el tratamiento térmico a 420 °C. Hemos encontrado que las fases cristalinas nanométricas son más abundantes con una baja concentración de europio. Y también la fase cristalina ZnTeO3 domina en todas las muestras de vidrio con un tamaño de cristalito de alrededor de 36 nm. Los espectros Raman a 900–200 cm−1 muestran bandas de grupos TeO3 y TeO4, que es la característica de los vidrios de telurito. De manera similar, los iones de Eu3+ inducen cambios estructurales que conducen a la formación de oxígeno molecular (O2) en los intersticios del retículo vítreo. Los espectros de los vidrios dopados revelan picos de absorción del ion Eu3+ a 350, 362, 377, 382, 395, 415 y 465 nm asociados con las transiciones 7F0 5L7, 7F0 5D4, 7F0 5G4, 7F0 5G2, 7F0 5L6, 7F1 5D3 y 7F0 5D2, respectivamente. Los espectros de fotoluminiscencia obtenidos con una longitud de onda de excitación de 392 nm muestran bandas relacionadas con las emisiones debidas a las transiciones Eu3+. La intensidad del radio (R) aumenta con los tratamientos térmicos, lo que sugiere que aumenta la asimetría alrededor de los iones de europio. Se calcularon las coordenadas de cromaticidad y la pureza del color, y los resultados indican un corrimiento hacia el rojo. El tiempo de descomposición es muy similar en todas las muestras y no varía con la concentración de europio. Palabras clave: vidrio de telurito, emisión Eu3+, coordenadas de cromaticidad, tiempo de decaimiento

Cristales hiperbólicos

La cristalografía es una rama de la física de estado sólido que busca el explicar de una manera geométrica el comportamiento de la estructura de diversos materiales, tales como los metales conductores y los sólidos. Recientemente (año 2019) se publicó el articulo intitulado: "hyperbolic lattices in circuit quantum electrodynamics"(Alicia J. Kollár, Mattias Fitzpatrick & Andrew A. Houck como autores) donde se explica la aparición de un nuevo tipo de cristales nacen naturalmente en el estudio de su artículo, los cuales son cristales que viven en un espacio hiperbólico el cual es modelado con el modelo del disco de poincaré. Este tipo de cristales cuentan con propiedades interesantes, como lo es su periodicidad, su espectro de eigenvalores, su tipo particular de teorema de Bloch y toda la teoría de grupos implicada para poder explicar la estructura algebraica de este tipo de cristales (grupos PSL(V) ). En particular en mi trabajo queremos enfocarnos en el tratamiento de cómo podemos aplicar deformaciones a estas nuevas estructuras periódicas, viendo cómo se modifican los parámetros t y -c (parámetro de tunéelo y potencial cristalino) a la vez de buscar el cómo de modifican los tensores de deformación y de esfuerzos en este nuevo espacio geométrico.

Modos cero de fermiones de Majorana en superconductores tipo $p$

Un campo de estudio reciente que resulta de gran interés es la materia condensada topológica donde un fenómeno relevante son los modos cero de Fermiones de Majorana (FM), es decir, partículas que son su propia antipartícula. En un superconductor, dentro de la teoría BCS, el espectro energético es simétrico por lo que estados de energía cero cumplen con la característica de un fermión de Majorana. Existen diversos sistemas superconductores en los que pueden emerger los FM como los nanocables semiconductores acoplados a un superconductor en un campo magnético externo o vórtices superconductores. En general los FM emergen en sistemas con una brecha superconductora tipo $p$ ($\textit{p-wave}$ en 1D y $\textit{$p_x\pm ip_y$}$ en 2D). Un buen candidato para la superconductividad tipo $p$ es el Sr$_2$RuO$_4$ donde la antisimetría está presente naturalmente en planos de RuO$_4$. En este trabajo partimos del hamiltoniano de Hubbard extendido para sistemas superconductores considerando un apareamiento tipo triplete. Resolvimos las ecuaciones de Bogoliubov-de Gennes para encontrar el espectro energético en función de las variables topológicas asociadas al sistema en una cadena finita, un anillo y una cinta de dos capas en analogía con el Sr$_2$RuO$_4$. Analizamos dicho espectro para los diferentes casos y determinarminamos los parámetros que alojan modos cero de Fermiones de Majorana.

Nanoarquitectura de un complejo de fullereno y oro

En este trabajo exploramos la formación de moléculas complejas a partir de fullerenos y nanocúmulos de oro, dentro del contexto de la nanoarquitectónica. Este reciente concepto se refiere al diseño y síntesis de materiales útiles a partir de la unión de distintas unidades constructivas de escala nanométrica. Los atributos de estas unidades se combinan para obtener materiales multifuncionales con propiedades mejoradas, usando las técnicas necesarias. Los fullerenos con geometría esférica poseen propiedades electrónicas y ópticas destacables, así como robustez térmica, haciéndolos atractivos para diversas aplicaciones electrónicas, fotovoltaicas y biomédicas. Han sido incorporados en celdas solares orgánicas, transistores de película delgada y fotodetectores. Por otro lado, los nanocúmulos de oro tienen propiedades químicas, ópticas y electrónicas interesantes, con desempeño catalítico, propiedades plasmónicas y emisión óptica específicas. Han sido utilizados en detección molecular, bioimagenología y transporte de fármacos. Dadas las virtudes de ambos materiales, su integración en complejos moleculares híbridos puede producir efectos sinérgicos, expandiendo su aplicación a campos como el almacenamiento de energía, foto catálisis y nanomedicina. Sin embargo, las fluctuaciones térmicas y la interacción entre las partes dificultan su arquitectura a escala nanométrica. Por ejemplo, los cúmulos de oro decaen hacia geometrías específicas que son termodinámicamente estables, mientras que el fullereno mantiene su estructura a temperaturas elevadas. Por medio de cálculos de dinámica molecular reactiva y DFT, buscamos la composición y geometría óptimas para obtener un complejo molecular estable de fullereno y oro ligado con tioles, empleando al fullereno como andamio del material buscado. Caracterizamos la evolución térmica de este complejo, así como sus tipos de enlace, morfología y ordenamiento.

Comportamiento caótico en estructuras periódicas

En el presente estudio se investiga la manifestación del caos cuántico en las estructuras de bandas de diversos sistemas cristalinos. En primer lugar, se lleva a cabo un análisis de las propiedades del Silicio con el objetivo de observar el espaciamiento de niveles en todo el espectro, así como en áreas distantes de los puntos de simetría. Esto se realiza con el propósito de investigar las condiciones bajo las cuales es posible observar el caos cuántico, de acuerdo con las predicciones de la teoría de matrices aleatorias. De manera similar, se examina el espectro energético del Cerio para diferentes valores del parámetro de Hubbard (U). La naturaleza de este sistema requiere la inclusión de una interacción adicional en el Hamiltoniano, debido a la correlación electrónica fuerte que surge por la influencia de los orbitales f. El parámetro de Hubbard nos permite incorporar un potencial efectivo de interacción que combina tanto la energía de Coulomb como la energía de intercambio. Para ambos sistemas, se obtiene la distribución de probabilidad correspondiente a la separación entre niveles de energía, así como la distribución de velocidades para cada banda de energía.

Estructura electrónica de la perovskita doble y libre de plomo Cs2AgSbBr6: Diseño teórico de materiales de alto desempeño fotovoltaico

México tiene un gran potencial para la energía solar debido a su ubicación geográfica privilegiada. El país se encuentra en una zona con altos niveles de radiación solar durante la mayor parte del año. Las perovskitas dobles tipo A2B(I)B(III)X6 se utilizan en celdas solares puesto que ofrecen un potencial para mejorar la estabilidad y la eficiencia de la conversión de energía solar. Después de hacer una búsqueda exhaustiva con la teoría de funcionales de la densidad (DFT), se obtuvo como uno de los mejores candidatos a la perovskita Cs2AgSbBr6, pues presenta características deseables como una brecha de energía prohibida de 1.51 eV obtenida con la funcional híbrida HSE06. La brecha indirecta (X→L) provoca que la máxima probabilidad de transición electrónica desde el máximo de la banda de valencia (orbitales Ag 4d-5s y Br 4p) hacia el mínimo de la banda de conducción (Sb 5p ) no ocurra en los puntos X→L, sino entre la ruta (L→W). El sistema Cs2AgSbBr6 tiene una significativa absorción de radiación en el espectro visible, por lo que puede aplicarse en celdas fotovoltaicas. Este comportamiento se debe a que a pesar de que es iónico, no presenta un momento dipolar máximo, pues apenas hay una transferencia de 3.02 e hacia el octaedro de Br6. Los estados electrónicos del Cs no participan en las bandas cercanas a la energía de Fermi, aunque su función es estabilizar al sistema debido a las fuerzas electrostáticas. La carga neta atómica de cada elemento es Cs (0.813 e), Ag (0.546 e), Sb (0.847e) y Br( -0.503e).

Estudio DFT del ancho de banda prohibido en películas delgadas de CdTe y GaAs

Elementos como el silicio dieron a las fuentes alternas de energía un gran impulso en la fabricación de celdas solares, por su eficiencia para convertir la energía solar en energía eléctrica. A partir de estos elementos se anexaron otros elementos como el galio o teluro de cadmio, que mejoraron la eficiencia de conversión de la energía solar. Para las cedas de silicio se consideran eficiencias entre 10 y 27 %, en el caso de teluro de cadmio sus eficiencias están entre 19 y 22 % y en el arseniuro de galio, sus eficiencias se encuentran entre 18 y 40 % [1]; estas eficiencias dependen del número de heterouniones, si son películas delgadas o si su estructura es amorfa, cristalina o policristalina. Una característica importante de los semiconductores que se usan en las celdas solares corresponde al bandgap o ancho de banda prohibida (separación entre la banda de valencia y banda de conducción) cuyos valores en bulto de CdTe es de 1.5 eV y para el GaAs de 1.42 eV. Mediante CASTEP del programa de simulación molecular Materials Studio, construimos películas delgadas de CdTe y GaAs, estructuras a las que primero se les optimiza su geometría y después se determina su ancho de banda prohibido. Con su estructura de bandas y su densidad de estados electrónicos se obtienen estas energías, cuyos valores son similares a los que se conocen para el bulto. Autor de correspondencia: gramirezd@ipn.mx Palabras clave: ancho de banda prohibida, arsenuro de galio, teluro de cadmio, teoría DFT. Agradecimientos: F. L. Castillo Alvarado agradece el apoyo de COFAA, EDD-Instituto Politécnico Nacional, G. Ramírez Dámaso agradece el apoyo de EDI-Instituto Politécnico Nacional, G. S. Contreras Puente agradece el apoyo de COFAA, EDI-Instituto Politécnico Nacional. Referencias [1] Martin A. Green et al., Solar efficiency tables (version 59), Prog Photovolt Res Appl. 2022;30:3-12, https://doi.org/10.1002/pip.3506

Superredes de grafeno dimericas no convencionales con velocidad de Fermi

Las superredes son, en general, un sistema muy atractivo para encontrar propiedades físicas, y en grafeno, no es la excepción. Ya que son sistemas muy estudiados, debido a sus propiedades peculiares y sus posibles aplicaciones tecnológicas. En este trabajo, analizaremos superredes no convencionales con velocidades de Fermi, se estudian tres casos: (a). un sistema ordenado, donde el alto de las barreras es el mismo para todo el sistema, el cual se tomará como referencia, (b). un sistema aleatorio dimérico y (c). un sistema aleatorio simple. Los sistemas (b) y (c), son iguales, poseen el mismo número de barreras, lo único que cambia es la forma de aparición, el dimérico lo hace a pares, el número de barreras depende del porcentaje de aparición deseado. El ancho de los pozos es el mismo para todos los sistemas. Calculamos las propiedades de transmisión usando la matriz de transferencia y el formalismo de Landauer-Büttiker para el transporte. En donde se encuentra que, para diferentes parámetros de tamaño del sistema, porcentaje de aparición y tamaño del vector, las superredes diméricas dominan con mayor probabilidad y en otras las ordenadas son las dominantes.

Programación y espectroscopía Raman: Un análisis con enfoque informático

Desde su descubrimiento en 1928 por Chandrasekhara Raman, el efécto Raman ha sido de gran interés para la comunidad científica. La capacidad de registrar las vibraciones presentes en una muestra, ha proporcionado un gran nicho de investigación, esto por sus potenciales aplicaciones en áreas como: medicina, alimentos, forense, materiales, etc. En este trabajo se explica una manera de hacer análisis de espectros Raman. Se propone trabajar con las herramientas de programación actuales para eficientar la obtención de resultados en una base de datos grande. Esto favorece el desarrollo de aplicaciones que utilicen algoritmos de optimización/aprendizaje automático para diversas tareas como clasificación, control de calidad, diagnostico, inferencia, entre otras.

Modelado de un biosensor óptico SPR basado en materiales 2D para el sensado de diferentes concentraciones de glucosa

La vida moderna demanda el desarrollo de alta tecnología encaminada a proveer al ser humano de dispositivos que le permitan mejorar su calidad de vida mediante información en tiempo real que le permitan tomar decisiones en su vida cotidiana, así como en la industrial. Una tecnología que nos permite lograr lo anterior, se basa en sensores de diferentes tipos y usos, tales como químicos, mecánicos, de presión, acústicos y ópticos, entre otros. Los sensores ópticos de resonancia de plasmón superficial (SPR), han sido utilizados para la detección de una amplia gama de compuestos, desde iones, proteínas, virus, y hasta pequeñas moléculas; esto les permite ser aplicados en el monitoreo medioambiental, análisis de la calidad del agua, de la calidad de los alimentos, en la seguridad industrial, el diagnóstico clínico, etc. Con la sintetización del grafeno, y de una gran gama de materiales 2D (de espesor de orden atómico), los cuales tienen extraordinarios propiedades ópticas; se ha podido mejorar la calidad de los sensores SPR tradicionales. En este proyecto, buscamos mejorar los parámetros de rendimiento de sensores SPR, aplicados a la detección de diferentes concentraciones de glucosa. Estos parámetros cuantifican la calidad del sensor, su factibilidad, y su capacidad de detección. Los sensores SPR, a analizar, son los de acoplamiento por prisma en la configuración de Kretschmann, formados por diferentes heteroestructuras basadas en materiales 2D, metales y dieléctricos. Entre los materiales 2D a considerar están el grafeno, dicalcogenuros de metales de transición, fosforeno negro, MXenes, entre otros. El estudio se realiza mediante reflexión total atenuada (ATR), calculada a través del método de matriz de transferencia. Resultados teóricos que hemos obtenido, mejoran la sensibilidad en 30% y el factor de calidad y la exactitud de detección en 40%, aproximadamente.

Biosensor óptico SPR basado solo en materiales 2D

En los últimos años, los biosensores ópticos basados en resonancia de plasmón superficial (SPR), han tomado gran importancia debido a su amplia variedad de aplicaciones en diversos campos, en los cuales han sido usados para detectar biomoléculas, ya que este tipo de biosensores tiene alta sensibilidad y facilita el estudio y análisis de las sustancias en tiempo real. Para que este tipo de biosensores tengan alta sensibilidad, se hace uso de una capa metálica, tal como el oro y la plata, entre otros metales. Aunque este tipo de metales facilita el biosensado son altamente costosos, por tal razón es necesario proponer un nuevo sistema de biosensor SPR que nos permita detectar las sustancias biológicas sin usar ningún tipo de metal. En este trabajo, realizamos un estudio teórico de un biosensor óptico SPR basado solo en materiales 2D, con el cual es posible detectar diferentes sustancias biológicas.

Cristales fotónicos quirales

La cutícula de algunos insectos está compuesta por capas proteicas apiladas. Cada una se comporta como un dieléctrico transparente, pero con una orientación que difiere de la de las capas vecinas. El sistema es periódico a lo largo de la dirección de apilamiento, con un periodo que está relacionado con el ángulo de giro entre capas adyacentes. Por tanto, la propagación de la luz en estos sistemas queda descrita en los mismos términos que en los cristales mediante una relación de dispersión que muestra bandas permitidas y brechas prohibidas debido a la interferencia de los campos múltiplemente esparcidos. El sistema es quiral y por ello, sus propiedades ópticas dependen de la helicidad de la polarización de la luz. En este trabajo se formula el método de matriz de transferencia para estudiar la propagación del campo de una a otra interfaz de una película, generalizando al caso de películas anisotrópicas. La matriz de transferencia $\text{M}(z_1,z_2)$ relaciona al campo eléctrico $\text{E}_\parallel(z)$ y magnético $\text{H}_\parallel(z)$ a distintas profundidades $z_1$ y $z_2$ dentro del material, donde $\parallel$ denota la proyección a lo largo de las interfaces. El ímpetu a lo largo de las superficies es una cantidad conservada, $\text{E}_\parallel$ y $\text{H}_\parallel$ obedecen ecuaciones de campo que son ecuaciones diferenciales de primer orden respecto a la dirección $z$ normal a las interfaces. Multiplicando las matrices de capas sucesivas rotadas se construyó la matriz de transferencia de un periodo, y a partir de la misma, las propiedades ópticas como las relaciones de dispersión de los modos propios, su polarización, la reflectancia y transmitancia de la estructura, su espectro y su actividad óptica. Se comparan los resultados del estudio anterior con un desarrollo alternativo basado en la teoría de homogenización, en el que se obtiene el tensor dieléctrico macroscópico del sistema.

Estudio de los cambios fisicoquímicos de la hidroxiapatita equina desde la infancia hasta la madurez obtenida por calcinación

El objetivo de este trabajo fue estudiar la hidroxiapatita de huesos equinos de diferentes edades (1, 3, 6 y 8 años) extraída de la parte cortical del húmero. Los huesos se prepararon mediante tratamiento hidrotermal y calcinación. El análisis térmico mostró el cambio de eventos térmicos dependiendo de la composición mineral. Se utilizó espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) para analizar los grupos funcionales presentes en las muestras antes y después de la calcinación. También se estudió el cambio en los coeficientes de absorción IR relacionados con el número de defectos en la estructura de la hidroxiapatita. La composición de las muestras varió con la edad y mostró diferentes contenidos de calcio, sodio y magnesio. La relación Ca/P se desvió de la HAp estequiométrica debido a la presencia de iones adicionales y sustituciones de carbonato. Este estudio demostró que la cantidad de magnesio disminuye con la edad, lo que sugiere que el desarrollo óseo requiere mayores cantidades de este mineral a una edad temprana. Los patrones de difracción de rayos X mostraron lo que podría interpretarse como una baja calidad cristalina sin embargo esto se debe a un efecto elástico e inelástico producido por la materia orgánica, que desaparece con la calcinación, los difractogramas de las muestras calcinadas indican que la calidad cristalina sí mejora con la edad . El tamaño de los cristalitos aumentó con la edad y las imágenes de microscopía electrónica de barrido (SEM) mostraron la porosidad y la morfología características del hueso de los mamíferos. Tanto la microscopía electrónica de transmisión (TEM) como el desplazamiento Raman confirman la alta cristalinidad de las hidroxiapatitas equinas después del proceso de calcinación. Además, TEM muestra cómo crecen los cristales con la edad. En general, el estudio proporciona información sobre los cambios fisicoquímicos que sufre la hidroxiapatita a diferentes edades

Inducción de fuerzas electromagnéticas en cristales magneto-fotónicos

En este trabajo estudiamos teórica y experimentalmente la inducción de fuerzas electromagnéticas en cristales fotónicos tridimensionales cuando la luz incide normalmente sobre un conjunto de esferas de SiO2 conocidas como ópalos artificiales infiltradas con nanopartículas de Fe3O4. Investigamos la propagación electromagnética a lo largo de una dirección de alta simetría del cristal, específicamente a lo largo del eje del cristal [111. La longitud de onda de trabajo es el modo óptico a 633 nm. Mostramos evidencia experimental de la fuerza inducida cuando la estructura fotónica puede hacer oscilaciones forzadas.

Cristalización espontanea e inducida en películas delgadas de ZnSeO3 depositadas por la técnica de erosión catódica por radio frecuencia

Se depositaron películas delgadas a partir de un blanco de polvo comercial de ZnSeO3. Las películas fueron crecidas variando la temperatura de substrato y la potencia de radiofrecuencia aplicada al blanco (45 y 60 W). Los resultados de difracción de rayos X mostraron la presencia de material amorfo a bajas temperaturas de substrato, y la aparición de ZnO a altas temperaturas. Se realizaron tratamientos térmicos a las películas amorfas crecidas a temperatura ambiente. Dichos tratamientos no produjeron cambios estructurales en las películas depositadas a una potencia de 60 W. Por otro lado, las películas depositadas a 45 W sí presentaron cristalización del material (ZnSeO3 con estructura ortorrómbica) después de un tratamiento térmico en atmósfera abierta a partir de los 175 °C. Algunas películas depositadas a temperatura ambiente presentaron el fenómeno de cristalización espontánea. Esto es, después de 6 semanas, las películas originalmente amorfas cambiaron su aspecto, de transparente a blanquecino. Las películas se analizaron mediante espectroscopía UV-Vis y Raman con el fin de obtener sus propiedades ópticas.

Monocapas de WS2 y WS2-ZnO para el diseño de sensores chemiresistivos

El estudio de la adsorción de algunas moléculas, agua, etanol, benceno, acetona y nanopartículas de ZnO sobre monocapas de disulfuro de tugsteno (WS2) con vacancias de átomos de azufre, fue realizado mediante teoría funcional de la densidad (TFD), con una corrección de dispersión (D3). Se encontró que las vacancias introducen estados impuros en la región prohibida, entre las bandas de conducción y valencia de la monocapa. Los índices de Fukui, muestran que la monocapa de WS2 con vacancias es químicamente más activa que la monocapa de WS2 sin defectos. Como resultado de la activación de la monocapa de WS2, algunas moléculas son adsorbidas químicamente sobre las vacancias de azufre. De modo que un análisis en la densidad de estados totales y parciales, muestran que las algunas moléculas adsorbidas en la monocapa de WS2 con vacancias dobles de azufre, inducen cambios en la estructura electrónica. Los cambios son mas significativos mediante la creación de hetero-uniones de WS2-ZnO a través de la deposición de nanopartículas de ZnO en la superficie de WS2.

Superconductividad en el sistema $T_aC_x$ con $x=0.0,1.25$ y 1.50

El TaC es un superconductor tipo II con una temperatura crítica ($T_c$) de 10.3 K, un campo crítico bajo de 220 Oe y un campo crítico alto de 4.6 kOe. Se alcanza la temperatura crítica más alta para la composición estequiométrica. Los compuestos TaC se utilizan en aplicaciones industriales como recubrimientos duros sobre metales para fabricar herramientas de corte cementadas en sistemas aeroespaciales. En este trabajo, sintetizamos muestras policristalinas de Ta$C_x$ con $x=0.0, 1.25$ y $1.50$ en un horno de arco bajo una atmósfera de argón de alta pureza. Las muestras se caracterizaron por difracción de rayos X (XRD) y espectroscopia Raman para confirmar la estructura. El parámetro de red obtenido a partir del refinamiento de Rietveld fue de 4.45466(2) angstroms para la muestra sin impurificar. Se realizaron curvas de magnetización en función de la temperatura en los modos ZFC y FC bajo un campo magnético aplicado de 20 Oe. La $T_c$ obtenida en este trabajo fue de 9.0 K para la muestra TaC, la cual se acerca a los datos reportados, mientras que las muestras Ta$C_{1.25}$ y Ta$C_{1.50}$ presentan una $T_c$ de 9.0 K y 9.5 K respectivamente. Por último se presentan las curvas de magnetización en función del campo aplicado medidas a 2 K en donde se muestra confirma que el sistema es un superconductor tipo II.

Estudio teórico de las propiedades electrónicas y mecánicas de nanoalambres [111]-Si con Li/Na superficial

En este trabajo, se estudian las propiedades electrónicas y el módulo de Young de nanoalambres de silicio (Si) pasivados con hidrógeno (H), crecidos en la dirección cristalográfica [111] y considerando tres diámetros. El estudio se desarrolló utilizando la Teoría del funcional de la Densidad (DFT), en la Aproximación de la Densidad Local (LDA) incorporados en el código SIESTA. El modelo considera la sustitución secuencial de átomos de H por átomos de Li/Na. Los resultados muestran que la brecha de energía decrece debido a dos efectos, el confinamiento cuántico y la concentración de átomos superficiales de Li/Na, siendo este último más dominante. Los nanoalambres mantienen un comportamiento semiconductor para todas las concentraciones de Li/Na estudiadas. Asimismo, la energía de formación disminuye como función de la concentración de Li/Na lo que favorece la estabilidad energética de los nanoalambres. Los valores del voltaje de circuito abierto son casi independientes de la concentración de Li/Na favoreciendo su uso como electrodo en baterías. Finalmente, el módulo de Young se mantiene casi constante para todas las concentraciones de Li/Na estudiadas y sus valores son menores al módulo de Young del Si en bulto en la dirección cristalográfica [111]. Estos resultados ayudan a entender las propiedades electrónicas y mecánicas de nanoalambres de Si como resultado de la presencia de Li/Na en la superficie del nanoalambre, así como su posible aplicación como ánodo en baterías.

First principles calculations of electronic properties of zeolite NaA using the TB-mBJ potential

In this work the electronic structure of zeolite NaA (sodium form of Linde Type A) is calculated using the Wien2k software, which implement the all-electron linearized augmented plane waves plus local orbitals method (APW+lo), within the Density Functional Theory (DFT). The energy band structure and the density of states are calculated using the GGA-PBE96 and the Tran-Blaha modified Becke Johnson (TB-mBJ) potentials. Our results are analyzed and compared.

Fabricación y Caracterización de Celdas Solares Orgánicas

En este trabajo se fabrican celdas solares con base orgánica, las cuales se caracterizan óptica y eléctricamente. La meta de este trabajo consiste en caracterizar y validar los resultados generados con celdas solares generadas en trabajos previos. Se generan los parámetros de rendimiento y eficiencia, así como las imágenes obtenidas con el microscopio electrónico de barrido, y espectroscopia IR; eléctricamente se utiliza medición de corriente directa y ópticamente se emplea un monitoreo empleando las leyes de Snell. Palabras claves: celdas solares, diodos emisores de luz, eficiencia.

Fabricación y caracterización de Celdas Solares Orgánicas

En este trabajo se fabrican celdas solares con base orgánica, las cuales se caracterizan óptica y eléctricamente. La meta de este trabajo consiste en caracterizar y validar los resultados generados con celdas solares generadas en trabajos previos. Se generan los parámetros de rendimiento y eficiencia, así como las imágenes obtenidas con el microscopio electrónico de barrido, y espectroscopia IR; eléctricamente se utiliza medición de corriente directa y ópticamente se emplea un monitoreo empleando las leyes de Snell.

Efectos de las mono-vacancias y bi-vacancias en las propiedades electrónicas de una monocapa de SiC

Desde el descubrimiento del grafeno, los materiales bidimensionales han atraído la atención por sus propiedades únicas, la relación superficie-volumen es de gran importancia en los materiales en general, y particularmente en los nanomateriales 2D [1]. Además, investigaciones recientes muestran que las propiedades electrónicas pueden modificarse mediante dopaje o vacancias [2]. En general, las vacancias pueden afectar la estructura de bandas electrónicas y la densidad de estados electrónicos, lo que puede afectar su capacidad para conducir electricidad. En este trabajo, presentamos un estudio basado en la teoría del funcional de la densidad sobre los efectos del dopaje con mono-vacancias y bi-vacancias en las propiedades electrónicas de las monocapas de carburo de silicio (SiC-ML). Se utilizaron como dopantes B, Al, Ga, N, P, As, Si, y C, y se estudió el dopaje sustitucional en un átomo de Si o C. Se crearon vacancias simples y dobles eliminando un átomo de Si, uno de C o ambos en la SiC-ML. Los resultados muestran que la sustitución energéticamente más favorable es la del átomo de Si. El parámetro de red de la supercelda aumenta en función del tamaño del dopante. Los dopantes de tipo N presentan un estado base con espín polarizado. La especie dopante más estable es B. Las deformaciones que sufren las estructuras debido a las mono-vacancias o bi-vacancias son más significativas con especies dopantes más pesadas. Mediante el cambio de la brecha semiconductora por estos defectos, el SiC-ML con las vacancias y/o dopantes pueden tener una amplia gama de aplicaciones que van desde la detección de gases, la catálisis, el almacenamiento de energía y la detección de radiación.

Efecto de la decoración con metales en 2D SiGe para la detección de amoniaco

El amoníaco (NH3) es extremadamente dañino y corrosivo, lo que significa que su exposición puede causar graves daños tanto a la salud humana como al medio ambiente [1]. La concentración de NH3 puede tener diferentes efectos dependiendo del grado de contacto, que van desde quemaduras leves hasta quemaduras severas e incluso ceguera. En este estudio, se llevaron a cabo cálculos utilizando la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT) para investigar la capacidad y la viabilidad de utilizar siligeno (2D SiGe), decorado con diferentes elementos X (X=Li, Na, K, Mg, Ca, Sc, Ti y Pd), para adsorber el amoníaco y así modificar la función trabajo de los distintos sistemas. Los resultados numéricos indicaron que la molécula de NH3 se adsorbe débilmente al 2D SiGe sin modificar geométricamente su estructura. Sin embargo, cuando se decoró el 2D SiGe con átomos de Li, Na, K, Sc, Ti, Pd y Ca, el amoníaco se adsorbió fuertemente, mientras que con el Mg la adsorción fue débil. Además, el NH3 tiende a interactuar con los átomos metálicos presentes en el 2D SiGe decorado, con energías de adsorción que varían entre -0.13 eV y -1.47 eV. Los cambios observados en la función trabajo del 2D SiGe decorado con Na, Mg, Ca, Sc y Pd en presencia de NH3 indican que podrían usarse para detectar su presencia. Además, los resultados sugieren que solo los sistemas decorados con átomos de Na, K, Ca y Pd podrían ser utilizados como sensores reutilizables de NH3, mientras que el 2D SiGe decorado con Li, Mg, Sc y Ti podrían ser utilizados para capturar el amoníaco. Según los resultados de la función trabajo y los tiempos de recuperación en el 2D SiGe decorado con metales, se puede concluir que los sistemas con Pd, Ca y Na serían los más idóneos para detectar moléculas de NH3 [2].

Acidity dependence on structural and magnetic properties of double perovskite Sr2CoWO6 synthesized via sol-gel

Bulk double perovskite system Sr2CoWO6 (SCWO) is found to be a half-metallic system; i. e. it presents conductivity only on the spin up channel while keeping a 2eV band gap on the spin down channel. We synthesized SCOWO via sol-gel to be able to change the acidity of the master solution from which the gel, and after proper heat treatment, the double perovskite is obtained. In this work we will report an improvement on the the crystalline structure of the system as well as the Curie temperature dependence of the different samples and starting acidity of the master solutions.

Cuantificación mediante DFT de los grados de quimisorción y fisisorción del hidrógeno molecular en una monocapa de carburo de estaño

El almacenamiento de hidrógeno molecular ha cobrado relevancia para un uso posterior en cualquier momento como energía renovable, lo que complementa otras alternativas energéticas que están disponibles solo en ciertos periodos, tales como la energía solar y la eólica. Actualmente el H2 se almacena en fase gaseosa en tanques a alta presión o a bajas temperaturas; sin embargo, como una manera más segura y energéticamente menos costosa, se ha propuesto el almacenamiento a través de la adsorción molecular por superficies de sólidos o sus poros. Entre los posibles adsorbentes se encuentra el carburo de estaño (SnC) puro, el cual mejora su capacidad de almacenamiento cuando es decorado con metales de transición [1]. Se sabe que los materiales tienen un mejor desempeño de almacenamiento cuando la energía de adsorción está en el rango de 100 a 800 meV, y se cree que la adsorción molecular es intermedia entre quimi y fisisorción porque las moléculas no se disocian ni se desorben fácilmente; sin embargo, no se ha cuantificado con precisión los grados de quimi y fisisorción. En el presente trabajo se determinan cuánticamente estos dos grados mediante las componentes no dispersivas y dispersivas, respectivamente, de las energías de interacción entre la superficie adsorbente de SnC y las moléculas de H2. Asimismo, describimos la presencia de la interacción de Kubas entre los orbitales 1s del H2 y los 4d del Sn, cuya intensidad se incrementa con el decorado de un metal de transición como el cobre, mejorando en consecuencia la adsorción del H2. Finalmente, encontramos que el grado de quimisorción en la monocapa de SnC varia desde 20% hasta 80%, dependiendo de los diferentes sitios en los alrededores de, o sobre el Cu, lo que indica que los metales de transición regulan el desempeño de materiales candidatos para el almacenamiento de H2. [1] L. Arellano, A. Marcos-Víquez, et al, International Journal of Hydrogen Energy, In press, 2023.

Propiedades térmicas y electrónicas de nanoestructuras de germanio

En este trabajo se presentan las propiedades electrónicas y vibracionales de una monocapa y un nanoalambre de germanio (Ge) utilizando la teoría del funcional de la densidad en la aproximación de la densidad local. Los resultados de la estructura de bandas electrónicas reproducen la brecha de energía de ancho cero en el punto de alta simetría K en la monocapa de Ge. Asimismo, las bandas vibracionales indican que la monocapa alcanza valores de frecuencia más altos que el del material en bulto. Adicionalmente, se calcula la curva de calor específico para la monocapa y el nanoalambre, los resultados reproducen correctamente el límite clásico de Dulong-Petit para la región de altas temperaturas. En contraste, en la región de bajas temperaturas la monocapa tiene un comportamiento proporcional a T2 evidenciando el efecto del confinamiento cuántico debido a la restricción de la dimensionalidad.

Larga estabilidad eléctrica en láminas delgadas de ZnO:Ag,N de tipo p con doble aceptor

Se depositaron películas delgadas de ZnO de larga estabilidad eléctrica dopadas con aceptores duales de Ag-N mediante una técnica de co-sputtering de magnetrón DC reactiva. Se utilizaron como materiales precursores blancos metálicos de Zn y Ag con una pureza del 99.99%. Después de la deposición, las películas fueron recocidas a 400 °C por una hora en una atmósfera controlada de nitrógeno. Como películas delgadas fueron amorfas. La espectroscopia de dispersión de rayos X (EDX) confirmo la presencia de Ag y N en las películas de ZnO: Ag,N. Las propiedades eléctricas fueron estudiadas mediante la medición del efecto Hall mostrando una baja concentración de huecos en la película de ZnO: Ag,N recién depositada. Sin embargo, después del recocido, se cristalizaron en una estructura hexagonal típica de la wurtzita de ZnO y las propiedades eléctricas mejoraron significativamente, manteniendo la conductividad tipo p. Los mejores parámetros eléctricos iniciales mostraron una baja resistividad de $8.56×10^{-3} Ωcm$, una movilidad Hall de 23 cm^2/Vs y una muy alta concentración de huecos de $3.17×10^{19} cm^{−3}$. Finalmente, el análisis de estabilidad eléctrica revela que la conductividad tipo p de las películas de ZnO: Ag,N es muy estable y no se revierte a una tipo n, incluso después de 60 meses de envejecimiento. Estos resultados revelan lo factible de utilizar estas películas en dispositivos optoelectrónicos transparentes o de longitud de onda corta.

Aplicación de las monocapas de SiGe como material para inmovilizar polisulfuros de litio en baterías de Li-S

Una propuesta para baterías de nueva generación con una mayor densidad energética son las baterías de Li-S, las cuales pueden mejorar en un 400% la densidad energética comparada con las de ion-Li. El problema que se presenta es la disminución en el tiempo de vida, con aproximadamente 50 ciclos de carga. Esto es debido a la formación de polisulfuros de Li creados en el cátodo de la batería, la cual aísla el ánodo del litio provocando un ciclo de vida corto en la batería. Como posible solución al problema se ha estudiado teóricamente la aplicación de nanoestructuras, en particular bidimensionales como material anódico en las baterías de Li-S. El siligeno (SiGe) es uno de los materiales bidimensionales que está cobrando relevancia y que se ha estudiado de manera teórica en aplicaciones de almacenamiento de energía sensores [1,2]. En este trabajo se estudió la interacción de una monocapa de SiGe y los diferentes polisulfuros de Li. Las energías de adsorción obtenidas se encontraron en los rangos de 0.9 – 3.4 eV, indicando la existencia de enlaces químicos entre los polisulfuros y la monocapa de SiGe, adicionalmente las transferencias de carga obtenidas sugieren que existe una interacción bastante significativa entre los polisulfuros y la monocapa debido al intercambio de electrones entre el adsorbato y el material adsorbente. Finalmente, este trabajo podría contribuir a la generación de conocimiento necesario para el desarrollo tecnológico de baterías de nueva generación.

Nanoestructuras de germanio con dimensionalidad restringida aplicados a detección de acetona

La detección temprana de la diabetes es clave para un tratamiento exitoso. Una afectación inmediata de la diabetes es la reducida o nula producción de insulina, lo que reduce la transferencia de glucosa a las células, como resultado de esta deficiencia, el organismo utiliza grasas y uno de los residuos del proceso es la acetona, la cual se expulsa por las vías respiratorias y se puede detectar a través del aliento. La detección de esta molécula permitirá probablemente un rápido diagnóstico y la detección temprana de la enfermedad. Por otro lado, la gran superficie de los materiales nanoestructurados, así como la química de su superficie son características que permiten la detección de diversos compuestos orgánicos volátiles [1]. En este trabajo se presenta un estudio teórico, empleando la teoría del funcional de la densidad [2], sobre la adsorción de acetona sobre la superficie de nanoestructuras de Ge prístinas y dopadas sustitucionalmente con átomos de B, Al o Ga. Los resultados sugieren que la molécula de acetona es adsorbida al interaccionar con las nanoestructuras de Ge, obteniendo energías de adsorción entre 0.5 eV y 1.8 eV. También se estimó el tiempo de recuperación de la nanoestructura, que proporciona el tiempo de desorción de la molécula, a diferentes temperaturas. Solo el caso de nanoalambres presenta modulación en la brecha prohibida causada por la adsorción, que genera estados de impureza dentro de la brecha. Este estudio puede proporcionar información útil para desarrollo de dispositivos de biodetección basados en nanoestructuras de germanio. Referencias [1] Santiago, F. D., Santana, J. E., et al. Applied Surface Science, (2021). 547, 149175. [2] Sosa, A. N., Santana, J. E, et al. Surfaces and Interfaces, (2022). 30, 101886.

Carburo de estaño bidimensional dopado y funcionalizado para su aplicación en el almacenamiento de H2

El hidrógeno es un elemento muy interesante para la generación de energía limpia y renovable, debido a su amplia disponibilidad en el universo, su alta densidad energética y a su capacidad como combustible ecológico. El problema de este radica en la forma de almacenarlo, por esto se propone el uso de materiales bidimensionales de estado sólido para almacenar hidrógeno. En este trabajo se estudió el dopaje del carburo de estaño bidimensional con B, Al y Ga, junto con la decoración con metales alcalinos como Li, Na y K, para investigar la capacidad de adsorción de hidrógeno en comparación con el 2D-SnC prístino usando la Teoría del Funcional de la Densidad. Los resultados numéricos indican que el sistema funcionalizado con K y Na almacenaron hasta 6 y 5 moléculas de H2 respectivamente con una energía de adsorción de 0.21 eV. Estos resultados sugieren que el 2D-SnC dopado y funcionalizado podría ser potencialmente útil como medio para el almacenamiento de hidrógeno en estado sólido, lo que podría tener implicaciones importantes en el desarrollo de tecnologías más eficientes y sostenibles para el almacenamiento y uso del hidrógeno como fuente de energía.

Germaneno dopado para anclaje de polisulfuros de Li-S

A lo largo de los años la falta energía que actualmente hay en el planeta ha provocado que haya una gran búsqueda para poder satisfacer las necesidades energéticas que todos los habitantes requieren. Una de las alternativas para el almacenamiento de energía son las baterías de Li-S, las cuales se busca que tengan una vida útil y de tamaño reducido. El objetivo del estudio de las baterías Li-S es ser una fuente alternativa de energía, sin embargo, se tiene que resolver su problemática de los ciclos de carga y descarga que son muy reducidos por medio de monocapas para el anclaje de los polisulfuros de Li. En este trabajo se realizaron estudios en germaneno dopado para poder observar su interacción con los diferentes polisulfuros de Li y evitar su degradación de las terminales de la batería, empleando la teoría funcional de la densidad [1,2]. El primer paso, consiste en decorar con varios grupos de litio-azufre (polisulfuros de Li) en diferentes configuraciones en una monocapa de germanio (germaneno) dopada con un átomo de Al y un átomo de B. Los resultados obtenidos indican que en las diferentes reacciones el adsorbente (germaneno dopado con Al y B) no sufre deformaciones estructurales considerables. Adicionalmente, la energía de adsorción que se adquirió es lo suficientemente fuerte para retener el polisulfuro de Li a la monocapa. Estos resultados indican que las capas de Ge dopadas con Al y B pueden ser una opción a futuro para el desarrollo e innovación en la tecnología de baterías de Li-S.

Hacia una descripción del transporte electrónico en guías de onda bidimensionales

Se aborda el cálculo de la conductancia eléctrica en sistemas bidimensionales desde el marco teórico del amarre fuerte. Se utiliza la fórmula de Landauer para obtener la conductancia a partir de la matriz de dispersión. Para calcular la matriz de dispersión se emplea el método recursivo de la matriz de dispersión (RSMM); esta metodología permite una evaluación precisa y eficiente de la matriz de dispersión para hamiltonianos arbitrarios de amarre fuerte. Hasta la fecha, el uso del método RSMM ha sido abordado para guías de onda de sección transversal finita, es decir, guías de onda unidimensionales. Sin embargo, existe una limitación en cuanto a su aplicación a guías de onda bidimensionales, lo cual constituye un desafío para su uso en sistemas bidimensionales más generales. Es por ello que este estudio presenta una primera extensión para resolver este problema en el contexto de una guía de onda bidimensional. Al utilizar el algoritmo RSMM, se logra una metodología eficiente y precisa para calcular la matriz de dispersión y obtener información valiosa sobre las propiedades de transporte en estas guías de onda. Esta investigación constituye una contribución importante para mejorar la comprensión de los fenómenos de transporte en sistemas bidimensionales y sienta las bases para futuros desarrollos en el campo de la nanotecnología y la electrónica de estado sólido. Investigación realizada gracias al Programa de Apoyo a Proyectos de Investigación e Innovación Tecnológica (PAPIIT) de la UNAM IN109022. E.A. Calderón agradece a la DGAPA-UNAM la beca recibida. Los cálculos se realizaron en Miztli bajo el proyecto LANCAD-UNAM-DGTIC-329.

Fabricación y Caracterización de Celdas Solares Orgánicas

En este trabajo se fabrican celdas solares con base orgánica, las cuales se caracterizan óptica y eléctricamente. La meta de este trabajo consiste en caracterizar y validar los resultados generados con celdas solares generadas en trabajos previos. Se generan los parámetros de rendimiento y eficiencia, así como las imágenes obtenidas con el microscopio electrónico de barrido, y espectroscopia IR; eléctricamente se utiliza medición de corriente directa y ópticamente se emplea un monitoreo empleando las leyes de Snell. Palabras claves: celdas solares, diodos emisores de luz, eficiencia.

Modulating the electronic structure of $MoS_2$ nanosheets by Mn doping for improved hydrogen evolution reaction

In recent years, nanostructured $MoS_2$ has been the focus of extensive research due to its potential application as a cost effective and active electrocatalyst for the hydrogen evolution reaction (HER). However, the unique arrangement of atoms in $MoS_2$ makes the basal planes inert towards HER. The heteroatom doping of $MoS_2$ nanosheets is one of the effective strategies to activate the basal plane. Here, we report a systematic study of doping $MoS_2$ nanosheets with Mn and its effects on the electronic structure of in-plane S and Mo atoms neighboring the heteroatom and, in turn, on their performance for HER. The Mn-doped $MoS_2$ nanosheets were prepared by a facile and scalable hydrothermal synthesis method. Electrochemical results revealed an improved HER activity of Mn doped $MoS_2$ nanosheets compared with pristine $MoS_2$. The $Mn-MoS_2$ electrocatalysts required overpotentials of ~258 mV and ~238 mV to achieve benchmarking current density of 10 mA/cm2 and showed low Tafel slopes of 65 and 68 mV/decade, in acidic medium. The DFT calculations and Bader analysis indicate that incorporation of Mn atoms into the basal plane of $MoS_2$ nanosheets can activate all in-plane S atoms and three Mo atoms neighboring the Mn dopant, thereby reducing adsorption free energy of H atoms.

Estudio ab initio de las propiedades mecánicas del pSiC dopado con halógenos superficiales

Las nanoestructuras de SiC han sido ampliamente estudiadas debido a sus potenciales aplicaciones tecnológicas. Sin embargo, la caracterización teórica, especialmente el efecto de la superficie sobre las propiedades mecánicas de este material aún está poco explorado. En este trabajo estudiamos los efectos de diferentes especies de pasivación superficial sobre las propiedades electrónicas y mecánicas del carburo de silicio poroso pSiC. Las estructuras porosas se modelaron utilizando el método de superceldas [1,2] con un desequilibrio entre la cantidad de Si y C en la superficie del poro. Las propiedades electrónicas y mecánicas se calcularon utilizando la teoría de funcionales de la densidad con la aproximación de gradiente generalizado. Los resultados muestran que la composición de la superficie de los poros es de suma importancia para determinar las propiedades del pSiC. La inclusión de otras especies de pasivación como F y Cl induce cambios insignificantes en las propiedades electrónicas de las nanoestructuras porosas, por lo que las propiedades electrónicas están influenciadas en mayor medida por la relación Si/C. Para las propiedades mecánicas se calcularon los módulos de Bulk y Young y muestran que las estructuras con acabado solo C fueron las menos elásticas y, para casi todos los poros, la pasivación con H+Cl mejoró el módulo de Bulk. Estos resultados podrían ser de gran importancia para para la ingeniería de las propiedades electrónicas y mecánicas de esta estructura.

Nanoalambres de silicio funcionalizados con metales de transición para adsorción de nucleobases de ADN/ARN

La detección y secuenciación del ADN y ARN son de gran importancia debido a que son usadas para el diagnóstico de enfermedades, ciencias forenses e incluso para el desarrollo de vacunas. Los materiales nanoestructurados han demostrado ser una plataforma óptima para la detección de especies biológicas debido a su gran relación superficie-volumen y a los efectos del confinamiento cuántico. Gracias a sus propiedades físico-químicas los nanoalambres de silicio (SiNW) tienen potenciales aplicaciones como biosensores. Debido a esto se han estudiado la modificación química de su superficie utilizando diferentes elementos, grupos funcionales o moléculas para cambiar sus propiedades de detección. En este trabajo se utilizó la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT) para estudiar la interacción entre las nucleobases aisladas de ADN/ARN [adenina (A), citosina (C), guanina (G), timina (T) y uracilo (U)] y los SiNWs funcionalizados con átomos de Ag, Au y Cu para determinar su potencial uso como detectores de nucleobases de ADN y ARN. Los resultados muestran cambios importantes en las propiedades electrónicas de los nanoalambres luego de la adsorción de las nucleobases, se observa que las energías de adsorción siguen la tendencia C > G > A > T > U. Además, se calculó la diferencia de densidad de carga para analizar la interacción entre las nucleobases y los SiNWs funcionalizados y también se realizó un cálculo para estimar el tiempo de recuperación. Los resultados numéricos indican que los nanoalambres decorados pueden ser usados para la detección de nucleobases y podrían ser investigados a fututo para aplicaciones biomédicas

Transporte de ondas mecánicas en el plano, a través de una cavidad caótica bidimensional

Se estudia mediante la técnica de espectroscopia acústica resonante, el transporte de ondas mecánicas en el plano a través de una cavidad caótica con la forma de medio billar de Sinaí buscando comprobar la universalidad de las fluctuaciones de la transmisión de ondas a través de una cavidad caótica. Se comparan los resultados experimentales con el modelo obtenido a partir de la teoría de matrices aleatorias.

Excitones de Frenkel fuertemente ligados en nanopartículas de $TiO_2$: Un enfoque evolutivo y de DFT

Se empleó un algoritmo evolutivo para localizar el mínimo global de nanopartículas de $(TiO_2)_n$ con $n = 2-20$. Se calcularon más de 61,000 estructuras con un método semiempírico y se reoptimizaron utilizando la teoría del funcional de la densidad. La energía de enlace del excitón de las nanopartículas de $TiO_2$ se determinó mediante la brecha de banda fundamental y óptica. La energía de los excitones de Frenkel escala como $E_B (eV) = 8.07/n^{0.85}$, dando lugar a excitones fuertemente ligados, $0.132-1.2 eV$, para nanopartículas de aproximadamente 1.4 nm. Aunque la energía del excitón disminuye con el tamaño del sistema, estos excitones de Frenkel fuertemente ligados inhiben la separación de los portadores de carga fotogenerados, lo que dificulta su aplicación en dispositivos de fotocatálisis y fotovoltaicos e impone un tamaño mínimo de partícula. Por el contrario, la energía de enlace del excitón del rutilo es de 4 meV, mientras que la energía del excitón de Wannier escala como $E_B (eV) = 13.61\mu/\epsilon^2$. Además, los excitones de Wannier en el $TiO_2$ en volumen están deslocalizados según los radios de Bohr: 3.9 nm para la anatasa y 7.7 nm para el rutilo.

Efecto del confinamiento cuántico y dopaje de halógeno en las propiedades electrónicas de nanoalambres de perovskita de CsSnI3

En los últimos años, las perovskitas híbridas de haluro metal, han llamado mucho la atención debido a sus aplicaciones en celdas solares, sin embargo, estas tienen una desventaja debido a su rápida degradación en contacto con el ambiente y la toxicidad de algunos de sus componentes como el plomo. Para superar estos obstáculos, se propone a la perovskita inorgánica CsSnI3 la cual posee mayor estabilidad que las perovskitas antes citadas, sin embargo, su eficiencia es menor, por lo cual se requiere hacer ingeniería sobre sus propiedades, siendo una de las opciones más viables la nanoestructuración. En este trabajo se estudian, mediante una metodología a primeros principios a través de la teoría de funcionales de la densidad, las propiedades electrónicas de nanoalambres de la perovskita CsSnI3 en su fase cúbica. Los nanoalambres se modelaron al remover átomos afuera de una circunferencia con tres posibles diámetros (entre 12 y 24 Å). Igualmente, se explora la sustitución de átomos de yodo por átomos de cloro en su superficie (CsSnI1-xClx, x = 0.5) para modular la brecha prohibida de energía. Los resultados muestran que el segundo y tercer tamaño de los nanoalambres prístinos, al igual que el tercero del caso dopado con cloro, tienen brecha prohibida de tipo directa; todos los demás casos se encontró un comportamiento metálico, sin embargo, en el diámetro más pequeño del alambre sin Cl se puede deber a fluctuaciones numéricas. Por lo tanto, se encontraron tres posibles nanoalambres con aplicaciones a sistemas fotovoltaicos, y se espera que conforme crezca el diámetro será posible utilizar otros medios para hacer ingeniería de la brecha prohibida.

Nanoalambres de silicio dopados para la detección de anfetamina

Las anfetaminas son drogas cuyo uso ilícito acarrea trastornos psicológicos y de salud, por lo que el desarrollo de sensores portátiles de alta sensibilidad y respuesta rápida para su detección es una tarea esencial. Los nanoalambres de silicio (SiNW) son materiales que podrían usarse como sensores químicos debido a su gran relación superficie-volumen. Además, se ha mostrado experimentalmente que la modificación de la superficie de nanoalambres mediante átomos de impurezas es un método prometedor para mejorar su sensibilidad y sensitividad a distintas moléculas. Usando la teoría funcional de la densidad, investigamos la adsorción de anfetamina en SiNWs, crecidos a lo largo de la dirección cristalográfica [1 0 0], prístinos y dopados o decorados con átomos de B, Al y Ga. Se observó que las energías de adsorción (Eads) de la anfetamina en las nanoestructuras dopadas son mayores que en las decoradas que a su vez son mayores que en el nanoalambre prístino. Estudio sugiere que los SiNWs dopados o decorados pueden servir de base para el desarrollo de dispositivos de detección de drogas.

Estructura electrónica de $Gd_{2-x}Sr_xNiO_4$

Los niquelatos sustituidos de las tierras raras, $RE_{2-x}Sr_xNiO_4$, exhiben propiedades estructurales muy semejantes a las de los correspondientes cupratos superconductores de cobre. Entre los sistemas de niquelatos, particularmente aquellos de Sm, Eu y Gd son de síntesis difícil y solo se consiguen bajo restringidas condiciones. En este trabajo pretendemos explicar las propiedades mostradas por el sistema sintetizado, $Gd_{2-x}Sr_xNiO_4$. Este compuesto se calculó para valores de x=0.75, 1.0 y 1.25. En esta estructura, Gd y Sr comparten el mismo sitio, por lo que se colocaron Gd:Sr; 3:5, 4:4, 5:3 en los 8 sitios de la celda unitaria, lo que cambió la simetría de la celda convencional. Los cálculos mostraron que el sistema es ferromagnético y medio metal. El material conduce en el plano ab, y la mayor contribución en $E_F$ es del Ni y O. Al incrementar el contenido de Sr, el valor de la DOS en $E_F$ se ve importantemente incrementada.

Estructura electrónica del pirocloro $Bi_2Ir_{2-x}Cu_xO_7$

Los pirocloros, $A_2B_2O_7$, son estructuras que presentan arreglos del tipo kagomé en A y en B. Cuando estos son átomos con momento magnético, las posibilidades de arreglos magnéticas son muy diversas, debido a la existencia frustración magnética por geometría. En nuestro sistema, el átomo B (Ir) presenta un ordenamiento magnético que en varios sistemas es del tipo antiferromagnético (AF) con espín canteado; en el sistema $Bi_2Ir_{2-x}Cu_xO_7$, se ha buscado reemplazar al Ir por Cu, procurando modificar el momento magnético de Ir y romper con el acoplamiento AF, para observar otras posibilidades de ordenamientos magnéticos en el ámbito de frustración por geometría. Los cálculos de la estructura electrónica se realizaron con WIEN2k incluyendo la interacción espín-órbita y la U de Hubbard. Se presentan resultados de estructura magnética y de DOS para las configuraciones ferromagnéticas y AF de la estructura $Bi_2Ir_2O_7$ y de algunas sustituciones de Ir por Cu.

Propiedades eléctricas y magnéticas del pirocloro $Bi_2Ir_{2-x}Cu_xO_7$

Los óxidos magnéticos, $A_2B_2O_7$, cuya estructura cristalina es del tipo pirocloro representan sistemas intrigantes debido a que su comportamiento magnético es altamente dependiente del arreglo geométrico de los momentos magnéticos, en donde la presencia de frustración magnética juega un papel relevante. El pirocloro $Bi_2Ir_2O_7$ es un sistema con carácter metálico en el cual no se ha reportado alguna transición magnética y en el cual la dependencia en temperatura de la susceptibilidad magnética es de tipo Curie-Weiss. Las propiedades eléctricas de los pirocloros a base de Ir exhiben una amplia variedad de respuesta eléctrica que puede abarcar desde un régimen de conductividad metálica hasta un carácter de electrón localizado tipo Mott-Hubbard. En este trabajo reportamos el efecto de la substitución de Ir por Cu sobre el comportamiento magnético y eléctrico del $Bi_2Ir_2O_7$ ($Bi_2Ir_{2-x}Cu_xO_7$, 0.0≤x≤1.0).

Magnetismo y transporte eléctrico de $Gd_{2-x}Sr_xNiO_{4-d}$

Los sistemas $TR_{2-x}Sr_xMO_{4-d}$, donde TR es un elemento de las tierras raras, y M es Cu o Ni, cristalizan principalmente en la estructura tetragonal del tipo $K_2NiF_4$. Ambos sistemas presentan propiedades que son estructuralmente cercanas pero eléctrica y magnéticamente son muy distantes. Después de obtener los compuestos de $Gd_{2-x}Sr_xNiO_{4-d}$ en el intervalo 0.75≤x≤1.25, se han realizado experimentos de caracterización estructural y de determinación del contenido de $Ni^{2+}$ y $Ni^{3+}$. En términos de la variación de estas especies, como función del contenido de $Sr^{2+}$, se pretende explicar el comportamiento magnético y de transporte eléctrico en el intervalo de 2-300 K. Se brindarán también resultados de refinamientos estructurales en este intervalo de composición, de espectroscopia XPS.

Estudio básico de las características infrarrojas de biopolímeros compostables utilizando cáscaras de plátano para determinar su resistividad mecánica

El objetivo principal de este trabajo fue caracterizar un biopolímero compostable utilizando cáscaras de plátano como material de partida. El biopolímero resultante se propuso como una alternativa sostenible a los plásticos convencionales. En particular, nos centramos en evaluar la resistividad mecánica del biopolímero utilizando técnicas de espectroscopia infrarroja. Para llevar a cabo el experimento, se recolectaron y procesaron cáscaras de plátano para obtener un extracto líquido utilizando un solvente adecuado. Este extracto líquido fue sometido a un proceso de deshidratación y purificación para obtener el biopolímero deseado. Posteriormente, se fabricaron películas del biopolímero utilizando una técnica de moldeo de película fundida. Para determinar la resistividad mecánica del biopolímero, se realizaron pruebas utilizando equipos de espectroscopia infrarroja. Los espectros infrarrojos de las películas de biopolímero se obtuvieron bajo diferentes condiciones de tensión y temperatura. Estos espectros proporcionaron información valiosa sobre la estructura molecular del biopolímero y su comportamiento mecánico. Los resultados obtenidos revelaron que el biopolímero obtenido de cáscaras de plátano mostró propiedades mecánicas prometedoras. La resistividad mecánica del biopolímero se evaluó midiendo parámetros clave como la resistencia a la tracción, el alargamiento antes de la ruptura y la resistencia al impacto. Este biopolímero es un material orgánico y respetuoso con el medio ambiente que tiene un alto potencial en varias aplicaciones Arago. (s.f). NaturePlast. Extraído de NaturePlast: http://natureplast.eu/es/el-mercado-de-los-bioplasticos/historia-de-los-bioplasticos/ Científica, P. (2009). S.A.