Da a conocer los diversos tipos de síntesis de las nanopartículas metálicas, entre ello tenemos los métodos físicos y químicos; también se observa que las propiedades de las nanopartículas dependen de su tamaño; se describen sus diferentes aplicaciones en la medicina, en el tratamiento del agua, etc. / Trabajo de suficiencia profesional

Implica el estudio de las propiedades estructurales, morfológicas y magnéticas de nanopartículas de SnO2 dopadas con Cr (0.00 a 20.0 %), preparadas por el método de precursores poliméricos (método de Pechini). Los resultados obtenidos por la técnica de EDS evidencian la presencia de Cr aproximadamente en la misma proporción designada nominalmente en la síntesis de las nanopartículas de SnO2 dopadas con Cr. El refinamiento mediante el método Rietveld (utilizando el programa GSAS) de difractogramas de rayos X indica la formación de la fase cristalina tetragonal de tipo rutilo en todas las muestras estudiadas. Además, fueron estimados los diámetros medios de los cristalitos utilizando la ecuación de Scherrer en todos los compuestos. En este contexto, fue observada una disminución en el tamaño de las nanopartículas en función del aumento de la concentración de Cr en la matriz semiconductora. No en tanto, después de los tratamientos térmico, este tamaño medio muestra un crecimiento proporcional a la temperatura de tratamiento. El diámetro medio obtenido a través del análisis de imágenes de TEM corrobora el diámetro obtenido por difracción de rayos-X. Medidas de absorción en el infrarrojo proporcionaran informaciones consistentes con lo obtenido en medidas de espectroscopia Raman, confirmando la formación de la estructura rutilo, donde el modo más intenso (A1g) muestra un desplazamiento para menores números de onda, el que fue asociado al efecto de enlace producido por el dopaje con Cr. Además de eso se observaran modos adicionales las cuales fueron identificados con los modos Eu(3) y A2u propios de activos infrarrojos. Estos modos quedan más intensos al aumentar la concentración de Cr. Se acredita que estos modos queden como Raman activos debido a las perturbaciones estructurales introducidas por el dopaje. Fueron realizadas medidas magnéticas en función de la temperatura (2 - 300 K) aplicando campos magnéticos hasta ±65 kOe. A partir de las curvas de M(H) a 2 K es observado un aumento acentuado en los valores de magnetización de saturación al aumentar la concentración de Cr, ello confirma la entrada de Cr en la estructura. Ajustes usando la ley de Curie-Weiss de las curvas de susceptibilidad vs temperatura, muestran que el momento magnético efectivo por átomo de Cr disminuye hasta el valor de 2.83 B para el cromo con estado Cr4+. El análisis de las medidas de magnetización en función del campo magnético aplicado sugiere que para bajas concentraciones (<3%) de Cr, sucede la coexistencia del ferromagnetismo y paramagnetismo; entretanto, solamente la presencia del paramagnetismo fue determinada para las muestras con alta concentración de Cr. / Tesis

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Plantea un método fenomenológico-numérico para la simulación de propiedades magnéticas, estáticas y dinámicas de multicapas magnéticas. Este método se aplica al estudio de cuatro sistemas multicapas reales: la válvula de espín IrMn/Co/Ru(tRu)/NiFe para tres espesores de la capa de Ru (tRu = 3.6, 4.2, 20nm), la válvula de espín IrMn/NiFe/Ru(tRu)/Co para espesores en el rango 6°A< tRu < 22°A y dos familias de multicapas periódicas de Co/Au: [Co(t)/Au(20A° )]20 y [Co(t)/Au(30A° )]20 para diferentes espesores t de la capa de Co. Se utiliza una teoría fenomenológica que se basa en el uso de la energía libre de Helmholtz para describir el comportamiento de una multicapa magnética. Se implementa un método numérico basado en el gradiente conjugado el cual se aplica para minimizar la energía libre y encontrar las posiciones de equilibrio de las magnetizaciones. Gracias a estos resultados, con las posiciones de equilibrio, se simulan las propiedades estáticas de magnetización y de magnetoresistencia. Asimismo, para la simulación de las propiedades dinámicas se utiliza la relación de dispersión de la resonancia ferromagnética que resulta de resolver la ecuación de Landau-Lifshitz, el cual rige la dinámica de las magnetizaciones. / Tesis

Realiza un estudio sobre la síntesis de nanopartículas de magnetita haciendo uso de la técnica de molienda mecánica en una atmósfera controlada de gas argón. El interés actual por estas nanopartículas proviene principalmente por las propiedades físicas de su núcleo magnético, que le brinda potenciales aplicaciones en el campo de la medicina, así como en la remediación de aguas residuales, encontrando importantes aplicaciones biomédicas como catálisis, ferrofluídos, agente de contraste para imágenes de resonancia magnética, transporte de fármacos y en la remediación de aguas como absorvedor en la retención de metales pesados. El proceso de molienda mecánica se realizó durante un tiempo de 90 h, en el cual se fueron extrayendo pequeñas cantidades de muestra, de aproximadamente 100 mg, en intervalos regulares de tiempo. Estas muestras fueron caracterizadas estructural, magnética y elementalmente mediante las técnicas de difracción de rayos X (DRX), espectroscopia Mössbauer (EM), magnetometría de muestra vibrante (MMV), magnetometría a bajas temperaturas con campo (FC) y sin campo magnético (ZFC) y fluorescencia de rayos X (FRX). Se estudió el proceso de síntesis en función al tiempo de molienda. Los resultados de difracción de rayos X permitieron identificar las fases presentes en el proceso de síntesis, donde se verifica la disminución de la fase inicial de hierro y el aumento de una fase asociada a la magnetita, con respecto al tiempo de molienda. Se realizó el refinamiento Rietveld, el cual permitió cuantificar la variación de fases, teniendo solamente la presencia de magnetita a partir de las 85 h de molienda. El tamaño calculado de la fase de magnetita para las 90 h de molienda fue de aproximadamente 22 nm. Para complementar este estudio se determinó el cambio de la estructura a partir de la variación del parámetro de red. En el análisis de los espectros Mössbauer se reconoció estos cambios estructurales en la variación de los parámetros hiperfinos para ambas fases. Además se cuantificó el porcentaje de área para las fases presentes y se comparó con los porcentajes de fases, obtenidos mediante el refinamiento Rietveld. Estos cálculos permitieron cuantificar la estequiometria de la magnetita en función al tiempo de molienda. Los resultados mostraron que a partir de las 90 horas de molienda se alcanzó una estequiometria próxima a la ideal de la magnetita. En las medidas magnéticas se verificó la coexistencia de fases (hierro y magnetita) durante el proceso de molienda, notándose una disminución en la magnetización de saturación de 208 emu/g a 74 emu/g, desde 10 h hasta 90 h de molienda, respectivamente. De las curvas de magnetización a bajas temperaturas sin campo magnético (ZFC), se observó un cambio en su magnetización específica a una temperatura alrededor de 118 K, correspondiente a la denominada transición de Verwey, característico en la magnetita. Considerando que para una magnetita estequiométrica debería de obtenerse un valor de 122 K, acorde a la literatura. Por otro lado se realizó el análisis elemental por fluorescencia de rayos X, para determinar la presencia de contaminantes en la muestra. / Tesis

La ecuación de transferencia radiativa (ETR) modela la interacción de la radiación en un medio donde existen los fenómenos de absorción, dispersión y emisión (medio participante). La ETR en una dimensión es una ecuación diferencial no lineal, que no tiene una solución analítica. Por tanto se resuelve en forma aproximada por métodos numéricos o por el método de Montecarlo. La parte espacial es discretizada por segmentos de línea y la discretización del espacio angular en forma regular. La ETR es aproximada por diferencias finitas, elementos finitos, volúmenes finitos, etc. y es resuelta en forma iterativa para un conjunto de ecuaciones generadas por la discretización del espacio angular.Existen resultados en la literatura especializada en este tema de estudio, que se compararan con los resultados obtenidos en este trabajo. Los algoritmos más empleados en la solución numérica de la ETR son las que tienen bajo tiempo computacional, rápida convergencia. / Trabajo de suficiencia profesional

Plantea tres objetivos en primer lugar es comprobar la viabilidad de uso de un tomógrafo de pocas vistas, para usos médicos e industriales, segundo es comprobar la eficiencia del algoritmo r-Art para la reconstrucción de imágenes en tomógrafos y por último es la estimación de dosis absorbida en dosis absorbida con datos obtenidos por el código Monte Carlo N-Particle 5. Se denominó un tomógrafo de pocas vistas al tomógrafo que irradia el objeto en estudio con pocos ángulos, lo que permite reducir el tiempo de exposición del objetivo a la radiación, por lo cual la cantidad de dosis también se reduce, causando menor daño a nivel celular. En este trabajo se presenta dos grupos de imágenes reconstruidas la primera con una pentium IV y el segundo grupo con un núcleo Core i5. Las imágenes del segundo grupo son superiores en calidad y resolución al del primer grupo, se espera que con una computadora portátil Core i7, las imágenes se comparen a la misma calidad de los de tomografía convencional. Llos ejemplos presentados se dan para aplicaciones en física médica y en forestal. Las dosis absorbidas son estimadas para tomógrafos de pocas vistas y es aproximadamente la décima parte de un tomógrafo convencional. / Tesis

En física estadística, uno de los mayores desafíos es calcular la función de partición de un sistema de muchos cuerpos interactuantes. La primera aproximación consiste en reducir el problema de muchos cuerpos al problema de un solo cuerpo, esto se logra al considerar las interacciones que afectan a una partícula como un promedio sobre éstas. Puede ser demostrado que esta aproximación es equivalente a tener un sistema donde cada partícula interactúa con todas las otras con la misma intensidad J, estas interacciones son llamadas interacciones de tipo campo medio, de esta manera la función de partición puede ser fácilmente calculada. Sin embargo, en modelos magnéticos la aproximación de campo medio puede afectar la topología de los diagramas de fase que describen las fronteras que separan las diferentes fases magnéticas que pueden existir. Se ha demostrado que los resultados de la aproximación de campo medio son exactos cuando el sistema se encuentra en infinitas dimensiones. A veces pueden surgir fases o tipos de frontera en la aproximación de campo medio que en un determinado modelo no existen debajo de cierta dimensión llamada dimensión crítica superior. En el presente trabajo la física estadística del modelo de Blume Capel con espín 5/2 es estudiada al introducir una competencia entre interacciones ferromagnéticas J de tipo campo medio con interacciones antiferromagnéticas K de corto alcance en una cadena lineal de N espínes. El objetivo de este trabajo es observar cómo la topología de los diagramas de fase evoluciona a partir del comportamiento magnético en campo medio (correspondiente a altas dimensiones), al introducir interacciones antiferromagnéticas de corto alcance estas crean un conflicto entre ferromagnetismo de altas dimensiones con antiferromagnetismo de bajas dimensiones. Los cálculos se han realizado tomando el límite termodinámico (N → ∞). Para el desarrollo de la presente investigación se estudió el caso particular de S = 5/2 basado en el progreso de trabajos anteriores con S = 1 y S = 3/2 y mediante un procedimiento de minimización de energía libre basado en la construcción de un algoritmo en lenguaje C que busca el valor de la magnetización que minimiza la energía libre con la finalidad de conseguir cada punto relevante del diagrama de fase. Por lo tanto, los diagramas de fase fueron obtenidos al encontrar el parámetro de orden correspondiente al equilibrio en el plano T − D para diferentes valores de K, donde T es la temperatura y D la constante de anisotropía del modelo de Blume Capel. En temperatura nula, el diagrama de fase fue hecho en plano D versus K minimizando la energía del Hamiltoniano. La magnetización es el parámetro de orden ferromagnético, mientras que el parámetro de orden antiferromagnético es una función de las magnetizaciones de las subredes que se forman. Cabe resaltar que el diagrama de fase a temperatura nula es fundamental para entender los diagramas de fase en temperatura finita. En T = 0, el diagrama se divide esencialmente en dos tipos de fases, fases ferromagnéticas para K/J < 0. 25 y fases antiferromagnéticas para K/J > 0. 25, estas últimas solo existen en T = 0, debido a que son producidas por interacciones unidimensionales. Por otro lado, en temperatura finita, a medida que aumenta el valor de K surgen topologías complejas debido al surgimiento de más fronteras que limitan nuevas fases que van apareciendo de regiones pequeñas en el diagrama a temperatura nula. Para K/J > 0. 25 todo orden magnético desaparece en T > 0, existiendo solo la fase paramagnética. Es importante resaltar que toda frontera de segundo orden desaparece para cierto valor de K = K∗ , tal que K∗/J < 0. 25. Por lo tanto, para K∗/J < K/J < 0. 25, todas las fronteras que limitan las fases ferromagnéticas son de primer orden. Se encontró, además, un comportamiento anómalo de la magnetización para ciertas regiones del diagrama de fases, donde la magnetización aumenta con la temperatura. Los resultados de esta tesis contribuyeron parcialmente al artículo publicado en Phys. Lett. A 382, 3325 (2018), que fue un trabajo en colaboración con otro grupo de investigación. / Tesis

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Partículas finas de óxido de hierro (P.F. FexOy) fueron obtenidas por el método de ablación laser para luego ser funcionalizadas con grafeno. Para la obtención de P.F. FexOy se usó un blanco de hierro al 99.9% de pureza; el cual fue colocado en una solución de agua ultrapura con polivinilpirrolidona (PVP) a una concentración de 0.04% [g/ml]. Sobre esta solución se incidió un láser de Nd/YA, Nanosecond Laser Quanta Ray, de longitud de onda de 532nm, potencia de 20W y un tiempo de ablación de 6h. El modo de focalización del láser fue “focal point” y para ello se utilizó una lente biconvexa de distancia focal de 5, 6 y 7.5cm. Para el estudio de la influencia de la P.F. FexOy sobre grafeno con campo magnético B y sin B, se utilizó la muestra correspondiente a la lente de 6cm de distancia focal, ya que los resultados por DLS Z potencial mostraron una distribución y tamaño menor de partícula uniforme promedio de 190.6 nm. La obtención del grafeno se hizo por exfoliación mecánica en un sustrato de óxido de silicio. Las muestras fueron caracterizadas por Espectroscopia Raman a diferentes potencias, separando los resultados en 3 sistemas de la siguiente forma: primero se midió espectros de un sustrato de óxido de silicio a diferentes potencias con un B de 3000G y sin campo magnético (sistema 1). Los resultados mostraron un aumento de intensidades cuando hubo interacción con el campo de 3000G. Luego se colocó las P.F. FexOy en el sustrato de óxido de silicio y todo el sistema se hizo interaccionar con campo magnético de 3000G (sistema 2) y se logró identificar las fases de óxido de hierro correspondiente a la magnetita (670 cm-1), maghemita (494 cm-1) y hematita (415,618 cm-1). Por otro lado, se determinó la obtención de la monocapa de grafeno, cuyas bandas G y 2D se localizaron a 1585 cm-1 y 2675 cm-1 respectivamente. Finalmente, fueron estudiadas las P.F. FexOy en grafeno ante la presencia de un campo magnético y sin campo (sistema 3), en función de la potencia del láser. / Tesis

Adsorbentes magnéticos de nanopartículas de óxidos de hierro como magnetita (Fe3O4) y maghemita (-Fe2O3) fueron sintetizados y usados en la remoción de arsénico As (V) en agua. Estas nanopartículas de óxidos de hierro son materiales excepcionales debido a su buena capacidad de adsorción y a sus propiedades magnéticas. Busca investigar la idoneidad de las nanopartículas de Fe3O4 para la adsorción de As (V) y comparar sus propiedades físicas, potencial y eficiencia con respecto a las nanopartículas de - Fe2O3. Las nanopartículas magnéticas fueron obtenidas a través de métodos químicos en solución acuosa, oxidación parcial activada térmicamente y transformaciones de fase sólida de partículas en suspensión. Las partículas obtenidas fueron caracterizadas por difractometría de rayos X, fluorescencia de rayos X, espectroscopia Mössbauer, microscopia electrónica de barrido y por espectroscopia Raman. También se realizaron medidas magnéticas y medidas de potencial Zeta. Las propiedades morfológicas y físicas de las partículas fueron correlacionadas con sus propiedades de adsorción en agua con respecto al arsénico (V). La capacidad de adsorción de los óxidos de hierro obtenidos incrementa al cambiar la fase cristalina involucrada, e.d., en la transformación de magnetita a maghemita. Para probar la viabilidad de la remoción de arsénico, se utilizó 0,05 g de nanopartículas en 50 mL de solución de arsénico a una concentración de 100 ppb. Las nanopartículas estuvieron en contacto con la solución por 1 min, 5 min, 30 min, 90 min y 300 min. Se encontró que las nanopartículas de maghemita pueden disminuir el contenido de arsénico en el agua de manera eficiente, por debajo del límite establecido por el Organismo Mundial de Salud de 10 ppb. Por lo tanto, estos resultados sugieren que el uso de estas nanopartículas magnéticas podría ser un proceso viable de remoción de arsénico de agua potable. La tecnología de remediación tradicional confía grandemente en la adsorción para la remoción de arsénico del agua usando materiales como óxidos de hierro, alúmina activada, carbón activado, sílice, membranas adsorbentes, etc. Estos métodos pueden ser complejos, costosos, poco eficientes y producir una gran cantidad de desperdicios. Por lo tanto, es necesario desarrollar un método de eliminación de arsénico económicamente factible y altamente eficiente. Debido a su bajo costo y alta afinidad por diferentes especies de arsénico, los óxidos de hierro se han utilizado ampliamente para la eliminación de arsénico con resultados exitosos. Durante las últimas décadas, debido a la emergencia de una nueva generación de tecnología de materiales de alto nivel, el número de investigaciones involucradas envueltas en nanomateriales se ha incrementado exponencialmente. Esto es debido a sus nobles propiedades físicoquímicas, las cuales difieren entre sí según sea como átomos aislados o como fase bulk. Las nanopartículas magnéticas que han estado bajo investigaciones por décadas y que son de gran interés científico en un amplio rango de disciplinas son la magnetita (Fe3O4) y la maghemita (-Fe2O3), las cuales son consideradas como importantes minerales para muchos campos de estudio. Su uso se ha ampliado en gran medida en procesos industriales como fluidos magnéticos, catálisis, biomedicina, biotecnología, imagen magnética resonante, almacenamiento de data y remediación medioambiental. Estas nanopartículas pueden ser ampliamente utilizadas en el tratamiento de aguas como adsorbentes efectivos de muchos contaminantes, para luego ser fácilmente separados del agua usando un campo magnético externo, facilitando la reducción de muchos contaminantes encontrados en aguas subterráneas. Sin embargo, faltan estudios que relacionen una caracterización completa de las fases cristalinas de estas fases de óxido de hierro involucradas con las propiedades de adsorción de arsénico. / Tesis