Publicación a texto completo no autorizada por el autor / El documento digital no refiere asesor / Estudia la adsorción del surfactante sódico dodecilbenceno sulfonato (SDBS) usando grafeno (rGO) para eliminar este aniónico tensoactivo del agua para evitar la contaminación por este tipo de tensoactivo. El problema es que los surfactantes (detergentes) se eliminan en las aguas residuales causando contaminación del agua por eutrofización, un surfactante aniónico es ampliamente utilizado en la industria química (papel, textil, petróleo, etc.) y domésticamente es el surfactante de sodio dodecilbenceno sulfonato, que debe eliminarse de las aguas residuales. Se presenta un estudio de detalle del mecanismo de adsorción del dodecilbenceno de sodio sulfonato (SDBS) en solución acuosa sobre grafeno (rGO), se consideran tanto datos termodinámicos y cinéticos. Se realiza una comparación entre la adsorción de sitio único y dual; se demuestra que el mecanismo de sitio dual está fuertemente favorecido sobre el sitio único convencional. Para este propósito, la ecuación isoterma para la adsorción de sitio dual se deriva por primera vez y se reportan los coeficientes de la tasa de adsorción y desorción de sitio dual, en base a un enfoque de análisis de regresión mejorado. Se identifica una temperatura óptima de 298 K, considerando las cantidades iniciales de SDBS bajas y altas. Además, se demuestra que la presencia inicial de cloruro de sodio permite reducir el tiempo de contacto de 30 a 10 horas. Por lo tanto, el sistema de adsorción bajo investigación se muestra atractivo para el tratamiento de corrientes de aguas residuales de relevancia industrial. Como resultado de esta investigación, se publicó un artículo científico titulado Nuevos conocimientos en el tratamiento de aguas residuales con grafeno: adsorción de doble sitio por sodio dodecilbencenosulfonato en la revista Industrial & Engineering Chemistry Research, Volumen 55, páginas 9387-9396, 2016. / Tesis

Se sabe que la plasticidad en cristales, particularmente en metales, depende fuertemente del comportamiento de dislocaciones. De hecho hay importantes interrogantes en Ciencias de Materiales, por ejemplo relacionadas con la transición frágil-dúctil y fatiga, en los que se cree que las dislocaciones juegan un rol determinante. En la actualidad el conocimiento teórico respecto a estos fenómenos no es suficiente para responder a estas interrogantes, en parte porque los datos experimentales tampoco lo son. Las dislocaciones son detectadas mediante microscopia electrónica de transmisión para lo cual las muestras de material deben ser rigurosamente trabajadas y no es posible medir insitu propiedades como densidad de ellas en función del tiempo u otras que son de importancia para determinar las propiedades mecánicas. Un avance sería desarrollar técnicas de diagnostico acústico, de ultrasonido, para detectar dislocaciones. Nabarro fue el primero en notar que las dislocaciones interactuaban con ondas elásticas,el fenómeno ocurre de la siguiente forma: al incidir una onda elástica sobre una dislocación esta última se mueve; al moverse la dislocación, ella emite nuevas ondas elásticas que producen interferencia (scattering) con la onda incidente El presente trabajo de memoria tiene como motivación ampliar el conocimiento teórico actual sobre la dinámica de dislocaciones. Los objetivos generales son estudiar la interacción de una onda elástica con un loop prismático, línea cerrada de dislocación con vector de Burgers perpendicular al plano de la línea, de dislocación y con muchos loops de dislocación. Los objetivos específicos incluyen: a) encontrar huellas en las funciones de scattering propias de la geometría de dislocación y b) calcular los coeficientes de atenuación y factor de calidad (Q), para realizar comparaciones con estudios anteriores. Se espera encontrar diferencias a nivel microscópico, pero no en el nivel macroscópico. Se estudia la interacción de ondas elásticas con un loop prismático de dislocación y con muchos loops prismáticos distribuidos aleatoriamente. Del estudio de interacción de ondas con un sólo loop prismático se obtienen las amplitudes de scattering. De la interacción con muchos loops se calcula la velocidad efectiva, coeficientes de atenuación y el factor Q. Se realiza una comparación entre los resultados obtenidos en el presente estudio con resultados de publicaciones previas de Maurel et al. En la interacción con una única dislocación, se obtuvo diferencias cualitativas en la forma de scattering producto de la geometría de dislocación, que se espera se repita en todas las dislocaciones curvilíneas. En la interacción con muchas dislocaciones los coeficientes de atenuación en comparación con los de publicaciones previas no logran identificar diferencias debido a la geometría de dislocación, confirmando nuestros supuestos. El coeficiente Q calculado coincide con resultados experimentales encontrados en la literatura.

Magíster en Ciencias, Mención Física / Esta tesis está enfocada en el estudio de singularidades de fase en el contexto de auto organización en sistemas fuera del equilibrio. Nuestra investigación estuvo focalizada en comprender el surgimiento de vórtices en una válvula de cristal líquido nemático (LCLV por sus siglas en inglés) con anclaje homeotrópico iluminada con un haz gaussiano. Este sistema físico permite la creación de vórtices ópticos que son auto-inducidos y que tienen auto-alineamiento, así como la inducción de vórtices positivos en el cristal líquido. En el primer capítulo se derivó desde principios fundamentales una ecuación que modela este sistema. Inicialmente se analizó el campo eléctrico aplicado y luego se derivó una ecuación de amplitud. Esta ecuación corresponde a una generalización de la ecuación de Ginzburg- Landau con un término anisotrópico y forzamiento espacial. En el segundo capítulo la ecuación anisotrópica de Ginzburg-Landau fue estudiada, caracterizando la solución tipo vórtice. Dos tipos de vórtices positivos fueron identificados. Se calculó la energía de estas soluciones y se mostró cómo intercambian estabilidad a través de una bifurcación transcrítica degenerada dependiente del parámetro anisotrópico. Se caracterizó el vórtice negativo perturbativamente y se calculó su energía numéricamente. En el tercer capítulo se realizó un análisis numérico de la ecuación anisotrópica forzada de Ginzburg-Landau. Se mostró cómo el forzamiento induce un sólo vórtice positivo en el centro del voltaje aplicado, lo que nos permitió comprender las observaciones experimentales.Este mecanismo de anclaje nos permitió concebir la posibilidad de crear redes programables de vórtices con una configuración espacial arbitraria. Esto fue experimentalmente confirmado usando una adecuada configuración de la LCLV. Posteriormente, se adaptó nuestra ecuación para considerar diferentes rayos de luz, lo que mostró numéricamente redes de vórtices en concordancia con las observaciones experimentales. En el último capítulo se estudió la dinámica de dislocaciones en un patrón anisotrópico. Se derivó una ecuación de amplitud enmendada para la ecuación anisotrópica de Swift-Hohenberg. En esta ecuación de amplitud, las dislocaciones aparecen como vórtices cuya dinámica fue caracterizada, permitiendo predecir la existencia de pares de dislocaciones estacionarios, lo que fue confirmado numéricamente. Los resultados obtenidos en esta tesis muestran que las singularidades de fase son un fenómeno omnipresente en la naturaleza, que pueden ser descritas en una manera unificada mediante ecuaciones de amplitud. A su vez, estas ecuaciones pueden relacionarse con el contexto físico específico, cerca de sus puntos críticos.

En esta tesis se estudia a fondo el modelo más realista posible que describe la propagación de luz, en los regímenes lineal y no lineal, paraxial, en celdas planares de cristales líquidos nemáticos. Se tratan los casos unidimensionales y bidimensionales, así como la evolución de campo óptico en estas estructuras de tamaños micrométricos. De esta forma se detallan aspectos como la influencia de la no linealidad no local en estos dispositivos, o el efecto de la anisotropía, tanto en el plano de evolución en el régimen unidimensional, como en el plano transversal del estudio bidimensional de dispositivos. Además se estudian regímenes de trabajo, inexplorados hasta ahora, de las ecuaciones que definen la posición del cristal líquido unidimensional, al hacer uso de condiciones de contorno asimétricas. Esta configuración permite la aparición de un régimen lineal fuertemente confinante, basado en la inducción de guías de variación gradual del índice de refracción. La condición de frontera define el número de guías inducidas para un mismo dispositivo. Se caracteriza el comportamiento de estos dispositivos en los regímenes lineal y no lineal. Desde el punto de vista numérico, se emplea el método de diferencias finitas para resolver las ecuaciones diferenciales en derivadas parciales involucradas. Los sistemas de ecuaciones no lineales a que nos conduce el método numérico se resuelven con técnicas iterativas estándar como el método Newton-Raphson. Se emplean técnicas numéricas avanzadas como el empleo de métodos de dirección alternada (o métodos semi-implícitos) para mejorar las prestaciones computacionales de nuestros códigos. Además introducimos una novedosa condición de contorno transparente que aplicamos con éxito a las ecuaciones de distribución de campo eléctrico bidimensional y la ecuación de distribución del ángulo de torsión del cristal líquido. Esto nos permite mejorar aún más los tiempos de cómputo en la simulación de dispositivos complejos. Por último, en el ter / Orquín Serrano, I. (2012). Simulación de dispositivos ópticos de cristal líquido. Análisis de la propagación lateral en el régimen lineal y en el no lineal [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/16381

En el presente trabajo se realiza un estudio sistemático de la síntesis del sistema cristalino ω-Al7Cu2Fe y del efecto de la nanoestructuración sobre sus propiedades estructurales y magnéticas. Adicionalmente se realiza una comparación de los resultados obtenidos en este sistema cristalino con su contraparte cuasicristalina en la fase icosaedral i-Al64Cu23Fe13 (sintetizado y caracterizado por M. Pillaca en un trabajo previo [Pillaca 13]). Las muestras correspondientes a la fase ω-Al7Cu2Fe fueron obtenidas empleando la técnica de horno de arco. Posteriormente, a dichas muestras se les realizó tratamiento térmico con el objetivo de eliminar fases metaestables presentes en la formación de la fase ω. El proceso de nanoestructuración se llevó a cabo mediante la técnica de molienda mecánica. La caracterización de las muestras sintetizadas y nanoestructuradas se realizó empleando las técnicas de microscopia electrónica de barrido, difracción de rayos X, espectroscopia Mössbauer de transmisión y magnetización de muestra vibrante. Estas técnicas fueron utilizadas para analizar las características de las muestras en los aspectos morfológicos, estructurales, micro-estructurales y magnéticos, respectivamente. Los resultados de difracción de rayos X evidencian que las muestras obtenidas poseen alta calidad estructural, también indican que el tamaño de grano promedio de la muestra ω-Al7Cu2Fe sintetizada disminuye rápidamente de 82 a 19 nm después de 5 horas de molienda. Además, los parámetros hiperfinos de las muestras nanoestructuradas son m´as altos que los valores correspondientes a su contraparte sólida. Las medidas de espectroscopia Mössbauer indican que el orden local alrededor de los átomos de Fe, en los cristalitos, se conserva durante el proceso de nanoestructuración. Sin embargo, la disminución del tamaño de grano debido al proceso de nanoestructuración implica un aumento del desorden en la zona intersticial. También, las medidas magnéticas muestran un comportamiento ferromagnético débil para la muestra sintetizada, mientras que después del proceso de molienda este comportamiento aumenta debido a la formación y crecimiento de una región intersticial magnética mientras se reduce el tamaño de grano promedio de la muestra. Vale la pena mencionar que se ha verificado la reproducibilidad del método de síntesis y nanoestructuración. Con ello se puede afirmar que este proceso se puede realizar repetidamente y en forma controlada. El resultado de la comparación de la fase ω-Al7Cu2Fe con su contraparte cuasicristalina i-Al64Cu23Fe13 (estudiado en detalle en la referencia [Pillaca 13]), muestra que a pesar de su diferencia marcada en la estructura (uno es un sistema periódico y el otro un sistema aperiódico) ambas fases poseen similar comportamiento magnético. Así, el comportamiento magnético de la fase ω se puede explicar a través del modelo esquemático propuesto en la referencia [Pillaca 13] para el caso del cuasicristal i-Al64Cu23Fe13, el cual considera la formación y crecimiento de zonas intersticiales desordenadas de carácter magnético a medida que se reduce el tamaño de grano. De esta comparación se puede inferir que este comportamiento sería no solo característico de estos sistemas sino también de cualquier aleación con bajo contenido de Fe (elemento magnético).

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En esta tesis se estudian los frentes y las estructuras localizadas en sistemas conformados por una gran cantidad de pequeños subsistemas idénticos acoplados entre sí, los cuales son descritos en términos de ecuaciones diferenciales a diferencias finitas, y que pueden ser considerados como sistemas extendidos con espacio discreto. También se investigan los frentes y estructuras localizadas en sistemas extendidos forzados espacialmente, estudio que se aplica a la investigación experimental de frentes homogéneos forzados en una válvula lumínica de cristal líquido nemático (LCLV, Liquid Crystal Light Valve). Se muestra numérica y analíticamente que la naturaleza discreta del espacio es, en muchos sentidos, equivalente a considerar un forzamiento periódico espacial cuando se considera la ecuación discreta en el límite continuo. Todo esto se investiga en el contexto de la dinámica de frentes y la interacción entre ellos utilizando las formas normales de frentes conocidos prototípicos entre estados homogéneos (Frente Normal y Frente FKPP) en el caso en el cual el espacio es discreto, así como implementando un experimento que nos permite aplicar la teoría a un fenómeno físico y comprobar nuestras predicciones teóricas. Se muestra que en ambos casos (caso de espacio discreto y caso continuo con forzamiento periódico espacial) aparecen oscilaciones genéricas, bloqueo en la propagación y estructuras localizadas, fenómenos que en la descripción continua del sistema sin forzamiento no existen.

Existen diversos métodos para medir la longitud de onda de la luz. Uno de estos métodos está basado en la relación que existe entre la longitud de onda y los patrones de moteado. La implementación de este método consiste en hacer ingresar luz con un ancho espectral peque˜no sobre un extremo de una fibra óptica multimodal, para generar patrones de moteado a la salida de la fibra óptica. Estos patrones de moteado se relacionan con las longitudes de onda que contiene la luz que ingresa a la fibra óptica. En el presente trabajo se propone una nueva implementación que consiste en usar una pantalla de cristal líquido (LCD) en vez de una fibra óptica, para obtener patrones de moteados m´as estables frente a las vibraciones mecánicas a las que está expuesto el arreglo experimental. Los resultados indicaron que es posible implementar el método usando LCDs. Estos dispositivos ofrecen una mayor resistencia al ruido mecánico y mejoran la reproducibilidad de los patrones de moteado generados.