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DESACTIVACIÓN DE FLUORESCENCIA COMO PRINCIPIO DE BIODETECCIÓN DE PROTEÍNAS

Edwin Johan Ortiz Riaño (2020)

"En nuestros días los inmunoensayos son la principal herramienta para el diagnóstico médico, el desarrollo de fármacos y el monitoreo medioambiental. Sin embargo, la mayoría de los inmunoensayos involucran procedimientos que requieren de muchos elementos para su desarrollo. En el presente trabajo, se desarrolló una novedosa plataforma de biosensado para la detección de IgG humana basada en el apagamiento de fluorescencia causada por el óxido de grafeno. Se utilizó solo un anticuerpo (conjugado con el fluoróforo isotiocianato de fluoresceína) en los procesos de captura y detección sin la necesidad de etapas de lavado. La simple plataforma de biosensado consiste en el recubrimiento de una microplaca de 96 pocillos (con fondo de poliestireno) con óxido de grafeno. La adhesión del óxido de grafeno es posible gracias a interacciones electrostáticas entre el óxido de grafeno (negativamente cargado) y la superficie de la placa modificada con grupos aminos (positivamente cargados). Cuando se agregó el analito y el anticuerpo (conjugado con el fluoróforo) se realizó una cinética durante dos horas con lecturas cada 5 minutos de la intensidad de fluorescencia, observando que cuanto mayor era la concentración del analito menor era el apagamiento de fluorescencia. Esta propuesta mostró una excelente detección para IgG humana, con una aceptable precisión (desde 0.27 % hasta 4.80 %). El límite de detección alcanzado fue 2.71 ng mL y el límite de cuantificación alcanzado fue de 15.5 ng mL. De igual forma, fue posible la cuantificación de concentraciones desconocidas del analito dentro de un rango aceptable de exactitud (desde 73 % hasta 126 %). Todo esto hace de esta plataforma de biosensado una buena opción para la detección de diversos tipos de analitos (biomarcadores) con potencial futuro en diagnóstico."

Master thesis

Inmunoensayo Plataforma de Biosensado Óxido de Grafeno Isotiocianato de fluoresceína Apagamiento de fluorescencia Límite de cuantificación Límite de detección CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA ÓPTICA

Quantum interference in the resonance fluorescence of a J = 1 / 2 − J ′ = 1 / 2 atomic system: Quantum beats, nonclassicality, and non-Gaussianity

HECTOR MANUEL CASTRO BELTRAN (2024)

We study theoretically quantum statistical and spectral properties of the resonance fluorescence of a single atom or system with angular momentum J=1/2−J′=1/2 driven by a monochromatic linearly polarized laser field, due to quantum interference among its two antiparallel π transitions. A magnetic field parallel to the laser polarization is applied to break the degeneracy (Zeeman effect). In the nondegenerate case, the π transitions evolve at different generalized Rabi frequencies, producing quantum beats in the intensity and the dipole-dipole, intensity-intensity, and quadrature-intensity correlations. For a strong laser and large Zeeman splitting the beats have mean and modulation frequencies given by the average and difference, respectively, of the Rabi frequencies, unlike the beats studied in many spectroscopic systems, characterized by a modulated exponential-like decay. Further, the Rabi frequencies are those of the pairs of sidebands of the Mollow-like spectrum of the system. In the two-time correlations, the cross contributions, i.e., those with products of probability amplitudes of the two π transitions, have a lesser role than those from the interference of the probability densities. In contrast, there are no cross terms in the total intensity. We also consider nonclassical and non-Gaussian properties of the phase-dependent fluorescence for the cases of weak to moderate excitation and in the regime of beats. The fluorescence in the beats regime is nonclassical, mainly from third-order dipole fluctuations, which reveal them to be also strongly non-Gaussian, and their quadrature spectra show complex features around the Rabi frequencies. For small laser and Zeeman detunings, a weak to moderate laser field pumps the system partially to one of the ground states, showing slow decay in the two-time correlations and a narrow peak in the quadrature spectra.

Article

CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA

Topical issue on dynamics and photodynamics: from isolated molecules to the condensed phase

RAMON HERNANDEZ LAMONEDA (2023)

The well-established and rapidly expanding field of molecular processes in excited systems, facilitated

by the use of light sources, garners significant research interest from numerous experimental and theoretical groups worldwide. This highly interdisciplinary field establishes extensive connections with atomic, molecular and optical physics, astrophysics, biophysics, physical chemistry, solid-state physics and even molecular biology. The present topic provides an advanced overview of research activities in cutting-edge areas such as ultrafast lasers, nanoscale systems, atomic and molecule collisions on surfaces and molecular photofragmentation processes. The contributions to this subject encompass experimental, theoretical and computational studies conducted both at the fundamental level, exploring elementary mechanisms, and at a more applied level, addressing the requirements of diverse applications in nanotechnology and materials science.

Article

CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA

Study of modal coupling in tapered optical fibers

LUIS ALEJANDRO HERRERA PIAD (2019)

La comunicación por fibra óptica es una forma de transmitir información mediante el envío de pulsos de luz a través de una fibra óptica. Desarrollados por primera vez en la década de los 70s, los sistemas de comunicación de fibra óptica han revolucionado la industria debido a sus ventajas sobre la transmisión eléctrica. Las tecnologías de telecomunicaciones y láseres se han relacionado recientemente con fibras de pocos modos, de área modal grande y multimodo. Más específicamente, se han propuesto linternas fotónicas, combinadores de fuentes y fibras multimodo para láseres de alta potencia y comunicaciones. Otro dispositivo que se usa frecuentemente en los láseres, sensores y otras sistemas de comunicaciones es la fibra óptica cónica o estrechada. Fue necesario maximizar la potencia óptica recolectada en una guía de onda desde el campo de difracción de un láser semiconductor; por lo tanto, la técnica de mapeo permitió la remodelación del campo capturado en el modo fundamental de la guía de onda de salida. Además, los sensores de fibra estrechada son capaces de medir diversas variables como índice de refracción, tensión, campo magnético, temperatura y señales acústicas. En comparación con las estructuras de fibra convencionales, las fibras ópticas estrechadas pueden proporcionar una serie de características útiles como un gran campo evanescente, capacidad de confinamiento, diámetro a pequeña escala y generación de supercontinuo, entre muchas otras. En este trabajo se propone una investigación sobre la interacción modal en fibras ópticas estrechadas para observar este dispositivo bajo diversos cambios físicos con el objetivo de proponer la geometría óptima que se implementará en las aplicaciones de detección y láseres de nuestro laboratorio.

Doctoral thesis

CIS- Doctorado en Ingeniería Eléctrica INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA Fibra óptica Óptica Física Tapered optical fibers Modal coupling

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

Héctor Rodríguez-Nava (2023)

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

Master thesis

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

OPTICAL PROPERTIES OF BLUE PHOSPHORENE CONSIDERING MANY-BODY EFFECTS

Juan Jose Nava (2023)

"The electronic band structure of blue phosphorene was obtained by using Density Functional Theory within the Generalized Gradient Approximation. It is observed, based on its band structure, that blue phosphorene shows a semiconducting nature, with an indirect band gap. The energy corrections to the bands were calculated in a specific set of k points within the irreducible Brillouin zone by employing the GW approximation and the complete quasiparticle band structure was determined by using maximally-localized Wannier functions. The excitonic spectrum is obtained and compared with both the independent-particle and GW optical response."

Master thesis

DFT Primeros principios BSE GW Función dieléctrica CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA ÓPTICA

GENERAL STUDY OF CLASSICAL AND NONCLASSICAL CONTRIBUTIONS OF TWO PHOTON ABSORPTION PROCESS IN ORGANIC MOLECULES

Freiman Estiven Triana Arango (2023)

"Two-photon absorption (TPA), a nonlinear optical phenomenon, is gaining attention for applications like laser scanning, microscopy, and therapy. Recent research explores entangled two photon absorption (ETPA) using correlated photons but faces debates regarding its magnitude and detection. This study introduces a novel method using changes in Hong-Ou-Mandel (HOM) interferogram visibility to probe ETPA's presence. It employs Rhodamine B dye and entangled photons at around 800nm to investigate conditions conducive to observing ETPA-induced changes. This innovative approach distinguishes genuine ETPA signals from linear optical losses often masquerading as ETPA effects, addressing a significant field challenge."

Doctoral thesis

Two-photon absorption Entangled two-photon absorption Hong-Ou-Mandel HOM dip visibility Joint Spectral Intensity Entangled photons CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA OPTICA NO LINEAL OPTICA NO LINEAL

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

Mario Montoya (2022)

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

Master thesis

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

DESIGN AND FABRICATION OF SPECIAL PHOTONIC CRYSTAL FIBERS WITH HIGH COUPLING OF THE FUNDAMENTAL MODE TO LEAKY MODES FOR REFRACTIVE INDEX

Johan Sebastian Buriticá Bolaños (2023)

"This work explores the possibility of implementing a detection mechanism in optical fibers called “Lossy Mode Resonance” (LMR), which has begun to grow in popularity because, compared to other similar detection mechanisms in the area of optical fibers, has high flexibility with respect to its implementation."

Master thesis

Crystal Fiber sensor Leaky modes LMR CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA FIBRAS ÓPTICAS FIBRAS ÓPTICAS

Deterministic Brownian-like Motion: Electronic Approach

JOSE LUIS ECHENAUSIA MONROY Eric Campos Cantón Rider Jaimes Reátegui JUAN HUGO GARCIA LOPEZ GUILLERMO HUERTA CUELLAR (2022)

"Brownian motion is a dynamic behavior with random changes over time (stochastic) that occurs in many vital functions related to fluid environments, stock behavior, or even renewable energy generation. In this paper, we present a circuit implementation that reproduces Brownian motion based on a fully deterministic set of differential equations. The dynamics of the electronic circuit are characterized using four well-known metrics of Brownian motion, namely: (i) Detrended Fluctuation Analysis (DFA), (ii) power law in the power spectrum, (iii) normal probability distribution, and (iv) Mean Square Displacement (MSD); where traditional Brownian motion exhibits linear time growth of the MSD, a Gaussian distribution, a −2 power law of the frequency spectrum, and DFA values close to 1.5. The obtained results show that for a certain combination of values in the deterministic model, the dynamics in the electronic circuit are consistent with the expectations for a stochastic Brownian behavior. The presented electronic circuit improves the study of Brownian behavior by eliminating the stochastic component, allowing reproducibility of the results through fully deterministic equations, and enabling the generation of physical signals (analog electronic signals) with Brownian-like properties with potential applications in fields such as medicine, economics, genetics, and communications, to name a few."

Article

Brownian motion Deterministic Brownian motion DFA analysis Statistical analysis Electronic circuit Electronic implementation CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ELECTRÓNICA ELECTRÓNICA