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An estimation of the optical constants of copper based on the FEFF 9 package: an update of previous results

Una estimación de las constantes ópticas del cobre basada en el paquete FEFF 9: una actualización de resultados previos

GILDARDO RIVAS VALLES (2021)

El paquete de software FEFF está basado en una teoría de la dispersión basada en primeros principios de la función de Green en el espacio real (RSGF, por sus siglas en inglés) para calcular la estructura fina en la absorción de rayos X (XAFS) y la amplitud de dispersión frontal (FSA). Se describe un procedimiento para obtener XAFS y FSA utilizando FEFF versión 9, que fue aplicado al cobre cristalino metálico como ejemplo. De esto se obtiene una constante dieléctrica compleja dependiente de la energía, a partir de la cual se derivan otras constantes ópticas como el índice de refracción complejo, el coeficiente de absorción, la reflectancia y la función de pérdida de energía. Se comparan los resultados con valores tomados de la literatura. Se encuentra que estos concuerdan en la región de los rayos X; sin embargo, para fotones correspondientes al rango ultravioleta (debajo de los 120 eV), la concordancia es solo cualitativa / Gildardo Rivas Valles.

The FEFF software package is based on a first-principles real space Green function (RSMS) scattering theory to calculate x-ray absorption fine-structure (XAFS) and forward scattering amplitudes (FSA). A procedure to obtain XAFS and FSA using FEFF version 9 is described and applied to crystalline metallic copper as an example. From this, an energy-dependent complex dielectric constant is calculated, from which other optical constants such as the complex index of refraction, absorption coefficient, reflectance, and energy-loss function are derived. The results are compared to values taken from the literature. It is found that they agree in the x-ray region; however, for photons corresponding to the ultraviolet (below 120 eV), the agreement is only qualitative / Gildardo Rivas Valles.

Article

CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA Spectroscopy Optical constants First-principles calculations XAFS (X-Ray Absorption Fine Structure) FEFF 9 (Computer Program) Espectroscopía Constantes ópticas Cálculo de primeros principios XAFS (Absorción de Rayos X de Estructura Fina) FEFF 9 (Programa de computadora)

Construcción y calibración de un sistema de pinzas ópticas

NAHUM MENDEZ ALBA (2014)

En este trabajo se estudia e implementa la técnica de atrapamiento óptico llamada pinzas ópticas. Ésta permite manipular y atrapar partículas del orden de micrones usando las fuerzas generadas por la presión de radiación de luz láser. Debido a la gran relevancia de este tema por su gran número de aplicaciones tanto en ciencia básica como aplicada, pusimos en funcionamiento un sistema de pinzas ópticas, el primero en su clase en la UAM-I. En primer lugar abordamos la teoría general del atrapamiento óptico, la cual nos permitió entender cómo un haz láser al pasar por un objetivo de microscopio de alta apertura numérica es capaz de atraer e inmobilizar partículas de tamaños de unidades de micras o menores, en una región cercana a su punto focal. Debido a las aplicaciones que se tienen previstas para este sistema, nos enfocamos solo al atrapamiento de objetos de tamaños grandes comparados con la longitud de onda del haz y atrapamos esferas dieléctricas de óxido de silicio de 5.06 y 7.27 µm de diámetro utilizando un láser de Nd-YAG doblado en frecuencia. Es por ello que la parte principal de este trabajo aborda el cálculo de las fuerzas ópticas generadas por la trampa, ya que el poder de esta técnica radica justamente en la capacidad de medir propiedades de sistemas tales como elasticidad, torsión, posición, estructura super cial, interacción entre partículas, etc. a través de las fuerzas, típicamente en la escala de piconewtons. Desde ese punto, la obtención de fuerzas se llevó a cabo mediante dos métodos: por fuerza viscosa y por el análisis del espectro de potencias. Con el primero, para esferas de 5.06 µm, obtuvimos fuerzas de atrapamiento desde 7.21±0.42 hasta 27.16±0.42 piconewtons. Estos valores están dentro del rango calculado por muchos autores. Con el segundo, partimos de una rutina que hicimos en LabVIEW que obtiene series en el tiempo de las posiciones que visita la esfera de 5.06 µm atrapada en el pozo de potencial armónico en función de voltajes. Dichas series permiten calcular el espectro de potencias y ajustándolo una curva no lineal [49], se obtuvieron las constantes de rigidez de la trampa en las direcciones x y y. Este último método arroja información adicional que usamos para encontrar otras constantes de rigidez analizando la estadística del movimiento de la esfera atrapada. Finalmente, se describen las conclusiones del trabajo y el tipo de experimentos que se tienen planeados para este sistema.

Master thesis

Física matemática Pinzas ópticas Campos de calibración (Física) CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA

Evaluación de mezclas de concreto modificadas con PET reciclado y adición mineral; su influencia en el módulo de ruptura y en la durabilidad de pavimentos rígidos

Victor Hugo Blancas Herrera (2020)

Facultad de Ingeniería Civil. Maestría en Infraestructura del Transporte en la Rama de las Vías Terrestres

Hydraulic concrete mixtures designed for the production of rigid pavements, are based on a mechanical strength design involving the rupture module. One way to improve the performance of hardened concrete, its mechanical strength and energy absorption, is by incorporating fibers and/or mineral additions. The fibers in the concrete will help to reduce the plastic contractions and by drying in the concrete, as well as modify its elasticity module, causing a material with a ductile and not sudden failure in the face of various mechanical stresses; in this way, mineral additions such as fibers will mitigate the opening of cracks, also increasing its durability. Being Polyethylene Terephthalate, PET, a widely used and highly polluting material, it is considered to be included as a fiber in the concrete, to achieve the aforementioned performance. The Cane Bagasse Ash, CBC, is a residue product of the burning of sugar cane, which can be used due to its pozzolanic activity to partially seal the porosity of the cementitious matrix of concrete. To achieve the objective of this research, a control mix and four modified concrete mixes were designed, involving a selection of stone aggregates; the incorporation of PET macrofibers, a product of the transformation of post-consumer PET bottles, and of a mineral addition such as cane bagasse ash (materials dosed in addition amounts with respect to the mass of the cement). Subsequently, its physical-mechanical properties and durability were evaluated in cylindrical and prismatic specimens of each concrete mixture, through laboratory tests at 7, 28, 90 and 180 days of age in the case of physical-mechanical tests, and 180 days for durability tests.

Las mezclas de concreto hidráulico que se diseñan para la elaboración de pavimentos rígidos, son basadas en un diseño de resistencia mecánica que involucran el módulo de ruptura. Una forma de mejorar las prestaciones del concreto endurecido, su resistencia mecánica y la absorción de energía, es incorporando fibras y/o adiciones minerales. Las fibras en el concreto ayudarán a disminuir las contracciones plásticas y por secado en el concreto, así como a modificar su módulo de elasticidad, provocando que se tenga un material con falla dúctil y no súbita ante diversas solicitaciones mecánicas; de este modo, las adiciones minerales como las fibras mitigarán la abertura de grietas, aumentando de igual manera su durabilidad. Al ser el Tereftalato de Polietileno, PET, un material ampliamente usado y altamente contaminante, se considera incluirlo como fibra en el concreto, para lograr las prestaciones antes mencionadas. La Ceniza de Bagazo de Caña, CBC, es un residuo producto de la quema de la caña de azúcar, que puede utilizarse por su actividad puzolánica para obturar parcialmente la porosidad de la matriz cementicia del concreto. Para lograr el objetivo de esta investigación se diseñó una mezcla control y cuatro mezclas de concreto modificado, involucrando una selección de los agregados pétreos; la incorporación de macrofibras de PET, producto de la transformación de botellas de PET post-consumo, y de una adición mineral como es el caso de la ceniza de bagazo de caña (materiales dosificados en cantidades de adición respecto a la masa del cemento). Posterior a ello, se evaluaron sus propiedades físico-mecánicas y de durabilidad en especímenes cilíndricos y prismáticos de cada mezcla de concreto, mediante ensayos de laboratorio a 7, 28, 90 y 180 días de edad en el caso de los ensayos físico-mecánicos, y a 180 días para los ensayos de durabilidad.

Master thesis

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA FIC-M-2020-1003 Concreto hidráulico Fibras de PET Adición mineral

Incorporación de nitrogeno en nanoesponjas de carbono usando diferentes precursores

CRISTINA DE LOURDES RODRIGUEZ CORVERA (2018)

"En esta tesis se estudian los efectos del dopaje de nitrógeno en nanoestructuras de carbono tipo esponja (N-CSTNs por sus siglas en inglés) compuestas de nano fibras de carbono interconectadas dopadas con nitrógeno (N-CNF por sus siglas en ingles) y nanotubos de carbono coaxiales multi capa dopados con nitrógeno (CAN-MWCNT). Estas nanoestructuras fueron sintetizadas por el método de deposición química de vapor asistida por aerosol (AACVD, por sus siglas en inglés) a partir de los siguientes precursores nitrogenados: i) piridina (C5H5N), ii) bencilamina (C7H9N), iii) urea (CH4N2O) y iv) acetonitrilo (C2H3N). Se demostró que el contenido de nitrógeno en la N-CST depende del precursor usado. Por ejemplo, una mezcla de piridina con bencilamina produjo un N-CSTNs material con un contenido de 3 %At de nitrógeno. En todos los casos las N-CSTNs resultaron funcionalizadas con grupos carboxilos, carbonilos, aminas/amidas, éteres, hidroxilos. En el caso que se usó bencilamina como precursor los productos de carbono generalmente eran fibras irregulares y enredadas presentando especies químicas del nitrógeno mayormente pirrólico y grafítico. La mezcla de urea-bencilamina en cambio produjo fibras zigzagueantes en donde la especie química pirrólica, cuaternaria y de amina fueron predominantes. Por otra parte, el uso de una mezcla de piridina-bencilamina produjo N-CSTNs dopadas mayormente por nitrógeno pirrólico, piridínico y cuaternario. Por último, las esponjas de carbono sintetizadas a partir de acetonitrilo presentan un mayor dopaje pirrólico y cuaternario. La importancia de este estudio radica en diseñar una metodología que permita la síntesis de un material de carbono nitrogenado, que dada sus propiedades fisicoquímicas sea utilizable en diferentes aplicaciones, por ejemplo, dependiendo de la especie química de nitrógeno contenida en estas estructuras de carbono, se pueda usar en ánodos y cátodos de baterías de litio o en andamios de tejidos biológicos, o en su caso, en remediación ambiental."

"In this thesis, the effects of nitrogen-doped carbon sponge-type nanostructures (N-CSTNs)

composed of interconnected nitrogen-doped carbon nanofibers (N-CNF) and nitrogen-doped

multiwalled carbon nanotubes (N-MWCNTs) are studied. These nanostructures were synthesized

by the aerosol-assisted chemical vapor deposition (AACVD) method from the following nitrogen

precursors: i) pyridine (C5H5N), ii) benzylamine (C7H9N), iii) urea (CH4N2O) and iv) acetonitrile

(C2H3N). It was shown that the nitrogen content in the N-CSTNs depends on the precursor used.

For example, a mixture of pyridine with benzylamine produced a N-CSTNs material with a content

of 3% nitrogen. In all cases the N-CSTNs were functionalized with carboxyl groups, carbonyls,

amines / amides, ethers, hydroxyls. In the case that benzylamine was used as a precursor, the carbon

products were generally irregular and entangled fibers presenting nitrogen species mostly pyrrole

and graphitic nitrogen. The urea-benzylamine mixture instead produced zigzag fibers where the

pyrrolic, quaternary and amine chemical species were predominant. On the other hand, the use of

a pyridine-benzylamine mixture produced N-CSTNs doped mostly by pyrrolic, pyridine and

quaternary nitrogen. Finally, the carbon sponges synthesized from acetonitrile have a higher

pyrrole and quaternary doping. The importance of this study lies in designing a methodology that

allows the synthesis of a nitrogen-containing carbon material, which due to its physicochemical

properties can be used in different applications, for example, depending on the chemical species of

nitrogen contained in these carbon structures, can be used in anodes and cathodes of lithium

batteries or in scaffolds of biological tissues, or in their case, in environmental remediation."

Master thesis

Nanoesponjas de carbono dopadas con nitrógeno Nanoestructuras de carbono dopadas con nitrógeno Fibras de carbono INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE MATERIALES PROPIEDADES DE LOS MATERIALES PROPIEDADES DE LOS MATERIALES