Memoria del evento Jóvenes a la Investigación 2006

Memoria

Jóvenes a la Investigación 2006

Centro de Ciencias de la Materia Condensada Universidad Nacional Autónoma de México

Ensenada, Baja California, México

Jóvenes a la Investigación 2006 17 de junio – 7 de julio del 2006

Universidad Nacional Autónoma de México

Centro de Ciencias de la Materia Condensada

Apartado Postal 2681 Ensenada, BC, CP 22800, México

Km. 107 Carretera Tijuana – Ensenada

Ensenada, BC, CP 22860, México Tel. (646) 174 4602 Fax (646) 174 4603

www.ccmc.unam.mx

Comité organizador:

Dr. Jesús Leonardo Heiras Aguirre Dr. Armando Reyes Serrato

Dr. Jorge Octavio Mata Ramírez Dra. Catalina López Bastidas

MC Francisco Arturo Gamietea Domínguez

http://www.ccmc.unam.mx/

Memoria

Jóvenes a la Investigación 2006

Centro de Ciencias de la Materia Condensada Universidad Nacional Autónoma de México

Ensenada, Baja California, México

Presentación Esta memoria reúne el reporte del resultado de la participación de jóvenes entusiastas e interesados en actividades de investigación científica, que bajo la asesoría de miembros del personal académico del Centro de Ciencias de la Materia Condensada, de la Universidad Nacional Autónoma de México, en Ensenada Baja California desarrollaron los temas que aquí se muestran. El evento académico se efectuó del 17 de junio al 7 de julio del 2006 en las instalaciones del Centro de Ciencias de la Materia Condensada. Todos los jóvenes participantes expusieron, el último día del evento en la modalidad de cartel, los resultados de su investigación. Jóvenes a la Investigación 2006, reunió en esta ocasión a 35 estudiantes de diferentes partes de la Republica Mexicana, que por sí mismos experimentaron la actividad de hacer investigación científica. Esperamos que la presente memoria sea un aliciente para continuar por el camino de la ciencia para los que ya tuvieron la experiencia, y promueva el deseo de participar en los estudiantes que aun no lo han hecho. El comité organizador. Jesús Leonardo Heiras Aguirre Armando Reyes Serrato Jorge Octavio Mata Ramírez Catalina López Bastidas Francisco Arturo Gamietea Domínguez

Agradecimientos A la Dirección General de Apoyo al Personal Académico de la UNAM, que mediante el Programa de Apoyo a Proyectos Institucionales (PAPIME) en su convocatoria 2005, decidió apoyar la solicitud “Jóvenes a la Investigación 2006” (Proyecto No. PE104005) sometida por el comité organizador del evento JI2006. A la Compañía de Gas de Ensenada, S.A. de C.V., y al Sr. Abel Molina, que apoyaron económicamente al evento JI2006. A todo el personal académico, administrativo y estudiantes del Centro de Ciencias de la Materia Condensada, que con su apoyo ayudaron al buen desarrollo del evento JI2006. Agradecimiento especial para los responsables del área de cómputo: Juan Antonio Peralta, Margot Sainz, Carlos González, y particularmente para Jorge Palomares quien se encargó de la impresión de TODOS los carteles. Agradecimiento especial para los académicos que participaron como asesores de por lo menos uno de los Jóvenes participantes, que impartieron algún seminario, dieron alguna plática, hicieron alguna demostración o alguna visita guiada. Para las instituciones y las personas, de nuevo muchas gracias porque hicieron posible el evento Jóvenes a la Investigación 2006.

Listado de Conferencias en el Centro de Ciencias de las Materia Condensada

Programa “Jóvenes a la Investigación 2006”. Del 19 de junio al 17 de julio de 2006

Semiconductores Oscar Contreras, junio 19

¿Se Puede Violar La 2ª. Ley de la Termodinámica? Laura Viana, junio 20

La Ciencia Al Rescate Del Ambiente (Catalizadores) Felipe Castillón, junio 21

Materiales Luminiscentes Gustavo Hirata, junio 22

Como Apoya el CCMC-UNAM a la Enseñanza de las Matemáticas Arturo Gamietea, junio 3 Soportando Catalizadores: Zeolitas Vitalii Petranoskii, junio 26

La Nueva Revolución: Nanociencias y Nanotecnología Leonel Cota, Junio 27

Como Hacer Pláticas Orales y Carteles. Reglas y Secretos Nina Bogdanchikova, junio 28

Superconductores y otras Vainas a Temperaturas Criogénicas Jesús Heiras, junio 29

Tomografía de un Plasma Roberto Machorro, junio 30

Como Ser un Estudiante y una Persona Exitosa Nina Bogdanchikova, julio 3

Métodos de Crecimiento y de Preparación de Materiales Jorge Mata, julio 4

Ciencia de Materiales, Materiales Ferroeléctricos y Aplicaciones Tecnológicas

Jesús Siqueiros, julio 5

Los Nuevos Materiales y su Superficie Mario Farías, julio 6

Listado de visitas a los laboratorios En el Centro de Ciencias de la Materia Condensada

Programa “Jóvenes a la investigación 2006”. Del 19 de junio al 7 de julio de 2006

Laboratorio de SEM Ing. Israel Gradilla Laboratorio de Catálisis M. en C. Eric Flores

Dr. Felipe Castillón Laboratorio de Superconductividad Dr. Homero Galván,

M. en C. Francisco Ruiz Laboratorio Auger Dr. Gerardo Soto,

Dr. Wencel de la Cruz Laboratorio Propiedades ópticas Dr. Roberto Machorro,

Dr. Javier Salinas L. Laboratorio de STM Dr. José Valenzuela,

Dr. Manuel Herrera Laboratorio Materiales Luminiscentes Dr. Gustavo Hirata

Dr. Néstor Perea Laboratorio Rayos X M. en C. Eloisa Aparicio

Laboratorio TEM Tec. Francisco Ruiz Laboratorio Ablación Láser Dr. Jesús A. Díaz

Dr. Wencel de la Cruz Laboratorio AFM Dr. Enrique Samano

Laboratorio Películas Delgadas Ing. Javier Hernández, Dr. Eduardo Martínez

Laboratorio de Ferroeléctricos Dr. Eduardo Martínez Dr. Alejandro Duran

Dr. Jorge Portelles, Dr. Jorge Mata

Laboratorio Raman /IR Dr. Andrei Simakov, Dra. Inga Tuzovskaya Dr. Felipe Castillón B.

Taller Ing. Alex Tiznado

Instituciones de los participantes JÓVENES A LA INVESTIGACIÓN 2006

PREPARATORIAS

CBTA 198 Romero Ochoa José Manuel CBTIS 41 López Ortiz Omar Eulogio CBTIS 41 Martínez Sandoval, Ernesto CECYTE Jiménez Bautista Noemí CET MAR 11 Herrera Rodríguez Samuel CET MAR 11 Arroyo Sahagún Eurydice Carolina CET MAR 11 Mendoza Galván Patricia Eloisa CETIS 74 Pérez Gutiérrez Edna Samara CETIS 74 García Espinoza Libia Yasbeth CETIS 74 López Reyes Juan Pablo CETIS 74 Rodriguez Cortez Janeth Michel CETYS Ferniza Quiroz Sheila UNIVERSIDADES Y TECNOLOGICOS Tecnológico de Chihuahua Payán Díaz, Sandra Ruth Tecnológico de Tijuana Hernández García, Martín Tecnológico de Tijuana Ville Minor, Víctor Hugo ITSON, Sonora Martínez Navarro, Javier Ignacio UABC Tijuana Méndez Hernández, Alejandro UABC Ensenada Fajardo Peralta, Alejandro UABC Mexicali Bojórquez Sánchez, Rubí UABC Mexicali Camargo Chávez, Edwin Merari UABC Mexicali Herrera García, Jesús Rigoberto UANL – FCFM, Monterrey Delgado Martínez Elizabeth

Universidad de Aguascalientes Jaime Acuña, Oscar Eugenio Universidad de Guadalajara Bautista Villalobos, Lourdes Universidad de Guadalajara Chávez Hernández, Karina Viridiana Universidad de Guadalajara Chávez Velasco, José Adrián Universidad de Guadalajara López Reyes, Morelia Eunice Universidad de Guadalajara Orozco Flores, Sandra Guadalupe Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo Estrada Arreola, Miguel Ángel. Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo Pantoja Castro, Mayra Agustina UNISON Hermosillo: Sonora Pesqueira Limón, José Adrián UNISON Hermosillo: Sonora Platt Sánchez, Omar UNISON Hermosillo: Sonora Moreno Fernández, Daniela Universidad de Yucatán Castro Peña, Virginia Carolina ESCUELA PRIMARIA (participación especial) Instituto Jean Piaget - Ensenada Gómez Benavides Eduardo*

Memoria del evento Jóvenes a la Investigación 2006 Editores Jesús Leonardo Heiras Aguirre Jorge Octavio Mata Ramírez Catalina López Bastidas Universidad Nacional Autónima de México Centro de Ciencias de la Materia Condensada Ensenada, Baja California, México Julio del 2006

Jóvenes a la Investigación 2006 Universidad Nacional Autónoma de México Centro de Ciencias de la Materia Condensada Ensenada, BC 19 junio - 7 julio del 2006

Índice

Estudio de las propiedades eléctricas, ópticas y estructurales de películas delgadas de Nitruro de Cobre depositadas por erosión iónica de radio frecuencia J. Adrián Chávez V, F. Chale y W. De la Cruz … 1 Estructura electrónica del CePt3Si Alejandro Fajardo Peralta y Armando Reyes Serrato … 3 Análisis de la composición química de la superficie de catalizadores de MoS2 mediante espectroscopia fotoelectrónica de rayos-X (XPS) Alejandro Méndez Hernández, Juan Cruz Reyes, Raúl Romero Rivera, Leonel Cota Araiza y Felipe Francisco Castillón … 5 Síntesis de WS2 y actividad catalítica en la hidrodenitrogenación de pirrol Eurydice Carolina Arroyo Sahagún, Priscy Alfredo Luque Morales, José Gustavo Zambrano y Amelia Olivas … 7 Tiempo de relajación de nanopartículas de Ag: dependencia en el tamaño. C. Castro Peña y C. López-Bastidas … 9 Estados de campo cristalino en NaCoO2 Daniela Moreno Fernández y Armando Reyes Serrato … 11 Jugando con el vacío Edna Samara Pérez Gutiérrez y Jesús Antonio Díaz Hernández … 13 Nanoletrero Usando AFM-Nanoindentacion Edwin Camargo Chávez y Enrique Samano … 15 Física de dispositivos emisores de luz Elizabeth Delgado Martínez, Karina Viridiana Chávez Hernández, Armando Pérez, Oscar Contreras y Eduardo G. Pérez … 17 El hidrógeno como fuente de energía Ernesto Martínez Sandoval y Gabriel Iván Canto Santana … 19 Simulación de Dispositivos Espintrónicos Janeth Michel Rodríguez Cortez y Francisco Mireles Higuera … 21 Síntesis y Luminiscencia del Sr(1-X)EuXAl2O4 Javier I. Martínez Navarro y G. A. Hirata … 23 Effect of Sr doping on the electrical and structural properties in the (Ba1-xSrx)TiO3 polycrystalline system José Adrián Pesqueira Limón y Eduardo Martínez … 25

Caracterización óptica de dispositivos emisores de luz Karina Viridiana Chávez Hernández, Elizabeth Delgado Martínez, Armando Pérez, Oscar Contreras y Eduardo G. Pérez … 27 Aplicaciones de zeolitas Lourdes Bautista Villalobos y Vitalii Petranovskii … 29 Tratamiento térmico y depósitos de películas delgadas de Zrn en sustratos de acero herramienta Martín Hernández García y Amilkar Fragiel … 31 Estudio de las características electrónicas del nitruro de platino PtN2 Mayra Agustina Pantoja Castro y Ma. Guadalupe Moreno Armenta … 33 Síntesis y caracterización de catalizadores de oro soportados sobre Ce0.5Zr0.5O2 –Al2O3 y Al2O3 sintetizados por sol-gel en la oxidación de CO Miguel Ángel Estrada Arreola, Lizbeth Prieto López, Sharon Sandoval, Andrey Simakov y Felipe Castillón … 35 Efectos de Condiciones de Preparación en la Formación de Cúmulos de Oro en Zeolitas Morelia López, Nina Bogdanchikova e Inga Tuzovskaya … 37 Biografías de algunas matemáticas Noemy Jiménez Bautista y Arturo Gamietea Domínguez … 39 Superconductividad: 146 Kelvin de evolución Omar Eulogio López Ortiz y Armando Reyes Serrato … 41 Catalizadores de oro soportados en una mezcla de óxidos (Al2O3- CexZr1-xO2) para la reacción de oxidación de CO Omar Platt Sánchez, Felipe Castillón, Andrey Simakov y Lizbeth Prieto … 43 Mordenitas: nanopartículas semiconductoras, fotocatálisis y sus aplicaciones Oscar E. Jaime Acuña y Oscar Raymond … 45 Sólidos de revolución Juan Pablo López Reyes y Arturo Gamietea Domínguez … 47 Estudio de la morfología de una muestra de aluminio usando AFM Patricia Mendoza Galván y Enrique Samano … 49 Crecimiento de películas de diamante por el método HFCVD ( Hot-Filament Chemical Vapor Deposition) Jesús Rigoberto Herrera García y Gerardo Soto Herrera … 51 Resonancia electromecánica en PZT Rubí Bojórquez Sánchez, J. Portelles, O. Raymond y J. M. Siqueiros … 53 Piezocerámicas de PZT dopadas con Gd Samuel Herrera Rodríguez y Jorge Portelles y Jesús M. Siqueiros … 55

Síntesis del soporte La-Ce-Zr/Ox para los catalizadores de tres vías por el método de coprecipitación S. Orozco-Flores y E. Flores-Aquino … 57 Propiedades ferroeléctricas del SrBi2Ta2O9 dopado con praseodimio y vacancias Sandra Payan y Jorge Mata … 59 El espectro electromagnético Sheila Ferniza Quiroz y Jesús A. Maytorena C … 61 Estudio de la transición ferro-paraeléctrica en cerámicas de BaTiO3 de grano grueso Siadi Malagón y Oscar Raymond … 63 Diseño, construcción e implementación de un sistema colector de luz para estudios de cátodoluminiscencia adaptable a un microscopio electrónico de barrido (SEM) Victor Hugo Ville Minor, J. Valenzuela Benavides y M. Herrera Zaldívar … 65 Divina proporción o razón áurea Libia Yasbeth García Espinoza y Arturo Gamietea Domínguez … 67 Simulaciones Eduardo Gómez Benavides y Arturo Gamietea Domínguez … 69

Jóvenes a la Investigación 2006 17 junio – 7 julio del 2006

Estudio de las propiedades eléctricas, ópticas y estructurales de películas delgadas de Nitruro de Cobre depositadas por erosión iónica

de radio frecuencia

J. Adrián Chávez V a , F. Chale b y W. De la Cruz baCentro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierías, Universidad de Guadalajara, Boulevard

Marcelino García Barragán número 1421, Guadalajara Jal, México. bCentro de Ciencias de la Materia Condensada, UNAM, Km. 107 Carretera Tijuana- Ensenada,

Ensenada B. C., México.

El nitruro de cobre ha sido estudiado en el CCMC mediante la técnica de ablación láser por G. Soto et al. y C. Gallardo et al. En el primer trabajo las películas fueron amorfas mientras que en el segundo las películas tuvieron una pobre cristalinidad. Por tal motivo se plantea en este trabajo el objetivo de depositar dicho material utilizando la técnica de erosión iónica de radio frecuencia (R.F.), así como también relacionar las propiedades eléctricas de las muestras con su composición molar y estructura cristalina. El trabajo se llevó a cabo utilizando una cámara de erosión iónica RF. En todas las muestras se utilizó vidrio como sustrato. Los depósitos se llevaron a cabo controlando algunas variables tales como la potencia y los flujos. Los flujos de Argon utilizados fueron 5 y 10 (ml/min) y los de Nitrógeno fueron 5, 10 y 20 (ml/min), la potencia de la fuente durante el depósito fue de 30 y 60 Watts. Se realizaron medidas de resistencia de hoja de las películas utilizando una fuente de voltaje, un amperímetro, un voltímetro y 4 puntas. La resistencia superficial fue obtenida a través de un ajuste lineal de Voltaje vs. Corriente para cada muestra. La existencia de nitruro de cobre en las películas depositadas fue comprobada a partir de la espectroscopia XPS y Auger. Mediante la caracterización XPS se obtuvo una composición estequeométrica de Cu3N. El AES mostró al pico de Nitrógeno con característica típica de dicho Nitruro. Para estudiar la estructura del material depositado se utilizó un equipo de difracción de rayos X, revelando la existencia de la fase de Nitruro de cobre con estructura anti-ReO3 y con un crecimiento preferencial en la dirección (1 0 0). El parámetro de red fue calculado para dos muestras una de las cuales tenia la menor resistividad (19.8 Ω.cm) y otra con una resistividad (485.7 Ω.cm), el valor de los parámetros fueron 3.857Å y 3.832Å respectivamente, estos valores son mayores que los reportados en la tarjeta JCPDS (Internacional Centre for Diffraction Data), el cual es 3.807Å. Las propiedades ópticas fueron obtenidas a través de espectros de transmitancia en la región de UV visible, encontrando valores de energía prohibida entre 2.53eV y 1.75eV Agradecimientos: Los autores agradecen a E. Aparicio, I. Gradilla, I. Navas y C. González por su apoyo técnico.

Centro de Ciencias de la Materia Condensada UNAM, Ensenada, BC, México

1

Estudio de las propiedades eléctricas, ópticas y estructurales de películas delgadas de Nitruro de Cobre depositadas por erosión iónica de radio frecuencia

IntroducciónEl nitruro de cobre ha sido estudiado en el CCMC mediante la técnica de ablación láser

por G. Soto et al. y C. Gallardo et al. En el primer trabajo las películas fueron amorfas mientras que en el segundo las películas tuvieron una pobre cristalinidad. Por tal motivo se plantea en este trabajo el objetivo de depositar dicho material utilizando la técnica de erosión iónica de radio frecuencia (R.F.), así como también relacionar las propiedades eléctricas de las muestras con su composición molar y estructura cristalina.

MetodologíaLas películas de nitruro de cobre se obtuvieron mediante un equipo de erosión iónica

de RF (Fig. 1), utilizando un blanco de Cobre en presencia de Nitrógeno y Argon, en todas las muestras se utilizó vidrio como sustrato. Los depósitos se llevaron a cabo controlando variables tales como la potencia y los flujos. Los flujos de Argon fueron 5 y 10 (ml/min) y los flujos de Nitrógeno fueron 5, 10, 20 (ml/min). Se realizaron medidas de resistencia de hoja de las películas utilizando una fuente de voltaje, un amperímetro, un voltímetro y 4 puntas (Fig. 3). La existencia de nitruro de cobre en las películas depositadas fue comprobada a partir de la espectroscopia XPS y Auger (Fig. 2). Para estudiar la estructura del material depositado se utilizó un equipo de difracción de rayos X. Se realizaron pruebas de transmitancia con un espectrómetro de UV visible.

Resultados…

ConclusionesEn este trabajo fue posible depositar películas delgadas de nitruro de cobre por la

técnica de erosión iónica de radio frecuencia. Las espectroscopias electrónicas mostraron que se obtuvo películas con estequeometria Cu3N y Cu3.08N0.92 para las muestras de CuN.Ar5.N10.P30 y CuN.Ar10.N20.P30 respectivamente. Se observó también que el parámetro de red disminuye implicando un aumento en la resistividad de la película. Mediante difracción de rayos X se pudo observar que el crecimiento de las películas es preferencial en la dirección (1 0 0)

AgradecimientosLos autores agradecen a E. Aparicio, I. Gradilla, I. Navas y C. González por su apoyo

técnico.

J. Adrián Chávez Velascoa, F. Chaleb, W. De La CruzbaCentro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierías, Universidad de Guadalajara, Guadalajara Jal, México.

bCentro de Ciencias de la Materia Condensada, UNAM, A. Postal 2681, 22800 Ensenada B.C., México.

Espectro XPS para el Nitrógeno 1s

Figura 1: Equipo de erosión iónica RF utilizado para los depósitos

G. Soto, J.A. Díaz, W. de la Cruz. Material Letters 57 (2003) 4130-4133

C. Gallardo, W. de la Cruz. Applied Surface Science (2005), In Press

Software y metodología de quases (www.quases.com)

Los nitruros metálicos constituyen un tipo de material con aplicaciones tecnológicas muy interesantes. Por su dureza y alto punto de fusión los nitruros metálicos han sido tradicionalmente usados como cubiertas protectoras en herramientas. Recientemente se han encontrado aplicaciones interesantes a la estructura cúbica anti-ReO3 del Cu3N; por ejemplo como medio de grabación para CD´s de una sola escritura, así como su uso para generar líneas metálicas microscópicas.

Aplicaciones

Figura 2: Espectrómetro de rayos X Figura 3: Dispositivo de cuatro puntas utilizado para medir la resistencia superficial de las películas

Espectro AES para la película CuN.Ar5.N10.P30 Espectro XPS para el Cu 2p3/2

Referencias

Transmitancia de las películas de Nitruro de cobre

394 395 396 397 398 399 400 401 402

-500

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Inte

nsid

ad (C

uent

as/s

)

Energia de enlace (eV)

Ar10.N20.P30 Ar5.N10.P30

929 930 931 932 933 934 935 936 937

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

Cu3.08N0.92

Cu3N

Inte

nsid

ad (C

uent

as/s

)

Energia de enlace (eV)

Cu (Ar10.N20.P30) Cu (Ar5.N10.P30)

294.412.895.16055CuN.Ar5.N5.P60

2.8 x 10378.21117602010CuN.Ar10.N20.P60

37.921.11115601010CuN.Ar10.N10.P60

66.115.62103.660510CuN.Ar10.N5.P60

485.735.1120.560205CuN.Ar5.N20.P60

5.2 x 10317.2357.160105CuN.Ar5N10.P60

22.8 x 10388.7564.1302010CuN.Ar10.N20.P30

∞20.7564.8301010CuN.Ar10.N10.P30

∞20.45130510CuN.Ar10.N5.P30

∞35.16030205CuN.Ar5.N20.P30

19.8175130105CuN.Ar5.N10.P30

∞11.3162.83055CuN.Ar5.N5.P30

8.4 x 10-56.1361.83005Cu.Ar5.P30

Resistividad (Ω.cm)Presión final (torr)T (ºC)Potencia (W)Flujo de N2(ml/min)Flujo Ar (ml/min)Muestra

Resultados

Representación de V vs. I para la muestra CuN. Ar5.N10.P30

Espectro de Difracción de Rayos X Fotografía de SEM de la superficie de la muestra CuN.Ar5.N20.P60

Representación de V vs. I para la muestra CuN. Ar5.N20.P60

0 200 400 600 800 1000

-300

-200

-100

0

100

200

300

NO

Cu

C

dN

(E).E

/dE

Energia Cinetica (eV)

200 400 600 800 1000 1200-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Egap

= 1.75 eV

Egap

= 2.53 eV

Egap= 2.33 eV

Tran

smita

ncia

(%)

λ (nm)

CuN.Ar10.N20 CuN.Ar5.N20 CuN.Ar5.N10

-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8

-30

-20

-10

0

10

20

30V

(Vol

ts)

I (µA)

Datos Ajuste lineal

-4 -2 0 2 4

-600

-400

-200

0

200

400

600

V (V

olts

)

I (µA)

Datos Ajuste lineal

20 30 40 50 60 70 80

(1 0 0)

Inte

nsid

ad (U

.A)

2θ

CuN.Ar5.N10.P30(2 0 0)

(2 0 0)

(1 0 0)

a = 3.857

a = 3.832

CuN.Ar5.N20.P60



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Estructura electrónica del CePt3Si

Alejandro Fajardo Peraltaa, Armando Reyes Serratob

aFacultad de Ciencias, Universidad Autónoma de Baja California, Campus

Ensenada. Km 105 Carretera Tijuana-Ensenada. E-22800 Ensenada B.C. México bCentro de Ciencias de la Materia Condensada – UNAM Km 107 Carretera

Tijuana-Ensenada, 22800 Ensenada B.C. México

Se presentan en este trabajo, los resultados de los estudios de estructura electrónica en estado normal del CePt3Si, mostrando los cálculos de primeros principios de la estructura de bandas, densidad de estados total y la superficie de Fermi, haciendo uso del programa1 WIEN2k. El CePt3Si es un material de fermión pesado sin centro de inversión que presenta orden magnético y superconductividad

2, y es antiferromagnético; estas características convierten al

CePt3Si en una material de importancia para el estudio teórico y experimental de la superconductividad

3.

(1) www.wien2k.at(2) K.V. Samokhin, E.S. Zijlstra, and S.K. Bose PRB 69, 094514(2004) (3) E. Bauer, et al., PRL 92, 027003 (2004) - H.E. Hall, física del estado sólido, editorial Limusa - Charles Kittel, Introducción a la física del estado sólido, editorial

Reverte - Arthur Beiser, concepts of modern physics, McGraw Hill - Herald Ibach, Solid state physics an introduction to theory and

experiment, Springer Verlag


3

http://www.wien2k.at/

Estructura electrónica del CePt3SiAlejandro Fajardo Peralta

a, Armando Reyes Serrato

baFacultad de Ciencias, Universidad Autónoma de Baja California, Campus Ensenada. Km 105 Carretera Tijuana-Ensenada. CP 22800 Ensenada B.C. México

bCentro de Ciencias de la Materia Condensada – UNAM Km 107 Carretera Tijuana-Ensenada. CP 22800 Ensenada B.C. México

RESUMEN

El interés por entender el fenómeno de superconductividad, me llevo a trabajar durante estas dos semanas en un material tan interesante como lo es el CePt3Si empezando principalmente por entender su estructura electrónica. Se presentan en este trabajo, los resultados de los estudios de estructura electrónica en estado normal mostrando los cálculos de primeros principios de la estructura de bandas, densidad de estados total y las superficies de Fermi, mediante el programa WIEN2k. El compuesto CePt3Si es un material de fermión pesado sin centro de inversión que tiene orden magnético y superconductividad1, y es antiferromagnético, estas características convierten al CePt3Si en una material muy importante para el estudio teórico y experimental de la superconductividad2.

INTRODUCCIÓN

Este trabajo esta motivado por el reciente descubrimiento experimental de la superconductividad con Tc = 0.75 K en el CePt3Si que es el primer superconductor de fermión pesado que carece de centro de inversión1. El material presenta una estructura tetragonal no centrosimétrica superconductora que cumple con la característica general de los materiales de formar planos (laminas) conductores a través de los cuales avanzan los pares de Cooper. Por medio de la teoría de bandas se explica la diferencia en la conductividad eléctrica de los sólidos y la formación de la red cristalina, en términos de las propiedades de sus átomos constituyentes.

Cuando el número de átomos por unidad de volumen se compara al número de Avogadro, los niveles se hacen pseudocontinuos y se reagrupan en bandas. A partir de los diagramas de la estructura de bandas se calcula la densidad de estados del material con lo que obtenemos información de a que átomo pertenecen los electrones libres que se mueven formando pares3. Utilizando argumentos de simetría fundamental en la primera zona de Brillouin se grafican las superficies de Fermi en tres dimensiones para las diferentes bandas. Otro cálculo que se puede hacer es la densidad de carga a lo largo de segmentos, planos o en volumen en la celda cristalina. La importancia de estudiar la estructura electrónica de este tipo de materiales superconductores no convencionales radica principalmente en saber si los electrones están diluidos en las bandas (mar de Fermi) ó se encuentran localizados. Lo anterior tiene una repercusión directa con la teoría que podría en un futuro ayudar a diseñar materiales superconductores con las características físicas deseadas.

ESTRUCTURA CRISTALINA

CONCLUSIÓN

Bibliografia(1) K.V. Samokhin, E.S. Zijlstra, and S.K. Bose PHYSICAL REVIEW B 69,094514(2004)

(2) E. Bauer, et al., PRL 92, 027003 (2004)

(3) H.E. Hall, física del estado sólido, editorial Limusa

www.wien2k.at

Charles Kittel ,Introduccion a la física del estado solido, editorial Reverte

Arthur Beiser, concepts of modern physics, McGraw Hill

Herald Ibach, Solid state physics an introduction to theory and experiment, Springer Verlag

ESTRUCTURA DE BANDAS

DENSIDAD DE ESTADOS

SUPERFICIES DE FERMI

En estas figuras se muestra la superficie de Fermi en la primera zona de Brillouin. De la densidad de estados proyectados (no se muestran en el cartel) se observa que los electrones que predominan en la superficie de Fermi son los 4f del Ce. Las hojas de las bandas 31 y 32 tienen carácter de huecos y la 33 tiene carácter de electrones.

ESTRUCTURA DE BANDAS

La gráfica muestra la estructura de bandas del CePt3Si calculada a lo largo de las líneas de alta simetría, como se indican en la primera zona de Brillouin.

En la densidad de estados electrónicos el pico a 0.4 eV cerca de la energía de Fermi esta en correspondencia con los electrones del Ce en el orbital 4f.

CePt3SiGrupo espacial No. 99 (P4mm)

a = b = 4.072 Å c = 5.442 Å

Ce (½, ½, 0.1468)

Pt(1) (½, 0, 0.6504)

Pt(2) (0, 0, 0)

Si (0, 0, 0.4118)

E. Bauer, et al., PRL 92, 027003 (2004)

Figura1. Celda unitaria del CePt3Si

Figura 2.- red cristalina CePt3Si

De la estructura de bandas: Los electrones que contribuyen en la conducción son el f del Ce y el d del Pt(1).

De la densidad de estados proyectados por orbital: contribuciones pequeñas en la energía de Fermi implican baja Tc.

De las superficies de Fermi: La superconductividad sucede en la hoja (lámina) correspondiente a la banda 33 que tiene carácter electrónico

Figura 3.-Estructura de bandas del CePt3Si

Figura 4.- Ancho de las bandas que cruzan la EF

ΔEB31 = 0.1502 Ry ΔEB32 = 0.1077 Ry ΔEB33 = 0.0514 RyFigura 5 .- Densidad de estados total.

B31 B32B33Superficie de Fermi de la primera zona de Brillouin.

Superficie de Fermi extendida.

METODOLOGÍA

Se utilizó el programa WIEN2k para el análisis de la estructura electrónica del CePt3Si, el cálculo se hizo por el método de linealizaciónde ondas planas aumentadas (LAPW) basado en la teoría del funcional de densidad (DFT).

Agradecimientos

Quiero agradecer al Dr. Armando Reyes, Dr.Jesús Heiras, Dr.Jorge Mata Fis. Jorge Palomares y al CCMC-UNAM por crear este espacio científico a los jóvenes.



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Análisis de la composición química de la superficie de catalizadores de MoS2 mediante espectroscopia fotoelectrónica de rayos-X (XPS)

P. I. Q. Alejandro Méndez Hernández 1, Dr. Juan Cruz Reyes1, M.C. Raúl Romero Rivera, Dr. Leonel Cota Araiza2 y Dr. Felipe Francisco Castillón B2.

1 Facultad de Ciencias Químicas e Ingeniería, UABC. Campus Tijuana 2 Centro de Ciencias de la Materia Condensada UNAM, Ensenada, Baja

California, México, Km. 107 Carretera Tijuana-Ensenada C.P. 22800 La herramienta analítica conocida como espectroscopia de fotoelectrones de rayos-X (XPS) emplea electrones que escapan del sólido con energías muy bien definidas. Dicha espectroscopia se basa en el análisis de la distribución de energía cinética de los electrones emitidos desde la superficie del material bajo estudio, los cuales tienen energías específicas asociadas con los niveles electrónicos de los átomos que componen al sólido y que se encuentran ubicados en la superficie. En XPS, un fotón incidente transfiere su energía para excitar y sacar un electrón tanto de un nivel interno o de valencia. Así, un espectro de XPS típico, consiste de picos debidos a los fotoelectrones y electrones Auger que escapan de niveles específicos de la muestra y que no sufren colisiones inelásticas a lo largo de su trayectoria de salida. La energía del fotón incidente en el haz de rayos-X se utiliza para liberar a un electrón con cierta energía de enlace, para superar la función trabajo y finalmente se manifiesta en la energía cinética de los electrones que registra el analizador. XPS es una técnica analítica muy utilizada para la caracterización de catalizadores ya que permite determinar tanto la composición elemental como el estado de oxidación de los diversos elementos que pudieran ser constitutivos de dichos materiales. El MoS2 es un catalizador muy utilizado en los procesos de hidrotratamiento (HDT) esto con el fin de procesar crudos ligeros y pesados para su empleo como combustibles o para producir compuestos intermediarios de reacción, desprovistos de azufre. Para el análisis de XPS se empleó un sistema Riber equipado con un analizador de energía de electrones Cameca-Mac3 y la fuente de rayos-X que se utilizo fue la línea Kα de Al (1486.6 eV), no monocromática. Los espectros fueron tomados adquiriendo datos cada 0.2 eV y la resolución en energía fue de 0.8 eV. La energía de cada pico fue calibrada asumiendo como referencia el nivel 1s del pico principal de carbono a 285 eV. Los resultados obtenidos después del análisis indican una razón atómica nS/nMo que varía entre 0.9 y 2, siendo este ultimo valor el requerido para MoS2 y una razón atómica nC/nMo entre 13 y 19. Esta cantidad de carbono es la esperada debido a que los precursores utilizados contienen un esqueleto hidrocarbonado. Agradecimientos: Se agradece al Dr. Jesús Antonio Díaz por su ayuda en la obtención de los espectros XPS.


5

Análisis de la composición química de la superficie de catalizadores de sulfuro de molibdeno (MoS2), mediante espectroscopia fotoelectrónica

de rayos-X (XPS).P.I.Q. Alejandro Méndez Hernández1 , Dr. Juan Cruz Reyes,

M.C. Raúl Romero Rivera, Dr. Leonel Cota Araiza2 y Dr. Felipe Francisco Castillón B2.

El estudio de catalizadores es de suma importancia debido a que con la ayuda de éstos se puede acelerar o retrasar ciertas reacciones químicas y así poder controlar las cinéticas de reacción. En este trabajo se utilizo la técnica de espectroscopia fotoelectrónica de rayos-X (XPS), para el análisis de la composición química de la superficie de diferentes muestras de catalizador de sulfuro de molibdeno (MoS2), el catalizador es utilizado en procesos de hidrogenación de ciclo hexeno en la industria petroquímica. La importancia de conocer la superficie del material nos ayuda a tener un mejor entendimiento del comportamiento de los átomos al estar interactuando con diferentes compuestos. Con la ayuda de la técnica de XPS se obtienen resultados muy favorables en cuanto a la composición atómica en la superficie del material, además, nos muestra estados de oxidación y los diferentes enlaces que se encuentran en la superficie. La XPS se basa en el análisis de la distribución de energía cinética de los electrones emitidos, desde la superficie del material bajo estudio, los cuales tienen energías específicas asociadas con los niveles electrónicos de los átomos que componen al sólido y que se encuentran ubicados en la superficie. La energía del fotón incidente en el haz de rayos-X se utiliza para liberar a un electrón con cierta energía de enlace, para superar la función trabajo y finalmente se manifiesta en la energía cinética de los electrones que registra el analizador.

Acondicionamiento de la cámara.

Introducción de muestra en cámara.

Iniciación de análisis.

Obtención de gráficas de baja y alta resolución

Ultra alto vacío.(1x10-10 torr.)

Haz de rayos-X no monocromático

Análisis de las graficas con ayuda del programa

origin 6.1

Deconvulación de picosde los elementos de

interés.

Resultados y conclusiones.

Preparación de la muestra.

En este trabajo estamos estudiando un sistema que consiste en añadir a una tiosal de molibdeno distintas cantidades molares de un tensoactivo (cloruro de cetiltrimetilamonio), hasta llegar a un valor estequiométrico generando el tetratiomolibdato de cetiltrimetilamonio.

Reacción Estequiométrica: (NH4)2MoS4 + 2CH3(CH2)15N(CH3)3Cl ---------> [CH3-(CH2)15-N(CH3)3]2MoS4 + 2 NH4Cl

TTMA + 2CCTA -------> TTMCTA-TTMA En el caso nuestro: TTMA + (se añadieron distintas cantidades) CCTA -------> TTMCTA-TTMA (Se forma producto TTMCTA y permanece la tiosal de molibdeno que no alcanzo tensoactivo CCTA) El producto TTMCTA se descompone mediante un tratamiento térmico a 400 C en presencia de nitrógeno. Para el análisis de XPS se empleó un sistema Riber equipado con un analizador de energía de electrones Cameca-Mac3 y la fuente de rayos-X que se utilizo fue la línea Kα de Al (1486.6 eV.), no monocromática. Los espectros fueron tomados adquiriendo datos cada 0.2 eV y la resolución en energía fue de 0.8 eV. La substracción de la línea base en los espectros de alta resolución se hizo mediante el método Touggard.

1.- Cámara en la cual se realiza la técnica de XPS. La cámara opera a ultra alto vacío, para lograr que un fotón incidente transfiere su energía para excitar y sacar un electrón tanto de un nivel interno o de valencia.

2.- Sistema Riber: Este sistema es necesario para poder procesar los datos y lograr obtener las graficas.

3.- Haz de rayos-X: Analizador de energía de electrones Cameca - Mac3 y la fuente de rayos-X que se utilizo fue la línea Kα de Al de 1486.6 eV.

4.- Porta muestra: Visto desde el interior de la cámara de XPS.

Los resultados obtenidos después del análisis indican una razón atómica nS/nMo que varía entre 0.9 y 2, siendo este ultimo valor el requerido para MoS2 y una razón atómica nC/nMo entre 13 y 19. Esta cantidad de carbono es la esperada debido a que los precursores utilizados contienen un esqueleto hidrocarbonado.

Se logro hacer una buena deconvulación de los diferentes picos de interés de cada muestra, esto mostró los diferentes estados de oxidación de cada elemento; así también, los diferentes tipos de enlace que se pudieron obtener de los picos del carbono.

En el pico correspondiente a Mo se identificó la presencia de MoS2 y de de diversos estados de oxidación de molibdeno (MoO2 y MoO3).

En el pico correspondiente a S se identificó la presencia de S en MoS2 y de de diversos estados de oxidación de azufre (SO2).

En el pico correspondiente a C se identificó la presencia de C alquílico y ligado a N y O.

Espectros XPS de alta resolución. Espectros de molibdeno 3d: Debido a la deconvulación de los picos principales del molibdeno, se puede apreciar claramente los estados de oxidación del molibdeno.

Espectros de azufre 2p:

Se puede observar que al variar las concentraciones en las diferentes muestras, los picos cambiaron, por ejemplo: En la muestra S 2p RT6, no se observa contribución de SO2.

Espectros de carbono 1s:

Mediante la deconvulación del pico de carbono 1s, se puede apreciar los componentes de los diferentes enlaces que se encuentran en la superficie del material estudiado.

Muestra: C 1s región

Mo 3d región

S 2p región

TT Fracción Atómica 0.87 0.06 0.07

RT2 Fracción Atómica 0.87 0.06 0.07





Muestra: nC/nMo nS/nMo

TT Cociente atómico 13 0.9

RT2 Cociente atómico 16 1.1

RT4 Cociente atómico 14 1.5

RT6 Cociente atómico 19 2



1.- Handbook of X-ray photoelectron spectroscopy.

John F. Moulder, William F. Stickle, Peter E. Sobol, Kenneth D. Bomben.

2.- http://www.ua.es/es/investigacion/sti/xps.htm

Al Dr. Jesús Antonio Díaz. Por su ayuda en la obtención de los espectros XPS.

Al Dr. Felipe F. Castillón B. Por su tiempo y dedicación para lograr este trabajo.

Al Dr. Leonel Cota Araiza. Por su conocimiento transmitido en cada explicación.

Al CCMC. Por darme la oportunidad de realizar este trabajo.

Espectroscopia fotoelectrónica de rayos-X (XPS).

Utiliza fotones como fuente de excitación.El haz de rayos–X, no es monocromático.Se pueden obtener graficas de baja resolución.Se pueden obtener graficas de alta resolución.Se puede analizar superficies de sólidos.Muestra el estado de oxidación de los elementos.Se puede obtener relaciones de fracciones atómicas y relaciones entre átomos de diferentes elementos en la superficie.

Tiene gran aplicación en diferentes áreas tales como:•Polímeros y adhesivos•Catálisis•Metalurgia •Microelectrónica •Fenómenos de corrosión•Caracterización de superficies de sólidos en general

Aprender la teoría básica acerca de la espectroscopia fotoelectrónica de rayos-X.

Realizar el estudio por XPS de catalizadores de sulfuro de molibdeno (MoS2), obtenidos por el método de la Tiosal.



6


SÍNTESIS DE WS2 Y ACTIVIDAD CATALÍTICA EN LA HIDRODENITROGENACION DE PIRROL

1Eurydice Carolina Arroyo Sahagún, 2Priscy Alfredo Luque Morales, 3José Gustavo Zambrano y 4Amelia Olivas

1CET del Mar, Km. 6.5 carretera Tijuana-Ensenada, Ensenada B.C. 2IT de los Mochis, Blvd. Juan de Dios Batiz y 20 de Noviembre. Los Mochis, Sin.

3IT de Celaya, Av Tecnológico esq. A. García Cubas S/N, Celaya Guanajuato. 4Centro de Ciencias de la Materia Condensada, Universidad Nacional Autónoma

de México, Apdo. Postal 2681, Ensenada, B. C. 22800, México.

Catalizadores másicos de WS2 fueron preparados por el método de descomposición de una

tiosal. La síntesis de las muestras se llevó a cabo en un tipo de atmósfera reductora/sulfurante y se

prepararon varios lotes con diferentes cantidades de reactivo primario que fueron desde 10, 25, 50

y 100 gramos. El escalamiento de la síntesis fue posible. Las muestras fueron caracterizadas por

difracción de rayos X, espectroscopia de electrones dispersados, área superficial BET y

observadas por microscopia electrónica de barrido. La actividad catalítica de las muestras se probó

en la reacción de hidrodenitrogenación (HDN) del pirrol en un microrreactor de flujo continuo a

presión atmosférica. Se registró una mayor selectividad hacia reacciones de HDN hidrogenación e

hidrogenólisis en los catalizadores sintetizados.

+ H2 WS2 NH3 + CH3-CH2-CH2-CH3

300 C N H

Pirrol + Hidrógeno Amoniaco + Butano


7

SSÍÍNTESIS DE WSNTESIS DE WS2 2 Y ACTIVIDAD CATALY ACTIVIDAD CATALÍÍTICA EN LA TICA EN LA HIDRODENITROGENACIHIDRODENITROGENACIÓÓN DE PIRROLN DE PIRROL

11Eurydice Carolina Arroyo Eurydice Carolina Arroyo SahagSahagúúnn, , 22Priscy Alfredo Luque Morales, Priscy Alfredo Luque Morales, 33JosJoséé Gustavo Zambrano y Gustavo Zambrano y 44Amelia Olivas Amelia Olivas

11CET del Mar, CET del Mar, Km. 6.5 carretera Tijuana-Ensenada, Ensenada B.C.22IT de los Mochis, IT de los Mochis, Blvd. Juan de Dios Batiz y 20 de Noviembre. Los Mochis, Sin.33IT de Celaya, IT de Celaya, Av Tecnológico esq. A. García Cubas S/N, Celaya Guanajuato.44Centro de Ciencias de la Materia Condensada, UNAM, Centro de Ciencias de la Materia Condensada, UNAM, Apdo. Postal 2681, Ensenada, B. C. 22800, México.

IntroducciIntroduccióónnUn catalizador, es una sustancia que acelera la velocidad de una reacción química sin sufrir en sí

ningún cambio químico.El uso de catalizadores en la industria química está tan extendido que prácticamente participan

en el 90% de los procesos químicos. El desarrollo de la química industrial se debe en gran medida a la catálisis, ya que ofrecen innumerables ventajas con respecto a los procesos en los que no se puede intervenir mecánicamente [1]. Los catalizadores son estudiados debido a las aplicaciones industriales que se les ha dado, principalmente en los procesos de hidrotratamiento como son la hidrodesulfuracion (HDS) e hidrodenitrogenacion (HDN)[2]. En la búsqueda de aumentar la eficiencia en los procesos industriales se ha visto que, en muchos casos, la actividad catalítica de los sulfuros metálicos aumenta en presencia de un segundo metal de transición, como es el caso del níquel y cobalto. En el presente trabajo, reportaremos los resultados de la síntesis del catalizador de WS2 puro, preparado utilizando la técnica de descomposición de una tiosal [3,4] y su actividad catalítica en la reacción de hidrogenación del pirrol. Esta última es una molécula modelo que posee en su estructura un átomo de nitrógeno.

ExperimentalExperimentalCatalizadores másicos de WS2 fueron preparados por el método de descomposición de una

tiosal. La síntesis de las muestras se llevó a cabo en un tipo de atmósfera reductora/sulfurante y se prepararon varios lotes con diferentes cantidades de reactivo primario que fueron desde 10, 25, 50 y 100 gramos. El escalamiento de la síntesis fue posible.

Las muestras fueron caracterizadas por difracción de rayos X, espectroscopia de electrones dispersados, área superficial BET y observadas por microscopia electrónica de barrido.

Resultados y DiscusiResultados y Discusióónn

El área superficial de las muestras fue de 16 ± 2 m2/g, dentro del promedio ya reportado con anterioridad. En la figura 3 se muestra un patrón de difracción de rayos X del catalizador, que se comparócon los que existen en la literatura y se comprobó que es WS2 el material sintetizado en el laboratorio y no otro compuesto. También se hizo un análisis químico elemental en el microscopio eletrónico de barrido para comprobar que no había impurezas, estos últimos resultados no se muestran en este poster.

ConclusionesConclusiones

• Los catalizadores de WS2 presentaron un factor de conversión de 96 %. •De los productos obtenidos puede deducirse que la reacción siguió el siguiente orden:

Hidrogenación → Hidrogenólisis → Denitrogenación → Hidrogenación. •La selectividad fue principalmente hacia Butano.

Agradecimientos.Agradecimientos.• A Rosa María Mancillas por la invitación a esta estancia de verano y a mi orientación vocacional.• A Dr. Amelia Olivas por su interés, atención y tiempo que me brindó.• A Alfredo Luque Morales y Gustavo Zambrano por su comprensión y ayuda.• A mis padres por apoyarme en esta estancia de verano.• Al instituto CCMC-UNAM por su hospitalidad y permitir interactuar con los investigadores.• Al personal y oradores de conferencias de esta institución.

ObjetivosObjetivos• Escalar la síntesis de 1 gramo hasta 100 gramos.

• Medición de la actividad catalítica de muestras de WS2 fresco, sin soporte, en la reacción de hidrodenitrogenación (HDN) del pirrol.

Referencias Referencias 1.www.wikipedia.org

2. www.ccmc.unam.mx/seminario/simposia/doc/memorias83. R.R. Chianelli, T.A. Pecoraro, US Patent 4,508,847, 1985.4. T.A. Pecoraro, R.R. Chianelli, US Patent 4,528,089, 1985.

Figura 6. ReacciFigura 6. Reaccióón qun quíímica usando el catalizador de WSmica usando el catalizador de WS22

Como productos intermediarios fueron identificados a la n-butilamina, la dibutenilamina, el 1-buteno, el 2-buteno y al 1,3- butadieno.

Figura 4. Sistema catalFigura 4. Sistema catalíítico tico formado por el Reactor y formado por el Reactor y CromatCromatóógrafo de gases donde grafo de gases donde se analiza al catalizador.se analiza al catalizador.

Figura 1. Muestra del Figura 1. Muestra del catalizador de WScatalizador de WS22recireciéén sintetizado.n sintetizado.

H2

N2

Ar

20 µm

Figura 3. PatrFigura 3. Patróón de difraccin de difraccióón de rayos X n de rayos X para las muestras de WSpara las muestras de WS22 sintetizadas.sintetizadas.

Figura 2. MicrografFigura 2. Micrografíía del catalizador a del catalizador por el microscopio de barrido.por el microscopio de barrido.

Los resultados de la reacción de hidrogenación del pirrol a una temperatura de 300 °C y utilizando como catalizador el WS2, produce al amoniaco y al butano en estado gaseoso como productos finales.

Figura 5. Figura 5. DifractogramaDifractograma mostrando un mostrando un 96% de conversi96% de conversióón hacia butano y un n hacia butano y un 3% de un compuesto intermediario.3% de un compuesto intermediario.

300



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Tiempo de relajación de nanopartículas de Ag: dependencia en el tamaño.

C. Castro Peña FI-UADY, Mérida, Yucatán

C. López-Bastidas CCMC-UNAM, Ensenada, BC

Estudios experimentales recientes1 han logrado medir en tiempo real el tiempo que le lleva a una nanopartícula de Ag llegar al equilibrio después de una perturbación. La relajación debido a la interacción electrón-electrón sucede a una escala de tiempo del orden de femtosegundos, mucho más rápido que la debida a la interacción electrón-fonón. Experimentalmente se ha encontrado que existe una relación de dependencia entre el tiempo de relajación y el tamaño de las nanopartículas. En este trabajo presentamos una explicación para este fenómeno y un análisis teórico de los efectos que tienen los detalles de la región superficial en la dinámica electrón-electrón que rige el proceso de relajación en los primeros instantes de tiempo. Con este fin calculamos el tiempo de relajación de una nanopartícula de Ag para distintos valores del radio. Se sabe que en un metal noble; como es el caso de Ag, tanto los electrones tipo s como los ligados tipo d participan en la respuesta dieléctrica del material2. Adicionalmente se sabe que debido al carácter libre de los s, estos se derraman hacia el vacío en la región superficial creando un perfil de densidad electrónica en la superficie que de manera suave decae de su valor en el bulto nb a cero en el vacío. En contraste los d permanecen ligados a las corazas iónicas y prácticamente no tienen presencia en la región superficial. Para estudiar las nanopartículas empleamos un modelo fenomenológico de regiones dieléctricas que incluye la participación de ambos tipos de electrones. Estudiamos tres aproximaciones para la región superficial; un perfil abrupto donde la densidad decae de su valor del bulto a cero a partir de un cierto radio R, un perfil de un escalón de altura bulto nb/2 y ancho c, y finalmente un perfil lineal de rampa suave con una pendiente fija. Para los tres casos los electrones d fueron incluidos vía un fondo polarizable de radio R-c con función dieléctrica εd tomada de datos experimentales para el bulto de Ag. En la gráfica mostramos el tiempo de relajación en función del radio de la nanopartícula calculado con nuestro modelo para las distintas

aproximaciones de la región. Podemos observar que al igual que lo observado experimentalmente, el tiempo de relajación es mayor para partículas de mayor radio; es decir, el tiempo de relajación decrece con el tamaño de las partículas. Podemos concluir que la ausencia de apantallamiento por electrones d en la región superficial hace que la interacción electrón-electrón sea más grande. Debido a que para una partícula esférica la razón superficie/volumen va como el inverso del radio es de suponer que para

partículas pequeñas la dinámica sea más rápida pues involucra una proporción mayor de interacciones no apantalladas.

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radio (nm)

1/g3(x,0.175)1/g1(x,0.175)1/g2(x,0.175)1/g4(x,0.175)

[1] C. Voisin, D. Christofilos, N. Del Fatti, F. Vallée, Phys. Letters. 85 (2000) [2] C. López Bastidas, J.A. Maytorena, A. Liebsch, Phys. Rev. B 65, 035417 (2002)


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TIEMPO DE RELAJACIÓN DE NANOPARTÍCULAS DE PLATA: DEPENDENCIA EN EL TAMAÑO

C. Castro Peña1 – C. López Bastidas21Facultad de Ingeniería, Universidad Autónoma de Yucatán

2Centro de Ciencias de la Materia Condensada, Universidad Nacional Autónoma de México

El objetivo de este trabajo es presentar un análisis teórico sobre los efectos que se tienen en el tiempo de relajación para los diferentes modelos que se tienen en la región superficial para una nanopartícula de plata. Para el estudio de las nanopartículas empleamos un modelo fenomenológico de regiones dieléctricas que incluye la participación tanto de electrones libres como de electrones ligados. Para este modelo utilizamos tres aproximaciones en la región superficial. Calculamos el tiempo de relajación en función del radio de la nanopartícula de Ag. Observamos como el tiempo de relajación decrece con el tamaño de las partículas.

Resumen

El valor de la densidad de electrones s va decayendo hacia el vacío con respecto al valor de la densidad en el interior del material nb. La densidad de electrones tipo d se supone constante hasta un cierto radio RC=R-C y cero a partir de este.

Figura 3. Grafica del tiempo de relajación en función del radio para una nanopartícula de Ag

•Podemos observar en la gráfica que el tiempo de relajación decrece con el tamaño de las partículas.

•La relajación se da en una escala de tiempo del orden de femtosegundos debida a la interacción electrón-electrón que es mucho más rápida que una interacción electrón-fonón.

•Debido a que para una partícula esférica la razón superficie/volumen va como el inverso del radio es de suponer que para partículas pequeñas la dinámica sea más rápida pues involucra una proporción mayor de interacciones no apantalladas.

•Para la superficie se han dado distintos modelos de la distribución de los electrones s que en él se encuentran; proponemos mejorar los modelos que rigen las descripciones de estos electrones, ya sea el Jellium, o un nuevo modelo para el entendimiento de los electrones en la superficie.

•Un perfil realista de la superficie puede dar buenos resultados en el estudio de las propiedades de los materiales.

Conclusiones

Referencias:

•[1] C. Voisin, D. Christofilos, N. Del Fatti, F. Vallée, Phys. Letters Vol. 85 (2000)

•[2] C. López Bastidas, J.A. Maytorena, A. Liebsch, Phys. Rev. B 65 (2002)

Modelos aproximados para la región superficial

Trabajo experimental IF PUMP – UV PROBE

Recientes estudios experimentales [1] han logrado medir en tiempo real el tiempo de relajación debido a la interacción electrón-electrón en nanopartículas de Ag. Se ha encontrado que existe una relación de dependencia entre el tiempo de relajación y el tamaño de las nanopartículas. Esta relación fue estudiada a través de un experimento IF PUMP - UV PROBE.

Para analizar la dinámica del tiempo de relajación de la nanopartícula se utiliza un modelo fenomenológico en el cual proponemos tres aproximaciones en la región superficial. Se sabe que en un metal noble; como es el caso de Ag, tanto los electrones tipo s como los ligados tipo d participan en la respuesta dieléctrica del material [2].

Con un pulso de bombeo infrarrojo se excita al sistema y con un pulso de sonda ultravioleta se estudia.

Por medio de un láser pulsado se varia el tiempo entre el pulso de bombeo y la sonda.

En este trabajo se hace un análisis teórico en que se estudian los efectos que tiene la región superficial y el tamaño en el tiempo de relajación de una nanopartícula de Ag.

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radio (nm)

1/g3(x,0.175)1/g1(x,0.175)1/g2(x,0.175)1/g4(x,0.175)

Resultados

Graficamos el tiempo de relajación en función de diferentes valores del radio de la nanopartícula de Ag.

Figura 1. Experimento IF PUMP – IV PROBE

Figura 2. Modelos propuestos para la región superficial

Agradecimientos: A la Dra. Catalina López por su amistad y dedicación hacia conmigo en el desempeño de este trabajo y al personal organizador del CCMC-UNAM que me dio la oportunidad de participar en este verano de investigación.



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Estados de Campo Cristalino en NaCoO2

Daniela Moreno Fernández Ingeniería Química, UNISON, Hermosillo Sonora, 83000, México

Armando Reyes Serrato Centro de Ciencias de la Materia Condensada, UNAM

Km. 107 Carretera Tijuana-Ensenada, Ensenada, BC, 22800, México El descubrimiento de superconductividad a alta Tc en óxidos con iones 3d ha revelado los defectos de la falta de conocimiento del magnetismo 3d. Actualmente no entendemos completamente la superconductividad ni tenemos conocimiento consistente de las propiedades eléctricas y magnéticas de los compuestos que contienen iones 3d. Trataremos a los electrones 3d de la capa incompleta como un sistema atómico fuertemente correlacionado, para lo cual se extiende la Teoría Atómica Cuántica al Estado Sólido (QUASST) y poder describir compuestos 3d. [1] Los compuestos NaxCoO2 son de gran interés desde el descubrimiento de superconductividad en sus compuestos hidratados. El ion Co se encuentra en un octaedro local de oxigeno, donde la diagonal del octaedro esta a lo largo del eje hexagonal de la celda. En esta construcción estructural se puede realizar una distorsión trigonal expandiendo/comprimiendo la distancia entre los planos del oxigeno. En los compuestos NaxCoO2 coexisten los iones Co3+ y Co4+ pero nos enfocaremos solo al caso del NaCoO2 (x=1), donde solo existen iones Co3+ y no hay problema de segregación o desproporcionalización de carga. Los 25 estados que se muestran en los trabajos relacionados a este material, son solo una pequeña parte de la estructura electrónica completa del ion Co3+ , estos niveles originados del termino 5D se calcularon por diagonalización directa del Hamiltoniano en base |LSLzSz> de la forma:

el cual se calculó utilizando el programa AMOS (Atomic Magnetism of Solids). En QUASST se considera que el NaCoO2 estequiométrico tiene estructura intrínseca cristalográfica perfecta. Durante la formación del compuesto hay transferencia de electrones; los iones Na+ y O2- tienen capas cerradas mientras que el Co3+ tiene 6 electrones d, de ahí el magnetismo y la estructura electrónica de baja energía. Esto es lo que se cree le da a este compuesto la propiedad de ser un gran superconductor. [2] [1] Strongly correlated crystal field approach to 3d oxides – the orbital magnetism in 3d-ion compounds. R.J. Radwanski, Z. Ropka. cond-mat/0404713 [2] Crytal field states in NaCoO2 and in wet cobalt superconductors (NaxCoO2). R.J. Radwanski, Z. Ropka. cond-mat/0602592


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ESTADOS DE CAMPO CRISTALINO EN NaCoO2

QUASST: Quantum Atomistic Solid-State Theory

INTRODUCCIÓN

Daniela Moreno FernándezIngeniería Química, UNISON, Hermosillo Sonora, 83000, México

Armando Reyes SerratoCentro de Ciencias de la Materia Condensada, UNAM

Km. 107 Carretera Tijuana-Ensenada, Ensenada, BC, 22800, México

El descubrimiento de superconductividad a alta Tc en óxidos con iones 3d ha revelado los defectos de la falta de conocimiento del magnetismo 3d. Actualmente no entendemos completamente la superconductividad ni tenemos conocimiento consistente de las propiedades eléctricas y magnéticas de los compuestos que contienen iones 3d. Trataremos a los electrones 3d de la capa incompleta como un sistema atómico fuertemente correlacionado, para lo cual se extiende la Teoría Atómica Cuántica al Estado Sólido (QUASST) y poder describir compuestos 3d.

Modelo teórico para describir propiedades magnéticas y electrónicas de compuestos 3d

Hay errores y simplificaciones

La idea general es conservar la estructura electrónica atómica en un sólido

CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFÍA

DESARROLLO

Este trabajo es una recopilación de las ideas expuestas por otros autores [1] que hemos estudiado durante el período de la Estancia de Verano Jóvenes a la Investigación 2006, la información que se muestra a continuación ya ha sido publicada anteriormente por los autores originales.

Aquí sólo trataremos de explicar el comportamiento de los electrones 3d de la capa abierta del ion Co en el compuesto NaCoO2 los cuáles se cree son los posibles causantes (junto con otros factores) de las propiedades superconductoras; también analizar los diferentes factores que influyen y como afectan estos en el desdoblamiento de los niveles de energía que se generan.

[1] Strongly correlated crystal field approach to 3d oxides – the orbital magnetism in 3d-ion compounds. R.J. Radwanski, Z. Ropka. cond-mat/0404713[2] Crytal field states in NaCoO2 and in wet cobalt superconductors (NaxCoO2). R.J. Radwanski, Z. Ropka. cond-mat/0602592[3] Una revisión de superconductividad como una transición de fase. L.E. Young, S.A. Ramírez, R. Baquero. Revista Colombiana de Física, Vol.38, No.2 , 2006[4] http://www. tiger.berkeley.edu

AGRADECIMIENTOSQuiero agradecer en principio a mi asesor, el Dr. Armando Reyes, a Jorge y Eduardo por su apoyo y por aguantarnos, a mis compañeros de la casita V.I.P. como nos llaman y a todo el personal del CCMC-UNAM por esta oportunidad que nos dieron para aprender un poco lo que es hacer investigación.

Los compuestos NaxCoO2 son de gran interés desde el descubrimiento de superconductividad en sus compuestos hidratados; se cree que esto se debe a la configuración electrónica del ionCo, y más específicamente a los electrones 3d.

El ion Co se encuentra en un octaedro local de oxígeno (Fig.1), donde la diagonal del octaedro está a lo largo del eje hexagonal de la celda hexagonal, como se muestra en la Fig. 2. En esta construcción se puede realizar una distorsión trigonal (Fig.2b) al expandir o comprimir la distancia entre los planos de oxígeno modificando así algunas de sus propiedades.

En los compuestos NaxCoO2 coexisten los iones Co3+ y Co4+, pero en nuestro caso (x=1) solo hay iones Co3+ por lo que no hay problema de segregación o desproporcionalización de carga.

Los iones Co3+ en el NaCoO2 se encuentran en estado no magnético; este se puede cambiar a estado magnético variando el contenido de sodio y agua, debido a que así disminuye la fuerza del campo cristalino dejando al subtérmino 5T2g como subtérmino base.

RESULTADOSUtilizamos el programa AMOS (Atomic Magnetism of Solids) para obtener el desdoblamiento de los niveles de energía del ion Co3+ que se muestra en la Fig. 6, el cual es muy similar a los obtenidos por los autores originales (Fig. 4 y 5).

Los 25 niveles originados del término 5D y sus funciones se calcularon por diagonalización directa del Hamiltonianoen base |LSLzSz> de la forma:

Donde el primer término se refiere al efecto del campo cristalino, el segundo al acoplamiento espín-órbita y el último al efecto Zeeman debido a un campo externo.

Fig.4 Estructura electrónica de los subtérminos cúbicos del ion Co3+ en el campo cristalino octaédrico.

Fig.5 Estructura electrónica de baja energía del ion Co3+ calculada, originada del subtérmino 5T2g

5T2g

80.92 meV

31.37 meV0 meV

Fig.6 Desdoblamiento obtenido con el programa AMOS.Fig.1 Estructura del NaCoO2

Fig.2 Octaedro de CoO2, b) octaedro distorsionado

Observamos que hay varios factores que afectan los niveles de energía: el acoplamiento espín-órbita, efecto Zeeman debido a un campo externo y el campo cristalino. Haciendo variaciones a estos parámetros concluimos que el acoplamiento espín-órbita es el que afecta más la energía. También observamos que el campo cristalino varia inversamente proporcional a la energía, es decir, al aumentar el valor del parámetro del campo, la energía disminuye; mientras que el valor del parámetro de campo externo no genera un cambio apreciable en la energía.b)a)



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Jugando con el vacío

Edna Samara Pérez Gutiérrez Centro De Estudios Tecnológicos Industrial y de Servicios no. 74

Calle 22 Norte # 319 ex ejido chapultepec Jesús Antonio Díaz Hernández

Universidad Nacional Autónoma de México Km. 107 Carretera Tijuana-Ensenada, Ensenada BC

Cuando uno trata de imaginar el vacío, lo primero que viene a la mente son las regiones interestelares, en donde prácticamente no hay materia entre una galaxia y otra. Quizá pensemos así porque tenemos la idea de que en el vacío no existe nada, pero técnicamente se denomina vacío al lugar donde la presión que se mide es menor que la presión atmosférica normal. Hay diferentes clases de vacío: grueso o primario, medio, alto y ultra alto, y en cada caso, la presión es cada vez menor (o el vacío es cada vez más alto). Cada régimen de vacío tiene un comportamiento diferente, y sobre todo, un cierto tipo de aplicaciones, que son las que hacen del vacío algo tan importante. Existe gran variedad de usos del vacío que son de importancia para muchas industrias y desarrollos tecnológicos, para la ciencia y para la vida diaria. El vacío se aprovecha en diversas industrias, que van desde la alimenticia hasta la automovilística, la aviación, la obtención de medicamentos, etc. Se puede decir que el área de influencia del vacío afecta a la mayoría de las industrias, lo cual le da un lugar preeminente en el desarrollo tecnológico de un país. El vacío tiene muchas aplicaciones prácticas, por ejemplo en el tubo de la aspiradora hasta el interior de la misma, arrastrando polvo y otras partículas. Los focos tienen un vacío en su interior para impedir que las moléculas de aire reaccionen con el filamento caliente y lo fundan. Como el vacío es un excelente aislante del flujo del calor, los termos tiene un vacío entre sus paredes internas y externas. Para crear un vacío no necesitamos precisamente estar en el espacio exterior, también podemos crearlo en una cámara de vacío en la cual extraemos las moléculas o quitamos la presión que existe dentro de ella, así podemos dejarlo no con un vacío total o perfecto, pero si le podemos quitar presión interna, en estas cámaras son de gran uso para estudiar la estructura de los metales si estos son puros y no se mezclaran con los distintos gases que existen a temperatura ambiente. En este pequeño curso no solamente me dedique a leer artículos sino que también pude experimentar diversas prácticas, como por ejemplo; en un recipiente con tapadera colocamos dentro de él un globo con poco aire, al recipiente le sacamos el aire y el globo comenzó a expandirse por que las moléculas que hacían que el globo estuviera comprimido ya no estaban y las que estaban dentro del globo le ganaron a las moléculas que estaban a fuera. También realizamos otra práctica en la cual en un tubo de ensayo le introducimos un poco de agua y le comenzamos a sacar el aire (hacerle un vacío) y ésta comenzó a hervir ya que la presión que ejercían las moléculas del aire ya no está y las mismas moléculas de la superficie del agua al no tener con quien chocar se sienten atraídas por la bomba donde se extrae el aire y les brinda mayor energía lo cual quiere decir que las que tienen más energía se eleven y las que no tienen energía se van juntando hasta que se convierten en hielo, esto sería otra forma de hacer hervir el aire sin aplicarle calor aunque, obviamente, la temperatura del agua descienda.


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JUGANDO CON EL VACíO

Comúnmente nos atrevemos a pensar en el aire, como si no fuera nada. Si miramos un recipiente que no contiene nada más que aire, lo describimos como “vacío”. Quizá pensemos así porque tenemos la idea de que en el vacío no existe nada, pero técnicamente se denomina vacío al lugar donde la presión que se mide es menor que la presión atmosférica normal.La densidad del aire es de unos 0.00128 gr./cm3,a la del mercurio que es de 13.546 gr./cm3 (lo cual es 10,583 veces la densidad del aire). Esto significa que una columna de mercurio suspendida en un tubocerrado debe estar contrarrestada por una columna de aire 10,583veces mas alta que la columna de mercurio. Entonces dado que la presión del aire soporta 75cm de mercurio, la columna de aire debe medir 8.04km de altura

Esto fue un descubrimiento revolucionario.Hasta entonces se había supuesto más o menos que el aire se

extendía hacia arriba indefinidamente, tan alto como la luna y, posiblemente, tan alto como las estrellas.Todo esto fue descubierto por el físico italiano Evangelista Torricelli en 1643.

Edna Samara Pérez Gutiérrez Jesús Antonio Díaz Hernández CETis No. 74 CCMC‐UNAM

Ahora, por primera vez, se sabía que la atmósfera era un fenómeno estrictamente local (de la tierra), y que mas allá no había nada. Entonces se comenzó aceptar que entre la tierra y la luna había un vacío mayor o menor, o nada. Según se mire, el experimento de Torricelli resultó ser el descubrimiento del espacio.

Pero, Pero, ¿¿cucuáál vacl vacíío es el vaco es el vacíío?, o?, ¿¿Completamente vacCompletamente vacíío?o?

Sabemos que los gases están comprimidos y son más densos cuando se hayan bajo presión. Los gases que conforman la atmósfera en la que respiramos están comprimidos desde arriba por kilómetros de aire, de modo que vivimos en un mar de gases muchísimo más denso de lo que podría ser si no fuese, por la presión. Por esta razón, el aire se hace menos denso a medida que aumenta la altura. Al hacerse menos denso, se extiende más hacia arriba y logra una altura de entre 9 y 10 km.

Así, en la cima del Everest, que tiene 8.8 km. de altura, la densidad atmosférica es sólo de unos 3/8 sobre el nivel del mar. Esto es insuficiente para permitir que nuestro aparato respiratorio mande oxígeno suficiente a los pulmones para poder respirar

En realidad el vació completamente vació o perfecto no existe, incluso en las regiones remotas del espacio exterior se encuentran aproximadamente una partícula por cada cm3 del espacio. Lo único que podemos hacer es extraer el aire para lograr que queden menos moléculas y reducir la presión.

¿¿Que es el vacQue es el vacíío?o?En latín vacío, significa desocupado o falta de contenido. Lo definen como un espacio en el cual se le ha quitado el aire y todo los gases o según la definición mas estricta, espacio absolutamente libre de materia.

A 3,000 km sobre el nivel del mar, la atmósfera es menos de una millonésima de billonésima parte, pero todavía hay 10,000 partículas por cm3. Incluso a 30,000km (1/12 veces la distancia a la luna) hay 10 partículas por cm3.

De acuerdo con la definición de la Sociedad Americana de Vacío (1958), el término vacío se refiere a cierto espacio lleno con gases a una presión total menor que la presión atmosférica, por lo que el grado de vacío se incrementa en relación directa con la disminución de presión del gas residual. Esto significa que en cuanto más disminuyamos la presión, mayor vacío obtendremos, lo que nos permite clasificar el grado de vacío. Entonces, podemos hablar de bajo, mediano, alto y ultra alto vacío, en correspondencia con intervalos de presiones cada vez menores. Cada intervalo tiene características propias.

Bajo Mediano Alto Muy alto Vacío súper alto10 102 103 1 10-1 10-2 10-3 10-4 10-6 10-8 10-10 10-12 10-14 10-16

Presión en torr

Bajo y mediano vacío: los gases que componen el aire se evacuan a diferentes velocidades y esto altera la composición de gases del aire residual.

Alto y muy alto Vacío: La composición de gases residuales presenta un alto contenido de vapor de agua (H2O).

Ultra alto vacío: Las superficies internas del recipiente se mantienen limpias de gas. En este intervalo el componente dominante de los gases residuales es el hidrógeno

La importancia del vacío no estriba tanto en su generación, ni en el significado físico que tiene, sino en su gran utilidad que lo hace acreedor de un número enorme de estudios y usos. Dependemos del vacío desde en el proceso fundamental de respirar, hasta en los más grandes adelantos industriales y científicos. La tecnología de vacío, por otro lado, ha contribuido al avance médico, y un ejemplo de esto es el equipo utilizado en la respiración artificial.Cuando el acto de la respiración ha cesado, se puede renovar el aire en los pulmones con este método

Como podemos ver, el vacComo podemos ver, el vacíío forma parte indispensable de nuestra vida diaria, no solo se o forma parte indispensable de nuestra vida diaria, no solo se reduce al espacio exterior como comreduce al espacio exterior como comúúnmente pensamos. Si no fuese por el vacnmente pensamos. Si no fuese por el vacíío sin duda o sin duda

alguna no tendralguna no tendrííamos ni la cuarta parte de la tecnologamos ni la cuarta parte de la tecnologíía que tenemos hoy en da que tenemos hoy en díía.a.



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Nanoletrero Usando AFM-Nanoindentacion

Edwin Camargo Chávez1 Enrique Samano2

1Facultad de Ingeniería-UABC, Mexicali, B.C. 2Centro de Ciencias de la Materia Condensada-UNAM, Ensenada, B.C.

El nanoindentador es un instrumento novedoso utilizado para la determinación de propiedades mecánicas de películas delgadas. En su versión básica consiste en un transductor que reemplaza la cabeza usual de un microscopio de fuerza atómica (AFM, por sus siglas en inglés). El transductor normalmente está formado por tres placas paralelas donde en una de ellas se coloca un pequeño cilindro de Ti con una punta de diamante en su extremo. La punta de diamante ideal tiene un solo átomo, en nuestro caso se usó una punta comercial tipo Berkovich que es un tetraedro con un radio de curvatura de 100 nm, aproximadamente, en su ápice. La punta de diamante se usa tanto para realizar las indentaciones como para capturar las imágenes en modo AFM antes y después de las indentaciones. Como una aplicación de esta técnica, en condiciones ambientales la punta de diamante puede usarse como un punzón para hacer un nanoletrero en bajo-relieve. Creamos varios nanoletreros sobre una superficie de acero inoxidable, la cual fue previamente limpiada y pulida. Entre otros, CCMC, UNAM y un círculo. Con este método también se probó la repetibilidad de posicionar o colocar el piezoeléctrico sobre la superficie de una muestra.


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El microscopio de fuerza atómica fue inventado en 1986. Este nace de su antecesor inmediato, el microscopio de tunelaje. Estos dos tipos de microscopio abrieron un nuevo campo en la investigación sobre nanociencias, al posibilitar la observación y análisis con resolución manométrica en condiciones ambientales.Otra forma de AFM es la nanoindentación, una punta de diamanteremplaza un cantilever convencional. La punta de diamante puedeusarse como un punzón para hacer un nanoletrero en bajo-relieve.

Edwin Camargo ChEdwin Camargo Cháávezvez11

Enrique SamanoEnrique Samano22

1Facultad de Ingeniería-UABC, Mexicali, B.C.2Centro de Ciencias de la Materia Condensada-UNAM, Ensenada, B.C.

Como estudio previo se limpió y pulió una muestra de aluminio parahacer un nanoletrero. Sin embargo ya que el aluminio es un materialmuy suave y plástico se determino que no era el material apropiadopara realizar el propósito deseado. De aquí que se utilizó acero inoxidable como el material base ya que es más duro y no se contamina con facilidad de aquí que al limpiarlo y pulirlo es posible obtener una superficie homogénea más lisa y llana que el aluminio. La limpieza se realizo por ataque químico y el pulido por lijas de SiC y Al2O3. El acero inoxidable se utilizo para indentar ya que obtuvimos una mayor uniformidad en su superficie y sea mas durable la huella dejada por la punta

Los resultados obtenidos indican que es difícil realizar una figura exactas en cualquier materialya que las posiciones dadas por el piezoeléctrico

no son reproducibles.

La dureza de estas dos muestras tienen unadiferencia muy notable, 1.33 GPa para el Al

y 11.8 GPa, para el acero.

Sin embargo, creemos que el nanoletrero de CCMC resulto ser bastante nítido y claro a pesar

de hacerse en condiciones ambientales.

AFM Nanoindentador

Transductor

Punta Tipo Berckovich.

Curva típica de carga y descarga en acero

Corte transversal en el nanoletrero



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FISICA DE DISPOSITIVOS EMISORES DE LUZ

Elizabeth Delgado Martínez1, Karina Viridiana Chávez Hernández2, Armando Pérez3, Oscar Contreras3y Eduardo G. Perez1.

1Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas, UANL 2Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierías, U. de G.

3Centro de Ciencias de la Materia Condensada, UNAM

La Luminiscencia es la emisión de luz por ciertos materiales conocidos como materiales luminiscentes. Se presenta cuando un sólido es excitado por radiación u otro tipo de energía externa recombinando sus electrones en distintos niveles de energía. Un caso particular de materiales luminiscentes es el de los semiconductores. Estos materiales presentan una estructura cristalina. Su conductividad eléctrica se encuentra entre la de los metales y los aislantes.

Los semiconductores se clasifican según su pureza en intrínsecos (puros) y extrínsecos (con cierto grado de impureza o dopaje). Estos últimos se dividen en tipo p y tipo n. Los de tipo n tienen mayoritariamente portadores de carga negativa y los tipo p son principalmente carentes de electrones con respecto al material semiconductor, portadores de carga positiva. La conductividad eléctrica en un semiconductor es generalmente sensible a la temperatura, campos magnéticos, e impurezas en el material. Esta sensibilidad hacen de los semiconductores uno de los materiales mas importantes para aplicaciones en electrónica. Algunos dispositivos opto-electrónicos más cotidianos son

Diodos Emisores de Luz: son dispositivos con uniones p-n cuyas regiones p y regiones n son fabricadas del mismo material semiconductor. El color de la luz emitida está determinado por el ancho de banda prohibida del propio semiconductor. La producción de luz se lleva a cabo al aplicar un campo eléctrico, generando una recombinación electrón-hueco en la juntura de la unión p-n. Pozo Cuántico: Resulta por la incorporación de un material semiconductor llamado material activo cuya energía Eg es menor a la del semiconductor matriz. Para la incorporación de este semiconductor activo, se debe agregar un material que presente una estructura cristalina muy similar al del material matriz en el cual se crece. Al aplicar un campo eléctrico a este dispositivo, se da lugar a una recombinación preferencial en el pozo cuántico, llevándose a cabo la emisión de luz en éste. Pozos Cuánticos Múltiples: presentan varios pozos cuánticos, pero a diferencia del mencionado anteriormente, el ancho (espesor de la capa) de estos pozos es mucho menor. La física del funcionamiento es similar ya que al aplicar un campo eléctrico los electrones tienden a ocupar estos pozos y es ahí principalmente donde se lleva a cabo la recombinación y emisión de luz. La eficiencia de este dispositivo es aumentada por una barrera cuántica, que se inserta después de los pozos cuánticos, la cual impide que los electrones sigan su trayectoria y los retiene en la estructura de pozos.


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FISICA DE LOS DISPOSITIVOS EMISORES DE LUZ (LED)

Luminiscencia

Un fenómeno físico de especial interés que se presenta en la naturaleza es la luminiscencia, esto es, la emisión de luz producida por diversos materiales cuando no es estimulada por calor.La radiación electromagnética puede ser absorbida o emitida por cualquier material, dependiendo de su forma de excitación. La luz son ondas electromagnéticas en el rango del espectro visible. La luz del visible abarca la región de los 380 -780 nm, dentro del espectro electromagnético. Las ondas electromagnéticas viajan a la velocidad de la luz, c, y su energía puede determinarse en función de su longitud de onda o frecuencia, según la siguiente relación:

E= hc/λ=hν

Figura 2: Proceso de emisión de luz en el átomo de mercurio (Hg).

Tipos de luminiscencia

Por ejemplo: en las lámparas de mercurio, esto se lleva a cabo cuando los electrones del átomo de mercurio son excitados por algún tipo de radiación o energía externa y pasan de un estado base a un estado de mayor energía. Al liberarse electrones de niveles de energía internos se crean huecos. Estos huecos pasan a ocuparse inmediatamente por electrones de niveles mas externos, liberando un exceso de energía en forma radiación electromagnética en el rango del visible, cuya energía será la diferencia entre ambos niveles energéticos.

La energía activadora es de origen electromagnético ( rallos UV, rayos X, o catódicos)

Fotoluminiscencia:

Mediante la aplicación de un haz de electronesCátodo luminiscencia:

Mediante la aplicación de un campo eléctricoElectroluminiscencia:

Se lleva a cabo cuando se ioniza un átomo, arrancando un electrón de capas internas

Ionoluminiscencia:

Material Semiconductor: Desde el punto de vista eléctrico, existen tres tipos de materiales, los conductores, los aislantes y los semiconductores. En todos los materiales existen bandas de energía que se generan al traslaparse los orbitales electrónicos de los átomos al formar el sólido. En un conductor, la banda de energía más externa a los átomos, ocupada por electrones, está parcialmente llena. Los estados electrónicos no ocupados le da posibilidad a los electrones de moverse. En un aislante, la última banda de energía ocupada por electrones está completamente llena. La siguiente banda de energía esta vacía. Entre estas dos bandas existe un espacio de energía que no puede ser ocupado y es conocido como energía prohibida o gapde energía (Eg). Un semiconductor es un aislante, pero con un valor de energía Eg entre 0.5 y 3 eV, valores de energía comparables a la luz visible. Al ser pequeña esta energía, Eg, se tiene la probabilidad estadística de que electrones de la banda de valencia puedan ser excitados a los estados vacíos de la banda de conducción y contribuir así a un flujo de corriente eléctrica por electrones en la banda de conducción y por huecos en la banda de valencia.

Tipo p: Se obtienen añadiendo elementos con carencia de electrones.

Tipo n: Se obtienen llevando a cabo el proceso dedopado añadiendo elementos que contengan electrones extras.

Intrínsecos: son materiales puros ypueden ser de uno o máselementos

Extrínsecos: Materiales con cierto grado de impurezas.

Figura 1: Espectro electromagnético en el rango del visible

380Longitud de onda λ

Figura 3: Bandas de energía de un conductor y de un aislante

Conductor

Banda de conducción

Banda de valencia

Banda de energía prohibida


Banda de valencia

Aislante

Figura 4: Diagrama de un semiconductor (a) tipo n, (b) tipo p.

La luminiscencia en los semiconductores se lleva acabo mediante la recombinación de electrones y huecos. Al aplicar un campo eléctrico se genera una corriente a través del semiconductor, la cual produce la excitación de electrones que son transferidos de la banda de conducción a la banda de valencia. Durante el proceso de recombinación, la diferencia en energía entre ambos niveles, es liberada en radiación electromagnética, luz. En la fabricación de dispositivos emisores de luz, el espacio entre la banda de conducción y la de valencia define la longitud de onda (color) de la radiación emitida.

Diodo Emisor de LuzUn Diodo Emisor de Luz (LED por sus siglas en inglés), es un dispositivo semiconductor que emite radiación cuando se hace pasar un flujo de corriente eléctrica a través de éste en sentido directo. El diodo es una unión p-n cuyas regiones p y regiones n son fabricadas del mismo material semiconductor. El color de la luz emitida está determinado el propio semiconductor. La energía del fotón es aproximadamente igual a la energía de la banda prohibida del material semiconductor que forma la unión p-n.

Figura 5: Diagrama de bandas de energía de una unión p-n sin campo eléctrico, (b) con campo

eléctrico en modo directo.

Dispositivo emisor de luz con un pozo cuántico: Ciertos tipos de LED’s son fabricados de manera diferente a las tradicionales uniones p-n. En éstos, se fabrica un pozo cuántico entre las regiones p y n, el cual resulta por la incorporación de un material semiconductor llamado material activo, cuya energía, Eg, es menor a la del semiconductor matriz. Para la incorporación de este semiconductor activo, se debe agregar un material que presente una estructura cristalina muy similar al del material matriz en el cual se crece. Al aplicar un campo eléctrico a este dispositivo, se da lugar a una recombinación preferencial en el pozo cuántico, llevándose a cabo la emisión de luz. El color de la luz emitida dependerá del valor de energía EgA del pozo cuántico.

Figura 6: (a) Formación de un pozo quántico en un semiconductor de GaP. (b) Diagrama de bandas de una unión p-n con un pozo cuántico. (c) Micrográfica de un LED de GaP en sección transversal, indicando la posición del pozo cuántico.

Dispositivos a base de multibarreras cuánticas:

Estos dispositivos presentan varios pozos cuánticos, pero a diferencia del mencionado anteriormente, el ancho (espesor de la capa) de estos pozos es mucho menor. La física del funcionamiento es similar ya que al aplicar un campo eléctrico los electrones tienden a ocupar estos pozos y es ahí principalmente donde se lleva a cabo la recombinación y emisión de luz. La eficiencia de este dispositivo es llevada a cabo por una barrera de potencial justo después de los pozos cuánticos, reteniendo a los electrones en esta zona. Éste efecto se realiza al existir una mínima probabilidad para que un electrón pueda atravesar esta barrera de potencial. Ésta técnica es de mayor eficiencia en los dispositivos luminiscentes, solo que su fabricación es mas complicada ya que requiere crecer varias capas muy delgadas de un material sobre otro. Así como para un pozo cuántico tenemos una zona activa, en el caso de pozos múltiples se tienen varias zonas activas. De igual forma, el color de la luz depende del valor de energía Eg de los pozos cuánticos.


Banda de valencia

a) Banda de conducción

Banda de valencia

b)

Cargas negativas (electrones)

Cargas positivas (huecos)

Algunas aplicaciones de dispositivos semiconductores son: LED’s, transistores, dispositivos opto-electrónicos, circuitos integrados, etc…

a) b)

Figura 8: LED azul a base de InGaN

Sustrato de silicio

AlN:SiGaN:Si

AlN:Si

GaN:Si

AlN:Si

GaN:Si

Regiónemisora

GaN:Si“Barreras cuánticas”

5 xIn xG

a 1-xN

/ GaN

Región Emisora

0.5 μm

“defectos”

Eg EgA

InG

aN

InG

aN

InG

aN

InG

aN

GaN GaN GaN

GaN(GaN)

Figura 7: Diagrama de bandas de energía de pozos cuánticos múltiples a base de InGaN en un semiconductor de GaN.

GaP: tipo-p

GaP :tipo-n

GaPInAl Material activo GaPInAl

GaP: tipo-p

GaP :tipo-n

Todos los semiconductores son aislantes ideales a temperatura de cero absoluto. La conductividad de un semiconductor, depende de la temperatura, iluminación, campos magnéticos, eléctricos e impurezas en el material.

Los semiconductores se dividen en

Conclusiones:

Agradecimientos

Elizabeth Delgado Martínez1, Karina Viridiana Chávez Hernández2, Armando Pérez3,Oscar Contreras3y Eduardo G. Perez1.1Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas, Universidad Autónoma de Nuevo León

2Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierías, Universidad de Guadalajara3Centro de Ciencias de la Materia Condensada, UNAM

Se agradece la ayuda de los técnicos académicos Ing. Israel Gradilla e Ing. Luis Gradilla. Las autoras agradecen al Centro de Ciencias de la Materia Condensada el apoyo recibido para asistir a este programa de Jóvenes a la Investigación.

El fenómeno de emisión de luz en LED’s se presenta por diferentes fenómenos físicos, siendo los principales: uniones p-n, pozo cuántico y pozos multiples. El color de la luz emitida queda determinado por el valor de la banda de energía prohibida en el pozo cuántico

hhνν

+80e

5d

6s



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EL HIDRÓGENO COMO FUENTE DE ENERGÍA

Ernesto Martínez Sandoval CBTIS Km. 115 Carr. Tran peninsular S/N, Col. El Cipres., C.P. 22800.

Ensenada, B.C Gabriel Iván Canto Santana

CCMC-UNAM Km. 107 Carretera Tijuana-Ensenada, Apdo. Postal, 2681, CP. 22800, Ensenada, B.C.

Con un pequeño análisis de los problemas ambientales que estamos viviendo nos damos cuenta de los daños irreversibles que se van a ocasionar en algunos años más; esto se le atribuye a los hidrocarburos que en la actualidad son nuestra principal fuente de energía en el mundo y por lo tanto nuestros principales contaminantes. Al habernos percatado de esto se están buscando alternativas de producción de energías renovables con menor impacto ambiental. Últimamente se ha puesto a consideración el hidrógeno como sustituto principal de los hidrocarburos, por que se ha encontrado que sus propiedades satisfacen los requerimientos fijados a fin de sustituir a los hidrocarburos. En particular el Hidrogeno tiene la ventaja de que su utilización solo produce agua pura (H2O) como residuo, además de ser un elemento muy abundante en la tierra. Por otro lado, hay 3 aspectos importantes que se tienen que dominar antes de que se puedan emplear comercialmente, estos son: producción, almacenamiento y distribución. Dentro de los avances que se tienen destacan algunos como son:

• Diversos métodos de producción (pero aun no costeables) • Una variedad de alternativas para almacenarlo, tales como en forma

gaseosa, liquida o en sólidos. Sin embargo, aun no se ha llegado a la meta fijada para su utilización comercial.

En el aspecto del almacenamiento se ha reportado recientemente que los materiales que absorben hidrógeno mejoran su capacidad de almacenamiento cuando son adicionados con partículas metálicas. Este trabajo muestra que si se usaran clusters de tres átomos de titanios, entonces estos tendrían geometría triangular y no lineal.


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INTRODUCCIÓNUno de los principales problemas de la humanidad es el abastecimiento de energía. En la actualidad el uso de recursos no renovables para este propósito está generando gran cantidad de problemas, tales como la contaminación al medio ambiente, el calentamiento global y el deterioro de la atmósfera, entre otros. Además de que las reservas de hidrocarburos se están agotando.

METODOLOGÍA

Se empleó el método del funcional de la densidad de carga.

Se basa en dos teoremas:i) La energía total es un funcional de la densidad de carga electrónica.ii) La energía total es mínima cuando alcanzamos la distribución de carga natural del

sistema.

Así, hemos determinado la configuración de los átomos al encontrar la distribución de carga de mínima energía.

RESUMENPara evitar más daños irreversibles al medio ambiente ocasionados por los hidrocarburos que son nuestra principal fuente de energía, se están buscando alternativas de producción de energías renovables con menor impacto ambiental. El hidrógeno se investiga como sustituto principal de los hidrocarburos, ya que tiene la ventaja de que su utilización solo produce agua pura (H2O) como residuo. Hay 3 aspectos importantes que se tienen que dominar antes de que se pueda emplear comercialmente, estos son: producción, almacenamiento y distribución. En el aspecto del almacenamiento se ha reportado recientemente que los materiales que absorben hidrógeno mejoran su capacidad de almacenamiento cuando son adicionados con partículas metálicas. Este trabajo muestra que si se usaran clusters de tres átomos de titanios, entonces estos tendrían geometría triangular y no lineal.

AlmacenamientoEn cuestión de seguridad y manejo es necesario trabajar aun más porque el hidrógeno es muy explosivo a temperatura ambiente. Para su manejo y almacenamiento se ocupa reducir espacio y costos. Dentro de este contexto la ciencia de materiales esta trabajando para hallar soluciones a estas desventajas del hidrógeno. El objetivo sobre el cual se ha estado investigando es encontrar un material sólido que pueda almacenar hidrógeno para reducir espacio de almacenamiento y que no genere mucho gasto de energía el obtenerlo de vuelta para que pueda ser utilizado.

ElectrólisisGasificadorde biomasa

Hidrógenoalmacenado

Celda de combustible

Por tal situación debemos de implementar energías renovables que sustituyan a los hidrocarburos como principal fuente de energía. Una opción que se ha planteado en los últimos años es el hidrógeno, ya que posee varias ventajas muy llamativas, como son:

• Es un elemento muy abundante.• Es muy eficiente como combustible.• Los residuos de su combustión son tan solo agua.

ConversiónLa implementación del hidrógeno como fuente de energía se ha visto frenada debido a que los dispositivos desarrollados para la producción de energía todavía se encuentran en etapa experimental, por lo que son muy costosos.

ANTECEDENTES EXPERIMENTALES Y TEÓRICOS

Nanotubos salpicados de partículas de Níquel[2] alcanzan una capacidad de almacenamiento de hasta un 2.8.% en peso

Nanotubos decorados con titanio[3]

REFERENCIAS1.- http://www.tecnociencia.es/fecyt/public/index.jsp2.- Hyun-Seok Kim et al., J. Phys. Chem. B 109, 8983-8986, 20053.- T. Yildirim and S. Ciraci, 94, 175501, 2005

AGRADECIMIENTOSEl autor desea agradecer al CCMC –UNAM por el apoyo recibido durante toda la estacia en su institución y a los organizadores del evento “Jóvenes a la investigación” por realizar este tipo de eventos tan motivadores.

ProducciónLa electrólisis es un métodoaltamente eficiente y produce hidrógeno altamente puro pero a costos muy altos.

GasDensidad energéticaa

HIdrógeno 10.7 KJ/LGasolina 31600 KJ/La condiciones normales

Líquido- La densidad energética

aumenta a 8400 KJ/L - Costo muy alto para

llevarlo a esa condición- Aislamiento térmico

SólidoMetas del DOEb:6.5 % en peso62 Kg/m3

b Departamento de energía, USA

Energía total para la geometría lineal1.3 eV

Energía total para la geometría triangular0.0 eV

EL HIDREL HIDRÓÓGENO COMO FUENTE DE ENERGGENO COMO FUENTE DE ENERGÍÍA A

Ernesto MartErnesto Martíínez Sandovalnez SandovalCBTIS Km. 115 Carr. Tran peninsular S/N, Col. El Cipres., C.P. 22800. Ensenada, B.C

Gabriel Gabriel IvIváán Canto Santanan Canto SantanaCCMC-UNAM Km. 107 Carretera Tijuana-Ensenada, Apdo. Postal, 2681, CP. 22800, Ensenada, B.C.

Actualmente existen varias líneas de investigación, algunas de éstas son la producción, la distribución, el almacenamiento y la conversión, entre otras.

RESULTADOS

Evidencias experimentales indican que pequeñas partículas de Níquel sobre la superficie de nanotubos de Carbono permiten aumentar la concentración de moléculas de Hidrógeno en estos materiales. Esto conduce a una mayor capacidad de almacenamiento de Hidrógeno respecto de las mismas estructuras sin partículas de Níquel.

Simulaciones computacionales recientes en nanotubos de carbono decorados con partículas de titanio también sugieren un aumento en su capacidad de almacenamiento. Lográndose hasta un 8 % en peso de Hidrogeno, lo cual resulta muy prometedor en términos de las metas fijadas por el DOE.

En consecuencia, los resultados anteriores nos sugieren que la adición de partículas de metales de transición podría ayudar a conseguir las concentraciones de Hidrógeno necesarias para su implementación en vehículos de transporte.

El resultado teórico de Yildirim[3] es muy prometedor. Sin embargo, como muestra el resultado experimental de Kim[2] las partículas metálicas se adhieren a los nanotubos en forma de cúmulos. Por tanto, una mejor aproximación a los experimentos sería el uso de cúmulos en lugar de átomos en las simulaciones. Estre trabajo busca hallar la configuraciónmás estable de cúmulos de 3 átomos. Mismos que podrian ser puestos sobre nanotubos a fin de determinar su efecto sobre la capacidad máxima de almacenamiento. Esto último vamás allá del alcance del presente trabajo.

CONCLUSIÓN

Estos cálculos muestran que si se usaran cúmulos de tres átomos para simular su efectosobre el almacenamiento de Hidrógeno. Entonces estos deberian aproximarse a la superficie con una geometría triangular, debido a que es más estable.



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SSiimmuullaacciióónn ddee DDiissppoossiittiivvooss EEssppiinnttrróónniiccooss

JJaanneetthh MMiicchheell RRooddrríígguueezz CCoorrtteezz CCEETTiiss ## 7744,, EEnnsseennaaddaa,, BBaajjaa CCaalliiffoorrnniiaa,, MMééxxiiccoo..

DDrr.. FFrraanncciissccoo MMiirreelleess HHiigguueerraa..

DDeeppttoo.. ddee FFííssiiccaa TTeeóórriiccaa,, CCeennttrroo ddee CCiieenncciiaass ddee llaa MMaatteerriiaa CCoonnddeennssaaddaa –– UUNNAAMM,, EEnnsseennaaddaa,, BBaajjaa CCaalliiffoorrnniiaa,, MMééxxiiccoo..

EEssppiinnttrróónniiccaa eess uunn tteemmaa ddee iinnvveessttiiggaacciióónn nnoovveeddoossoo eenn nnaannootteeccnnoollooggííaa.. MMiieennttrraass llaa eelleeccttrróónniiccaa ccoonnvveenncciioonnaall ssee hhaa bbaassaaddoo eenn llaa mmaanniippuullaacciióónn ddee llaass ccaarrggaass eellééccttrriiccaass eenn ddiissppoossiittiivvooss,, eenn eell hhoorriizzoonnttee ddee llaa eessppiinnttrróónniiccaa ssee vviisslluummbbrraa uunnaa nnuueevvaa ccllaassee ddee eelleeccttrróónniiccaa qquuee eemmpplleeaa nnoo ssoollaammeennttee llaa ccaarrggaa eellééccttrriiccaa,, ssiinnoo ttaammbbiiéénn llaa rroottaacciióónn ddee llooss eelleeccttrroonneess ((eessppíínn)).. SSuu pprriinncciippaall iinntteerrééss eess ddee eessttuuddiiaarr mmaanneerraass iinnggeenniioossaass yy pprrááccttiiccaass ppaarraa mmaanniippuullaarr,, ggeenneerraarr yy ddeetteeccttaarr ccoorrrriieenntteess eellééccttrriiccaass ccoonn eessppiinneess ppoollaarriizzaaddooss,, lloo aanntteerriioorr ccoonn pprroommiissoorriiaass aapplliiccaacciioonneess aa llaa eelleeccttrróónniiccaa ddeell ffuuttuurroo.. DDeennttrroo ddeell iinntteerrééss eenn iinnvveessttiiggaacciióónn eenn eessppiinnttrróónniiccaa eessttáá eell ccoonnssttrruuiirr ddiissppoossiittiivvooss eessppiinnttrróónniiccooss qquuee pprroommeetteenn ooffrreecceerr vveelloocciiddaaddeess mmááss aallttaass ddee pprroocceessaammiieennttoo ddee ddaattooss,, bbaajjooss ccoonnssuummooss ddee eenneerrggííaa yy mmaanneejjoo ddee uullttrraa aallttaass ddeennssiiddaaddeess ddee iinnffoorrmmaacciióónn rreessppeeccttoo aa llaa eelleeccttrróónniiccaa aaccttuuaall.. MMii ttrraabbaajjoo eenn mmii eessttaanncciiaa ddee vveerraannoo JJóóvveenneess aa llaa IInnvveessttiiggaacciióónn 22000066 ccoonnssiissttiióó eenn eessttuuddiiaarr llooss eeffeeccttooss yy ddiissppoossiittiivvooss eessppiinnttrróónniiccooss ddee iinntteerrééss ddiiddááccttiiccoo yy pprrááccttiiccoo.. EEssppeeccííffiiccaammeennttee rreeaalliiccéé uunnaa sseerriiee ddee aanniimmaacciioonneess qquuee mmuueessttrraann llaa ffííssiiccaa yy llooss pprriinncciippiiooss ddee ooppeerraacciióónn ddee uunnaa vvaarriieeddaadd ddee ddiissppoossiittiivvooss eessppiinnttrróónniiccooss ddee ffoorrmmaa ssiimmppllee yy ddiiddááccttiiccaa..

21

EFECTO DE MAGNETO RESISTENCIA GIGANTE “GMR”

(Gigant Magnet o Resist enc e)

RESISTENCIA MINIMA

R 0

I

R

I 0

RESISTENC IA MAXIMA

I

RR 0

I 0

-- --

CuFeconductor

Ni

EXPERIMENTO DE O . STERN – W.GERLACH

N

S

HORNO(FUENTE DE ANTOMOS

DE PLATA)

47 36 10 14 5Ag Kr d s=

Experimento de Stern y Gerlach (1922)

Otto Stern (1888-1969)

Walther Gerlach (1889-1979)

47 36 10 14 5Ag Kr d s=

Ag

N

S

TRA N SISTOR DE ESPIN ES

0

- vBeff

- vBeff

-v

Beff

VV/2

++

++

++

++

+++ + + + +

MATERIAL FERROMAGNETICO

MATERIAL SEMICONDUCTOR

Espín en un Campo Magnético

Cero Campo Magnético

Campo Magnético

Efecto de Precesión

B = 0B = 0

Energía

Energía en un Campo Magnético

Espín ´´arriba ´´ = 1

Espín ´´abajo ´´ = 0

N

S

Electrón con:Masa mCarga e

= 1 = 0

Origen del ESPIN del electrón

Espín : momento angular intrínseco(Uhlenbeck & Goudschmidt, 1925)

N

S

Corriente Eléctrica Ordinaria :

Corriente Eléctrica Espín-Polarizada:

SIMULACIÓN DE DISPOSITIVOS ESPINTRÓNICOS

EspintrEspintróónicanica es un novedoso tema de investigacies un novedoso tema de investigacióón en nanotecnologn en nanotecnologíía. En a. En espintrespintróónicanicase vislumbra una nueva clase de electrse vislumbra una nueva clase de electróónica que emplea no solamente la carga elnica que emplea no solamente la carga elééctrica, sino ctrica, sino tambitambiéén su espn su espíín, propiedad cun, propiedad cuáántica que se puede asociar a la rotacintica que se puede asociar a la rotacióón de los electrones. Su n de los electrones. Su principal interprincipal interéés es de estudiar maneras ingeniosas y prs es de estudiar maneras ingeniosas y práácticas para manipular, generar y detectar cticas para manipular, generar y detectar corrientes elcorrientes elééctricas con espines polarizados, lo anterior con promisorias apctricas con espines polarizados, lo anterior con promisorias aplicaciones a la licaciones a la electrelectróónica del futuro [1]. Dentro del internica del futuro [1]. Dentro del interéés en investigacis en investigacióón en espintrn en espintróónica estnica estáá el construir el construir dispositivos espintrdispositivos espintróónicos que prometen ofrecer altas velocidades de procesamiento denicos que prometen ofrecer altas velocidades de procesamiento de datos, datos, bajos consumos de energbajos consumos de energíía y manejo de ultra altas densidades de informacia y manejo de ultra altas densidades de informacióón respecto a la n respecto a la electrelectróónica actual [2]. nica actual [2].

Mi trabajo en mi estancia de verano JMi trabajo en mi estancia de verano Jóóvenes a la Investigacivenes a la Investigacióón 2006 en el CCMCn 2006 en el CCMC--UNAM consistiUNAM consistióóen estudiar diferentes efectos y dispositivos espintren estudiar diferentes efectos y dispositivos espintróónicos de internicos de interéés dids didááctico y prctico y prááctico. ctico. EspecEspecííficamente realicficamente realicéé una serie de animaciones que muestran la funa serie de animaciones que muestran la fíísica y los principios de sica y los principios de operacioperacióón de una variedad de dispositivos espintrn de una variedad de dispositivos espintróónicos de forma simple y didnicos de forma simple y didááctica.ctica.

El inicio de la El inicio de la espintrespintróónicanica estestáá ligado al ligado al descubrimiento del fendescubrimiento del fenóómeno de magneto meno de magneto --resistencia Gigante (GMR, por sus siglas en resistencia Gigante (GMR, por sus siglas en ingles ) (Baibich, 1988). El efecto GMR tiene un ingles ) (Baibich, 1988). El efecto GMR tiene un origen netamente corigen netamente cúúantico y se observa antico y se observa ttíípicamente en estructuras de pelpicamente en estructuras de pelíículas culas delgadas compuestas por capas alternadas de delgadas compuestas por capas alternadas de materiales ferromagnmateriales ferromagnééticos.ticos.

De acuerdo a la fDe acuerdo a la fíísica clsica cláásica, todas las orientaciones (de momento magnsica, todas las orientaciones (de momento magnéético) tico) deben estar presentes en un haz de deben estar presentes en un haz de áátomos, lo que dartomos, lo que daríía un trazo grueso sobre a un trazo grueso sobre la placa fotogrla placa fotográáfica en lugar de la lfica en lugar de la líínea delgada que se forma en la ausencia de nea delgada que se forma en la ausencia de cualquier campo magncualquier campo magnéético. No obstante, Stern y Gerlach encontraron que el tico. No obstante, Stern y Gerlach encontraron que el haz inicial se desdobla en dos partes diferente, demostrando ashaz inicial se desdobla en dos partes diferente, demostrando asíí, la existencia de , la existencia de una contribuciuna contribucióón adicional al momento angular orbital del n adicional al momento angular orbital del áátomo (el momento tomo (el momento angular intrangular intríínseco del electrnseco del electróón).n).

El El transitortransitor de espines tiene un fuente y un colector ferromagnde espines tiene un fuente y un colector ferromagnéética, demodo que tica, demodo que la corriente se inyecta de fuente y que fluye en el canal de espla corriente se inyecta de fuente y que fluye en el canal de espinas polarizados. inas polarizados. Cuando se aplica un voltaje en la compuerta, los espines de los Cuando se aplica un voltaje en la compuerta, los espines de los electrones electrones inyectados tienden a procesar a medida que se mueven en el canalinyectados tienden a procesar a medida que se mueven en el canal. El colector . El colector ferromagnferromagnéético acttico actúúa entonces como filtro de espin rechazando (por el principio a entonces como filtro de espin rechazando (por el principio de excluside exclusióón de n de PauiliPauili) a los electrones con espines no alineados con la ) a los electrones con espines no alineados con la orientaciorientacióón de la magnetizacin de la magnetizacióón del colector, dejando fluir libremente aquellos con n del colector, dejando fluir libremente aquellos con la misma polarizacion que el corrector ferromagnla misma polarizacion que el corrector ferromagnéético, producitico, produciééndose asndose asíí el efecto el efecto transistor ( interruptor). [1,3]transistor ( interruptor). [1,3]

AdemAdemáás de su masa y carga els de su masa y carga elééctrica sus electrones tienen una cantidad intrctrica sus electrones tienen una cantidad intríínseca nseca de momento llamada spin, como si fueran esferas giratorias. Asocde momento llamada spin, como si fueran esferas giratorias. Asociado con el spin, iado con el spin, hay un campo magnhay un campo magnéético como el de una pequetico como el de una pequeñña barra magna barra magnéética alineada con el tica alineada con el eje del espeje del espíín.n.

Mientras que en una corriente elMientras que en una corriente elééctrica ctrica ordinaria el spin apunta en una direcciordinaria el spin apunta en una direccióón n aleatoria y no desempealeatoria y no desempeñña ninga ningúún papel (por n papel (por ejemplo, en la determinaciejemplo, en la determinacióón de la resistencia n de la resistencia de un alambre o en la amplificacide un alambre o en la amplificacióón de un n de un circuito transistor), encontraste los circuito transistor), encontraste los dispositivos de spintronica se basan en las dispositivos de spintronica se basan en las diferencias existentes en el transporte de diferencias existentes en el transporte de electrones con spines electrones con spines ““arribaarriba”” o o ““abajoabajo”” .[1].[1]

Hoy en dHoy en díía, estos materiales pueden ser a, estos materiales pueden ser fabricados para producir cambios significativos fabricados para producir cambios significativos de respuesta GMR ante campos magnde respuesta GMR ante campos magnééticos ticos relativamente pequerelativamente pequeñños y operar una os y operar una temperatura ambiente. [2]temperatura ambiente. [2]

Janeth Michel Rodríguez Cortez Asesor: Francisco Mireles Higuera

CETis # 74 C.C.M.C. UNAM

Calle 22 norte # 319 ex Ejido Chapultepec Km. 107 carretera Tijuana-Ensenada

La primera aplicaciLa primera aplicacióón tecnoln tecnolóógica del fengica del fenóómeno meno GMR fue en las cabezas lectoras de discos GMR fue en las cabezas lectoras de discos duros, introducidas al mercado por IBM en duros, introducidas al mercado por IBM en 1997. Entre otras aplicaciones que se pueden 1997. Entre otras aplicaciones que se pueden mencionar en el efecto GMR destaca la mencionar en el efecto GMR destaca la construcciconstruccióón de memorias no voln de memorias no voláátiles.[2]tiles.[2]

Metal Ferromagnético

Energía

Metal Ferro-magnético

Densidad Electrónica

Conductor

Metal Ordinario

Densidad Electrónica

Energía

ESPIN en sólidos:

REFERENCIAS:[1] D. D. Awschalom, et al. Scientific American, 67-73, June (2002).[2] G. A. Prinz, Science, 282 1660 (1998).[3] L. A. Burgos, Tesis de Licenciatura, FC-UABC (2005).

Cabeza Lectora : Principio de Funcionamiento

0

1

0

0

1

1

CorrienteMáxima

Corriente Mínima

Corriente Eléctrica Espín-Polarizada:

Memoria NO Volátil(MRAM)

RR 0

II 0



22


Síntesis y Luminiscencia del Sr(1-X)EuXAl2O4

Javier I. Martinez Navarro1 , G. A. Hirata2

1Instituto Tecnologico de Sonora. CD Obregon,Sonora, Mexico 2CCMC -UNAM. Ensenada B. C., Mexico, C. P. 22860.

En este trabajo se investigaron las propiedades luminiscentes de polvos de Sr(1-

x)EuxAl2O4 con diferentes concentraciones molares de Eu (1, 3 y 5 % mol) preparados mediante el método de síntesis por combustión nitratos a baja temperatura. El primer paso consiste en disolver los nitratos metálicos Eu(NO3)3•6H2O, Al(NO3)3•6H2O y Sr(NO3)2 con hidrazina (N2H4) de acuerdo a la siguiente fórmula química: (1-x)Sr(NO3)2 + xEu(NO3)3 +2Al(NO3)3+(10)N2H4==>Sr(1-x)EuxAl2O4 + 20H2O + 14N2

La reacción de combustión ocurre entre 210 y 240˚C en un reactor cerrado en condiciones de alta presión de Argón. El polvo obtenido después de la reacción se procesa en un horno tubular en flujo de amoniaco (NH3) precalentado a 1100˚C. Después del tiempo de residencia de 2 hr. dentro de la zona caliente, los polvos son removidos rápidamente y colocados en la zona fría del horno tubular produciendo Sr(1-x)EuxAl2O4. La estructura cristalina fué analizada mediante la técnica de difracción de rayos-X y se encontró que las reflexiones cristalográficas de los espectros coinciden con las fases monoclínica y hexagonal del SrAl2O4. Por otro lado, las propiedades luminiscentes revelan una emisión verde intensa que consiste de una banda ancha centrada en λ= 510 nm provenientes de las transiciones de los niveles 4f65d1 a 4f7 en Eu2+. En conclusión se estudio la microestructura y las propiedades fotoluminiscentes del Sr(1-x)EuxAl2O4 obtenido a diferentes concentraciones de Eu mediante síntesis por combustión a baja temperatura. Los análisis de difracción de rayos-X demuestran que la fase cristalina del Sr(1-x)EuxAl2O4 cambia de hexagonal a monoclinica cuando se incrementa la concentración de Eu. Las mediciones de luminiscencia revelaron una emisión verde intensa cuando el material es excitado por fotones UV en el rango de λ=254-370 nm. El presente estudio da una alternativa para producir un material de estructura hexagonal puro de Sr(1-

x)EuxAl2O4 con gran estabilidad a temperatura ambiente, la estructura hexagonal es prometedora en materiales y dispositivos de emisión de luz de alta eficiencia.


23

Síntesis y Luminiscencia del Sr(1-X)EuXAl2O4

Javier I. Martinez Navarro1 and G. A. Hirata2

1INSTITUTO TECNOLOGICO DE SONORA. CD Obregon,Sonora, Mexico2Centro de Ciencias de la Materia Condensada-UNAM. Ensenada B. C., Mexico, C. P. 22860.

LUMINISCENCIA

Diagrama de flujo para la Sintesis del Sr(1-x)EuxAl2O4

PARTE EXPERIMENTAL:Los polvos de Sr(1-x)EuxAl2O4 fueron obtenidos a partir de nitratos en una solución acuosa preparada de Eu(NO3)3•6H2O Al(NO3)3•6H2O y Sr(NO3)2 como precursores e hidrazina (N2H4) como combustible.

(1-x)Sr(NO3)2 + xEu(NO3)3 + 2Al(NO3)3 + (10)N2H4 ==>

Sr(1-x)EuxAl2O4 + 20H2O + 14N2

La reacción de combustión se lleva a cabo cuando el calentamiento de los precursores se encuentraentre 210 y 240 ˚C en un reactor cerrado de alta presión con gas inerte (Ar).

El polvo obtenido es introducido rápidamente en un reactor tubular (método de quenchig) con flujo de amoniaco (NH3), durante 2 h, previamente calentado a 1100 ˚C. Después del tiempo de residencia dentro de la zona caliente, los polvos fueron removidos rápidamete y colocados en la zona fría del horno tubular produciendo Sr(1-x)EuxAlO4.

INTRODUCCIÓNLa estructura del aluminato de estroncio (SrAl2O4) ha atraído mucho interés por sus potenciales aplicaciones luminiscentes. Este es un material brillante de larga persistencia. Se ha encontrado que el (SrAl2O4) cuenta con 2 fases, la fase monoclínica y la fase hexagonal. En fase monoclínica es un buen host para un material de alta eficiencia cuando es dopado con Europio (Eu) como activador.1

Se ha desarrollado recientemente SrAl2O4 dopado con tierras raras (Eu) con gran brillo, tiempo de larga duración y no radiactivo, que ha resultado en una amplia gama de aplicaciones en muchos campos.

RESUMENSe han examinado las propiedades luminiscentes de Sr(1-x)EuxAl2O4 en polvos a diferentes concentraciones (1, 3 y 5,% molares) preparados por el método de síntesis de combustión a baja temperatura (SCBT) entre 210° C y 240° C en atmósfera de Argón, utilizando nitratos metálicos de Aluminio, Estroncio, Europio e Hidrazina (N2H4) como combustible y un tratamiento posterior (quenching) dentro de un horno tubular a 1100 ˚C en atmósfera de NH3. La estructura cristalina fue analizada por difracción de rayos-X y las reflexiones obtenidas en los espectros coinciden con la estructura monoclínica SrAl2O4. Las propiedades fotoluminiscentes revelan una banda ancha centrada en el color verde intenso (λ=520 nm) del espectro electromagnético cuando se excita con fotones UV en el rango de λ=254-370 nm.

En la emisión de fotoluminiscencia se observa un espectro verde intenso de Sr(1-x)EuxAlO4.

En la longitud de onda de excitación larga (365nm) observamos que emite con mayor intensidad (en muestra de 5 %).

Este espectro consiste en el ancho de banda centrado λ= 510 nm de emision.

Sample manipulator

Gas inletCrucible

Gas outlet

Thermocouple

Quartz tube

HeatersPhosphor

Magnet

Reactor de alta presión usado para producción de SrEuAl2O4.

Representación Esquemática del Horno Tubular usada para obtener el Sr(1-X)EuXAl2O4 en polvo.

CONCLUSIONESEn conclusión se estudió el comportamiento y el tipo de estructuras que presentaron como monoclínica y hexagonal del Sr(1-x)EuxAl2O4

a diferentes concentraciones (x=.01, x=.03 y x=.05) de Eu2+

obtenida por síntesis de combustión a baja temperatura posteriormente calentado en flujo de amoniaco por el método (quenching). Los análisis de difracción de Rayos X demuestran que la estructura cambia cuando se incrementa la concentración de Eu, la estructura en fase hexagonal de la muestra se forma debido al efecto quienching. Las propiedades fotoluminiscentes revelan una banda ancha centrada en el color verde intenso (λ=520 nm) del espectro electromagnético cuando se excita con fotones UV en el rango de λ=254-370 nm.El presente estudio da una alternativa para producir un material de estructura hexagonal pura de Sr(1-x)EuxAl2O4 con gran estabilidad a temperatura ambiente, la estrctura Hexagonal es prometedora en materiales y dispositivos de emisión de luz de alta eficiencia.

AGRADECIMIENTOS

El autor agradece a su Asesor el Dr. Gustavo Hirata Flores por el apoyo brindado durante la estancia de verano. Tambien a el trabajo técnico desarrollado por Eloisa Aparicio, Eric Flores e Israel Gradilla, asi como el apoyo de los tesistas Daena Salgado Guerrero, Jorge Rochin Moreno y Marcelo Tejeda.

REFERENCIAS

[1] W. S. Shi , H. Yamada, K. nishikubo, H. Kusaba y C. N. Xu,J. Electrochem. Soc. 151(5) H97-H100 (2004).

[2] M.Kamada, J. Murakano, N. Ohno, J. Luminiscence 87-89 (2000) 1042-1044.

[3] Yuan-Hua Lin, Zhimin Dang, Yuan Deng, Ce Wen Nan, Materials Chemistry and Physics 80 (2003) 20–22.

VentiladoVAPOR DE AGUA

(100-150 °C)

REACCION DE COMBUSTION (200 – 240 °C)

VENTILARSALIDA DE GASES

( Ar, N2, H2O )

POLVOS DE

Sr(1-X)EuXAl2O4

Sr (NO3)2 +Eu (NO3)3 6H2O +

Al (NO3)3 6H2O

Disolución( aprox. 10 min.)

AGUA DESIONIZADA( aprox. 5ml )

SOLUCION VISCOSAAIRE

HIDRAZINA 98.5 %

CAMARA DE GUANTES

CalentamientoHasta 340°C

Enfriar hasta temp. amb.

( Aprox. 1 hr)

15 20 25 30 35 40 45 50

Muestras despues de hornear a 1100 C durante 2h.

(240)(400)(022)(311)

(031)

(211)

(220)

(211)(120)X=0.01

X=0.03

X=0.05

(011)

2θ

34-0379 SrAl2O4

4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0

0

5 0

1 0 0

1 5 0

2 0 0

2 5 0

3 0 0A n te s d e H o rn e a r

U. A

.

L o n g itu d d e o n d a (n m )

S r E u A l2O 4 1 % E u 3 % E u 5 % E u

4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 00

1 0 0

2 0 0

3 0 0

4 0 0

5 0 0

6 0 0

7 0 0

8 0 0 D e s p u e s d e H o rn e a r

U. A

.

lo n g itu d d e o n d a (n m )

S rE u A l2O

4 1 % E u 3 % E u 5 % E u

15 20 25 30 35 40 45 50

Muestras sin hornear

2θ

RESULTADOS



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Effect of Sr Doping on the Electrical and Structural Properties in the (Ba1-xSrx)TiO3 polycrystalline system

José Adrián Pesqueira Limón 1, Eduardo Martinez2

1 Universidad de Sonora, Departamento de Ingeniería Química y Metalurgia 2 Centro de Ciencias de la Matéria Condensada-UNAM

The effect of doping the (Ba1-xSrx)TiO3 ceramic with different concentration of Sr2+ (x=0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, and 0.5) is studied by Scanning Electron Microscopy (SEM), X-Ray Diffraction (XRD), Analysis Thermoelectric (ε vs T) and Polarization measurements (P vs E). From the XRD profiles was possible to determine the obtainment of the polycrystalline system as well its symmetry as a function of the Sr2+ content. It is observed that Sr content in the structure determines its structural symmetry and its ferroelectric properties. A notable difference in the grain size distribution is observed between those with different concentration of Sr. From the dependence of the dielectric permittivity with temperature is shown that the transition temperature depends of the Sr2+ content. With the increasing of Sr doping the phase transition Ferroelectric-Paraelectric is moved to the lower temperatures. Hysteresis measurements showed a decrease in the remanent polarization with the increasing of Sr doping.


25

INTRODUCTIONThe ferroelectric effect is an electrical phenomenon whereby certain ionic crystals and piezoelectric polymers may exhibit a spontaneous dipole moment, which can be reversed by the application of an electric field. The effect in barium titanate, a typical ferroelectric of the displacive type, is due to a polarization catastrophe, in which, if an ionis displaced from equilibrium slightly, the force from the local electric fields due to the ions in the crystal increase faster than the elastic-restoring forces. [1]

It is well known that the BaTiO3 properties such as the permitivity, dielectric losses, maximum permitivity temperature and pyroelectric coefficietn are strongly affected by adding some other elements to the atomicstructure. [2] Due to their potential technological aplications, materials of the Ba1-xSrxTiO3 (BST) system haveattracted a growing interest, in particular, for dynamic random access memory (DRAM) devices in the computerindustry. [3-4] Studying BST to improve their properties for a special aplication is a very promising line of research.

EXPERIMENTAL PROCCEDUREThe nominal composition of the samples is given by Ba1-xSrxTiO3 (x= 0, 0.10, 0.20, 0.30, 0.40, 0.50). The samples were prepared using a traditional ceramic method by mixing reagent grade SrCO3, BaCO3 and TiO2in an agate mortar for 2 hours; die pressed the resulting powder into 22 mm diameter, 10 mm thick pellets, and calcined them for 2 hours at 800 ºC in air. The resulting pellets were ground again for 4 hours, die pressed into 10 mm diameter, 1 mm thick disks and sintered in air at 1350 0C for 4 hours. A quantitative X-ray diffraction (XRD) analysis was performed afterward to determine the presence of different crystalline phases. For such study a PHILIPS PW-1710 with Cu anode at 40 kV and 30 mA was used. For grain-size analysis, Scanning Electron Microscopy (SEM) was performed in fractured samples using a 10 kV JEOL microscope model. Polarization and termoelectric analysis also were made.

(1-x)BaCO3 +xSrCO3 + TiO2 → Ba1-xSrxTiO3 + CO2 POLARIZATIONX-RAY DIFFRACTION

José Adrián Pesqueira1, Dr. Eduardo Martínez21 Universidad de Sonora, Departamento de Ingeniería Química y Metalurgia, Blvd. Luis Encinas y Rosales S/N, Hermosillo,

Sonora, México2 Centro de Ciencias de la Materia Condensada – UNAM, Apartado Postal 2681, Ensenada, B.C. México 22800

CONCLUSIONS

THERMOELECTRIC ANALYSIS

REFERENCES[1] Yuhuan Xu, Ferroelectric Materials and Their Applications (1991)

[2] L,Zhang. W,L,Zhong, and G, Wamg, Sold State Comm., 10 (12),761 (1998)

[3] S.Zafar, P.Chu, T.Remmel, R.E. Jones, B. E. White, D. Gentile, B. Jiang, B. Melnick, D.Taylor, P.Zucher, and S. Gillespie,. Mat, Res, Soc, Symp, Proc. 43,15, (1998).

[4] H. Reisinger, H. Wendt, G. Beitel and E. Frisch. Symposium on VLSI Technology., Digest of Technical Papers. 58-59, (1998).

ABSTRACTThe effect of doping the (Ba1-xSrx)TiO3 ceramic with different concentration of Sr2+ (x=0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, and 0.5) is studied by Scanning Electron Microscopy (SEM), X-Ray Diffraction (XRD), Analysis Thermoelectric (ε vs T) and Polarization measurements (P vs E). From the XRD profiles was possible to determine the obtainment of the polycrystalline system as well its symmetry as a function of the Sr2+ content. It is observed that Sr content in the structure determines its structural symmetry and its ferroelectric properties. A notable difference in the grain size distribution is observed between those with different concentration of Sr. From the dependence of the dielectric permittivity with temperature is shown that the transition temperaturedepends of the Sr2+ content. It is observed that with the increasing of Sr doping, Tc follows a tendency to the lower temperatures. Hysteresis measurements showed a decrease in the remanent polarization with the increasing of Sr doping.

*Extra PhaseFig. 4. Hysteresis loopsfor samples for different concentrations of Sr.

The micrographs show the crystallization of BST system and the influence of the Sr content in the microstructure. As long as the Sr concentration grows, the particle size shows an inhomogeneous growing behavior. EDS spectrum exhibits the presence of all the atomic species which constitutes the BST system.

Effect of Effect of SrSr Doping on the Electrical and Structural Doping on the Electrical and Structural Properties in the (BaProperties in the (Ba11--XXSrSrXX)TiO)TiO33 polycrystalline systempolycrystalline system

Fig. 3. Dielectric permitivity as a function of temperature for different concentrations of Sr.

SEM

It was proven the formation of BST phase that results isostructural with BaTiO3 for different Sr concentrations. The XRD profile for x=0 describes the BTO tetragonal symmetry.

As long as the Sr concentration increases there is a slight shift of the XRD peaks which exhibits structural changes to the tetragonal symmetry. Also it is observed the presence of the TiO2 phase that coexist with the BST solid solution.

Fig. 1. XRD patterns of the samplessintered at 1200 ºC for 4 hourscorresponding to the 0%, 1%, 4% and 5% Sr content.

Fig. 2. a-e) SEM micrographs corresponding to the Sr concentration (x= 0, 0.1, 0.3, 0.4 and 0.5) of fractured samples. f) Electron Dispersion Spectroscopy (EDS) for x=0.4

a) X=0 b) X=0.1 c) X=0.3

e) X=0.5

6μm 2μm 8μm

8μm8μm

d) X=0.4 f)

Through the conventional ceramic method was possible to obtain well crystallized Ba1-xSrxTiO3ceramics (BST) with different Sr content (x=0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4 and 0.5). In all cases was possible to detect the BST phase through the X-Ray Diffraction measurements. Slight changes in crystal symmetry are observed when Ba1-x SrxTiO3 is compared with BaTiO3 (x=0). A correct incorporation of Sr in the structure is supposed due to the lowering of the Curie Temperature with the Sr doping up to x=0.5. All samples show large permittivity values which makes BST system an attractive candidate for electronic devices of high capacitance (Dynamic Random Access Memory, DRAMS). Also a strong influence of Sr on the microstructure is observed. At higher Sr content, a bimodal particle growth is promoted due to the chemical in-homogeneity. By Electron Dispersion Spectroscopy (EDS) was shown the presence of all the atomic species that must be present.

It is observed that with the increasing of Sr doping, Tcfollows a tendency to the lower temperatures. The permittivity values increase as long as the Srconcentration does. High permittivity values were obtained for all samples. Because of these properties, this system results attractive for DRAMS devices.

The Sr concentration inhibits the ferroelectric behavior. The samples which Tc is higher than room temperature shown their ferroelectric behavior. A predominant paraelectricbehavior was observed for x=0.4 and x=0.5 samples.



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CARACTERIZACION OPTICA DE DISPOSITIVOS EMISORES DE LUZ

Karina Viridiana Chávez Hernández1, Elizabeth Delgado Martínez2, Armando Pérez3, Oscar Contreras3y Eduardo G. Perez2.

1Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierías, Universidad de Guadalajara

2Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas, Universidad Autónoma de Nuevo León

3Centro de Ciencias de la Materia Condensada, UNAM

Los dispositivos emisores de luz (LED) tienen una gran importancia en el mundo de la ciencia y del mercado ya que proporcionan una gran variedad de aplicaciones (celulares, computadoras, televisores etc.) Es por eso su importancia en el conocimiento de sus características ópticas. Un semiconductor tiene un ancho de banda prohibida alrededor de 0.5-3eV esto le permite tener la capacidad de comportarse como un conductor al suministrarle un cierto tipo de energía ya sea por medio de un campo eléctrico o un haz de electrones para la generación de un fotón (luz). La emisión de luz de los materiales semiconductores de los dispositivos (LED) se lleva acabo mediante la formación de una unión p-n, de un pozo cúantico, o de multibarreras cuánticas. Mediante la espectroscopia óptica se determina la radiación electromagnética (longitud de onda) de los LEDs y de cualquier fenómeno luminiscente. Para poder determinar las características ópticas de los LEDs comerciales se tuvo que desbastar al dispositivo para poder llegar al material en estudio que es el semiconductor. Una vez realizado este proceso se le trato con dos tipos de métodos, la electroluminiscencia y la cátodoluminiscencia, para determinar su longitud de onda y su composición química. Una vez conocidas estas dos características se pudo conocer el mecanismo de emisión de luz que se fabricó en el dispositivo.


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CARACTERIZACION OPTICA DE DISPOSITIVOS EMISORES DE LUZ

OBJETIVO

Estudiar la estructura interna de algunos dispositivos emisores de luz disponibles comercialmente. Se determinara de que elementos básicos esta compuesto el material semiconductor así como la longitud de onda del color emitido. En base a esto se tratará de identificar el mecanismo físico-cuántico por el cual se genera la luz.

MATERIALES Y METODOS:

Se utilizaron 5 LEDs de diferentes colores ( amarillo, rojo, naranja, verde bandera y verde claro especificados por el fabricante) así como de algunas otras fuentes de luz como lámparas incandescentes, lámpara de mercurio y la luz solar. Los 5 LEDs se caracterizaron por el método de electroluminiscencia y solo 2 de ellos, el amarillo y el naranja, fueron observados por catodoluminiscencia.El espectro de la luz emitida por los LEDs fue medido mediante un espectrógrafo óptico. Micrografías de secciones transversales de los LEDs(aquellos analizados por catodoluminiscencia) fueron tomadas por microscopia electrónica de barrido (SEM).La caracterización de la composición elemental fue realizada en el SEM utilizando la técnica de EDS (técnica de rayos-X).

RESULTADOS

4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0

6 4 2 n m6 1 0 n m

5 9 1 n m5 2 7 n m

5 0 4 n m

Inte

nsid

ad (u

.a.)

L o n g i t u d d e o n d a ( n m )

3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0

Inte

nsid

ad (u

.a.)

L o n g i tu d d e o n d a ( n m )

L u z s o la r

3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0

6 1 1 n m

5 8 5 n m

5 4 5 n m

4 8 8 n m

4 3 6 n m

4 0 5 n m

3 6 7 n m

Inte

nsid

ad (

u.a.

)

L o n g i tu d d e o n d a (n m )

L a m p a ra d e m e rc u r io (2 p a s o s )Posición de los picos de una lámpara de mercurio de laboratorio.

334nm 365nm408nm436nm546nm578nm

LED Naranja

300 400 500 600 700 800

Inte

nsid

ad (u

.a.)

Longitud de onda (nm)

Lampara con filtro Lampara sin filtro

La longitud de onda de los 5 LEDs observados en el espectrógrafo concuerdan bien con la emisión del color observado a ojo y el especificado por el fabricante.

Figura 1. Espectros de emisión de luz de los LEDs por electroluminiscencia.

Figura 2. Espectros de emisión de (a) la luz solar medido en Ensenada, B.C. Mex. y (b) de una lámpara incandescente de filamento de tungsteno.

Como comparación con otras fuentes de luz, como la luz solar (o luz de día) y de una lámpara tradicional incandescente, el pico de luz emitida por los LEDses mas estrecho. La luz solar presenta una máxima intensidad centrada en el verde (~500 nm), mientras que la lámpara incandescente es mas uniforme en todo el visible con un pico agudo alrededor de 680 nm.

Figura 3. Espectros de emisión de una lámpara fluorescente con las líneas de emisión características del mercurio.

LED Amarillo

Cátodo

Semiconductor

AlInGaP

GaP:n

GaP:p

Figura 4. Micrografía (a) mostrando la estructura interna del LED amarillo, (b) acercamiento del elemento semiconductor. (c) Imagen de la región activa del LED mostrando el pozo cuántico de AlInGaP. Espectros de EDS mostrando la composición elemental del (d) semiconductor matriz y (e) del pozo cuántico.

(a) (b) (c)

(d) (e)

Este LED, resultó ser a base de GaP, cuya energía Eg=2.25 eV. Sin embargo el amarillo tiene una energía de ~2.09 eV (λ=591 nm), por lo que la emisión tiene venir de otro material de ancho de banda Eg menor. Por SEM se aprecia una capa delgada de material a base de AlInGaP. Al agregar In y Al al material GaP, el valor de Eg decrece formando un pozo cuántico en dicha capa. Este LED emite luz amarilla en base a un pozo cuántico de AlInGaP.

Figura 5. Micrografía (a) mostrando la estructura interna del LED naranja, (b) el elemento semiconductor y el contacto metálico. (c) Amplificación de la región activa del dispositivo. (d) Espectro de catodoluminiscencia de la región activa.

El LED naranja, resultó ser crecido sobre un sustrato de GaAs, sobre el cual se crecieron unas capas delgadas de AlGaPIn aumentando gradualmente la composición de In y Al, con el fin de amortiguar la estructura cristalina del sustrato. A base de este mismo semiconductor cuaternario se fabricó una unión p-n y posteriormente se recubrió con una capa gruesa de GaP. El semiconductor AlGaPIn típicamente se crece para tener una energía Eg entre 1.9 y 2.1 eV, el cual en este LED se fabricó para emitir luz de 2.03 eV (λ=610 nm). Este LED emite luz naranja debido a una unión p-n a base de AlGaPIn.

Cátodo

Semiconductor

(a)

GaP

GaAsAlGaAsPIn

(c)

580 590 600 610 620 630

2.14 2.10 2.07 2.03 2.00 1.97

Energía (eV)

Inte

nsid

ad d

e C

L (

u.a.

)

Lontigud de Onda (nm)

(d)

300 400 500 600 700 800

300.00 400.00 500.00 600.00 700.00 800.00

Energía (eV)

Inte

nsid

ad (u

.a.)


At WL

300 400 500 600 700 800

300.00 400.00 500.00 600.00 700.00 800.00

Energía (eV)

Inte

nsid

ad

(u.a

.)


Over WL

300 400 500 600 700 800

300.00 400.00 500.00 600.00 700.00 800.00

Energía (eV)

Inte

nsid

ad

(u.a

.)


(At - Over)

Figura 5. Espectros de catodoluminiscencia de (a) la región activa, (b) del semiconductor matriz y (c) la diferencia de ambos.

(b)

GaAs

Au

Cátodo

GaP

Conclusiones

Agradecimientos

Karina Viridiana Chávez Hernández1, Elizabeth Delgado Martínez2, Armando Pérez3,Oscar Contreras3y Eduardo G. Perez2.1Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierías, Universidad de Guadalajara

2Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas, Universidad Autónoma de Nuevo León3Centro de Ciencias de la Materia Condensada, UNAM

El color de la emisión de luz de los LEDs, dependió del ancho de banda de energía prohibida del semiconductor. El mecanismo de emisión de luz no es el mismo para todos los LEDs. Los mecanismos observados, fueron por emisión en una unión p-n y por un pozo cuántico.Mediante la espectroscopia óptica aprendimos que se puede determinar la radiación electromagnética en la región del visible que se produce en cualquier fenómeno luminiscente..

Se agradece la ayuda de los técnicos académicos Ing. Israel Gradilla e Ing. LuisGradilla. Las autoras agradecen al Centro de Ciencias de la Materia Condensada el apoyo recibido para asistir a este programa de Jóvenes a la Investigación.



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APLICACIONES DE ZEOLITAS Lourdes Bautista Villalobos1, Dr. Vitalii Petranovskii2

1 Universidad de Guadalajara, Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierías; Blvd. Marcelino García Barragán #1421, Guadalajara, Jalisco, México C.P. 44430. 2 Centro de Ciencias de la Materia Condensada-UNAM; Km. 107 Carretera Tijuana-

Ensenada, Apdo. Postal, 2681, CP. 22800, Ensenada, B.C. México.

Las zeolitas son un grupo de minerales naturales aunque también hay homólogas sintéticas y otras estructuras que no existían en la naturaleza. Químicamente, están compuestos por aluminio, silicio y oxigeno como parte fundamental de su estructura, normalmente están con agua adsorbida, de ahí su definición como aluminosilicatos hidratados. La estructura de una zeolita se basa en redes forma-das por tetraedros de AlO4

– y SiO4. Inicialmente encontramos tetraedros formados por cuatro átomos de oxigeno enlazados con un átomo de silicio en su centro por medio de sus cuatro electrones de valencia, estos a su vez están conectados por los vértices de forma tal que cada átomo de oxigeno pertenece a dos tetraedros que al unirse dan lugar a una red cristalina tridimensional. Estos tetraedros forma-dos por silicio y oxigeno son eléctricamente neutros, sin embargo la sustitución de Si por Al, el cual tiene solo 3 electrones de valencia, crea un desequilibrio eléctri-co, y para preservar la neutralidad eléctrica total, es necesario equilibrar cada tetraedro AlO4

– con una carga positiva, ésta será proporcionada por cualquier catión que se podrá intercambiar, entrará y se situará en los poros dentro de la estructura de la zeolita donde se sostendrá electrostáticamente. Por lo anterior se dice que las zeolitas tienen una alta capacidad de intercambio iónico; además, debido a la estructura cristalina de la zeolita podemos encontrar poros bien definidos, de dimensiones moleculares que se interconectan y forman canales moleculares uniformes, esta característica estructural nos permitirá considerar a todas las zeolitas como tamices moleculares donde solo podrán atravesar los poros moléculas cuyo diámetro sea menor que el diámetro del poro, iones y moléculas podrán entrar y salir a través de la red de la zeolita, éste parámetro es necesario para que se lleve a cabo la absorción dentro de la zeolita. La principal característica que diferencia a las zeolitas de otros materiales será la presencia de una gran área superficial interna que junto con la presencia de sitios activos (los cuales dependen de la relación Si/Al, cuanto menor sea el contenido de Al menor será el numero total de centros activos) permite utilizar a las zeolitas en catálisis, aunque primero será necesario que las moléculas puedan adsorberse y alcanzar el sitio activo para que después se lleven a cabo las reacciones correspondientes y finalmente los productos formados puedan difundirse al exterior del cristal.

Como vimos anteriormente el tamaño molecular, la uniformidad de los poros de la zeolita, alta área superficial, presencia de iones en huecos de su estructura son parte de las características que determinaran sus propiedades para actuar como adsorbentes, intercambiadores iónicos y catalizadores. Como resultados de estas propiedades, las zeolitas llegan ser muy interesantes en diferentes áreas de investigación dando como resultado que hoy en día se cuenten con una gran cantidad de aplicaciones.


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APLICACIONES DE ZEOLITASAPLICACIONES DE ZEOLITASLourdes Bautista Villalobos1, Asesor: Dr. Vitalii Petranovskii2

1Universidad de Guadalajara, Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierías; Blvd. Marcelino García Barragán #1421, Guadalajara, Jalisco, México C.P. 44430.2Centro de Ciencias de la Materia Condensada-UNAM; Km. 107 Carretera Tijuana-Ensenada, Apdo. Postal, 2681, CP. 22800, Ensenada, B.C. México.

Agradecimientos.A todos los organizadores del Programa Jóvenes a la Investigación 2006, gracias por brindarme la oportunidad de participar; en general a todos las personas que conocí dentro de esta institución y que de una u otra forma hicieron de este evento una experiencia de vida inolvidable y en especial al Dr. Vitalli por compartir conmigo una parte de sus conocimientos, por su paciencia, apoyo, por cada consejo y por recordarme la importancia de hacer siempre las cosas con felicidad y a nunca tener miedo.

Referencias. [1] Oscar E. Jaime Acuña; Mordenitas: nanoestructura, fotocatálisis y sus aplicaciones. Presentación en este evento. [2] Morelia López; Efectos de condiciones de preparación en la formación de cúmulos de oro en zeolita. Presentación en este evento.

Las zeolitas son un grupo de minerales que existen en la naturaleza de manera natural pero que además han sido creadas de forma sintética. Químicamente, están compuestas por aluminio, silicio y oxigeno. Normalmente están además llenas con moléculas de agua, la cual se podrádesprender de manera continua a medida que se le calienta, por otra parte la zeolita deshidratada puede rehidratarse fácilmente sumergiéndola en agua, de ahí su definición como aluminosilicatos hidratados.La estructura de una zeolita se basa en redes formadas por tetraedros de AlO4

– y SiO4. Al unirse estos tetraedros dan lugar a una red cristalina tridimensional (Fig. 1).

Figura 1. Representación de las conexiones de tetraedros que forman estructura de zeolitas.

Los tetraedros que están formados por cuatro átomos de oxigeno enlazados con un átomo de silicio por medio de sus cuatro electrones de valencia, y que además están conectados por los vértices de forma tal que cada átomo de oxigeno pertenece a dos tetraedros, son eléctricamente neutros, sin embargo la sustitución de Si por Al, crea un desequilibrio eléctrico debido a que el Al solo tiene 3 electrones de valencia; para preservar la neutralidad eléctrica total, es necesario equilibrar cada tetraedro de AlO4

– con una carga positiva, ésta será proporcionada por cualquier catión que entrará y se situará en los poros dentro de la estructura de la zeolita donde se sostendráelectrostaticamente, mostrando con ello la alta capacidad de intercambio iónico que presentan las zeolitas.La estructura detallada incluyendo modelo tridimensional puede verse en póster: “Mordenitas: nanoestructura, fotocatálisis y sus aplicaciones”; de Oscar E. Jaime Acuña [1].Debido a la estructura cristalina de la zeolita, los poros se encuentran bien definidos, con dimensiones moleculares, que se interconectan y forman canales uniformes, estas características estructurales además de dar como resultado la propiedad de adsorción, nos permiten considerar a todas las zeolitas como tamices moleculares (Fig. 2).

La principal característica que diferencia a las zeolitas de otros materiales será la presencia de una gran área superficial interna que junto con la presencia de sitios activos permite utilizar a las zeolitas como catalizadores. Mayor información de catalizadores soportados sobre zeolitas pueden verse en póster: “Efectos de condiciones de preparación en la formación de cúmulos de oro en zeolita”; de Morelia López [2].Por todas estas propiedades las zeolitas llegan ser objeto de diferentes áreas de investigación dando como resultado que hoy en día se cuenten con una gran cantidad de aplicaciones; algunas de estas se muestran en Esquema 1. El consumo anual de zeolitas esta por arriba de 500,000 toneladas por año y se presenta para tres regiones del mundo en la Fig. 3.

Figura 3. Consumo de las zeolitas sintéticas y naturales en las mas importantes regiones del mundo.

Conclusiones.Como hemos visto, el tamaño molecular y la uniformidad de los poros de la zeolita, la gran área superficial, la presencia de iones en huecos de su estructura, son las características que determinan sus propiedades para actuar como adsorbentes, intercambiadores iónicos y catalizadores. Como resultados de estas propiedades zeolitas llegan ser muy interesantes y utilizadas en cualquier parte del mundo.

Las zeolitas son un excepcional grupo de minerales. Tal vez usted ha oído hablar poco o nada acerca de ellas, sin embargo, forman parte de nuestras actividades cotidianas. Actualmente los científicos siguen en la búsqueda y el mejoramiento de aplicaciones que nos permitan tener una vida saludable, en la que el uso de las zeolitas vaya mas allá de nuestro planeta.

Las zeolitas se conocen desde la antigüedad, el termino zeolita fue designado por Cronstedt en 1756, su significado es piedra que hierve, ya que son minerales que al calentarse liberan vapor de agua. Entiempos coloniales se usaban zeolitas aunque estas se empleaban solo para construcción; cabe destacar que la mayoría de las construcciones antiguas de Oaxaca están hechas de piedra zeolítica (Fig.4); actualmente con la inteligencia del tercer milenio y los grandes avances científicos que ha traído consigo, ha sido posible desarrollar una enorme cantidad de productos y nuevas aplicaciones mas avanzadas donde están presentes las zeolitas – una roca mágica.

MEDICINA.

-Se utiliza como agente anticoagulante.-Se utiliza como agente antibacterial

para tratamientos dentales.-Se utiliza para tratar la superficie de

equipos médicos.

AGUA.

- Es capaz de adsorber metales pesados, amonio, elementos radioactivos, arsénico y elementos tóxicos.

- Se puede cargar con cationes antibióticos (Ag, Zn) proporcionando propiedades antibacteriales

para tratar aguas negras.

AIRE.

-Tienen mucha utilidad como separadores de gases: N2, CO2, SO2, y acido sulfhídrico.

-Se utiliza como desecante para absorber la humedad.

- Se utilizan para el control de olores.

- Se utiliza para adsorber gases tóxicos.

CATÁLISIS.

- Se utiliza para remover azufre del gas natural.- Se utiliza para purificar gasolina en las refinerías

de Petróleo.- Funciona como catalizadora para producir un

gran porcentaje de combustible para autos a partir de metanol.

- Se utilizan como catalizadores en la refinación de petróleo crudo a productos terminados.- Eliminación de óxidos de nitrógeno e

hidrocarburos de los gases de escape de los automóviles.

AGRICULTURA.

- Captura y regula la liberación de alimentos nutritivos (abonos).

- Absorbe y atrapa contaminantes tóxicos. -Sustratos zeopónicos.

ANIMALES.

- Suplemento dietético en la alimentación animal, cual:

- Reduce enfermedades intestinales.- Mejora el crecimiento de huesos.

- Reduce el olor del abono en establos.

OTROS.

-Se utiliza en la producción de detergentes como suavizantes de agua.-Pueden servir como cristales activos

para fabricación de nano-láser.--Pueden aplicarse en refrigeradores

solares.

Figura 2. Representación esquemática de un proceso catalítico de eliminación de alcanos lineales para aumentar numero de octanaje en la gasolina

ESQUEMA 1. Algunas aplicaciones de zeolitas.

Figura 4. Catedral de Oaxaca



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TRATAMIENTO TERMICO Y DEPOSITOS DE PELICULAS DELGADAS DE ZrN EN SUSTRATOS DE ACERO HERRAMIENTA

Martin Hernández García

Estudiante de Ingeniería Electromecánica del Instituto Tecnológico de Tijuana Dr. Amilkar Fragiel

Laboratorio: Películas Delgadas, CCMC-UNAM, Ensenada, BC. Mi participación en el laboratorio de películas delgadas se ha enfocado en la modificación de aceros desde el punto de vista de superficie como la estructura misma del acero. Esto con la finalidad de obtener un sistema acero-recubrimiento que pueda cumplir con requerimientos que involucren desgaste y corrosión. Durante la estancia de tres semanas básicamente se trabajo en la modificación de sustratos de acero mediante tratamientos térmicos (temple y revenido) y la obtención de sistemas de películas delgadas ZrN/ Cr utilizando como sustratos los aceros tratados y los no tratados térmicamente. La implementación de tratamientos térmicos se hace con el fin de obtener mayor soporte de carga en las películas delgadas optimizando así las propiedades de adhesión de los recubrimientos. Los aceros utilizados para este fin fueron aceros calidad herramienta. Los tratamientos térmicos fueron hechos en un horno de alta temperatura, implementando atmósfera controlada (Argon) para evitar una alta decarburización del acero, aceite y aire fueron utilizados como medios de enfriamiento, y después un posterior alivio de tensiones a temperaturas promedios entre 200oC y 400oC. Para la técnica de deposito por Sputtering (erosión iónica) se utilizo una cámara con alto vacío, la cual esta ubicada en el laboratorio de películas delgadas, con la misma se obtienen niveles de vació de aproximadamente 7.0 x 10-6 torr, los depósitos fueron hechos primeramente con un blanco de cromo, depositando aproximadamente 3micras de este, después se hicieron varios depósitos cambiando el blanco por uno de Nitruro de Circonio. Se hicieron pruebas de dureza a los sustratos además de análisis por medio de microscopio (SEM) de su superficie atacada para observar la microestructura, el recubrimiento fue visto en sección transversal por medio de (SEM). En primera instancia se espera que con estos tratamientos térmicos y películas depositadas se mejoren las propiedades de estos aceros en cuanto a su superficie para ser aplicados en sistemas que involucren fricción y ambientes corrosivos.


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EXPERIMENTACIONEXPERIMENTACIONSe hicieron varias pruebas con distintos sustratos de acero (M2, O1, D2), unas fueron recubiertas sin tratamiento térmico previo.

El proceso se inicio con la debida limpieza de las muestras, se lijaron y pulieron de tal forma que se asegurara la eliminación de bordes y asiobtener un acabado de una sola capa plan.

Después en una cámara para vacío fueron introducidas los sustratos a los cuales se les iba a depositar la película delgada, la cámara fue preparada a condiciones de deposito típicas como:

Presión con Argon: 4.5 exp -3

Potencia: 190 watts

Temperatura: 250 oC

El proceso de sputtering duro aproximadamente 4 minutos, para el deposito de Cromo, después se hizo un segundo deposito con Nitruro de circonio que duro 45 minutos.

A las otras muestras antes de su limpieza se les hizo un tratamiento térmico para aumentar su dureza. El cual consistía en aumentar la temperatura del acero de manera controlada, por medio de rampas de calentamiento, después enfriar y aliviar tensiones manteniéndolo a cierta temperatura (200 – 400 oC) por tiempo definido.

TRATAMIENTO TERMICO Y DEPOSITOS DE PELICULAS DELGADAS DE ZrN EN SUSTRATOS DE ACERO HERRAMIENTA

Hernandez Garcia Martina [email protected]. Amilkar Fragielb

a Instituto Tecnologico de Tijuanab Centro de Ciencias de la Materia Condensada

INTRODUCCIONINTRODUCCION

Los nitruros metálicos de transición (NMT), se han caracterizado porincrementar la resistencia al desgaste y a la corrosión en los aceros.Estos nitruros metálicos pueden ser depositados por una diversidad de técnicas, como CVD, PVD, Sputtering, etc. La técnica utilizada en este trabajo fue Sputtering, con el fin de obtener ZrN sobre sustratos de acero.

Proceso de Sputtering

En la técnica de Espurreo Catódico (Magnetron Sputtering), dentro de una cámara en alto vacío, se tiene un dispositivo eléctrico en el cual el cátodo está constituido por el material a partir del cual se quiere sintetizar una película delgada determinada. Dentro de la cámara, se inyecta un gas, como el argón o una mezcla reactiva (Ar-O2 ) y el cual es ionizado. Para nuestro propósito el argon se utiliza para bombardear el metal que queremos depositar y el N2 en presiones muy bajas será el gas reactivo para formar el Nitruro.

Tratamientos térmicos

En el material es uno de los pasos fundamentales para que pueda alcanzar las propiedades mecánicas para las cuales esta creado. La clave de los tratamientos térmicos consiste en las reacciones que se producen en el material, tanto en los aceros como en las aleaciones no férreas, y ocurren durante el proceso de calentamiento y enfriamiento de las piezas, con unas pautas o tiempos establecido.

Con el fin de mejorar un poco las propiedades mecánicas de los sustratos y obtener un soporte de carga adecuado y una buena adhesión en las películas se implementaron tratamientos térmicos como temple y revenido y una variante de los mismos el cual es el tratamiento criogénico.

IMPORTANCIA DEL ESTUDIO DE PELICULAS DELGADASIMPORTANCIA DEL ESTUDIO DE PELICULAS DELGADASEs importante para una aplicación tecnológica el estudio de Películas que permitan recubrir materiales de mecanismos que requieran resistencia a fuerzas, desgaste y corrosión.

AGRADECIMIENTOS

Técnico Académico Eric Flores, Técnico Javier Hernández Landa (Técnico de Películas Delgadas) , Técnico Javier Davalos (Lab. Óptico mecánico del CiCESE), Al CCMC-UNAM. Principalmente a los coordinadores de el programa “Jóvenes a la Investigación”

RESULTADOSRESULTADOS

MUESTRAS PULIDAS

EROSION IONICA EN CAMARA DE VACIO

OBJETIVOOBJETIVORealización y análisis de Recubrimientos de Nitruro de Circonio (ZrN), así como tratamientos térmicos a sustratos de acero que lo contendrán.

CONCLUSIONESCONCLUSIONESEn base a los tratamientos térmicos hechos a los sustratos de Acero se pudo observar una mejoría en sus propiedades mecánicas ya que de tener durezas de 15 a 20 Rocwell C en los aceros no tratados se llegaron a obtener durezas de entre 50 a 60 Rocwell C, se encontró que los tratamientos criogénicos para los aceros M2 y D2 son los mas convenientes ya que asegura la precipitación mayoritaria de carburos de Cromo y Molibdeno endureciendo así la matriz del acero. Esto definitivamente contribuye a la adhesión de las películas depositadas ya que ofrece un mayor soporte de carga al acero a la misma evitando que se fracture al soportar carga.

En cuanto a las películas depositadas los espesores de las mimas están entre dos y tres micrometros, los sistemas de películas en algunos casos eran Cr/ZrN y Zr/ZrN. En las micrográfias se puede observar que al pulir las secciones transversales y observarlas en el SEM, en estas no se puede observar la interfase película-sustrato ni tampoco la interface película-película esto es indicativo que la película en principio tiene buena adhesión ya que en el proceso de corte y en el proceso de pulido esta no se levanta o se separa del sustrato. Sin embargo para estar seguro de la adhesión hacen falta otras pruebas como por ejemplo el rayado y así poder comprobar la buena adhesión de las películas.

Microestructura de sustratosSin tratar Tratamiento Criogénico Tratamiento térmico

normal

D2

M2

O1

Corte transversal del sistema Sustrato Película

Corte transversal sustrato atacado con Nital 3 %

Corte transversal película fracturada, se puede observar que el crecimiento del recubrimiento fue columnar

Recubrimientos

Cr/ZrN 0 Zr/ZrN

ZrNZr o Cr

Sustrato

Cal

enta

mie

nto

Permanencia

Esquema de un tratamiento térmico

HORNO Y MUESTRAS A ALTA TEMPERATURA



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Estudio de las características electrónicas del nitruro de platino PtN2

Mayra Agustina Pantoja Castro1, Ma. Guadalupe Moreno Armenta2

1 Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, Facultad de Ingeniería Química, Edificio M, Morelia, Michoacán, México C.P. 58030. [email protected]

2 Centro de Ciencias de la Materia Condensada-UNAM, A.P. 2681; 22800, Ensenada B.C., México. [email protected]. Fax +++52-646-174-4603

OBJETIVO: El objetivo del presente trabajo es estudiar las características electrónicas del nitruro de platino en fase pirita con ayuda del paquete computacional WIEN2K. De este tipo de material se cuenta con poca información y se prevee futuras aplicaciones en la industria con este material. INTRODUCCIÓN: Durante los últimos años la física del estado sólido ha tenido un fuerte impulso en la investigación de nuevos materiales. En gran medida esto se debe al desarrollo de técnicas computacionales que permiten calcular propiedades electrónicas y físicas a priori, es decir, sin la necesidad de sintetizar los materiales. Sin embargo estos cálculos deben estar apoyados por una base experimental dado que existe para ellos un cierto margen de error.

Los nitruros hechos de los metales nobles se pueden sintetizar bajo condiciones extremas y es probable tener características inusuales o aún únicas que serían útiles para materiales semiconductores, superconductores y dispositivos resistentes a la corrosión, compuestos que se están estudiando tales como nitruros de platino se ha encontrado que pueden llegar a poseer la dureza del diamante, y llegar a tener muy baja resistencia eléctrica, casi superconductividad, estos estudios se encuentran en desarrollo para determinar las propiedades electrónicas de estos nuevos materiales. En líneas generales, es probable que estos nitruros exhiban varias propiedades que los harán atractivos para aplicaciones tecnológicas. La industria de los semiconductores utiliza actualmente los nitruros titanio debido a su fuerza y durabilidad, pero se cree que los nitruros de platino pueden demostrar ser aún más duraderos que el titanio, con lo que en un futuro pueda existir un reemplazo.

Alexander Goncharov y colegas (Laboratorio Geofísico de la Institución

Carnegie) han reportado que por cada átomo de platino, hay dos átomos de nitrógeno en lugar de uno, como se había reportado anteriormente en investigaciones realizadas.

Para el estudio del nitruro de platino (PtN2) se utilizó el paquete computacional WIEN2K. Los cálculos del nitruro de platino en su estructura ideal fueron hechos con una celda cúbica tipo pirita (grupo espacial: 205 Pa-3).


33

mailto:[email protected]


METODOLOGÍA

Para el estudio del nitruro de platino (PtN2) se utilizó el paquete computacional WIEN2K, el cual utiliza un código para el calculo de estructura electrónica para sólidos cristalinos.

Este programa aplica la teoría del funcional de la densidad (DFT) y el método FP-LAPW (Full-Potential Linearized Augmented Plane Waves), el cual ha resultado ser uno de los mejores métodos para el calculo de estructuras electrónicas en sólidos3.

Una de las propiedades electrónicas que es posible calcular teóricamente asícomo medir en el laboratorio, es la densidad de estados de energía (DOS), la cual se refiere al número de estados por intervalo de energía.

Los cálculos del nitruro de platino en su estructura ideal fueron hechos con una celda cúbica fase pirita (grupo espacial: 205 Pa-3)4.

Figura 1. Celda de nitruro de platino (PtN2), las esferas grises y naranjas representan al platino y al nitrógeno, respectivamente.

RESULTADOS

Durante los últimos años la física del estado sólido ha tenido un fuerte impulso en la investigación de nuevos materiales. En gran medida esto se debe al desarrollo de técnicas computacionales que permiten calcular propiedades electrónicas y físicas a priori, es decir, sin la necesidad de sintetizar los materiales1.

Los nitruros hechos de los metales nobles se pueden sintetizar bajo condiciones extremas y es probable que presenten características inusuales o aún únicas. En algunos compuestos que se están estudiando, tales como nitruros de platino, se ha encontrado que pueden llegar a poseer la dureza del diamante, y llegar a tener muy baja resistencia eléctrica, casi superconductividad. Ésta mezcla de características es muy valiosa para la industria, ahí radica la importancia que tienen estos materiales2.

El objetivo del presente trabajo es estudiar las características estructurales y electrónicas del nitruro de platino PtN2 fase pirita con el paquete computacional WIEN2K. De este tipo de material se cuenta con poca información y se prevee que tendrá futuras aplicaciones en la industria.

OBJETIVO

INTRODUCCIÓN

2. Magnetómetros

de alta sensibilidad

1. Sustratos

3. Recubrimientos

duraderos

2. Conductores

3. Otro

s equi

pos que

empleen esto

s

material

es

1. Optoelectrónicos

Se esta investigando

su uso también

en dispositivos:

Se esta investigando

su uso también

en dispositivos:

Los nitruros de Los nitruros de

platino son

potencialmente

importantes como:

Figura 2. Curva para el volumen en su estado relajado, utilizando la ecuación de Murnaghan como ajuste.

Se optimizó el parámetro de red, utilizando el método variacional se modificó el parámetro de red experimental de 4.80Å en un ± 1.7% obteniendo 10 puntos que fueron ajustados mediante la ecuación de estado de Murnaghan. (Figura 2).

Densidad de estados (DOS) total y parcial obtenida (Figura 3).

REFERENCIAS

[1] F. Goncharov Alexander, C. Crowhurst Jonathan et. all, Science vol 311 3 March 2006 Synthesis and characterization of the Nitrides of Platinum and Iridium

[2] Uddi Jamal and E. Scuseria Gustavo, Physical review B 72, 035101 (2005) Structures and electronic properties of platinum nitride by density fuctional theory

[3] P.Blaha, K. Schwarz, J. Luitz, WIEN97: A Full Potential Linearized Augmented Plane Wave Package for CalculingCrystal Properties,Karlheinz Schwarz, Techn. Universität Wien, Australia, 1999.

[4] Wien2k User's Guide, 2001, Vienna Austria.

Estructura de bandas de energía, se puede observar las bandas de conducción y las bandas de valencia, además se cuenta con un gapindirecto, lo cual indica que es un material semiconductor (Figura 4).

AGRADECIMIENTOS

Al comité del programa de jóvenes por la investigación, al personal del CCMC-UNAM y al Dr. J.Ricardo Rangel Segura (UMSNH)

Figura 3. a) DOS total y parcial del nitrógeno, b) DOS total y parcial del platino, c) DOS total de la celda

Color morado DOS del orbital d, color verde DOS del orbital pColor naranja DOS del orbital s, color negro Dos total

CONCLUSIONES

El parámetro de red mínimo obtenido con la simulación fue de 4.88 Å , mientras que el valor experimental es de 4.80 Å, se puede observar que existe poca variación entre ambos valores.Se encontró que la banda de energía prohibida es indirecta con un valor de 1.5 eV para este tipo de estructura, lo cual indica que se trata de unmaterial semiconductor, por lo que se ha reproducido la estructura electrónica de bandas y densidad de estados del nitruro de platino (PtN2) acordes con la tendencia experimental esperada.

Figura 4. Estructura de bandas del nitruro de platino (PtN2)

Estudio de las características estructurales y electrónicas del nitruro de platino PtN2Mayra A. Pantoja Castro1, Ma. Guadalupe Moreno Armenta2

1Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, Facultad de Ingeniería Química, Edificio M, CP 58030, Morelia, Mich., México . [email protected] de Ciencias de la Materia Condensada-UNAM, A.P. 2681; CP 22800, Ensenada B.C., México. [email protected]. Tel: 01 (55) 56 22 61 53



34


SINTESIS Y CARACTERIZACION DE CATALIZADORES DE ORO SOPORTADOS SOBRE Ce0.5Zr0.5O2 –Al2O3 Y Al2O3 SINTETIZADOS POR SOL-GEL

EN LA OXIDACION DE CO

Miguel Angel Estrada Arreola*, Lizbeth Prieto Lopez, Sharon Sandoval, Andrey Simakov, Felipe Castillón.

*Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo Facultad de Ingeniería química. Dirección: Santiago Tapia No 403 colonia centro.

Actualmente fue descubierto que los catalizadores de oro tienen alta actividad

catalítica en la oxidación de CO. La actividad catalítica del oro cambia según el tamaño de especies de oro, se sabe que la actividad catalítica más alta se presenta en partículas de entre 2-5 nm. Estas pequeñas especies pueden ser estabilizadas en materiales porosos. La interacción química de especies de oro con el soporte puede llegar a incrementar la actividad del catalizador.

En la preparación de los catalizadores de oro se utilizaron dos soportes: uno “inactivo” Al2O3 y otro “activo” Ce0.5Zr0.5O2 /Al2O3. En contraste con Al2O3 los soportes “activos” como Ce0.5Zr0.5O2 /Al2O3 tienen la habilidad de estabilizar especies pequeñas de oro y proporcionar mayor número de vacancias de oxígeno dentro del CeO2.

Los catalizadores fueron preparados por el método de impregnación húmeda de los soportes con una solución de oro, la cual contiene Au(NH3)4(NO3)3. Las muestras fueron secadas a temperatura ambiente por 12 horas, y posteriormente calcinadas mediante dos métodos: en flujo de He y en la mezcla 5% H2 y 95% He en volumen; ambos con una rampa de calentamiento de 1 oC/min hasta a 350 oC.

En los resultados de calcinación a temperatura programada se observó el comportamiento del los catalizadores en presencia de H2 y en presencia de He, con el fin determinar la temperatura a la que se descompone el complejo formado por la sal. El análisis de espectrometría de masas indicó la presencia de los productos de la descomposición. La menor temperatura de descomposición de la sal se observó en atmósfera de H2. En atmósfera de He se obtuvieron dos picos, el primero se atribuye a la descomposición de la sal y el segundo a la descomposición del complejo de oro estabilizado sobre el soporte.

Las muestras fueron analizadas en la oxidación de CO usando un reactor de flujo continuo y una mezcla 1 % CO, 1 % O2 y 98 % He en volumen, con un tiempo de contacto de 0.03 segundos catalizador-corriente. La conversión de CO a temperatura ambiente fue aproximadamente del 7% para Au/Al2O3 y 54% para Au/Ce0.5Zr0.5O2 –Al2O3,.

En la oxidación es posible tener los siguientes mecanismos: 1) adsorción de las moléculas sobre las partículas de oro, 2) adsorción sobre la interfase oro/soporte; y 3) disociación del O2 adsorbido sobre el soporte antes de la reacción. Para determinar el mecanismo de reacción que predomina en la oxidación de CO, se adicionó por separado O2 y CO. Los perfiles de CO2 indican que el primer mecanismo es el que predomina en la conversión del CO. Agradecimientos: M.C. Eric Flores y I.E. Pedro Casillas por su asistencia técnica en el laboratorio de catálisis CCMC UNAM.


35

SINTESIS Y CARACTERIZACION DE CATALIZADORES DE ORO SOPORTADOS SOBRE Ce0.5Zr0.5O2–Al2O3 Y Al2O3 SINTETIZADOS POR SOL-GEL EN LA OXIDACION DE CO

Miguel Angel Estrada Arreola1, Lizbeth Prieto Lopez2, Sharon Sandoval2, Andrey Simakov2, Felipe Castillón2.1 Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo Facultad de Ingeniería Química, Morelia, Michoacán, 2 Centro de Ciencias de la Materia

Condensada, UNAM, Ensenada, B.C. 22800

Estudiar la interfase Au/soporte en catalizadores de oro soportados en Ce0.5Zr0.5O2–Al2O3 y Al2O3 en la oxidación del CO

Recientemente se ha descubierto que los catalizadores de oro tienen alta actividad catalítica en la oxidación de CO. La actividad catalítica del oro cambia según el tamaño de especies de oro, se sabe que la actividad catalítica más alta se presenta en partículas con un tamaño entre 2-5 nm. Estas pequeñas especies pueden ser estabilizadas en materiales porosos. Por otro lado, se puede estabilizar las especies de oro por la interacción química con los sitios activos del soporte.

INTRODUCCION

100 200 300 400 500 6000

5000

10000

15000

20000

25000Au/Al2O3

29 mg, 20oC/min, 40 ml/min He

inte

nsid

ad d

e se

ñal d

e m

asa

u.a

T, oC

16-N2O 18-H2O 14-N 30-NO 28-CO or N2 44-CO2 or N2O 17-NH3 32-O2

METODOLOGIA• Determinación de la cantidad de agua necesaria para humedecer los soportes de Al2O3 y

(Ce0.5Zr0.5O2)Al2O3, para determinar la cantidad exacta del volumen de solución del precursor de oro. • Eliminación de los iones de cloro de la sal precursora HAuCl4·3H2O, con la sal de (NH3)4(NO3)3 disuelta en

agua pH = 7 y de esta forma obtener el complejo Au(NH3)4(NO3)3 el cual contiene 50% (w/w)de oro.• Impregnación del soporte con el complejo de oro para obtener una concentración nominal de 3% en oro en

los soportes. Secado a temperatura ambiente durante 12 horas.• Estudio de la descomposición de las muestras por un tratamientos en atmósferas diferentes para evaluar

la condiciones óptimas para la activación de las especies de oro. Siendo esta de 350 oC y un flujo de hidrógeno.

• Determinación de la actividad catalítica con una mezcla de CO 1%, O2 1% y He 98 %.• Estimación de la contribución de diferentes mecanismos de oxidación de CO por pulsos de mezclas de

1) CO 1%, O2 1% y He 98 %. 2) O2 1% y He 99% y 3) CO 1% y He 99%.

6000 7000 8000 9000 10000 11000 120000

10000

20000

30000

40000

0

5000

10000

15000

20000

25000

1%CO+1%O2+He, 83oC, 23 mg, tiempo de contacto 0.03 s

seña

l de

inen

ensi

dade

s de

mas

a, a

.u.

Tiempo, s

CO O2

CO2

20 30 40 50 60 70 80 900.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0Au-Ce0.5Zr0.5O2-Al2O3

1%CO+1%O2+He, 25-85oC, 23 mg, tiempo de contacto 0.03s

x C

O, p

arte

s

T, oC

0 1000 2000 3000 40000

20000

40000

60000

xCO

=100%

xCO=54%

1%CO+1%O2+He,25 oC, 23 mg, tiempo de contacto 0.03s

Au-Ce0.5Zr0.5O2-Al2O3

inte

nsid

ad d

e se

ñal d

e m

asa,

a.u

.

Tiempo, sec

CO2 O2 CO

100 200 300 400 500 6000

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

Au/Ce0.5Zr0.5O2-Al2O3

25 mg, 20oC/min, 40 ml/min de He

inte

nsid

ad d

e se

ñal d

e m

asa

u.a

T, oC

37-NO2 28-Nitrogen 30-NO 18-H2O 17-NH3 32-O2 14-N 44- CO2 or N2O

El catalizador de Au soportado en Ce0.5Zr0.5O2/Al2O3 presenta mayor actividad. Esto se puede deber a que la interacción entre soporte/catalizador proporciona una cantidad mayor de sitios activos, es decir, las vacancias de O2 en el CeO2 proporciona oxigeno activo al CO aumentando de esta forma la conversión a CO2. Nuestros experimentos muestran que existe una participación del oxigeno en el soporte en la oxidación de CO.

El mecanismo de reacción que predomina en la de oxidación del CO, es en el cual el CO y el O2 se adsorben simultáneamente sobre la superficie del oro.

El catalizador de Au soportado en Al2O3, no activa a las partículas de oro en la superficie del soporte, provocando que la actividad catalítica disminuya.

El estudio de la descomposición muestra que la presencia de Ceria estabiliza las especies de oro.

El estudio por espectrometria de masas de la reducción térmica programa puede mostrar detalles acerca de la descomposición del precursor de oro.

Las especies de oro se pueden reducir en la última etapa de la descomposición térmica del precursor de oro.

AGRADECIMIENTOSM.C. Eric Flores y I.E. Pedro Casillas por su asistencia técnica en el laboratorio de catálisis CCMC UNAM. Este

trabajo fue apoyado de manera económica mediante el proyecto DGAPA-PAPIIT IN120706

DESCOMPOSICION A TEMPERATURA PROGRAMADA

REDUCCION A TEMPERATURA PROGRAMADA

100 200 300 400 500 6000

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

Au/Ce0.5Zr0.5O2-Al2O3

22 mg, 20oC/min, 40 ml/min de 5%H2 en He

inte

nsid

ad d

e se

ñal d

e m

asa

u.a

T, oC

H2 37-NO2 28-N2 30-NO 18-H2O 17-NH3 14-N 44-CO2 or N2O 32-O2

0 100 200 300 400 5000

10000

20000

30000

40000

50000

29 mg, 20oC/min, 40 ml/min de 5%H2 en He

Au/Al2O3

inte

nsid

ad d

e se

ñal d

e m

asa

u.a

T, oC

14-N 30-NO 44-CO2 or N2O 28-N2 or CO 2-H2 18-H2O 17-NH3 32-O2

Referencias • Markus M. Schubert, Stefan Hackenberg. CO oxidation over sopported gold catalysts – “inert” and “active”

soport materials and their role of the oxygen suply during reaction. Pag 113–122 Journal of catalysis 197 2001.• J.M. Smith Ingeniería de la cinética química. Tercera edición.

ESTUDIO DE LA OXIDACION DE CO

CONCLUSIONES

OBJETIVO

Jóvenes a la Investigación 2006 36 17 junio – 7 julio del 2006Jóvenes a la Investigación 2006 36 17 junio – 7 julio del 2006



Efectos de Condiciones de Preparación en la Formación de Cúmulos de Oro en Zeolitas

Morelia Lopez1, Nina Bogdanchikova2, Inga Tuzovskaya2.

1 UdeG, Guadalajara, Jal., Mexico 2CCMC-UNAM, Apdo Postal 2681, Ensenada, B.C., México

El oro fue considerado como un catalizador con poco eficiente debido a su inercia química y bajo punto de fusión. Sin embargo, hace mas de 10 años fue descubierto que las nanopartículas de oro poseen una dramática actividad para oxidación de CO a temperaturas bajas. La actividad catalítica del oro depende de los siguientes factores:

a) soporte, b) el método de preparación, c) y particularmente el tamaño de los cúmulos de Au.

Para preparar nanopartículas de oro, la zeolita ha sido usada en el pasado como soporte. La ventaja de la zeolita es que tiene una gran área superficial, habilidad de intercambio iónico y estabiliza fácilmente de pequeños cúmulos de oro dentro de los canales de los poros moleculares. Así, durante los últimos años catálisis con oro ha sido investigada para varias reacciones por muchos grupos de investigación, continuando con esta labor el objetivo de este trabajo ha sido estudiar los efectos causados modificando los diferentes factores de preparación y encontrar las condiciones adecuadas para producir especies puras. Se llevo a cabo intercambio iónico bajo diferentes condiciones con zeolita tipo Y (NaY5; Si/Al =5). Los cambios hechos a las condiciones de preparación fueron: tiempo de mezcla para intercambio iónico, concentración de la solución (Au/ H2O), porcentaje de oro en zeolita; también se hizo una comparación entre dos métodos diferentes. La caracterización se realizo por medio de espectroscopia UV-VIS. Se encontró que gran variedad de parámetros aplicados: tiempo, concentración de oro en la solución, temperatura, precursor, cantidad de oro en zeolita; son herramientas para cambiar la contribución de cúmulos de oro. Este trabajo es base para encontrar el valor óptimo de cada parámetro y así obtener muestras con 100% de cúmulos (sin partículas).


37

Agradecimientos

Efectos de Condiciones de Preparación en la Formación deCúmulos de Oro en Zeolitas

Morelia Lopez1, Nina Bogdanchikova2, Inga Tuzovskaya2

1 UdeG, Guadalajara, Jal., México2CCMC-UNAM, Apdo Postal 2681, Ensenada, B.C., México

IntroducciIntroduccióónnEl oro fue considerado como un catalizador poco eficiente debido a su inercia

química. Sin embargo, hace mas de 10 años fue descubierto que las nanoparticulas de oro poseen una dramática actividad para oxidación de CO a temperaturas bajas.

La actividad catalítica del oro depende de los siguientes factores:a) tipo de soporte,b) el método de preparación, c) y particularmente el tamaño de los cúmulos de Au.Para preparar nanoparticulas de oro, la zeolita ha sido usada en el pasado

como soporte. La ventaja de la zeolita es que tiene una gran área superficial, habilidad de intercambio iónico y estabiliza fácilmente pequeños cúmulos de oro dentro de los canales de los poros.

Asi, durante los últimos años catálisis con oro ha sido investigada para varias reacciones por muchos grupos de investigación; continuando con esta labor el objetivo de este trabajo ha sido estudiar los efectos causados modificando los diferentes factores de preparación y encontrar las condiciones adecuadas para producir especies puras, en especial cúmulos de oro.

O OSi

O O

OAl

OSi

OAl

OSi

Na+ Na+ Na+

AlO

O O O O O O O O O O

+ Au(NH3)43+ + Au(NH3)4

3+ + Au(NH3)43+

O OSi

O O

OAl

OSi

OAl

OSi Al

O

O O O O O O O O O O

Au3+ Au3+ Au3+

D Au=2.8 Ao

15Aо

Au0 superficie

poro

Au[NH3]3+

Z-

AunAu3+

Conclusiones• Se encontró que gran variedad de parámetros aplicados: tiempo, concentración de oro en

la solución, temperatura, precursor, cantidad de oro en zeolita; son herramientas para cambiar la contribución de cúmulos de oro y cationes.

• Este trabajo es base para encontrar el valor óptimo de cada parámetro y así obtener muestras con 100% de cúmulos (sin partículas).

ReferenciasJ.-N. Lin, B.-Z. Wan, Applied Catalysis B: Enviromental 1257 (2002) 1-13L.H. Skibsted, J. Bjerrum, Acta Chemica Scandinavica A 28 (1974) 740-746D. Boyd, S. Golunski, G.R. HearnE, Applied Catalysis A : General 292 (2005) 76-81Annette Quiroz, Tesis “Procesos de oxidacion y reduccion de muestras de modernita dopadas con plata, con propiedades cataliticas”, UABC, 2006.

MetodologíaSe llevó a cabo intercambio iónico bajo diferentes condiciones con zeolita tipo Y (NaY5; Si/Al =5).Los cambios hechos a las condiciones de preparación fueron: tiempo de mezcla para intercambio iónico, concentración de la solución (Au/ H2O), porcentaje de oro en zeolita; también se hizo una comparación entre dos métodos diferentes.La caracterización se realizo por medio de espectroscopia UV-VIS.

[Au(NH3)n]3+

AuCl4- + NH4NO3

NH4OH

Au3+-Zeolita

Lavado y filtrado

Espectro UV-Vis

Condiciones 1Metodo 1(original)

Au(OH)2Cl pH=6

AuCl4- + H20

NaOH

Au3+-Zeolita (solucion)

Zeolita T=80º C i_e

t= 1h

Filtración Secado 600C, 12h

AuNaYEspectro UV-Vis

Metodo 2 (KW)

Resultados

El autor quiere agradecer a Jorge Mata y Jesús Heiras por su apoyo para participar en “jóvenes a la investigación”, Eric Flores y Juan Peralta por su apoyo técnico.

INFLUENCIA DE LOS SIGUIENTES PARAMETROS SOBRE EL ESTADO DE ORO:

RecomendacionesPara aumentar la contribución de cúmulos de oro recomendamos:

a) Aumentar tiempo de intercambio iónico.

b) Aumentar temperatura de intercambio iónico de 20oC a 80oC.

c) Usar como precursor Au(OH)2Cl

d) Aplicar etapa de lavado a precursor Au(OH)2Cl

200 300 400 500 600 700 800

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2 C solucion

Abs

orba

ncia

, a.u

.

Longitud de onda, nm.

0.06g Au/200ml H2O

0.06g Au/30ml H2O

Aumento de concentración de oro en la solución de intercambio iónico aumenta la contribución de cúmulos.

Concentración de oro en la solución de intercambio iónico.

200 300 400 500 600 700 800

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

W% Au/Y

Abs

orba

ncia

, a.u

.


2% Au/Y 0.6% Au/Y

La concentración no influye en la contribución de cúmulos.

Concentración de oro en zeolita

200 300 400 500 600 700 800

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4Tiempo

Abs

orba

ncia

, a.u

.


14h i_e AuNaY 2% 24h i_e AuNaY 2%

Con el aumento de tiempo de intercambio iónico aumenta la contribución de cúmulos.

Tiempo de intercambio iónico

200 300 400 500 600 700 800

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

Abs

orba

ncia

, a.u

.


Au(OH)2Cl [Au(NH3)n]3+

Tipo de precursor

El tipo de precursor influye mucho. El precursor [Au(OH)2Cl] da mas contribución de cúmulos que iones y nanoparticulas.

200 300 400 500 600 700 800

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

Abso

rban

cia,

a.u

.


Au(OH)2Cl con lavado Au(OH)

2Cl sin lavar

Etapa de lavado de precursor Au(OH)2Cl

Lavar el precursor después del intercambio iónico permite la eliminación de iones.

iones

cúmulos cúmulos

iones

cúmulos

iones

0 100 200 300 400 5000.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

375257

CO

con

vers

ion,

par

ts

T, oC

Este grafico representa la típica conversión de CO + O2 CO2 en Au-zeolita, en la que se pueden localizar dos sitios activos que corresponden a cúmulos (Aun d<1 nm) y nanoparticulas (Aum d=1-5 nm) de oro. A mayor temperatura la actividad de los cúmulos desaparece, a partir de esta observación se deduce que los cúmulos de oro son mas activos que partículas de mayor tamaño (d=1-5nm).

Zeolita

a) t1= 24 h, t2= 14 h (i_e)b) C1= 0.06g Au/30g H2O

C2= 0.06g Au/200g H2O c) Au/Y= 2% Au/Y= 0.6% d) T1=20oC, T2=80oC

Condiciones 2

(Kan, et. Al)



38


Biografías de algunas matemáticas

Noemy Jiménez Bautista Colegio de estudios Científicos y Tecnológicos del Estado de Baja California

Colonia 89 calle Golfo Arturo Gamietea Domínguez

CCMC-UNAM En el cartel se nombran algunas de la matemáticas que han existido a lo largo de la historia. Se eligierón 6 de las más sobresalientes por los trabajos que lograrón elaborar durante su vida. De acuerdo al orden cronológico se encuentra primero Teano (siglo 4 AC.) quien se casó con Pitágoras y se le atribuyen tratados en matemáticas, medicina y muchos estudios en el número áureo. Después se encuentra Hipatía (siglo 4), quien contribuyó con la construcción del aerómetro y el astrolabio.

Le sigue María Gaetana Agnesi (siglo 17), escribió su obra más importante: "Instituciones Analíticas, al uso de la juventud italiana", en la que expone de una manera didáctica, la geometría cartesiana.

Existieron 3 matemáticas más, una fue Sophie Germain (siglo 18) a quien habían decidido nombrar doctora, pero murió un mes antes de la fecha fijada para la ceremonia.

Otra fue Emma Amalie Noether, quien recibió su certificado en 1900 de profesora de idiomas y recibió su doctorado en matemáticas en 1907 de la universidad de Gottingen.

Y por último se encuentra Sonia Kovalévskaia quien el 2 de diciembre de 1889, la Academia Rusa de las Ciencias la aceptó como uno de sus miembros. Ella es la primera mujer a quien se le dio esta distinción.

La importancia del tema que desarrollé en esta estancia, es que logró influir en mis gustos que tenía con respecto a la materia, de tal forma que me hizo cambiar de parecer con la carrera que había elegido para la universidad. Saber lo que se puede lograr y viendo la pasión y el gusto que las matemáticas pueden llegar a despertar en las personas; he decidido cambiarme a la facultad de ciencias para estudiar la carrera de matemática.


39

Noemy Jiménez BautistaPreparatoria CECYTE plantel EnsenadaProf. asesor: Arturo Gamietea Domínguez

Centro Científico de la Materia Condensada UNAM

Biografía de algúnas matemáticas

Hipatía desarrollóimportantes trabajos en álgebra, geometría, matemáticas y astronomía, durante el Siglo IV.

Maria Gaetana Agnesi

Hipatia

Una de sus obras másimportantes es "Instituciones Analíticas, al uso de la juventud italiana"

Teano

Se le atribuyen tratados de Matemáticas, y muchos estudios sobre el número áureo.

Sophie Germain

Decidierón nombrarla doctora honoris, pero murió un mes antes de la ceremonia.

Noether, Emmy Amalie

Sonya Corvin-Kovalévskaia

El 2 de diciembre de 1889, la Academia Rusa de las Ciencias la nombró miembro, siendo ella la primera mujer en pertenecer.

Su única alternativa hubiera sido serProfesora de idiomas, recibió un certificado en 1900, y un doctorado En 1907 en la universidad deGottigen.



40


Superconductividad: 146 Kelvin de evolución

Omar Eulogio López Ortiz CBTis-41, Km 115 Carretera Transpeninsular, Ensenada BC, 22800, México

Armando Reyes Serrato Centro de Ciencias de la Materia Condensada, UNAM

Km 107 Carretera transpeninsular Tijuana-Ensenada, Ensenada BC, 22800, México Los superconductores se caracterizan por dos propiedades: conducen la corriente eléctrica sin presencia de resistencia y son diamagnetos perfectos. Un superconductor es un elemento, aleación o compuesto que conduce la electricidad sin resistencia bajo cierta temperatura, conocida como temperatura crítica (Tc). La Tc se relaciona con la densidad de corriente que transporta el superconductor y con campos magnéticos externos. El desarrollo de la superconductividad inició en 1911 cuando Heike Kammerling Onnes, estudiando las propiedades de metales a bajas temperaturas descubre que el mercurio a 4K no presenta resistencia eléctrica. En 1933 Walter Meissner y R. Ochsenfeld descubrieron que un superconductor se comporta de tal manera que no permite que exista un campo de inducción magnética en su interior (efecto Meissner). Este fenómeno es conocido como diamagnetismo fuerte. En 1957 John Bardeen, Leon Cooper y John Schrieffer propusieron una explicación a este fenómeno que en la actualidad se conoce como teoría BCS. La teoría propone básicamente que los electrones en un superconductor se ven atraídos formando lo que se conoce como pares de Cooper. En este estado los electrones fluyen más libremente. Hasta 1986 la más alta temperatura que se había registrado era 23.2 K correspondiente a la aleación niobio-germanio. En ese año Alex Müller y Georg Bednoz investigaron las propiedades de materiales cerámicos descubriendo el primer superconductor de alta temperatura con Tc de 30 K. En enero de 1987 otros investigadores obtuvieron un superconductor cerámico con Tc de 92 K. Debido a que el punto de ebullición del nitrógeno líquido es 77 K este se puede usar para enfriar al superconductor. Existen dos clases de superconductores. Los superconductores tipo 1 están compuestos de metales y metaloides que muestran cierta conductividad a temperatura ambiente. Excepto por elementos como vanadio, tecnecio y niobio, los superconductores tipo 2 están compuestos por aleaciones y compuestos cerámicos. Algunas aplicaciones de los superconductores son la generación de campos magnéticos fuertes necesarios en las imágenes de resonancia magnética y la levitación de trenes experimentales que viajan a grandes velocidades. Los aceleradores de partículas utilizados en estudios físicos de alta energía son muy dependientes de los fuertes campos magnéticos producidos por superconductores. Los retos de la actualidad son postular una teoría que explique satisfactoriamente la superconductividad y sintetizar un superconductor de Tc ambiente. Actualmente la mayor Tc alcanzada es de 150 K (-123oC).

Referencias [1] Magaña Solis Luis Fernando, Los superconductores, Fondo de Cultura Económica, La ciencia desde méxico, (1988) [2] www.nobelprize.org [3] www.superconductors.org


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Superconductividad: 146 Kelvin de evolución

IntroducciónLos superconductores se caracterizan por dos propiedades: conducen la corriente eléctrica sin resistencia eléctrica y son diamagnetos perfectos.

Los materiales superconductores elaborados hasta nuestros días necesitan de temperaturas del orden de 150K.Actualmente se lleva a cabo investigación de carácter teórica con el fin de comprender el mecanismo por el que se generan, y a la par se realizan gran numero de

experimentos en la búsqueda del superconductor a temperatura ambiente.

`

Resistencia = O

Un material superconductor a diferencia de uno normal, no presenta resistencia eléctrica por debajo de cierta temperatura critica Tc.

DescubrimientoEn 1908 Heike Kammerling Onnes logra la licuefacción de helio registrando una temperatura de 4 K (-269oC). De esta forma se contaba con un baño térmico a bajas temperaturas para logar enfriar metales y estudiar sus propiedades.En 1911 Onnes descubre que la resistividad eléctrica del mercurio a 4 K es 0.

Efecto MeissnerEn 1933 Walter Meissner y R. Ochsenfeld descubrieron que un superconductor se comporta de tal manera que, no permite que exista un campo de inducción magnética (B) en su interior. Es decir B=0 cuando T<Tc independientemente de como se llegue al estado superconductor.

Teoría BCSEn 1957 John Bardeen, Leon Cooper y John Schrieffer propusieron una explicación a la superconductividad que en la actualidad se conoce como teoría BCS. La teoría propone básicamente que los electrones en un superconductor, se ven atraídos, formando lo que se conoce como pares de Cooper. En este estado de menor entropía, los electrones fluyen más libremente. El mecanismo por el que se logra la formación de los pares de cooper es gracias a la interacción electrón-fonón-electrón, es decir, la energía de enlace de los pares de cooper se obtiene de vibraciones del cristal en que se encuentran inmersos.

Tipos de superconductoresExisten dos clases de superconductores denominados tipo 1 y tipo 2. Muestras de plomo, mercurio, lantano son ejemplos de superconductores tipo 1.Los superconductores tipo 2 son compuestos cerámicos de elevadas temperaturas críticas tales como YBa2Cu3O7 (YBCO) y Bi2CaSr2Cu2O9 y elementos como niobio, tecnecio, vanadio y sus aleaciones.

Transición de faseEl estado superconductor puede ser destruido aumentando alguna de las variables criticas: densidad de corriente critica Jc, campo magnético critico Hc o temperatura critica Tc.

Alteración del estado superconductor por la aplicación de un campo magnético

Cuando el campo magnético critico (H) aumenta, se crea un campo magnético inducido que lo contrarresta. Un superconductor tipo 1 pasa al estado normal cuando llega a Hc. Un superconductor tipo 2, tiene dos campos magnéticos críticos Hc1 y Hc2. Al llegar a Hc1 las propiedades diamagnéticas disminuyen, ya que el campo externo penetra al material. Se crea un estado mixto donde fases superconductoras y normales coexisten. Al llegar a Hc2 el material pasa al estado normal.

2005 InSnBa4Tm4Cu6O18

Tc 150K

Omar Eulogio López OrtizCBTis-41, Km 115 Carretera Transpeninsular, Ensenada BC, 22800, México

Armando Reyes SerratoCentro de Ciencias de la Materia Condensada, UNAM

Km 107 Carretera Tijuana-Ensenada, Ensenada BC, 22800, México

Aplicaciones sobresalientes de los superconductores

Algunas aplicaciones de los superconductores son la generación de campos magnéticos fuertes, necesarios en las imágenes de resonancia magnética y levitación de trenes. Los aceleradores de partículas utilizados en estudios físicos de alta energía, son muy dependientes de los fuertes campos magnéticos producidos por superconductores.

Bibliografíawww.superconductors.org

www.nobelprize.orgMagaña Solis Luis Fernando, Los superconductores, La ciencia desde méxico, Fondo de Cultura Económica (1988)

Agradecimientos Deseo mostrar mi sincero agradecimiento a Armando Reyes su apoyo a lo largo de esta

estancia, igualmente agradezco al personal del Centro de Ciencias de la Materia Condensada-UNAM por su entrega y apoyo brindado.

Evolución de los superconductores

Conclusiones

En la actualidad científicos teóricos tratan de desarrollar una teoría que explique satisfactoriamente el fenómeno de la superconductividad, simultáneamente científicos experimentales anhelan sintetizar un superconductor de Tc ambiente (300K)

Desde que Onnes descubrió la superconductividad a 4 K en mercurio, se han venido desarrollando superconductores con mayores Tc. 146 Kelvin de evolución nos separan de ese descubrimiento y 150 K más nos faltan para alcanzar uno con Tc ambiente.



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Catalizadores de Oro Soportados en una Mezcla de Óxidos (Al2O3- CexZr1-xO2) para la Reacción de Oxidación de CO

Omar Platt Sánchez1, Felipe Castillón2, Andrey Zimakov2, Lizbeth Prieto2

1Universidad de Sonora, C.P.83000 Hermosillo Sonora México 2CCMC UNAM, A.P. 22800 Ensenada Baja California Norte México

Los catalizadores soportados de oro muestran una alta actividad

catalítica en diversas reacciones como la reducción de óxidos de nitrógeno, la epoxidación de propeno y la oxidación de CO a temperaturas inusualmente bajas. La alta actividad catalítica de oro es inesperada debido a que el oro másico o en bulto es casi inerte y aún con moléculas altamente reactivas como CO y H2 no se absorben sobre la superficie de este metal Este comportamiento cambia, si el oro se dispersa lo más posible como nanopartículas sobre cierto óxidos metálicos. Aunque la actividad catalítica de catalizadores de oro en la oxidación a baja temperatura de CO es todavía materia de controversia, Se ha sugerido que el papel del óxido metálico es la estabilización de las nanopartículas de oro y que la reacción se lleva a cabo sobre la superficie del metal. Por otro lado, otros autores proponen que la reacción toma lugar sobre la interfase oro/óxido y que el óxido metálico pueda actuar como una fuente de oxígeno.

Los aditivos de ceria-zirconia preparados por el método de sol-gel, usando precursores alcóxido mejoran la estabilidad térmica y la capacidad de almacenamiento de oxígeno. En este trabajo se usaron catalizadores de Au/Al2O3-(Cex-Zr1-x)O2, (0.3Au wt%; x = 0 ÷ 1). El precursor de oro utilizado fue el HAuCl4×3H2O. Mediante la reacción de este precursor con nitrato de amonio se pasó a la forma de Au(NH3)4(NO3)4 a 0 °C. El producto final se disolvió en H2O y por goteo se adiciona a una cantidad debidamente pesada del soporte Al2O3-(Cex-Zr1-x)O2 preparado con anterioridad por el método de Sol-Gel. La muestra fresca es calcinada a 220 °C con una rampa de calentamiento de 0.2 °C/min en un reactor multicanales. Las muestras obtenidas se analizaron por espectroscopia de reflectancia difusa (DRS) en la zona del UV-VIS y espectroscopia de fotoelectrones de rayos-X (XPS). La determinación de la actividad catalítica se evaluó mediante la reacción de oxidación de CO a CO2. Agradecimientos: Dr. Gabriela Pérez Osorio, M.C. Israel Gradilla, M.C Eric Flores y Dr. Jesús Antonio Díaz


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Catalizadores de Oro Soportados en una Mezcla de Óxidos(Al2O3- CexZr1-xO2) para la Reacción de Oxidación de CO

Omar Platt Sanchez1 , Lizbeth Prieto2 , Andrey Simakov2 y Felipe Castillón21Universidad de Sonora, C.P.83000 Hermosillo Sonora México

2CCMC UNAM, A.P. 22800 Ensenada Baja California Norte México

Introducción:Los catalizadores soportados de oro muestran una alta actividad catalítica en diversas reacciones como la reducción de óxidos de nitrógeno, la epoxidación de propeno y la oxidación de CO a temperaturas inusualmente bajas.

La alta actividad catalítica de oro es inesperada debido a que el oro másico o en bulto es casi inerte y aún con moléculas altamente reactivas como CO y H2 no se absorben sobre la superficie de este metal Este comportamiento cambia, si el oro se dispersa lo más posible como nanopartículas sobre cierto óxidos metálicos. Aunque la actividad catalítica de catalizadores de oro en la oxidación a baja temperatura de CO es todavía materia de controversia, Se ha sugerido que el papel del óxido metálico es la estabilización de lasnanopartículas de oro y que la reacción se lleva a cabo sobre la superficie del metal. Por otro lado, otros autores proponen que la reacción toma lugar sobre la interfase oro/óxido y que el óxido metálico pueda actuar como una fuente de oxígeno.

Objetivo: La idea principal de este proyecto es el de preparar catalizadores novedoso de oro, efectivos en reacciones catalíticas incluyendo la oxidación de CO por deposición de especies de oro sobre alúmina dopadas con óxidos de zirconio y cerio preparados por la técnica de sol-gel.

PREPARACION DE SOPORTES

PREPARACION DESOLUCION DE Au

LIBRE DE Cl.

IMPREGNACION DE Au EN LOS

SOPORTES

TRATADO DESOPORTES

REFLECTANCIA DIFUSAXPSACTIVIDAD

CATALITICA

Cl

AGRADEMOS SU COLABORACION A:

M.C. Israel Gradilla, Dr. Jesús Antonio Díaz , Dr.Gabriela Pérez Osorio, M.C. Eric Flores, Dr. Jesús Heiras, Dr. Jorge Mata, VIP, Este trabajo fue apoyado de manera económica mediante el proyecto DGAPA-PAPIIT IN120706

SOPORTES

Los aditivos de ceria-zirconia preparados por el método de sol-gel, usando precursores alcóxido mejoran la estabilidad térmica y la capacidad de almacenamiento de oxígeno.

En este trabajo se usaron catalizadores de

Au/Al2O3-(Cex-Zr1-x)O2, (0.3Au wt%; x = 0 ÷ 1).

La concentración de Ce y Zr varían del 0 al 10 %en peso al ser dopados sobre la Alúmina

SOLUCION DE ORO

Se partió de una compuesto de oro (HAuCl4×3H2O ), la cual fue tratada a temperaturas bajas con el fin de no perder las propiedades de actividad de los iones de oro, hasta obtener un precipitado en forma de cristales, los cuales contenían el compuesto deseado Au(NH3)4(NO3)3, cabe mencionar que en este proceso se debe eliminar toda cantidad de Cl en la muestra debido a que se considera un veneno para nuestro catalizador. El precipitado debe tener un ph de 7 por lo que se sometió a un tratamiento con NH3 con el fin de neutralizarlo.

IMPREGNADO DE SOPORTES

Se debe tener especial cuidado al impregnar los soportes por lo que se realizo por goteo, agitando la muestra con un palillo de vidrio con el fin de no alterar las propiedades del catalizador.

TRATADO DE SOPORTESLos soportes una vez impregnados deben de tener especial cuidado, y ser secados en un ambiente inerte para evitar contaminación y por ende envenenamiento del catalizador, los soportes fueron secados primeramente, para poder ser remitidos a calcinación, para lo cual se utilizo un reactor de multicanales para el cual fue necesario decidir a que temperatura se van a calcinar las muestas para ello se realizaron dos corridas una con flujo de hidrógeno y otra con flujo de He, finalmente se decidió realizar la calcinación con el flujo de He ya que esta presentaba un mayor tiempo en la descomposición de las sales predesesoras y la descompasición aparente del oro se presenta a una temperatura mayor que en caso del flujo de hidrógeno. La calcinación fue realizada con una rampa de calentameinto de 30 oC/min has 300 oC y se mantendra 3 horas a esa temperatura y un enfriamientro brusco.

REFLECTANCIA DIFUSALos patrones mostrados por la longitud de onda nos dan indicio de actividad por parte de los iones de oro entre los valores de 300 y 350 nm.

XPS

Para el análisis de XPS se empleó un sistema Riber equipado con un analizador de energía de electrones Cameca-Mac3 y la fuente de rayos-X que se utilizo fue la línea Kα de Al (1486.6 eV), no monocromática. Los espectros fueron tomados adquiriendo datos cada 3 eV y la resolución en energía fue de 1.5 eV. La energía de cada pico fue calibrada asumiendo como referencia el nivel 1s del pico principal de carbono a 284.5 eV.

ACTIVIDAD CATALITICA

CONCLUSIONES Se lograron sontetizar catalizadores de Au soportados con diferentes razones de Ceria y Zirconia.

El catalizador de Au/Al2O3-(Cex-Zr1-x)O2, (0.3Au wt%; x = 0 ÷ 1) mostró un máximo de conversión en el rango de los 420 oC

Muestra sin CloroSEM

200 300 400 500 600 700 8000.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

Au/Al(Ce1)O3

Abs

orbe

ncia


especies Au3+

200 300 400 500 600 700 8000.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2Au/Ce0.5Zr0.5O2-Al2O3

Abso

rben

cia


especies Au3+

200 300 400 500 600 700 8000.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

1.1

1.2Au/Ce

0.25Zr

0.75O

2-Al

2O

3

Abs

orbe

ncia


especies Au3+

50 100 150 200 250 300 350 400 4500.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

CO

NVE

RSI

ON

DE

CO

Temperatura C

1200 1000 800 600 400 200 00

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

Ce

3d 8

82.5

eV

O KLL 978.5 eV

O 1s 530.5 eV

C 1

s 28

4.5

eV

Zr 3

d 18

2.5

eV

Al 2

s 12

0.5

eV

Inte

nsity

Binding Energy (eV)

S3 muestra fresca

Al 2

p 76

.5 e

V



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Mordenitas: nanopartículas semiconductoras, fotocatálisis y sus aplicaciones

Oscar E. Jaime Acuña 1 y Oscar Raymond2

1Universidad Autónoma de Aguascalientes, Av. Universidad No. 940, Cd. Universitaria,

20100, Aguascalientes, Ags. 2Centro de Ciencias de la Materia Condensada, UNAM, Ensenada CP22860, B. C., México

Las Zeolitas como cribas moleculares encuentran sus mayores aplicaciones industriales en la

adsorción selectiva de especies, la separación de moléculas y la catálisis. El gran interés

académico e industrial en las Zeolitas es debido a sus remarcadas propiedades estructurales y

químicas que incluyen poros uniformemente distribuidos de tamaños moleculares, la capacidad de

intercambio iónico, la acidez controlada y una alta estabilidad térmica que encuentran aplicaciones

en el tratamiento de aguas, refinamiento de aceites, la petroquímica, separación de gases, la

agricultura, entre otras ramas industriales.

En el presente trabajo se estudiaron las estructuras de las Zeolitas y muy en particular las

Mordenitas (MOR) que constituyen uno de los sistemas zeolíticos más estudiados y aplicados.

Para un mejor entendimiento de las propiedades de tales sistemas, se construyó una maqueta a

escala de la estructura cristalográfica de la Zeolita tipo MOR con fórmula química

Na8[Al8Si40O96]:(24H2O) por celda unitaria, la cual está caracterizada por un sistema de canales

tridimensionales conformado por canales de 12 (con dimensiones de 7Å × 6.5Å ) y 8 (2.6Å ×

5.7Å) miembros en la dirección c y canales truncados de 8 (2.6Å × 5.7Å) miembros en la

dirección b de la estructura.

La síntesis de nanopartículas semiconductoras en el interior de tales canales, así como en la gran

superficie activa de las Zeolitas, permite la conformación de sistemas nanoestructurados de gran

interés por sus aplicaciones en el campo de la fotocatálisis, producción de hidrógeno, la óptica no

lineal, sensores fotoactivos, entre otras. En el presente trabajo se realiza un análisis de la

incorporación de nanopartículas de CdS, posibles empaquetamientos y las propiedades

fisicoquímicas de tales compuestos cuando son activados con luz.

Agradecimientos:

Al CCMC-UNAM por las facilidades para realizar este trabajo.


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Las Zeolitas como cribas moleculares encuentran sus mayores aplicaciones industriales en la adsorción selectiva de especies, la separación de moléculas y la catálisis. El gran interés académico e industrial en las Zeolitas es debido a sus remarcadas propiedades estructurales y químicas que incluyen poros uniformemente distribuidos de tamaños moleculares, la capacidad de intercambio iónico, la acidez controlada y una alta estabilidad térmica que encuentran aplicaciones en el tratamiento de aguas, refinamiento de aceites, la petroquímica, separación de gases, la agricultura, entre otras ramas industriales.

En el presente trabajo se estudiaron las estructuras de las Zeolitas y muy en particular las Mordenitas (MOR) que constituyen uno de los sistemas zeolíticos más estudiados y aplicados. Para un mejor entendimiento de las propiedades de tales sistemas, se construyó una maqueta a escala de la estructura cristalográfica de la Zeolita tipo MOR con fórmula química Na8[Al8Si40O96]:(24H2O) por celda unitaria, la cual está caracterizada por un sistema de canales tridimensionales conformado por canales de 12 (con dimensiones de 7Å × 6.5Å ) y 8 (2.6Å × 5.7Å) miembros en la dirección c y canales truncados de 8 (2.6Å ×5.7Å) miembros en la dirección b de la estructura.

La síntesis de nanopartículas semiconductoras en el interior de tales canales, así como en la gran superficie activa de las Zeolitas, permite la conformación de sistemas nanoestructurados de gran interés por sus aplicaciones en el campo de la fotocatálisis, producción de hidrógeno, la óptica no lineal, sensores fotoactivos, entre otras. En el presente trabajo se realiza un análisis de la incorporación de nanopartículas de CdS, posibles empaquetamientos y las propiedades fisicoquímicas de tales compuestos cuando son activados con luz.

Oscar E. Jaime Acuña1 y Oscar Raymond2

1Universidad Autónoma de Aguascalientes, Av. Universidad No. 940, Cd. Universitaria, 20100, Aguascalientes, Ags.2Centro de Ciencias de la Materia Condensada, UNAM. Ensenada CP 22860, Baja California, México.

El conjunto de cavidades nanométricas regularmente ordenadas periódicamente en el espacio tridimensional pueden alojar clusters de semiconductores originando una nanoestructura con propiedades muy interesantes.

Enlace característico de las Zeolitas

Cluster de Cd2S2

La mordenita tiene especial relevancia en las Zeolitas por los canales que presenta, posee 2 conductos uno formado por anillos de 12 átomos de oxigeno y otro un poco mas reducido de 8 átomos de oxigeno.

Estas cavidades son utilizadas para deponer en ellas clusters de distintos materiales, ya sean fotoconductores, semiconductores o cualquier compuesto que sea de especial interés.

Este material se encuentra en yacimientos naturales, pero se tiene la técnica para crecerlos en laboratorio, lo cual permite modificar su composición de una manera mas controlada, pura y así diseñar a conveniencia.

Mordenita natural

Dimensiones físicas y cristalográficas de la Mordenita.

La síntesis de nanopartículas semiconductoras en el interior de tales canales, así como en la gran superficie activa de las Zeolitas, permite la conformación de sistemas nanoestructurados de gran interés por sus aplicaciones en el campo de la fotocatálisis, producción de hidrógeno, la óptica no lineal, sensores fotoactivos, entre otras.

La fotocatálisis utilizando materiales semiconductores nanoestructurados es una ruta prometedora para la oxidación selectiva de compuestos orgánicos y altamente efectivos para la degradación de contaminantes.

Cavidad de la Mordenita

Algunas unidades estructuralessecundarias (UES)

γ = 90°β = 90°α = 90°

c = 7.542Åb = 20.534Åa = 18.256Å

Sistema de canalesDirección [001]

SódicaNa8[Al8Si40O96]:24H2O

volumen accesible 21.60%volumen útil 21.61%volumen disponible 60.58%volumen 2827.26Å3

AGRADECIMIENTOS:

Al CCMC-UNAM por las facilidades para realizar este trabajo.

Nanopartículas de ZnxCdyS en Mordenitas

sintéticas

Un ejemplo típico de clusters semiconductores que se han podido sintetizar en las cavidades nanométricas de zeolitas es el caso del CdS en Mordenita.

1.7281.583

2.527Å2.617Å

Cd2S2

Cd4S4

BE, eVR(Cd-S)Clusters



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Sólidos de revolución

Juan Pablo López Reyes CENTRO DE ESTUDIOS TECNOLÓGICOS Industrial y de Servicios #74

Calle 22 norte #319 ex ejido Chapultepec Ensenada B.C. Arturo Gamietea Domínguez

C.C.M.C. UNAM KM 107 carretera Tijuana - Ensenada c.p. 22800 Ensenada B.C. México.

Este tema procede de una de las ramas más importantes de las matemáticas, el cálculo. Está dividido a la vez en dos partes: el diferencial e integral. El diferencial incluye la derivada para calcular máximos, mínimos, pendientes de una curva, así como la interpretación física de éste como la velocidad y aceleración. Y el cálculo integral para definir desde el área de una curva área entre otras curvas, las mismas, volumen, desde el más sencillo hasta el más complejo. Que sin el cálculo no se podrían obtener. Evolución histórica: La historia del cálculo, comienza desde que comenzó la historia del hombre, cuando este vio la necesidad de contar, ya que solo antes se tenía la aritmética , a través de los años fueron cambiado pasando por el algebra , la trigonometría y la geometría hasta llegar a lo que hoy es el cálculo, fue entonces cuando en el siglo XVI las destacadas aportaciones de Isaac Barrow, su discípulo Isaac Newton, G.W. Leibniz quienes demostraron y concretaron el teorema fundamental del cálculo donde establecieron que la derivación y la integración son operaciones inversas. Newton introdujo la fórmula de interpolación de diferencias finitas de una función f(x); Con los avances de estos personajes históricos se pudieron calcular, lo que se dijo, curvas, sólidos irregulares etcétera. Al publicarse esto causo controversia y confusión ya que muchos no creían en sus fundamentos, pero no se retraso el avance de sus aplicaciones, hasta llegar a los sólidos de revolución; herramienta que nos sirve para generar un sin fin de piezas mecánicas, que se relacionan para generar diferentes máquinas. Han sido muchos los grandes matemáticos que han influido en el desarrollo que actualmente posee el cálculo, igualmente que han sido muchas las culturas que han influido en sus avances. Las matemáticas, actualmente son la base de todas las ciencias que maneja el hombre, debido a que su campo de acción cubre la totalidad de los conocimientos científico Antes de descubrir el cálculo, las matemáticas tenían un concepto de que sólo servían para contar y no equivocarnos y problemas fáciles de resolverse, pero fue un salto tan grande que cuando de descubre el cálculo fue increíble el avance que tuvo en la humanidad, y fue cuando se empezó a desarrollar lo que hoy denominamos tecnología.


47



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Estudio de la morfología de una muestra de aluminio usando AFM

Patricia Mendoza Galván1

Enrique Samano2

1Centro de Estudios Tecnológicos del Mar # 11, Ensenada, B.C., México. 2Centro de Ciencias de la Materia Condensada-UNAM, Ensenada, B.C., México. Una superficie limpia y homogénea es esencial para “dibujar” un diseño diminuto en una muestra. El AFM es el instrumento apropiado para visualizar la morfología a escala sub-micrométrica (por debajo de la micra). Las impurezas y contaminantes en una muestra de aluminio fueron removidas por medio de ataque químico y, posteriormente, pulido mecánico hasta disminuir la rugosidad de su superficie al mínimo deseable. Como prueba se “dibujó” un cuadrado de 2 µm por lado usando el AFM en modo de nanoindentador (instrumento novedoso utilizado para la determinación de propiedades mecánicas de películas delgadas). El “dibujo” se lleva a cabo indentando con una punta de diamante controlando su posición por medio de un piezoeléctrico. La punta de diamante ideal tiene un solo átomo. En nuestro caso se usó una punta comercial tipo Berkovich que es un tetraedro con un radio de curvatura de 100nm. aproximadamente, en su ápice. Las imágenes muestran la evolución de la morfología de la superficie de Al en las diferentes etapas de limpieza y pulido. También se muestra una imagen en AFM del cuadrado “dibujado” con el nanoindentador. Así como una curva típica de fuerza y un análisis de sección de la superficie. El objetivo es obtener una superficie sin contaminantes lisa, llana y homogénea en una muestra de aluminio que nos permita hacer un “dibujo” a escala nanométrica (1x10-09 m.).


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OBJETIVOObtener una superficie sin contaminantes lisa, llana y

homogénea en una muestra de aluminio que nos permitahacer un “dibujo” a escala nanométrica. El “dibujo” se lleva a cabo indentando con una punta de diamante

controlando su posición por medio de un piezoeléctrico.

METODOLOGIAPara la preparación y visualización de la muestra se realizó lo siguiente:

• Usamos el microscopio para observar las condiciones de la muestra tal y como la recibimos.• Utilizando ataque químico, en una solución con una relación de 5:1:1 (H2O: H2O2: NH4OH), sumergimos la muestra poraproximadamente tres min. para remover impurezas mayores.• Por medio de una pulidora marca OMNILAP, aplanamos la muestra con la lija #1 para quitar rugosidades de su superficie. La lija # 1 tiene partículas de SiC de 1 µm embebidas en la lija. • Posteriormente, pulimos la muestra usando una solución de aguadestilada con partículas de alumina de 50 nm de tamaño. • Llevamos la muestra a la “sónica” para remover residuos de pulido.• Observamos la muestra nuevamente por AFM y volvimos a lijarlahasta obtener una morfología deseable en su superficie.• Finalmente, la muestra está lista para hacerle las indentaciones. • El cuadrado indentado se diseñó con 8 marcas separadas por 1 µm entre si con una fuerza de 500 µN usando el nanoindentador.

RESULTADOSLas imágenes muestran la evolución de la morfología de la superfices de Al en las diferentes etapas de limpieza y pulido. También se muestra una imágen en AFM del cuadrado“dibujado” con el nanoindentador. Así como una curva típicade fuerza y un análisis de sección de la superficie.

INTRODUCCIONUna superficie limpia y homogénea es esencial para

“dibujar” un diseño diminuto. El AFM es el instrumentoapropiado para visualizar la morfología a escala

sub-micrométrica. Las impurezas y contaminates en unamuestra de aluminio fueron removidas por medio de ataque

químico y , posteriormente, pulido mecánicohasta disminuir la rugosidad de su superficie al mínimo. Como prueba, se”dibujó” un cuadrado de 2 µm por lado

usando el AFM en modo de nanoindentador.

Muestra de Almostrando

un cuadradonanoindentado

Muestra de Al tal como

la recibimos.

CONCLUSIONESEs posible estudiar una superficie morfológicamente limpia por

microscopía de fuerza atómica y usando métodos de pulidotradicionales. Esto se comprobó indentando un cuadrado de 2 µ de

lado en la superficie de la muestra.

Patricia Mendoza Galván1

Enrique Samano2

1Centro de Estudios Tecnológicos del Mar #11, Ensenada,B.C., México

2Centro de Ciencias de la Materia Condensada-UNAM, Ensenada,B.C., México

Muestra de Al después del

ataque quimico

ESTUDIO DE LA MORFOLOGIA DE UNA MUESTRA DE ALUMINIO USANDO AFM

Muestra de Al después del

pulido mecánico

Curva de carga-descarga

mostrando ladeformación

permanente enla superficie

del Al y análisisde sección del cuadrado que

se indentó.



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Crecimiento de películas de diamante por el método HFCVD ( Hot-Filament Chemical Vapor Deposition)

1Jesús Rigoberto Herrera García, 2 Gerardo Soto Herrera

1Universidad Autónoma de Baja California, Blvd. Benito Juárez esq. Calle de la Normal Col. Insurgentes Este C.P. 21280 Mexicali B.C. México

2Centro de Ciencias de la Materia Condensada, UNAM, A. Postal 2681, C.P. 22800 Ensenada B. C., México.

En esta investigación el objeto de estudio fue el crecimiento de películas de diamante, para ello se requiere de una fuente de carbón, una característica del carbón es la presencia simultanea de hibridaciones sp3, sp2, que le dan a la estructura las características del diamante (sp3) y del grafito (sp2).Algunas de las propiedades más interesantes del diamante son su dureza, su comportamiento como material aislante además de poseer una alta resistencia a la abrasión, estas características se pueden aplicar directamente a niveles industriales. La deposición química por vapor nos permite obtener películas de diamante utilizando una mezcla de 1% CH4 en H2, el procedimiento que se utiliza en este método se basa en la formación de radicales libres de Hidrógeno que interactúan con la molécula de metano, la energía que se requiere para la formación de dichos radicales la proporciona el filamento que se encuentra a temperaturas en el rango de 1900 hasta 2600 0 C, el substrato utilizado es de Silicio y se le da una preparación especial antes de la deposición. El diamante sintético producido en laboratorio con deposición química por vapor es uno de los métodos más rentables económicamente. Entre sus principales ventajas esta la capacidad de crecer el diamante en substrato y en determinada área controlando al diamante producido. Existen una amplia cantidad de variables en el experimento entre las que destacan el diseño del filamento, la corriente que circula a través de él, la fuente de carbón utilizada, la preparación del substrato, tiempo de crecimiento, entre otras que permiten obtener diferentes resultados en la velocidad de crecimiento, uniformidad, densidad y tamaño del diamante. En general, se manejan estas variables para comparar resultados.


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1Jesús Rigoberto Herrera García, 2 Gerardo Soto Herrera1Universidad Autónoma de Baja California, Blvd. Benito Juárez

esq. Calle de la Normal Col. Insurgentes Este C.P. 21280 Mexicali B.C. México2Centro de Ciencias de la Materia Condensada, UNAM, A. Postal 2681, C.P. 22800 Ensenada B. C., México.

Crecimiento de películas de diamante por el método HFCVD (Hot-Filament Chemical Vapor Deposition)

IntroducciónEl diamante sintético producido en laboratorio mediante deposición química por vapor es uno de los métodos más rentables económicamente . Entre sus principales ventajas esta la capacidad de crecer el diamante en substrato y en determinada área controlando al diamante producido.

Para crecer la película de diamante se requiere de una fuente de carbón; una característica del carbón es la presencia simultanea de hibridaciones sp3, sp2, que le dan a la estructura las características del diamante (sp3) y del grafito (sp2).Algunas de las propiedades más interesantes del diamante son su dureza, su comportamiento como material aislante además de poseer una alta resistencia a la abrasión. Estas características se pueden aplicar directamente a niveles industriales.

ExperimentoExisten una amplia cantidad de variables en el experimento entre las que destacan el diseño del filamento, la corriente que circula a través de él, la fuente de carbón utilizada, la preparación del substrato, tiempo de crecimiento, entre otras. Los distintos parámetros permiten obtener diferentes resultados en la velocidad de crecimiento, uniformidad, densidad y tamaño del diamante.

El equipo con que se cuenta es básicamente una bomba de vacío que permite mantener libre de moléculas el espacio de crecimiento; controladores de flujo electrónicos que proporcionan un volumen por unidad de tiempo constante de los gases que se requieran; una fuente de corriente directa que suministra la potencia al filamento. Además de diferentes medidores de temperatura y uno de presión.

El compuesto químico utilizado en el crecimiento de películas de diamante es una mezcla de 1% CH4 en H2. El papel que juega el filamento caliente es el de disociar la molécula de hidrógeno formando radicales libres quienes interactúan con el metano en un proceso exotérmico lo cual se expresa de la siguiente manera:

CH4+H* CH3*+H2

El diseño del reactor da muchas opciones en cuanto a dimensiones, materiales y condiciones de operación, para que cumpla con su función de generar y transportar radicales libres de hidrocarburos e hidrógeno. El filamento que se manejó en el laboratorio fue elaborado con un alambre de 99.9% de tántalo, 0.5 mm. de diámetro y cinco aros que lo forman. Al substrato empleado de Silicio se le da un rallado con polvo de diamante y se le aplica una limpieza de ultrasonido en acetona por 15 minutos antes de la deposición.

El autor desea agradecer a J. Mata. J. Heiras e I. Gradilla por su apoyo en esta investigación.

CH4, C2H (x=2,4,6)Fuentes de carbón

Tungsteno, Tántalo, RenioMateriales de filamento

2000--2600Temperatura del filamento <C>1--20

Distancia substrato-filamento <mm>

600--1200Temperatura del substrato <C>1--80Presión (torr)

RangoParámetroRangos de operación en el método HFCVD

ConclusionesEl crecimiento de películas por el método HFCVD nos permite manipular el crecimiento de nuestra película, un ejemplo claro está en la preparación del substrato que nos da como resultado zonas más densas y diamantes de diferente tamaño.

En las imágenes se puede visualizar que se formaron diamantes de buen tamaño y también la forma en la que se van acomodando; la zona con mayor crecimiento y más densa será la más cercana al filamento y la que tuvo un rallado más fuerte.

La deposición química por vapor puede ser utilizada para la creación de películas de boro, sustituyendo metano por diborano 3% B2H6 en 97% H2; aprovechando que el filamento se consume durante el proceso y se incorpora a la película, se pueden elaborar otros compuestos en donde el material del filamento sea deseado.

Una aplicación importante para el crecimiento de diamante esta en la industria del recubrimiento, donde será posible el diseño de dispositivos y vehículos con una dureza como la del diamante.

Películas de diamante vistas en el microscopio SEM. El acomodo de los diamantes en línea que se observa en la micrografía de la izquierda se debe a la preparación de rallado

con polvo de diamante en el substrato de Si.

Películas de diamante vistas en el microscopio SEM. En la imagen de la derecha se ven los diamantes a partir de un corte efectuado al substrato.

Tubo al vacío, que nos permite el proceso de crecimiento de películas.

ReferenciasM. A. Prelas, G Popovici, L.K. Bigelow., Handbook of industrial diamonds and diamond films. Pág.. 797-810

Los puntos de operación que se utilizaron en el crecimiento de los diamantes que se aprecian en las fotografías son: presión de 10 torr, la temperatura del substrato fue de 740 0C y la del filamento de 1950 0C, la distancia del filamento al substrato de 4mm. La corriente constante aplicada fue de 16 A, y la potencia disipada por el filamento de 600 W.

Resultados:



52


Resonancia electromecánica en PZT

Rubí Bojórquez Sánchez 4º Semestre, Escuela de Ingeniería, UABC J.Portelles1,2, O.Raymond1 y J.M.Siqueiros1

1 Centro de Ciencias de la Materia Condensada, UNAM 2Universidad de La Habana, CUBA

Utilizando un equipo construido por el grupo de ferroeléctricos del grupo CCMC-Universidad de La Habana para evaluar materiales piezoeléctricos por el método de resonancia electromecánica, se caracterizó una muestra patrón de PZT (PbZr0.53Ti0.47O3) fabricada por el mismo grupo. En el experimento se obtuvo la curva de resonancia piezoeléctrica del modo radial de vibración incluyendo sus armónicos. A partir de los datos experimentales y del programa MATHEMATICA 5.0 se obtuvieron los valores del coeficiente de acoplamiento electromecánico radial y los módulos elásticos. Utilizando el programa ZVIEW, se hizo un ajuste a la curva experimental de resonancia proponiendo un circuito equivalente que entregó como resultado los valores de las componentes del mencionado circuito. El estudio demuestra la ventaja de utilizar piezocerámicas en sustitución de varios elementos activos, lo que representa un importante avance tecnológico.


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INTRODUCCIÓN

Hemos oído hablar en muchas ocasiones que cada vez los componentes electrónicos se hacen mas pequeños y resulta asombroso como se puede integrar un sinfín de componentes en espacios que no rebasan 1 micrómetro. Pero, ¿ Como ocurre esta integración? ¿Cómo se pueden sustituir varios componentes por uno solo? Tratando de responder estas preguntas nos dimos a la tarea de estudiar uno de los materiales más interesantes actualmente: Los materiales PiezoelLos materiales Piezoelééctricosctricos

La piezoelectricidad (del griego piezein, 'estrujar o apretar') es un fenómeno que presentan determinados materiales que, al ser sometidos a tensiones mecánicas, adquieren una polarización eléctrica, manifestándose como una diferencia de potencial y cargas eléctricas en su superficie. Estos materiales, además, se deforman al ser sometidos a un campo eléctrico externo. El efecto piezoeléctrico es un efecto reversible, así al dejar de someter los cristales a un campo eléctrico externo recuperan su forma original. Como el efecto piezoeléctrico exhibido por los materiales naturales tales como el cuarzo y la turmalina, entro otros, es muy pequeño, se han desarrollado materiales con propiedades mejoradas. Estos son los materiales cerámicos ferroeléctricos, por ejemplo, el Zirconato Titanato de Plomo (PZT). Los cerámicos de PZT y PZT modificado, son los materiales piezoeléctricos más utilizados hoy en día. La estructura cristalina del PZT es cúbica centrada en las caras

Celda elemental Piezoeléctrica (fig. 1)(1)En estado paraeléctrico (celda sin polarización)(2)En estado ferroeléctrico (celda polarizada)

ECUACIONES DE LA PIEZOELECTRICIDADLas ecuaciones constitutivas de los materialespiezoeléctricos combinan esfuerzos, deformaciones y campo eléctrico

Donde D = el desplazamiento eléctricoS = DeformaciónT = Esfuerzo Si mantenemos T=0

DESARROLLO EXPERIMENTAL:PASO 1

(Caracterización)Se obtuvo la curva resonante de la cerámica piezoeléctrica utilizando el método de resonancia electromecánica el cual es utilizado para caracterizar sistemas piezoeléctricos, es decir, cerámicas y capas delgadas que se encuentran previamente polarizadas determinando sus diferentes modos de vibración, su frecuencias fundamentales y sus armónicos.

Aparato de MediciónMétodo de ResonanciaElectromecánica (M.R)

Cerámica

piezoeléctrica(PZT)

Pb(ZrTi)03

5.81 x10-714734.351

Elementos A (m3 )ε33masah (mm)

58.10.29965.54 x 10117460.5.005 μF0.266882

A(mm)δs11

Densidad Kg/m3

c33 microFk31

0.451205335200445831417619513.66

kpfa1fr1(Hz)fa(Hz)fr(Hz)a(mm)

Tabla 1. CARACTERÍSTICAS DE LA CERÁMICA PIEZOELÉCTRICA

Se aplica una señal de 1v de corriente alterna a la pastilla piezoeléctrica lo que genera un cambio en las dimensiones originales en el modo radial en el semiciclo positivo y una deformación inversa en el semiciclo negativo, lo que llevará a la cerámica a una vibración radial provocando una onda mecánica en el medio que lo rodea Se varía la frecuencia de la señal de entrada hasta entrar en resonancia. La señal se muestrea en un intervalo de frecuencias de 400 Hz a 400 kHz haciendo una iteración de 100 puntos por década. El sistema proporciona la respuesta de resonancia medida en volts RMS, su frecuencia y su fase con respecto a la señal de entrada (Fig.5)

0 100000 200000 300000 400000

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

Primer armonico del modo radial

Modo Radial Fundamental

Respuesta Piezoelectrica del modo radial

Vol

ts (r

ms)

Frecuencia(Hz)

Puntos Experimentales

PASO 2(Obtención de Curva para Ajuste)

Después de obtener la curva de frecuencias de resonancia se volvió a caracterizar la cerámica en modo radial ahora sólo en el intervalo que contenía la frecuencia de resonancia fundamental con un mayor número de iteraciones, 1000 puntos por década. (Fig. 6)

PASO 3Conversión de Datos y uso del programa ZVIEW

Al haber obtenido la señal de la respuesta del piezoeléctrico en el sistema Método Resonante se llevaron los datos de voltaje RMS y fase por medio de cálculos y uso del programa ORIGIN 5.0 a respuestas de Magnitudes de impedancia ,impedancia real y compleja para el manejo en el programa ZVIEW el cual nos permite diseñar circuitos eléctricos , simulando la respuesta del circuito a través de graficas las cuales pueden ser adaptadas a las necesidadesdel usuario. (Fig.7)

Respuesta de Impedancia de Cerámica Piezoeléctrica

(Gráfico obtenido en ZVIEW-Frecuencia Fundamental y Armónicos)

PASO 4(Diseño de circuito equivalente)

Utilizando un programa en MATHEMATICA 5.0 elaborado por el grupo de investigadores de universidad de La Habana para una cerámica en forma de disco vibrando se determinó el coeficiente de acoplamiento electromecánico radial

y los datos adicionales contenidos en la Tabla 1 , para asícontinuar con los cálculos de los posibles valores para el diseño del circuito equivalente (fig. 8) el cual fue obtenido a través del uso de ZVIEW llevando a cabo un proceso de ajuste a los datos experimentales obtenidos de la muestra cerámica. (fig.9)

Programa Zview

40000 60000 80000 100000 12000040000 60000 80000 100000 120000

0

2000

4000

6000

8000

10000

Ajuste Obtenido por Zview

Z

Frecuencia (Hz)

Datos Experimentales

CONCLUSIONES:

•Se utilizó el método resonante para obtener la respuesta piezoeléctrica de una cerámica de PZT fabricada por el Grupo de Ferroeléctricos del CCMC-Universidad de La Habana, con ayuda de Zview.

•En este trabajo se pudo comprobar que es posible la sustitución de varios elementos de un circuito por un elemento piezoeléctrico. El avance tecnológico que nos proporciona el uso y la investigación de lo materiales piezoeléctricos es hoy en día una realidad y la implementación de estos dispositivos se encuentra presente no sólo en laboratorios de investigación si no también en nuestra vida cotidiana

BIBLIOGRAFIA:

Piezoelectric Ceramics

Bernard Jaffe,Vernitron Corp

Bedford Ohio.

IEEE Standard on Piezoelectricity

Standard Commitee of the IEEE Ultrasonic, Ferroelectric and frequency control Society

Paginas Web: Wikipedia, Actuadores Piezoléctricos.

11.0 x 10 -91.0998 x 10-83.595 x10-9

CP1-CP3 (P)CP1-CP3 (T)C2

(Faradios)C1

(Faradios)

0.027690.0045773002305

L2(henrios)L1

(henrios)R3(ohms)R2 (ohms)R1( ohms)

Tabla 2. VALORES DE ELEMENTOS DEL CIRCUITO EQUIVALENTE

DIAGRAMA M.R

V a.c.

Ceramica

Señal de entradavariable

ResistenciasVariables

Fig.3 FotografiaM.R

Fig.4 FotografiaCerámica del grupode Ferroelectricos

CCMC-UNAM

Fig. 1

Fig.2 Esquema a Bloques del M.R

Fig.5

Fig. 6

Fig.7

Fig. 8

Ceramica

fig. 9 Programa Zview :Resultados de ajuste

Agradecimientos:

M.C. Víctor García Gradilla

Ing. Pedro Casillas Figueroa

APLICACIONES DE LOS MATERIALES PIEZOELAPLICACIONES DE LOS MATERIALES PIEZOELÉÉCTRICOSCTRICOS•En medicina, Biología y Ciencias de la Vida (Tecnología de Genes, micro manipulación, estimulación audio fisiológica, generadores de ultrasonido para sonografías)•Detectores Ultrasónicos para submarinos (Primera aplicación comercial Durante la 1era guerra mundial)•Encendedores de Gas•Actuadores piezoeléctricos (Dispositivos que producen un desplazamiento aprovechando el fenómeno físico de la piezoelectricidad utilizados en Nanoposicionamiento por su precisión)•Optica, Fotónica y tecnología de Medición (Estabilización de imagen , macroscópia electrónica , conexión de fibra óptica, sintonización de láser, , estimulación de vibradores)•Unidades de Disco (Para pruebas de Cabezas y cancelación de Vibración)•Microelectrónica ( En nano-metrologia, posicionamiento de obleas y máscaras, medición de mediciones criticas)•En Mecánica de Precisión e Ingeniera Mecánica (Cancelación de vibración, deformación estructural ajuste de herramientas corrección de desgaste)

PASO 5(Resultados)

Se utilizó el programa reiteradamente haciendo varios diseños de circuitos y pruebas de ajuste hasta llegar al circuito equivalente de nuestro interés y obteniendo los valores reales de los elementos que constituían el circuito que mejor reproducía la curva de resonancia experimental. (Tabla 2)

Resumen:Utilizando un equipo construido por el grupo de ferroeléctricos del CCMC-Universidad de La Habanapara evaluar materiales piezoeléctricos por el Método de Resonancia Electromecánica, se caracterizóuna muestra patrón de PZT (PbZr 0.53 Ti.47 O3) fabricada por el mismo grupo. En el experimento se obtuvo la curva de resonancia piezoeléctrica del modo radial de vibración incluyendo los armónicos. A partir de los datos experimentales y del programa MATHEMATICA 5.0 se obtuvieron los valores de los coeficientes de acoplamiento electromecánico radial y los módulos elásticos. Utilizando el programaZVIEW se hizo el ajuste a la curva experimental de resonancia proponiendo un circuito equivalenteque entregó como resultado los valores de las componentes del mencionado circuito. El estudiodemuestra la ventaja de utilizar piezocerámicas en sustitución de varios elementos activos, lo querepresenta un importante avance tecnológico.

Objetivo:La caracterización de una cerámica piezoeléctrica utilizando un equipo construido por el grupode ferroeléctricos de CCMC- Universidad de La Habana para la evaluación y ajuste de la curvaexperimental de frecuencias de resonancia de una cerámica de PZT en modo radial mediantecircuitos resonantes RLC

ResumenResumen::UtilizandoUtilizando un un equipoequipo construidoconstruido porpor el el grupogrupo de de ferroelferroelééctricosctricos del CCMCdel CCMC--Universidad de La Universidad de La HabanaHabanapara para evaluarevaluar materialesmateriales piezoelpiezoelééctricosctricos porpor el el MMéétodotodo de de ResonanciaResonancia ElectromecElectromecáánicanica, se , se caracterizcaracterizóóunauna muestramuestra patrpatróónn de PZT (de PZT (PbZrPbZr 0.53 0.53 Ti.Ti.47 47 OO33) ) fabricadafabricada porpor el el mismomismo grupogrupo. En el . En el experimentoexperimento se se obtuvoobtuvo la la curvacurva de de resonanciaresonancia piezoelpiezoelééctricactrica del del modomodo radial de radial de vibracivibracióónn incluyendoincluyendo los los armarmóónicosnicos. A . A partirpartir de los de los datosdatos experimentalesexperimentales y del y del programaprograma MATHEMATICA 5.0 se MATHEMATICA 5.0 se obtuvieronobtuvieron los los valoresvalores de los de los coeficientescoeficientes de de acoplamientoacoplamiento electromecelectromecáániconico radial y los radial y los mmóódulosdulos eleláásticossticos. . UtilizandoUtilizando el el programaprogramaZVIEW se ZVIEW se hizohizo el el ajusteajuste a la a la curvacurva experimental de experimental de resonanciaresonancia proponiendoproponiendo un un circuitocircuito equivalenteequivalentequeque entregentregóó comocomo resultadoresultado los los valoresvalores de las de las componentescomponentes del del mencionadomencionado circuitocircuito. El . El estudioestudiodemuestrademuestra la la ventajaventaja de de utilizarutilizar piezocerpiezoceráámicasmicas en en sustitucisustitucióónn de de variosvarios elementoselementos activosactivos, lo , lo quequerepresentarepresenta un un importanteimportante avanceavance tecnoltecnolóógicogico..

ObjetivoObjetivo::La La caracterizacicaracterizacióónn de de unauna cerceráámicamica piezoelpiezoelééctricactrica utilizandoutilizando un un equipoequipo construidoconstruido porpor el el grupogrupode de ferroelferroelééctricosctricos de CCMCde CCMC-- Universidad de La Universidad de La HabanaHabana para la para la evaluacievaluacióónn y y ajusteajuste de la de la curvacurvaexperimental de experimental de frecuenciasfrecuencias de de resonanciaresonancia de de unauna cerceráámicamica de PZT en de PZT en modomodo radial radial mediantemediantecircuitoscircuitos resonantesresonantes RLCRLC

30000 40000 60000 80000 100000 120000130000

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

Respuesta de Ceramica Piezoelectrica(Metodo de Resonancia-Frecuencia Fundamental)

Frecuencia deResonancia

Frecuencia de Anteresonancia

Puntos experimentales

Vol

ts(rm

s)

Frecuencia



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Piezocerámicas de PZT dopadas con Gd

Samuel Herrera Rodríguez 2º Semestre, Preparatoria CET del Mar No. 11

Jorge Portelles1,2, Jesús M.Siqueiros1

1 Centro de Ciencias de la Materia Condensada, UNAM 2Universidad de La Habana, CUBA

En este trabajo se reporta la obtención de muestras piezoeléctricas de PZT 53/47 dopadas con 6% de Gd2O3 (PbZr0.53Ti0.47O3-6%Gd2O3) utilizando el método cerámico convencional de reacción de estado sólido. Las muestras cerámicas así obtenidas fueron caracterizadas dieléctricamente en función de la temperatura y en un amplio intervalo de frecuencias. La permitividad relativa de las muestras analizadas resulta muy superior a la del PZT 53/47 sin gadolinio, siendo éste el resultado más importante del trabajo. Finalmente, se reporta el estudio de la transición de fase para-ferroeléctrica de este compuesto.


55

PIEZOCERAMICASPZT: Gd

Introducción: La palabra cerámica deriva del vocablo griego keramos, cuya raíz sánscrita significa quemar. En su sentido estricto se refiere a la arcilla en todas sus formas. Sin embargo, el uso moderno de este término incluye a todos los materiales inorgánicos no metálicos. Los materiales cerámicos son generalmente frágiles o vidriosos. Casi siempre se fracturan ante esfuerzos de tensión y presentan poca elasticidad, dado que tienden a ser materiales porosos. Los poros y otras imperfecciones microscópicas actúan como concentradores de esfuerzo, reduciendo la resistencia a estos.

Objetivo: Nuestro objetivo fue conocer el método cerámico convencional y aplicarlo en la obtención de piezocerámicas. Obteniendo estas caracterizarlas dieléctricamente y estudiar su transición de fase para-ferroeléctrica de estas últimas.

Samuel Herrera Rodríguez20 Semestre, Preparatoria CET del Mar No. 11

Jorge Portelles1,2 , Jesús M. Siqueiros1

1Centro de Ciencias de la Materia Condensada, UNAM2 Facultad de Física, Universidad de La Habana, CUBA

En este trabajo se reporta la obtención de muestras piezoeléctricas de PZT53/47 dopadas con 0.6% de Gd2O3(PbZr0.53Ti0.47O3-6%Gd2O3) utilizando el método cerámico convencional de reacción de estado sólido. Las muestras cerámicas así obtenidas fueron caracterizadas dieléctricamenteen función de la temperatura y en un amplio intervalo de frecuencias. La permitividad relativa de las muestras analizadas resulta muy superior a la del PZT 53/47 sin gadolinio, siendo este el resultado más importante del trabajo. Finalmente, se reporta el estudio de la transición de fase para-ferroeléctrica de este compuesto ya en las muestras.

10 20 30 40 50 60 70 80 90

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

(203

)(1

13)

(301

)(2

21)

(022

)

(112

)

(201

)(200

)

(111

)(1

10)

(100

)

I/I0

2θ

PZT 53/47:Gd PZT 53/47

200 300 400

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

b

Tanδ

Temperature (oC)

500 Hz 1000 Hz 20000 Hz 50000 Hz 100000 Hz 500000 Hz 10000000 Hz

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

12

P (μ

C/c

m2 )

E (kV/cm)

Experimental points

Historia del Método Cerámico: La primera cerámica "técnica" de la humanidad fue obra de los ceramistas egipcios. Desde la perspectiva actual puede parecer imposible que se desarrollaran ciertas piezas en el período comprendido entre el año 4000 y el 2500 a. C. Al otro lado del mundo, en el Lejano Oriente, se dan continuas innovaciones tanto en materias primas como en el proceso de elaboración. De 1600 a 220 a. C., desarrollan el gres de alta temperatura con los primeros vidriados transparentes. En la Dinastía Han (del 206 a. C. al 220 d. C.) aparece el producto cerámico poroso de muy distinta composición y tratamientos. Con la Dinastía Tan(siglo IX) se introduce el proceso de colada y la porcelana pintada en azul, que en el mundo occidental no conseguirá desarrollarse hasta el siglo XVIII. La cerámica más antigua es la que se hornea al natural sin ningún esmalte. Algunas de estas piezas fueron bruñidas para hacerlas impermeables al agua, pero no se pueden considerar como esmaltadas, como tampoco lo son las piezas que tienen engobes con arcillas de colores contrastantes, ni las piezas esgrafiadas o las que tienen aplicaciones de pastillaje. Hacia el año 2 mil a.C., aparecen las primeras piezas esmaltadas con sales de plomo y sílice, que es el esmalte más común por su facilidad de elaboración y manejo. En China, Japón y Corea, estos esmaltes se prolongan hasta el año 100 d.C., en que aparece la cerámica de alta temperatura. La cerámica china más famosa fue la de Shensi producida durante la Dinastía Han ya hacia el siglo II a.C., pero es hasta el siglo IX, durante la Dinastía Sung, que se desarrolla la porcelana china que le ha dado fama en el mundo y que dio origen a las porcelanas europeas que se empiezan a producir hacia el siglo XVIII.

1

2

31-Son las materias primas de partida y su importancia, esta dada por su pureza química, la cual decide las propiedades finales del material (PbTiO3, PbZrO3)

2- El pesado de los reactivos se realiza a partiendo de los cálculos teóricos del balanceo químico, para ello hay que tener en cuenta el peso molecular de cada compuesto que forma parte de la ecuación química. (PbZr0.53Ti0.47O3-6%Gd2O3)

3- Es la mezcla de los reactivos húmedos en un mortero de ágata, manual o molino automático, para obtener una mejor homogenización de los reactivos interactuantes. En algunos casos en este paso comienza la reacción química. La molida define el tamaño de las partículas, y de lograrse partículas pequeñas, se podría alcanzar temperaturas inferiores en la sinterización. La molida queda definida en un tiempo y puede ser en húmedo o seca.

4- Después la mezcla se deja en reposo para que se seque, y para poder pesar los polvos.

5- Los reactivos ya mezclados se prensan para su posterior calcinación. Existen diversas formas de prensado: Prensado en caliente, por obstrucción, y en nuestro caso prensado hidráulico y manualmente. Es necesario conocer la presión de compactación de los polvos. Para el prensado se utilizan diversos tipos de troqueles, de diferentes formas, lo que aquí radica la principal ventaja sobre los materiales monocristalinos. En nuestro caso se empleo una presión de 1T/cm2

6- Luego de prensar los reactivos en forma de cilindros, se continúa con la calcinación de estos a una temperatura inferiores a la temperatura de sinterin. Su objetivo es adelantar la reacción química. En nuestro caso calcinamos a 800 oC .

7- Posteriormente, los cilindros se pesan en una balanza analítica y se calcula la perdida de masa por calcinación para compararlas con las perdidas teóricas.

8- Las muestras precocidas se trituran y se muelen para homogenizar la muestra calcinada.

9- Se realizar nuevamente el paso 4

10- A los reactivos molidos y secados se les agrega acetato polivinílico en solución, en nuestro caso al 10 %, su objetivo es aglutinar mecánicamente a los polvos y facilitar un buen prensado.

11- Se pesa el polvo según los requerimientos de las piezas a obtener, en este caso en un troquel de 10mm de diámetro aplicándole una presión de 4.5 T/cm2

12- Las muestras se sinterizan en su propia atmósfera y sellando el crisol, para evitar la volatilización de algunos de sus componentes. Ejemplo el Plomo. Aquí culmina la reacción química. De la forma de calentamiento así como el enfriamientos de la muestra, y del valor de la temperatura empleada y el tiempo en dicha temperatura, así será la textura y propiedades químico físicas del material final.

12- Sinterización

2- Pesado de los polvos

3- Molida

4- Secado

5- Prensado

6- Calcinación

7- Análisis de perdida de masa

8- Triturado y molida en húmedo

9- Secado

10- Aglutinado

1- Reactivos

11- Prensado

METODO CERAMICO CONVENCIONAL

Resultados4

200 300 400

0

10000

20000

30000

40000

50000

aε

Temperature (oC)

500 Hz 1000 Hz 10000 Hz 20000 Hz 50000 Hz 100000 Hz 200000 Hz 500000 Hz 1000000 Hz

Bibliografía:

Introducción a la cerámica

www.uv.mx/Popularte/Esp/scriptphp.php?sid=53

Historia de la cerámica

www.mujeractual.com/ocio/arte/ceramica.html

Cerámica técnica

Es.wikipedia.org/wiki/Cer%C35A1mica_(industria)

Transiciones de fase difusa en el sistema PMN-PT

Autor: Abel Fundora Cruz

Tutor: Dr. Jorge Portelles Rodríguez

Universidad de la Habana, Facultad de Física

Agradecimientos:

Por este medio extiendo mi agradecimiento al Dr. Jorge Portelles y al Dr. Jesús Siqueiros quienes me asesoraron en el transcurso de la Estancia de Verano en el Centro de Ciencias de la Materia Condensada y mis más sinceras felicitaciones a todo el personal que organizó e hizo posible el programa “Jóvenes a la Investigación 2006”.

El patrón del PZT dopado es similar al PZT:Gd. La estructura es romboédrica.

Se obtiene valores de permitividaddieléctrica relativa en las muestras dopadas, tres ordenes superiores al PZT53/47 no dopado. El Gd le disminuye la temperatura de transición del PZT53/47 de 395 oC a 350 oC en el PZT:Gd

El sistema PZT:Gd presenta bajas perdidas dieléctricas, y una transición de fase difusa

Se obtiene una buena característica de histéresis ferroeléctrica, con valores de dolarización remanente de 7 µC/cm2 con un Ec= 8 kV/cm a E max=18 kV/cm a 30 oC

Los valores del tamaño de grano promedio obtenidos por microscopia de barrido son de 4 µm, no obstante se encuentrantamaños de granos de hasta 10 µm.

•Fuimos capaces de aprender el método cerámico para la obtención de piezocerámicasPZT:Gd. Se adquirió habilidades en pesar, moler, realizar tratamientos térmicos y colocar contactos de plata.

•Fué posible obtener piezocerámicas PZT:Gd con valores tres ordenes superiores a las PZT53/47 no dopadas. Se logro con el dopante, disminuir la temperatura de transición.

•Se lograron buenas características de histéresis ferroeléctricas.

Conclusiones

CENTRO DE CIENCIAS DE LA MATERIA CONDENSADAUniversidad Nacional Autónoma de México



56


Síntesis del soporte La-Ce-Zr/Ox para los catalizadores de tres vías por el método de coprecipitación

S. Orozco-Flores 1*, E. Flores-Aquino2+

1Universidad de Guadalajara, A.P.44433 Guadalajara, Jalisco, México 2Centro de Ciencias de la Materia Condensada UNAM, A.P. 2681, Ensenada, BC

* [email protected] + [email protected] La función principal de los convertidores catalíticos de tres vías (TWC) es la eliminación simultánea de los tres principales contaminantes (CO, HC, y NOx), estos consisten en un monolito cerámico con un recubrimiento catalítico formado de un metal noble, en este caso solo paladio (Pd-only) soportados en diferentes óxidos (CeO2, La2O3, ZrO2), los cuales son de nuestro interés. El propósito principal de este trabajo es la síntesis de la mezcla de óxidos (La-Ce-Zr)Ox que se emplean como soporte en los catalizadores TWC. Para llevar a cabo esta síntesis se hizo una mezcla de los óxidos: CeO2, La2O3, ZrO2 por el método de coprecipitación (CP), del cual se obtuvo un polvo color amarillo el cual se sometió a una esta de secado a una temperatura de 600˚C por un tiempo de 2 h. y posteriormente se calcinó a 1050˚C por 36 h. La muestra se caracterizó empleando las siguientes técnicas:

• Difracción de rayos X (XRD) • Microscopía electrónica de barrido (SEM) • Área Superficial (BET) • Espectroscopía de reflectancia difusa UV-VIS (DRS)

Por XRD se confirmó que la estructura del sistema es cúbica. El estudio por microscopía electrónica de barrido nos reveló que el soporte se sinterizó por efecto de la alta temperatura lo cual se traduce en un área superficial baja de alrededor de 1 m2/g., esto en base a las mediciones de absorción de nitrógeno mediante la técnica BET. Por otra parte la DRS nos dio idea de los estados electrónicos de la mezcla de óxidos. Agradecimientos: Los autores agradecen a I. Gradilla, E. Aparicio, por su ayuda técnica. S. Orozco agradece en especial a J. Mata y J. Heiras por todas las atenciones prestadas y por haber hecho posible mi estancia en el programa JI2006.


57



SSííntesis del soporte (Lantesis del soporte (La--CeCe--Zr)OxZr)Ox para los catalizadores para los catalizadores de tres vde tres víías por el mas por el méétodo de coprecipitacitodo de coprecipitacióónn

S. Orozco1 y E. Flores2

1Universidad de Guadalajara, A.P.44433 Guadalajara, Jalisco2Centro de Ciencias de la Materia Condensada UNAM, A.P. 2681, Ensenada Baja California

ABSTRACTABSTRACTLos catalizadores de tres vías (TWC) llamados así por que actúan eliminando los 3 contaminantes principales mediante reacciones de oxidación y reducción transformando a los mismos en compuestos no tóxicos: N2, H2O y CO2. Los TWC consisten de un monolito cerámico con un recubrimiento catalítico formado de un metal noble en este caso solo paladio (Pd-only) soportados en diferentes fases de óxidos (CeO2, La2O3, ZrO2). El propósito principal de este trabajo es la síntesis de la mezcla de óxidos (La-Ce-Zr)Ox que se emplean como soporte en los catalizadores TWC.La mezcla de óxidos se caracterizó empleando las siguientes técnicas: XRD, SEM, BET y DRS.

IntroducciIntroduccióón:n:En la actualidad existen millones de vehículos de gasolina circulando y cada uno de ellos es una fuente de contaminación. Para solucionar este problema se han establecido leyes que limitan la cantidad de contaminantes que un vehículo emite, esto es, lo que motiva al uso de convertidores catalíticos.La función principal de los convertidores catalíticos de tres vías (TWC) es la eliminación simultánea de los tres principales contaminantes (CO, HC, y NOx),

Los TWC consisten en un monolito cerámico con un recubrimiento catalítico formado de un metal noble en este caso solo paladio (Pd-only) soportados en diferentes fases de óxidos (CeO2, La2O3, ZrO2).

MetodologMetodologíía:a:Se filtra el

precipitado y se lava con agua

desionizada7 gr

Ce(NO3)3

0.012 grLa(NO3)3

Disolver en 150 mL. H2O destilada

con agitación moderada

7.5 grZrO(NO3)2 Agregar 500

mL. de NH4OH 3M. Se obtiene un precipitado

pH<9

Gota a gota

Calcinación a 600 ˚C en aire porespaciode 2 hrs.Polvos pesados

y molidos / 30 min.

Polvosenvejecidos a 1050 ˚C por36 hrs. en aire

Obtención del sistema Zr0.55

Ce0.35 La0.1 O1.975

Resultados:Resultados:

Referencias:Referencias:[1] [1] WenWen--JieJie ShenShen, , YasuyukiYasuyuki MatsumaraMatsumara. . InteractionInteraction betweenbetween palladiumpalladium andand thethe supportsupport in in PdPd//CeOCeO22 preparedprepared by by depositiondeposition--precipitationprecipitation methodmethod andand thethe catalyticcatalytic activityactivity forformethanolmethanol descompositiondescomposition. . JournalJournal ofof Molecular Molecular CatalysisCatalysis A: A: ChemicalChemical 153 (2000) 165153 (2000) 165--168.168.

[2] Sonia [2] Sonia LetichevskyLetichevsky, Claudio A. , Claudio A. TellezTellez, Roberto R. de , Roberto R. de AvillezAvillez, Maria Isabel P da Silva, , Maria Isabel P da Silva, Marco A. Fraga, Lucia G. Marco A. Fraga, Lucia G. AppelAppel. . ObtainingObtaining CeOCeO22--ZrOZrO22 mixedmixed oxides by oxides by coprecipitationcoprecipitation: : role role ofof preparationpreparation conditionsconditions. . AppliedApplied CatalysisCatalysis B: B: EnvironmentEnvironment 58 (2005) 20358 (2005) 203--210.210.

[3] Elena V. [3] Elena V. FrovolaFrovola, M. , M. IvanovskayaIvanovskaya, V. , V. SadykovSadykov, G. , G. AlikinaAlikina, A. , A. LukasshevichLukasshevich, S. , S. NeophytidesNeophytides. . PropertiesProperties ofof CeCe--ZrZr--LaLa--O O nanonano--systemsystem withwith rutheniumruthenium modifiedmodified surfacesurface. . ProgressProgress SolidSolid StateState ChemistryChemistry xxxx (2005) 1(2005) 1--9.9.

[4] Elena V. [4] Elena V. FrolovaFrolova, M. , M. IvanovskayaIvanovskaya, , YuliyaYuliya A. A. KorarevaKorareva. . MorphologicallyMorphologically dependentdependentstructuralstructural peculiaritiespeculiarities ofof CeCe--ZrZr--AlAl--O O systemsystem. . ThinThin solidsolid Film 495 (2006) 139Film 495 (2006) 139--143.143.

2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 00

1 0 0

2 0 0

3 0 0

4 0 0

Inte

nsid

ad

2 T h e t a

( C e - Z r - L a ) O x E 3 6

La mezcla se caracterizó utilizando las siguientes técnicas, y a continuación se muestran las gráficas obtenidas:

Microscopia electrMicroscopia electróónica de barrido (SEM)nica de barrido (SEM) DifracciDifraccióón de rayos X (XRD)n de rayos X (XRD)Espectroscopia de reflectancia difusa UVEspectroscopia de reflectancia difusa UV--VIS (DRS)VIS (DRS)

Conclusiones:Conclusiones:En base a los resultados obtenidos por las diferentes tEn base a los resultados obtenidos por las diferentes téécnicas de caracterizacicnicas de caracterizacióón n podemos decir que se llevo a cabo la spodemos decir que se llevo a cabo la sííntesis del soporte (Lantesis del soporte (La--CeCe--Zr)OxZr)Ox y se y se demostrdemostróó su estructura csu estructura cúúbica, asbica, asíí como la homogeneidad de su superficie, como la homogeneidad de su superficie, ademademáás se determins se determinóó su su áárea superficial. Sin embargo, es necesario realizar rea superficial. Sin embargo, es necesario realizar estudios de actividad catalestudios de actividad catalíítica, para lo cual hace falta complementar el soporte tica, para lo cual hace falta complementar el soporte agregando alagregando alúúmina y el metal precioso (mina y el metal precioso (PdPd).).

2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 00 .0

0 .5

1 .0

1 .5

Abso

rban

cia

L o n g itu d d e o n d a , n m

C P C Z L E 3 6

Agradecimientos:Agradecimientos:Los autores agradecen a I. Gradilla, E. Aparicio, Los autores agradecen a I. Gradilla, E. Aparicio, J. Palomares porJ. Palomares por su apoyo su apoyo ttéécnico. S. Orozco agradece el apoyo brindado a todo el equipo quecnico. S. Orozco agradece el apoyo brindado a todo el equipo que hizo posible hizo posible su estancia en el Programa JI2006 en especial a J. su estancia en el Programa JI2006 en especial a J. HeirasHeiras y J. Mata.y J. Mata.

Se utilizó el microscopio electrónico Jeol JSM-5300 con filamento de tungsteno, para obtener la morfología, la cual se puede observar en las micrografías y nos demuestra que el sistema se sinterizó, ya que se observa una superficie homogénea, como consecuencia el área superficial fue baja de un valor de alrededor de 1 m2/g.

El espectro de absorción UV-Vis se obtuvo con un espectrofotómetro CARY-300, en un intervalo de longitud de onda de 850 – 190 nm, este nos da una idea de las transiciones electrónicas de los niveles de energía.

El análisis de difracción de rayos X del soporte se realizó con un difractómetro Philips X’Pert, la muestra fue molida previamente. En el difractograma se observa que la mezcla de óxidos presenta un sistema cúbico, en base a la comparación con los estándares de la base de datos de ICDD: 30-0394, 49-1642 y 40-1279.



58


PROPIEDADES FERROELÉCTRICAS DEL SrBi2Ta2O9 DOPADO CON PRASEODIMIO Y VACANCIAS.

Sandra Payan1, Jorge Mata2.

1Instituto Tecnológico de Chihuahua, Ave. Tecnológico #2909 , Chihuahua Chih. México.

2Centro de Ciencias de la Materia Condensada, UNAM. Apdo. Postal 2681, Ensenada, Baja California, MÉXICO.

El SrBi2Ta2O9 (SBT) es un material ferroeléctrico bastante atractivo para remplazar

al PZT en los dispositivos FRAMs, (ferroelectric non-volatile memory devices). Es sin duda el sistema ferroeléctrico libre de plomo de mejores cualidades que existe en la actualidad para el desarrollo de nuevas tecnologías. Uno de los mayores retos que tiene este sistema es aumentar sus valores de polarización aprovechando su nula capacidad de degradación eléctrica. Estudios recientes han demostrado como la inclusión de tierras raras y vacancias afectan sus propiedades ferroeléctricas [1,2]. En este trabajo se presentan los resultados de las medidas dieléctricas efectuadas en policristales del sistema SBT impurificado con Praseodimio Sr85Pr15Bi2Ta2O9 (SBT:Pr) y con Ingeniería de defectos [1]. (Sr85Pr15VxBi2Ta2O9). La adición de átomos de Pr3+ resultan un desorden en los sitios cristalográficos de Bi3+ y Sr2+, esta adición tiene también como resultado la formación de vacancias. Su estructura cristalina esta basada en capas de octaedros tipo perovskita separadas por láminas de composición (Bi2O2)+2.

Se han preparado cerámicas de SBT por el método cerámico. Se han dopado primeramente con Praseodimio y posteriormente con vacancias haciendo modificaciones en su estructura cristalina por “ingeniería de defectos” [1].

Las medidas de difracción de rayos X (DRX) nos muestran que existe una sola fase para todas las composiciones estudiadas. Suponemos que el Pr y las vacancias provocan retardo el tránsito de estado (ferroeléctrico-paraeléctrico). Las fotomicrografías de SEM muestran el tamaño de los granos y la morfología de ellos lo cual concuerda con la literatura [3]. Las medidas de polarización muestran variaciones, no muestran un comportamiento lineal lo cual nos indica que un exceso de vacancias no es recomendable para el sistema. El comportamiento P vs E del sistema SBT-Pr exhibe su carácter histéretico no obstante su carácter ferroeléctrico es ostensiblemente menor al del sistema SBT puro. El desorden catiónico y los defectos iónicos intrínsecos provocan mecanismos de anclaje a la pared de dominios y el rompimiento al ordenamiento ferroeléctrico de largo alcance. Un decrecimiento en la temperatura de Curie se ha observándolo cual motiva a seguir con los estudios de este sistema.

[1].- Y. Noguchi, M. Miyayama, K. Oikawa, T. Kamiyama, et. al. Jpn. J. Appl. Phys. 41 7062 (2002). [2].- Atsushi Kitamura, Yuji Noguchi, Masaru Miyayama, Materials Letters 58 1815(2004). [3].- Kirillov V. V. and Isupov V. A., Ferroelectrics, 53 (1973). Sandra Payán agradece al CCMC-UNAM y al Instituto Tecnológico de Chihuahua por las facilidades otorgadas en la realización de este proyecto y a la experiencia lograda en esta estancia de investigación. De igual manera por el apoyo técnico brindado por el Ing. I Gradilla, Dr. E. Martínez. Así como a P. Casillas J. Peralta.


59

PROPIEDADES FERROELPROPIEDADES FERROELÉÉCTRICAS DEL CTRICAS DEL SrBiSrBi22TaTa22OO99DOPADO CON PRASEODIMIO Y VACANCIASDOPADO CON PRASEODIMIO Y VACANCIAS

1Instituto Tecnológico de Chihuahua, Ave. Tecnológico #2909 , Chihuahua Chih. México.2CCMC- UNAM, Apdo. Postal 2681, Ensenada, Baja California, México.

Sandra Payán1, Dr. Jorge Mata2

1.- Y. Noguchi, M. Miyayama, K. Oikawa, T. Kamiyama, M. Osada, M. Kakihana, Jpn. J. Appl. Phys. 41 7062 (2002).2.- A. Kitamura, Y. Noguchi, M. Miyayama, Materials Letters 58 1815, (2004). 3.- J. Mata, A. Durán, E. Martínez, J. M. Siqueiros and J. Heiras, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 848 FF6.18.1, (2005).4.- Y. Shimakawa and Y. Kubo, Y. Nakagawa, T. Kamiyama, H. Asano, F. Izumi Appl. Phys. Lett. 74, 1904 (1999).

AgradecimientosSandra Payán agradece al CCMC-UNAM y al Instituto Tecnológico de Chihuahua por las facilidades otorgadas en la realización de este proyecto y a la experiencia

lograda en esta estancia de investigación. De igual manera por el apoyo técnico brindado por el Ing. I Gradilla, Dr. E. Martínez, E. Aparicio, Ing. P. Casillas, J. Peralta, J. Palomares

INTRODUCCIINTRODUCCIÓÓNNEl SrBi2Ta2O9 (SBT) es un material ferroeléctrico bastante atractivo para remplazar al PZT

en los dispositivos FRAMs, (ferroelectric non-volatile memory devices). Es sin duda el sistema ferroeléctrico libre de plomo de mejores cualidades que existe en la actualidad para el desarrollo de nuevas tecnologías. Uno de los mayores retos que tiene este sistema es aumentar susvalores de polarización aprovechando su nula capacidad de degradación eléctrica. Estudios recientes han demostrado como la inclusión de tierras raras y vacancias afectan sus propiedades ferroeléctricas [1,2]. En este trabajo se presentan los resultados de las medidas dieléctricas efectuadas en policristales del sistema SBT impurificado con Praseodimio Sr85Pr15Bi2Ta2O9 (SBT:Pr) y con Ingeniería de defectos [1]. (Sr85Pr15VxBi2Ta2O9). La adición de átomos de Pr3+ resultan un desorden en los sitios cristalográficos de Bi3+ y Sr2+, esta adición tiene también como resultado la formación de vacancias. Su estructura cristalina esta basada en capas de octaedros tipo perovskita separadas por láminas de composición (Bi2O2)+2.

PARTE EXPERIMENTALPARTE EXPERIMENTALEl cerámico Sr85Pr15VxBi2Ta2O9 (SBT-Pr15-V) con x = 0.025, 0.050, 0.075, ha sido preparado por

reacción en estado sólido a partir de SrCO3, Bi2O3, Ta2O5 y Pr6O11 con una pureza de 99.99%. Para evitar la perdida de Bismuto en la sinterización se agrego un 3% adicional de Bi2O3 por lo volátil del oxido a altas temperaturas y para medir el efecto de la cantidad de dopante en la matriz. Con esto se puede asegurar que tendremos en la estructura los defectos deseados para este estudio [1].

El polvo obtenido fue calcinado a 800 ºC por 3 horas, después del tratamiento térmico fue prensado con 4.5 Ton. Se prepararon en pastillas de 1 cm de diámetro siguiendo una curva adecuada para la sinterización bajo una atmósfera controlada de Bi2O3 y se encapsularon en crisoles de alumina para evitar la evaporación del bismuto en un horno eléctrico, para finalmente ser sinterizadas a 1250 °C por 3 h. Finalmente se formo el capacitor aplicando en forma de película delgada sobre las caras de las pastillas electrodos de Ag, para así medir las propiedades dieléctricas tales como la polarización y permitividad.

RESULTADOSRESULTADOS

MEDIDAS DE POLARIZACIMEDIDAS DE POLARIZACIÓÓNN

MICROSCOPIA ELECTRMICROSCOPIA ELECTRÓÓNICA DE BARRIDO (SEM)NICA DE BARRIDO (SEM)

Figura 1. Micrografías SEM de muestras de SBT-Pr-15 con la inclusión de vacancias para las

tres siguientes concentraciones; a) 0.025% b) 0.050% c) 0.075%

a) b) c)

MEDIDAS DE PERMITIVIDADMEDIDAS DE PERMITIVIDAD

0 100 200 300 400 500 600

150

200

250

300

350

400

450

500

ParaeléctricoFerroeléctrico

T = 238º C

0.025, Sr85Pr15VxBi2Ta2O 9

PE

RM

ITIV

IDAD

TEMPERATURA (ºc)0 100 200 300 400 500

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280T = 209º C


0.050, Sr85Pr15V xBi2Ta2O 9

PE

RM

ITIV

IDA

D

TEMPERATURA (ºc)0 100 200 300 400 500

150

200

250

300

350

400

450

500

550 T = 228º C


0.075, Sr85Pr15VxBi2Ta2O 9

PER

MIT

IVID

AD

TEMPERATURA (ºc)

Figura 2. Medidas de Permitividad vs. Temperatura en las tres concentraciones estudiadas, se observa un incremento en la permitividad para las muestras de a) y b) y un decrecimiento para la muestra b). La inclusión de vacancias provoca un decrecimiento en la temperatura de Curie en las tres muestras.

a) b) c)

a)

b)

Figura 4. Medidas de polarización en las muestras estudiadas variando el campo eléctrico. En la figura a) observamos el compuesto sin inclusión de defectos en su estructura (Blanco de SBT-Pr-15). En las figuras restantes: b) , c) y d) observamos alguna variación y la disminución de la polarización por la inclusión de vacancias en los defectos inducidos.

-12 -8 -4 0 4 8 12-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

Pola

rizac

ión

(μC

/cm

2 )

Campo Eléctrico (kv/cm)

0.050, Sr85Pr15VxBi2Ta2O9

-12 -8 -4 0 4 8 12-0.7

-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.075, Sr85Pr15VxBi2Ta2O9

Pola

rizac

ión

(μC/

cm2 )


a) b) c) d)

-16 -12 -8 -4 0 4 8 12 16-1.2

-1.0

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.20.025, Sr85Pr15VxBi2Ta2O9

Pola

rizac

ión

(μC

/cm

2 )

Campo Eléctrico (kv/cm)-30 -20 -10 0 10 20 30

-3

-2

-1

0

1

2

3

Sr85Pr15Bi2Ta2O9


Pola

rizac

ión

(μC/

cm2 )

CONCLUSIONESCONCLUSIONES

REFERENCIASREFERENCIAS

Se han preparado cerámicas de SBT por el método cerámico. Se han dopado primeramente con Praseodimio y después con vacancias y después haciendo modificaciones en su estructura cristalina por “ingeniería de defectos” [1] .

Las medidas de difracción de rayos X (DRX) nos muestran que existe una sola fase para todas las composiciones estudiadas, lo cual nos indica que la inclusión del ión Pr y de las vacancias no modifican la estructura original. Suponemos que el Pr y las vacancias provocan retardo el tránsito de estado (ferroeléctrico-paraeléctrico). Las fotomicrografías de SEM muestran el tamaño de los granos y la morfología de ellos lo cual concuerda con la literatura [3,4]. Las medidas de polarización muestran variaciones, no muestran un comportamiento lineal lo cual nos indica que un exceso de vacancias no es recomendable para el sistema. El comportamiento P vs E del sistema SBT-Pr exhibe su carácter histéretico no obstante su carácter ferroeléctrico es ostensiblemente menor al del sistema SBT puro. El desorden catiónico y los defectos iónicos intrínsecos provocan mecanismos de anclaje a la pared de dominios y el rompimiento al ordenamiento ferroeléctrico de largo alcance. Un decrecimiento en la temperatura de Curie se ha observándolo cual motiva a seguir con los estudios de este sistema.

DIFRACCIDIFRACCIÓÓN RAYOS XN RAYOS X

2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0

S r B i 2 T a 2 O 9

(1 1

13)

(335

)(2

40)

(3 1

15)

(4 2

10)

(220

)

(111

)

(113

)

(119

)

(1 1

15)

(3 1

13)

(028

)(20

8)

(006

)

( 1 3 5 )( 3 1 5 )

(0 2

10)

,(2 0

10)

(004

)

(00

10)(020

),(20

0)

(115

)(0

08)

Inte

nsid

ad [u

.a]

2 θ

2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0

0

2 0 0 0

4 0 0 0

6 0 0 0

8 0 0 0

1 0 0 0 0 S r 8 5 P r 1 5 V x B i 2 T a 2 O 9

Inte

nsid

ad (

u.a.

)

2 θ

S B T S B T - P R - V - 2 5 S B T - P r - V - 5 0 S B T - P r - V - 7 5

Figura 3. Difractogramas del compuesto puro y del compuesto modificado con vacancias, a) difractograma indexado a partir de la ficha ICSD – 81-0557, en b) se muestra la homogeneidad del compuesto para su posterior caracterización.



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El ESPECTRO ELECTROMAGNETICO

Sheila Ferniza Quiroz, CETYS Universidad, Ensenada B.C Jesús A. Maytorena C., CCMC-UNAM, Ensenada B.C.

Es impresionante la facilidad con la que los seres humanos empleamos términos que realmente no significan lo que queremos dar a entender; utilizamos las palabras con una ingenuidad tal que debe ser un milagro que podamos entendernos. Una de estas palabras con la cual estamos familiarizados es la luz. Pero realmente ¿qué sabemos de la luz? Al consultar el Diccionario de la Lengua Española encontré una serie de definiciones que realmente no se ajustaban a mis expectativas; en general define a la luz como “un agente físico que hace visibles los objetos; una claridad que irradian los cuerpos en combustión, ignición o incandescencia”. Quedando insatisfecha con esta definición, decidí llevar la investigación más a fondo; primero aprendí que la luz no es solo la que perciben nuestros ojos; esa es una pequeña parte llamada “luz visible”; además de esa existen dependiendo de su longitud de onda, de manera descendente: las ondas de radio, las microondas, la radiación infrarroja, la luz visible de la que hablamos, la luz ultravioleta, los rayos X y los rayos gamma; todos ellos forman el espectro electromagnético. La luz se comporta como las ondas, por lo tanto posee características como la “longitud de onda” que es la distancia comprendida entre un punto específico de la onda y su igual después de una oscilación completa. También posee “amplitud”, es decir, la altura o depresión mayor que alcanza la onda. Otra característica es la cantidad de oscilaciones por segundo, es decir, su “frecuencia”. Además, las ondas pueden estar “en fase” cuando sus amplitudes relativas coinciden y tener una “polarización” en cierta dirección de acuerdo a la dirección de oscilación respecto a su dirección de propagación. Un dato que me pareció curioso es que, por otra parte, existen fenómenos donde la luz se presenta como algo que tiene asociado un comportamiento propio de partícula en vez de un carácter propiamente ondulatorio. La variedad de fenómenos asociados a las escalas que comprende el espectro electromagnético es sorprendente; escalas por cierto que muchas veces ni siquiera alcanzamos a imaginar. Secretos de las estrellas revelados mediante el análisis de la radiación electromagnética de que son origen, aparatos electrónicos y ópticos de la vida cotidiana, o el comportamiento de electrones, átomos, moléculas y la materia en general, son algunos ejemplos donde la luz y sus escalas resultan fundamentales. El conocimiento contenido en esa “tabla” que es el espectro electromagnético ha sido muy importante para el desarrollo de muchos campos tanto de la ciencia como de la tecnología, para la explicación de fenómenos cotidianos y extraordinarios. Al adentrarse en dicho conocimiento uno se da cuenta que todavía hay mucho por aprender y descubrir. Y esto pasa no solo al estudiar este tema, sino con muchas otras cosas: entre mas aprendes mas quieres saber. No debemos perder esa curiosidad que ha caracterizado al hombre desde el principio de los tiempos, ya que es gracias a ella que hemos logrado encontrar respuestas a nuestras preguntas y preguntas a nuestras respuestas.


61

10-1

310

-12

10-1

110

-10

10-9

10-8

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100

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010

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1022

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1012

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1010

109

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107

106

105

104

103

390n

m78

0nm

Ela

bora

do p

or S

heila

Fer

niza

–C

ETY

S P

repa

rato

ria; A

bril

Mun

ro –

CC

MC

; Jes

ús M

ayto

rena

–C

CM

C



62


Estudio de la transición ferro-paraeléctrica en cerámicas de BaTiO3 de grano grueso

Siadi Malagón1 y Oscar Raymond2

1Universidad Autónoma de Baja California, Campus Ensenada, CP22860, B. C.,

México 2Centro de Ciencias de la Materia Condensada, UNAM, Ensenada, CP22860, B.

C., México

De gran interés resulta el entendimiento del comportamiento de la estructura de

dominios en los materiales ferroeléctricos respecto a señales de corriente alterna.

Para ello, cerámicas de BaTiO3 de grano grueso fueron fabricadas por la vía de

reacción del estado sólido. Las características estructurales y morfológicas de las

muestras fueron analizadas a través de la difracción de rayos-x y la microscopia

electrónica de barrido. Los resultados arrojaron cerámicas de alta cristalinidad con

densidades alrededor del 95% respecto al valor teórico. Un estudio del

comportamiento de la constante dieléctrica y de las pérdidas dieléctricas como

función de la temperatura, desde temperatura ambiente hasta 250 ºC, a diferentes

frecuencias de la señal de alterna es presentado. Un valor de la temperatura de la

transición ferro-paraeléctrica de 120 ºC fue determinado en buena congruencia

con lo reportado en la literatura para el titanato de bario. Diferentes modelos,

correspondientes a la ley de Curie-Weiss y a modelos de Smolienskii-Uchino,

fueron evaluados para caracterizar el comportamiento de la constante dieléctrica

por encima de la transición ferro-paraeléctrica. Una transición normal

característica de este sistema fue determinada.

Agradecimientos: Este trabajo fue parcialmente soportado por DGAPA-UNAM

Proyecto No IN109305-3. Los autores agradecen la asistencia técnica de Israel

Gradilla, Juan Peralta y Eloisa Aparicio.


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De gran interés resulta el entendimiento del comportamiento de la estructura de dominios en los materiales ferroeléctricos respecto a señales de corriente alterna. Para ello, cerámicas de BaTiO3 de grano grueso fueron fabricadas por la vía de reacción del estado sólido. Las características estructurales y morfológicas de las muestras fueron analizadas a través de la difracción de rayos-x y la microscopia electrónica de barrido. Los resultados arrojaron cerámicas de alta cristalinidad con densidades alrededor del 95% respecto al valor teórico. Un estudio del comportamiento de la constante dieléctrica y de las pérdidas dieléctricas como función de la temperatura, desde temperatura ambiente hasta 250 ºC, a diferentes frecuencias de la señal de alterna es presentado. Un valor de la temperatura de la transición ferro-paraeléctrica de 120 ºC fuédeterminado en buena congruencia con lo reportado en la literatura para el titanato de bario. Diferentes modelos, correspondientes a la ley de Curie-Weiss y a modelos de Smolienskii-Uchino, fueron evaluados para caracterizar el comportamiento de la constante dieléctrica por encima de la transición ferro-paraeléctrica. Una transición normal característica de este sistema fué determinada.

Siadi Malagon1, Oscar Raymond2

1Universidad Autónoma de Baja California campus Ensenada2Centro de Ciencias de la Materia Condensada, UNAM

A partir de los valores de capacitancia en paralelo y pérdidas dieléctricas usando un puente RLC modelo HP4284A en modo paralelo se obtuvo la permitividad

relativa de la muestra como función de la temperatura.

20 25 30 35 40 45 50 55 600.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

Al - aluminio(portamuestra)

(211

)(1

12)

(201

)(1

02)

(200

)(0

02)

(111

)

(110

)

(101

)

(001

) (100

)

Al

Al

Inte

nsid

ad N

orm

aliz

ada

2 Θ [grados]

cerámica polvo reactivo

AgradecimientosLos autores agradecen la asistencia técnica de

Israel Gradilla, E, Juan Peralta y Eloisa Aparicio

En este trabajo se estudian cerámicas ferroeléctricas de BaTiO3 elaboradas por el método convencional de reacción del estado sólido alcanzandose densidades alrededor del 95% del valor teórico. Las muestras resultaron de alta cristalinidad y de grano grueso.

Estructura cristalina del BaTiO3(Perovskite)

Imágenes obtenidas con el microscopio electrónico de barrido

Análisis de difracción de rayos X

50 100 150 200 250

2

4

6

8

10

20Hz 100Hz 500Hz 1kHz 5kHz 10kHz 50kHz 100kHz 500kHz 1MHz

Permitividad relativa

ε r [x

103 ]

Temperature ºC

0 20 40 60 80 1000

2

4

6

8

modelo de Curie-Weiss

(1/ε-

1/ε m

ax )

[x1

0-4]

T-Tmax [ 0C ]

50 100 150 200 2500

2

4

6

8

10

12

100Hz500Hz1kHz5kHz10kHz50kHz100kHz

Pérdidas Dieléctricas

Tan δ

[x10

-2]

Temperatura ºC

0 1 2 3 4-12

-11

-10

-9

-8

-7

modelo deSmolienskii-Uchino

ln(1

/ε-1/ε m

ax)

ln(T-Tmax) [ ºC ]0.992797.7054x10-61000

0.992797.7076x10-6500

0.992797.7119x10-6100

0.988537.7331x10-650

0.994237.7685x10-610

0.994617.7834x10-65

0.995077.5402x10-61

0.993477.2676x10-60.5

0.983527.2311x110-60.1

0.997937.1293x10-60.02

R2constante DFrecuencia

[ KHz ]

0.999651.14372-12.281341000

0.999281.13277-12.25002500

0.999051.13746-12.26894100

0.999381.12731-12.2258750

0.999981.13005-12.2124510

0.999941.119-12.170915

0.999741.10309-12.112261

0.999891.13397-12.260110.5

0.999911.14069-12.279660.1

0.999531.08636-12.122910.02

R2الln DFrecuencia

[kHz]1/εr-1/εMax = D (T-TMax)

ln(1/εr-1/εMax) = lnD + الln(T-TMax)

Donde:εr = permitividad relativaD = 1/C, C constante de CurieT = Temperatura en ºC

Donde:ال = Coeficiente de difusividad

(1≤ ال ≤ 2)

Los valores obtenidos de la constante de Curie están en buena correspondencia con lo reportado para el BaTiO3 que es de 1.8x105 ºC [M. E. Lines and A. M. Glass, Principles and applications of ferroelectrics and relatedmaterials] Los resultados de ambos modelos se corresponden con una transición de fase ferro-paraeléctrica normal.

1.2977x105

1.2974x105

1.2966x105

1.2931x105

1.2872x105

1.2847x105

1.3262x105

1.3759x105

1.3829x105

1.4026x105

constantede Curie [ºC]

2.1563x105

2.0898x105

2.1297x105

2.0399x105

2.0128x105

1.9309x105

1.8209x105

2.111x105

2.1527x105

1.8404x105

constante de Curie [ºC]

Un valor de la temperatura de la transición ferro-paraeléctrica de 120 ºC fué determinado en buena congruencia con lo reportado en la literatura para el titanato de bario.



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Diseño, construcción e implementación de un sistema colector de luz para estudios de cátodoluminiscencia adaptable a un microscopio electrónico de barrido (SEM).

Victor Hugo Ville Minor1, J. Valenzuela Benavides2 y M. Herrera Zaldívar3.

1Instituto Tecnologico de Tijuana, Calzada Tecnológico, Col. Postal, Tijuana B.C. México. 2,3Centro de Ciencias de la Materia Condensada, UNAM. Apdo. Postal 2681, Ensenada 22800, Ensenada

B.C. México. [email protected], 2 [email protected], [email protected] .

Existen materiales conocidos como luminiscentes, que al ser excitados por un haz de electrones u otra fuente de energía emiten luz. Esta emisión puede ser de diferentes colores (pancromática) o estar centrada en un solo color (monocromática). Tal fenómeno se puede observar cuando se coloca una muestra de material luminiscente dentro de un microscopio electrónico de barrido (catodoluminiscencia). El reto técnico consiste en colectar con eficiencia los fotones emitidos dentro de un sistema que está al vacío, hacerlos llegar a un detector, y de ahí generar una señal eléctrica que pueda utilizarse, por ejemplo, para generar una imagen de la luz emitida. En este trabajo, se reporta el diseño y construcción de un colector de fotones para estudios de catodoluminiscencia, que consiste en una guía óptica de 4.7mm de diámetro con caras pulidas a espejo y acoplada a un mecanismo de posicionamiento tridimensional. El colector capta la luz generada en el ambiente de alto vacío, y a través de un sencillo mecanismo de sellado, la conduce externamente al detector (a presión atmosférica). Para disminuir la acumulación de carga en la cara de la guía cercana a la muestra que pudiera distorsionar la calidad de la imagen, se le colocó una pequeña jaula de Faraday eléctricamente aterrizada. El mecanismo para el acercamiento de la guía óptica a la muestra utiliza dos tornillos para los movimientos laterales (X-Y) y un sistema de cremallera/piñón para el movimiento axial, que permite retirar la sonda cuando no se utilice. El uso de un fuelle metálico permitió obtener los movimientos deseados. Al final de la guía se le acopló un tubo fotomultiplicador para la detección de la luz colectada. El dispositivo construido (Figura 1) se colocó en una compuerta disponible en la columna del SEM modelo JEOL-5300. La Figura 2 muestra una imagen de catoluminiscencia de unos polvos de ZnO obtenida con el nuevo dispositivo. El colector construido, dado el diámetro de la sonda, permite tener la suficiente sensibilidad para detectar hasta la más débil señal de luz en materiales luminiscentes. Figura 1. Figura 2. Agradecimientos: se reconoce el apoyo brindado por I.Gradilla y A. Tiznado.


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Diseño, construcción e implementación de un sistema colector de luz para estudios de cátodoluminiscencia adaptable a un

microscopio electrónico de barrido (SEM).

Resultados.Una vez terminado el mecanismo, fuéposible obtener imágenes en las cuales se aprecia con bastante claridad la cátodouminiscencia en nanoestructuras de ZnO. El detector tiene buena sensibilidad debido al diámetro tan grande de la sonda, y no muestra distorsión evidente atribuíble a la acumulación de carga en la cara expuesta de la sonda.

AGRADECIMIENTOS: Se reconoce el apoyo brindado por I.Gradilla y A. Tiznado, y al Dr. U.Pal por facilitarnos las muestras de ZnO.

Desarrollo:Para el problema planteado, se vió en la necesidad de diseñar un mecanismo el cual fuera capaz de captar la luz emitida por la muestra expuesta al haz de electrones. Dicho mecanismo debe posicionar la sonda (guía óptica) en un punto óptimo para poder captar la mayor cantidad de luz. El mecanismo debe de contar con las siguientes funciones:

- Desplazarse sobre los ejes; X, Y, Z.

- Estar sellado para impedir fugas de aire a la columna del SEM.

- Ser robusto y de fácil manejo

Tomando en cuenta estos puntos, se decidió que un modelo cilíndrico sería el más apropiado.

Introducción.La catodoluminiscencia es fenómeno que se puede generar por un haz de electrones al incidir sobre un material con propiedades luminiscentes, tal como el fósforo, haciendo que éste emita luz visible. El ejemplo más común de este fenómeno es la pantalla de una televisión. En geología, mineralogía y en ciencia de los materiales el fenómeno de la cátodoluminiscencia es utilizado para examinar las estructuras internas de rocas, cerámicas, cristales, etc. para asi conseguir información sobre su composición, crecimiento y calidad del material. El fenómeno de cátodoluminiscencia es de gran importancia en la nanotecnología, pues permite determinar propiedades físicas novedosas, tales como el confinamiento cuántico en nanoestructuras.

El mecanismo de posicionamiento se construyóde aluminio por ser un metal ligero y fácilmente maquinable.

Como guía de luz, se utilizó una barra de acrílico que fue doblada para darle la geometría requerida dentro del SEM y pulida a espejo en ambas caras. En un extremo se le adaptó una pequeña jaula de Faradaypara evitar que la acumulación de carga distorsionara la imagen del SEM.

Para poder dar movimiento a la guía de luz, se optó por el uso de tornillos para el movimiento lateral y una cremallera para el desplazamiento axial.

El tubo fotomulti-

plicador se acopló al otro extremo de la sonda óptica.

El dispositivo terminado fue montado en una compuerta disponible en la parte izquierda de la columna del SEM.

Victor Hugo Ville Minor1, J. Valenzuela Benavides2, M. Herrera Zaldivar3 .1Instituto Tecnológico de Tijuana, Calz. Tecnológico, Col. Postal, Tijuana, B.C..

2,3Centro de Ciencias de la Materia Condensada, U.N.A.M., Apdo.Postal 2681, Ensenada, B. C. 22800, Mé[email protected], [email protected], [email protected]

¿Planteamiento del problema?Dadas las necesidades del laboratorio de Estructura de Superficies del Departamento de Nanoestructuras para la caracterización de nanoestructuras de ZnO, se planteó el diseño un mecanismo que permita captar los fotones emitidos por materiales con propiedades luminiscentes dentro de un microscopio electrónico de barrido, conducir dicha luz al exterior y hacerla llegar a un detector. Dicho mecanismo deberá contar con sistema de posicionamiento que permita acercar la sonda a la muestra de forma manual desde el exterior y ser adaptable al microscopio SEM JEOL-5300.

La guía de luz se acopló al detector (tubo fotomultiplicador) y éste a un amplificador de corriente modelo Keithley 428. La señal de salida del amplificador, proporcional a la intensidad de luz detectada, se utilizó para generar la imagen en la consola del SEM.

Imagen de electrones secundarios (SEI).

Imagen de luz emitida por cátodoluminiscencia.



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DIVINA PROPORCIÓN O RAZÓN ÁUREA

Libia Yasbeth Garcia Espinoza CENTRO DE ESTUDIOS TECNOLÓGICOS Industrial y de Servicios No.74

Calle 22 #319 exejido Chapultepec Ensenada B.C. Arturo Gamietea Dominguez

CCMC-UNAM El origen de phi se remonta a la civilización griega, estos se dijeron que deseaban conocer cuantas formas había de medir descubrieron dos formas pero para ellos esto no era suficiente deseaban conocer más y con base en que medir es comparar en su intento de descubrir más descubrieron algo impresionante que interpretaron como divino. Al estar midiendo el cuerpo humano vieron que la comparación de ciertas partes del cuerpo daban como resultado un número en especial 1.618…. el cual fue llamado phi o fi en honor a Fidias el mejor artista griego y arquitecto del Partenón. La razón Áurea o divina proporción es un número tan peculiar que hasta tiene su propio nombre y un símbolo para representarlo la letra griega fi o phi φ. Esto expresa una razón es decir el cociente de otros dos números. Para Comenzar nuestra exploración hablaremos de las proporciones del cuerpo humano. Esto ha sido ilustrado con la famosa obra de El Hombre de Vitruvio: con la cual Leonardo Da Vinci muestra una visión del hombre como centro del universo, inscrito en un círculo y en un cuadrado. Con Vitruvio se dejan ver las proporciones y medidas del cuerpo humano: 4 dedos hacen 1 palma;. 4 palmas hacen 1 pie;. 6 palmas hacen 1 codo; 4 codos hacen la altura del hombre. También podemos comparar las medidas del cuerpo y ver sus proporciones. Esto no existe sólo en el hombre si no también en plantas, animales como el Nautilus, el cual es un molusco marino cuya concha crece uniformemente alrededor de un centro. Las proporciones de conchas y ciertas característixas de algunas plantas se relacionan con la sucesión de Fibonacci; ya que parecen seguir los elementos por el número de brotes, o en una piña, aparece una espiral alrededor del vertice. La sucesión de Fibonacci es una sucesión de una serie de números que se van sumando los dos números anteriores lo cual es frecuente en la naturaleza. Asímismo, en arte en la cual es mayormente vista la razón Áurea: por medio de muchas pinturas y esculturas que incluyen el cuerpo como objeto estético también como la composición de las mismas pinturas: de Dali, en la Venus de Boticelli. En arquitectura se ve plasmada en catedrales la armonía de rectángulos áureos lo cual muestra cierta proporcionalidad aunque no se involucre la figura humana. Así por medio de la razón áurea se embellece espacios hechos por el hombre para honrar a los dioses. Así desde la antigüedad se puede apreciar esto como en la arquitectura de los egipcios usándola en la pirámide de Keops ( 2600 años a.c.) El uso de la proporción áurea produce una estilización de las figuras que busca la ‘belleza divina’ que es muy atractiva al ser humano.


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Libia Yasbeth García EspinozaAsesor Dr. Arturo GamieteaEstancia de veranoJóvenes a la investigación Ensenada B. C., de junio 19 al 7 de julio del 2006CENTRO DE ESTUDIOS TECNOLOGICO industrial y de servicios No.74

El origen de phi se remonta a la civilización griega, descubrieron dos formas para medir, y descubrieron algo impresionante que interpretaron como divino. Al estar midiendo el cuerpo humano vieron que la comparación de ciertas partes del cuerpo daban como resultado un numero en especial 1.618…. el cual fue llamado phi o fi en honor a Fidias el mejor artista griego y arquitecto del Partenón.

En el pentagrama se puede ilustrar esta razón a base de la comparación de todos sus lados dando como resultado el numero phi. Puede verse en la imagen si se comparaA/B = phi, este símbolo fueutlizado por la escuelapitagórica como por suhermandad en la Greciaclásica.

En efecto muchas de las proporciones de nuestro cuerpo corresponden ala razón Áurea. En el cuerpo humano phi aparece un sinnúmero de veces: Leonardo Da Vinci conocía a phi y sus vinculo con las proporciones humanas.

Luca Paccioli, matemático del renacimiento la llamaba la divina proporción, Leonardo Da Vinci sección áurea y Johannes Keplerastrónomo alemán la consideraba que era una de las dos cosas

perfectas junto al teorema de Pitágoras, después cayo en el olvido, hasta que fué redescubierto por el alemán Zeysing en 1850.

La razón Áurea o divina proporción es un numero que tiene su propio nombre y un símbolo para representarlo la letra griega fi o phi φ. Leonardo Da Vincirealiza una visión del hombre como centro del universo al que dar inscrito en un circulo y en un cuadrado. Con Vitruvio se muestran las proporciones y medidas del cuerpo humano.

Esto no solo existe en el hombre si no también en plantas, conchas; como las del Nautilus cuya concha crece uniformemente alrededor de un centro las proporciones de conchas. En arte, en la cual es mayormente vista la razón Áurea: por medio de muchas pinturas y esculturas que incluyen el cuerpo como objeto estético también como la composición de las mismas pinturas. En arquitectura se ve plasmada en catedrales la armonía de rectángulos áureos lo cual muestra cierta proporcionalidad. Así por medio de la razón áurea se embellece espacios hechos por el hombre para honrar a los dioses. Así desde la antigüedad se puede apreciar esto como en la arquitectura de los egipcios usándola en la pirámide de Keops los griegos también la usaron en sus construcciones.

El uso déla proporción áurea produce una estilización de las figuras que busca la ‘belleza divina’



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Simulaciones

Eduardo Gómez Benavides Primaria Colegio Jean Piaget, Calle 13 y Ryerson, Ensenada BC.

Arturo Gamietea Domínguez, CCMC-UNAM El proyecto consiste en entender el significado de la palabra simulación, para lograrlo se hicieron varios experimentos en una computadora personal; entre ellos:

• Un programa que simula platicar. • El lanzamiento de un dado que aparenta girar y termina en cualquiera de sus seis

caras. • Tirar una moneda al aire.

Metodología: Se aprendieron algunos comandos del lenguaje de programación QUICK BASIC. Entre ellos los más importantes para simular fueron:

• RND: que sirve para generar números aleatorios. • RANDOMIZE TIMER: que sirve para iniciar la sucesión de números aleatorios

con el reloj de la computadora. • FOR: que sirve para hacer ciclos, en particular su mayor uso fue como un

proceso de retardo, ya que la máquina es muy rápida y no se aprecia la rotación del dado.

• SELECT CASE: que sirve para seleccionar entre dos o más opciones. • SCREEN, WINDOW, LINE, CIRCLE, PAINT: preparan a la máquina para

dibujar, define el plano de coordenadas, dibuja líneas, circunferencias y rellena áreas.

• PRINT: escribe texto en la pantalla. Con la máquina preparada para que forme una sucesión de números aleatorios se le pide que elija si el número es menor a .5 o mayor un sol o un águila en el caso de los volados. En el caso del dado el intervalo 0, 1 se dividió en sextos y cada uno corresponde a cada una de las caras. El programa que simula platicar fue uno de los primeros que sirvió para introducción al manejo del QUICK BASIC. Conclusiones: Simular significa parecer que hacemos algo que en realidad no hacemos. Ejemplo: (Los actores en el teatro o cine SIMULAN que hacen cosas que en realidad no hacen). Que hacer simulaciones en la computadora ayuda a entender fenómenos naturales.


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JJóóvenes a la Investigacivenes a la Investigacióón 2006n 2006



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A Arroyo Sahagún Eurydice Carolina CET MAR 11, Ensenada 7 B Bautista Villalobos Lourdes Universidad de Guadalajara 29 Bogdanchikova Nina CCMC-UNAM 37 Bojórquez Sánchez Rubí UABC- Mexicali 53 C Camargo Chávez Edwin UABC- Mexicali 15 Canto Santana Gabriel Iván CCMC-UNAM 19 Castillón Barraza Felipe Francisco CCMC-UNAM 5, 35,43 Castro Peña Virginia Carolina Universidad de Yucatán 9 Chale Fabio. Posgrado CICESE-UNAM 1 Chávez Hernández Karina Viridiana Universidad de Guadalajara 17, 27 Chávez V José Adrián Universidad de Guadalajara 1 Contreras López Oscar Edel CCMC-UNAM 17, 27 Cota Araiza Leonel S. CCMC-UNAM 5 Cruz Reyes Juan UABC-FCQI-Tijuana 5 D De la Cruz H. Wencel CCMC-UNAM 1 Delgado Martínez Elizabeth FCFM-UANL 17, 27 Díaz Hernández Jesús Antonio CCMC-UNAM 13 E Estrada Arreola Miguel Ángel Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. 35 F Fajardo Peralta Alejandro Facultad de Ciencias-UABC 3 Ferniza Quiroz Sheila CETYS-Ensenada 61 Flores Aquino Eric CCMC-UNAM 57 Fragiel A. Amilkar CCMC-UNAM 31 G Gamietea Domínguez Arturo CCMC-UNAM 39, 47 67, 69 García Espinoza Libia Yasbeth CETIS 74-Ensenada 67 Gómez Benavides Eduardo Instituto Jean Piaget - Ensenada 69 H Hernández García Martín Tecnológico de Tijuana 31 Herrera García Jesús Rigoberto UABC Mexicali 51 Herrera Rodríguez Samuel CET MAR 11, Ensenada 55 Herrera Zaldívar Manuel CCMC - UNAM 65 Hirata Flores Gustavo A. CCMC - UNAM 23

J Jaime Acuña Oscar E. Universidad Autónoma de Aguascalientes 45 Jiménez Bautista Noemí CECYTE, Ensenada 39 L López Bastidas Catalina CCMC-UNAM 9 López Ortiz Omar Eulogio CBTIS 41 - Ensenada 41 López Reyes, Morelia Eunice Universidad de Guadalajara 37 López Reyes Juan Pablo CETIS 74 - Ensenada 47 Luque Morales Priscy Alfredo ITO, Los Mochis, Sinaloa 7 M Malagón Pimentel Siadi Facultad de Ingeniería - UABC 63 Martínez Guerra Eduardo CCMC-UNAM 25 Martínez Navarro Javier I. ITSON, Sonora 23 Martínez Sandoval Ernesto CBTIS - Ensenada 19 Mata Ramírez Jorge Octavio CCMC - UNAM 59 Maytorena Córdoba Jesús Antonio CCMC - UNAM 61 Méndez Hernández Alejandro UABC - Tijuana 5 Mendoza Galván Patricia CET MAR 11 - Ensenada 49 Mireles Higuera Francisco CCMC - UNAM 21 Moreno Armenta Maria Guadalupe CCMC - UNAM 33 Moreno Fernández Daniela UNISON, Hermosillo, Sonora 11 O Olivas S. Amelia CCMC - UNAM 7 Orozco Flores, Sandra Guadalupe Universidad de Guadalajara 57 P Pantoja Castro Mayra Agustina Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. 33 Payan Díaz Sandra Tecnológico de Chihuahua 59 Pérez Centeno Armando CCMC - UNAM 17, 27 Pérez T. Eduardo G. UANL-FCFM 17, 27 Pérez Gutiérrez Edna Samara CETIS 74-Ensenada 13 Pesqueira Limón José Adrián UNISON, Hermosillo, Sonora 25 Petranovskii Vitalii CCMC-UNAM 29 Platt Sánchez, Omar UNISON, Hermosillo, Sonora 43 Portelles Rodríguez Jorge Universidad de la Habana, Cuba. 53, 55 Prieto López Lizbeth Posgrado Ing. Materiales-UNAM 35, 43 Q R Raymond Herrera Oscar CCMC - UNAM 45, 53, 63 Reyes Serrato Armando CCMC - UNAM 3, 11, 41

Rodríguez Cortez Janeth Michel CETIS 74 - Ensenada 21 Romero Rivera Raúl UABC-FCQI-Tijuana 5 S Samano Tirado Enrique CCMC - UNAM 15, 49 Sandoval Ramírez Sharon Rocio Posgrado PCeIM - UNAM 35 Simakov Andrey CCMC - UNAM 35, 43 Siqueiros Beltrones Jesús Maria CCMC - UNAM 53, 55 Soto Herrera Gerardo CCMC - UNAM 51 T Tuzovskaya Inga CCMC - UNAM 37 V Valenzuela Benavides José CCMC - UNAM 65 Ville Minor Víctor Hugo Tecnológico de Tijuana 65 Z Zambrano José Gustavo IT- Celaya Guanajuato 7

Universidad Nacional Autónoma de México

Dr. Juan Ramón de la Fuente Rector

Dr. René Drucker Colín

Coordinador de la Investigación Científica

Centro de Ciencias de la Materia Condensada

Dr. Sergio Fuentes Moyado Director

Dr. Mario Humberto Farías Sánchez

Secretario Académico

Ing. Israel Gradilla Martínez Secretario Técnico

Memoria del evento Jóvenes a la Investigación 2006

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