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Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Ely Dannier V. Niño IMRMPT Ely Dannier V. Niño Editor y Coordinador de Diagramación German Quiñonez Diseño Carátula German Quiñonez Diseño Web Fredy Humberto Vera Programación Web Información Dirección Postal de la Memoria Ely Dannier V. Niño Laboratorio de Física y Tecnología del Plasma y Corrosión - FITEK Universidad Industrial de Santander - UIS Carrera 27 Calle 9. PBX +57 7 634 40 00 Ext. 1057 Bucaramanga – Santander - Colombia E-mail: [email protected] - [email protected] Copyright © 2015 UIS – FACULTAD DE CIENCIAS, ESCUELA DE FISICA. Libro de Resúmenes del Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd IMRMPT Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología, ISSSN 2422-3824. Esta es una publicación del Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma IMRMPT. La responsabilidad de los resúmenes publicados compete a los autores mismos. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Directivas Universidad Industrial de Santander Álvaro Ramírez García Rector Luis Eduardo Becerra Ardila Vicerrector Administrativo Jaime Enrique Meneses Fonseca Vicerrector de Investigación y Extensión Jhaneth Aide Perea Villamil Vicerrector Académico German Moreno Arenas Decano Facultad de Ciencias Jorge Humberto Martinez Tellez Director Escuela de Fisica Valeriy Dugar-Zhabon Director Grupo de Investigacion FITEK Comité Organizador Local Eduardo Alberto Orozco Ospino (Coordinador) José José Barba Ortega Fernando Durán Flórez Germán Moreno Arenas David Alejandro Miranda Mercado Claudia Paulina Gonzáles Cuervo Comité Académico Nacional Héctor Jaime Dulce Moreno Facultad de Ciencias Básicas Universidad Francisco de Paula Santander – Cúcuta José José Barba Ortega Departamento de Física Universidad Nacional de Colombia - Bogota Miryam Rincón Joya Departamento de Física Universidad Nacional de Colombia - Bogota Juan José Pavón Palacio Programa Bioingeniería Universidad de Antioquia – Medellín Henry Riascos Landázuri Departamento de Física Universidad Tecnológica de Pereira - Pereira Valeriy D. Dugar-Zhabon Director Grupo FITEK, Escuela de Física Universidad Industrial de Santander - Bucaramanga Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Eduardo Alberto Orozco Ospino Escuela de Física Universidad Industrial de Santander - Bucaramanga David Alejandro Miranda Mercado Escuela de Física Universidad Industrial de Santander - Bucaramanga William Gutierrez Niño Escuela de Física Universidad Industrial de Santander - Bucaramanga Arturo Plata Gómez Escuela de Física Universidad Industrial de Santander - Bucaramanga Rafael Cabanzo Hernández Escuela de Física Universidad Industrial de Santander - Bucaramanga Jorge Martínez Téllez Director Escuela de Física Universidad Industrial de Santander - Bucaramanga Germán Moreno Arenas Decano Facultad de Ciencias Universidad Industrial de Santander - Bucaramanga Darío Yesid Peña Ballesteros Escuela de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de Materiales Universidad Industrial de Santander - Bucaramanga Alejandro David Martínez Amariz Universidad Pontificia Bolivariana – Bucaramanga Universidad Industrial de Santander - Bucaramanga Aduljay Remolina Millan Facultad de Ingeniería Mecánica Universidad Pontificia Bolivariana - Bucaramanga Claudia Paulina González Cuervo Departamento Ciencias Básicas Universidad Pontificia Bolivariana – Bucaramanga Jesús David González Facultad de Ingenierías Universidad del Magdalena – Santa Marta Cesar Augusto Rodríguez Adarme CEO Structural Synergy Universidad del Valle Fernando Durán Flórez Departamento Ciencias Básicas Universidad Pontificia Bolivariana - Bucaramanga Hermes Barrera Ávila Director Departamento Ciencias Básicas Universidad Pontificia Bolivariana - Bucaramanga Carlos Javier Jaimes Ochoa Departamento Ciencias Básicas Universidad Pontificia Bolivariana - Bucaramanga Luis Carlos Caicedo Barrera Departamento Ciencias Básicas Universidad Pontificia Bolivariana - Bucaramanga Fredy Fabián Parada Becerra Universidad Industrial de Santander - Bucaramanga Hernán Alfonso Garnica UEN Tecnologías Corporación para La Investigación de la Corrosión – Piedecuesta Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Comité Académico Internacional Petr Tsygankov Universidad Técnica Estatal de Bauman – Moscú Rusia Jean Paul Allain University of Illinois at Urbana – Champaign Estados Unidos Edmanuel Eduardo Torres Amarís Instituto Tecnológico de Massachusetts – Massachusetts Estados Unidos Wilson Vesga Rivera Universidad de Cranfield – Cranfield Reino Unido Eduardo Méndez Morales Universidad de la República – Montevideo Uruguay Rogelio Ospina Ospina Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas – Rio de Janeiro Brasil Elvis Oswaldo López Meza Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas – Rio de Janeiro Brasil Humberto José Jiménez Fundación para el Desarrollo de la Ciencia y la Tecnología en el Estado Bolívar y Universidad Nacional Experimental Politécnica Antonio José de Sucre – Puerto Ordaz Venezuela Sergio Eduardo Rios Contesse Universidad de Cranfield – Cranfield Reino Unido Jaime Andrés Pérez Taborda Instituto de Microelectrónica de Madrid – Madrid España Manuel José Andrade Romero Universidad Federal de Rio de Janeiro - Rio de Janeiro Brasil Ana María Herrera Rodríguez Universidad Heidelberg - Heidelberg Alemania Angela Lorena Cardenas Manosalva Universidad Federal de Rio de Janeiro - Rio de Janeiro Brasil Monica Arenas Universidad Federal de Rio de Janeiro - Rio de Janeiro Brasil Sugheis Liscano Durán Universidad Nacional Experimental Politécnica Antonio José de Sucre – Puerto Ordaz Venezuela Luz Dary Mantilla Universidad de Cranfield – Cranfield Reino Unido Sonia Ruth Rincon Urbina Universidad de Cranfield – Cranfield y Fuerza Aerea Colombiana - Bogota Reino Unido y Colombia Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Conferencistas Invitados Internacionales Petr Tsygankov Universidad Técnica Estatal de Bauman – Moscú, Rusia Eduardo Roberto Cruz Chú Instituto Heidelberg - Heidelberg, Alemania Ana María Herrera Rodríguez Instituto Heidelberg - Heidelberg, Alemania Maxime Louet Universidad Paris Diderot – Paris, Francia Athanasios Kolios Universidad de Cranfield – Cranfield, Reino Unido Wilson Vesga Rivera Universidad de Cranfield – Cranfield, Reino Unido Sergio Eduardo Rios Contesse Universidad de Cranfield – Cranfield, Reino Unido Sue Impey Universidad de Cranfield – Cranfield, Reino Unido Fernando Briones Fernández-Pola Instituto de Microelectrónica de Madrid – Madrid, España Jaime Andrés Pérez Taborda Instituto de Microelectrónica de Madrid – Madrid, España Aldo Humberto Romero Universidad de West Virginia – Morgantown, Estados Unidos Chrystian Mauricio Posada Arbeláez Argonne National Laboratory – Chicago Luis Arturo Godínez Mora-Tovar Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica – Querétaro, México Carlos Eduardo Frontana Vázquez Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica – Querétaro, México Eduardo Daniel Méndez Morales Universidad de la República – Montevideo, Uruguay Paulo Roberto Bueno Universidad Estadual Paulista – Sao Paulo, Brasil Paulo de Tarso Cavalcante Freire Universidad Federal de Ceará – Fortaleza, Brasil Alexandre Mello de Paula Silva Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas - Rio de Janeiro, Brasil Elvis López Meza Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas - Rio de Janeiro, Brasil Sergio A. de Souza Camargo Universidad Federal de Rio de Janeiro – Rio de Janeiro, Brasil Enrique Mariano Castrodeza Universidad Federal de Rio de Janeiro – Rio de Janeiro, Brasil Renata Antoun Simao Universidad Federal de Rio de Janeiro – Rio de Janeiro, Brasil Humberto José Jiménez Fundación para el Desarrollo de la Ciencia y la Tecnología en el Estado Bolívar y Universidad Nacional Experimental Politécnica “Antonio José de Sucre” (UNEXPO) - Puerto Ordaz, Venezuela Sugehis Liscano Duran Universidad Nacional Experimental Politécnica “Antonio José de Sucre” (UNEXPO) - Puerto Ordaz, Venezuela Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Contenido Conferencista Magistral Invitado ................................................................................................................ 20 Nanomateriales de plata: el difícil camino hacia su regulación ..................................................................... 21 El rol de los esfuerzos residuales en estructuras ingenieriles y procesos de manufactura .............................. 22 Manufactura aditiva por arco de plasma transferido y alambre ..................................................................... 23 Metodologías experimentales para la evaluación de la resistencia a la fractura de laminados fibra-metal tipo GLARE ...................................................................................................................................................... 24 Gestión operativa de activos energéticos en alta mar ................................................................................... 26 Una visión de desarrollo y caracterización de aceros nanoestructurados para aplicaciones estructurales ....... 27 Sistemas UHV de sputtering reactivo para investigación de procesos de fabricación en película delgada ..... 28 Tecnologías avanzadas para recubrimientos biomédicos sobre compuestos de carbono ................................ 29 Superficies modificadas y materiales nanoestructurados para aplicaciones biomédicas: la física del plasma aplicada y la instrumentación científica ayudan a resolver los problemas de la ciencia de los materiales ...... 30 Diagnóstico de un plasma magnetizado para la fabricación de películas de hidroxiapatita de alta calidad ..... 31 Superficies superhidrófobas producidos por plasma .................................................................................... 33 Propiedades mecánicas y tribológicas de superficies, películas y fibras en la micro y nanoescala ................. 34 Caracterización de barreras térmicas termorrociadas por plasma .................................................................. 35 Desarrollo de un sensor de gas de automoción de nanocompuesto ............................................................... 36 Recientes desarrollos en la industria de semiconductores: dos casos de estudio............................................ 37 Capacitancia espectroscópica: un nuevo enfoque para Bioelectroquímica y la electrónica molecular............ 38 Diseño y construcción de sustratos modificados con dendrímeros para aplicaciones en electroquímica ........ 39 Comprendiendo el reconocimiento molecular en procesos electroquímicos acoplados con transferencia protónica: efectos de sitio ............................................................................................................................ 40 De átomos a sólidos, como diseñar un material cristalino en una computadora ............................................ 41 Autoresonancia ciclotrónica espacial: pasado, presente y futuro .................................................................. 42 Propiedades vibracionales y estructurales de los cristales de aminoácidos.................................................... 44 Caracterización por simulación de las funciones de la proteína G ................................................................ 45 Modelaje computacional de biomateriales ................................................................................................... 47 Fabricación de la cámara de tercera generación para mediciones de CMB en el telescopio del Polo Sur ....... 49 Revestimientos Biomédicos y Tratamientos Superficiales - BCST............................................................... 50 Adhesión de células HOS a superficies de Ti6Al4V patronadas por grabado láser ....................................... 51 Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Diseño de recubrimientos sol-gel sobre aleaciones de magnesio empleadas en la fabricación de implantes ortopédicos ................................................................................................................................................. 52 Análisis de recubrimientos biocompatibles de hidroxiapatita sobre acero 316L obtenidos mediante técnicas electroquímicas ........................................................................................................................................... 53 Influencia de las nanopartículas de plata en el efecto citotóxico y biocida de los recubrimientos compuestos de TaN(Ag) ................................................................................................................................................ 55 Evaluación de la resistencia a la corrosión de recubrimientos híbridos sol-gel multicapa depositados sobre el acero inoxidable austenítico AISI 316L ....................................................................................................... 57 Superficies nanoestructuradas de Ti6Al4V mediante síntesis por irradiación dirigida (DIS) para estimulación celular......................................................................................................................................................... 58 Síntesis por irradiación dirigida (DIS) sobre titanio puro rugoso y poroso para aplicaciones biomédicas ...... 60 Biomateriales para el tratamiento de aneurismas por lesiones penetrantes del cerebro (PBI): NiTi nanoestructurado vía síntesis por irradiación dirigida (DIS) ......................................................................... 62 Caracterización de Materiales - CM ............................................................................................................ 64 Umbral de percolación de transporte eléctrico y exponentes críticos en compósitos de Sr 2YSbO6–YBa2Cu3O7 ................................................................................................................................................................. 65 Propiedades ópticas de cristales fotónicos unidimensionales de silicio poroso con indice de refracción no homogéneo ................................................................................................................................................. 66 Biosíntesis y caracterización de nanopartículas de oro sintetizadas a partir de extractos de hojas de Tamarindus indica L ................................................................................................................................... 67 Caracterización Mecánica de un Phantom de Mama .................................................................................... 68 Efecto fundente del borax en la sinterización del hierro Ancoor steel 1000 ® bajo una descarga luminiscente 69 Síntesis y caracterización de nanopartículas de un óxido obtenidas por el método de precursores poliméricos ................................................................................................................................................................... 70 Caracterización estrucutural de arcillas usadas en la industria de la construcción para evaluacion de sus propiedades físico-quimicas ........................................................................................................................ 71 Análisis por impedancia ac y estructural de una perovskita nanoestructurada LaFeO 3 .................................. 72 Intercambio energético en el acoplamiento de dos ondas cuasi-degenerado en cristales fotorrefractivos ....... 73 Síntesis de nanopartículas de óxido cuproso (Cu2O / CuO) ......................................................................... 74 Síntesis y caracterización del sistema LaBa 2Cu3O7 ...................................................................................... 75 Síntesis y caracterización del sistema La 0.8Sr0.2Ni1-xCrxO3 (X= 0.0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0) por el método de combustión ................................................................................................................................................. 76 Síntesis y caracterización del sistema La 0,8Sr0,2MnO3 .................................................................................. 77 Estructura, comportamiento mecánico y térmico de mezclas de resinas de poliéster y residuos cerámicos odontológicos ............................................................................................................................................. 78 Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Estudio de desgaste de láminas de acero deformadas con herramientas recubiertas ...................................... 79 Sintesis, caracterizacion y efecto percolativo de compositos superconductor - aislante................................. 80 Sintesis, caracterizacion estructural y estudio magnético de la nueva perovskita Sr 2GdSbO6 ........................ 81 Caracterización estructural y magnética del nuevo material tipo perovskita GdMn1-xFexO3 .......................... 82 Caracterización mecánica de mezclas de caucho hevea brasiliensis con cauchos sintéticos comerciales ....... 84 Influencia del proceso de densificación en las propiedades microestructurales, eléctricas y ópticas de cerámicas PLMN-PT dopadas con Er+3 ....................................................................................................... 85 Síntesis de la perovskita compleja Sr 2HoNbO6 como potencial sustrato para el crecimiento de películas superconductoras de YBa2Cu3O7- ............................................................................................................... 86 Cr-sustituido ferritas de Ni-Zn a través de la descomposición de oxalate, las propiedades estructurales, eléctricas y magnéticas................................................................................................................................ 87 Producción y caracterización del nuevo sistema superconductor TR 3Ba8Cu11Oy (TR= Sm, Y, Ho) ............... 89 Estructura fina de los espectros raman de carbones colombianos y su correlación con propiedades fisicoquímicas ............................................................................................................................................. 90 Montaje experimental de un sistema de medidas magnetoeléctricas operando a diferentes temperaturas ...... 91 Estudio de las propiedades estructurales y magnéticas de BiFeO3 dopado con Itrio ..................................... 92 Prediccion de la calidad de coques obtenidos en los procesos de conversión de fondos de vacío usando espectroscopia infrarroja ftir-art .................................................................................................................. 93 Estudio cinético del craqueo térmico de fondos de vacío y sus fracciones sara por termogravimetria ........... 94 Metodología para la predicción y extensión de las curvas de destilación de los fondos de vacío utilizando funciones de probabilidad ........................................................................................................................... 95 Estudio de la reactividad del craqueo termico de fondos de vacio ................................................................ 96 Estudio de la reactividad de fondos de vacio en condiciones de hidroconversion ......................................... 97 Caracterización estructural, magnética y mössbauer de manganitas La 2/3Ca1/3Mn1-xFexO3 (0 ≤ x ≤ 0.1) dopadas con 57Fe ......................................................................................................................................... 98 Caracterización espectroscópica y determinación del rendimiento cuántico de fluorescencia de puntos cuánticos de CdTe y CdSe/ZnS ................................................................................................................... 99 Relación entre patrones de dominios ferroeléctricos y propiedades de la cerámica PLT21 ......................... 100 Efecto del pH de síntesis en las propiedades estructurales y ópticas del TiO 2 por el método sol-gel............ 101 Caracterización química y mineralógica de residuos de cuarcita para su uso en la industria cerámica ......... 102 Medida del Índice de Refracción no Lineal de Materiales Orgánicos por Z-Scan ....................................... 103 Mapeo de estructuras frágiles en afloramientos de la cuenca del río peixe a través de GPS diferencial y brújula ...................................................................................................................................................... 104 Estudio de la conductividad eléctrica del Cs3(HSO4)2(H2PO4): ¿descomposición o transición estructural? . 105 Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Consideraciones sobre las medidas de impedancia eléctrica de soluciones electrolíticas en una celda de cuatro electrodos ................................................................................................................................................. 107 Dependencia de la viscosidad de un fluido magnetoreológico con el campo magnético.............................. 108 Estudio de la formación de estructuras en un fluido magnético en presencia de un campo externo ............. 109 Estudio teórico de las propiedades estructurales, electrónicas y magnéticas del AlAs dopado con Cu ........ 110 Análisis de láminas de grafito pirolítico altamente orientado mediante espectroscopias raman e IR ........... 111 Sistema para medidas de propiedades de transporte electrónico utilizando el método de van der pauw....... 112 Coeficiente de expansión térmica de guadua angustifolia-kunth medido con la técnica fotoacústica ........... 113 Crecimiento y caracterización de nanofluidos de dióxido de titanio ........................................................... 114 Fabricación de una aleación preciosa de bajo punto de fusión para su uso en pre-engaste con esmeraldas colombianas .............................................................................................................................................. 115 Síntesis, caracterización estructural y morfológica de la perovskita LaYbO₃ ............................................. 116 Fabricación y caracterización de nanofibras de PVA y PMMA a través de electrohilado............................ 117 Influencia de los parámetros HVFO sobre la resistencia a la corrosión de recubrimientos cerámicos de óxido de aluminio y óxido de cromo, rociados sobre acero 1020 ......................................................................... 118 Evaluación del comportamiento frente a la corrosión de acero estructural, recubierto con pinturas epóxicas, por medio de técnicas electroquímicas D.C. .............................................................................................. 119 Procesamiento de baterías gastadas para la recuperación de materiales que contienen cobalto, níquel y tierras raras mediante una secuencia de procesos químicos y electroquímicos ...................................................... 120 Análisis de imágenes SEM de sólidos catalíticos mediante un algoritmo de segmentación ......................... 121 Cambios morfológicos y estructurales de películas delgadas de ZrN/ZrOxNy sometidos a corrosión en solución de cloruro de sodio ...................................................................................................................... 122 Propiedades geométricas, electrónicas y de reactividad química intrínseca de derivados mono- y bisustituidos de quinoleína para el estado fundamental en fase gaseosa......................................................... 123 Efecto del fragmento amino sobre las propiedades geométricas, electrónicas y de reactividad química intrínseca de la 1,2 benzopirona en fase gaseosa para el estado fundamental .............................................. 124 Efecto del sustituyente donante de electrones por resonancia sobre las propiedades ópticas de absorción de la 1,2 benzopirona en fase gaseosa para el estado fundamental ...................................................................... 125 Propiedades ópticas de absorción de derivados mono- y bi-sustituidos de quinoleína en fase gaseosa para el estado fundamental ................................................................................................................................... 126 Susceptibilidad magnética A.C., magnetización e influencia del tratamiento térmico en la obtención de la estructura nanocristalina de la aleación amorfa de composición Fe37Co35Nb6B11Si10Cu1............................. 127 Cambios en las propiedades estructurales y eléctricas de polianilina y polipirrol por dopaje con mullita .... 129 Caracterización superficial del acero HP-40 mediante Espectroscopia de μ-plasma inducido por láser (μ LIBS) y SEM ............................................................................................................................................ 130 Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Análisis estructural y de impedancia de perovskitas SrTiO3 dopadas con Co ............................................. 131 Investigación por espectroscopia raman intensificada por efecto superficial (SERS) de vapreotide adsorbido sobre coloides de oro ................................................................................................................................ 132 Caracterización superfícial de películas delgadas tipo cermet depositadas por magnetron sputtering .......... 133 Caracterización fisicoquímica de los productos del petróleo en los fondos de vacío del proceso de coquización retardada por métodos de espectroscopia infrarroja FTIR-ATR y quimiométricos .................. 134 Síntesis y caracterización de materiales nanoestructurados a base de Fe50Co50 y Fe75Co25 ..................... 135 Efectos fotónicos en nanoestructuras de la interfase Ti-TiO2 ..................................................................... 136 Láser y Procesos Híbridos - LHP .............................................................................................................. 137 Predicción de propiedades fisicoquímicas de carbones colombianos utilizando espectroscopia infrarroja (FTIR-ATR) y métodos quimiométricos.................................................................................................... 138 Síntesis y registro de un filtro complejo en un material fotorrefractivo para operaciones de correlación fraccionarias ópticas ................................................................................................................................. 139 Modelado, Simulación y Diagnóstico - MSD ............................................................................................ 140 Manipulación del estado de Abrikosov en un superconductor de baja Tc: La influencia de gradientes térmicos ................................................................................................................................................................. 141 Diseño e implementación de un sistema autónomo para aplicaciones con sonda doble de Langmüir .......... 142 Desarrollo de una aplicación web para determinar la densidad superficial de iones implantados en metales 143 Estudio computacional de confinamiento de plasmas RCE en trampas magnéticas minimo-B y cero-B mediante el método PIC usando programación en paralelo sobre una GPU ................................................ 144 Límite de efectos de desmagnetización por crecimiento de la altura de un prisma superconductor ............. 145 Gradiente de la longitud de degennes en una muestra superconductora ...................................................... 146 Modelamiento cinético y solución numérica de los parámetros presentes en los arcos catódicos en vacío... 147 Influencia de las tensiones residuales térmicas en el comportamiento de materiales compuestos de matriz metálica reforzados con particulas (PMMC) .............................................................................................. 148 Aplicación del modelo de control en espacios de estado a partir de las pérdidas totales obtenidas del porcentaje de carbono de la chapa de acero al silicio ................................................................................. 149 Modelamiento numérico de la fractura de alta temperatura en materiales compuestos metálicos ................ 150 Vórtices dinámicos en la aleación Pb-In .................................................................................................... 151 Magnétismo para pequeños acoplamientos en el modelo de red de kondo con un potencial de superred ..... 152 Transición espiralferromagnética en un modelo de red de kondo con un potencial de doble pozo ............... 153 Estudio del grupo de renormalización de la matriz densidad del modelo anyon-hubbard ............................ 154 Fases aislantes de mott y superfluidas en superredes bosónicas.................................................................. 155 Campos críticos termodinámicos en una placa superconductora con dos parámetros de orden.................... 156 Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Fases cuánticas de la cadena fermiónica AB2............................................................................................. 157 Modelación computacional del mecanismo de fragilización por hidrogeno (HE) y agrietamiento bajo corrosión-esfuerzo (SCC) en metales ........................................................................................................ 158 Modelamiento matemático y validación de la carburización de aceros de bajo carbono .............................. 159 Cálculo ab initio del ferromagnetismo semimetálico en las superredes (VN)1/(AlN)1, (VN)1/(GaN)1 y (VN)1/(InN)1 ............................................................................................................................................ 160 Teoría funcional de la densidad de análisis de las propiedades magnética, estructural y eléctrica de la perovskita compleja Ba2CoMoO6 .............................................................................................................. 161 Modelación computacional bidimensional del factor de intensidad de esfuerzos en un material metálico agrietado ................................................................................................................................................... 162 Solución de las ecuaciones de poisson-nerst-planck usando lattice-boltzmann ........................................... 163 Simulación autoconsistente de un haz de electrones en un campo magnético homogéneo con una onda viajera en modo circular TE11 ............................................................................................................................... 164 Modelamiento del ensayo de nanoindentación instrumentada en un sistema recubrimiento / interfaz / sustrato usando elementos finitos ........................................................................................................................... 165 Aproximación atómica para el modelo de anderson periódico: cálculo de propiedades termodinámicas ..... 166 Simulación por el método de montecarlo de la fabricación de nanoporos en la superficie de un monocristal ................................................................................................................................................................. 167 Diagramas de fase de estado base para el modelo de ising de espines mixtos 2 y 5/2 ................................. 168 Efectos de un campo magnético externo sobre un ferrimagneto de ising de espines mixtos 3/2 y 5/2: un estudio monte carlo ................................................................................................................................... 169 Evolución de los lóbulos de Mott con el parámetro de interacción de intercambio de espín de bosones con espín 1 en una red óptica ........................................................................................................................... 170 Algoritmo PIC electrostático bidimensional para el estudio del plasma producido por láser en el vacío ..... 171 Propiedades estructurales y electronicas del V5 Z3 (Z = Si, C y Ge) .......................................................... 172 Generalización de las ecuaciones de conducción iónica ............................................................................. 173 Control del enredamiento átomo-átomo mediante el efecto stark dinámico ................................................ 174 Del tunelamiento secuencial al tunelamiento correlacionado de dos bosones ............................................. 175 Análisis morfológico de aceros al carbono mediante geometría fractal....................................................... 176 Simulación computacional de una nueva fuente compacta autoresonante de rayos x basada en el modo rectangular TE102....................................................................................................................................... 177 Simulación electromagnética en 3D de un rayo de electrones acelerados en autoresonancia espacial.......... 178 Superconductores de dos bandas: desarrollo teórico de las ecuaciones TDGL ............................................ 179 Análisis numérico de la configuración de vórtices en el estado flux flow ................................................... 180 Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Experimentación virtual en electromagnetismo, mecánica y óptica: aprendizaje basado en la web ............. 181 Tunelamiento del electrón resonante de un donador asistido en una heteroestructura de doble barrera bajo campos magnéticos inclinados: un estudio teórico ..................................................................................... 182 Efecto de un rayo láser de alta intensidad en la energía de enlace de una impureza en un nanocone ........... 183 La densidad de corriente y de estado en nanoestructuras semiconductoras con impurezas magnéticas diluidas ................................................................................................................................................................. 184 Evaluación No Destructiva - NDE............................................................................................................. 185 Seguimiento de objetos usando un arreglo periódico de volumen: evaluación numérica ............................. 186 Estimación del diámetro de defectos superficiales sobre una muestra patrón de plexiglás empleando la técnica de termografía activa infrarroja ................................................................................................................. 187 Nuevos Materiales - NM ........................................................................................................................... 188 Síntesis y caracterización electroquímica de un músculo artificial tricapa elaborado a partir de biopolímero conductor de almidón de yuca (manihot esculenta, cranz) y Polipirrol (PPy) ............................................. 189 Estudio cinemático de un músculo artificial tricapa elaborado a partir de un biopolímero conductor de almidón de yuca (manihot esculenta cranz) ............................................................................................... 190 Estudio en primeros principios de las propiedades estructurales, electrónicas y magnéticas del magnesio .. 191 Síntesis y caracterización de óxidos, basados en el sistema LiMO 2, (M = Co, Mn), como potenciales materiales para componentes catódicos en baterías de ión-litio .................................................................. 192 Estudio teórico de las propiedades estructurales, electrónicas y termodinámicas de soluciones sólidas YNZrN........................................................................................................................................................... 193 Síntesis y caracterización de la espinela LiNixMn2-xO4 (x= 0.0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0) por el método de polimerización-combustión ....................................................................................................................... 195 El peróxido de calcio como una alternativa en la fotodegradación de contaminante ................................... 196 Alquitrán, material utilizado en el mejoramiento de suelos para uso en ingeniería...................................... 197 Síntesis de óxidos de cerio tipo fluorita dopados con praseodimio por el método de polimerización– combustión para aplicación como materiales anódicos en pilas tipo SOFC ................................................ 198 Propiedades estructurales, respuesta eléctrica y comportamiento magnético de la perovskita compleja triple La2SrFe2CoO9 ........................................................................................................................................... 199 Investigación teórica del GaN dopado con carbono ................................................................................... 200 Obtención del polímero anhídrido (azelaico-co-dodecanodioico) utilizando la técnica de microondas ........ 201 Remoción de mercurio de aguas residuales usando nanopartículas óxido de hierro .................................... 202 Síntesis de nanopartículas de plata (AgNPs) con actividad antibacterial ..................................................... 203 Propiedades cristalinas, electrónicas y magnéticas del material tipo perovskita Ba 2YbSbO6 ....................... 204 Resinas fenólicas-alquídicas altamente ramificados con alto contenido de sólido ....................................... 205 Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Estudio teórico y experimental de las propiedades electrónicas, estructurales y magnéticas de la perovskita compleja Ba2GdSbO6 ................................................................................................................................ 207 Características cristalina, magnética y eléctrica del compuesto cerámico Nd 2SrMn2TiO9 ........................... 209 Estructura y morfología de la hexaferrita Sr3Co2Fe24O41 sintetizada por el método de pechini .................... 210 Propiedades estructurales y magnéticas de las aleaciones CuAl1-xCrxS2 ...................................................... 211 Propiedades electrónicas y magnéticas de las intercapas GaN/MnN/GaN - MnN/GaN/MnN ...................... 212 Propiedades estructurales y electrónicas de los compuestos ErB2, Er0.5Lu0.5B2 y LuB2 usando el funcional hibrido PBE0 ............................................................................................................................................ 213 Un estudio ab-initio de la estabilidad relativa y propiedades electrónicas de las sustituciones de átomos de C por B y N en el compuesto w-BN .............................................................................................................. 214 Efectos de las sustituciones de átomos de C por Al y N en el compuesto w-AlN ........................................ 215 Óxido de grafeno funcionalizado con nanopartículas de magnetita y su aplicación en la remoción de azul de metileno en agua ....................................................................................................................................... 216 Síntesis de puntos cuánticos de grafeno (GQD) y carbono (CQD) mediante irradiación láser ..................... 217 Factibilidad del uso de alquitrán como nuevo material en la construcción de pavimentos ........................... 218 Producción de la perovskita LaYbO 3 mediante el método de pechini modificado y estudio de sus propiedades estructurales, eléctricas y magnéticas ........................................................................................................ 219 Propiedades ópticas y electroópticas de las cerámicas PLMN-PT dopadas con Yb ..................................... 221 Evaluación de un poliéster poliol altamente ramificado de segunda generación modificado con ácido poliláctico como compatibilizante de mezclas de almidón de yuca plastificado y ácido poliláctico ............ 222 Síntesis y caracterización de la perovskita La 0,95Sr0,05CrO3 ........................................................................ 224 Efecto de la sulfonación y la adicion de dietanolamina en el copolímero de SEPS para separar dióxido de carbono..................................................................................................................................................... 225 Sistemas bidimensionales similares al grafeno. Un análisis teórico ............................................................ 226 Dependencia configuracional de la interacción de la molécula de agua con el grafeno ............................... 227 Aplicaciones del Plasma y Tecnologías - PAT........................................................................................... 228 Presencia de nitrato NO3 afecta la producción animal ................................................................................ 229 Alúmina y cuarzo como dieléctricos en un sistema de descargas de barrera de dieléctrico DBD para hidrogenación del CO2 .............................................................................................................................. 230 Evaluación de la rigidez y la fricción de Ti6Al4V ELI nitrurado por descarga intensa de plasma ................ 231 Simulación del campo magnético producido por hilos con corrientes estacionarias e imanes com magnetización constante aplicado a las trampas magnéticas tipo espejo, mínimo-B y cero-B ..................... 232 Calculo analítico del campo magnético producido por una configuración magnética multipolar ................. 233 Diseño de una fuente de potencia cc generadora de arcos catódicos pulsados en vacío ............................... 234 Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Desarrollo de una nueva metodología de sinterzación por medio de descarga luminiscente anormal para la fabricación de compuestos de matriz metálica ........................................................................................... 235 Efecto de la sinterización en descarga luminiscente en las propiedades de un material compuesto fabricado por pulvimetalúrgia ................................................................................................................................... 236 Estudio mediante diversas técnicas espectroscópicas de asfaltenos fraccionados por cromatografía de capa fina (TLC) ................................................................................................................................................ 237 Comportamiento temporal de plasmas láser de amalgamas dentales a partir de la evolución de sus parámetros característicos ........................................................................................................................................... 238 Estudio de la incidencia de la temperatura durante la sinterización por plasma de cerámicos superconductores tipo YBa2Cu3O7-δ ...................................................................................................................................... 239 Plasmas de fusión nuclear: operación remota del tokamak GOLEM .......................................................... 240 Energías Renovables - RE ......................................................................................................................... 241 Diseño de una pila de combustible para producir una diferencia de potencial de 24 voltios ........................ 242 Comparación de tres sistemas de calentamiento de agua solar por termosifón ............................................ 243 Efectos de la texturización por ataques químicos y láser en las propiedades ópticas del silicio multicristalino para apliaciones em celdas solares............................................................................................................. 244 Estimación de la radiación solar incidente sobre colectores ubicados en el techo de del centro cultural y deportivo universitario de la fundación universitaria los libertadores ......................................................... 245 Procesos de Endurecimiento Superficial - SHP.......................................................................................... 246 Caracterización de polvos de ni y sic para la obtención de un material compuesto utilizado en proyección térmica...................................................................................................................................................... 247 IONHEAT. Una spin-off de base tecnologica para el desarrollo de tecnologia plasma en colombia ........... 248 Integridad Estructural - SI ......................................................................................................................... 249 Desarrollo de una metodología experimental para evaluar el crecimiento de incrustaciones (CaCO3) que se presentan en ductos ................................................................................................................................... 250 Modelo Matemático- Estadístico para la predicción de la tendencia de la integridad mecánica de un ducto enterrado................................................................................................................................................... 251 Integridad en cabeza de pozo mediante separador de fases well-corr.......................................................... 252 Modificación Superficial (Implantación Iónica, Nitruración Iónica, PVD, CVD) - SM .............................. 253 Desarrollo y caracterización de recubrimientos de nitruro de tantalio dopado con nanopartículas de plata TaN(Ag) depositados por pulverización catódica....................................................................................... 254 Estudio termodinámico de la deposición de películas de diamante a presión atmosférica, utilizando una antorcha de oxi-acetileno .......................................................................................................................... 256 Estudio de los Esfuerzos Residuales de aceros H13 nitrurados y nitrocarburados por plasma ..................... 257 Estructuración de la superficie de un monocristal de GaSb mediante ataque con solución subsaturada ....... 258 Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Caracterización electroquímica del alambre de acero empleado como refuerzo en los conductores de las redes de transmisión de energía eléctrica, nitrurado por implantación iónica ....................................................... 259 Técnicas electro-analíticas para determinar metales pesados a nivel de trazas ............................................ 260 Caracterización electroquímica del acero inoxidable martensítico 420 implantado con iones de nitrógeno . 261 Análisis de la susceptibilidad al agrietamiento por corrosión bajo esfuerzos del acero de baja aleación AISI 4140 implantado con iones de titanio y nitrógeno ...................................................................................... 262 Estudio comparativo de la adsorción e incorporación de un átomo de Sc e Y sobre AlN(0001) .................. 263 Producción de recubrimientos duros artificialmente modulados con un evaporador de arco en vacío.......... 264 Física de Superficies - SP .......................................................................................................................... 265 Transición de fase de primer orden en la formación de Patrones regulares sobre superficies ...................... 266 Propiedades ópticas de películas delgadas de oxinitruro de circonio depositadas mediante pulverización catódica RF............................................................................................................................................... 267 Estudio de la estabilidad en adsorción de si sobre grafeno ......................................................................... 268 Crecimiento de películas delgadas de au en atmosfera reactiva de nitrógeno por medio de magnetron sputering ................................................................................................................................................... 269 Películas Delgadas y Nanomateriales - TFN .............................................................................................. 270 Caracterización de películas delgadas de iton crecidas por evaporación ..................................................... 271 Estudio de películas delgadas de Cu2ZnSnS4 preparadas por evaporación secuencial ................................. 272 Caracterización de nanocristales de PbS anclados sobre nanotubos de carbono dopados con nitrógeno ...... 273 Patrón de difracción de películas nanométricas bajo la iluminación de un haz con momento angular orbital con carga topológica entera ....................................................................................................................... 274 Nuevo comportamiento magnético en multicapas? .................................................................................... 275 Influencia de la capa buffer en el acoplamiento exchange spring de la tricapa NiFe/IrMn/Co..................... 276 Susceptibilidad magnética de un superconductor isotrópico: formalismo GL ............................................. 277 Estudio y caracterización de capas de (Ga,As) Mn depositadas por magnetrón sputtering RF .................... 278 Estudio sobre el efecto de la supersaturación en fase gaseosa sobre las transiciones morfológicas y propiedades ópticas de las nanoestructuras de ZnO.................................................................................... 279 Tratamiento térmico con láser IR de películas de ZnO elaboradas por deposición por láser pulsado (PLD): durante el crecimiento vs post-crecimiento ................................................................................................ 280 Método automatizado y de bajo coste para la producción localizada de nanoporos de estado sólido ........... 281 Efecto de la técnica de conformado de recubrimientos BixSiyOz obtenidos vía sol-gel y soportados sobre sustratos de acero 316L ............................................................................................................................. 282 Evaluación del fenómeno de micro abrasión-corrosión en recubrimientos SiO2-TiO2- ZrO2 sintetizados a partir del método sol-gel ........................................................................................................................... 283 Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Estudio tribocorrosivo de los recubrimientos multicapas [HfN/VN] n, depositados sobre acero AISI 4140 .. 284 Efecto del contenido de plata sobre la microestructura y comportamiento a la corrosión de los recubrimientos de nitruro de titanio dopado con nanopartículas de plata TiN(Ag).............................................................. 285 Síntesis de nanopartículas de plata utilizando agentes reductores presentes en extracto de hojas de mangifera indica ........................................................................................................................................................ 287 Fotodegradación de fenol usando un nanocompuesto multifuncional magnético/fotocatalítico ................... 288 Molienda de materiales a través de cavitación ultrasónica ......................................................................... 289 Efecto de la anisotropía estructural sobre las propiedades electrónicas de un punto cuántico bajo campos magnéticos................................................................................................................................................ 290 Propiedades termoeléctricas de transporte a través de puntos cuánticos acoplados ..................................... 291 Caracterización mecánica de recubrimientos TiN, ZrN y multicapas de (TiN/ZrN) depositados por magnetrón sputtering reactivo .................................................................................................................................... 292 Excitaciones de plasma en cristales fotónicos unidimensionales de aislantes topológicos dopados ............. 293 Estudio de nanocompuestos de YBCO-BZO e YBCO-BYTO depositados sobre sustratos CZO/YSZ ........ 294 Espectroscopia raman de películas delgadas de ZnMnO crecidas por ablación láser................................... 295 Polarización de intercambio en multicapas [Co/Pt]3/IrMn con acoplamiento bicuadrático .......................... 296 Formación de películas anódicas por oxidación electrolítica por plasma (PEO) sobre la aleación AA 2024-T3 ................................................................................................................................................................. 297 Eliminar ID 310 (Posiblemente no Presenta) Preparación electroquímica y caracterización estructural de películas delgadas de CuGaSe2 .................................................................................................................. 298 Influencia de la atmósfera de deposición en películas delgadas de BiFeO 3 obtenidas por pulverización catódica .................................................................................................................................................... 299 Síntesis, caracterización morfológica y estructural de la aleación nanoestructurada Fe65Co35 ..................... 300 Oscilaciones ópticas cuánticas de la densidad de estados de electrones vestidos de fotones en una capa de grafeno ..................................................................................................................................................... 301 Análisis de la influencia del voltaje aplicado y la velocidad de barrido en la técnica de oxidación local usando microscopia de fuerza atómica .................................................................................................................. 302 Dos donadores acoplados en un anillo cuántico semiconductor: efecto de campos externos sobre el punto de retorno ...................................................................................................................................................... 303 Análisis de los mecanismos de fuga de corriente en el sputtered-ion-reactivo y en la deposición-post-recocido de Al2O3 en 4H-SiC.................................................................................................................................. 304 Influencia del espesor del BaTiO3 en las propiedades magnéticas de las bicapas de La 2/3Sr1/3MnO3/BaTiO3 depositadas sobre SrTiO3 por pulverización catódica DC y RF .................................................................. 305 Síntesis y caracterización de nanocompositos de Au@Ag@rGO y su aplicación en la degradación de los colorantes Naranja de Metilo y Rodamina B.............................................................................................. 307 Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Fabricación de un dispositivo basado en la resonancia de plamones de superficie integrado y alimentado eléctricamente para aplicaciones de biosensores ........................................................................................ 308 Simulación computacional de una nueva fuente compacta autoresonante de rayos x basada en el modo rectangular TE102....................................................................................................................................... 309 Wear and Corrosion/Oxidation - WCO...................................................................................................... 310 Efecto de CaCO3, pH, cloruros y sulfatos en la integridad de ductos enterrados ......................................... 311 Mejoramiento de la resistencia al desgaste del acero inoxidable 420 mediante el uso de un recubrimiento dúplex nitruración por plasma y nitruro de titanio...................................................................................... 312 Recubrimientos de alúmina y dióxido de titanio depositados a través de rociado térmico ........................... 314 Ensuciamiento generado por un crudo pesado colombiano sobre un acero al carbono bajo condiciones de precalentamiento....................................................................................................................................... 315 Análisis superficial y caracterización mecánica de películas delgadas de bisulfuro de tungsteno titanio WS2Ti depositadas por medio de magnetrón Co sputtering a diferentes concentraciones de titanio ................... 316 Influencia de la temperatura de nitruración en el desempeño electroquímico del acero 316L en solución corporal simulada ..................................................................................................................................... 317 Análisis de falla rotor de cavidades progresivas con recubrimiento de cromo............................................. 318 Oxidación de superficies de cobre para aplicaciones térmicas .................................................................... 319 Efecto corrosivo de los tipos de terreno en los sistemas de puestas a tierras más usados (cobre y acero inoxidable) para muestras de suelos locales de la ciudad de Tunja (Colombia) mediante técnicas electroquímicas ......................................................................................................................................... 320 Evaluación electroquímica del comportamiento frente a la corrosión para acero estructural SAE 1005 expuesto a dos atmósferas diferentes (urbana e industrial) y comparación con mediciones gravimétricas de corrosión atmosférica ................................................................................................................................ 321 Breve revisión de las técnicas y desafíos técnicos en el estudio del efecto del hidrógeno en aleaciones de ingeniería .................................................................................................................................................. 322 Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Conferencista Magistral Invitado Invited Keynote Speaker Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Nanomateriales de plata: el difícil camino hacia su regulación Silver nanomaterials: the tough path towards regulation E D Méndez-Morales1 1 Laboratorio de Biomateriales, Instituto de Química Biológica, Facultad de Ciencias, Universidad de la República, Montevideo, Uruguay E-mail: [email protected] Resumen. Los avances académicos en relación a la síntesis y caracterización de los nanomateriles de plata no han estado acompasados por el conocimiento de sus interacciones con el ambiente y los seres vivos. Sin embargo, los nanomateriales de plata ya se encuentran diseminados en el mercado, formando parte de productos comerciales de uso masivo. Las propiedades químicas de las nanopartículas de plata son similares a las de los iones plata, por lo que es muy difícil poder distinguir químicamente la presencia de unas y otros. ¿Cómo detectar entonces la presencia de nanomateriales de plata en productos comerciales? Esta pregunta aún no tiene una respuesta concreta, y las agencias de control a lo largo del mundo se encuentran trabajando denodadamente en el desarrollo de protocolos confiables. En esta presentación repasaremos las propiedades fisicoquímicas de estos nanomateriales, y las dificultades para el desarrollo de protocolos analíticos que permitan la regulación de los productos comerciales que las contienen. Abstract. Academic advances on the synthesis and characterization of silver nanoparticles have not been encompassed by the knowledge of their interactions with the ambient and living beings. However, silver nanomaterials are already present in commercial products of widespread use. Chemical properties of silver nanoparticles are similar to those of silver ions, making very difficult to chemically distinguish both forms. Hence, how can silver nanomaterials be detected in commercial goods? This question is still unanswered, and control agencies along the world are actively working in the development of applicable protocols. In our presentation, we will review the physicochemical properties of these nanomaterials and the difficulties for the design of analytical procedures that allow for the regulation of commercial products containing them. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología El rol de los esfuerzos residuales en estructuras ingenieriles y procesos de manufactura The role of residual stress in engineering structures and manufacturing processes W Vesga-Rivera1 and F Brennan1 1 Cranfield University, Bedfordshire, UK E-mail: [email protected] Resumen. A traves de los años una significante cantidad de investigaciones se han llevado a cabo con el proposito de explicar el efecto de los esfuerzos residuales tanto en la integridad de componentes y estructuras de ingenieria. Sin embargo, como resultado de los ultimos desarrollos tecnologicos aplicados en los procesos de manufactura, un mejor entendiemiento y conocimiento sobre el impacto ó efecto de los esfuerzos residuales y como ellos pueden incrementar la suceptibilidad al dano es necesario. Los esfuerzos residuales pueden ser inducidos en los procesos de manufactura, tratamientos termicos, soldadura o por cargas aplicadas en servicio los cuales pueden ser destructivos o beneficos dependiendo del tipo de esfuerzos resultantes. El presente articulo esta orientado a describir los principios y origenes de los esfuerzos residuales y como ellos podrian ser considerados beneficos o peligrosos en componentes industriales o estructuras engenieriles dependiendo del tipo esfuerzos ya sea en compresion o tension. Varios ejemplos y resultados son presentados junto con los metodos actuamente utilizados para determinar esfuerzos residuales indicando sus limitaciones a fin de ilustrar cual metodologia podria ser mas apropiada y economicamente viable cuando se requiere determinar esfuerzos residuales. Abstract. Over the years a considerable number of studies have been carried out to understand the effects of residual on the structural integrity of components and structures. However, due to recent developments in manufacturing processes, the significant effects of residual stresses and how they can enhance damaged need to be better understood. Residual stresses can be introduced into components or structures during manufacturing, heat treatment, welding processes and also by service loading in a beneficial or a destructive way depending on the nature of residual stress fields. This article attempts to delineate the principles and the origins of residual stresses along with the beneficial and harmful on representative structures or industrial components relaying on whether they are tensile or compressive. Various examples and results are presented, and several methods used for measuring residual stress are discussed with their limitations with a view to illustrate the most reliable and cost effective approach for conducting residual stress measurement. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Manufactura aditiva por arco de plasma transferido y alambre Additive manufacture by plasma transferred arc and wire S Rios1, S Williams1 and P Colegrove1 1 Cranfield University, Bedfordshire, UK E-mail: [email protected] Resumen. Una tecnología nueva para la fabricación de grandes componentes estructurales en aleación de titanio es la manufactura aditiva mediante deposición de alambre y plasma por arco transferido (PTA). Permite reducir el uso de materia prima y el tiempo de espera. El desarrollo de esta tecnología ha estado en el centro del programa de investigación WAAM-Mat de la Universidad de Cranfield, que además involucra a múltiples socios industriales. Esta presentación describe al programa WAAM-Mat, como un ejemplo de colaboración industria-academia y se enfoca en el estudio de torchas PTA para esta aplicación. Además incluye algunos ejemplos de grandes componentes fabricados mediante este proceso. Los principales resultados se relacionan con la interacción entre el diseño de la torcha, la dinámica de la pileta líquida y las dimensiones del depósito de material. Como se esperaba, el diseño de la torcha que mejor se aplica a este proceso difiere de aquel requerido para soldadura PTA. Abstract. The deposition of titanium alloy wire in additive manufacture by Plasma Transferred Arc (PTA) is a promising technology for the fabrication of large structural components, with important savings in raw material and lead time. The development of this technology has been at the core of the WAAM-Mat program at Cranfield University, involving multiple industrial partners. This paper presents the WAAM-Mat program as an example of industry-academia collaboration and focuses on the study of PTA torches for this particular application, including examples of large components manufactured with this process. The main findings relate to the interaction between torch design, weld pool dynamics and deposit dimensions. As expected, the torch design that best suits this process differs from that required for keyhole welding. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Metodologías experimentales para la evaluación de la resistencia a la fractura de laminados fibra-metal tipo GLARE Experimental methodologies for fracture toughness evaluation of GLARE fiber-metal laminates E M Castrodeza1, F L Bastian1 and J E Perez-Ipiña2 1 Laboratory of Fracture Mechanics, Federal University of Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brazil 2 Fracture Mechanics Group, National University of Comahue, Buenos Aires, Argentina E-mail: [email protected] Resumen. Se desarrollaron Laminados de Fibra-Metal (FMLs) para aplicaciones aeronáuticas de la Universidad Técnica de Delft, Países Bajos. La principal característica de esta familia de materiales compuestos son sus muy bajas tasas de propagación de grietas por fatiga, en comparación con las aleaciones tradicionales de aluminio (Al) aeronáutico Este singular comportamiento surge del puenteo mecanismo de la fibra, que restringe la apertura de la grieta en la parte del ciclo de la carga de fatiga, disminuyendo así la tasa de crecimiento de grietas bajo cargas cíclicas. Aunque estos laminados se desarrollan básicamente aprovechando el mecanismo de transición, también presentan varias ventajas sobre aleaciones monolíticas, es decir, alta resistencia específica y resistencia a la corrosión, caída de rayos, impacto y penetración de la llama. Laminados de aluminio con fibra de vidrio reforzado (GLARE) son reforzados por fibras continuas de vidrio S2 y se desarrollaron principalmente para aplicaciones primarias (fuselajes, mamparas, etc.). Laminados comerciales tipo GLARE son reforzados por fibras orientadas siguiendo las características de carga de la estructura y pueden ser fabricados como hojas delgadas de dimensiones o bien similares a las de las aleaciones de Al comerciales, o con dimensiones más grandes, incluyendo las formas de baja complejidad y los paneles de doble curvatura. La aplicación más importante de los laminados de tipo GLARE es como una gran parte de la parte superior del fuselaje del Airbus A380. La aplicación en estructuras de los laminados GLARE exige un profundo conocimiento de un amplio conjunto de propiedades mecánicas, incluyendo su resistencia a la fractura monótona. Tradicionalmente, los ensayos de fractura monótonos son realizados en grandes y costoso agrietado central de paneles (M(t)). Una metodología de prueba para evaluar la resistencia a la fractura de FMLs basados en la mecánica de fractura elástico-plástico (J-Integral y CTOD δ5) usando pequeños C (T) y especímenes SE (B) fue propuesto. El uso de pequeños especimenes de prueba presenta algunas ventajas, que incluyen un menor costo del material y la posibilidad de realizar la prueba dentro de cámaras ambientales normales. El objetivo fundamental es la introducción de una metodología desarrollada y su aplicación a los laminados unidireccionales y bidireccionales GLARE, así como la comparación de resultados con el M(T) tradicional (agrietado central de paneles) y pequeños especímenes de C(T) (tensión compacta). Abstract. Fiber-Metal Laminates (FMLs) were developed for aeronautical applications at the Technical University of Delft, Netherlands. The main characteristic of this family of composite materials is their very low fatigue crack propagation rates, when compared to traditional aeronautical Al alloys. This singular behavior arises from the fiber-bridging mechanism, which restricts the opening Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología of the crack in the loading part of the fatigue cycle, thus diminishing the crack growth rate under cyclic loading. Although these laminates were basically developed taking advantage of the bridging mechanism, they also present several benefits over monolithic alloys, i.e. higher specific strength and resistance to corrosion, lightning strikes, impact, and flame penetration. Glass-Fiber-Reinforced Aluminum (GLARE) laminates are reinforced by continuous S2 glass fibers and were developed mainly for primary applications (fuselages, bulkheads, etc.). Commercial GLARE laminates are reinforced by fibers oriented following the loading characteristics of the structure and can be manufactured as thin sheets of dimensions either similar to those of the commercial Al alloys, or with larger dimensions, including low complexity shapes and double curvature panels. The most important application of GLARE laminates is as large parts of the upper fuselage of the Airbus A380. The application of GLARE laminates to structures demands a deep knowledge of a wide set of mechanical properties, including their monotonic fracture toughness. Traditionally, monotonic fracture tests are performed on large and expensive center cracked (M(T)) panels. A testing methodology to evaluate the fracture toughness of FMLs based on elastic-plastic fracture mechanics (J-Integral and CTOD δ5) and using small C(T) and SE(B) specimens was proposed. The use of small tests specimens presents some advantages, which include lower material cost and the possibility of testing inside normal environmental chambers. The objective of the keynote is to introduce the developed methodology and its application to unidirectional and bidirectional GLARE laminates, as well as compare results from traditional M(T) (center cracked panels) and small C(T) (compact tension) specimens. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Gestión operativa de activos energéticos en alta mar Operational management of offshore energy assets A Kolios1 and M Martinez-Luengo1 1 Cranfield Energy, Cranfield University, Bedfordshire, UK E-mail: [email protected] Resumen. Generalmente, los activos energéticos, especialmente los implementados en alta mar, están sujetos a una gran variedad de duras condiciones operativas y medioambientales las cuales producen un significativo deterioro en su funcionamiento y su capacidad estructural a lo largo del tiempo. El objetivo de reducir el CAPEX en nuevas instalaciones ha cambiado, centrándose en la gestión operacional para monitorizar y evaluar el funcionamiento de activos críticos; lo que asegura su capacidad para el servicio durante toda su vida útil y también proporciona la información apropiada y efectiva dirigida hacia la recalificación u otros tipos de escenarios de vida útil, optimizando el OPEX. A lo largo de las últimas décadas, la industria de Oil&Gas en alta mar ha desarrollado e implementado varios enfoques en gestión operacional de activos mediante Sistemas de Monitorización de la Salud Estructural y Condición del Sistema (SHM/CM Systems); los cuales podrían ser transferidos a instalaciones de energía renovable marina. Este trabajo tiene como objetivo resaltar las principales diferencias entre los activos de Oil&Gas y los de energías renovables en alta mar, desde una perspectiva orientada a la integridad estructural y a la fiabilidad; proporcionar una amplia visión de las distintas metodologías disponibles y aplicables y por último, remarcar las ventajas que estos sistemas implican en el funcionamiento eficiente de los activos de energías renovables. Abstract. Energy assets and especially those deployed offshore are subject to a variety of harsh operational and environmental conditions which lead to deterioration of their performance and structural capacity over time. The aim of reduction of CAPEX in new installations shifts focus to operational management to monitor and assess performance of critical assets ensuring their fitness for service throughout their service life and also to provide appropriate and effective information towards requalification or other end of life scenarios, optimizing the OPEX. Over the last decades, the offshore oil & gas industry has developed and applied various approaches in operational management of assets through structural health and condition monitoring (SHM/CM) systems which can be, at a certain level, transferable to offshore renewable installations. This paper aims to highlight the key differences between offshore oil & gas and renewable energy assets from a structural integrity and reliability perspective, provide a comprehensive overview of different methodologies that are available and applicable, and distinguish the benefits of such systems in the efficient operation of offshore energy assets. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Una visión de desarrollo y caracterización nanoestructurados para aplicaciones estructurales de aceros A vision of development and characterization of nanostructured steels for structural applications H Jiménez1 1 Fundación para el Desarrollo de la Ciencia y la Tecnología en el estado Bolívar / Universidad Nacional Experimental Politécnica Antonio José de Sucre, Vice-rectorado Puerto Ordaz, Venezuela E-mail: [email protected] Resumen. Los beneficios que se derivan de la aplicación de la nanotecnología a escala industrial, también ha inspirado a la industria siderúrgica y se adelantan numerosas investigaciones en el área de los aceros nanoestructurados. El desarrollo de los aceros modernos se basa en la adaptación de la estructura para lograr el perfil de propiedades requeridos, si bien históricamente esto se lleva a cabo a nivel microestructural, existe ahora la tendencia de manipular la estructura a escala nanométrica o atómica, mediante el diseño de aleaciones novedosas, aplicación de métodos de procesamiento innovadores, empleo de técnicas de caracterización de avanzada, asistido por el diseño computacional. El presente articulo, muestra una visión de los procesos más utilizados en la producción de los aceros a nanoestructurados, las técnicas mas relevantes que han permitido revelar la estructura a nivel nanométrica y las propiedades alcanzadas para aplicaciones estructurales. Los aceros nanoestructurados exhiben niveles de resistencia mecánica extraordinarios, mejora en la resistencia al desgaste y a la fatiga, pero su ductilidad se ve afectada, y los limita para ciertas aplicaciones. Los grandes desafíos que experimentan los aceros nanoestructurados es la producción de grandes componentes con buena combinación de resistencia mecánica, ductilidad y tenacidad, y a un costo razonable. Abstract. The benefits derived from the application of nanotechnology on an industrial scale, has also inspired the steel industry and numerous inquiries into the area of nanostructured steels. The development of modern steels is based on the adaptation of the structure to achieve the required profile of properties, although historically it is performed at the microstructural level, there is now a tendency to manipulate the structure or atomic nanometer scale by design of novel alloys, application of innovative processing methods, use of advanced characterization techniques, assisted by computational design. This article shows a view of the processes most commonly used in the production of nanostructured steels, the most relevant techniques that have allowed reveal the structure at the nanometer level and properties achieved for structural applications. Nanostructured steels exhibit extraordinary levels of mechanical strength, improved wear resistance and fatigue strength, but its ductility is affected and limited to certain applications. The major challenges experienced by nanostructured steels is the production of large components with good combination of strength, ductility and toughness, and affordable. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Sistemas UHV de sputtering reactivo para investigación de procesos de fabricación en película delgada UHV reactive sputtering systems for thin film manufacturing process research F Briones1 and I Fernandez2 1 Instituto de Microelectrónica de Madrid, Consejo Superior de Investigaciones Científicas (IMM-CSIC), Tres Cantos, Spain 2 Nano4Energy, Escuela Tecnica Superior de Ingeniería Industrial (ETSII-UPM) Madrid, Spain E-mail: [email protected] , [email protected] Resumen. En la investigación de procesos de fabricación de películas delgadas de nuevos materiales semiconductores y nano-estructuras multicapa para células fotovoltaicas entre otras aplicaciones, se requieren sistemas de deposición por sputtering reactivo que garanticen, por una parte, la ausencia de impurezas o contaminantes no intencionales durante el depósito de las películas e intercaras y por otra, la posibilidad de secuenciar procesos sucesivos diferentes sin romper el vacío y escalar posteriormente tales procesos a una fabricación industrial in line de dispositivos completos. Estos sistemas tienen además que incorporar técnicas de caracterización y control in-situ, para asegurar la reproducibilidad y el análisis de los puntos críticos de los procesos. Sobre la base de la experiencia previa de los autores, en el campo de la tecnología MBE multicámara y sistemas de sputtering UHV, se presentan diversos ejemplos concretos de aplicación a la fabricación de diferentes dispositivos: Células solares de QDs en semiconductores III-V, detectores superconductores para telescopios de Rayos X en el espacio, actuadores magnetoestrictivos para microscopía AFM en líquidos y multicapas para células CIGS y seleniuros para dispositivos termoeléctricos. Abstract. Research on thin film manufacturing processes of novel semiconductor materials, and nanostructured multilayers for photovoltaic solar cells and other applications, requires specific reactive sputtering deposition systems to ensure, on the one hand, the absence of unintentional impurities or cross contaminants during film and interfaces growth. Moreover, these systems will require the ability to sequence successive processes without breaking vacuum and then scaling such processes to in-line industrial manufacturing of complete devices. Also, to ensure reproducibility and analysis of critical points of the process, they might need to incorporate in-situ characterization and control techniques. Based on the previous experience of the authors in the field of MBE technology and multi UHV sputtering systems, concrete examples of application to the manufacture of different devices are presented: QDs solar cells in III-V semiconductors, superconductor detectors for X-ray telescopes in space, magnetostrictive actuators for AFM microscopy in liquids, multilayers for CIGS cells and novel selenide based thermoelectric devices. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Tecnologías avanzadas para recubrimientos biomédicos sobre compuestos de carbono Advanced technologies for biomedical coatings on carbon composites P ATsygankov1, V A Medik2 and N S Gavrushenko3 1 Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Russia 2 NanoTechMedPlus LLC, Veliky Novgorod, Russia 3 Central Research Institute of Traumatology and Orthopedics, Moscow, Russia E-mail: [email protected] Resumen. Hoy en día la tendencia de descartar de implantes metálicos y dispositivos a favor del uso de materiales de carbono compuestos se manifiesta claramente en la medicina. Carbon siempre ha atraído la atención de los médicos debido bioinertness y biocompatibilidad en la mayoría de sus formas. El progreso en los últimos años en la industria ha permitido crear materiales compuestos de carbono con propiedades mecánicas similares a los principales tipos de hueso, por lo que es indispensable en prótesis y tratamiento de las lesiones. Sin embargo, las tecnologías más ampliamente utilizadas como proporcionar recubrimientos especiales para la formación de osteoinducción y hueso y para la saturación de la superficie por las drogas se han desarrollado para sustratos metálicos y no son adecuados para los nuevos materiales de carbono. Esto desafía para el desarrollo de nuevos recubrimientos de alta tecnología para los compuestos de carbono. La tecnología combinada de formación de gruesas (hasta 100um) capas en compuestos de carbono que se caracterizan por la porosidad necesaria y alta adherencia se presenta en este documento. Se utilizan las técnicas de haces de iones y el pulso de gas de la detonación. Se discuten las características de estos métodos. Se presentan propiedades mecánicas y resultados de la prueba de recubrimientos especiales en los dispositivos médicos. Abstract. Nowadays the tendency of discarding of metal implants and devices in favor of using of composite carbon materials is clearly manifested in medicine. Carbon has always attracted the attention of physicians due bioinertness and biocompatibility in most of its forms. Progress in recent years in the industry has allowed creating carbon composites materials with mechanical properties similar to the main types of bone, making it indispensable in prosthetics and treatment of injuries. However, the most widely used technologies providing as special coatings for osteoinduction and bone formation and for surface saturation by drugs have been developed for metallic substrates and are not suitable for new carbon materials. This challenges for the development of new high-tech coatings for carbon composites. The combined technology of forming of thick (up to 100um) layers on carbon composites characterized by the necessary porosity and high adhesion is presented in this paper. The ion-beam and pulse gas-detonation techniques are used. The features of these methods are discussed. Mechanical properties and test results of special coatings on medical devices are presented. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Superficies modificadas y materiales nanoestructurados para aplicaciones biomédicas: la física del plasma aplicada y la instrumentación científica ayudan a resolver los problemas de la ciencia de los materiales Modified surfaces and nanostructured materials for biomedical applications: applied plasma physics and scientific instrumentation helping to solve problems for materials science A Mello1 1 Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), Rio de Janeiro, Brazil E-mail: [email protected] Resumen. Superficies modificadas y recubiertas son objeto de una amplia investigación y aplicación comercial en el área biomédica, especialmente en recubrimientos delgados de fosfato de calcio (CaP) y la funcionalización superficial de implantes metálicos. Entre otros, el magnetrón sputtering (MS) y la deposición por láser pulsado (PLD) son algunas de las muchas técnicas de deposición física de vapor asistida por plasma para la producción de recubrimientos delgados biocompatibles y nanoestructurado. El objetivo de esas superficies modificadas es mejorar principalmente la adherencia entre la superficie de los materiales y los medios biológicos, como también promover la osteoinducción. Para evitar varios reveses biológicos en procedimientos ortopédicos y ontológicos, recubrimientos de CaP estables, estequiométricos y cristalinos deben ser depositados a temperatura ambiente. Para ello, los nuevos diseños e instrumentación de sistemas MS han sido desarrollados para promover fuerte confinamiento del campo magnético. La caracterización del plasma de estos nuevos sistemas MS han demostrado la influencia de las bajas y altas ondas híbridas de resonancia de los iones y electrones del plasma localizado en los gradientes de campo magnético. Esas ondas de resonancia parecen aumentar la energía suministrada a los iones bombardeados, ayudando al crecimiento, cristalización y estequiometria de las películas de CaP. Abstract. Modified and coated surfaces is subject of a wide research and commercial application in the biomedical area, especially in calcium phosphate (CaP) thin coatings and surface functionalization of metallic implants. Among others, the magnetron sputtering (MS) and the Pulsed laser deposition (PLD) are some of many techniques of plasma assisted physical vapor deposition for the production of nanostructured and biocompatible thin coatings. The aim of those modified surfaces is mainly to improve the adhesion between materials surface and biological media, as well as to promote osteoinduction. To avoid several biological setbacks in orthopedic and ontological procedures, stoichiometric, crystalline and stable CaP coatings should be deposited at room temperature. For that purpose, new MS designs and instrumentation have been developed to promote strong magnetic field confinement. The plasma characterization of those new MS systems have shown the influence of the lower and high hybrid resonance waves from the plasma ions and electrons in localized magnetic field gradients. Those resonance waves seem to increase the energy delivered to the sputtered ions, helping the CaP film growing, crystallization and stoichiometry. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Diagnóstico de un plasma magnetizado para la fabricación de películas de hidroxiapatita de alta calidad Diagnostic of a magnetized plasma for the manufacturing for films of high quality hydroxyapatite E López-Meza1, A M Rossi1, R Galvão1 and A Mello1 1 Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), Rio de Janeiro, Brazil E-mail: [email protected] , [email protected] Resumen. En este trabajo presentamos el estudio realizado en un magnetron sputtering de radio frecuencia modificado (RF-MS) para diagnosticar las propiedades del plasma durante la fabricación de películas de hydroxiapatita de alta calidad estructural. El sistema de sputtering usado tiene una geometría en ángulo recto entre los magnetrones y el porta-muestras, además usa dos magnetrones opuestos (cara a cara), de la cual produce un confinamiento magnético altamente intenso. La hidroxiapatita (HA, Ca10(PO4)6(OH)2) es muy usada para aplicaciones biomédicas de reparo óseo y es un tema de extensa investigación, especialmente en recubrimientos de implantes y funcionalización de superficies. El diagnóstico del plasma producido de RF a partir de nuestro sistema de RF-MS (llamado magnetrón sputtering de ángulo recto - RAMS) mostró diferentes producciones de resonancia de las ondas de la cual esos efectos producen un incremento de la temperatura del plasma y consecuentemente de su difusión (warm plasma). Nosotros asociamos los efectos de resonancia a la estructura de la hidroxiapatita para la producción de las películas de alta calidad. El diagnóstico del plasma fue hecho por espectroscopia de emisión óptica (OES), sonda Hall, Langmuir y Faraday. Además, para mostrar la influencia de esas propiedades del plasma en los procesos de difusión en la formación de las películas se realizó una simulación del campo magnético (B) y eléctrico (E) usando el software COMSOL Multiphysics. El procesamiento del plasmas durante la fabricación de películas finas producidas en el régimen de bajas temperaturas (0.1 – 20 eV) y bajas presiones de trabajo (< 1 Torr) y el conocimiento de las propiedades del plasma permiten establecer los procesos físicos implicados en la formación de las películas, así como proponer y confirmar modelos experimentales y teóricos para la formación de materiales. Abstract. In this work we used a modified radio frequency magnetron sputtering (RF-MS) to diagnose the plasma properties for fabrication of high structural quality hydroxyapatite films. The used sputtering system have a geometry in right angle between magnetrons and substrate holder, besides use two magnetron in face to face, which produce a high intensity magnetic confinement. Hydroxyapatite (HA, Ca10(PO4)6(OH)2) is very use to biomedical application of bone repair and is theme of extended research, especially in implant coating and surface functionalization. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología The diagnosis of RF plasma produced from our RF-MS system (called right angle magnetron sputtering, RAMS) showed different production of resonance waves which these effects produce an increase of plasma temperature and consequently the plasma diffusion (warm plasma). We associated the resonance effects to hydroxyapatite structure for film production of high quality. The plasma diagnose was made from Hall, Langmuir and Faraday probe and optical emission spectroscopy (OES). In addition, was made a simulation of magnetic (B) and electric (E) field acting in the RAMS plasma by finite elements using COMSOL Multiphyics to show the influence of these plasma properties in the diffusions processes in films formation. Plasma processing for thin films fabrications are produced in the regime of low-temperature (0.1 – 20 eV) and low working pressures (< 1 Torr) and the knowledge of plasma properties may lead the physical process implicated to film formation, as well as, propose and confirm experimental and theoretical models of materials formations. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Superficies superhidrófobas producidos por plasma Superhydrophobic Surfaces produced by plasma R Antoun-Simão1 1 Programa de Engenharia Metalurgica e de Materiais (COPPE), Universidad Federal de Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brazil E-mail: [email protected] Resumen. Diferentes superficies poliméricas están siendo tratadas con plasma con el fin de inducir las características hidrófobas y oleófobas en la superficie. Se observa que el hexafluoruro de azufre induce hydrophization en la mayoría de las superficies de los polímeros, independientemente de esta fuente, induciendo una mayor modificación de la superficie principalmente por reticulación y rugosidad. El ángulo de contacto de hasta 150° con agua y 100° con diodomethane se obtuvo con materiales compuestos a base de resina. Causas y consecuencias serán discutidas en la charla. Abstract. Different Polymeric surfaces are being treated by plasma in order to induce surface hydrophobic and oleophobic characteristics. It is observed that sulphur hexafluoride induces surface hydrophization in most polymers, independently from its source, by inducing a major surface modification by reticulation and roughness. Contact angle up to 150o with water and 100o with diodomethane were obtained with resin based composites. Causes and implications of that will be discussed in this talk. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Propiedades mecánicas y tribológicas de superficies, películas y fibras en la micro y nanoescala Mechanical and tribological properties of surfaces, films and fibers at the micro and nano scales S A de-Souza-Camargo1 1 Universidad Federal de Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brazil E-mail: [email protected] Resumen. En esta presentación se abordarán diferentes temas relacionados con las propiedades mecánicas y tribológicas de superficies, películas y fibras en las escalas micro y nano. Se estudiaron recubrimientos nanocompuestos carbón / sílice tipo diamante duro empleando la técnica de nanoindentación estadística (SNT). Se muestreará que, contrariamente a lo que generalmente se esperaba, la incorporación de nanopartículas de SiO2 en la matriz amorfa de películas de DLC puede aumentar la dureza de las películas, dando lugar a nanorrevestimientos con valores de dureza cerca de 30 GPa. Películas de silicio que contiene carbono tipo diamante (DLC: SI) fueron depositadas como recubrimientos resistentes al desgaste sobre polietileno de peso molecular ultra-alto (UHMWPE). Se muestra que estos recubrimientos pueden aumentar la resistencia al desgaste en un factor de más de 6x y la dureza de la superficie en más de 40x. Finalmente, se emplearon las técnicas de nanoindentación y nanoscratch para estudiar las propiedades mecánicas y tribológicas de fibras naturales, en particular las de cabello humano. El potencial de las técnicas experimentales empleadas se explorará y se discutirá algunas aplicaciones. Abstract. In this presentation different topics involving the mechanical and tribological properties of surfaces, films and fibers at the micro and nano scales will be addressed. Hard diamond-like carbon / silica nanocomposite coatings were studied employing the statistical nanoindentation technique (SNT). It is shown that, contrary to what is generally expected, the incorporation of SiO2 nanoparticles into the amorphous matrix of DLC films may increase the hardness of the films, giving rise to nanocoatings with hardness values close to 30 GPa. Silicon containing diamond-like carbon (DLC:Si) films were deposited as wear resistant coatings onto ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE). It is shown that these coatings may increase the wear resistance by a factor larger than 6x and the surface hardness by more than 40x. Finally, the nanoindentation and nanoscratch techniques were employed to study the mechanical and tribological properties of natural fibers, in particular those of human hair. The potential of the employed experimental techniques will be explored and some applications will be discussed. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Caracterización de barreras térmicas termorrociadas por plasma Characterization of plasma-sprayed thermal barrier coatings S Liscano1 and L Gil1 1 Universidad Nacional Experimental Politécnica Antonio José de Sucre, Vice-rectorado Puerto Ordaz, Estado Bolívar, Venezuela E-mail: [email protected] Resumen. Las barreras térmicas son sistemas recubiertos multicapas formados por un recubrimiento cerámico que funciona como aislante térmico, una capa de enlace metálica que mejora la adherencia del sistema al sustrato metálico y una capa intermedia de óxidos que crece a partir de la capa de anclaje durante la exposición a las altas temperaturas, y que sirve de obstáculo al paso de especies corrosivas hacia el sustrato que ingresan a través de las porosidades del recubrimiento cerámico. Aspectos como la adherencia del recubrimiento al sustrato, microestructura, porosidad y microdureza del recubrimiento ceramico y la morfologia de la capa de óxidos formada son determinantes en la vida util de la barrera térmica. Para caracterizar cada uno de estos aspectos se utilizan una gran variedad de técnicas que abarcan los espectros de analisis de imagen, comportamiento mecánico y electroquímico. En este trabajo se describen las técnicas y procedimientos para caracterización y se presentan los resultados de experiencias prácticas obtenidas a partir de recubrimientos barreras termicas fabricadas por la técnica de termorrociado por plasma atmosferico. Abstract. Thermal barriers consist in coated multilayer systems formed by a ceramic coating which functions as thermal insulated, a metal bond coat that improves adhesion to the metal substrate and an intermediate layer of oxide that grows from the anchoring layer during exposure to high temperatures, and serves as a barrier to the passage of corrosive species to substrate across the porosity of the ceramic coating. Aspects such as coating adhesion to the substrate, microstructure, porosity and microhardness of ceramic coating and the morphology of the oxide layer formed at high temperatures, are determinates in the useful life of the thermal barrier. To characterize each of these aspects a variety of techniques ranging spectra image analysis, mechanical and electrochemical behavior are used. In this work, techniques and procedures for characterization are described and the results of practical experiences gained from thermal barrier coatings produced by thermal spraying technique by atmospheric plasma, are presented. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Desarrollo de un sensor de gas de automoción de nanocompuesto Development of a nanocomposite automotive gas sensor S A Impey1, A Kelly1, Z Xing1, P Mitsev2 and J R Nicholls1 1 Manufacturing, Cranfield University, Bedford, UK 2 Sensata Technologies Inc., Sofia, Bulgaria E-mail: [email protected] Resumen. En los últimos años, la legislación sobre las emisiones de automoción se ha introducido rápidamente y se han convertido más estrictas. Los principales proveedores de la automoción han intensificado los esfuerzos en la dirección de reducir la huella nociva de sus productos. Este está siendo consumado en menor vía, mediante motores de combustión-interna diseñados más óptimamente. Un medio fundamental para ello es la supervisión y control de la temperatura de los gases de escape. Para permitir dicho control, un sensor producido en serie capaz de funcionar de forma fiable en las duras condiciones de combustión de la automoción, que comprende un amplio espectro de altas temperaturas, vibraciones fuertes y un ambiente químicamente agresivo, se ha utilizado ampliamente en la última década, con las demandas de rendimiento que están creciendo constantemente en línea con los avances del desempeño del motor. Este trabajo describe la investigación realizada a través de una asociación de colaboración entre la Universidad de Cranfield y Sensata Technologies, líder mundial e innovador de sensores y controles de misión crítica. Se presenta visión general de la potencial tecnología para el diseñado y producción de un novedoso sensor nanocompuesto utilizando materiales de una manera innovadora hacia la industrialización para la solución de este tipo de detección. El diseño del sensor presentado implementa el estado del arte en tecnología de película gruesa y delgada que incorpora nanomateriales para mejorar la fuerza, la fabricación y las propiedades de rendimiento. Abstract. In recent years, automotive emission legislation has been introduced and has rapidly become more stringent. Leading automotive providers have intensified efforts in the direction of reducing the harmful footprint of their products. This is being accomplished via smaller, more optimally designed internal-combustion engines. A crucial means to that end is exhaust gas temperature monitoring and control. To enable such control, a mass-produced sensor capable of operating reliably in the harsh automotive combustion environment, comprising a broad spectrum of high temperatures, severe shocks and a chemically aggressive ambient, has been used widely in the past decade, with performance demands growing constantly in line with advances in engine performance. This paper describes research undertaken through a collaborative partnership with Cranfield University and Sensata Technologies, a world leader and early innovator in mission-critical sensors and controls. The paper presents a technology overview of the potential of novel nano composite sensor design and manufacture using materials in an innovative way towards industrialising such a sensing solution. The presented sensor design implements the state-of-the-art in thick and thin film technology incorporating nano materials for improved strength, fabrication and performance properties. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Recientes desarrollos en la industria de semiconductores: dos casos de estudio Recent developments in semiconductor industry: two case studies J A Pérez-Taborda1, F Briones-Fernández-Pola1 and M Martín-González1 1 Functional Nanoscale Devices for Energy Recovery Group, Institute of Microelectronics of Madrid (CSIC), Madrid, Spain E-mail: [email protected] , [email protected] Resumen. Recientes estudios estiman que una economía mundial cuatro veces mayor que la de hoy empleará 80% más energía en 2050; este consumo con una proporción de energía fósil cercana al 85% es insostenible. Actualmente alrededor del 2% de la energía eléctrica producida en una central convencional es aprovechada, el resto se pierde en forma de calor, en la central y en los procesos de transporte. Es en este contexto donde recobra gran importancia las energías renovables y el aumento de su eficiencia. Recientes avances en semiconductores pueden responder a estos desafíos industriales. Presentamos recientes avances para nanoestructuras de Silicio Germanio como materiales termoeléctricos recuperadores de calor en altas temperaturas y nanoestructuras de Nitruro de Aluminio como sustrato para dispositivos piezoeléctricos empleados en forma de Sensores de Ondas Acústicas (SAW). El uso de inyectores piezoeléctricos posibilita controlar, con enorme precisión, los tiempos de inyección y la cantidad de combustible que se introduce en los motor a combustión lo que se traduce en mejoras en consumo, prestaciones y rendimiento de los motores. Por otra parte el recuperar la energía disipada en forma de calor convirtiéndola en electricidad con un generador termoeléctrico podrían ahorrar hasta un 10% del consumo de combustible en los automóviles actuales. Abstract. Recent studies predict a four times larger global economy that today employ 80% more energy in 2050. Currently about 2% of the electricity produced in a conventional power plant is harvested, the rest is lost as heat in the central and transport processes. It is in this context that recovers important renewable energy and increasing efficiency. Semiconductor Materials may be an alternative to such industrial challenges. Recent advances for nanodevices present Silicon Germanium as thermoelectric materials heat recovery nanostructures at high temperatures and Aluminum Nitride as a substrate for piezoelectric devices used as Sensors Acoustic Wave (SAW). Piezoelectric injectors may help to control it more precisely the injection times and the amount of fuel that is inserted into the combustion engine helping to reduce fuel consumption on the other hand vehicles. For recover the energy lost as heat making electricity with a thermoelectric generator could save up to 10% in fuel consumption. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Capacitancia espectroscópica: un nuevo Bioelectroquímica y la electrónica molecular Capacitance spectroscopy: a new bioelectrochemistry and molecular electronics enfoque para approach for P R Bueno1 1 São Paulo State University, Brazil E-mail: [email protected] Resumen. Exámenes de transferencia de carga y transporte en los sistemas moleculares utilizando sondas metálicas artificiales sustentan no sólo acontecimientos fundamentales en nuestra comprensión de la transferencia y el transporte de electrones, sino también de una amplia gama de captación de energía, almacenamiento de datos, sensores y tecnologías electrónicas relacionados o basados con la electroquímica. En este seminario se presenta un análisis capacitivo en las interfaces moleculares artificiales (llamada Capacitancia Espectroscopica Electroquímica, ECS), que muestra y permite un mapeo limpio tanto de las características cinéticas y termodinámicas de una sonda en sola ejecución experimental dependiente del tiempo, con contribuciones electrostáticas parásitas (polarización y términos de resistencia en serie) resueltos tanto espectralmente y limpiamente corregidos. La metodología permite una cuantificación rápida y sin distorsiones de su densidad y de los estados cuánticos moleculares accesibles (reportado directamente desde el término cuántico capacitivo), la cobertura molecular de la superficie y la transferencia cinética de electrones con poco esfuerzo experimental relativamente con esos enfoques clasicos de dos electrodos en no-equilibrio. Ejemplificado aquí con electroactivos de proteína cobre y películas de ferroceno mesoscópicos el método ECS es igualmente aplicable a cualquier interfaz activa electrón confinado molecularmente y constituyen una vía abierta a los avances y en el entendimiento de la electrónica y la electroquímica molecular y biomolecular. Abstract. Examinations of transport and charge transfer in molecular systems using man made metal probes underpin not only fundamental developments in our understanding of electron transfer and transport but also a vast array of energy capture, data storage, sensors and related or based electronic and electrochemistry technologies. In this seminar it is presented a capacitive analysis at man-made molecular interfaces (named Electrochemistry Capacitance Spectroscopy, ECS), showing it enables a clean mapping of both the thermodynamic and kinetic characteristics in a single probe time-dependent experimental run, with parasitic electrostatic contributions (polarization and series resistance terms) both spectrally resolved and cleanly corrected. The methodology enables a rapid and undistorted quantification of accessible molecular quantum states and its density (reported directly from the quantum capacitive term), molecular surface coverage and electron transfer kinetics with little experimental effort comparatively to those of classical two-electrode non-equilibrium approaches. Exemplified here with electroactive copper protein and ferrocene mesoscopic films the ECS method is equally applicable to any molecularly confined electron active interface and constitute an open avenue to advances and on the understanding of molecular and biomolecular electronics and electrochemistry. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Diseño y construcción de sustratos modificados con dendrímeros para aplicaciones en electroquímica Design and construction of dendrimer modified surfaces for electrochemical applications L A Godínez-Mora-Tovar1 1 Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica, S.C. Parque Tecnológico Querétaro Sanfandila, Pedro Escobedo, Querétaro, México E-mail: [email protected] Resumen. En esta presentación se discuten algunas aproximaciones para la modificación de electrodos nano-cristalinos de dióxido de titanio y de gota de oro con dendrímeros PAMAM. Las interacciones de estos polímeros anclados en la superficie del electrodo con una variedad de sustancias, resultan en materiales con interfaces novedosas que pueden emplearse como detectores electroquímicos, como electro-catalizadores, como celdas foto-electroquímicas de conversión de energía y como dispositivos electro-crómicos. Abstract. In this talk, the surface modification of TiO2 nano-crystalline semiconductor, as well as clean gold electrodes, with different sized PAMAM dendrimers, is discussed. The specific interactions between the surface anchored polymeric materials with different chemicals in the interphase, give rise to novel modified electrodes for which electrochemical sensors, electro-catalysts, electro-chromic devices, photo-electrochemical and fuel-cells and can be envisioned as possible technological outcomes of this research. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Comprendiendo el reconocimiento molecular en procesos electroquímicos acoplados con transferencia protónica: efectos de sitio Understanding molecular recognition during electrochemical processes coupled with proton transfer: site-specific effects C Frontana-Vázquez1 1 Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica, SC. Parque Tecnológico Querétaro, Sanfandila, Pedro Escobedo, Querétaro, México E-mail: [email protected] , [email protected] Resumen. Los eventos de transferencia electrónica en moléculas son reconocidos como determinantes en la formación y estabilidad de intermediarios bioreactivos, de interés en el control de procesos citotóxicos o como inductores de reacciones en disolución. Por ello, el empleo de técnicas electroquímicas permite comprender y estudiar series de reacción. En años recientes, dichos estudios han considerado la posibilidad de que existan transferencias protónicas, dado el cambio del estado de carga entre las especies participantes en procesos redox, lo cual amplía el abánico de opciones de reacción. En el grupo de trabajo se han estudiado sistemas donde la competencia de reacciones ocurre mediante la formación de puentes de hidrógeno intramoleculares, intermoleculares, así como casos donde ocurren transferencias completas del protón. El empleo de descriptores de reactividad, basados en el concepto de electrofilicidad y usando funciones de Fukui, ha permitido comprender las series reactivas observadas experimentalmente y describir fenómenos acoplados. En esta contribución, se presentarán a manera de resumen resultados sobre estos estudios electroquímicos con hidroxiquinonas de origen natural, así como con nitrocompuestos aromáticos e imidazólicos. Abstract. Electron Transfer (ET) events are recognized as determinant during the formation and stability of bioreactive intermediates, including those related to cytotoxic processes or thus inducing further solution reactions. For understanding such events, electrochemical experiments are useful by comparing reactive series. In recent years, this approach has considered also proton transfer reactions, due to the changes in the charge inherently associated to ET. In the research group, different chemical systems have been studied including those forming intra and intermolecular hydrogen bond, through those presenting proton transfer. Employment of reactivity descriptors, based on Fukui functions, have allowed rationalizing the experimental results and this strategy will be presented and discussed in this work, using both quinone and nitrobenzene containing compounds of biological and chemical interest. Ref. Electrochim. Acta 110 (2013) 628-633; Org. Biomol. Chem. 12 (2014) 6393-6398; J. Org. Chem. 79 (2014) 1131-137; Phys. Chem. Chem. Phys., 16 (2014) 8044-8050; J. Org. Chem., 79 (2014) 52015208. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología De átomos a sólidos, como diseñar un material cristalino en una computadora From atoms to solids, how to design a cristal material in a computer A H Romero-Castro1, G Avendaño-Franco1, I Valencia1,2, C A Garcia1,2, S Singh1, O Pavlov1, S Botti3, M Marques4, M Amsler5 and S Goedecker5 1 Physics Department, West Virginia, University, USA 2 CINVESTAV, Unidad Queretaro, Mexico 3 Institute fuer Festkoerpertheorie und optik, Jena University, Germany 4 Institute fuer Physik, Halle University, Germany 5 Physics Department, Universitaet Basseln, Germany E-mail: [email protected] Resumen. En esta presentación, discutimos las diferentes metodologías usadas para realizar calculo computacional para predicción de materiales. En particular, nosotros enfatizamos los esfuerzos de mi grupo para establecer un método general para ejecutar investigación estructural de materiales de manera automática de materiales combinando termodinámica, cálculos de estructura electrónica con minería de datos, búsquedas de estructuras con métodos meta-heurísticas, dinámicos o aleatorios. Esto nos lleva a la base del programa que hemos desarrollado para tal propósito, Pychemia. Nos enfocamos mayoritariamente en los métodos dinámicos usando el método denominado salto entre minimos inicialmente propuesto por Stefan Goedecker. Especialmente nosotros damos los antecedentes del método y discutimos diversas aplicaciones de nuestra implementación. Ellas van desde simples cristales monoatómicos con predicciones novedosas como en bismuto y antimonio a aleaciones binarias, donde nuevas fases y composiciones han sido obtenidas como en el caso de BiSb, LiSi y LiAu. SI el tiempo permite, presentaremos nuestros mas recientes esfuerzos en compuestos AXY y cristales de fluoruros tipo perovskita. Abstract. In this talk, we discuss the different methodologies used to perform computational high throughput calculations. In particular, we spotlight the efforts in my group to develop a general set up to perform automatic structural searches by combining thermodynamics, electronic structure calculations with data mining, metaheuristic, dynamical and random structural searches. This will lead to the basic of the software we have developed for such purpose, Pychemia. We focus mostly on dynamical methods using the so-called Minima Hopping Method initially proposed by Stefan Goedecker. Specially, we will provide the background of the method and discuss several applications of our present implementation. Those will run from simple monoatomic crystals with novel predictions as in Bi and Sb to binary alloys, where new phases and compositions have been obtained as in the case of BiSb LiSi and LiAu. If time allows, we will present our most recent efforts on AXY compounds and fluoride perovskites crystals. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Autoresonancia ciclotrónica espacial: pasado, presente y futuro Spatial cyclotron autoresonance (SARA): past, present and future A Herrera-Rodríguez1, E A Orozco2 and V D Dugar-Zhabon2 1 Heidelberg Institute for Theoretical Studies (HITS), Germany 2 Universidad Industrial de Santander (UIS), Bucaramanga, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Con el nacimiento de la física del plasma, se inicia un estudio formal del comportamiento de partículas cargadas en campos electromagnéticos. Entre los fenómenos ocurridos en un plasma, la Resonancia Ciclotrónica (RC) es uno de los que ha despertado gran interés en la comunidad científica. Esta describe la interacción resonante del movimiento de partículas cargadas en presencia de un campo magnético estático y sometidas a fuerzas externas originadas de campos eléctricos. Si se preservan las condiciones de resonancia, la partícula puede acelerarse debido a la absorción de energía por parte del campo eléctrico. En particular, si las partículas aceleradas son electrones se le conoce como Resonancia Ciclotrónica Electrónica (ECR), la cual se ha tomado como base para la construcción de dispositivos para generar rayos X. Si las condiciones de RC se preservan a pesar del incremento de su masa relativista se presenta la autoresonancia ciclotrónica electrónica, un fenómeno que ha sido investigado por miembros del grupo FITEK (Grupo de Investigación en Física del Plasma y Corrosión de la Universidad Industrial de Santander), un mecanismo denominado Spatial AutoResonance Acceleration (SARA), o Aceleración Autoresonante Espacial; el cual consiste de una onda electromagnética estacionaria y un campo magnetostático no homogéneo adaptado para mantener las condiciones de resonancia. En este método, el crecimiento del campo magnético a lo largo de la dirección de propagación del haz permite el autosostenimiento de la igualdad entre la frecuencia ciclotrónica y la frecuencia de microondas. La dinámica de este sistema se ha estudiado a través de simulaciones computacionales donde los métodos numéricos que se han adaptado al modelo físico son: Particle-in Cell (PIC) o Partícula en Celda para el estudio de sistemas de muchas partículas, y para el modelado de los campos electromagnéticos el Método de Diferencias Finitas Dominio Temporales. Los estudios que se han llevado a cabo de SARA constituyen un soporte teórico para diseñar y construir una fuente de rayos X compacta, la cual sería capaz de producir rayos X de energía mayores a 200 keV y de no menor intensidad a las fuentes convencionales Abstract. A formal study of the behaviour of charged particles in the electromagnetic fields started with the birth of plasma physics. Among the phenomena occurring in a plasma, Cyclotron Resonance (CR) is one of that has arisen a great interest in the scientific community. It describes the resonant interaction of motion of charged particles in the presence of a static magnetic field and subjected to external forces originated from electric fields. If the resonance conditions are preserved, the particle can be accelerated due to the absorption of energy by the electric field. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología In particular, if the accelerated particles are electrons, it is known as Electronic Cyclotron Resonance (ECR), which is taken as a basis for the construction of devices to generate X-rays. When the RC conditions are preserved despite of the increase of the electron’s relativistic mass the electronic cyclotron autoresonance is presented, a phenomenon which has been studied by members of the group FITEK (Research Group of Plasma Physics and Corrosion at Universidad Industrial de Santander), a mechanism named Spatial AutoResonance Acceleration (SARA); consisting of a steady electromagnetic wave and a non-homogeneous magnetostatic field, adapted to maintain the resonance conditions. In this method, the growth of the magnetic field along the direction of the propagation of the beam allows the self-reliance of the equality between the cyclotron and microwave frequencies. The dynamic of this system has been studied through computer simulations, where the numerical methods adapted to the physical model are: Particle-in Cell (PIC) for the studying many-particle systems and Finite Difference Time Domain (FDTD) for modeling electromagnetic fields. Studies that have been conducted using SARA constitute a theoretical basis to design and construct a compact X-ray source, which would be able to produce X-rays of energy higher than 200 KeV and intensity not less than the intensity of conventional sources. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Propiedades vibracionales y estructurales de los cristales de aminoácidos Vibrational and structural properties of amino acid crystals P T Cavalcante-Freire1 1 Departamento de Física, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, Brazil E-mail: [email protected] Resumen. Los aminoácidos son moleculas con funciones importantes en la vida humana. El estudio de estos materiales en diferentes condiciones de temperatura y presión se ha realizado con el fin de identificar nuevos polimorfos, con eventuales aplicaciones en la industria. Entre las técnicas experimentales espectroscopia Raman e diffracción de rayos X pueden ser considerados como las principales herramientas para descubrir nuevas simetrias de los cristales de aminoácidos. En este informe se presentan los estudios realizados en varios aminoácidos de proteínas dando especial atención a los cristales estudiados en el Departamento de Física de la Universidade Federal do Ceará: L- e DL-alanina, L-valina, L-asparagina.H2O, L-metionina e L-leucina, entre otros. También se discute il papel desempeñado por los enlaces de hidrógeno en la stabilidad de las estructuras cristalinas utilizando la técnica de dispersión de neutrones. Abstract. Amino acids are molecules with important functions in the human life. The study of these materials under different temperature and pressure conditions has been performed in order to identify new polymorphs, with eventual applications in industry. Among the experimental techniques Raman spectroscopy and X-ray diffraction can be considered as the main tools to discover new symmetries and polymorphs of the amino acid crystals. In this report we present studies performed on several proteic amino acids, giving special attention to crystals studied in the Physics Department of Universidade Federal do Ceará: L- and DL-alanine, L-valine, L-asparagine.H2O, L-methionine and Lleucine, among others. The role played by hydrogen bonds on the stability of some of the structures through the use of neutron scattering measurements is also given. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Caracterización por simulación de las funciones de la proteína G Characterization of the G-protein functions from simulation M Louet1 1 University Paris Diderot, Equipe MTI, France E-mail: [email protected] Resumen. Proteínas Heterotrimeric G, son constituidos por subunidades α, β y γ, son las primeras actrices de la transducción de señales intracelulares e interactuan directamente acoplandose con la proteina receptores G (GPCR). El heterotrímero es capaz de unirse ya sea formando una molécula de GDP (estado inactivo) o una molécula de GTP (estado activo). El intercambio de nucleótidos es desencadenado por la interacción de un GPCR activado y conduce a la disociación de todo el heterotrímero en dos entidades independientes: la subunidad α y el complejo βγ que se encuentra fuertemente unido. Ambas unidades se propagan aún más la señal en el compartimiento intracelular. El objetivo es comprender mejor el mecanismo de activación de las proteínas G y GPCR mediante la combinación de varias técnicas de mecánica molecular como la dinámica molecular (MD) y Análisis de Modo Normal (NMA). Primero se describira los grandes movimientos de amplitud de toda la heterotrímero de la proteína G obtenida con un NMA. Luego se presentaran dos métodos desarrollados con el fin de seleccionar los modos normales (NM) pertinentes en los sistemas biológicos y extraer una ligando (la GDP, en el caso de la proteína G) fuera de la bolsa mediante el calculo computarizado por NM. Con estos dos nuevos métodos, se va a demostrar que un movimiento concertado de la subunidad α promovería la apertura de union de la bolsa de los nucleótidos y la liberacion de la GDP. Con el fin de perfeccionar los resultados, diversas recostrucciones de perfiles energéticos se han realizado con varias GDP putativos a lo largo de varias vías de salida. Por primera ves se propondra un mecanismo de ajuste fino para la salida de la GDP a escala molecular y de aminoácidos claves putativos. Adicionalmente, se presentara el modelo desarrollado para el proceso de disociación de la proteína heterotrimeric G, la cual es un paso clave de activación en el ciclo de la proteína G. Por último, se sentrara el interes en la GPCR: la proteína G compleja. Teniendo en cuenta lo anterior, se presentara que la proteína G restringe drásticamente los movimientos de la GPCR. El movimiento sobre-representado en la compleja ha permitido recuperar tambien varias estructuras cristalinas de diferentes GPCRs. Lo anterior sugiere que este movimiento podría ser el movimiento de activación de un GPCR putativo. Abstract. Heterotrimeric G-proteins, constituted of α, β and γ subunits, are the first actresses of the intracellular signal transduction and interact directly with G-protein Coupled Receptors (GPCR). The heterotrimer is able to bind either a GDP molecule (inactive state) or a GTP molecule (active state). The nucleotide exchange is triggered by the interaction with an activated GPCR and leads to the dissociation of the whole heterotrimer into two independant entities: the α subunit and the tightly bound βγ complex. Both units further propagate the signal into the intracellular compartment. We here Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología aim to better understand the activation mechanism of G-proteins and GPCR by combining several molecular mechanics techniques such as Molecular Dynamics (MD) and Normal Mode Analysis (NMA). We will first describe the large amplitude motions of the whole G-protein heterotrimer obtained with a NMA. We will present two methods we developed in order to select relevant Normal Modes (NM) in biological systems and extract a ligand (in the G-protein case, the GDP) out of its binding pocket along the computed NM. With these two new methods, we will show that a concerted motion of the α subunit would promote the opening of the nucleotide binding pocket and the GDP release. In order to refine our results, we performed free energy profiles reconstructions along several putative GDP exit pathways. We propose for the first time a fine-tuned mechanism of GDP exit at the molecular scale and putative key amino acids. In addition, we will present our model of the heterotrimeric G-protein dissociation process, a key step in the G-protein activation cycle. Finally, we have been also interested in the GPCR: G-protein complex. We will present that the Gprotein constrains drastically the GPCR motions. The one over-represented motion in the complex has been also retrieved in every crystallized structures of several different GPCRs. This suggests that this motion could be the putative activation motion of a GPCR. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Modelaje computacional de biomateriales Computer modeling of biomaterials E R Cruz Chu1 1 Heidelberg Institute for Theoretical Studies (HITS), Germany E-mail: [email protected] Resumen. La mejora de las propiedades mecánicas de los materiales depende de la caracterización y manipulación de la microestructura. Los recientes avances en nanotecnología deberían permitirnos fabricar materiales de gran robustez mecánica, ya que los componentes pueden ser ajustados a escala nanométrica. Sin embargo, las reglas usadas para predecir las propiedades mecánicas a nivel de macro y micro escala no son siempre aplicables para las dimensiones de unos cuantos nanómetros. Las fluctuaciones térmicas y los detalles atómicos juegan un rol importante en la escala nanométrica. Felizmente, la naturaleza nos ofrece varios ejemplos de materiales ensamblados con nano componentes: conchas, dientes, huesos y telas de araña combinan fases cristalinas y amorfas de dimensiones nanométricas para producir materiales de gran robustez mecánica, superando a cualquier material sintético. En esta charla se presenta el método de Simulaciones de Dinámica Molecular como una herramienta básica para el estudio de las propiedades mecánicas de biomateriales, a través de dos ejemplos. El primer caso presenta la tela de araña. Las telas de araña están compuestas de cinco diferentes fibras; la más fuerte es conocida como dragline, y forma las líneas radiales de la tela de araña. Presentaremos la estructura atómica del dragline de la araña Nephila Clavipes modelada con simulaciones de dinámica molecular. El sistema está compuesto de medio millón de átomos, combina fases cristalinas y amorfas, y utiliza la exacta secuencia proteica. El segundo caso presenta la concha de nácar. El nácar es un biocompuesto gran dureza y resistencia a la fractura, localizado en la parte interna de las conchas de mar. Una peculiaridad controversial del nácar es la presencia de agujeros de unos cuantos nanómetros de diámetro, también llamados nanoflaws, ya que estos agujeros deberían actuar como puntos de iniciación de fractura, debilitando el material. En este trabajo presentamos la distribución de fuerzas dentro del nácar. Nos enfocamos en como los nanoflaws afectan la ruptura del material, y comparamos los resultados con aproximaciones macroscópicas. Los dos casos mencionados muestran el poder predictivo de la Simulaciones de Dinámica Molecular, tanto para confirmar resultados experimentales, como para proponer nuevas alternativas teóricas y experimentales. Abstract. Improving the mechanical properties of materials relies on the characterization and control of their microstructure. Recent advances in nanotechnology should allow us to tune materials even further, as the components can be adjusted up to nanoscale level. However, the common rules used to predict mechanical properties at the microscale do not fully apply within the dimensions of nanometers. Thermal fluctuations and atomic details play an important role at the nanoscale. Fortunately, nature offers us several examples of materials build from nanoscale components: Shells, tooth, bones, and spider webs combine crystalline and amorphous phases, resulting in mechanically robust materials, surpassing their synthetic counterparts. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología In this talk, I will present the method of Molecular Dynamics Simulations as a basic tool to study mechanical properties of biomaterials through two case studies. The first case presents spider web. Such webs are composed of about five different fibers; the strongest is known as dragline, forming the radial lines in the web. I will introduce the atomic structure of dragline fiber from Nephila Clavipes, which was build using Molecular Dynamics Simulations. The system is composed of about half million atoms, integrates amorphous and crystalline phases, and contains the precise aminoacid sequence. The second case presents the nacre shell. Nacre is a biocomposite of great toughness and resistance to fracture located at the inner part of sea shells. A controversial feature is the presence of flaws few nanometers wide, so called nanoflaws. It has been thought that such flaws should act as fracture points, weakening the material. I will present the Force Distribution Analysis within Nacre, focusing on how nanoflaws affect rupture, and comparing the simulation results with macroscopic predictions. Both cases show the predictive power of Molecular Dynamics Simulations to confirm experimental results as well as to propose novel theoretical/experimental tests. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Fabricación de la cámara de tercera generación para mediciones de CMB en el telescopio del Polo Sur Fabrication of the third generation CMB camera for the South Pole telescope C M Posada1 and SPT - 3G Collaboration2 1 Materials Science Division, Argonne National Laboratory, Argonne, USA 2 SPT - 3G E-mail: [email protected] Resumen. Desde su descubrimiento, la radiación de fondo de microondas (CMB, por sus siglas en inglés) ha jugado un papel importante áreas como cosmología y física de partículas. En este sentido, la medición de la radiación de fondo de microondas es liderada por la innovación en el desarrollo de detectores. La frontera del desarrollo de detectores de CMB se centra en el mejoramiento de detectores volumétricos basados en sensores de transición superconductora (TES, por sus siglas en inglés). En la actualidad, la tecnología más competitiva de detectores de CMB utiliza líneas de transmisión superconductoras tipo microstrip para llevar la radiación a detectores del tipo TES. El desarrollo de microstrip de pérdidas bajas hace posible el uso de filtros en línea para la definición de los pasos de onda del detector, permitiendo la fabricación de pixeles con sensores multicolor. En este sentido, este trabajo presenta las actividades desarrolladas en Argonne National Laboratory para la fabricación de la tercera generación de la cámara empleada en el Telescopio del Polo Sur para realizar mediciones de CMB, denominada SPT - 3G. Estas actividades incluyen múltiples técnicas de microfabricación, como pulverización catódica reactiva, pulverización catódica de magnetrón, grabado de iones reactivos, deposición química de vapor, y litografía óptica, entre otras. En general, la cámara SPT - 3G está compuesta de un arreglo de ~2700 píxeles multicolor. Cada pixel tiene 6 detectores que miden tres bandas diferentes, 90 GHz, 150 GHz y 220 GHz, y dos polaridades; para un total de ~16000 detectores. Abstract. Since its discovery, the cosmic microwave background (CMB) has played a pivotal role in cosmology and particle physics. As such, CMB science is led by detector innovation. The frontier of CMB detector development is focused on improving bolometric detectors based on Transition Edge Sensors (TES). Currently, the most competitive CMB detector technologies utilize superconducting microstrip lines to couple radiation on to TES bolometers. Developing low loss microstrip technology makes possible to use in - line filters to define optical detector pass bands, allowing for the fabrication of multi-chroic pixels. In this sense, this work presents the microfabrication activities being carried out at Argonne National Laboratory for the development of the third generation camera, SPT - 3G, for CMB measurement s in the South Pole Telescope. These development activities include multiple microfabrication techniques, such as: reactive sputtering, magnetron sputtering, reactive ion etching, chemical vapour deposition, and optical lithography, among others. In general, the SPT - 3G camera is composed of an array of ~2700 multi-chroic pixels. Each pixel has 6 detectors that measure three bands, 90GHz, 150GHz and 220G Hz in two polarizations; for a total of ~16000 detectors. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Revestimientos Biomédicos y Tratamientos Superficiales - BCST Biomedical Coatings and Surface Treatments - BCST Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Adhesión de células HOS a superficies de Ti6Al4V patronadas por grabado láser HOS cell adhesión on Ti6Al4V surfaces patterned by laser engraving A Sandoval-Amador1, H Carrerño-Garcia2, P Escobar-Rivero2, D Y Peña-Ballesteros1 and H A Estupiñan-Duran3 1 Grupo de investigaciones en corrosión (GIC), Universidad Industrial de Santander (UIS), Bucaramanga, Colombia. 2 Centro de investigaciones en enfermedades tropicales (CINTROP), Universidad Industrial de Santander (UIS), Bucaramanga, Colombia. 3 Grupo de tribología y superficies (GTS), Universidad Nacional de Colombia, Medellín, Colombia. E-mail: [email protected] Resumen. La adhesión celular de un material de implante está condicionada por la composición química, la topografía, la humectabilidad, la energía superficial y la biocompatibilidad del biomaterial. El objetivo de este trabajo es evaluar la interacción entre las células de osteosarcoma humano (HOS) y la superficie de Ti6Al4V patronada por grabado láser. Las superficies de Ti 6Al4V fueron patronadas empleando un láser de CO2, obteniendo spots circulares sobre la superficie. Las células HOS fueron cultivadas en medio RPMI-1640 suplementado con suero fetal bovino 10% y antibióticos, en un período de 3, 5 y 7 días. Las superficies patronadas no resultaron ser tóxicas para las células y no se logró observar una diferencia significativa en la adhesión celular entre las diferentes superficies evaluadas. Abstract. The cell adhesion of the implant material is determined by the chemical composition, topography, wettability, surface energy and biocompatibility of the biomaterial. The aim in this work is to evaluate the interaction between human osteosarcoma cells (HOS) and Ti 6Al4V surfaces patterned by laser engraving. The Ti6Al4V surfaces were patterned using a CO2 laser obtaining circular spots on the surfaces. The HOS cells were cultivated in RPMI -1640 medium supplemented with 10% fetal bovine serum and antibiotics in a period of 3, 5 and 7 days. As a result, the patterning surfaces did not result toxic for cells and it was not possible to observe significant differences between the surfaces evaluated. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Diseño de recubrimientos sol-gel sobre aleaciones de magnesio empleadas en la fabricación de implantes ortopédicos Design of sol-gel coatings on magnesium alloys employed in the manufacture of orthopaedic implants L Rueda1, C Nieves1, C A Hernández-Barrios1, A Coy1 and F Viejo2 1 Escuela de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de Materiales, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia 2 Escuela de Ingeniería Química, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia e-mail: [email protected] Resumen. En el presente estudio se sintetizaron recubrimientos híbridos vía sol-gel con el fin de mejorar la resistencia a la corrosión de diferentes aleaciones de magnesio con potencial aplicación en el diseño de implantes ortopédicos de uso temporal. La síntesis de los soles se realizó a partir de una mezcla de precursores de películas inorgánicas, TEOS, y orgánicas, GPTMS, empleando etanol como solvente y ácido acético diluido como medio catalizador. La caracterización de los soles se realizó mediante medición de pH, ensayos reológicos y espectroscopía infrarroja (FTIR) para diferentes tiempos de envejecimiento. Los recubrimientos fueron caracterizados microestructuralmente empleando microscopia electrónica de barrido y medición de ángulo de contacto, mientras que la resistencia a la corrosión fue evaluada mediante ensayos electroquímicos de polarización anódica potenciodinámica en solución SBF a 37± 2°C. Los resultados del presente trabajo confirmaron que, bajo ciertas condiciones de síntesis, se obtienen recubrimientos sol-gel uniformes, homogeneos y sin evidencia de agrietamiento y que incrementan la resistencia a la corrosión al reducir la densidad de corriente de corrosión en dos órdenes de magnitud respecto a la aleación base. Abstract. In the present work hybrid sol-gel coatings were synthesized on different magnesium alloys with potential interest in the fabrication of orthopaedic implants. Hybrid sols were obtained from a mixture of inorganic precursor, TEOS, and organic, GPTMS, employing ethanol as solvent and acetic acid as catalyst. The characterization of the sols was performed using pH measurements, rheological tests and infrared spectroscopy (FTIR) for different ageing times. On the other hand, the coatings were characterized by scanning electron microscopy (SEM) and contact angle measurements, while the corrosion resistance was evaluated using anodic potentiodynamic polarization in SBF solution to 37± 2°C. The results confirmed that, under specific conditions, uniform and homogeneous sol-gel coatings were obtained, with no evidence of cracking, and which enhanced the corrosion resistance so that the corrosion current density was reduced in about two orders of magnitude with regard to the parent alloy. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Análisis de recubrimientos biocompatibles de hidroxiapatita sobre acero 316L obtenidos mediante técnicas electroquímicas Analysis of biocompatible hydroxyapatite coatings on 316l stainless steel obtained through electrochemical techniques B Segura-Giraldo1,2, L R Giraldo-Torres1,2 and F N Jiménez-García1,2 1 Universidad Autónoma de Manizales, Colombia 2 Universidad Nacional de Colombia, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. En este trabajo se presenta el estudio realizado en la obtención de recubrimientos de Hidroxiapatita (HAp) sobre acero 316L empleando un potenciostato convencional y un prototipo de potenciostato desarrollado. Se realiza inicialmente análisis por voltametría cíclica con el potenciostato convencional para determinar las condiciones adecuadas de la solución. Con estas condiciones se obtuvieron recubrimientos de HAp sobre acero 316L a diferentes potenciales en el rango determinado por voltametría cíclica de -0,6V a -1,7V, dejando el tiempo de deposición en 30 minutos y la solución a temperatura ambiente. Se encontró que la mejor condición de potencial está en -1,2V de acuerdo a los resultados de FTIR y XRD para estos recubrimientos, lo cual concuerda con resultados de la literatura. Seguidamente se obtuvieron películas de HAp sobre Acero 316L mediante el prototipo de potenciostato desarrollado, usando las condiciones de la solución precursora ya definidas. El potencial para el crecimiento de los recubrimientos se varió de -0,6V a 3,0V, definiéndose como potencial óptimo de trabajo -1,4V de acuerdo a los resultados de FTIR y XRD de los mismos. Se analizó además el tiempo de deposición variando desde 15 hasta 90 minutos, encontrándose que a mayor tiempo el recubrimiento es más homogéneo y más grueso. Finalmente se realizan pruebas de biocompatibilidad de los recubrimientos obtenidos sometiéndolos a una prueba de conteo de plaquetas durante 24 horas; el análisis se realizó a través de las imágenes SEM, antes y después de la prueba de biocompatibilidad empleando un control de acero 316L sin recubrir. Se encontró que los recubrimientos disminuyen los procesos de adherencia de las plaquetas al sustrato favoreciendo su biocompatibilidad. Abstract. In this work is presented a study on obtaining Hydroxyapatite (HAp) coatings on stainless steel 316L with a conventional potenciostat and a developed prototype potenciostat. Initially, an analysis was performed by cyclic voltammetry with the conventional potentiostat to determine the appropriate conditions for the solution. With these conditions HAp coatings were grown on stainless steel 316L at different potentials on the range determined by cyclic voltammetry (from -0,6V to 1,7V), keeping the deposition time at 30 minutes and the solution at room temperature. It was found that the best condition of potential was -1,2V, based on the results of FTIR and XRD of these coatings, which agrees with results from literature. Then HAp coatings on 316L stainless steel were obtained by the developed prototype potentiostat, using the conditions of the precursor solution as defined. The potential for the coating growth was assorted from -0,6V to 3,0V, being defined as optimum working potential -1,4V according to FTIR and XRD results of these coatings. The deposition time from 15 to 90 minutes was also analyzed, finding that by longer deposition time the coating is more uniform and thicker. Finally, a study of biocompatibility was performed. The films were subject to the test platelet count and analysis by SEM images before and after the test with a control of a 316L sheet without coating were made. It was found that the coating decreases the platelet adhesion processes to the substrate thereby favoring their biocompatibility. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Influencia de las nanopartículas de plata en el efecto citotóxico y biocida de los recubrimientos compuestos de TaN(Ag) Influence of silver nanoparticles on cytotoxic and biocide effect of composite TaN(Ag) coatings A M Echavarría1, G Bejarano G1 and S Robledo2 1 Centro de Investigación, Innovación y Desarrollo de Materiales (CIDEMAT), Facultad de Ingeniería, Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia 2 Programa de Estudio y Control de Enfermedades Tropicales (PECET), Facultad de Medicina, Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia E-mail: [email protected] , [email protected] Resumen. Las nanopartículas de plata se han utilizado como dopante en recubrimientos compuestos para mejorar la resistencia al desgaste y el efecto biocida, debido a sus propiedades de auto-lubricación y efecto antibacterial. Sin embargo, la efectividad bactericida de las nanopartículas de plata en el largo plazo depende de su tamaño, distribución y densidad en la matriz del recubrimiento. Este trabajo está enfocado en determinar la influencia del contenido de plata y del ciclo de tratamiento térmico de los recubrimientos de TaN(Ag), en la forma, tamaño, distribución y densidad de las nanopartículas de plata en la matriz TaN y en los efectos bactericida y citotóxico contra la bacteria Pseudomona aeruginosa y células osteoblásticas respectivamente. Los nanocompuestos de TaN(Ag) fueron depositados sobre sustratos de acero 316L mediante la técnica dual gun magnetron cosputtering, usando un blanco de Ta y con una variación en la potencia blanco de Ag entre 30 y 50W. Las muestras con recubrimiento fueron sometidas a un tratamiento térmico adecuado para permitir una difusión controlada de las nanopartículas de plata a la superficie. La topografía superficial, la microestructura, la composición química y la formación de fases fueron analizadas por SEM, EDX y XRD respectivamente. Se eligió la bacteria Pseudomona auruginosa para análisis antibacterial in-vitro de los recubrimientos, mientras que para la evaluación de citotoxicidad se seleccionaron células osteoblásticas humanas. Acorde con el ensayo MTT para la evaluación de la citotoxicidad y el test de retención bacteriana, la biocompatibilidad y el efecto bactericida y de TaN(Ag) mejora con el incremento del contenido de nanopartículas de plata obteniendo el mejor desempeño para la muestra recubierta con 70W de Ag. De la misma forma el efecto bactericida de los nanocompuestos mejoró debido a la aglomeración y crecimiento de las nanopartículas de plata. Todas las muestras con recubrimiento exhibieron una mayor biocompatibilidad y altos niveles antibacteriales que los sustratos sin recubrir. Sin embargo, el contenido de plata y el ciclo de tratamiento térmico de los recubrimientos TaN(Ag) deben ser optimizados, para controlar la liberación de iones plata según los niveles internacionales permitidos. Abstract. Silver nanoparticles have been used as dopant in composite coatings to improve wear resistance and biocide effect, due to their self-lubrication and antibacterial effect. However, the long term bactericidal effectiveness of silver nanoparticles depends on their size, distribution and density in the coating matrix. This work was focused on determining the influence of silver content and heat treatment cycle of the TaN(Ag) coatings on the shape, size, distribution and density of silver nanoparticles in the matrix of TaN, and on the cytotoxicity and bactericidal effect of the composite coating against human osteoblast cells and bacteria Pseudomona aeruginosa respectively. The TaN(Ag) nanocomposites were deposited on to 316L steel substrates by the dual gun magnetron Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología cosputtering technique using Ta target, with a variation between 30 and 50W of Ag target. The coated samples were subjected to an appropriated heat treatment to allow a controlled diffusion of the silver nanoparticles to the surface. Surface topography, microstructure, chemical and phase composition were analyzed by SEM, EDX and XRD, respectively. Pseudomonas aeruginosa was chosen for in vitro anti-bacterial analysis of the coatings, whereas human osteoblast cells were selected for evaluation of cytotoxicity and biocompatibility. According to the MTT assay and bacteria retention tests the biocompatibility and bactericidal effect of TaN(Ag) improved with increasing silver nanoparticles content, obtaining the best performance for the sample coated with 70 W applied to the Ag-Target. Likewise, the bactericidal effect of the nanocomposite improved, due to the agglomeration and growth of silver nanoparticles. All coated AISI 316L steel samples showed greater biocompatibility and higher antibacterial level than the uncoated samples. However, the silver content and heat treatment cycle of the composite TaN(Ag) coatings must to be further optimized, to control the silver ion release to the international permitted levels. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Evaluación de la resistencia a la corrosión de recubrimientos híbridos sol-gel multicapa depositados sobre el acero inoxidable austenítico AISI 316L Corrosion resistance of multilayer hybrid sol-gel coatings deposited the AISI 316L austenitic stainless steel Y T Caballero1, E A Rondón1, L Rueda2, C A Hernández-Barrios2, A Coy2 and F Viejo1 1 Escuela de Ingeniería Química, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia 2 Escuela de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de Materiales, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia E-mail: [email protected] , [email protected] , [email protected] Resumen. En el presente estudio se realizó la síntesis de recubrimientos híbridos sol-gel multicapa sobre el acero inoxidable AISI 316L de potencial aplicación en el diseño de implantes ortopédicos. La síntesis se realizó a partir de una mezcla del precursor inorgánico, TEOS, y orgánico, GPTMS, empleando etanol como solvente y ácido acético como medio catalizador. Se prepararon soles a diferentes tiempos de envejecimiento de cuyo estudio se seleccionó la mejor condicion para el diseño de recubrimientos multicapa. La caracterización de los soles se realizó mediante medición de pH, ensayos reológicos y espectroscopía infrarroja (FTIR). Los recubrimientos fueron caracterizados empleando microscopia electrónica de barrido y medición de ángulo de contacto, mientras que la resistencia a la corrosión fue evaluada mediante polarización anódica potenciodinámica en solución SBF a 37± 2°C. Los resultados del presente trabajo confirmaron que la síntesis sol-gel con precursores TEOSGPTMS permite obtener recubrimientos homogéneos y continuos que incrementan la resistencia a la corrosión del acero inoxidable en medios fisiológicos simulados, reduciendo la densidad de corriente de corrosión en aproximadamente un orden de magnitud y ampliando el rango de pasivación del material. Por otro lado, el diseño de recubrimientos multicapa permite incrementar el espesor y, consecuentemente, las características protectoras del mismo. Abstract. In the present work multilayer hybrid sol-gel coatings were synthesized on different AISI 316L austenitic stainless steel with potential interest in the fabrication of orthopaedic implants. Hybrid sols were obtained from a mixture of inorganic precursor, TEOS, and organic, GPTMS, employing ethanol as solvent, and acetic acid as catalyst. The characterization of the sols was performed using pH measurements, rheological tests and infrared spectroscopy (FTIR) for different ageing times. On the other hand, the coatings were characterized by scanning electron microscopy (SEM) and contact angle measurements, while the corrosion resistance was evaluated using anodic potentiodynamic polarization in SBF solution to 37± 2°C. Different sols were prepared varying the ageing time, which study allowed obtaining the best condition to perform the multilayer coatings. The results confirmed that sol-gel synthesis employing TEOS-GPTMS systems produces, under specific conditions, uniform and homogeneous coatings, which enhanced the corrosion resistance, with reduced corrosion current density and extended passive range, both with regard to the parent alloy. The latter results were more remarkable by applying more than one layer (multilayer coatings). Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Superficies nanoestructuradas de Ti6Al4V mediante síntesis por irradiación dirigida (DIS) para estimulación celular Nanostructured surfaces of ti6al4v by directed irradiation synthesis (dis) for cells stimulation J Pavón1, O El-Atwani2, S Arias3, L M Reece4 and J P Allain3 1 Group of Advanced Biomaterials and Regenerative Medicine, BAMR, Bioengineering Program, University of Antioquia, Colombia 2 School of Nuclear Engineering, Purdue University, IN, USA 3 Department of Nuclear, Plasma and Radiological Engineering, College of Engineering, University of Illinois at Urbana-Champaign, USA 4 Birck Nanotechnology Center, Purdue University, IN, USA E-mail: [email protected] Resumen. El daño en los tejidos humanos es uno de los problemas de salud pública más importante, el cual frecuentemente compromete la calidad de vida de los pacientes. En el caso de los daños del tejido óseo, se reconoce ampliamente que las aleaciones de titanio grado médico, como la Ti6Al4V, es el mejor biomaterial clínico para su reemplazo; esto se debe básicamente a su excelente balance entre sus propiedades biomecánicas y su alta biocompatibilidad. En este trabajo hemos obtenido, por primera vez, diferentes nanoestructuras superficiales sobre Ti6Al4V grado médico mediante la síntesis por irradiación dirigida (DIS); estas nuevas superficies fueron evaluadas biológicamente a través de la respuesta de una línea celular de músculo suave humano aórtico (HASMCs), para evaluar el potencial para otros tejidos. Esta línea celular fue utilizada específicamente para la evaluación de la citotoxicidad y de la morfología y cambios celulares en contacto con las nuevas superficies. Los resultados de comportamiento celular no muestran ningún efecto en la biocompatibilidad del Ti6Al4V, exhibiendo un aumento en el número de filipodios y lamelipodios celulares; estos factores se reconocen como buenos indicadores de la mejor adhesión celular. Interesantemente, la respuesta favorable de las células con las nuevas superficies nanoestructuradas muestra una estrecha relación con el ángulo de incidencia de los iones Argón (Ar +) y, por tanto, con las diferentes nanoestructuras producidas. Los mejoramientos en la adhesión celular, especialmente con respecto al incremento de la actividad de filipodios, se presentan directamente relacionados con la prevalencia de los nano-ripples y, por tanto, con los ángulos de incidencia de los iones de irradiación para los cuales prevalece un régimen difusivo. Abstract. Damage of human tissues is one of the most important public health problems that often compromise life quality of patients. In case of bone tissue damages, is widely recognized that a medical grade of titanium alloys, like Ti6Al4V, is the best clinical biomaterial for its replacement, basically due to its good balance between its biomechanics features and its high biocompatibility. In this work we have obtained, by the first time, different surface nanostructures on medical grade Ti6Al4V by using directed irradiation synthesis (DIS); these new surfaces were biologically tested through the response of human aortic smooth muscle (HASM) cell line, to have a sense of potential application to other tissues. This cell line was specifically used for cytotoxic assessment and for evaluating morphological and adhesion changes of cells, in contact with the new surfaces. Cells behavior results shown not only an unaltered biocompatibility of the new nanostructured surfaces of Ti6Al4V, but also important improvements in number of filopodia and lamellipodia activity of cells; these are accepted as good indicators of improvement of cells adhesion. Interestingly, the favorable Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología cells response to new surfaces was in a narrow relationship with incidence angle of Argon (Ar+) ions, and with the different surface nano-patterns as well. Improvements of cell attachments, especially in regards to filopodia activity, were directly related with nano-ripples prevalence and, therefore, with incidence angle, which followed a diffusive regime during ions beam irradiation. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Síntesis por irradiación dirigida (DIS) sobre titanio puro rugoso y poroso para aplicaciones biomédicas Directed irradiation synthesis (DIS) of rough and porous pure titanium for biomedical applications J Pavón1, O El-Atwani2, S Arias3, Y Torres4, J A Rodríguez4 and J P Allain3 1 Group of Advanced Biomaterials and Regenerative Medicine, BAMR, Bioengineering Program, University of Antioquia, Colombia 2 School of Nuclear Engineering, Purdue University, IN, USA 3 Department of Nuclear, Plasma and Radiological Engineering, College of Engineering, University of Illinois at Urbana-Champaign, USA 4 Department of Materials Science and Engineering and Transport, University of Seville, Seville, Spain E-mail: [email protected] Resumen. Es ampliamente reconocido que las aleaciones de titanio grado médico, como el titanio comercialmente puro (cpTi), son los mejores biomateriales metálicos para el reemplazo del hueso. Este buen comportamiento se atribuye, básicamente, a su buen balance biomecánico y de biocompatibilidad In Vivo. Sin embargo, se presentan dos desventajas importantes: apantallamiento de tensiones y posterior reabsorción ósea, debido al desajuste en la rigidez con respecto al hueso, y la falta de osteointegración asociada al tejido fibroso alrededor de los implantes. Los implantes de cpTi poroso han mostrado un gran potencial para resolver el apantallamiento de tensiones; por otro lado, diferentes técnicas de modificación superficial para el control de la rugosidad también han sido implementadas para mejorar la osteointegración. En este trabajo, se han modificado superficialmente muestras de cpTi macizo y rugoso, al igual que muestras porosas producidas vía pulvimetarlúrgia (PM), mediante síntesis por irradiación dirigida (DIS), con el objetivo de evaluar la capacidad para producir nanoestructuras superficiales. Estas muestras fueron evaluadas para ángulos de contacto, SEM y AFM para caraterización superficial, y biológicamente con una línea celular de músculo suave humano aórtico (HASMCs), para evaluar el potencial para otros tejidos. La nanoestructuración de las muestras porosas+pulidas fue altamente exitosa, mostrando sensibilidad a la porosidad inicial, siendo más efectiva en las áreas planas. Por el contrario, la micro-rugosidad inicial de las muestras de cpTi mecanizadas convencionalmente fue un obstáculo para obtener una nanoestructura deseada, produciéndose sólo un ligero efecto en la nano-rugosidad vertical, al igual que un efecto suavizante para incidencia no-normales con iones Argón (Ar +). En general, el procesamiento por DIS produjo importantes mejoras tanto en el suavizado como en la energía libre superficial, lo cual se reflejó en una drástica reducción del ángulo de contacto. Nuestro estudio ha permitido, por primera vez, demostrar no solamente la capacidad del DIS para nanoestructurar solidos porosos, si no también para suavizar las superficies inicialmente rugosas sin afectar la biocompatibilidad inicial. Abstract. It is widely recognized that medical grade of titanium alloys, like commercially pure titanium (cpTi), are the best metallic biomaterials for bone replacement, basically due to their good balance between biomechanics features and In Vivo biocompatibility response. However, they have two important disadvantages: stress shielding, and subsequent bone resorption, due to stiffness mismatch with respect to bone, and the lack of osteointegration due to fibrous tissue around implants. Porous cpTi implants have shown to be an alternative for stress shielding problem, and different Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología techniques of surface modification like controlled roughness, have been implemented for improvements of cpTi osteointegration. In this work we have modified samples of both rough and powder metallurgy (PM) porous cpTi by directed irradiation synthesis (DIS) with the aim of evaluating the capability to produce surface nano-patterning; these samples were tested by contact angle testing, structurally characterized by scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM), and biologically tested through the response of human aortic smooth muscle (HASM) cell line. Nano-patterning of porous+polished cpTi samples were highly successful with some sensitive to initial surface porosity, being more effective on the flat polished areas. In contrast, initial micro-roughness of conventional machined cpTi samples was an important obstacle to nano-patterning, allowing only influence on vertical nano-roughness, with an important smoothing effect for off-normal beam incidence. In general, DIS processing generated important improvements on both smoothing and surface free energy reflected in drastic reductions of contact angle measurements. Our study here reported has allow, for the first time, to demonstrate not only nano-structurng capability of DIS on porous surfaces, but also to produce advantageous smoothing of rough surfaces without any detrimental effect on the original biocompatibility of cpTi implants. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Biomateriales para el tratamiento de aneurismas por lesiones penetrantes del cerebro (PBI): NiTi nanoestructurado vía síntesis por irradiación dirigida (DIS) Biomaterials for treatment of penetrating brain injury (PBI) aneurysms: nanostructured NiTi by directed irradiation synthesis (DIS) J Pavón1, O El-Atwani2, S Arias3 and J P Allain3 1 Group of Advanced Biomaterials and Regenerative Medicine, BAMR, Bioengineering Program, University of Antioquia, Colombia 2 School of Nuclear Engineering, Purdue University, IN, USA 3 Department of Nuclear, Plasma and Radiological Engineering, College of Engineering, University of Illinois at Urbana-Champaign, USA E-mail: [email protected] Resumen. Las alternativas clínicas para los tratamientos de las aneurismas, clipping quirúrgico o coiling endovascular, han mostrado un éxito limitado a los fenómenos de trombosis arterial, migración del rollo metálico y los riesgos quirúrgicos inherentes en un procedimiento de craneotomía abierta. En ese sentido, existe un interés creciente en neurocirugía para desarrollar nuevas alternativas para el tratamiento de este tipo de enfermedades. Nuestro grupo ha postulado que es posible usar un stent tipo cardiovascular como scaffold con una cara magnética dirigida al cuello de la aneurisma, como la manera más eficiente para inducir el cierre de la PBI. La nanotecnología ha emergido como un campo prometedor para abordar las estrategias neuro-endovasculares para reparar el daño arterial inducido por PBI. Varios autores han mostrado recientemente que la adhesión, diferenciación, proliferación y expresión genética de las células madre se pueden mejorar al ponerlas en contacto con intercaras nanoestructuradas. En este trabajo nuestro equipo ha desarrollado un nuevo biomaterial superficialmente nanoestructurado con un potencial para ser usado en el tratamiento neuroendovascular de lesiones tipo PBI. Este trabajo resume el desarrollo y fabricación de un stent bioactivo para inducir el cierre de la pared vascular dañada utilizando un scaffold de NiTi nanoestructado, como un template para la estimulación del crecimiento del tejido. Como es ampliamente reconocido, el NiTi es un biomaterial que posee unas propiedades únicas de memoria de forma y superelasticidad, las cuales han sido aprovechadas en aplicaciones cardiovasculares durante muchos anos. En este trabajo, presentamos la modificación superficial (nano-patterning) del material para stent de NiTi convencional mediante la síntesis por irradiación dirigida (DIS) con iones Argón (Ar +). Esta nueva superficie nanoestructurada puede suministrar una adhesión óptima de células previamente reclutadas, al igual que puede promover la estimulación intrínseca de dichas células para el crecimiento del tejido en todo el cuello de la aneurisma. Los ensayos de ángulo de contacto de las muestras irradiadas mostraron una disminución de la hidrofobicidad, 20-40%. Abstract. Clinical approaches for aneurysms treatments, surgical clipping or endovascular coiling, have showed limited success due to parent artery thrombosis, coil migration and the surgical risks inherent in an open craniotomy procedure. In that sense, there is an increasing interest in neurosurgery to develop new alternatives for treatment of this kind of disease. Our group has postulated that a Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología cardiovascular-type stent can be used as a tissue scaffold with a magnetic face directed at the aneurysmal neck orifice, which would be the most efficient strategy to induce closure of PBI. Nanotechnology has emerged as a promising field to address neuro-endovascular strategies to repair PBI-induced arterial damage. Several authors have recently shown that stem cell adhesion, differentiation, proliferation and gene expression can be enhanced when cells are in contact with nanostructured interfaces. In this work, our team has developed a new surface nanostructured biomaterial with potential use in the neuro-endovascular treatment of PBI-related injury. This work summarizes the development and fabrication of a bioactive stent to induce closure of the damaged arterial wall using a nanostructured nickel-titanium alloy (nanoNiTi) as a template for tissue growth stimulation. NiTi is a biomaterial that possesses unique properties like shape memory and superelasticity and has been used in cardiovascular devices for years. In this work we present surface modification (nano-patterning) of conventional NiTi stent materials by directed irradiation synthesis (DIS) techniques with Argon (Ar +) ions. This novel nano-structured surface can provide optimum attachment of recruited cells, as well as the promotion of intrinsic stimulation to these cells for tissue growth along the aneurysm neck defect. Contact angle testing of NiTi nano-patterned samples enabled measurement of decreasing of hydrophobicity (between 20-40%). Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Caracterización de Materiales - CM Characterization of Materials - CM Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Umbral de percolación de transporte eléctrico y exponentes críticos en compósitos de Sr2YSbO6–YBa2Cu3O7- Electrical transport percolation threshold and critical exponents in Sr2YSbO6–YBa2Cu3O7- composites O Ortiz-Diaz1 D A Landínez-Téllez1 and J Roa-Rojas1 1 Grupo de Física de Nuevos Materiales, Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá DC, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Los materiales compósitos consisten de dos fases separables que presentan propiedades independientes en cada una de ellas. Los compósitos de aislante-conductor son atractivos para la investigación en ciencias básicas debido a su potencial aplicación comercial. Estos compósitos formados por partículas conductoras dispersas en una matriz aislante se estudian en razón del cambio abrupto de sus propiedades eléctricas, hasta de algunos órdenes de magnitud y por aumentos ligeros en la fracción volumétrica del material conductor. En este trabajo reportamos la síntesis del material aislante Sr2YSbO6, el cual, de acuerdo a estudios de difracción de rayos X, no reacciona químicamente con el material superconductor YBa2Cu3O7−. Este es un sistema donde las partículas superconductoras y aislantes del material coexisten en un compósito en dos fases cristalográficas y químicas separadas y bien definidas. Las propiedades eléctricas y el comportamiento percolativo fueron estudiados mediante mediciones de resistividad eléctrica a temperatura ambiente, sobre muestras de compósitos con diferentes proporciones volumétricas vol% de YBa 2Cu3O7−. Los resultados de mediciones de resistividad siguen la conductividad predicha por la teoría de percolación. Sin embargo, el exponente crítico t = 6.65 es mayor que el valor universal t»2. Por otro lado, hay una conductividad finita por debajo del límite de percolación, que es cero para sistemas percolativos puros. Hemos determinado el comportamiento percolativo en esta región y hemos encontrado el exponente crítico s = 0.75, valor que acorde con los valores predichos por la teoría. Abstract. Composite materials consist of two separable phases and exhibit independent properties in any of constituent phases. Conductor-insulator composites are attractive from the point of view of basic science besides of their potential commercial applications. Composite materials formed of conducting particles dispersed into an insulator host medium are extensively studied since their electrical properties change dramatically, by many orders of magnitude, for a small increase in volumetric of the conductor material. We have synthesized an insulator material Sr 2YSbO6 which was found, by x-ray diffraction, chemically non-reacting with YBa2Cu3O7− superconductor material. This is a system where the particles of superconductor and insulator materials are found coexisting in a composite with two well-defined separate crystallographic and chemical phases. Electrical transport properties and percolation behavior have been studied by electrical resistivity measurements at room temperature on several samples of composites with different vol% of YBa 2Cu3O7−. Resistivity results are in agreement with the equation which describes the conductivity in percolation theory. However, critical exponent t = 6.65 is greater than universal value t»2. Furthermore, there is a non-negligible conductivity below percolation threshold where it is zero in “pure” percolative systems. Nevertheless, the percolative behavior in this region was found and the critical exponent value s was determined to be s = 0.75, which is in accordance with the universal value. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Propiedades ópticas de cristales fotónicos unidimensionales de silicio poroso con indice de refracción no homogéneo Optical properties of onedimensional porous silicon photonic crystals with nonhomogeneous refractive index D R Huanca1 and W J Salcedo2 1 Instituto de Física y Química de la Universidad Federal de Itajubá, Minas Gerais, Brasil 1 Laborátorio de Microelectronica de la Universidad de São Paulo, São Paulo, Brasil E-mail: [email protected] Resumen. Cristales fotónicos unidimensionales con indice de refracción efectivo (IRE) variable en función de la espesura fueron caracterizados estructural y ópticamente con el propósito de determinar el efecto del gradiente de IRE sobre la respuesta óptica de los dispositivos. Estos dispositivos fueron fabricados anodizando silicio cristalino tipop altamente dopado (0.005 cm) en solución electrolítica con diferentes concentraciones de HF. Los resultados muestran que cuanto mayor es la concentración de HF en el electrólito, mayor es la variación del IRE y de la rugosidad en las interfaces de las capas de silicio poroso con alta e baja porosidad que conforman las células unitarias. Tanto la rugosidad como la porosidad de las capas de silicio poroso localizadas en las regiones más cercanas a la interfaces silicio poroso/silicio son mayores. La reconstrucción aproximada del espectro de reflectáncia de estos dispositivos es posible unicamente si dentro del modelo teórico son incluidas la variación lineal del IRE, coeficiente de extinción en función de la espesura del dispositivo, así como la variación del IRE. El efecto de éste último es mayor en las capas con menor porosidad. Abstract. Onedimensional photonic crystals made of porous silicon with effective refractive index (ERI) varying in depth were characterized structural and optically in order to determine the effect of gradient of ERI on the optical response of the devices. These devices were fabricated by anodizing ptype heavily doped crystalline silicon (0.005 cm) into electrolyte solution with different concentration of HF. The results show that the higher the concentration of HF in the electrolyte, the greater the variation of the effective refractive index and roughness at the interfaces of the porous silicon layers with high and low porosity comprising the unit cells. Both the roughness and porosity of the porous silicon layers located in regions near to the porous silicon/silicon interface are higher. The reconstruction of the reflectance spectra of these devices was possible only including into the theoretical model the linear variation of the ERI, extinction coefficient as function on the device thickness, as well as the variation of the ERI. The effect of the latter is higher in layers with lower porosity. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Biosíntesis y caracterización de nanopartículas de oro sintetizadas a partir de extractos de hojas de Tamarindus indica L Biosynthesis and characterization of gold nanoparticles using leaves extracts of Tamarindus indica L S N Correa-Torres1, A M Naranjo-Herrera1 and A P Herrera2 1 Facultad de Ingeniería Ambiental, Universidad Pontificia Bolivariana, Bucaramanga, Colombia 2 Programa de Ingeniería Química, Facultad de Ingeniería. Universidad de Cartagena, Colombia E-mail: sandra.correa@upb,edu.co , [email protected] Resumen. En el presente estudio se reporta la biosíntesis de nanoparticulas de oro obtenidas a partir del extracto de hojas de Tamarindus indica L. Los compuestos orgánicos presentes en las hojas de T. indica como fenoles, cetonas y carboxilos entre otros, que permitieron la formación de nanopartículas fueron identificadas por medio de cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas (CG/MS) e infrarrojo con Transformada de Fourier (IFRT). La síntesis de las nanopartículas de oro se realizó con el extracto de hojas de T. indica en una solución acuosa de Au+3 a temperatura ambiente durante una hora de reacción. Los estudios de microscopia electrónica de barrido (SEM), indicaron que las nanopartículas sintetizadas del extracto de las hojas de T. indica presentaron un tamaño promedio de 52 ± 5. Abstract. The present study report the biosynthesis of gold nanoparticles obtained from the extract of leaves of Tamarindus indica L. The organic compounds present in the leaves of T. indica were phenol, ketones and carboxyl, which allowed the synthesis of nanoparticles were identified by chromatography of gases coupled to mass spectrometry (GC MS). Synthesis of gold nanoparticles was performed with the leaves extract by T. indica and Au+ 3 aqueous solution at room temperature after one hour of reaction time. Scanning electron microscopy (SEM) indicated the formation of gold nanoparticle with an average size of 52 ± 5. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Caracterización Mecánica de un Phantom de Mama Mechanic Caracterization a Breast Phantom K L Cristiano1, J C Gutierrez1, D A Miranda1, S A Jaimes1 and D A Triana1 1 Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Para el estudio de detección temprana del cáncer es conveniente contar con modelos de mama “Phantom” para evaluar varias propiedades físico-químicas del tejido. La preparación del Phantom de mama consiste en una solución (Agua y glicerina) mezclada con pectina y fenol; en el proceso de fabricación se modificaron las proporciones de la mezcla buscando diferentes contexturas, formas y colores que asemejaran características ópticas y mecánicas del tejido real. Caracterizaciones ópticas previas mostraron, para un rango en el NIR, un comportamiento del Phantom similar al tejido mamario humano normal y anormal, se observó en el espectro de absorbancias de los Phantom. También se realizaron medidas del esfuerzo y la deformación para determinar las características físicas del Phantom. Se determinaron los módulos de elasticidad para los Phantom de pectina refinada y no refinada, obteniendo módulos de elasticidad con valores comparables con los rangos reportados para tejido fibroso y el tejido glandular de la mama. La innovación resultado de esta investigación consiste en un modelo óptico-mecánico de mama, el cual puede ser usado para simular anomalías en la mama. Abstract. Early breast cancer detection is so important to have physics models that keep up real mechanics and optics properties, the model is named Breast Phantom. The Phantom preparation is a solution based water and glycerine mixed with fenol and pectin; at the elaboration process mix proportions were modified seeking varied textures, colors and form which simulated mechanics and optics properties a mammary tissue. Optic characterization Phantom at NIR range showed similar curves of absorbance like human breast. The mechanic characterization consist; effort and deformation measurement to obtain the elasticity modules for refined pectin and non-refine pectin Phantom compared with breast tissue fibrous and glandular, were obtained values in the same range. The innovation is a mechanic-optic model to emulate breast potential abnormality also can be used to emulate other body tissues. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Efecto fundente del borax en la sinterización del hierro Ancoor steel 1000® bajo una descarga luminiscente Borax as flux on sintering of iron Ancoor Steel 1000 ® under glow discharge H G Ariza-Suarez1 and A Sarmiento-Santos1 1 Universidad Pedagogica y Tecnologica de Colombia, Tunja, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. En este trabajo se estudia el efecto fundente del borax (di sodio tetraborato decahidratado) en la sinterización del hierro Ancor Steel 1000® en la descarga luminiscente anormal. Se observa la incidencia en el proceso, del porcentaje en peso de borax y de la temperatura de sinterización. Para ello se prepararon muestras del hierro pulvimetalúrgico con proporciones del 0,5%, 2,0%, 4,0% y 6,0%, en peso de borax, utilizando los procedimientos propios de la pulvimetalurgia. Las probetas fueron sinterizadas a 800 y 1100 ºC, durante 30 min, en la descarga luminiscente de baja presión en atmósfera gaseosa reductora constituida por la mezcla: 20% H2+ 80% Ar. Antes de ser sinterizadas, las muestras fueron analizadas por TGA-DSC para determinar los procesos de fusión y perdida de masa durante la sinterización. El cambio de color en la descarga luminiscente se correlacionó con los resultados de los análisis de TGA-DSC. Medidas de la densidad de las muestras, antes y después de sinterizadas, y un análisis de microdureza, en la escala de Vickers, evidencian que a temperatura de sinterización de 800°C la densidad disminuye y la microdureza aumenta con relación a las muestras sinterizadas en ausencia de borax. La muestras sinterizadas, también fueron analizadas por DRX observándose la ausencia de precipitados en las mismas. Abstract. This work studies the flux effect of borax (di sodium tetraborate decahydrate) on sintering of iron Ancor Steel 1000® in abnormal glow discharge. The incidence of the percentage by weight of borax and the sintering temperature in the process were observed. Samples of powder metallurgical iron were prepared with proportions of 0.5%, 2.0%, 4.0% and 6.0% by weight of borax using the procedures of powder metallurgy. The samples were sintered at 800 and 1100°C for 30 min, by glow discharge at low pressure in a reducing atmosphere composed of 20% H2 + 80% Ar. The samples in compact green-state were analyzed by TGA-DSC to determine the fusion process and mass loss during sintering. The color change in the glow discharge was correlated to the results of TGA-DSC analysis. The analysis of microhardness and density, shows that at a sintering temperature of 800°C the density decreases and the microhardness increases with respect to sintered samples without borax. Sintered samples were analyzed by DRX showing the absence of precipitates. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Síntesis y caracterización de nanopartículas de un óxido obtenidas por el método de precursores poliméricos Synthesis and characterization of the oxide nanoparticles obtained by the polymeric precursor method A M Raba-Páez1, J H Bautista-Ruiz1 and E A Murillo-Ruiz1 1 Universidad Francisco de Paula Santander, Cucuta, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Nanopartículas de pentóxido de niobio (Nb2O5) fueron preparadas por el método de precursores poliméricos, usando acido cítrico como agente quelante y etilenglicol como agente polimerizante. Los polvos fueron preparados por el método de precursores poliméricos y caracterizados por difracción de rayos X (DRX) y microscopía electrónica de barrido. Los resultados mostraron que la presencia de HNO3, HCl o NH4OH, en la solución acuosa empleada, favorecen la solubilidad de la sal precursora usada, hecho que también incide en la formación de la fase del óxido. Inicialmente los polvos de Nb2O5 fueron amorfos. Los polvos amorfos se calcinaron a 500°C los cuales contienen Nb2O5 (fase TT), mientras que a 650°C s obtuvo el Nb2O5 (fase T). Así, un incremento en la temperatura de síntesis está relacionado con el incremento de la cristalinidad, de acuerdo con los valores de tamaños cristalinos, que fueron estimados usando el método de Sherrer. Abstract. The niobum pentoxide (Nb2O5) nanoparticles were prepared by the polymeric precursor method using citric acid as chelating agent and ethylene glycol as polymerizing agent. The powders were obtained by the polymeric precursor’s method and characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy. The results showed that the presence of HNO3, HCl or NH4OH in the employed aqueous solution favor the solubility of the used precursor salt, fact than too inside in the oxide phase formation. The initial Nb2O5 powders were amorphous. The amorphous powders heated at 500°C contained Nb2O5 (TT-phase), whereas at 650°C the Nb2O5 (T-phase) was obtained. In this way an increase in the synthesis temperature is related to the increase of the cristallinity, according to the values of the crystallite sizes that were estimated using the Sherrer method. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Caracterización estrucutural de arcillas usadas en la industria de la construcción para evaluacion de sus propiedades físico-quimicas Estrucutural characterization of clay used in construction industry for assessment of their properties physical-chemical L P Muñoz-Molina1 and A Martínez-Amariz1,2 1 Universidad de Santander, Bucaramanga, Colombia 2 Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Las arcillas son materia prima importante, principalmente, para la elaboración de cerámica tradicional y ladrillos convencionales. Es de gran interés, por lo tanto, caracterizarlas físicamente para poder determinar sus propiedades y potencializar su uso; es por esto que la caracterización de las arcillas en la empresa Cerámica y Ladrillera Ecológica el Estoraque se convierte en una actividad importante por el efecto tecnológico, económico y social que se puede generar. En este trabajo se indican los resultados obtenidos de esta caracterización. Para ello se utilizó el método granulométrico manual con tamices ASTM que determinan el tamaño de las partículas del suelo y lo separan a través de sus aberturas que son organizadas de mayor a menor. Además del contenido analítico representado en el cálculo de los porcentajes de retención y porcentajes que pasa por cada tamiz, se hace un análisis gráfico sobre los resultados obtenidos por medio de la curva granulométrica. Las muestras fueron caracterizadas por DRX y por análisis químico para estudiar y cuantificar las fases presentes, así como los componentes de las muestras que brinda información sobre la permeabilidad y la cohesión de la arcilla. Abstract. Clays are important raw material mainly for the production of conventional and traditional ceramic bricks. It is of interest, therefore, to physically characterize their properties and their potential use; is why the characterization of clays in the company Ceramics and bricked Ecological the Estoraque becomes an important activity by technological, economic and social effects that can be generated. In this paper the results of this characterization are indicated. For these manual method granulometric ASTM sieves that determine the size of soil particles and separate openings through which are organized from highest to lowest was used. Besides the analytical content represented in the calculation of percentages and retention rates through each sieve, a graphical analysis of the results obtained through grading curve becomes. The samples were characterized by XRD and chemical analysis to study and quantify the phases and components of samples provides information on permeability and cohesion Clay. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Análisis por impedancia ac y estructural de una perovskita nanoestructurada LaFeO3 Structure and ac impedance analysis of a nanostructured LaFeO3 perovskite A Y Neira-Guio1 and J A Gómez-Cuaspud1 1 Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Este trabajo describe la síntesis y caracterización de un óxido nanoestructurado de LaFeO3, usando una ruta de química húmeda por polimerización de nitratos netálicos con ácido citrtrico, para obtener materiales en el diseño de componentes anodicos para la generación de hidrógeno in situ en pilas de combustible de óxido sólido (SOFC). El precursor organometálico fué caracterizado mediante técnicas de FTIR, UV-VIS y TGA-DTA, lo cual permitió evaluar la conformación de especies. Los resultados de difracción de rayos X (XRD) y microscopía electrónica de transmisión de alta resolución (HRTEM), confirmaron la presencia de una estructura ortorrómbica simple. Los tamaños de cristalito estan relacionados con la obtención de un sólido nanoestructurado (<45 nm). Los resultados de microscopía electrónica de barrido y de transmisión (SEM-TEM), mostraron un alto grado de densificación con una morfología compacta y una alta área superficial (20 m2/g), indicando que los sitios activos del óxido están localizados en los iones Fe en coordinación con las especies O2-. Los resultados de resistividad, condutividad e impedancia AC de la perovskita en función de la temperatura fueron consistentes con una alta mobilidad de oxígeno, que promueve el transporte de carga en el material y permite predecir la conductividad a diferentes niveles operacionales. Abstract. This work describes the synthesis and characterization of a nanostructured LaFeO3 oxide, using a soft chemical route by polymerization of metal nitrates with citric acid to obtain materials in design of anodic materials for in situ hydrogen generation in solid oxide fuel cells devices (SOFC). The metal-organic precursor was characterized by means FTIR, UV-VIS and TGA-DTA analyses which allowed evaluating the conformation of metal-organic species. X-ray diffraction (XRD) and high resolution transmission electron microscopy (HRTEM) analyses confirmed the presence of a single orthorhombic structure. The crystallite sizes are related to specific nano-structured solid (<45 nm). Results from scanning and transmission electron microscopy (SEM-TEM), showed a remarkable degree of densification, with compacted morphology and high surface active area (20 m2/g), indicating that the active sites of the oxide are localized on Fe ions in coordination with the O2- species. The resistivity, conductivity and AC impedance results of the perovskite vs temperature were consistent with a high oxygen mobility which promotes the charge transport along bulk material and permits to predict the conductivity at different operation levels. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Intercambio energético en el acoplamiento de dos ondas cuasidegenerado en cristales fotorrefractivos Energy transfer in two-wave mixing quasi-degenerated in photorefractive crystals B M Barrera1, N A Arias-Hernández1 and M L Molina-Prado1 1 Grupo de Óptica Moderna, Departamento de Física y Geología, Universidad de Pamplona, Pamplona, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Se obtiene la solución analítica para el acoplamiento de dos haces en el caso cuasidegenerado en un cristal fotorrefractivo para registros de altas frecuencias. En el caso del acoplamiento de dos haces cuasi-degenerado, las ecuaciones dependen del coeficiente de acoplamiento, coeficiente de absorción, el tiempo de respuesta del material, la diferencia de frecuencia de los haces y la relación de intensidad de entrada. Este tiempo de respuesta del material es función de la relación de concentración, es decir, la razón entre en número de donores y aceptores de un cristal fotorrefractivo y de los campos de difusión, drift y saturación. Se estudia el efecto de estos parámetros sobre el intercambio energético de los haces en detalle. Abstract. Wave equations describing the quasi-degenerated two-beam coupling have been solved in the photorefractive crystals for gratings high frequency have been derived. In case of the quasidegenerate two- beam coupling, the equations depends upon coupling coefficient, the response time of the medium, the frequency of the two beams in the input, absorption coefficient and the input intensity ratio. The response time of the medium is function of concentration ratio, i.e., the ratio between NA density of acceptor impurities and ND density of donor impurities and of the diffusion field, drift field and saturation field. The effect of these parameters on the gain has been studied in details. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Síntesis de nanopartículas de óxido cuproso (Cu2O / CuO) Synthesis of Cuprous Oxide (Cu2O /CuO) Nanoparticles M R Joya1, J Barba-Ortega1 and P T C Freire2 1 Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia 2 Universidade Federal do Ceará Centro de Ciências, A C Campus do Pici, Fortaleza, Brazil E-mail: [email protected] Resumen. El objetivo de este estudio fue comparar las tres fases distintas del semiconductor óxido de cobre tipo p, las cuales son: Cu2O, CuO, and Cu4O3. Estas fases posee diferentes morfologías y estados de oxidación de los iones de cobre. El Cu2O es un material amigable al medio ambiente, tiene una banda de energía de 2 eV y un alto coeficiente de absorción óptica, que lo convierten en un excelente candidato para la conversión de energía solar y otras aplicaciones. Aunque hasta ahora se ha indicado que Cu2O puede funcionar como un fotocatalizador para el agua en general. En este trabajo, nanopartículas Cu2O / CuO se han sintetizado con éxito por la calcinación del precursor a diferentes temperaturas (350◦C, 450◦C, 550◦ C y 800◦ C). El efecto de la temperatura sobre la morfología óxido de CuO se confirmó por difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido. Abstract. The objective of this study was to compare the three different phases of the p-type semiconductor copper oxide, which are: Cu2O, CuO, and Cu4O3. These phases has different morphologies and oxidation states of the copper ions. The Cu2O is environmentally friendly, it has an band gap of 2 eV and a high optical absorption coefficient, which makes it an excellent candidate for solar energy conversion and other applications. Although thus far it has been indicated that Cu2O can function as a photocatalyst for the overall water. In this work, nanoparticules Cu2O / CuO have been successfully synthesized by the calcination of the precursor at different temperatures (350◦ C, 450◦C, 550◦ C y 800◦ C). The temperature effect on the CuO oxide morphology were confirmed by X-ray diffraction, scanning electron microscopy. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Síntesis y caracterización del sistema LaBa 2Cu3O7 Synthesis and characterization of LaBa2Cu3O7 system A M Morales-Rivera1, J A Gómez-Cuaspud1 and C A Parra-Várgas1 1 Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. El presente trabajo, reporta la síntesis y caracterización de un oxido de lantano-bario-cobre basado en el sistema LaBa2Cu3O7, mediante el empleo de una ruta de química húmeda, que posibilita la polimerización-combustión de especies tipo citrato, para generar materiales del orden nanométrico con potenciales aplicaciones tecnológicas. El precursor sintetizado a manera de complejo de coordinación, fue caracterizado por análisis de FTIR, UV-VIS, y TGA-DTA, con el fin de establecer la formación de complejos de coordinación tipo citrato y la temperatura ideal de consolidación de la fase cristalina esperada. La caracterización morfológica y estructural se realizó sobre el material ya calcinado con estudios de difracción de rayos X (XRD) y microscopía electrónica de barrido y transmisión (SEM-TEM), confirmando la obtención de una fase cristalina ortorrómbica tipo Pmmm (43) conformada por cristalitos del orden nanométrico de aproximadamente 35 nm, basado en un conteo estadístico de 350 partículas. Los análisis realizados sobre el óxido cerámico mediante espectroscopia Raman y espectroscopia fotoelectrónica de rayos X (XPS), permitieron determinar una evaluación cualitativa y cuantitativa sobre la composición del material obtenido evidenciando que el óxido final guarda una estrecha relación con la composición buscada, descartando la presencia de residuos carbonosos remanentes del proceso de síntesis. Estos resultados permiten comprobar la efectividad del método de síntesis propuesto y su potencialidad para la obtención de materiales nanoestructurados con propiedades mejoradas para el diseño de dispositivos tecnológicos. Abstract. This work report the synthesis and characterization of a lanthanum-barium-copper oxide based on LaBa2Cu3O7 system, by use of a wet chemical route, which enables the combustionpolymerization of citrate species in order to generate nano-materials with potential technological applications. The synthesized precursor in form of a coordination complex, was characterized by FTIR, UV-VIS, and TGA-DTA analysis in order to evaluate the formation of coordination citrate complexes and the optimal temperature for consolidation of crystal phase. The morphological and structural characterization was performed over calcined material with X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy and transmission (SEM-TEM) analysis, confirming the obtention of a orthorhombic crystalline phase type Pmmm (43) of nanometric range of about 35 nm, obtained over a statistical counting of 350 particles. Analyses of the ceramic oxide by Raman spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), allowed to determine a qualitative and quantitative assessment of the material composition showing that the final oxide is closely related to the desired composition, discarding the presence carbonaceous residues remaining of the synthesis process. These results verify the effectiveness of the proposed synthesis method and its potential application for the obtention of nanostructured materials in design and improvement of technological devices. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Síntesis y caracterización del sistema La0.8Sr0.2Ni1-xCrxO3 (X= 0.0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0) por el método de combustión Synthesis and characterization of La0.8Sr0.2Ni(1-x)CrxO3 (X= 0.0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0) system by the combustion method A M Morales-Rivera1, D L Sánchez-Pinzón1, J A Gómez-Cuaspud1 and E Vera-López1 1 Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. La presente investigación, se basa en la síntesis y caracterización de seis (6) óxidos cerámicos tipo perovskita, basados en el sistema La0.8Sr0.2Ni(1-x)CrxO3 con diferentes niveles de modificación del catión cromo (x= 0.0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0). Los materiales anódicos se sintetizaron con el fin de aportar herramientas en la disminución de los costos energéticos asociados a la obtención de este tipo de materiales y mejorar las propiedades texturales, morfológicas, superficiales y catalíticas asociadas a este tipo de óxidos con aplicabilidad en el campo de las pilas de combustible de óxido sólido (SOFC). La formación de la fase cristalina buscada se dió en función del aumento sistemático de la temperatura, para ello se partió de disoluciones de nitratos metálicos que se polimerizaron en presencia de ácido cítrico formando compuestos de coordinación tipo citrato. Los precursores metalorgánicos sintetizados se caracterizaron mediante técnicas como: espectroscopia infrarroja (FTIR), espectroscopia ultravioleta-visible (UV-VIS) y análisis térmicos (TGA-DTA). Los resultados prueban la formación de complejos de coordinación que dan origen a los respectivos óxidos a temperaturas tan bajas como 450 °C, con estructura cristalina ortorrómbica tipo Pnma (63). La posterior caracterización por difracción de rayos X (XRD), estableció que el método utilizado para la síntesis de estos materiales es efectivo en la obtención de estructuras del orden nanométrico (45 nm), para potenciales aplicaciones en pilas SOFC. Abstract. This research is based on the synthesis and characterization of (6) perovskite ceramic oxides, based on La0.8Sr0.2Ni1-xCrxO3 system with different levels of chromium modification (x = 0.0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0). The anodic materials were synthesized with aim to provide arguments in reduction of energy costs associated with obtention of such materials and improve the textural, morphological, and catalytic surface properties associated with these materials with applicability in the field of solid oxide fuel cells (SOFC). The formation of the crystalline phase was based on the systematic increasing of temperature, for this, was assumed that solutions of metal nitrates were polymerized in the presence of citric acid forming citrate type coordination compounds. The synthesized metal-organic precursors were characterized by infrared spectroscopy (FTIR), ultravioletvisible spectroscopy (UV-VIS) and thermal analysis (TGA-DTA). The results confirm the formation of coordination complexes that was obtained at temperatures as low as 450 °C with orthorhombic structure and crystalline Pnma (63) system. Further characterization by X-ray diffraction (XRD), confirmed that method for the synthesis of these materials is effective in obtention of nanometric structures (45 nm), for potential technological applications in SOFC devices. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Síntesis y caracterización del sistema La 0,8Sr0,2MnO3 Synthesis and characterization of La0,8Sr0,2MnO3 system A F Cruz-Pacheco1, J A Gómez-Cuaspud1 and E Vera-López1 1 Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Este trabajo reporta la síntesis y caracterización de un óxido tipo La 0,8Sr0,2MnO3, usando una ruta de síntesis de química húmeda, con la cual fue obtenido un material cerámico con propiedades fisicoquímicas y características estructurales de gran importancia para aplicación como componente electródico para uso en pilas de combustible de óxido sólido (SOFC). El material sintetizado se caracterizó por difracción de rayos X (XRD), obteniendo la fase cristalina buscada. Los resultados derivados de microscopia electrónica de transmisión de alta resolución (HRTEM), confirmaron la obtención de sólidos nanométricos (35 nm) de morfología regular orientados de forma preferente en el plano (112), con distancias interplanares d calculadas de 0,25 nm con base en los resultados de HRTEM y XRD. La composición del material fue determinada mediante microanálisis de rayos X por energía dispersiva (EDX), indicando una buena concordancia entre la composición propuesta y obtenida, lo que permite confirmar la efectividad del método de síntesis propuesto. Abstract. This paper reports the synthesis and characterization of an oxide type La 0.8Sr0.2MnO3, using a wet chemistry route which permits to obtain a ceramic material with physicochemical properties and structural characteristics of relevant importance for application as an electrode component for use in solid oxide fuel cells devices (SOFC). The synthesized material was characterized by X-ray diffraction (XRD), obtaining the desired crystalline phase. Results from High-resolution transmission electron microscopy (HRTEM), confirm the obtention of a regular morphology solid preferentially oriented in the (112) face, with d spacings calculated of about 0.25 nm based on HRTEM and XRD results. The material composition was determined by X-ray microanalysis by energy dispersive (EDX), indicating a good agreement between the proposed and obtained composition, which enable to confirm the effectivity of proposed synthesis method. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Estructura, comportamiento mecánico y térmico de mezclas de resinas de poliéster y residuos cerámicos odontológicos Structural, mechanical and thermal behavior of mixtures of polyester resins and dental ceramic waste G Peña-Rodríguez1, L Martínez-Maldonado1 and J Dulce-Moreno1 1 Universidad Francisco de Paula Santander, San José de Cúcuta, Colombia E-mail: [email protected] , [email protected] Resumen. Se reporta el comportamiento mecánico a la flexión y tracción, así como la estructura de mezclas de resinas de poliéster preacelerada P-2000 y polvos obtenidos de moldes de yeso y alginato usados en las impresiones dentales, se usó polvo pasante tamiz ASTM No. 200 (<75μm). Las muestras consistieron en mezclas con porcentaje en peso de 50-50%, 60-40%, 70-30%, 80-20%, 90-10%, donde la fase mayoritaria fue la resina, usándose como catalizador Meck-Peróxido al 4%. La estructura fue estudiada usando SEM y XRD, el comportamiento térmico usando DSC, TGA y DMA, mientras que el comportamiento mecánico se analizó usando las Normas ASTM D790 y D638. Se observó morfología irregular y presencia de pequeñas aglomeraciones con tamaños de partículas entre los 29,63 y 38,67 μm, también se halló la presencia de diferentes fases del sulfato de calcio y se concluye que al aumentar la concentración de los polvos, el compuesto se torna más cristalino, aumentando la densidad. Se encontró una temperatura promedio de servicio 69,15 ± 4,596 ºC. Se reportan valores de dureza en rangos de 18,65 a 27,96 Vickers y se establece, teniendo en cuenta el módulo elástico, que el compuesto se hace más rígido al tener más concentración de polvos. Abstract. The tensile strength and bending strength, structure and thermal behavior of mixtures of polyester resin (P-2000) and powders (ASTM sieve 200,<75μm)of dental ceramic wastes (impressions dentals alginate and gypsum) is reported. The samples consisted of mixtures with percentage weights of 50-50%, 60-40%, 70-30%, 80-20%, 90-10%, where the resin was the majority phase, the MeckPeroxide (4% wt.) was used as catalyst. The structure was studied using SEM and XRD, the thermal behavior using DSC, TGA and DMA, while the mechanical strength was tested using standards ASTM D790 and D638. Irregular morphology and presence of small agglomerations was observed, with particle sizes between 29,63 and 38,67 μm, the presence of different phases of calcium sulphate was found, and that to the increasing the concentration of the powder, the materials becomes more crystalline, increasing its density. An average service temperature of 69.15 ± 4.6 ºC was found. Hardness values are reported in ranges from 18,65 to 27, 96 Vickers. Considering the elastic modulus, was established that the materials becomes more rigid by having more powder concentration. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Estudio de desgaste de láminas de acero deformadas con herramientas recubiertas Wear study of deformed steel sheets with coated tools D M Devia-Narvaez1, F Mesa1 and D F Devia-Narvaez1 1 Departamento de Matemáticas, Universidad Tecnológica de Pereira, Pereira, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Los recubrimientos duros han sido ampliamente utilizados en la industria metalmecánica para la protección de las superficies de las herramientas debido a las propiedades de las capas como baja fricción y alta resistencia al desgaste, siendo estos tratamientos superficiales adecuados para disminuir los costos en la industria. De acuerdo a esto, esta investigación se enfoca en el análisis de láminas de acero AISI 1045 deformadas con herramientas de conformado recubiertas con nitruro de titanio aluminio (TiAlN) depositados por la técnica Magnetrón Sputtering Tríodo. El análisis se realiza a partir de las propiedades superficiales y químico que influyen directamente en el comportamiento tribológico. Abstract. Hard coatings have been widely used in the metalworking industry for the protection of the surfaces of the tools due to the properties of the layers as low friction and high wear resistance, these being suitable for lower costs surface treatment industry. Accordingly, this research focuses on the analysis of AISI 1045 deformed steel sheets forming tools coated with titanium aluminum nitride (TiAlN) deposited by magnetron sputtering technique Triode. The analysis is conducted from the surface and chemical properties that directly influence the tribological behavior. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Sintesis, caracterizacion y efecto percolativo de compositos superconductor - aislante Synthesis, characterization and percolative superconductor – insulator composites effect on N Montana1, C A Parra-Vargas1 and D A Landinez-Tellez2 1 Facultad de Ciencias, Escuela de Física, Grupo de Física de Materiales, Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Boyacá, Colombia 2 Grupo de Física de Nuevos Materiales, Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia E-mail: [email protected] Resumen. En este trabajo, se presenta la síntesis del compuesto superconductor-aislante GdBa2Cu3O7-δ -Sr2GdSbO6, por el método de reacción en estado sólido, con el fin de hacer un estudio de percolación, se hizo una variación volumétrica de la composición en torno al umbral de percolación para éstos sistemas a temperatura ambiente. Estructuralmente caracterizado por difracción de rayos X y por el metodo de refinamiento Rietveld se determino el tipo de estructura del material y la coexistencia de dos materiales con estabilidad química, morfológicamente mediante microscopía electrónica de barrido, la obtención de granularidad, homogeneidad, regiones de formación de clúster o metalaislante. La caracterización eléctrica se llevó a cabo por medio de la resistividad eléctrica y mediciones de impedancia electroquímica para determinar la constante dieléctrica del aislante y factor de pérdida dieléctrica. Las mediciones de propiedades magnéticas utilizando curvas ZFC-FC y de histéresis magnética entre -3T y 3T campos para una gama de temperaturas de 50 K a 350 K, el efecto Meissner y temperaturas de transición. Un estudio del efecto de percolación de transporte eléctrico y las transiciones eléctricos y magnéticos a la transición superconductora fase aislante, dando una posible explicación para este comportamiento desde una perspectiva teórica experimental. Abstract. In this paper, we report the synthesis of the superconductor-insulator composite GdBa2Cu3O7-δ -Sr2GdSbO6, by the method of solid-state reaction, in order to make a study percolative, we made a volumetric variation of composition around the percolation threshold for these systems to room temperature. Structurally characterized by X-ray diffraction and rietveld refinement determining the type of material structure and the coexistence of two materials with chemical stability, morphologically through scanning electron microscopy, obtaining granularity, homogeneity, cluster formation regions or metal–insulator. The electrical characterization was carried out by means of electric resistivity and electrochemical impedance measurements to determine the dielectric constant of the insulator and dielectric loss factor. Measurements of magnetic properties using ZFC-FC curves and magnetic hysteresis between -3T and 3T fields for a range of temperatures from 50 K to 350 K, the Meissner effect and transition temperatures. A study of the percolative effect of electric transportation and electric and magnetic transitions to the superconducting phase-insulator transition, giving a possible explanation for such behavior from an experimental theoretical perspective. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Sintesis, caracterizacion estructural y estudio magnético de la nueva perovskita Sr2GdSbO6 Synthesis, structural characterization and magnetic study on novel perovskite Sr2GdSbO6 N Montana1, C A Parra-Vargas1, D A Landinez-Tellez2 and D Martinez-Buitrago3 1 Facultad de Ciencias, Escuela de Física, Grupo de Física de Materiales, Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Boyacá, Colombia 2 Grupo de Física de Nuevos Materiales, Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia 3 Universidade Federal de Pernambuco, Recife, Brazil E-mail: [email protected] Resumen. En este trabajo se presenta la síntesis y caracterización de la nueva perosvkita doble Sr2GdSbO6. La síntesis de material se llevo a cabo utilizando el método de reacción de estado sólido a partir de óxidos de alta pureza. La caracterización estructural de la muestra se realizo a partir del metodo de refinamiento Rietveld de los datos experimentales de difracción de rayos X. Los resultados revelan que este material cristaliza en una estructura cúbica, grupo espacial Fm-3m (# 225), con parámetro de red a = 8,2942 (7) Å. La caracterización morfológica se realizó mediante mediciones de microscopía electrónica de barrido, en la que se observan grupos de moléculas con 0,25 µm tamaño medio de grano. Las mediciones de magnetización en función de la temperatura de 50 K hasta 300 K, y la histéresis magnética entre -3,0 T a 3,0 T, mostraron el comportamiento paramagnético de material con un momento magnético efectivo μeff = 7,909 μB obtenidos a partir de un ajuste de Curie. Abstract. In this paper we present the synthesis and characterization of the new double perosvkite Sr2GdSbO6. The synthesis of material was carried out using the solid-state reaction method from high purity oxides. Structural characterization of the sample was performed from Rietveld refinement of Xrays diffraction experimental data. Results reveal that this material crystallizes in a cubic structure, space group Fm-3m (#225), with lattice parameter a = 8.2942(7) Å. The morphological characterization was performed by measurements of scanning electron microscopy, in which clusters of molecules are observed with 0.25 m average grain size. Measurements of magnetization as a function of temperature from 50 K up to 300 K, and magnetic hysteresis between -3.0 T to 3.0 T, showed the paramagnetic behavior of material with effective magnetic moment μeff = 7.909 μB obtained from the Curie fitting. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Caracterización estructural y magnética del nuevo material tipo perovskita GdMn1-xFexO3 Structural and magnetic characterization of the new GdMn1xFe xO3 perovskite material J A Cardona-Vasquez1,2, D A Landínez-Téllez1, C A Collazos2 and J Roa-Rojas1 1 Grupo de Física de Nuevos Materiales, Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogota D.C., Colombia 2 Grupo de Ciencias Básicas, Universidad Manuela Beltran, Bogota D.C., Colombia E-mail: [email protected] Resumen. En este trabajo se presentan los detalles del proceso de síntesis del material tipo perovskita GdMn1-xFexO3 por el método convencional de reacción en estado sólido. Durante la síntesis se estudió la evolución de la face cristalina por difracción de rayos X (DRX) en polvos de los materiales, observando que la reacción química de los óxidos precursores se hizo significativa por encima de 1000 °C. El refinamiento Rietveld de los patrones DRX muestra una estructura perovskita con distorsiones octaédricas (grupo espacial Pbnm, Nº 62) para los valores estudiados de x (0, 0.1 y 0.2). El grado de sustitución genera una tendencia creciente en los parámetros de red a y c, mientras que para el parametro b esta tendencia es decreciente al igual que para el volumen de la celda unitaria. El efecto del cambio en los parámetros de red afecta directamente a las distorsiones octaédricas, es decir, con el aumento de grado de sustitución (aumento de parámetro c) los octaedros tienden a organizarse uno sobre otro alineandose con el eje c. Se realizaron medidas de magnetización en función de la temperatura por encima de la temperatura ambiente entre 300 K y 860 K con un campo aplicado de 20 Oe y por debajo de la temperatura ambiente en modo Field Cooling (FC) y Zero Field Cooling (ZFC) entre 4,2 K y 300 K con una campo aplicado de 200 Oe. Por encima de la temperatura ambiente se observa un comportamiento paramagnético para todos los valores de x, por otro lado a bajas temperaturas (T < 30 K) se observan transiciones de fase magnéticas asociadas a la aparición de una fase antiferromagnética. Además, para x = 0,1 la derivada de la magnetización muestra un pico alrededor de 31 K, asociado a una transición ferrimagnética para este material. El ajuste Curie-Weiss confirma el comportamiento antiferromagnético (ferrimagnético) de los materiales, también muestra Que las configuraciones con x = 0 y x = 0,2 tienen un momento magnético efectivo muy similar al reportado par el material sin dopaje, mientras que para x = 0,1 se observa un valor mayor, confirmando el comportamiento ferrimagnético de esta configuración. Abstract. In this paper we presents the synthesis process of the GdMn1-xFexO3 Perovskite Material by conventional solid state reaction method. Crystalline phase evolution during the synthesis was studied by X-ray Diffraction (XRD) in powder of the materials, observing that the chemical reaction of the precursor oxides was significant above 1000 °C. Rietveld refinement of DRX patterns shows a perovskite structure with octahedral distortions (space group Pbnm, # 62) for studied values of x (0, 0.1 and 0.2). The degree of substitution generates an increasing tendency on lattice parameters a and c, while for b is decreasing just as for the volume of the unit cell. The effect of the change in the lattice parameters directly affects the octahedral distortions, ie, with increasing degree of substitution (increased parameter c) octahedra tend to arrange one above the other aligned with the c axis. Magnetization measurements as a function of temperature were performed above room temperature between 300 K and 860 K with an applied field of 20 Oe and below room temperature in Field Cooling Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología (FC) and Zero Field Cooling modes (ZFC) between 4.2K and 300K with an applied field of 200 Oe. Magnetic behavior above room temperature is paramagnetic for all values of x, on the other hand at low temperatures (T < 30 K) magnetic phase transitions associated to the apparition of an antiferromagnetic phase are observed. In addition for x = 0.1 the derivative of magnetization shows a peak around 31 K, associated to the ferrimagnetic transition for this material. Curie-Weiss fit reveals the antiferromagnetic (ferrimagnetic) behavior of the materials, also shows that the configurations with x = 0 and x = 0.2 have an effective magnetic moment very similar to the reported value of undoped material, while for x = 0.1 a higher value is observed confirming the ferrimagnetic behavior of this configuration. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Caracterización mecánica de mezclas de caucho hevea brasiliensis con cauchos sintéticos comerciales Mechanical characterization of hevea brasiliensis rubber mixtures with commercial synthetic rubbers J M Arguello1 and A Santos1 1 Facultad de Ingeniería Mecánica, Universidad Pontificia Bolivariana Seccional Bucaramanga, Bucaramanga, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Este proyecto busca caracterizar mecánicamente a través de ensayos de resistencia a la compresión y dureza shore, la mezcla del caucho natural hevea brasiliensis con los cauchos sintéticos hule butadieno (BR), hule estireno-butadieno (SBR) y hule etileno-propileno-dieno (EPDM). Para cada una de las mezclas estudiadas se realizaron 10 pruebas, cada una de las cuales aumentaba en 10% el contenido de caucho sintético presente en la mezcla; cada prueba consistió en la realización de 5 ensayos de resistencia a la compresión y 5 ensayos de dureza shore. Las probetas fueron vulcanizadas a una temperatura de 160 °C, durante un tiempo aproximado de 15 minutos, y los equipos utilizados en la realización de los ensayos mecánicos fueron una máquina universal marca Shimadzu y un durómetro HARTIP 1500. Los resultados muestran que la dureza shore se incrementa directamente proporcional, con una tendencia lineal, con el contenido de caucho sintético BR, SBR o EPDM presente en la mezcla, siendo el EPDM el más influyente. Con respecto a la resistencia a la compresión se observa que el contenido de BR o SBR incrementa ésta propiedad de forma directamente proporcional a través de una tendencia lineal; mientras que el contenido de EPDM también la incrementa pero con una tendencia polinomial. Abstract. This project aims to characterize mechanically, through compression resistance and shore hardness tests, the hevea brasiliensis natural rubber mixtures with synthetic butadiene rubber (BR), styrene-butadiene rubber (SBR) and ethylene-propylene-diene monomer (EPDM). For each of the studied mixtures were made 10 tests, each of them increased in 10% the synthetic rubber content present in the mixture; each test consisted in the realization of 5 compression resistance tests and 5 shore hardness tests. The specimens were vulcanized at a temperature of 160 °C for approximately 15 minutes and the equipment used in the mechanical tests performance were a Shimadzu universal machine and a HARTIP 1500 durometer. The results show that the shore hardness increases directly proportional, with a linear trend, with the content of synthetic rubber BR, SBR or EPDM in the mixture, being EPDM the most influential. With respect to compression resistance, is observed that the content of BR or SBR increases this property directly proportional through a linear trend; while the EPDM content also increases it but with a polynomial trend. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Influencia del proceso de densificación en las propiedades microestructurales, eléctricas y ópticas de cerámicas PLMN-PT dopadas con Er+3 Influence of Densified Process on Microstructural, Electrical and Optical Properties of PLMN-PT Ceramics Doped with Er+3 J D Rincon1, F A Londono1 and D Garcia2 1 Grupo de Estado Sólido, Instituto de Física, Universidad de Antioquia, Medellin, Colombia 2 Ferroelectric Ceramics Group, Physics Department, Federal University of São Carlos, São Carlos, Brazil E-mail: [email protected] Resumen. Ceramicas ferroelectricas transparentes PLMN-PT dopadas con 0.5% de Er+3 fueron preparadas por reación de estado solido usando el método de la columbita y densificadas por spark plasma sintering (SPS), prensado uniaxial a caliente (HP) y síntesis convencional. En este trabajo, se revisa y discute la influencia de la densificación en las propiedades microestructurales, estructurales, eléctricas y ópticas de las cerámicas. Se observaron muestras completamente compactadas sin porosidad y microestructura homogénea. La densidad de las cerámicas cerca del valor teórico (mayor que 99%) pudo ser alcanzado fácilmente en SPS y HP y el post-recocido de cerámicas sintetizadas obtenidas por SPS elimina la decoloración y mejora la transparencia. También se observó una variación de las propiedades en función del proceso de densificación. Esto sugiere que las propiedades eléctricas y ópticas son favorecidas por HP. Abstract. Transparent ferroelectric ceramic of 0.5% Er +3 doped PLMN-PT were prepared by solid state reaction using the columbite method and densified by spark plasma sintering (SPS), uniaxial hot pressing (HP) and conventional sintering (CS). In this work, we review and discussed the influences of densification on microstructural, structural, electrical and optical properties of the ceramics. It was observed that fully compacted specimens were obtained without porosity and homogeneous microstructure. Density of ceramics close to theoretical value (more than 99%) could be reached easily by SPS and HP and the post-annealing of sintered ceramics obtained by SPS removes discoloration and improves transparency. Also a variation of properties in function of the densification process is observed. This suggests that electrical and optical properties are favored by HP. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Síntesis de la perovskita compleja Sr 2HoNbO6 como potencial sustrato para el crecimiento de películas superconductoras de YBa2Cu3O7- Synthesis of the Sr2HoNbO6 complex perovskite as potential substrate for YBa2Cu3O7- superconducting films R Beltrán-Rodríguez1, C A Parra-Vargas2, G I Supelano2, D A Landínez-Téllez1 and J Roa-Rojas1 1 Grupo de Física de Nuevos Materiales, Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá DC, Colombia 2 Grupo Física de Materiales, Escuela de Física, Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. El óxido de perovskita compleja Sr2HoNbO6 fue sintetizado mediante la técnica de reacción de estado sólido. Los patrones de difracción de rayos X muestran que el material Sr2HoNbO6 presenta una estructura cristalina cúbica característica de perovskitas dobles del tipo A2BB’O6, con constante de red a=8.198 Å, la cual se encuentra cercana al parámetro de red del YBa2Cu3O7-. Estudios de dispersión de rayos X por electrones muestran que el Sr2HoNbO6 está libre de impurezas. La estabilidad química entre la perovskita doble Sr2HoNbO6 y el superconductor YBa2Cu3O7- ha sido estudiada a través de experimentos de difracción de rayos X y medidas de magnetización en función de la temperatura en los compósitos de Sr2HoNbO6-YBa2Cu3O7-. Los patrones de difracción de rayos X para los compósitos mostraron únicamente picos de difracción correspondientes a los dos compuestos Sr2HoNbO6 e YBa2Cu3O7- sin otras reflexiones extras. Este resultado implica que los compuestos Sr2HoNbO6 e YBa2Cu3O7- permanecen en dos fases separadas dentro del compósito sin reacción química detectable. La respuesta magnética muestra que la temperatura de transición del material superconductor YBa2Cu3O7- no se ve afectada por la presencia del Sr 2HoNbO6 en los compósitos (alrededor de 90 K). Estas características favorables del Sr 2HoNbO6 lo sugieren como potencial sustrato para el crecimiento de películas superconductoras de YBa2Cu3O7-. Abstract. The complex perovskite oxide Sr2HoNbO6 has been synthesized by solid-state reaction. X-ray diffraction pattern reveal that Sr2HoNbO6 material has an ordered complex cubic structure characteristic of A2BB’O6 crystalline structure with lattice constant a=8.198 Å, which has a fairly good lattice matching with YBa2Cu3O7-. Energy dispersive x-ray analysis shows that Sr2HoNbO6 is free of impurity traces. The chemical stability of Sr2HoNbO6 with YBa2Cu3O7- superconducting has been studied by x-ray diffraction and measurements of magnetization as a function of temperature on Sr2HoNbO6-YBa2Cu3O7- composites. X-ray diffraction patterns of the composite shown that all the X-ray diffraction peaks could be indexed for either Sr2HoNbO6 or YBa2Cu3O7- with no extra peak detectable. This result implies that YBa2Cu3O7- and Sr2HoNbO6 compounds remain as two different separate phases in the composite with no chemical interaction. Magnetic response shows that superconducting transition temperature of pure YBa2Cu3O7- and Sr2HoNbO6 - YBa2Cu3O7- composites is approximately 90 K. These favourable characteristics of Sr2HoNbO6 show that it can be used as a potential substrate material for growth of YBa2Cu3O7- superconducting films. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Cr-sustituido ferritas de Ni-Zn a través de la descomposición de oxalate, las propiedades estructurales, eléctricas y magnéticas Cr-substituted Ni-Zn ferrites via oxalate structural, electrical and magnetic properties decomposition, M A Gabal1, Y M Al-Angari1 and F A Al-Agel1 1 Chemistry department, Faculty of Science, King Abdulaziz University, Jeddah, KSA E-mail: [email protected] Resumen. Una serie de Cr-sustituidos con ferritas de Ni-Zn; Ni0.8Zn0.2CrxFe2−xO4 (x = 0.0-1.0) fueron preparadas a través de la descomposición del oxalato para evaluar el efecto de la sustitución de Cr sobre las propiedades estructurales, magnéticas y eléctricas. Los polvos preparados se caracterizaron mediante difracción de rayos X (XRD), transformada de Fourier (FT-IR) y microscopía electrónica de transmisión de infrarrojos (TEM). El DRX identifico ferritas cúbicas monofásicas. Los parámetros de red (AEXP) mostraron una disminución gradual con el aumento de cromo, que se atribuye a los radios iónicos del Cr3+ sustituyente. De acuerdo con los datos estructurales obtenidos, se sugirió realizar una apropiada distribución del catión, para la cual se sugirio utilizar la tecnica de espectroscopia FT-IR, basada en mediciones magnéticas y eléctricas. La imagen TEM mostró una aglomeracion de cristales cúbicos de tamaño medio aproximado de 20 nm. Las mediciones realizadas con la tecnica de Magnetron de Muestra Vibrante (VSM), indicaron mínimas características de histéresis del material magnético blando. La disminución de la magnetización de saturación (Ms) con la sustitución de Cr se analizó mediante el modelo de dos sub-red de Neel. El cambio en la coercitividad con contenido de Cr se discutió en vista de los valores estimados de distribución de cationes y de magnetización. La caída evidente en la temperatura de Curie, que se calcula a partir de mediciones de susceptibilidad molares, con el aumento de las concentraciones de Cr fue asignado a la sustitución gradual de los iones Fe3+ en los sitios octaédricos de iones paramagnéticos Cr 3+. La conductividad de AC como una función de la frecuencia y la temperatura absoluta exhibió un comportamiento semi-conductor. La disminución de la conductividad con el aumento de contenido de Cr se atribuyó a la ocupación preferencial de iones Cr 3+ en los sitios octaédricos reemplazados por los iones de Fe3+ y la conducción de limitación de Fe2++Fe3+. Abstract. A series of Cr-substituted Ni-Zn ferrites; Ni0.8Zn0.2CrxFe2−xO4 (x = 0.0–1.0) were prepared via oxalate decomposition route to characterize the effect of Cr-substitution on structural, magnetic and electrical properties. The prepared powders were characterized using X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FT-IR) and transmission electron microscopy (TEM). XRD indicated single-phase cubic ferrites. The lattice parameters (aExp) exhibited a gradual decrease with increasing chromium, attributed to the smaller ionic radii of Cr 3+ substituent. According to the obtained structural data, an appropriate cation distribution was suggested and fortified through FT-IR spectroscopy besides magnetic and electrical measurements. TEM image showed agglomerated cubic crystals with an average size of about 20 nm. Vibrating sample magnetometer (VSM) measurements indicated minimal hysteresis characteristic for soft magnetic material. The decrease in saturation magnetization (Ms) with Cr-substitution was discussed in view of Neel’s two sub-lattice model. The change in the coercivity with Cr-content was discussed in view of estimated cation distribution and magnetization values. The obvious fall in the Curie temperature, estimated from molar susceptibility measurements, with increasing Cr-concentrations was assigned to the gradual replacement of Fe3+ ions on the Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología octahedral sites by paramagnetic Cr3+ ions. AC-conductivity as a function of both frequency and absolute temperature exhibited a semi-conducting behavior. The decrease in conductivity with increasing Cr-content was attributed to the preferential occupation of Cr 3+ ions by octahedral sites which replacing Fe3+ ions and limiting Fe2+–Fe3+ conduction. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Producción y caracterización del nuevo sistema superconductor TR3Ba8Cu11Oy (TR= Sm, Y, Ho) Production and characterization of new superconducting system TR3Ba8Cu11Oy (TR=Sm, Y, Ho) S Sandoval Gutiérrez1, G I Supelano2, J Roa-Rojas3 and C A Parra-Vargas3 1 Grupo Sistemas Dinámicos Universidad de los Llanos, Colombia 2 Grupo Física de Materiales, Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Colombia 3 Grupo Física de Nuevos Materiales, Universidad Nacional de Colombia, Bogota D.C., Colombia E-mail: [email protected] Resumen. En éste trabajo se presenta la producción y caracterización estructural y magnética del nuevo sistema superconductor TR:3811 (Tr= Sm, Y, Ho). Las muestras de TR fueron producidas por el método de reacción de estado sólido. El análisis de las medidas de Difracción de Rayos X, a través de la técnica de refinamiento Rietveld, permitieron inferir que el sistema presenta estructura tipo Pmm2, con parámetros de red (a=3.82Å, b=4.22Å, c=42.02Å). Las medidas de Magnetización fueron realizadas por medio del equipo VSM–VERSALAB con variación de campo magnético de 100 Oe a 7000 Oe y temperatura de 50 a 350 K, demostrando transición superconductora del orden de los 90 K. Abstract. The production and the structural and magnetic characterization of the new superconductor system TR:3811 (TR= Sm, Y, Ho) is presented in this work. The samples were produced by the solid state reaction method. The analysis of the measures of the diffraction X-ray, through Rietveld refinement technique, allowed to infer that the system presents a Pmm2 type structure, with the following lattice parameters (a= 3.82Å, b= 4.22Å, c= 42.02Å). The magnetization measurements were made by using the VSM-VERSALAB equipment with varying magnetic field from 100 Oe to 7000 Oe, and a temperature from 50 K to 350 K, showing the superconducting transition in the order of 90 K. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Estructura fina de los espectros raman de carbones colombianos y su correlación con propiedades fisicoquímicas Fine structure of raman spectra by colombian coals and its correlation with physico-chemical properties C A Sanchez-Torrado1, R Cabanzo1 and E Mejía-Ospino1 1 Laboratorio de Espectroscopía Atómica y Molecular (LEAM), Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Colombia cuenta con grandes reservas de carbón y una participación en la producción mundial del 6.3%, siendo el sexto exportador de carbón. El 95% de las reservas del país se ubican en los departamentos de La Guajira, Cesar, Córdoba, Norte de Santander, Cundinamarca, Boyacá, Antioquia, Valle del Cauca y Cauca. Para determinar la calidad del carbón existen múltiples ensayos que sirven para conocer los diferentes contenidos elementales y propiedades fisicoquímicas, sin embargo a pesar que se han desarrollado equipos automatizados para la realización de los procedimientos, estos requieren grandes cantidades de tiempo y dinero para ejecución. En este trabajo se analizarán carbones colombianos y se explorará si hay correlación entre los parámetros obtenidos a partir de la deconvolución del primer orden del espectro Raman (rango 1100-1800 cm-1): centro de los picos, área bajo la curva, Ancho medio a altura media (FWHH) y altura con propiedades fisicoquímicas tales como: Porcentaje de cenizas, materia volátil, carbono fijo y poder calorífico con el fin de establecer un procedimiento ágil que permita predecir las propiedades. Abstract. Colombia has large reserves of coal and a share in world production of 6.3%, the sixth largest exporter of coal. 95% of the country's reserves are located in the departments of La Guajira, Cesar, Norte de Santander, Cundinamarca, Boyacá, Antioquia, Valle del Cauca and Cauca. To determine the quality of coal there are multiple tests used to know the different elementary content and physicochemical properties, but despite that have developed automated equipment to perform procedures, these require large amounts of time and money to run. In this paper Colombian coals are analyzed and explored whether there is a correlation between the parameters obtained from the deconvolution of the first order Raman spectrum (range 1100-1800 cm-1): central peaks, area under the curve, half width at half height (FWHH), height and physicochemical properties such as: Percentage of ash, volatile matter, and fixed carbon and calorific value in order to establish a practical procedure to predict the properties. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Montaje experimental de un sistema de medidas magnetoeléctricas operando a diferentes temperaturas An experimental setup a magnetoelectric measurement system operating to different temperatures K Gil1, J Gil1, B Cruz1, A Ramírez1 and M Medina1 1 Grupo de Investigación en Propiedades Magnéticas y Magneto Ópticas de Nuevos Materiales, Departamento de Física, Universidad Tecnológica de Pereira, Pereira, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. El efecto magnetoeléctrico es el fenómeno por el cual mediante un estímulo magnético se puede producir una respuesta eléctrica o viceversa. Para la implementación de un equipo de medición del voltaje magnetoeléctrico mediante el método dinámico, de un material a temperatura diferente a la del ambiente, se segmentó el sistema en un conjunto eléctrico y uno de instrumentación y control. Se plantearon los criterios para el diseño y la elección de elementos que el experimentador debe tener en cuenta, haciendo énfasis en el diseño del portamuestra que básicamente es el componente diferente entre el sistema operando a baja o alta temperatura y el que opera a temperatura ambiente. El equipo experimental consta de un electroimán con densidad de flujo magnético DC en un rango de (0,0 a 160,0) mT, una bobina de Helmholtz que opera con un B sinusoidal entre (0,0 y 1,6) mT, un sensor de temperatura PT100 y para el control de la temperatura se utilizó una resistencia de calefacción tubular, un control de temperatura Checkman, un SSR de 40 A. Como aplicación del sistema se midió el coeficiente magnetoeléctrico transversal y longitudinal para una película delgada de BiFeO 3 a temperatura ambiente, 307 K y 278 K, se observó que el comportamiento del voltaje magnetoeléctrico longitudinal y transversal concuerda con el reportado y su valor disminuyó al aumentar la temperatura. Abstract. The magnetoelectric effect is the phenomenon whereby through a magnetic stimulation can produce an electrical response or viceversa. For implementing a magnetoelectric measurement system using the dynamic method and operating to different temperatures from the room temperature, the system was divided into an electrical assembly and instrumentation and control assembly. The criteria for the design and choice of elements that the experimenter should consider were raised, emphasizing the design of the sample holder which is basically the different component between the system operating at low or high temperature and a device operating at room temperature. The experimental setup consists of an electromagnet with DC magnetic flux density in a range of (0,0 to 160,0) mT, a Helmholtz coil operating with a sinusoidal B between (0,0 and 1,6) mT; PT100 temperature sensor and a tubular heating resistor to control the temperature, a Checkman temperature control and a SSR 40 A. Finally was measured transverse and longitudinal magnetoelectric coefficient for a BiFeO3 thin film at room temperature, 307 K and 278 K, it was observed that the behavior of the longitudinal and transverse magnetoelectric voltage matches the values reported and decreased with increasing temperature. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Estudio de las propiedades estructurales y magnéticas de BiFeO3 dopado con Itrio Study of structural and magnetic properties of Yttrium substituted BiFeO3 E R Ochoa-Burgos1, J A Mejía-Gómez2 and C A Parra-Vargas1 1 Grupo de Física de Materiales, Escuela de Física, Facultad de Ciencias, Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Boyacá, Colombia 2 Grupo GIFAM, Facultad de Ciencias, Universidad Antonio Nariño, Tunja, Boyacá Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Muestras de BiFeO3 dopadas con Itrio (Bi1-xYxFeO3; x= 0, 0.5, 1.0, 1.5 y 2.0) fueron preparadas por reacción de estado sólido. Un análisis morfológico obtenido por microscopia electrónica de barrido indicó un comportamiento granular. Los resultados de difracción de rayos X mostraron que el principal compuesto, BiFeO3, cristaliza en una estructura tipo R3c. La medidas de magnetización llevadas a cabo en un magnetómetro VERSALAB evidenciaron los efectos del Y en la estructura de la ferrita de bismuto. Abstract. Yttrium substituted Bi1-xYxFeO3 (x= 0, 0.5, 1.0, 1.5 and 2.0) samples were prepared by solid state reaction technique. Morphological analysis obtained by Scanning Electron Microscopy (SEM) technique indicated mainly granular behavior. From X-ray diffraction (XRD) structural properties were studied obtaining lattice distortion. Rietveld refinement of experimental X-ray diffraction patterns showed that BiFeO3 compound crystallizes in a R3c type structure. Magnetization measurements in function of the temperature, M(T), were performed with the magnetometer VERSALAB by means of the Zero Field Cooled–Field Cooled method (ZFC-FC). The obtained magnetic responses evidenced the effect of Y on the magnetic properties of BiFeO3. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Prediccion de la calidad de coques obtenidos en los procesos de conversión de fondos de vacío usando espectroscopia infrarroja ftir-art Prediction of the quality of coke obtained in processess of conversion from vacuum residues by using spectroscopy infrared ftir-art A Y León1, A Rodríguez1, Rafael Cabanzo1 and E Mejía-Ospino1 1 Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Santander, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Considerando la tendencia de los crudos pesados y la alta demanda de combustibles se proyecta un alto incremento en la producción de fondos de vacío. Con el propósito de aprovechar estas cargas, se han venido mejorando los procesos de conversión hacía destilados y al mismo tiempo para mejorar su calidad. Sin embargo, a medida que incrementan las condiciones de severidad y el contenido de especies como resinas y asfaltenos se obtienen altas concentraciones de coque. Para proporcionar una idea de la calidad y propiedades de los coques en este estudio se seleccionaron cincuenta (50) muestras obtenidas a partir de fondos de vacío procesados bajo condiciones de craqueo térmico e hidroconversión. Cada uno de los coques seleccionados fue caracterizado con propiedades como carbono fijo, el material volátil, cenizas, humedad y el poder calorífico. Adicionalmente, para predecir estas propiedades se desarrolló una metodología de caracterización usando análisis multivariable con modelos de regresión sobre mínimos cuadrados parciales usando espectroscopia en la región del infrarrojo medio (FTIR-ATR) en el rango espectral de 4000 a 500 cm-1. La técnica de quimiometria empleada permite predecir la calidad de los coques obtenidos a partir de fondos de vacío con respuestas confiables en cortos periodos de tiempo. Abstract. According to the trend of the heavy crudes and high demand of fuels, it is projected a considerable increase in the production of vacuum residues. With the purpose of take advantage of these loads, the refineries have been improving conversion processes for the production of better quality distillates. However, as increasing the severity conditions and the species content of resins and asphaltenes high concentrations of coke are obtained. To provide an insight into the quality and properties of coke, in this study were selected fifty (50) samples obtained from vacuum residues processed under thermal cracking and hydroconversion conditions. Cokes selected properties were characterized as fixed carbon, volatile matter, ash, humidity and calorific power. Additionally, to predict these properties characterization methodology was developed using multivariate analysis from the infrared spectroscopy (FTIR-ATR) in the spectral range from 4000 to 500 cm-1. The models obtained by Chemometrics allow predict the quality of the coke produced from vacuum residues with reliable responses in short periods of time. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Estudio cinético del craqueo térmico de fondos de vacío y sus fracciones sara por termogravimetria Kinetic study of thermal cracking of vacuum residues and its sara fractions by using thermogravimetry A Y León1, Ivan Suarez1 and Dionisio Laverde1 1 Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Santander, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. El estudio de la reactividad térmica por termogravimetría se realizó para seis (6) fondos de vacío obtenidos a partir de mezclas de crudos de Colombia y de sus fracciones SARA (Saturados, Aromáticos, Resinas y Asfaltenos). Los ensayos por termogravimetría se realizaron incrementando la temperatura de 25°C a 650°C con velocidades de calentamiento de 5-10-15 °C/min en una termobalanza TA Instruments TGA/2050 en atmosfera inerte controlada con nitrógeno con flujo de 50 ml/min. Los parámetros cinéticos se determinaron con el método diferencial a partir de modelos propuestos en literatura que mejor se ajustaron a los datos considerando los coeficientes de determinación y de sumatoria de errores cuadrados medios. La tendencia de las curvas de conversión fraccional (α) de las muestras evaluadas mostraron dos zonas de reactividad correspondientes a las etapas de destilación y craqueo térmico, las cuales presentaron energías de activación en los rangos de 117.25 a 292.37 [KJ mol -1] y 391.90 a 739,86 [KJ mol -1], respectivamente. La energía de activación en la zona de craqueo para los fondos de vacío aumenta con el contenido de resinas y asfaltenos. Los resultados indican que el comportamiento del fondo durante el craqueo térmico depende de la naturaleza y contenido composicional SARA. Abstract. The study of thermal reactivity by using thermogravimetry was performed to six vacuum residues from crude mixtures of Colombia and its SARA fractions (Saturates, Aromatics, Resins, and Asphaltenes). The tests of thermogravimetry were performed increasing the temperature from 25 ° C to 650 ° C with heating rates of 5-10-15 ° C / min on a TA Instruments TGA thermobalance / 2050, in an inert atmosphere controlled with nitrogen flow of 50 ml / min. The kinetic parameters were determined using the differential method from models proposed in literature that best were adjusted to the data considering the coefficients of determination and mean square error. The trend of curves fractional conversion (α) of the samples tested showed two reactivity zones corresponding to the stages of distillation and thermal cracking, of which presented activation energies in the range of 117.25 to 292.37 [KJ mol -1] and 391.90 to 739.86 [kJ mol -1], respectively. The activation energy in the cracking zone for vacuum residues increases with the content of resins and asphaltenes. The results indicate that the behavior of the vacuum residue during thermal cracking depends on the nature and composition SARA. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Metodología para la predicción y extensión de las curvas de destilación de los fondos de vacío utilizando funciones de probabilidad Methodology for the prediction and extension of curves of distillation of vacuum residue using probability functions A Y León1, P A Riaño1 and D Laverde1 1 Escuela de Ingeniería Química, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Santander, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. El uso de las funciones de probabilidad para la predicción de curvas de destilación de crudos ha sido implementado en diferentes estudios de caracterización para los procesos de refinación. El estudio de cuatro funciones de probabilidad fue analizado en este trabajo para el ajuste de curvas de destilación de fondos de vacío. Luego de analizar los datos experimentales fue seleccionada la función de Weibull Extreme como la mejor función de predicción considerando los parámetros de estimación AIC (Akaike Information Criterion), BIC (Bayesian information criterion) y coeficiente de correlación R2. Para cubrir un amplio intervalo de composiciones se seleccionaron setenta y cinco (75) fondos de vacío provenientes de mezclas de crudos de Colombia. Los parámetros de la función de probabilidad Weibull Extreme fueron ajustados a partir de propiedades sencillas de medir como densidad, índice de refracción, carbón conradson y análisis composicional SARA (saturados, aromáticos, resinas y asfaltenos). El método propuesto es una herramienta adecuada para describir la tendencia de las curvas de destilación y ofrece un enfoque práctico en términos de clasificación de fondos de vacío. Como alternativa, se propone una nueva correlación para calcular el peso molecular a partir de la temperatura promedio de ebullición de las curvas de curvas de destilación extendidas. Abstract. The use of the probability functions for the prediction of crude distillation curves has been implemented in different characterization studies for refining processes. The study of four functions of probability (Weibull extreme, Weibull, Kumaraswamy and Riazi), were analysed in this work for the fitting of curves of distillation of vacuum residues. After analysing the experimental data was selected the Weibull extreme function as the best prediction function considering the estimation parameters AIC (Akaike Information Criterion), BIC (Bayesian information Criterion), and correlation coefficient R2. To cover a wide range of composition were selected seventy-five (75) vacuum residues derived from crude mixtures Colombia. The parameters of the probability function Weibull Extreme were adjusted from simple measure properties such as density, refractive index, Conradson Carbon Residue (CCR), and compositional analysis SARA (saturates, aromatics, resins and asphaltenes). The proposed method is an appropriate tool to describe the tendency of distillation curves and offers a practical approach in terms of classification of vacuum residues. In addition, a new correlation is proposed for calculating the molecular weight from the average boiling temperature of the distillation curves extended. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Estudio de la reactividad del craqueo termico de fondos de vacio Reactivity study of thermal cracking of vacuum residues A Y León1, R Cristopher-Rodríguez1, S D Díaz1 and D Laverde1 1 Escuela de Ingeniería Química, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Santander, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. En el presente trabajo se estudia la reactividad del proceso de craqueo térmico de siete (7) fondos de vacío provenientes de mezclas de crudos Colombianos. Las pruebas de craqueo térmico se realizaron en atmosfera con nitrógeno a 120 psi en el intervalo de temperatura de 430 a 480 °C durante 20 minutos. Las condiciones de temperatura fueron establecidas considerando la máxima de conversión fraccional reportada en los ensayos de termogravimetría en el rango de temperatura de 25 a 600 °C con una velocidad de calentamiento constante de 5 ºC/min y en atmósfera de nitrógeno con flujo de 50 ml/min. Los productos obtenidos fueron separados en gases, destilados y coque. Los resultados revelan que el comportamiento de la reactividad térmica sobre la composición química es más prominente en los fondos de vacío con mayor contenido de aromáticos, resinas y asfaltenos. Finalmente, se desarrollaron correlaciones para predecir el porcentaje en peso de los productos formados a partir de las propiedades fisicoquímicas de los fondos de vacío como CCR, SARA (saturados, aromáticos, resinas y asfaltenos) y densidad. Los resultados proporcionan nuevos conocimientos sobre el efecto de la temperatura y naturaleza de los fondos de vacío en los procesos de conversión térmica. Abstract. This study focused on the process reactivity of thermal cracking of seven (7) vacuum residues from Colombian crude oils mixtures. The thermal cracking experiments were carried out under a nitrogen atmosphere at 120 psi between 430 to 480 ºC for 20 minutes. The temperature conditions were established considering the maximum fractional conversion reported in the tests of thermogravimetry performed in the temperature range of 25 to 600 ° C with a constant heating rate of 5 ° C / min and under a nitrogen atmosphere with rate of 50 mL / min. The obtained products were separated in to gases, distillates and coke. The results indicate that the behavior of thermal reactivity over the chemical composition is most prominent for the vacuum residues with higher content of aromatics, resins and asphaltenes. Finally some correlations were obtained in order to predict the weight percentage of products from properties such as CCR, SARA (saturates, aromatics, resins, asphaltenes) and density. The results provide new knowledge of the effect of temperature and the properties of vacuum residues in thermal conversion processes. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Estudio de la reactividad de fondos de vacio en condiciones de hidroconversion Reactivity study conditions of vacuum residues in hydroconversion A Y León1, J O Espinosa1, D L Mendoza1 and D Laverde1 1 Escuela de Ingeniería Química, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Santander, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. En este trabajo se estudia el empleo de catalizadores homogéneos líquidos en la reactividad de fondos de vacío bajo diferentes condiciones de hidroconversión. Para cubrir un amplio intervalo de composiciones se seleccionaron seis (6) fondos de vacío provenientes de mezclas de crudos de Colombia. Las pruebas de hidroconversión se realizaron un reactor batch en atmosfera con hidrogeno a 2000 psi aproximadamente en el rango de temperatura entre 410 y 480 °C. Los resultados permitieron establecer que la reactividad en condiciones de hidroconversión sobre la formación de coque es superior en los fondos de vacío con mayor contenido de resinas y asfaltenos. Las condiciones de reacción favorecen la formación de destilados; sin embargo, con el incremento de las condiciones de severidad, el rendimiento de destilados disminuye debido a su transformación hacia gases. Con la presencia del catalizador se logró inhibir la formación de coque entre 75 y 40 por ciento en masa en el rango de temperatura de 410 y 460 °C en comparación con las pruebas realizadas sin catalizador. Por tanto, el uso de catalizadores homogéneos es una alternativa para el tratamiento de fondos de vacío y sus resultados son satisfactorios en los procesos de conversión. Abstract. In this work is studied employment of homogeneous catalysts liquid in reactivity of vacuum residues under hydroconversion different conditions. To cover a wide range of compositions were selected six (6) vacuum residues from crude mixtures of Colombia. Hydroconversion tests were performed in batch reactor with hydrogen atmosphere at 2000 psi approximately, in a temperature range between 410 and 480 °C. The results allowed establishing that the reactivity hydroconversion conditions on coke formation are higher in vacuum residues with higher content of resins and asphaltenes. The reaction conditions favor the formation of distillates; however, with increasing severity conditions, the distillate yield decreases due to its transformation into gases. With the presence of the catalyst it was possible to inhibit coke formation between 75 and 40 percent by mass in the temperature range 410 and 460 ° C compared to the tests performed without catalyst. Therefore, the use of homogeneous catalysts is an alternative for treatment of vacuum residues and its results are satisfactory in the conversion processes. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Caracterización estructural, magnética y mössbauer de manganitas La2/3Ca1/3Mn1-xFexO3 (0 ≤ x ≤ 0.1) dopadas con 57Fe Structural, magnetic and mössbauer characterization of 57fe doped La2/3Ca1/3Mn1-xFexO3 (0≤ x ≤ 0.1) manganites L C Sánchez1, D Durango2 and O Arnache3 1 Grupo Avanzado de Materiales y Sistemas Complejos (GAMASCO), Departamento de Física, Universidad de Córdoba, Colombia 2 Grupo Ingeniería, Ciencia y Tecnología (ICT), Universidad de Córdoba, Colombia 3 Grupo de Estado Sólido, Instituto de Física, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Se estudió el efecto de la substitución de 57Fe en las propiedades magnéticas y estructurales en manganitas La2/3Ca1/3Mn1-xFexO3 (LCMFO; x=0, 5 y 10 %). Las muestras fueron preparadas por el método de reacción de estado sólido convencional, y los productos finales fueron caracterizados mediante Difracción de Rayos X (XRD), Espectroscopia Mössbauer y medidas magnéticas. Solo una única fase correspondiente a la fase de manganita fue detectada sin la presencia de impurezas o fases de hierro. Los parámetros hiperfinos de los espectros Mössbauer (MS) tomados para las muestras dopadas a diferentes temperaturas revelan la única presencia de iones Fe3+ en coordinación octahedral, sin presencia de impurezas u otros estados de oxidación del hierro. A bajas temperaturas, los MS fueron ajustados con un modelo de tres componentes asociadas a tres fases magnéticas de hierro (estados ferromagnético y paramagnético). Estas fases magnéticas ordenada y no ordenada están relacionadas con los efectos de una distribución de tamaños de granos en las muestras LCMFO. Finalmente, cambios significativos fueron observados en la magnetización de saturación, temperatura de Curie y campo coercitivo con el incremento del nivel de dopante. Abstract. We have studied the effect of 57Fe substitution on magnetic and structural properties in La2/3Ca1/3Mn1-xFexO3 (LCMFO; x=0, 5 and 10 %) manganites. The powders were prepared by standard solid state reaction method, and the final products were characterized by X-Ray Diffraction (XRD), Mössbauer Spectrometry and Magnetic Measurements. Only one single phase corresponding to the manganite phase was detected without presence of impurities or iron phases. The hyperfine parameters of Mössbauer spectra (MS) taken at different temperatures for the doped samples reveal the only presence of Fe3+ ions in octahedral coordination, without presence of impurities or other iron oxidation states. At low temperatures, the MS spectra were fitted with a model of three components associated to three magnetic phases of iron (ferromagnetic and paramagnetic states). These ordered and not ordered magnetic phases are related to the effects of grain size distribution in LCMFO samples. Finally, significant changes were observed in the saturation magnetization, Curie temperature and coercivity field with increasing of iron doping level. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Caracterización espectroscópica y determinación del rendimiento cuántico de fluorescencia de puntos cuánticos de CdTe y CdSe/ZnS Spectroscopy characterization and fluorescence quantum yield determination of CdTe and CdSe/ZnS quantum dots S N Contreras-Ortiz1, E Mejía-Ospino1 and R Cabanzo1 1 Laboratorio de Espectroscopía Atómica y Molecular, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia E-mail: [email protected] , [email protected] , [email protected] Resumen. Los puntos cuánticos de semiconductores han despertado gran interés debido a sus variadas propiedades. En este trabajo se caracterizaron dos tipos de puntos cuánticos, uno hidrofílico (CdTe) y otro hidrofóbico (CdSe/ZnS), el primero con estructura de núcleo expuesto y el segundo, con estructura de corteza-núcleo. La caracterización se realizó mediante las técnicas espectroscópicas UVVis, fluorescencia y Raman. Con los resultados de las pruebas de fluorescencia se logra determinar el rendimiento cuántico del CdTe en agua tipo 1 y del CdSe/ZnS en n-hexano. Para la excitación del CdTe y CdSe/Zns se usaron unas longitudes de onda de 549nm y 527nm respectivamente. Se usó el sulfato de quinina 0,1N en ácido sulfúrico como patrón de referencia que tiene rendimiento cuántico del 56%. Los resultados indican que el CdSe/ZnS presenta un mayor rendimiento cuántico (49%) que el CdTe (46%). Con el análisis Raman se logran caracterizar estos puntos cuánticos obteniendo las señales propias de vibración, para el CdTe en 83,4cm -1 y en 155cm-1 correspondientes a las interacciones entre Te-Te y Cd-Te respectivamente; para el CdSe/ZnS se presentaron señales en 143,5cm-1 y 202,2cm-1 características de las vibraciones entre el Cd-Se y el Zn-S respectivamente. Los resultados obtenidos muestran que los puntos cuánticos tienen un muy buen comportamiento fluorescente y que pueden ser el reemplazo de colorantes gracias a su baja toxicidad. Abstract. Semiconductor quantum dots have attracted great interest for their properties. In this work, we characterized two kinds of quantum dots: hydrophilic (CdTe) and hydrophobic (CdSe/ZnS). The first with structure of exposed core, and the second with structure core/shell. The characterization was performed through the spectroscopy techniques UV-Vis, fluorescence and Raman. With this fluorescence test, we could determine the quantum yield of CdTe in water type 1 and the CdSe/ZnS in n-hexane. For the CdTe and CdSe/ZnS excitation we used a wavelength of 549nm and 527nm respectively. We used quinine sulphate 0,1N in sulphuric acid as a pattern with a quantum yield of 56%. The results show that CdSe/ZnS has more quantum yield (49%) than the CdTe (46%). With the Raman test, we could characterize these quantum dots getting signals for the CdTe in 83, 4cm-1 and 155cm-1 corresponding to the Te-Te and Cd-Te interactions respectively. For the CdSe/ZnS, they showed signals in 143,5cm-1 and 202,2cm-1 correspondent to the Cd-Se and Zn-S vibrations respectively. The results show that the quantum dots are good fluorescents and that they could be a replacement to the dyes for their low toxicity. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Relación entre patrones de dominios ferroeléctricos y propiedades de la cerámica PLT21 The relationship between ferroelectric domain pattern and properties of PLT21 ceramics F A Londono1, J A Eiras2 and D Garcia2 1 Grupo de Estado Sólido, Instituto de Física, Universidad de Antioquia, Medellin, Colombia 2 Ferroelectric Ceramics Group, Physics Department, Federal University of São Carlos, Brazil E-mail: [email protected] Resumen. La luz que pasa a través de un cristal ferroeléctrico tiende a dividirse en varios haces separados debido a la refracción y reflexión en las paredes de dominio. Esta interacción de la luz con los dominios ferroeléctricos se convierte en una de las características más importantes de los materiales ópticos optoelectrónicos y no lineales. Recientemente, titanato de plomo modificado con lantano (PLT ) se ha convertido en popular porque posee propiedades interesantes, como son, una temperatura de Curie baja, un campo coercitivo inferior, y pequeñas polarizaciones remanentes cuando se compara con el PZT. Tambien tiene un gran potencial para aplicaciones ópticas y electro ópticos no lineales. En este trabajo, se propone un modelo sencillo teniendo en cuenta la transmisión óptica y reordenamiento de la estructura de dominios ferroeléctricos en la cerámica PLT21 en función de la temperatura. Se observó la variación del comportamiento dieléctrico, óptico y electro-óptico en función de la temperatura y se correlacionó con la visualización óptica de los dominios ferroeléctricos del material. Abstract. The light passing through a ferroelectric crystal tends to split into several separate beams due to refraction and reflection at the domain walls. This interaction of light with ferroelectric domains becomes one of the most important features of modern optoelectronic and nonlinear optics materials. Recently, lanthanum modified lead titanate (PLT) has become popular because it possesses interesting properties such as a lower Curie temperature, a lower coercive field, and smaller remanent polarizations than PZT and has great potential for nonlinear optical and electro optical applications. In this work, we propose a simple model taking into account the optical transmission and rearrangement of the ferroelectrics domains structure on the PLT21 ceramic in temperature function. The variation of dielectrical, optical and electro-optical measurement in function of temperature were observed and correlated with the optical visualization of ferroelectric domains. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Efecto del pH de síntesis en las propiedades estructurales y ópticas del TiO2 por el método sol-gel Influence of the pH of the synthesis using sol-gel method on the structural and optical properties of TiO2 J Jaramillo-Ramírez1, B A Garzón-Cifuentes1 and L Tirado-Mejía1 1 Instituto Interdisciplinario de las Ciencias, Universidad del Quindío, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. La fotocatálisis con materiales semiconductores, en especial TiO2, ha presentado ventajas sobre otros tratamientos de oxidación avanzada que degradan contaminantes en agua. En este trabajo se presenta el efecto del pH de la solución utilizada en la fabricación del semiconductor por el método de sol-gel, en sus propiedades físicas. Se sintetizaron diferentes muestras utilizando como catalizadores hidróxido de amonio (NH4OH) y ácido nítrico (HNO3) para proporcionar medios de pH básico y ácido, respectivamente. Se estudiaron los cambios en la composición, estructura y morfología de las muestras y se analizó su dependencia con respecto al pH de síntesis. Los resultados para catálisis básica fueron formación de la fase anatasa del TiO2 y tamaño de cristalito calculado por el método Rietveld inferior a 20nm; las partículas forman aglomerados del orden de 100nm; el tamaño promedio de poro se encuentra en el rango de los mesoporos y el área superficial aumenta con la cantidad de NH4OH agregado en el proceso. Para catálisis ácida se obtiene una mezcla de 2 fases cristalinas, anatasa y rutilo, y tamaños de cristalito de ~16 y ~44nm, respectivamente, mientras que el tamaño de grano está varios órdenes de magnitud por encima del obtenido con catálisis básica, pero con un tamaño de poro inferior. Se midió la actividad fotocatalítica utilizando soluciones de azul de metileno sometidas con el fotocatalizador a radiación observándose una mayor eficiencia en los fotocatalizadores sintetizados con NH4OH. Abstract. The photocatalysis process using semiconductor materials, in particular TiO2, is one of the most attractive treatment for polluted waters decontamination because of its advantages over other oxidation processes. In this study the effect on the physical properties of TiO2 due to the pH used during the manufacture of semiconductor is studied. Different samples as catalysts were synthesized using ammonium hydroxide (NH4OH) and nitric acid (HNO3) to provide basic and acid pH environments, respectively. The changes in composition, structure and morphology of the samples were studied and its dependence with the pH of the synthesis is discussed. The results indicate that the base catalysis favours the formation of anatase TiO2 crystalline phase with crystallite size below 20 nm obtained by Reitveld refinement; the spherical particles formed agglomerates of about 100 nm; the average pore size is in the range of mesopores and the surface area increases with the amount of NH4OH added in the process. On the other hand, with acid catalysis, a mixture of two crystalline phases, anatase and rutile, was obtained with crystallite sizes around 16 and 44nm, respectively. The grain size is several orders of magnitude higher than those of the basic catalysis but with smaller pore size. The photocatalytic activity was measured using methylene blue solutions to determine their degradation with radiation. Greater efficiency was observed in the photocatalysts synthesized with NH4OH. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Caracterización química y mineralógica de residuos de cuarcita para su uso en la industria cerámica Chemical and mineralogical characterization of quarzites waste for use in ceramic industry L M Gonzaga1, E Valdiviezo-Viera2 and M Mendes-de-Souza3, 1 Engenheira de Minas, Centro de Tecnologia Mineral (CETEM), Rio de Janeiro, Brazil 2 Unidade Acadêmica de Mineração e Geologia (UFCG), Campina Grande, Brazil 3 Departamento de Recursos Naturais (IFRN), Natal, Brazil E-mail: [email protected] Resumen. Este trabalho tem por objetivo a caracterização química e mineralógica de amostras de rochas de quartzitos provenientes dos Estados da Paraíba e do Rio Grande do Norte, visando seu uso potencial na formulação de peças para a indústria cerâmica de revestimentos. A adoção da alternativa de aproveitamento desses resíduos poderá não apenas diminuir o impacto ambiental da mineração de quartzitos, mas também possibilitará a agregação de valor para esses materiais, principalmente, para uso industrial. Na amostragem foram coletadas cinco amostras de quartzitos com colorações e tonalidades diferentes denominados de quartzito preto, quartzito verde, quartzito rosa, quartzito branco e quartzito dourado. Essas amostras foram caracterizadas pelos métodos de análise de fluorescência de raios X (FRX), e difração de Raios X (DRX). Os resultados indicaram que as amostras do quartzito dourado e rosa apresentaram a maior concentração de SiO2 (acima de 90,0 %) e a menor concentração do óxido de ferro (Fe2O3), que foi de 1,36% e 1,61%, respectivamente. Esses quartzitos apresentam um potencial importante e poderá ser recomendada a realização de ensaios laboratoriais visando sua utilização como matéria-prima para a formulação de massas cerâmicas. Abstract. This work aims at the technological characterization of quartzite rock from Paraiba and Rio Grande do Norte States, in order to use the formulation of parts for the coating ceramic industry. The adoption of alternative use of these residues may not only reduce the environmental impact of mining quartzite, but also enable the creation of value for these materials, mainly for industrial use. Sample was collected in five quartzite types with different colors and shades called black quartzite, green quartzite, pink quartzite, quartzite white and quartzite gold. These samples were characterized by the methods of analysis such as X-ray fluorescence (XRF) and X-ray diffraction (XRD). The results indicated that the samples of gold and pink quartzite had the highest concentration of SiO2 (up 90.0%) and lower concentrations of iron oxide (Fe2O3), which was 1.36% and 1.61% respectively. These quartzites are potentially important and may be recommended to perform laboratory tests in order to use as raw material for the formulation of coating ceramic. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Medida del Índice de Refracción no Lineal de Materiales Orgánicos por Z-Scan Measurement of Non Linear Refractive Index of Organic Materials by Z-Scan M Fontalvo1, A García1, S Valbuena1 and F Racedo1 1 Universidad del Atlántico, Barranquilla, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. La caracterización de los efectos no lineales a través de la técnica de transmisión de barrido Z-Scan en muchos materiales ha despertado gran interés de acuerdo las necesidades tecnológicas. En su mayoría estos efectos no lineales pueden ser descritos por medio de la teoría electromagnética clásica, con la susceptibilidad eléctrica en las ecuaciones constitutivas que relacionan la polarización eléctrica con la amplitud del campo eléctrico. En este trabajo se determinó el signo y la magnitud del índice de refracción y el coeficiente de absorción no lineal de los siguientes medios orgánicos: azul de metileno, rodamina LD, verde vegetal y violeta genciana en su estado puro y disueltos en alcohol isopropílico, se utilzo como fuente de excitación con un láser de ND YAG. El haz laser fue enfocado con una lente de diez cm de longitud focal, usando un sistema de desplazamiento, se realizaron barridos de veinte centímetros y a partir de la teoría de Sheik-Bahae y las curvas de transmitancia normalizada en función de la posición Z se obtuvieron los siguientes resultados: el índice de refracción no lineal de los colorantes muestran un aumento en función de su concentración y la potencia de excitación del láser con signos no lineal negativo. Abstract. The characteristic of the no lineal effects sweeping in so many has generated great interest according to the technological necesities. Majorety of these effects no lineal may be described by the classic electromagnetic theory, with the electrical susceptibility in the constitutive equation that relate the electrical polarization with the spasionsnees of the electrical field. In this work the sign and the magnitude were determined of the index of refraction and the coefficient of no lineal absortion of the following organic ways: blue of methilene. LD rodamine, green vegetable and gentian violete a hundred porcent pure disilved in isopropilie alcohol, it was used as a source excitation with a laser ND YAG. The bunch of laser was focused with a lens of ten cm of focal lenth, by using a system of displascement the sweeping of twenty centimeters were realized and at the begining of the theory of Sheik- Bahae and the curves of transmitance normalized in function of the z position were obteined the following results: The index of refraction no lineal of the coloring shows an increase in function of its concentration and the power of exciting of the laser with negative no lineal sign. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Mapeo de estructuras frágiles en afloramientos de la cuenca del río peixe a través de GPS diferencial y brújula GPS and compass mapping of brittle structures in outcrops of the Peixe river basin A R S de-Medeiros1, J A Soares2 and L M Gonzaga1 1 Engenheira de Minas, Centro de Tecnologia Mineral (CETEM), Rio de Janeiro, Brazil 2 Unidade Acadêmica de Mineração e Geologia (UFCG), Campina Grande, Brazil E-mail: [email protected] Resumen. Este trabalho tem como objetivo mapear as estruturas rúpteis em afloramentos da Bacia do Rio do Peixe (BRP) comparando a eficiência de dois métodos, um tradicional (uso da bússola) e outro inovador (uso de GPS com correção diferencial - DGPS). O mapeamento dessas estruturas pode contribuir para a exploração dos recursos subterrâneos daquela bacia, servindo como indicador da evolução tectono-estratigráfica e auxiliando na seleção de pontos de coleta de amostras para análises laboratoriais. O trabalho foi realizado em quatro afloramentos na Bacia do Rio do Peixe, através de mapeamento de estruturas rúpteis como juntas e falhas, com auxílio de uma bússola tipo Clar e de um receptor GPS Diferencial. Os dados obtidos pela bússola foram organizados em um arquivo digital e os dados obtidos por DGPS foram pós–processados, realizando uma correção diferencial através da ferramenta Trimble GPS Pathfinder®. Após esta fase foram confeccionados mapas, histogramas e diagramas de roseta das estruturas rúpteis através dos softwares Grapher® e Stereonet for Windows. Concluiu-se que os métodos de levantamento das direções de estruturas rúpteis por DGPS e bússola tipo Clar podem ser aplicados, com igual sucesso, no mapeamento dessas estruturas. Abstract.This work aims to map brittle structures of outcrops in Rio do Peixe sedimentary basin (BRP) comparing the effectiveness of two methods, a traditional (use of compass) and other innovative (using GPS with differential correction-DGPS). Detailed knowledge of brittle structures that occur in the basin is still a challenge to be overcome. The mapping of these structures can contribute to the exploitation of underground resources of that basin, serving as an indicator of its tectonostratigraphical evolution and aiding in the selection of points of sample collection for laboratory testing. This work was done in four outcrops in Rio do Peixe basin, through mapping of brittle structures such as faults, joints, deformation bands, among others, with the aid of a compass type Clar (conveniently declined for 36 degrees) and a Differential GPS receiver, mark Trimble, Geoexplorer 2008 XM model. The data obtained by compass were organized into a digital file in text format and the data obtained by DGPS were post–processed, performing a differential correction through Pathfinder® software. After that, maps, rose diagrams, histograms and stereograph projections of such structures were done through softwares Grapher® and Stereonet for Windows. It was concluded that both methods used for mapping directions of brittle structures can be applied with equal success. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Estudio de la conductividad eléctrica del Cs3(HSO4)2(H2PO4): ¿descomposición o transición estructural? Study of the electric conductivity of Cs3(HSO4)2(H2PO4): chemical decomposition or structural transition? I Piñeres1, E Ortiz1, J Trochez1 and A Albis2 1 Department of Physics, Universidad del Atlántico, Barranquilla, Colombia 2 Department of Engineering, Universidad del Atlántico, Barranquilla, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Resumen. En las últimas décadas se han incrementado notablemente los esfuerzos científicos en la búsqueda y estudio de materiales conductores iónicos y/o superiónicos debido de su potencial aplicación tecnológica como separadores electrolíticos para celdas de combustible. En esta búsqueda se han postulado algunas sales ácidas, entre la que se encuentra el Cs 3(HSO4)2(H2PO4), el cual, según la literatura, presenta una transición de fase de conducción superprotónica por encima de 119°C, alcanzando valores del orden de 10-3Scm-1. El súbito incremento en los valores de conductividad fue atribuido a una transición de fase estructural de monoclínica a cúbica. Diametralmente opuesto a la interpretación de la existencia de la transición de una fase de baja conducción protónica a otra de conducción superprotónica presente en varias sales ácida, algunos autores proponen que la alta conductividad eléctrica presente en estos compuestos, son consecuencia exclusiva de un proceso de descomposición parcial que se inicia en sitios de nucleación localizados en la superficie de la muestra. En el contexto del dilema sobre la naturaleza de las trasformaciones a alta temperatura presentes en las sales acidas, medidas de calorimetría diferencial de barrido, Análisis Termogravimétrico, Análisis Termogravimétrico Simultáneo con Espectroscopia de Masa y Espectroscopia de Impedancia, se llevaron a cabo en Cs3(HSO4)2(H2PO4). Nuestros resultados muestran una clara coincidencia entre las temperaturas donde se presentan la anomalía endotérmica, la pérdida de peso, el súbito incremento en los valores de conductividad y la eliminación de agua. Por lo tanto creemos que la alta conductividad reportada en el Cs3(HSO4)2(H2PO4) es consecuencia exclusiva de un proceso de descomposición parcial que se inicia en sitios de nucleación, como defectos e impurezas, localizados en la superficie de la muestra. Abstract. In the last decades, scientific efforts on research on ionic and super-ionic conductor materials have notably increased due to their potential technological application as electrolyte separators in fuel cells. In that search, several acid salts have been spotted as candidates as electrolyte separators, among them Cs3(HSO4)2(H2PO4) has been reported to have a phase transition of superprotonic conduction above 119 °C, with conductivity values in the order of 10 -3Scm-1. The sudden increment in conductivity has been explained in terms of a structural phase transition from monoclinic to cubic cell structure. Another possible explanation of the transition of protonic to superprotonic conduction showed by several acid salts, and that have been proposed by several authors, is that the high conductivity is the result of a partial decomposition that starts in the nucleation sites that are on the surface of the sample. In the context of the scientific argument about the nature of the transformations at high temperatures in acid salts, systematic measurements using several techniques, such as differential scanning calorimetry, thermogravimetric analysis, themogravimetric analysis coupled to mass spectroscopy and impedance spectroscopy, have been employed to study the behavior of Cs3(HSO4)2(H2PO4). Our results show a clear agreement between temperatures of the endothermic anomaly, weight loss, the conductivity raise and water release. Hence, we think that the Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología high conductivity reported for Cs3(HSO4)2(H2PO4) is caused by the partial decomposition that starts at nucleation sites, such as lattice defects and impurities, located on the surface of the sample. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Consideraciones sobre las medidas de impedancia eléctrica de soluciones electrolíticas en una celda de cuatro electrodos Considerations on electrical impedance electrolyte solutions in a four electrode cell measurements of C Chaparro1, L Herrera1, A Meléndez1 and D A Miranda1 1 Facultad de Ciencias, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Se estudió una sonda tetrapolar, con electrodos de oro basada en el método Van der Pauw, para medir el espectro de impedancia el éctrica de soluciones electrolíticas. La caracterización de la sonda se realizó usandotécnicas electroquímicas y espectroscópicas. Se preparó la superficie de los electrodos mediante limpieza química con H2SO4/H2O2 7:3 v/v y limpieza electroquímica en una celda de tres electrodos con 0.5 M de H2SO4, mediante voltamperometría cíclica. Se registró la medida del espectro de impedancia eléctrica en modo galvanostático de soluciones tampón fosfato salino (PBS) a diferentes concentraciones. Se observó que la magnitud de la impedancia decrece cuando se aumenta la concentración de la solución electrolítica. Además, se midió el espectro de impedancia eléctrica en muestras de tejido de mucosa oral dispersas en PBS 5mM y se observó que la magnitud de la impedancia obtenida para un volumen de 500 μL de mezcla tejido oralPBS es mayor que la magnitud de impedancia registrada por un volumen igual de una solución de PBS 5mM sin mucosa oral. En este artículo se propone un modelo para explicar el comportamiento observado en los experimentos. Abstract. A tetrapolar probe with gold electrodes according to the van der Pauw method was studied. Electrical properties of electrolytic solutions were studied by electrical impedance spectroscopy (EIS). The gold electrodes were chemically cleaned by dipping into H2SO4/H2O2, 7:3 v/v and then each electrode was electrochemically cleaned in a threeelectrode cell with 0.5 M of H2SO4 by cyclic voltammetry. The EIS measurement of phosphate buffer saline (PBS) solutions at different concentration were performed in the galvanostatic mode. Experiment shown the magnitude of the impedance increase when the PBS concentration decreasing. Furthermore, EIS measures of oral mucosal tissue samples dispersed in PBS 5mM were performed. It was observed that the magnitude of the impedance obtained for a volume of 500 uL of oral tissuePBS mixture is greater than the impedance magnitude recorded by an equal volume of a 5 mM PBS solution without oral tissue. In this paper a model to explain this behavior is proposed. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Dependencia de la viscosidad de un fluido magnetoreológico con el campo magnético Dependence of viscosity of a magnetorheological fluid to a magnetic field H A Fonseca1, E Gonzales1, J Restrepo2, C Parra1 and C Ortiz1 1 Facultad de Ciencias, Escuela de Física, Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Boyacá, Colombia 2 Instituto de Física, Universidad de Antioquia, Medellin, Antioquia, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. En este trabajo se presenta el estudio de viscosidad para un fluido magnético elaborado con partículas de magnetita, micrométricas, sometidas a un campo magnético externo. Las partículas de magnetita se caracterizaron por histéresis magnética mediante un magnetómetro de muestra vibrante, y su estructura cristalina por difracción de rayos X. los resultados muestran que la magnetización de saturación y campo coercitivo tienen dependencia con el tamaño de las partículas de magnetita. La estructura corresponde a una espinela inversa con una pureza del 95% y cuyos parámetros de red fueron determinados mediante refinamiento Rietveld. La viscosidad del fluido magnético se midió mediante un viscosímetro con simetría rotacional en presencia de un campo externo generado por una bobina. Los resultados de viscosidad evidencian una dependencia con el tamaño de partícula y el campo externo debido a que la magnetización al ser función del volumen, las partículas dentro del líquido dispersante su movimiento libre se restringe en la presencia del campo magnético. Abstract. In this work the study of magnetic fluid viscosity for particles made from magnetite, micrometric, subjected to an external magnetic field is presented. Magnetite particles has been studied by using magnetic hysteresis by the vibrating sample magnetometer, and its crystal structure by X-ray diffraction technique. The results show that the magnetization saturation and coercive field are dependent the particle size of magnetite, respectively. The structure corresponds to an inverse spinel with a purity of 95% and whose lattice parameters Rietveld determined. The viscosity of the magnetic fluid is measured by a viscometer with rotational symmetry in the presence of an external field generated by a coil. The viscosity results show a dependence on the particle size and the external field due to that magnetization is a function of volume, the free movement of the particles within of dispersing liquid is restricted by the presence of magnetic field. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Estudio de la formación de estructuras en un fluido magnético en presencia de un campo externo Study of structures formation in a magnetic fluid due to an external field H A Fonseca1, E Gonzales1 and J Restrepo2 1 Facultad de Ciencias, Escuela de Física, Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Boyacá, Colombia 2 Instituto de Física, Universidad de Antioquia, Medellin, Antioquia, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. En este trabajo se presenta el estudio de estructuras formadas en un fluido magnético debido a la presencia de un campo magnético externo. El fluido magnético se elabora a base de magnetita comercial y natural para analizar la influencia de la síntesis en que se obtuvieron. El estudio de las estructuras se baso en su aspecto geométrico analizado en un microscopio óptico digital y en el tipo de fluido magnético elaborado siendo uno de magnetita – acido oleico – aceite y el otro de magnetita – etilenglicol – agua. La magnetita usada tiene un tamaño entre 15m y 23m. Los resultados evidencian que el campo magnético produce una rotación de las partículas para formar estructuras fibrosas y cilíndricas dependiendo de la dirección en que el campo actúe. El empaquetamiento de las partículas en estas estructuras depende de la geometría de las partículas que para este caso no son uniformes. En ausencia del campo magnético externo las partículas quedan dispersas en el fluido sin formar conglomerados ya que ellas se comportan paramagnéticamente en el fluido. Abstract. In this work the study of structures in a magnetic fluid due to the presence of an external magnetic field is presented. The magnetic fluid is made from commercial and natural magnetite to analyse the influence of synthesis in which they were obtained. The study of the structures was based on the analysed geometric aspect in a digital optical microscope and the type of magnetic fluid developed to be one of magnetite - oleic acid - oil and other magnetite - ethylene glycol - water, respectively. The magnetite used has a size between 15 μm and 23 μm. The results show that the magnetic field produces a rotation of the particles forming fibrous and cylindrical structures, depending on the direction of field. The particle packing in these structures is dependent on the particle geometry that for this case is not uniform. In the absence of external magnetic field the particles are dispersed into the fluid without forming clusters as they behave in the fluid in form paramagnetic. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Estudio teórico de las propiedades estructurales, electrónicas y magnéticas del AlAs dopado con Cu Theoretical study of structural, electronic and magnetic properties of Cu doped AlAs E Solano-Delacruz1, A González-García1, W López-Pérez1 and R González-Hernández1 1 Grupo de Investigación en Física Aplicada, Departamento de Física, Universidad del Norte, Barranquilla, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. En este trabajo se estudió la estabilidad estructural y ferromagnética del compuesto semiconductor AlAs dopado con cobre a través de cálculos de primeros principios y del método de Ondas Planas Aumentadas y linealizadas en el marco de la Teoría Funcional de la Densidad (DFT). De los cálculos de energías de formación y entalpias de mezcla en los sistemas Al 1-xCuxAs y AlCuxAs1-x (x= 0, 0.25, 0.50, 0.75, 1) se determinó que la sustitución de Al por Cu es la más favorable y su estabilidad estructural es mayor cuanto menor sea la concentración de Cu. Para el sistema Al1-xCuxAs se estudiaron concentraciones de cobre más pequeñas y se encontró un momento magnético distinto de cero para x < 0.083, el cual aumenta con la disminución de la cantidad de cobre en el compuesto. El máximo valor del momento magnético total fue de 2.0 µB cuando 0 x 0.032. La estabilidad de la fase ferromagnética para Al1-xCuxAs (x=0.0832) se determinó al comparar la energía total de los estados ferromagnético y antiferromagnético. Adicionalmente, se estudiaron las propiedades electrónicas y el carácter ferromagnético de estos sistemas. Abstract. Theoretical calculations were performed by using the Linearized-Augmented Plan Wave (LAPW) method within the Density Functional Theory (DFT) to study the stability of structural and magnetic properties of copper (Cu) doped aluminium arsenide (AlAs) semiconductor. From formation energy and mixing enthalpy calculations for Al1-xCuxAs and AlCuxAs1-x (x= 0, 0.25, 0.50, 0.75, 1) compounds, it was determined that substitution of Al by Cu atoms is the most favourable incorporation, and the system becomes more stable with the decreasing of Cu concentration. For lower Cu concentrations (x < 0.083) in Al1-xCuxAs, a total magnetic moment different from zero was found, which increases by decreasing the Cu concentration. A maximum value for the total magnetic moment (2.0 µB) is reached for the Al1-xCuxAs system when 0 < x 0.032. The stability of the ferromagnetic phase for Al1-xCuxAs (x=0.083) was obtained by comparison of the total energy in both ferromagnetic and antiferromagnetic configurations. In addition, the electronic properties and ferromagnetism nature of these systems are discussed. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Análisis de láminas de grafito pirolítico altamente orientado mediante espectroscopias raman e IR Analysis of hopg by raman and IR spectroscopies I C Rincón1, H Peña-Pedraza1 and L Páez1 1 Grupo Óptica Moderna, Óptica de materiales, Universidad de Pamplona, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Debido al interés creciente en la obtención de materiales 2D para uso tecnológico y en las enormes expectativas generadas por las posibles nuevas aplicaciones de estos materiales, es necesario caracterizarlos utilizando espectroscopias Raman e Infrarroja, dos técnicas espectroscopicas complementarias entre sí, que permiten la determinación de los modos de vibración opticamente activos. El método de correlación y la teoría de grupos es la vía implementada para generar las reglas de selección y para predecir los modos vibracionales en los sólidos. En este trabajo se presentan los resultados del análisis del carbón pirolítico altamente orientado, material de interés tecnológico por sus propiedades físicas únicas. El estudio se realizó usando métodos convencionales de procesamiento de datos. Abstract. Due to the growing interest in obtaining 2D materials for technological use, and in the enormous expectations generated by the possible new applications of these materials, is necessary to characterize it using Raman and Infrared spectroscopy two complementary spectroscopic techniques, allowing the determination of optically active modes of vibration. The correlation method and the group theory is the way implemented to generate the selection rules and to predict the vibrational modes in solids. In this paper the results of the analysis of highly oriented pyrolytic carbon, material of technological interest because of their unique physical properties are presented. The study was conducted using conventional methods of data processing. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Sistema para medidas de propiedades de transporte electrónico utilizando el método de van der pauw System for electronic transport properties measurements using the van der pauw method R Jiménez1,2 and H Castro1 1 Departamento de Física, Universidad Nacional, Bogotá D.C., Colombia 2 Departamento de Física, Universidad de Córdoba, Montería, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Se construyó un novedoso montaje de tipo modular para la realización de medidas de resistividad y coeficiente Hall en función de la temperatura en un rango desde 7 K a 320 K y campos magnéticos dc desde 0 a 1 T. El sistema de medición implementado se basa en el método de Van Der Pauw y la técnica amplificador lock-in el cual permite hacer mediciones en muestras de forma arbitraria. El montaje se puede utilizar para medidas en diferentes tipos de muestras (metales, semiconductors y superconductores); en nuestro caso, se ha acondicionado para medidas en muestras de forma cuadrada de materiales superconductores, en particular, en el compuesto Y 1-xCaxBa2Cu3O7-δ para diferentes valores de x y δ. Aspectos relacionados con la descripción del montaje y su funcionamiento así como los procedimientos para la realización de las medidas serán presentados. Abstract. An innovative modular-type assembly was built to carry out resistivity and Hall coefficient measurements as temperature functions from 7 K up to 320 K and dc magnetic fields from 0 up to 1 T. The implemented measurements system is based on the Van der Pauw method and lock-in amplifier technique which allows making measurements in arbitrary form samples. The assembly can be used to measure different types of samples (metals, semiconductors and superconductors); in our case, it has been conditioned for measurements in square shape samples of superconductor materials, specially, in the compound Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ for different x and δ values. Related aspects to the assembly description, its operation and procedures to carry out the measurements will be presented. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Coeficiente de expansión térmica de guadua angustifolia-kunth medido con la técnica fotoacústica Thermal expansion coefficient of guadua angustifolia-kunth measured with photoacoustic technique A Bedoya1, F Gordillo-Delgado1 and E Marín2 1 Grupo de investigación GICADE, Universidad del Quindío, Armenia, Quindío, Colombia 2 Centro de Investigación en Ciencia aplicada y Tecnología Avanzada del I.P.N, México D.F, México E-mail: [email protected] Resumen. El estudio de las propiedades físicas de los materiales para la construcción provee información para predecir posteriores eventualidades por fallas en las estructuras. En este sentido, la dilatación térmica es un fenómeno particularmente relevante para determinar la estabilidad dimensional, especialmente para materiales naturales como el bambú, que por su rápido crecimiento, propiedades mecánicas, morfología fibrosa y su alto contenido de celulosa, son considerados como alternativos para reemplazar la madera en la elaboración de estructuras arquitectónicas y de compósitos, elementos multifuncionales con propiedades especiales. Un factor importante para reducir el valor del coeficiente de expansión térmica (CET) del bambú es el proceso de curado. En este trabajo se obtuvo el CET lineal de muestras de Guadua angustifolia-Kunth, biotipo Macana, usando la técnica fotoacústica (FA) en una configuración de variación de frecuencia. Se consideró la respuesta del elemento detector y los posibles mecanismos en la generación de la señal FA: la difusión térmica, la expansión térmica y la flexión termoelástica. De esta forma se evaluó una propuesta diferente a los métodos termo-mecánicos, que puede ser usada en campos como el del reforzamiento de materiales con fibras nanométricas naturales. Las muestras fueron obtenidas de canutos extraídos de la sección basa manteniendo la dirección longitudinal en una región media-interna del canuto. Abstract. Study of physical properties of materials for construction gives information for predicting eventualities related to fails in structures. In this sense, thermal dilation is a particularly relevant phenomenon for determining dimensional stability, especially of natural materials as bamboo, which due to fast growing, mechanical properties, fibrous morphology and high content of cellulose, are considered as alternatives for replace to wood in the elaboration of architectonic structures and of composites, multifunctional elements with special properties. An important factor for reducing the value of coefficient of thermal expansion (CET) is the curing process. In this work, the linear CET of samples of Guadua angustifolia-Kunth biotype Macana was obtained using a frequency configuration of photoacoustic technique (PA). The response of detector element and possible mechanisms into PA signal generation: thermal diffusion, thermal expansion and thermo-elastic flexion, were considered. On this way, a proposal different to thermo-mechanical methods was evaluated, which could be used in research fields like the reinforcement of materials with natural nanometric fibers. The samples were taken from middle zone of Guadua through of cuts with longitudinal direction. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Crecimiento y caracterización de nanofluidos de dióxido de titanio Growth and characterization of titanium dioxide nanofluids J Plazas1, A Bedoya1 and F Gordillo-Delgado1 1 Universidad del Quindío, Grupo de investigación (GICADE), Armenia, Quindío, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Nanocoloides de dióxido de titanio pueden ser usados en la producción de refrigerantes industriales ya que la conductividad térmica (CT) de este líquido aumenta cuando decrece el tamaño de los cristalitos suspendidos. En este trabajo, se reporta el crecimiento de nanopartículas de este material usando la técnica hidrotermal. Ajustando los parámetros de crecimiento se pudo controlar el tamaño y la forma de los nanocristales, que fueron suspendidos en un líquido para probar el efecto de estas variables sobre la CT del nanofluido, que fue medida con la técnica de alambre caliente. Se analizó el comportamiento de la CT efectiva utilizando un sistema de muestras de dos capas (no miscibles). De esta forma, estas medidas fueron modeladas considerando el sistema como un conjunto de resistencias térmicas en serie y una capa interfacial entre las fases; se supuso el fluido base y las nanopartículas como capas independientes y se asumió la existencia de una interface de contacto entre estas para explicar la causa del aumento, aparentemente anómalo, de la CT con respecto a los valores correspondientes del fluido base. Los resultados evidencian que este incremento no puede ser explicado usando fórmulas empíricas para un medio efectivo. Abstract. Nanocolloids of titanium dioxide can be used in industrial cooling because of the thermal conductivity (TC) of this liquid is higher when the size of suspending crystallites decreases. In this work, it is reported the growth of nanoparticles of this material using hydrothermal technique. Growth parameters were fitted for controlling the size and shape of nanocrystals, which were suspended in a liquid for testing the effect of these variables over TC of the nanofluid, it was measured by hot-wire technique. The behavior of the effective CT was analyzed using a sample system of two layers (no miscible). From this way, these measurements were modeled considering the system as a set of thermal resistances in series and an interfacial layer between the different phases; the matrix fluid and the nanoparticles were supposed independents with a contact interface between them for explaining the apparently anomalous behavior of TC. Results are evidence that the increasing of experimental value of TC cannot be explained using empirical equations for an effective medium. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Fabricación de una aleación preciosa de bajo punto de fusión para su uso en pre-engaste con esmeraldas colombianas Making a precious alloy of low melting point for use of stone in place casting with Colombian emeralds M J Fernández-Torres1, L A Quintero-Ortiz1 and A A Baquero1 1 Escuela de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de Materiales, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia. E-mail: [email protected] Resumen. La joyería en Colombia ha evolucionado con el tiempo debido a las nuevas tecnología aplicadas para optimizar los procesos de fabricación de una joya. Actualmente se ha implementado la técnica de pre-engaste, con el fin de minimizar costos y sistematizar el proceso de fabricación. La técnica consiste en la sujeción de la gema en la cera la cual ingresa en el tratamiento térmico del revestimiento así como en la colada de la aleación. Para lograr eficiencia en el proceso, es importante que las gemas utilizadas sean homogéneas y posean buena conductividad térmica para minimizar los cambios térmicos, debidos a las altas temperaturas de las aleaciones de oro usadas, las cuales se encuentran alrededor de los 1100º C, por ello es necesario usar gemas sintéticas y algunas naturales como el diamante. Sin embargo, al utilizar esmeraldas colombianas, se presentan inconvenientes debido a su heterogeneidad y baja conductividad térmica, produciéndose el daño de la gema. Como solución al problema se planteó fabricar una aleación preciosa de bajo punto de fusión, de uso en joyería y que posea las propiedades adecuadas que permitan disminuir el choque térmico en la interface metal-esmeralda. Para lograr este objetivo, fue necesario seleccionar elementos de aleación adecuados, preparar y caracterizar aleaciones maestras, así como fabricar y evaluar las propiedades de la aleación final obtenida La investigación permitió establecer la metodología apropiada para la fabricación y caracterización de la aleación más adecuada. Abstract. Jewelry in Colombia has evolved over time because of new technologies applied to optimize the manufacturing processes of a gem. Currently technology has deployed the technique of stone in place casting, with the purpose of minimize costs and systematize the process of manufacturing. The technique involves securing the gem in the wax which enters the heat treatment of the coating and the casting of the alloy. To achieve efficiency in the process, it is important that the gems used are homogeneous and possess good thermal conductivity to minimize temperature changes, due to the high temperatures of the gold alloys used, which are around 1100 ° C, so is necessary to use some natural and synthetic gems such as diamond. However, when using Colombian emeralds, disadvantages arise due to their heterogeneity and low thermal conductivity, resulting in damage to the gem. As a solution to the problem raised will make a precious alloy of low melting point, used in jewelry and possesses suitable properties that may decrease the thermal shock to the emerald-metal interface. To achieve this goal, it was necessary to select suitable alloying elements, preparing and characterizing master alloys as well as fabricate and evaluate the properties of the final alloy obtained. The investigation established the appropriate methodology for the fabrication and characterization of the most suitable alloy. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Síntesis, caracterización estructural y morfológica de la perovskita LaYbO₃ Synthesis, structural and morphological characterization of the perovskite LaYbO₃ A Cabrera-Ramirez1 and E Charry-Pastrana1 1 Departamento de Física. Universidad Nacional de Colombia. Bogota E-mail: [email protected] Resumen. En este trabajo nosotros reportamos la sintesis del material tipo perovskita LaYbO₃ mediante la tecnica de Estado Solido y su caracterizacion estructural y morfológica obtenida a partir del estudio de difraccion de rayos X y Microscopia Electronica de Barrido SEM, tecnicas que se utilizaron para conocer las fases cristalograficas presentes, el tamano de grano del material y su variacion a traves del proceso de calcinacion el cual tuvo lugar entre 0 - 1190 °C. Se realizo refinamiento Rietveld a los difractogramas obtenidos a partir del cual se identificaron tres parametros de red asociados a una estructura ortorrombica (Grupo Espacial Pnma) y la presencia de una fase cristalografica especial que aparece y desaparece en el proceso de sintesis de la perovskita. De las imagenes obtenidas con Microscopia SEM se estudio el tamano de los granos, su dependencia con la temperatura de calcinacion y tiempo de maceracion utilizado en el proceso. Abstract. In this paper we report the synthesis of material type perovskite LaYbO₃ by the technique of Solid State and the structural and morphological characterization obtained from the study of X - ray diffraction and Scanning Electron Microscopy SEM, techniques that were used to know the crystallographic phases, the grain size of the material and its variation through the calcination process which took place between 0-1190 ° C. Rietveld refinement was carried out from the diffractograms obtained, we identify three network parameters associated with an orthorhombic structure (Pnma Space Group) and the presence of a special crystallographic phase that appears and disappears in the process of synthesis perovskite. From SEM Microscopy images we studied the size of the grains and its dependence on the calcination temperature and time of maceration used in the process. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Fabricación y caracterización de nanofibras de PVA y PMMA a través de electrohilado Fabrication and characterization of nanofiber of PVA and PMMA by electrospinning C A Salazar-Duque1 and G R Quitian-Chila1 1 Grupo de Investigación Micro y Nanoanálisis, CECOLTEC S.A.S, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Nanofibras de Polivinil Alcohol (PVA) y microfibras Polimetalcrilato de Metilo (PMMA) se fabricaron por la técnica de electrohilado, a partir de soluciones al 3% en peso en agua y acetona respectivamente. La distribución de diámetros y el área superficial de las fibras se analizaron por microscopia electrónica de barrido (SEM) y a través del software Fibermetric de PhenomWorld. Se realiza la caracterización reológica para cada una de las soluciones de donde fueron fabricadas las fibras. Se determinó que los parámetros más eficientes para la fabricación de fibras de PVA son un diferencial de potencial de 15 Kv, velocidad de inyección 2 ml/h, distancia de plano colector 20 cm; con respecto a la fibra de PMMA es de 20 Kv, 1 ml/h y una distancia de 15 cm del plano colector. Con los anteriores parámetros se previenen problemas de perlado, discontinuidades y la no evaporación del solvente. También se encontró que el diámetro final de las fibras depende de los pesos moleculares y la reología de las soluciones. Abstract. Nanofibers Polyvinyl Alcohol (PVA) and microfibers Polimetalcrilato (PMMA) were manufactured by the technique of electrospinning, starting from 3% solutions by weight in water and acetone respectively. Diameter distribution and the surface area of the fibers were analyzed by scanning electron microscopy (SEM) and through Fibermetric PhenomWorld software. was performed The rheological characterization for each of the solutions with which were manufactured fibers. It was determined that the most effective parameters for manufacturing PVA fibers are a potential difference 15Kv, injection rate 2 ml / h, distance 20 cm to the collector plane; with respect to the PMMA fiber is 20 Kv, 1 ml / h and a distance of 15 cm to the collector plane. With the above parameters are prevented problems in the fibers, discontinuities and solvent evaporation. We also found that the final diameter of the fibers depends on the molecular weights and the rheology of the solutions. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Influencia de los parámetros HVFO sobre la resistencia a la corrosión de recubrimientos cerámicos de óxido de aluminio y óxido de cromo, rociados sobre acero 1020 Influence of high velocity oxy-fuel (HVFO) parameters on the corrosion resistance of aluminum oxide and chrome oxide ceramic coatings, sprayed on steel 1020 Y Salas1 and E Vera2 1 Universidad Antonio Nariño, Tunja, Colombia 2 Universidad Pedagogica y Tecnologica de Colombia, Tunja, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Se determinaron los parámetros necesarios para la elaboración de recubrimientos de Óxido de Aluminio y Óxido de Cromo, sobre aceros AISI 1020 en función de sus distancias de rociado para diferenciar su comportamiento frente a la corrosión. Los polvos utilizados fueron comerciales y el método de deposición fue por proyección térmica de alta velocidad (HVFO). Los revestimientos se analizaron mediante SEM (microscopía electrónica de barrido), OM (microscopía óptica), la adherencia se cuantificó bajo la norma ASTM C633-08 y se midieron variables electroquímicas de las técnicas Resistencia a la Polarización Lineal (LPR), aproximación Tafel de curvas potenciodinámicas y Espectroscopía de Impedancia Electroquímica (EIS). La corriente de corrosión para el acero 1020 desnudo y con un electrolito de Na2SO4 al 3.5% es del orden de las decenas de A y para el acero recubierto da en el orden de los nA, lo que conduce a pensar que la proyección produce recubrimientos uniformes con baja porosidad cerrada, aunque las técnicas D.C. indican una porosidad significativa pues se encuentra respuesta observable en corriente a la curva potenciodinámica. Los espesores observados caen en los cientos de micras y se notó poca uniformidad en los recubrimientos de óxido de Aluminio. Abstract. Parameters required for the preparation of coatings of aluminum oxide and chromium oxide deposited on AISI 1020 steels were determined according to their distances spray to differentiate their behavior against corrosion. Commercial powders were used and the method of thermal spray deposition was High Velocity Oxy-Fuel (HVFO). The coatings were analyzed by SEM (scanning electron microscopy), OM (optical microscopy), the adhesion was measured under the standard ASTM C633-08 and electrochemical techniques variables measured was the resistance Linear Polarization (LPR), approximation Tafel potentiodynamic curves and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The corrosion current for steel 1020 with Na2SO4 electrolyte of 3.5% is of the order of tens of A and coated steel given in the order of nA, which leads to think that the projection produces coatings uniform low closed porosity, although techniques DC indicate a significant porosity as is observable current response to the potentiodynamic curve. The observed thicknesses fall into the hundreds of microns and little uniformity was noted in the aluminum oxide coatings. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Evaluación del comportamiento frente a la corrosión de acero estructural, recubierto con pinturas epóxicas, por medio de técnicas electroquímicas D.C. Evaluation of the structural steel corrosion behavior, covered with epoxy-type paints, by means of electrochemical D.C. techniques Y Salas1, D Roa2, J Lopez2 and T Chicino2 1 Universidad Antonio Nariño, Tunja, Colombia 2 Ingeniería Mecánica, Universidad Antonio Nariño, Tunja, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. En este trabajo se ha estudiado el comportamiento frente a la corrosión electroquímica del acero estructural AISI SAE 1007 con revestimientos epoxi, con pinturas de tipo epoxi, a través de técnicas como la resistencia a la polarización DC, y las pruebas potenciodinámicas. Con el fin de determinar los potenciales y la velocidad de corrosión de estos recubrimientos, se han correlacionado estos resultados con diferentes electrolitos usados. Para ello, los revestimientos se caracterizaron por medidas de espesor y de continuidad. Los revestimientos mostraron una ligera degradación en el tiempo de la prueba, debido a defectos presentes en su estructura, y al ataque por el electrolito; Sin embargo, el sistema de recubrimiento de tipo epoxi tiende a reaccionar con los electrolitos basados en su composición química. Abstract. In this work we have studied the behaviour of the electrochemical corrosion of structural steel AISI SAE 1007 with epoxy coatings, using epoxy-type paints, through techniques such as DC resistance Polarization, and Potentiodynamic tests. In order to determine potential and corrosion rates of these coatings, have been correlated this results with different used electrolytes. For this, coatings were characterized by thickness measurement and continuity measurements. The coatings showed a slight degradation in the testing time, due to defects present in their structure, and the attack by the electrolyte; however, epoxy coating system tends to react with the electrolytes based on their chemical composition. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Procesamiento de baterías gastadas para la recuperación de materiales que contienen cobalto, níquel y tierras raras mediante una secuencia de procesos químicos y electroquímicos Processing of spent batteries for the recovery of cobalt, nickel and rare earths bearing materials by means of a chemical and electrochemical sequential process P Delvasto1, R Orta-Rodríguez2 and S Blanco3 1 Escuela de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de Materiales. Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia 2 Unidad de Gestión en Materiales y Procesos Sustentables (UGEMAT-USB). Universidad Simón Bolívar, Caracas, Venezuela 3 Fundación Instituto de Ingeniería para la Investigación y Desarrollo (FIIID), Caracas, Venezuela E-mail: [email protected] Resumen. Las baterías recargables Ni-MH contienen metales estratégicos cuya recuperación puede resultar interesante, desde una perspectiva económica. En el presente trabajo se propone una secuencia de procesos químicos y electroquímicos para procesar baterías gastadas Ni-MH y recuperar materiales que contienen Ni, Co y tierras raras. Inicialmente, se separan de las baterías los materiales electródicos (ánodo y cátodo) y se lixivian en ácido sulfúrico 5 % m/m. El contenido de metales en esta disolución se determina mediante espectroscopía de absorción atómica. La solución obtenida se somete a un proceso de precipitación por ajuste de pH con NaOH, hasta valores entre 4,0 y 4,3. Esta solución se calienta luego hasta 70 ºC, para recuperar de ella, un sólido (sulfato) cuyo análisis por fluorescencia de rayos x corrobora la presencia de tierras raras (Nd, La, Pr y Ce). La solución libre de sólidos precipitados se somete luego a un proceso de electrólisis, para recuperar aleaciones Ni-Co, en depósitos tipo recubrimiento. Para establecer las condiciones propicias para la co-deposición del Co y del Ni a partir de este tipo de disoluciones, se caracterizó el sistema electroquímicamente mediante la técnica de voltametría cíclica. Abstract. Rechargeable Ni-MH batteries contain strategic metal values which are worth to be recovered. In the present work, a sequential chemical and electrochemical procedure is proposed, in order to reclaim materials bearing Ni, Co and rare earths. Initially, batteries are disassembled to separate the electrode materials (anode and cathode), which are then leached with an aqueous solution of 5 w% sulphuric acid. The metal content of this solution is checked by atomic absorption spectrometry techniques. The obtained solution is pH-adjusted (with NaOH), until pH is between 4,0 and 4,3; then, it is heated up to 70 ºC to precipitate a rare earths sulfate (Nd, La, Pr, Ce), as determined by means of x-ray fluorescence techniques. The solids-free solution is then electrolyzed, in order to recover a Ni-Co alloy. The electrolysis conditions were established through a cyclic voltammetry technique. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Análisis de imágenes SEM de sólidos catalíticos mediante un algoritmo de segmentación SEM images analysis using a solid catalytic segmentation algorithm J C Montes-Cala1, M E Velásquez-Torres1, H Arguello-Fuentes2 and F MartinezOrtega3 1 Escuela de Ingeniería Química, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Santander, Colombia 2 Escuela de Ingeniería de Sistemas, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Santander, Colombia 3 Escuela de Química, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Santander, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Los catalizadores son ampliamente empleados en la industria y su eficiencia depende de la morfología del mismo. Para el diseño de nuevos catalizadores o para mejorar el rendimiento de los existentes, la caracterización por diversas técnicas es utilizada dependiendo de las características o propiedades del material. Se ha propuesto realizar un tratamiento a las imágenes obtenidas por Microscopía Electrónica de Barrido (SEM, por su sigla en inglés) para obtener información cuantitativa de las estructuras presentes en los catalizadores. Las imágenes SEM usadas para este tratamiento provienen de un catalizador tipo titanozirconato de calcio y estroncio dopados con tierras raras: Sr0.94M0.03Zr0.1Ti0.9O3, M = Eu, Ho, y Sm. Mediante la aplicación de un algoritmo, se logró obtener la cuantificación de las áreas de las partículas presente en los catalizadores estudiados. Se aplicaron filtros lineales, no lineales y detectores de bordes en Matlab para realzar las características de las imágenes. Además, la cuantificación de la información extraída de los catalizadores fue realizada por medio del software libre ImageJ. El proceso realizado por el algoritmo es una segmentación de las imágenes SEM, con lo cual se realizó un análisis cuantitativo detallado de la distribución de tamaño de las partículas de los sólidos analizados. Abstract. Catalysts are widely used in industry and its efficiency depends on the morphology thereof. For the design of new catalysts or to improve the performance of existing, characterization by various techniques are used depending on the characteristics or properties of the material. It has been proposed to perform a treatment to images obtained by scanning electron microscopy (SEM, for its acronym in English) to obtain quantitative information on the structures present in catalysts. The SEM images used for this treatment come from a type of catalyst, zirconate titanate of calcium and strontium doped with rare earths: Sr 0.94M0.03Zr0.1Ti0.9O3, M = Eu, Ho, and Sm. By applying an algorithm, it was possible to obtain the quantification of the areas of the catalysts studied present in particles. Linears filters, nonlinears and edge detectors were applied in Matlab to enhance the features of the images. Furthermore, quantification of the information extracted from the catalysts was performed using the free software ImageJ. The process performed by the algorithm is a segmentation of the SEM images, which detailed a quantitative analysis of the distribution of the particle size of the solids analyzed. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Cambios morfológicos y estructurales de películas delgadas de ZrN/ZrOxNy sometidos a corrosión en solución de cloruro de sodio Morphological and structural change of ZrN/ZrO xNy thin films subjected to corrosion in NaCl solution G I Cubillos1, E Romero1 and N Parra1 1 Grupo de Materiales y Procesos Químicos, Departamento de Química, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Se evaluaron los cambios estructurales y morfológicos generados en películas delgadas de nitruro/oxinitruro de zirconio (ZrN/ZrOxNy) después de ser sometidas a corrosión en solución de cloruro de sodio. Las películas se depositaron sobre tres tipos de acero inoxidable mediante la técnica de sputtering RF empleando como mezcla de gases reactivos N2/O2 en atmósfera de argón. La estructura cristalina se determinó a partir de difracción de rayos X (DRX), los cambios morfológicos por microscopía electrónica de barrido (SEM) y microscopía de fuerza atómica (AFM). La composición química de las películas se realizó a partir de espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS) y la resistencia a la corrosión a partir de técnicas electroquímicas basadas en la polarización lineal (LP). Los resultados muestran que después de la prueba de polarización, la mayor evidencia de corrosión por picadura se presenta en el recubrimiento depositado sobre AISI 2205, sobre AISI 304LS se presenta delaminación del recubrimiento y sobre AISI 316L el daño generado por el cloruro de sodio es inferior. Sobre los diferentes sustratos se observa incremento en la rugosidad de la película después de la prueba de corrosión y por último DRX muestran oxidación de ZrOxNy hacía ZrO2-m y de ZrN hacía ZrOxNy. Abstract. Morphological and structural change were studied in of zirconium nitride and oxynitride thin films (ZrN/ZrOxNy) deposited via RF magnetron sputtering on stainless steel substrates in a reactive atmosphere of N2/O2, in argon. The crystallographic structure of the films was established through X-ray diffraction (XRD), the morphology was evaluated through scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). Chemical analysis was carried out using Xray photoelectron spectroscopy (XPS) and corrosion resistance was evaluated through electrochemical techniques based on linear polarization (LP). The results show that after the polarization test, the strongest evidence of pitting occurs in the deposited coating on AISI 2205, on AISI 304LS occurs coating delamination and AISI 316L on the damage generated by the sodium chloride is less. On different substrates is observed increase in the roughness of the film after the corrosion test and finally, the XRD analysis showed that ZrOxNy is oxidized to ZrO2 and ZrN is oxidized to ZrOxNy. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Propiedades geométricas, electrónicas y de reactividad química intrínseca de derivados mono- y bi-sustituidos de quinoleína para el estado fundamental en fase gaseosa Geometric, electronic and intrinsic chemical reactivity properties of mono- and bi-substituted quinoline derivatives for the ground state in gas phase L Hincapié1, O Neira1 and C García1 1 Grupo de Espectroscopía Óptica y Laser, Universidad Popular del Cesar, Cesar, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Se presenta el estudio de las propiedades geometricas, electronicas y de reactividad química intríseca de la Quinoleina y las tres moléculas derivadas: 4-Amino-Quinoleina, 3-Fenil-Quinoleina, 4Amino-3-FenilQuinoleina. El estudio se llevó a cabo para el estado fundamental en fase gaseosa en el marco de la Teoría de los funcionales de la densidad usando el modelo B3LYP/6 31+G(d). El propósito del estudio está dirigido a identificar un compuesto derivado de la quinoleina con base a una mono- o bi-sustitucion , usando el fragmento amino y el grupo fenil, que por sus propiedades de reactividad química intrinsecas muestes una tendencia a tener mejores propiedades opticas de absorción, una de las cuatro condiciones que se espera de una material que se quiera usar como capa activa, usando la escitación optica. Abstract. The study of geometric, electronic properties and intrinsic chemical reactivity of Quinoline and three-derived molecules (4-Amino-Quinoline, 3-Phenyl-Quinoline, 4-Amino-3-phenylquinoline) is presented. The study was carried for the ground state in gas phase in the context of the functional theory density using B3LYP / 6 31 + G (d) model. The purpose of the study is aimed at identifying a compound derived from quinoline, on based to mono- or bi-substitution, using the amino fragment and the phenyl group, which by its intrinsic properties of chemical reactivity present a tendency to have better optical absorption properties, which is one of the four conditions that must satisfy a material to be used as active layer, using the optical excitation. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Efecto del fragmento amino sobre las propiedades geométricas, electrónicas y de reactividad química intrínseca de la 1,2 benzopirona en fase gaseosa para el estado fundamental Effect of amine fragment on geometric, electronic and intrinsic chemical reactivity properties of 1,2 benzopyrone for the ground state in gas phase O Neira1, C García1 and L Hincapié1 1 Grupo de Espectroscopía Óptica y Laser, Universidad Popular del Cesar, Cesar, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Se presenta el estudio de las propiedades geometricas, electronicas y de reactividad química intríseca de la Cumarina tipo 1,2-Benzopirona y las tres moléculas derivadas: 4-Amino-Cumarina, 3Fenil-Cumarina, 4-Amino-3-Fenil-Cumarina. El estudio se llevó a cabo para el estado fundamental en fase gaseosa en el marco de la Teoría de los funcionales de la densidad usando el modelo B3LYP/6 31+G(d). El propósito del estudio está dirigido a identificar un compuesto derivado de la quinoleina con base a una mono- o bi-sustitucion , usando el fragmento amino y el grupo fenil, que por sus propiedades de reactividad química intrinsecas muestes una tendencia a tener mejores propiedades opticas de absorción, una de las cuatro condiciones que se espera de una material que se quiera usar como capa activa, usando la escitación optica. Abstract. The study of geometric, electronic properties and intrinsic chemical reactivity of Cumarine tipe 1,2-Benzopirone and three-derived molecules (4-Amino-Cumarine, 3-Phenyl-Cumarine, 4-Amino3-phenyl-cumarine) is presented. The study was carried for the ground state in gas phase in the context of the functional theory density using B3LYP / 6 31 + G (d) model. The purpose of the study is aimed at identifying a compound derived from quinoline, on based to mono- or bi-substitution, using the amino fragment and the phenyl group, which by its intrinsic properties of chemical reactivity present a tendency to have better optical absorption properties, which is one of the four conditions that must satisfy a material to be used as active layer, using the optical excitation. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Efecto del sustituyente donante de electrones por resonancia sobre las propiedades ópticas de absorción de la 1,2 benzopirona en fase gaseosa para el estado fundamental Effect of electron donating substituent by resonance on pptical absorption properties of 1,2 benzopyrone for the ground state in gas phase O Neira1, C García1 and L Hincapié1 1 Grupo de Espectroscopía Óptica y Laser, Universidad Popular del Cesar, Cesar, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Se presenta los resultados de la modelacion de las propiedades opticas de absorción del compuesto Cumarina tipo 1,2-Benzopirona y tres de sus compuestos derivados(4-Amino-Cumarina, 3Fenil-Cumarina, 4-Amino-3-Fenil-Cumarina), dos monosustituidos y uno bisustituido. El estudio se llevó a cabo para el estado fundamental en fase gaseosa en el marco de la Teoría de los funcionales de la densidad usando el modelo B3LYP/6 31+G(d). En la mono-sustitución, primer caso, se muestra los efectos de donante de electrones y el alargamiento de la cadena de enlaces pi conjugados en forma indendiente, mientras que en el segundo caso, la bi-sustitución, muestra el efecto simultaneo deñ grupo donante de electrones y el alargamiento de la cadena de enlaces pi conjugados. Los resultados muestran que los compuestos 4-Amino-Quinoleina y 4-Amino-3-FenilQuinoleina mejoraon sus propiedades de absorcion optica en comparacion con la del compuesto padre. Abstract. The Modeling results of the optical absorption properties of the quinoline compound and three derivative compounds (4-Amino-Cumarine, 3-Phenyl-Cumarine, 4-Amino-3-phenyl-cumarine: two mono-substituted and one di-substituted) is presented. The study was carried for the ground state in gas phase in the context of the functional theory density using B3LYP / 6 31 + G (d) model. Monosubstitution, the first ca time dependent se, the effects independently of electron donor and the chain lengthening bonds pi-conjugated are shown, while in the second case, the bi-substitution, shows the simultaneous effect of donor group and electron and increase of chain conjugated pi bonds. The results show that compounda improved optical absorption properties compared with the parent compound. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Propiedades ópticas de absorción de derivados mono- y bisustituidos de quinoleína en fase gaseosa para el estado fundamental Optical absorption properties of mono- and bi-substituted quinoline derivatives for the ground state in gas phase L Hincapié1, O Neira1 and C García1 1 Grupo de Espectroscopía Óptica y Laser, Universidad Popular del Cesar, Cesar, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Se presenta los resultados de la modelacion de las propiedades opticas de absorción del compuesto quinolina y tres de sus compuestos derivados(4-Amino-Quinoleina, 3-Fenil-Quinoleina, 4Amino-3-FenilQuinoleina), dos monosustituidos y uno bisustituido. El estudio se llevó a cabo para el estado fundamental en fase gaseosa en el marco de la Teoría de los funcionales de la densidad usando el modelo B3LYP/6 31+G(d). En la mono-sustitución, primer caso, se muestra los efectos de donante de electrones y el alargamiento de la cadena de enlaces pi conjugados en forma indendiente, mientras que en el segundo caso, la bi-sustitución, muestra el efecto simultaneo deñ grupo donante de electrones y el alargamiento de la cadena de enlaces pi conjugados. Los resultados muestran que los compuestos 4-Amino-Quinoleina y 4-Amino-3-FenilQuinoleina mejoraon sus propiedades de absorcion optica en comparacion con la del compuesto padre. Abstract. The Modeling results of the optical absorption properties of the quinoline compound and three derivative compounds (4-Amino-quinoline Quinoline 3-phenyl-4-Amino-3-phenylquinoline; two mono-substituted and one di- substituted) is presented. The study was carried for the ground state in gas phase in the context of the time dependent functional theory density using B3LYP / 6 31 + G (d) model. Mono-substitution, the first case, the effects independently of electron donor and the chain lengthening bonds pi-conjugated are shown, while in the second case, the bi-substitution, shows the simultaneous effect of donor group and electron and increase of chain conjugated pi bonds. The results show that compounds 4-Amino-Quinoline and 4-Amino-3-phenylquinoline improved optical absorption properties compared with the parent compound. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Susceptibilidad magnética A.C., magnetización e influencia del tratamiento térmico en la obtención de la estructura nanocristalina de la aleación amorfa de composición Fe37Co35Nb6B11Si10Cu1 Magnetic susceptibility ac, magnetization and influence of heat treatment on obtaining the structure nanocrystalline amorphous alloy composition Fe37Co35Nb6B11Si10Cu1 A Orozco1, Z Caamaño1 and A Rosales2 1 Grupo de Ciencia y Caracterización de Materiales, Universidad del Atlántico, Barranquilla, Colombia 2 Grupo de Magnetismo y Materiales Avanzados, Universidad Nacional de Colombia, Manizales, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. En este trabajo se presenta un estudio de la susceptibilidad a.c en función de la frecuencia y la longitud, para la aleación magnética amorfa de composición Fe37Co35Nb6B11Si10Cu1. Se varió la frecuencia utilizando un rango entre 10 Hz y 5 KHz, y la longitud de la muestra entre 10 mm y 4 mm con una amplitud constante de alrededor de 1 Vrms, variando el campo magnético entre -74 y 74 Oe. Así mismo, se obtuvo el valor de magnetización de saturación a partir de las curvas de histéresis magnética registrada en un VSM. Las muestras fueron obtenidas en su estado amorfo por la técnica de Melt-Spinning. Tanto las medidas de susceptibilidad a.c. como las de magnetización fueron realizadas a temperatura ambiente. Las muestras amorfas serán cristalizadas parcialmente mediante tratamientos térmicos de las muestras amorfas desde temperatura ambiente hasta diferentes temperaturas. Será evidenciada por la técnica de DRX, a través de la identificación de fases cristalinas presentes, del tamaño de grano, fracción cristalizada y la distancia entre granos obtenidos en función de la temperatura de tratamiento térmico. Las muestras amorfas serán cristalizadas parcialmente mediante tratamientos térmicos de las muestras amorfas desde temperatura ambiente hasta diferentes temperaturas. Será evidenciada por la técnica de DRX, a través de la identificación de fases cristalinas presentes, del tamaño de grano, fracción cristalizada y la distancia entre granos obtenidos en función de la temperatura de tratamiento térmico. Abstract. This paper presents a study of ac susceptibility as a function of frequency and length, for the amorphous magnetic alloy composition Fe37Co35Nb6B11Si10Cu1 presented. The frequency was varied using a range between 10 Hz and 5 kHz, and sample length 10 mm and 4 mm with a constant amplitude of about 1 Vrms, the magnetic field varying between -74 and 74 Oe. Also, the saturation magnetization value is obtained from magnetic hysteresis curves recorded in a VSM. Samples were obtained in the amorphous state by Melt-Spinning technique. Both measures susceptibility a.c. and the magnetization were performed at room temperature. The amorphous sample will be partially crystallized by heat treatments of amorphous specimens from room temperature to different temperatures. Will be evidenced by XRD technique, through the identification of crystalline phases, grain size, crystalline fraction and the distance between grains obtained according to the heat treatment temperature. The amorphous sample will be partially crystallized by heat treatments of amorphous specimens from room temperature to different temperatures. Will be evidenced by XRD technique, Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología through the identification of crystalline phases, grain size, crystalline fraction and the distance between grains obtained according to the heat treatment temperature. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Cambios en las propiedades estructurales y eléctricas de polianilina y polipirrol por dopaje con mullita Changes on electrical and structural properties of polyaniline and polypyrrol by mullite doping C P González1, A M Montaño1,2, S E Estrada1 and C A Ortiz3 1 Grupo de Investigación en Materiales (GIM), Departamento de Ciencias Básicas, Universidad Pontificia Bolivariana Seccional Bucaramanga, Bucaramanga, Colombia 2 Escuela de Química, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia 3 Grupo de Investigación en Superficies, Electroquímica y Corrosión (GSEC), Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. En el presente trabajo, se ha evaluado el efecto del dopante Mullita (Mull) en las propiedades estructurales y eléctricas de dos polímeros conductores (PCs) de gran interés en la ciencia e ingeniería de materiales: la polianilina (PAni) y el polipirrol (PPy). Los polímeros dopados, fueron sintetizados con diferente contenido del mineral y a dos tiempos de polimerización (tP), mediante síntesis química en medio ácido; usando persulfato de amonio (PSA) como iniciador de la polimerización y con el agente dopante in situ. La caracterización estructural se realizó por difracción de rayos x (DRX) y espectroscopia infrarroja de Transformada de Fourier (FTIR). Los valores de conductividad (σac) se estimaron a partir de la espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS). Para las concentraciones trabajadas se obtuvieron mayores valores de σac en la de mayor concentración del mineral, sin embargo, en algunos compuestos la conductividad disminuyó. Estas variaciones en la conductividad fueron atribuidas a las interacciones PC-dopante. Abstract. In this work, the effect of Mullite dopant (Mull) on the structural and electrical properties of two conductive polymers: polyaniline (PAni) and polypyrrole (PPy), which have great interest in science and materials engineering, has been evaluated. Doped polymers were synthesized with different contents of mineral and at two polymerization times (tP) by an in situ chemical synthesis in acidic aqueous solution and using ammonium persulfate (APS) as the reaction initiator. Structural characterization was performed by x ray diffraction (XRD) and Fourier Transform infrared spectroscopy (FTIR). The conductivity values (σac) were estimated from electrochemical impedance spectroscopy (EIS). It was found that, at concentrations of work, were obtained higher values σac of conductivity at the highest concentration of the mineral, however, in some compounds the conductivity decreased. The variations in conductivity were attributed to PC-dopant interactions. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Caracterización superficial del acero HP-40 mediante Espectroscopia de μ-plasma inducido por láser (μ -LIBS) y SEM Surface characterization of HP-40 steel by laser induced μ breakdown spectroscopy (μ -LIBS) and SEM M Pinto1, X Calderón1, E Mejía-Ospino1, R Cabanzo1 and Juan C Poveda1 1 Laboratorio de Espectroscopia Atómica y Molecular (LEAM), Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. En el presente estudio, microscopía óptica en modo estereoscópico acoplada espectroscopia de μ-plasma inducido por laser (μ-LIBS) fue empleado para el análisis de muestras de acero HP-40. MicroLIBS (μ-LIBS) es una nueva área en crecimiento que emplea pulsos laser de baja energía para la generación de plasma, ésta permite la realización de un microanálisis localizado. Este nuevo instrumento LIBS se aplicó para la caracterización superficial de muestras de acero en un rango espectral de 356 a 401nm. Un numero de elementos tales como Cr, Ni, Fe, Nb, Pb, Mo, C, Mn y Si en las muestras de acero fueron investigados. Los resultados permitieron la construcción de perfiles de distribución elemental de las muestras. Complementariamente las muestras de acero HP-40 fueron caracterizadas superficialmente por microscopia electrónica de barrido (SEM). Abstract. In the present study, optical microscopy in stereoscopic mode coupled to laser-induced μbreakdown spectroscopy (μ-LIBS) was applied for analysing HP-40 steel samples. MicroLIBS (μLIBS) is a new growing area which employs low energy laser pulses for the generation of plasma emission, which allow the realization of localized microanalysis [1]. This new LIBS instrument was applied for the surface characterization of the steel samples in the spectral range from 356 to 401nm. A number of elements such as Cr, Ni, Fe, Nb, Pb, Mo, C, Mn and Si in the steel samples were investigated. The results allowed the construction of elemental distribution profiles of the samples. Complementarily the HP-40 steel samples were superficially characterized by Scanning Electron Microscope (SEM). Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Análisis estructural y de impedancia de perovskitas SrTiO3 dopadas con Co Structural and impedance analysis of Co-doped SrTiO3 perovskite E Echeverri1 and O Arnache1 1 Grupo de Estado Sólido, Instituto de Física, Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia E-mail: [email protected], [email protected] Resumen. Se prepararon muestras policristalinas de𝑆𝑟𝑇𝑖1−𝑥 𝐶𝑜𝑥 𝑂3 ( 0.2 x 0) por reacción en estado sólido. Los análisis DRX muestran que la estructura tipo perovskita (Pm3m) se conserva en todas las muestras, sin impurezas. Se observó un ligero aumento en el parámetro de red para x 0.05. La morfología y composición se analizó por SEM-EDX. Se hicieron medidas de espectroscopía de impedancias desde 50 Hz hasta 1 MHz a diferentes temperaturas (25 – 500°C). Los espectros fueron analizados con diagramas Z' vs Z'', los cuales revelan la presencia de 3 contribuciones asociadas a los electrodos, las fronteras de grano y al grano. A partir de los ajustes se estimaron las frecuencias (fb) y tiempos de relajación () del grano, con valores de fb = 220Hz y = 4.5ms para la muestra del 3% de Co a RT. Los análisis de la permitividad ε* presentan una dispersión a frecuencias bajas (< 300 Hz), la cual aumenta con la temperatura. Cada componente de ε* converge a frecuencias por encima de 300KHz. Finalmente, se presenta una discusión del comportamiento de la conductividad eléctrica y las energias de activación mediante el análisis 𝜎′vs log(ω) y ln(𝜎) vs 1/T. Abstract. 𝑆𝑟𝑇𝑖1−𝑥 𝐶𝑜𝑥 𝑂3 ( 0.2 x 0) policrystalline samples were prepared by solid-state reaction. XRD analysis shown the perovskite type structure is conserved for all samples without impurities. A small increase in the lattice parameters were observed for x 0.05. Morphology and composition were analyzed by SEM-EDX. Impedance spectroscopy measurements form 50 Hz to 1 MHzwere made at different temperatures (25 – 500°C ). The spectra were analyzed by Z' vs Z'' plots, which reveal 3 contributions associated to electrodes, grain boundary and grain. From the fits the frequency (fb) and times relaxation() of the grain were estimated, with values of fb = 220Hz and = 4.5ms for 3% Co samples at RT. A disppersion in the permitivity ε* at low frequency (< 300 Hz) were observed, which increase with the temperature. Each component of ε* converge for frequencies up to 300KHz. Finally, a behavior and activation energy analysis of the electrical conductivity is presented from𝜎′ vs log(ω) andln(𝜎) vs 1/T plots. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Investigación por espectroscopia raman intensificada por efecto superficial (SERS) de vapreotide adsorbido sobre coloides de oro Surface-Enhanced Raman Spectroscopy Vapreotide adsorbed on gold colloids Investigation of J Gómez1, R Cabanzo1 and E Mejia1 1 Laboratorio de Espectroscopia Atómica y Molecular, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Vapreotide (VAP), es un péptido análogo de Somatostina (SST) que contiene 8 aminoácidos y posee una estructura cíclica gracias al puente disulfuro formado entre las cisteínas en las posiciones 2 y 7 de su cadena peptídica (D-Phe-Cys-Tyr-D-trp-Lys-Val-Cys-Trp-NH2); el péptido, actúa como inhibidor de diversas funciones celulares incluyendo las secreciones endocrinas y exocrinas y la proliferación de células normales y tumorales1 y como consecuencia de esta actividad biológica es de interés para ser usado en diagnostico y terapia clínica. La técnica SERS permite realizar análisis a bajas concentraciones, comparables a las condiciones fisiológicas ya que utiliza las propiedades especiales de las nanopartículas metálicas y el efecto de intensificación de la radiación generado por los plasmones superficiales. En este trabajo se presenta un estudio de la adsorción y detección de Vapreotide usando SERS sobre nanopartículas metálicas de oro preparadas por reducción con citrato de sodio; los espectros muestran bandas intensas incluso a concentraciones tan bajas como 10-6 M, demostrando la alta sensibilidad de esta técnica. En estos espectros es posible distinguir las señales correspondientes a las vibraciones moleculares de VAP, incluyendo las del enlace S-S, indicando que no hay ruptura del mismo sobre la superficie de oro y donde se destacan la intensificación de los modos vibracionales marcadores de los residuos aromáticos triptófano, fenilalanina y tirosina. Abstract. Vapreotide (VAP), is one of the most promising analogs of Somatostatin (SST), it have 8 aminoacids cyclized through a cysteine bridge between 2 and 7 (D-Phe-Cys-Tyr-D-Trp-Lys-Val-CysTrp-NH2). This peptide has a broad spectrum of biological actions, including inhibition of growth hormone secretion, suppression of gastric and pancreatic exocrine secretion and normal and tumoral cell proliferation, this biological activity has stimulated interest in research about its use in clinical diagnosis and therapy. SERS technique allows analysis at low concentrations comparable to physiological conditions because it uses the special properties of metal nanoparticles and the effect of enhanced radiation generated by plasmons surface. In this work, we have performed a Raman and SERS study of VAP, as well as the adsorption of VAP on gold colloids prepared by chemical reduction with sodium citrate. The spectra show strong bands even at concentrations as low as 10 -6 M, demonstrating the high sensitivity of this technique. In these spectra is possible to identify signals corresponding to molecular vibrations of VAP, including the S-S bond, indicating no breakdown of this bound onto the gold surface and the intensification of the vibrational markers modes of aromatic residues tryptophan, phenylalanine and tyrosine. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Caracterización superfícial de películas delgadas tipo cermet depositadas por magnetron sputtering Surface characterization of cermet thin films deposited by magnetron sputtering J R Sanchez1 and R A Simão1 1 Laboratório de Superfícies y Filmes Finos, Programa de Engenharia de Metalúrgica e de Materiais COPPE-UFRJ, Rio de Janeiro, Brazil E-mail: [email protected] Resumen. Las películas tipo cermets son compuestos cerámico-metálicos ampliamente aplicacados como capas absorbedoras en colectores solares, debido a sus propriedades optícas y térmicas. Está configuración ha mostrado un excelente comportamiento selectivo, alcanzando absorbancias altas (0.90-0.94) en el espectro visible y emitancias bajas (0.04-0.07) en el espectro infrarojo (IR), en comparación a los otros tipos de configuración. A pesar de que el ZnO es comunmente usado en aplicaciones optoelectronicas, su potencial en sistemas fototérmicos no ha sido explorado aun. Considerando que el rendimiento de los cermets depende de algunas caracteristicas de la película como forma, tamaño, distribución y fración de volumen de las partículas metálicas, estas películas fueron depositas por el método de Magnetron Sputtering. Este método ofrece un mejor control de los parametros de crescimiento que otras técnicas de deposición. Fueron producidas películas tipo cermet formadas por partículas metálicas de níquel (Ni) y tugnsteno (W) en una matriz de óxido de zinc (ZnO). Estas películas fueron caracterizadas por: espectroscopía óptica para evaluar su absorbancia y emitancia, microscopía de fuerza atómica (AFM) para obtener la topografía y distribución de las fases sobre la superfície, microscopía de fuerza magnética para encontrar y medir el tamaño de las partículas metálicas de Ni y espectroscopía de fotoelectrones por rayos x, para evaluar la fracción de volumen metálico. Abstract. This Cermets are ceramic-metallic composites widely applied as the absorber layer in solar collectors due to their optical and thermal properties. This configuration has shown an excellent selective behavior, achieving higher absorptances (0.90-0.94) in the visible region and lower emittances (0.04-0.07) in the infrared (IR) in comparison to other absorbers configurations. Although ZnO is commonly used in optoelectronic applications, its potential for photothermal systems has not yet been explored. Considering that the performance of cermets depends of some film characteristics like shape, size, distribution and volume fraction of particles, the films were deposited by magnetron sputtering. This method offers better control of the growth parameters than other deposition techniques. In this work, tungsten (W) and nickel (Ni) metallic particles into a zinc oxide (ZnO) matrix, also represented as (W-ZnO) and (Ni-ZnO), both of them cermets films were produced by magnetron sputtering. Films were characterized by optical spectroscopy to evaluate their absorbance and emmitance, Atomic Force Microscopy (AFM) to obtain topography and phases distribution over the surface, Magnetic Force Microscopy (MFM) to find and measure the size of metal particles of Ni and X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) to evaluate the metallic fraction on the surface and subsurface. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Caracterización fisicoquímica de los productos del petróleo en los fondos de vacío del proceso de coquización retardada por métodos de espectroscopia infrarroja FTIR-ATR y quimiométricos Physico-chemical characterization of products from vacuum oil under delayed coking process by infrared spectroscopy and chemometrics methods L V Meléndez1, E Mejía-Ospino1, R Cabanzo1 and A Guzmán2 1 Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia 2 Instituto Colombiano de Petróleo ICP, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Los productos de coquización retardada de ocho fondos de vacío fueron estudiados por espectroscopia infrarroja con reflectancia total atenuada (FTIR-ATR) y análisis por componentes principales (PCA) a traves de la determinación de parámetros estructurales como factor de aromaticidad (fa), alifaticidad (A2500-3100cm-1), grado de condensación aromática (GCA), longitud de cadenas alifáticas (LCA) y longitud de cadenas asociadas a a moléculas aromáticas (LACAR); a traves del desarrollo de una metodología que incluye el pre-procesamiento de los datos espectroscopicos, la identificación por PCA de las señales que presentan mayor varianza en el espectro y el uso de moléculas patron. Los parámetros calculados fueron comparados con los hallados por resonancia magnética núclear de protones (1H-RMN) y 13-RMN.encontrandose una concordancia en la tendenciaA continuación se evaluó la influencia y correlación de los parámetros calculados con propiedades fisicoquímicas como la gravedad API, el contenido de azufre (%wS) y carbón Conradson (%w CCR).Los resultados de este estudio muestran que es posible determinar propiedades fisicoquímicas de crudos y fracciones a traves del uso de espectroscopia FTIR-ATR, lo cual da una alternativa para reemplazar métodos tradicionales de caracterización (metodologías ASTM) que requieren mayor tiempo de análisis, y el uso de solventes que hacen el análisis más costoso. Abstract. Eight vacuum residues and their Delayed Coking liquids Products from Colombian crude were study by infrared spectroscopy with attenuated total reflectance (FTIR-ATR) and principal component analysis (PCA). For the samples the structural parameters of aromaticity factor (fa), alifaticity (A2500-3100cm-1), aromatic condensation degree (GCA), length of aliphatic chains (LCA) and aliphatic chain length associated with aromatic (LACAR) were determined through the development of a methodology, which includes the previous processing of spectroscopy data, identifying the regions in the IR spectra of greatest variance using PCA and molecules patterns. The parameters were compare with the dates from proton magnetic resonance (1H-NMR) and 13C-NMR. The results showed the influence and correlation of structural parameters with some physicochemical properties such as API gravity, weight percent sulfur (% S) and Conradson carbon content (% CCR). The results of this study show that is possible to determine physicochemical properties of crude and Fractions by FTIR ATR spectroscopy, this is an alternative to replace traditional methods of characterization (ASTM Methodologies), which requiring more analysis time and are more expensive because need to use solvents. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Síntesis y caracterización de materiales nanoestructurados a base de Fe50Co50 y Fe75Co25 Synthesis and characterization of nanostructured materials based of Fe50Co50 and Fe75Co25 M Consuegra1, Z Caamaño1, M D Baró2 and S Suriñach2 1 Grupo de Ciencia y Caracterización de Materiales, Universidad del Atlántico, Barranquilla, Colombia 2 Grupo de Física de Materiales II, Universidad Autónoma de Barcelona, Bellaterra, España E-mail: [email protected] Resumen. Actualmente los materiales magnéticos nanoestructurados son de gran interés en la investigación básica del magnetismo y en aplicaciones tecnológicas. El interés radica en el tamaño manométrico de las partículas, lo cual repercute en sus propiedades magnéticas. Los materiales magnéticos nanoestructurados a base de FeCo tienen las mejores propiedades magnéticas blandas, útiles en potenciales aplicaciones en equipos y dispositivos de almacenamiento de información. En este trabajo se sintetizaron materiales nanoestructurados a base de Fe50Co50 y Fe75Co25 por el método de aleado mecánico y se caracterizaron por diversas técnicas de análisis estructural, morfológico y magnético. Se estudió la influencia de la composición en la morfología, estructura y propiedades magnéticas de los polvos nanoestructurados obtenidos por difracción de rayos X, microscopia electrónica de barrido y magnetometría de muestra vibrante. Abstract. Currently nanostructured magnetic materials are of great interest in basic research of magnetism and technological applications. The interest lies in the nanometric particle size, which affects their magnetic properties. Nanostructured magnetic materials based on FeCo have the best soft magnetic properties, useful in potential applications in equipment and storage devices. In this work, nanostructured materials based on Fe50Co50 and Fe75Co25 were synthetized by mechanical alloying method and they were characterized by different structural, morphological and magnetic analysis techniques. The influence of the composition on the morphology, structure and magnetic properties of nanostructured powders obtained by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and vibrating sample magnetometer was studied. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Efectos fotónicos en nanoestructuras de la interfase Ti-TiO2 Phothonic effects on nanostructures in the Ti-TiO2 interphase H P Quiroz1, C P Barrera-Patiño2, R R Rey-González2 and A Dussan1. 1 Departamento de Física, Grupo de Materiales Nanoestructutrados y Sus Aplicaciones, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia 2 Departamento de Física, Grupo de Óptica e Información Cuántica (GOIC), Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia E-mail: [email protected] Resumen. En el presente trabajo se hace un análisis teórico-experimental de los efectos ópticos en nanoestructuras formadas en la interfase Ti-TiO2. Nanotubos de titania (TiO2) son fabricados por el método de anodizado electroquímico usando como electrolito etilenglicol y variando en un amplio rango los parámetros de síntesis. A partir de medidas de difracción de rayos X se observa que las huellas o cuentas dejadas por los nanotubos sobre la superficie del Ti exhiben una estructura policristalina con la presencia de las fases Anatasa y Rutilo. Los espectros de reflectancia y absorbancia de las huellas revelan fenómenos ópticos similares a la iridiscencia. Fenómeno encontrado comúnmente en la naturaleza y tradicionalmente asociado a propiedades fotónicas. Usando el método de ondas planas y modelando las nanoestructuras observadas en la interfaz como un cristal fotónico bidimensional se calcula la brecha de frecuencias ópticas prohibidas en función de los parámetros geométricos. Se encuentra que al aumentar el contraste espacial, es posible obtener un incremento en el ancho de la brecha de frecuencias prohibidas. Los anteriores resultados hacen de estas nanoestructuras candidatas promisorias en el desarrollo de dispositivos fotónicos. Abstract. In this work we present a theoretical-experimental study of the optics effects in nanostructures formatted in the Ti-TiO2 interfase. Titania (TiO2) nanotubes are fabricated by electrochemical anodization method using Ethylene glycol and varing in a wide range the sinthesis’s parameters. From X-ray difraction measurement was observed the traces, or counts leave by the nanotubes on the surface of Ti, it showed a polycrystalline structure with presences of Anatase and Rutile phases. The reflectance and absorbance spectra reveal optical phenomena similar to iridescence in the traces. It phenomena is found commonly in the nature and traditionally it is associate to photonic properties. Using the plane waves method (PWM) and modelling the nanostructures observed on the interphase like bi-dimensional photonic crystals were calculated the photonic band gaps in function of geometrical parameters. We found that is possible to obtain an enlargement in the wide of the photonic band gap region when the spatial contrast increases. These results show these nanostructures like as promissory candidates to develop photonic devices. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Láser y Procesos Híbridos - LHP Laser and Hybrid Processes – LHP Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Predicción de propiedades fisicoquímicas de carbones colombianos utilizando espectroscopia infrarroja (FTIR-ATR) y métodos quimiométricos Prediction of physico-chemical properties of colombian coals using infrared spectroscopy (FTIR-ATR) and chemometrics methods C A Sánchez-Torrado1, R Cabanzo1 and E Mejía-Ospino1 1 Laboratorio de Espectroscopia Atómica y Molecular (LEAM), Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. El carbón es un mineral de exportación y fuente de divisas para el país. Es importante para la industria encontrar métodos rápidos que permitan clasificar el carbón y determinar sus propiedades fisicoquímicas. La combinación de la Espectroscopia Infrarroja con Transformadas de FourierReflectancia Total Atenuada (FTIR-ATR) y métodos quimiométricos, se ha presentado como una alternativa válida para elaborar modelos que permiten predecir las propiedades fisicoquímicas de muestras complejas. En este trabajo se estudiarón 27 muestras de carbon de diferentes zonas carboníferas del país. A partir del análisis de varianza del espectro infrarrojo se determino que tres zonas del espectro: 3000-2800 cm-1, 1750–1520 cm-1 y 900-700 cm-1 representan diferencias estructurales, que permite clasificar el carbón por rango. Las propriedades de: humedad, carbono fijo, matéria volátil, cenizas y poder calorifico de cada muestra se determinaron usando estandares establecidos por American Society for Testing and Materials (ASTM). La combinación de los métodos de análisis quimiométricos tales como (PCA) y (PLS) permitió implementar modelos predictivos para distinguir la madurez de los carbones, encontrando que todas las muestras son del tipo carbón bituminoso y sub-bituminoso. Igualmente no parece haber evidencia clara de relaciones cuantitativas entre las propiedades estructurales y las propiedades fisicoquimicas. Abstract. Coal is a mineral export and source of foreign exchange for the country. It is important for the industry to find fast methods that allow classifying coal and determine their physicochemical properties. The combination of Transformed Infrared-Attenuated Total Reflection (FTIR-ATR) and chemometric methods has been presented as a valid alternative to develop models that can predict the physicochemical properties of complex samples. In this work 27 samples of coal from different coal zones of the country were studied. From the analysis of variance of the infrared spectrum was determined that three areas of the spectrum: 3000-2800 cm-1, 1750-1520 cm-1 and 900-700 cm-1 represent structural differences, which allows to classify coal by rank. The properties of: moisture, carbon, volatile matter, ash and gross calorific value of each sample was determined using established standards by American Society for Testing and Materials (ASTM). From a combination of the chemometric methods of analysis such as (PCA) and (PLS) allowed implement predictive models to distinguish the maturity of coals. We found that all samples are of the type bituminous and subbituminous coal. Also, there does not seems to be clear evidence of quantitative relationships between structural and physicochemical properties. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Síntesis y registro de un filtro complejo en un material fotorrefractivo para operaciones de correlación fraccionarias ópticas Synthesis and recording a complex filter in a photorefractive material for optical fractional correlation operations Z Lizarazo1 and R Torres1 1 Grupo de Óptica y Tratamiento de Señales, Escuela de Física, Facultad de Ciencias, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia E-mail: [email protected] , [email protected] Resumen. Entre las operaciones útiles para el tratamiento de señales se destacan la correlación y la convolución. Estas operaciones han dado lugar a diversas aplicaciones tales como el reconocimiento de formas, interpolación, extrapolación, entre otras. Un interés adicional se desprende de que éstas pueden ser realizadas ópticamente, dada la relación matemática entre un fenómeno de difracción y la transformación de Fourier. Con el mismo propósito se han adaptado las operaciones de convolución y correlación fraccionarias, las cuales han permitido el desarrollo de nuevas aplicaciones cuya principal característica se asocia a la variancia a la traslación, que puede constituir ventajas o desventajas. Es así que se desarrolla una arquitectura óptica difrente, basada en la teoría metaxial, para llevar a cabo nuevas operaciones de convolución y correlación fraccionarias que preserven la invariancia bajo traslación. Para lo cual se hace el diseño y registro de un filtro complejo en un cristal fotorrefractivo, explotando el efecto electroóptico que presentan estos materiales, para el registro de un holograma usando una onda de referencia esférica. Este filtro es usado en un sistema 4-f modificado, dando como resultado un sistema que permite realizar simultáneamente tanto convolución como correlación fraccionaria cuya invariancia la hace útil al reconocimiento de formas. Abstract. Among the useful operations for signal processing are the convolution and correlation. These operations have resulted in various applications such as pattern recognition, interpolation, extrapolation, among others. An additional interest comes that they can be made optically, given the mathematical relationship between a phenomenon of diffraction and Fourier transform. For the same purpose, are adapted convolution operations and fractional correlation, which have enabled the development of new applications, whose main characteristic is associated with the shift variance, which may result in advantages or disadvantages. Thus, a different optical architecture based on metaxial theory is developed to perform new operations convolution and correlation fractional that preserve the shift invariance. For that, the design and registration of a complex filter in a photorefractive crystal, using the electrooptic effect of these materials, for recording a hologram with a spherical wave of reference. This filter is used in a 4-f system modified, resulting in a system which simultaneously allows both correlation as convolution fractional, whose invariance is useful to shape recognition. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Modelado, Simulación y Diagnóstico - MSD Modeling, Simulation and Diagnostics – MSD Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Manipulación del estado de Abrikosov en un superconductor de baja Tc: La influencia de gradientes térmicos Manipulation of Abrikosov state in a low Tc superconductor: The influence of thermal gradients H M Hernández1, C Sjogreen-Blanco1 and J. BOrtega1 1 Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia E-mail: [email protected] Resumen. En general, pocos estudios sobre el estado de Abrikosov han sido llevado a acabo en presencia de gradientes de temperatura, podriamos tener situaciones en las cuales una muestra real está en contacto con una fuente de calor conllevando a que la temperatura sea variable dentro de la muestra. Asi, en este trabajo, estudiamos la influencia de varios gradientes de temperatura sobre la configuración de vórtices y propiedades termodinámicas en un superconductor mesoscópico de baja temperatura critica. Para este propósito simulamos una hipotética situación fisica donde la temperatura varia dentro de la muestra como Tn, con n=1,2,3. El gradiente térmico de orden superior permite a la muestra permanecer en estado Meissner hacia campos magnéticos más altos aumentando su diamagnetismo. El primer campo crítico termodinámico presenta una suave dependencia con n. Abstract. In general, few studies of the Abrikosov state in mesoscopic superconductors have been carried out in presence of gradients of temperature, we could have situations where a real sample is near a heater source leading to system temperature is variable in the entire sample. Thus, in this work we studied the influence of several thermal gradients on the vortex configuration and thermodynamics properties in a low critical temperature mesoscopic superconductor. For this purposes, we simulated a hypothetical physical situation where the temperature varies into the sample as Tn, with n=1,2,3. The thermal gradient at superior order allows to the sample remains in the Meissner state at higher magnetic fields increasing the diamagnetism. The first thermodynamic field present a slowly dependence on n. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Diseño e implementación de un sistema autónomo para aplicaciones con sonda doble de Langmüir Design and implementation of an autonomous system for double Langmüir probe applications C Jaramillo1, J E Correa1 and J J Jaramillo1 1 Universidad EAFIT, Medellín, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Este trabajo describe una fuente de voltaje autónoma de bajo costo diseñada y construida para ofrecer características específicas que satisfacen los requerimientos de una aplicación de sonda doble de Langmüir. La fuente permite invertir la polaridad en la salida utilizando un relé y realizar un barrido de potencial por medio de un sistema mecánico con base en un potenciómetro lineal acoplado a un motor paso a paso. El sistema tiene un microcontrolador Arduino Uno y una pantalla μLCD táctil como interfaz de usuario. La fuente cuenta a la salida con un potencial que puede variar entre 0 y 46 V aproximadamente con pasos de 0,006 V. El microcontrolador registra las parejas de voltaje y corriente de manera secuencial con un intervalo de tiempo determinado por su reloj (16MHz). Con el fin de minimizar errores, el sistema calcula un promedio estadístico, utilizando un número de pares de datos por paso definidos por el usuario. La información se entrega por medio de un puerto usb y/o en una memoria extraíble μSD en un archivo.txt. Abstract. This work describes a low cost voltage source, designed and built to offer specific characteristics which satisfy the requirements of a Langmüir double probe application. The source can invert the output polarity using a relay and can do a voltage sweep using a mechanical system based on a linear potentiometer coupled with a stepper motor. The system has a microcontroller Arduino Uno and a μLCD touch display as user interface. The power source presents an output, which can vary between 0 and 46 V approximately with steps of 0,006 V. The microcontroller registers pairs of voltage and current sequentially, with a time interval determined by its clock (16MHz). In order to minimize errors, the system estimates a statistical mean, using a number of pairs of data defined by the user. The data is provided via USB and/or in a detachable μSD in a.txt file. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Desarrollo de una aplicación web para determinar la densidad superficial de iones implantados en metales Development of a web application to determine the surface density of ions implanted into metals F H Vera-Rivera1, V D Dugar-Zhabon2, H J Dulce-Moreno1 and E D V-Niño2 1 Universidad Francisco de Paula Santander, Cúcuta, Colombia 2 Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. El presente trabajo de investigación busca implementar una aplicación web que permita calcular la dosis de iones implantados enla superficie de los solidos metalicos a partir de los parámetros experimentales establecidos en el Reactor MOSMET-JUPITER utilizado para realizar modificaciones de especies metálicas y no metálicas en sustratos sólidos. El reactor JUPITER MOSMET, se encuentra en continua implementación, desarrollo e innovación dado que emplea una técnica única universal respecto a las técnicas existentes de modificación superficial en la actualidad. Conocer el valor de la dosis de iones implantados en la superficie del material es de gran importancia para cada uno de los experimentos realizados en el reactor, teniendo en cuenta que una dosis o densidad superficial de iones implantados por fuera del rango óptimo podría perjudicar o no proteger la superficie del material. En la actualidad no existen aplicaciones desarrolladas que permitan realizar los cálculos para la optimización del proceso y establecer la concentración por profundidad de los iones implantados mediante descargas electricas pulsadas de alto voltaje a bajas presiones en la superficie de los solidos. Abstract. This research seeks to implement a web application that can calculate the implanted dose from the experimental parameters of the MOSMET-JUPITER reactor. This reactor is used for modification of metallic and nonmetallic solid substrates species. The reactor JUPITER - MOSMET is in continuous implementation, development and innovation since it uses a single universal technique over existing surface modification techniques today. Knowing the value of the dose of implanted in the surface of the material is of great importance in the experiments performed in the reactor ions, considering that a dose or surface density of implanted outside the optimal range ions could damage or protect modified surfaces. At present there are no applications developed that allow calculations to optimize the process and set the concentration depth profile of the ions implanted by electrics dicharges pulsed high voltage at low pressures on the surface of the solidos. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Estudio computacional de confinamiento de plasmas RCE en trampas magnéticas minimo-B y cero-B mediante el método PIC usando programación en paralelo sobre una GPU A parallel GPU computational study of confinement of ECR plasmas in minimum-B and zero-B magnetic traps trough PIC method M T Murillo1 and V Dugar-Zhabon1 1 Departamento de Ciencias Básicas, Universidad Santo Tomás, Bucaramanga, Colombia 2 Escuela de Física, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. En el presente trabajo se analiza mediante métodos computacionales el fenómeno de confinamiento y calentamiento de plasmas, en trampas magnéticas abiertas mínimoB y ceroB bajo condiciones de resonancia ciclotrónica electrónica (RCE). Para ello se usa la técnica de partícula en celda en aproximación electrostática. Primero se simula la trampa mínimoB, la cual ya a sido estudiada tanto numérica como experimentalmente, por lo que se logran confrontar 6 tipos diferentes de resultados que nos sirven para validar nuestro código. De igual forma se analiza la trampa ceroB propuesta por el Dr. DugarZhabon cuya característica principal es la nulidad del campo magnético en el centro de la trampa. Los resulados muestran el comportamiento detallado de la componente electrónica en la etapa inicial de formación del plasma. Dado el costo computacional del modelo usado que nos permitía modelar detalles finos de la dinámica de plasma solo se alcanzaron resultados en el tiempo de vida media de los electrones. Durante este periodo la trampa mínimoB mostró ser mejor para la produción de iones que la trampa ceroB. Abstract. This work analyzes through computational methods the phenomenon of confinement and heating of plasmas, in open magnetic traps, types mirror, MinimumB, and zeroB under conditions of resonance electron cyclotron (ECR). This simulation is made using electrostatic particle in cell method. First, it simulates the minimum trap, which has been studied both numerical and experimentally, by what are accomplished to confront 6 different types of results that help us to validate our code. In the same way is analyzed the zeroB trap, it trap is proposed by Dr. DugarZhabon whose main characteristic is the nullity of the magnetic field in the center of the trap. The results show the detailed behavior of the electronic component in the initial stage of formation of plasma. Given the computational cost of the used model that allowed us to model fine details of the dynamics of plasma only reached results in the time of halflife of the electrons. During this period the minimum trap proved to be better for the production of ions than the zeroB trap. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Límite de efectos de desmagnetización por crecimiento de la altura de un prisma superconductor Demagnetization effect limit by a superconductor prism height growth J Barba-Ortega1, M R Joya1 and P de T Freire2 1 Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá d.c., Colombia. 2 Departamento de Física, Universidade Federal de Ceará, Fortaleza, Brazil. E-mail: [email protected] Resumen. El límite bajo el cual la curva de magnetización de un prisma mesoscópico superconductor de sección transversal cuadrada 𝑙2 y espesor 𝑑 se aproxima al límite bidimensional característico, en el cual la inducción magnética y la densidad de electrones superconductores son invariantes a los largo de la dirección 𝑧, (𝑑 → ∞), y los efectos de desmagnetización son despreciables, fue numéricamente encontrado. Usando el formalismo tridimensional Ginzburg Landau dependiente del tiempo, hemos determinado la dependencia analítica del espesor limite como función del tamaño lateral de la muestra para 𝑙⁄𝜉 (0) = 1,2,3,4 como 𝑑 = 2𝑙 . Abstract. The limit below which the magnetization curve of a mesoscopic superconducting prism of cross section 𝑙2 and thickness 𝑑approximates the characteristic bi-dimensional limit, which the magnetic induction and the superconducting electron density are invariant along the 𝑧-direction, (𝑑 → ∞), and the demagnetization effects are negligible, was numerically found. Using the three dimensional time dependent Ginzburg Landau formalism, we have determined the analytical dependence of this height limit as a function of the lateral size of the sample for 𝑙⁄𝜉 (0) = 1,2,3,4 as 𝑑 = 2𝑙 . Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Gradiente de la longitud de degennes en una muestra superconductora Degennes length gradient in a superconducting sample J S Sanchez-Choachi1, E Sardella2 and J Barba-Ortega1 1 Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia 2 Departamento de Física, Universidade Estadual Paulista, Bauru, Brazil E-mail: [email protected] Resumen. Pocos estudios teóricos de las propiedades termodinámicas en superconductores han sido llevados a cabo en situaciones donde la muestra está en contacto con un material anisotrópico. Así, las propiedades físicas del material en contacto con el superconductor podrían variar en la superficie de la muestra. En esta contribución, estudiamos las propiedades superconductoras de un prisma con sus superficies laterales en contacto con diferentes clases de materiales metálicos o superconductores. Simulamos una situación física hipotética donde el inverso de la longitud de extrapolación de deGennes 𝑏 varía linealmente en la superficie de la muestra. El segundo campo crítico termodinámico incrementa cuando 𝑏 < 0 es considerado. Abstract. Few theoretical studies of the thermodynamics properties in superconductors have been carried out in situations where the sample is in contact with an anisotropic material. Thus, the physical properties of the material in contact with the superconductor could vary in the surface of the sample. In this contribution, we study the superconducting properties of a prism with its lateral surfaces in contact with different kinds of metallic and/or superconducting materials. We simulated a hypothetical physical situation where the inverse of the deGennes extrapolation length 𝑏 varies linearly in the surface of the sample. The second thermodynamic field increase when 𝑏 < 0 is considered. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Modelamiento cinético y solución numérica de los parámetros presentes en los arcos catódicos en vacío Kinetic model and numerical solution of parameters in the outer region of a multi-cathode spot vacuum arc D F Devia1, E Restrepo2, P S Ramirez2, D Sabogal2 and J D Alzate2 1 Universidad Tecnológica de Pereira, Colombia 2 Universidad Nacional de Colombia, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Se presenta un modelo del plasma generado en un arco a baja presión para estudiar los parámetros presentes en este a partir de la teoría cinética. Este planteamiento permite obtener la dependencia radial de parámetros típicos tales como potencial electrostático, energía cinética iónica, densidad y temperatura electrónicas, considerando un modelo de simetría esférica y un fluido en estado estacionario. Se estudió el comportamiento del potencial de perfil en la región alrededor del arco, el cual causa una aceleración extra en los iones eyectados desde los spots catódicos. Las ecuaciones se solucionaron numéricamente empleando el método Runge-Kutta de cuarto orden. Abstract. A model of the plasma generated in an arc low-pressure for studying the parameters in this from the kinetic theory is presented. This approach allows for the radial dependence of typical parameters such as electrostatic potential, ion kinetic energy, electron temperature and density, considering a model of spherical symmetry and a fluid in steady state. The behavior of the potential profile in the region around the arc, which causes an extra acceleration of the ions ejected from the cathode spots are studied. The equations were solved numerically using the Runge-Kutta method of fourth order. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Influencia de las tensiones residuales térmicas en el comportamiento de materiales compuestos de matriz metálica reforzados con particulas (PMMC) Influence of thermal residual stress on behavior of metal matrix composites reinforced with particles (PMMC) R Guzmán-Lopez1 and E Hernández-Arroyo1 1 Facultad de Ingeniería Mecánica, Universidad Pontificia Bolivariana, Bucaramanga, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Las propiedades de un material compuesto de matriz metálica y refuerzo ceramico (PMMC) pueden verse afectadas por diferentes sucesos ocurridos en el seno del material en un proceso de fabricacion. La existencia de tensiones residuales como resultado del proceso de fabricación de estos materiales (sobre todo en el caso de extrusión), puede diferenciar notablemente las curvas obtenidas en ensayos de tracción de las obtenidas en ensayos de compresión. Uno de los temas que se desarrollan en este trabajo es la influencia de las tensiones residuales en el comportamiento mecánico de estos materiales. El objetivo del presente trabajo de investigación que se presenta es estimar numéricamente las tensiones residuales térmicas utilizando un Modelo Microestructural de celda, para aleaciónes de Magnesio ZC71 reforzadas con partículas de SiC en un porcentaje de 12%, 15% en volumen. La microestructura del PMMC es representada como un sólido tridimensional prismático de forma cúbica, con una partícula cilíndrica de refuerzo, ubicada en el centro del prisma. Estos modelos de celda son muy utilizados en la predicción del comportamiento tensión deformación de los PMMC, en este análisis la respuesta tensión-deformación uniaxial del material compuesto podrá ser obtenida a través del cálculo por el código comercial de elementos finitos. Abstract. The properties of a metallic matrix composites materials (PMMC) reinforced with particles can be affected by different events occurring within the material in a manufacturing process. The existence of residual stresses resulting from the manufacturing process of these materials (PMMC) can markedly differentiate the curves obtained in tensile tests obtained from compression tests. One of the themes developed in this work is the influence of residual stresses on the mechanical behaviour of these materials. The objective of this research work presented is numerically estimate the thermal residual stresses using a unit cell model for the Mg ZC71 alloy reinforced with SiC particles with volume fractions of 12%, 15%. The PMMC microstructure is represented as a three dimensional prismatic cube-shaped with a cylindrical reinforcing particle located in the center of the prism. These cell models are widely used in predicting stress/strain behaviour of PMMC materials, in this analysis the uniaxial stress/strain response of the composite can be obtained through the calculation using the commercial finite-element code. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Aplicación del modelo de control en espacios de estado a partir de las pérdidas totales obtenidas del porcentaje de carbono de la chapa de acero al silicio Application control model in state spaces from the total loss percentage obtained from the carbon silicon steel sheet M G Mago1, L Valles-Defendine2, J J Olaya-Florez3 and C Palomino-Naranjo1 1 Vicerrectoría de Investigación, Universidad ECCI, Bogotá D.C., Colombia 2 Universidad de Carabobo, Valencia, Venezuela 3 Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Esta investigación presenta los modelos de control en espacios de estado que es una representación en un modelo matemático de un sistema físico descrito mediante un conjunto de entradas, salidas y variables de estado relacionadas por ecuaciones diferenciales de primer orden a partir de las pérdidas totales obtenidas del porcentaje de carbono de la chapa de acero al silicio con la cual se fabrican los núcleos de los transformadores de distribución. Las pérdidas totales al igual que el coeficiente de acoplamiento del material, son parte de la ecuación de una de las variables de entrada. El estado del sistema puede ser representado como un vector dentro de ese espacio. El modelo en espacios de estado permite evaluar las señales de corriente en el lado primario, lado secundario y magnetización a partir de las pérdidas totales, pero, ajustando el valor del coeficiente de acoplamiento de la chapa de acero. La aplicación de este modelo traerá ventajas a las empresas que fabrican o reparan estos equipos, ya que podrán diseñar la chapa de acero silicio bajo alguna condición de falla versus valores nominales. La forma canónica es la forma perfecta, natural o simple en la cual se puede presentar un “modelo” exacto por norma matemática demostrando que el modelo propuesto es controlable, no observable y estable (CØE). Abstract. This research presents the control models in state space is a representation of a mathematical model of a physical system described by a set of inputs, outputs and state variables related by firstorder differential equations from the total losses obtained from carbon percentage of silicon steel sheet with which the transformer cores are manufactured distribution. Total losses as the coupling coefficient of the material, are part of the equation of one of the input variables. The system state can be represented as a vector within that space. The state space model allows evaluating the current signals in the primary side and secondary side magnetization from total losses, but by adjusting the coupling coefficient of the steel sheet. The application of this model will bring benefits to companies that manufacture or repair such equipment as may design silicon steel sheet under fault condition versus nominal values. The canonical form is the perfect, natural and simple way in which to present an accurate "model" for mathematical standard demonstrating that the proposed model is controllable and stable unobservable (COE). Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Modelamiento numérico de la fractura de alta temperatura en materiales compuestos metálicos Numerical modeling of high temperature fracture in metallic composite materials E Cendales-Ladino1 and A García-Mariaca1 1 Grupo de Investigación (GIDAD) Mecánica, Fundación universitaria los libertadores, Bogota D.C., Colombia E-mail: [email protected], [email protected] Resumen. Las propiedades mecánicas de los materiales son fuertemente afectadas por el incremento de la temperatura, mostrando comportamientos que podrían causar la falla como la termofluencia (creep). En este artículo se realiza una breve descripción teórica de fractura de materiales, profundizando en los conceptos de termofluencia y fluencia intergranular. Posteriormente se estudian casos de aplicación tales como tenacidad a la fractura de un adhesivo epóxico de alta temperatura, cerámicas de ultra alta temperatura, superaleaciones Nimonic 80A y fractura de tubos de vacío en hornos de alta temperatura. De la revisión se concluye que las propiedades mecánicas de los materiales en general no sufren grandes cambios a temperaturas inferiores de 650°C. Sin embargo, a temperaturas superiores de 650 °C se evidencia el efecto de la aplicación de esfuerzo durante la termofluencia que conlleva a fallas en los diferentes materiales. Este articulo muestra un modelo numérico computacional que permite establecer el comportamiento mecánico de los materiales compuestos metálicos en presencia de agrietamiento cuando el material se encuentra sometido a una temperatura que supera el 30% de la temperatura de fluencia del material. Los resultados obtenidos mediante la simulación computacional muestran correlación con los resultados acerca del comportamiento de estos materiales, observado a través del ensayo de termofluencia, encontrados en la literatura especializada. Abstract. Mechanical properties of materials are strongly affected by increasing temperature, showing behaviors that could cause failure as creep. This article provides a brief theoretical description about fracture of materials, deepening on creep and intergranular creep. Later, cases of application such as fracture toughness of adhesive high temperature epoxy, ultra high temperature ceramics, Nimonic superalloys 80A and broken vacuum tubes in high temperature furnaces are studied. From the review we conclude that the mechanical properties of materials generally do not undergo major changes at temperatures below 650°C. However, at temperatures greater than 650°C, the effect of the application of stress during creep entails failures in different materials. This paper shows a computer numerical model that permits establish mechanical behavior of the metal compounds materials in the presence of cracking when the material is subjected to temperatures exceeding 30% of the melt temperature of material. The results obtained by computer simulation show correlation with the results about behavior of these materials viewed through the creep test. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Vórtices dinámicos en la aleación Pb-In Dynamics vortex in Pb-In alloy J D González1,2, E Sardella3, and J Barba-Ortega2 1 Facultad de ingeniería, Universidad del Magdalena, Santa Marta, Colombia 2 Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia 3 Departamento de Física, Universidade Estadual Paulista, Bauru, Brazil E-mail: [email protected] Resumen. El condesado superconductor n el compuesto Nb-Al a campo magnético cero y bajo una corriente externa aplicada es estudiado teóricamente. Para este sistema resolvemos las ecuaciones Ginzburg Landau dependientes del tiempo en el calibre de potencial eléctrico cero encontramos que la muestra permanece en el estado Meissner, con una pequeña resistividad debido al comportamiento óhmico de la superficie metálica donde la corriente es aplicada. Además una discontinuidad en el voltaje ocurre indicando un estado resistivo caracterizado por la entrada de pares vórtices-anti-vórtices cuando se alcanza la corriente crítica. Mostramos curvas de voltaje promediado en el tiempo en función de la corriente aplicada y diagramas de la densidad de pares de Cooper en la muestra estudiada. Abstract. The superconducting condensate in Pb-In alloy zero external magnetic fields and under an external applied dc current is theoretically studied. For this system we solved the time dependent Ginzburg Landau equations in the zero electric potential gauge. We found that the sample remains in the Meissner state, with a small resistivity due to ohmic behaviour of metal surface where current is injected. Also a voltage discontinuity occurs indicating a resistive state characterized by the entrance of vortex-anti-vortex pairs when the critical current is research. We show a time-averaged voltage curve as a function of the applied current and the snapshot of the Cooper-pair density in the studied sample. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Magnétismo para pequeños acoplamientos en el modelo de red de kondo con un potencial de superred Small coupling magnetism in a kondo lattice model with a superlattice potential J Silva-Valencia1, R Franco1 and M S Figueira2 1 Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia 2 Instituto de Física, Universidade Federal Fluminense, Niterói, Rio de Janeiro, Brazil E-mail: [email protected] Resumen. Recientemente se han realizado varias propuestas para simular el modelo de red de Kondo con átomos ultrafrios. Por ejemplo, Gorshkov y colaboradores [Nature Phys. 6, 289 (2010)] propusieron que átomos de Yb en los estados 1S0 (g) y 3P0 (e) pueden ser confinados independientemente en dos redes ópticas diferentes pero con la misma periodicidad, si además consideramos una fuerte repulsión coulombiana entre los átomos localizados (e), entonces podemos simular diferentes modelos de red de Kondo, donde los átomos libres g se mueven en diferentes potenciales de confinamiento [PRA 81, 051603, 2010; Eur. Phys. J. B, 85, 5 (2012)]. Aqui, nosotros estudiamos el estado base de un modelo de red de Kondo, donde los átomos libres se mueven en un potencial tipo superred. Con este modelo que puede ser realizado en los montajes experimentales actuales, nosotros mostramos que es posible obtener magnetismo para pequeños valores del acoplamiento local en una dimensión. Encontramos una fase antiferromagnetica que no aparece en el modelo original, pero es común en los materiales de fermiones pesados. Para pequeños acoplamientos locales y valores grandes del potencial de superred observamos una evolución de ferromagnetismo a antiferromagnetismo cuando la densidad global aumenta. Abstract. Over the last few years several proposals to simulate the Kondo lattice model with cold atoms were made. For instance, Gorshkov et al. [Nature Phys. 6, 289 (2010)] proposed that 171Yb atoms in the 1S0 (g) and 3P0 (e) states can be confined independently in two different optical lattice potentials with the same periodicity. If we consider a high repulsion interaction between the e localized atoms, we can simulate diverse Kondo lattice problems, where the free g atoms are exposed to different confining potentials [PRA 81, 051603, 2010; Eur. Phys. J. B, 85, 5 (2012)]. In the present paper, we study the ground state of a Kondo lattice model, where the free carries undergo a superlattice potential. With this model, which is feasible with the current cold atom setups, we show that it is possible to obtain a magnetic order for small local couplings in one dimension. We found an antiferromagnetic phase, which is absent in the original model but common for Kondo lattice materials. For small local couplings and large superlattice strength potentials, we found a ferromagnetic-antiferromagnetic ground state crossover when the global commensurate density increases. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Transición espiralferromagnética en un modelo de red de kondo con un potencial de doble pozo Spiral to ferromagnetic transition in a kondo lattice model with a doublé-well potential R C Caro1, R Franco1 and J Silva-Valencia1 1 Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Nosotros estudiamos un sistema unidimensional de átomos de iterbio por medio de un modelo de red de Kondo y considerando un potencial periódico de doble pozo para diferentes valores de la densidad global (𝜌 =0.25 y 0.4). Este potencial ρ ha sido creado en montajes de átomos ultrafríos [Nature Phys. 7, 147 (2011)] y junto con las recientes propuestas para emular el modelo de red de Kondo con átomos fríos [PRL 111, 215304 (2013)] hacen nuestro modelo realizable e interesante. El método de grupo de renormalización de la matriz densidad (DMRG) fue usado para calcular el factor de estructura de carga y espín para diferentes valores de los parámetros del sistema. En todos los casos, nosotros encontramos una transición de fase entre una fase ferromagnética y una fase espiral. Nosotros observamos que los puntos críticos (Jc) que separan las dos fases cambian con la magnitud del potencial (V) y el parámetro de salto (t). Nosotros determinamos el diagrama de fases del modelo y mostramos que al aumentar V obtenemos menores valores para Jc e incrementando t se obtienen valores mayores para Jc. Abstract. We study a onedimensional system of ytterbium atoms through a Kondo lattice approach and considering a double well periodic potential (DWPP) for different fixed density values (ρ=0.25 and 0.4). This potential has been created in cold atom setups [Nature Phys. 7, 147 (2011)] along with recent proposals to emulate the Kondo lattice model with cold atoms [PRL 111, 215304 (2013)], which made our model feasible and interesting. The density matrix renormalization group (DMRG) method was used to calculate the charge and spin structure factor for different parameter values of the system. In all cases we report a magnetic phase transition between ferromagnetic and spiral phases. We observe that the critical point (Jc) that separates the two phases changes with the potential strength (V) and the hopping parameter (t). We determine the phase diagram of the model and show that increasing potential V gives us the lowest values for Jc and increasing t gives the highest values for Jc. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Estudio del grupo de renormalización de la matriz densidad del modelo anyon-hubbard Density matrix renormalization group study of the anyon-hubbard model J Arcila-Forero1, R Franco1 and J Silva-Valencia1 1 Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Recientemente el estudio de redes ópticas ha permitido observar transiciones de fase lejos de la incertidumbre que se presenta en el estudio de materiales. Las simulaciones de estos sistemas son un excelente puente entre los materiales basados en física de la materia condensada y átomos fríos, de esta manera se incrementa la importancia de la física computacional relacionada con problemas de muchos cuerpos. Usando el grupo de renormalización de la matriz densidad estudiamos un modelo de Hubbard para aniones, una variante del modelo Bose-Hubbard, en el que el parámetro de salto depende de la densidad local, un mapeo exacto entre aniones y bosones en una dimensión. Los Aniones interpolan entre fermiones y bosones, bajo intercambio de dos aniones la función de onda adquiere una fase fraccional 𝑒 𝑖𝜃 . Concluimos que este sistema presenta dos fases: aislante de Mott y superfluido. Presentamos el diagrama de fase para diferentes ángulos, el lóbulo de Mott aumenta con el incremento de la estadística. Observamos una transición de fase reentrante para todos los lóbulos. Mostramos que el modelo estudiado se encuentra en la misma clase de universalidad del modelo Bose-Hubbard con interacción a dos cuerpos. Abstract. Recently the optical lattices allow us to observing phase transition without the uncertainty posed by complex materials and the simulations of this systems are the excellente bridge between materials-based condensed matter physics and cold atoms. In this way the computational physics related with many body problems increasing importance. Using the density matrix renormalization group method we studied a Hubbard model for anyons which is an equivalent to a variant of the BoseHubbard model in which the bosonic hopping depends on the local density, this is an exact mapping between anyons and bosons in one-dimension. The Anyons interpole between bosons and fermions, for two anyons under particle exchange the wavefunction acquires a fractional phase 𝑒 𝑖𝜃 . We conclude that this system presents two phases: Mott-insulator and superfluid. We present the phase diagram for some angles, the Mott lobe increases with increasing of the statistical. We observe a reetrance phase transition for all lobes. We showed that the model studied is in the same universality class as the model Bose-Hubbard with two body interactions. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Fases aislantes de mott y superfluidas en superredes bosónicas Mott insulator and superfluid phases in bosonic superlattices G J Cruz1, R Franco2 and J Silva-Valencia2 1 Universidad Santo Tomas, Colombia 2 Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Superredes (cadenas AB) son arreglos de potencial conformados por celdas unitarias, donde cada celda posee dos sitios denotados por A y B. El estado base de un sistema de bosones sobre este arreglo es descrito por el Hamiltoniano de Bose-Hubbard modificado, el cual incluye el parámetro 𝜆 definido como la diferencia de energía entre los sitios de cada celda unitaria. En recientes investigaciones, el diagrama de fases de este sistema fue explorado hasta la densidad uno y muestra nuevas fases aislantes en las densidades entera y semientera causadas por la superred, con una transicion de fase en la densidad unidad. Por medio del grupo de renormalizacion de la matriz densidad, en este trabajo se exploran las fases en densidades mayores a uno y se estudia la transición de fase entre el aislante de Mott y el nuevo aislante en el límite termodinámico. El diagrama de fases obtenido, muestra que en densidades enteras y semienteras se presentan fases aislantes y para densidades mayores o iguales a uno, siempre existen transiciones de fase cuya densidad local fue determinada. Además, el comportamiento de la entropía de von Neumann, sugiere un estado superfluido entre las regiones aislantes para todas las densidades. Abstract. Superlattices (AB chains) are potential arrangements conformed by unit cells, where each one has two sites denoted by A and B. The ground state of bosons on this lattice is described by the modified Bose-Hubbard Hamiltonian, which includes the parameter 𝜆 defined as the energy difference between the sites into each unit cell. In a recent paper, the phase diagram of this system was explored until density one and it shows new insulator phases in densities integer and semi-integer originated by the superlattice, with a phase transition at the density one. By the density matrix renormalization group method, in this work the phases in larger densities than one are explored and it is studied the phase transition between the Mott insulator and the new insulator in the thermodynamic limit. The obtained phase diagram shows that in densities integer and semi-integer insulator phases are presented, and for densities equal or larger than one, always phase transitions exist between the insulator, states whose local densities was determined. Also, the behavior of the von Neumann entropy suggests a superfluid state between the insulator regions for all densities. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Campos críticos termodinámicos en una placa superconductora con dos parámetros de orden Thermodynamical critical fields in a superconducting strip with two order parameters J D González1, M R Joya2 and J Barba-Ortega3 1 Facultad de ingeniería, Universidad del Magdalena, Santa Marta, Colombia 2 Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia E-mail: [email protected] Resumen. El descubrimiento del compuesto superconductor intermetálico de dos components MgB2 que tiene una temperatura crítica de 39K despertó gran interés en el uso de una generalización del modelo de Ginzburg-Landau de dos bandas en superconductividad. Utilizamos la representación en campos auxiliares para resolver estas ecuaciones y determiner los efectos de acoplamiento entre dos condensados electrónicos en este tipo de superconductores mesoscópicos. Usando el método de variables de enlace, desarrollamos una adecuada discretización de estas ecuaciones. Las simulaciones numéricas son llevadas a cabo considerando la muestra inmersa en campo magnético perpendicular homogéneo lo cual revela interesante curvas de magnetización. Abstract. The discovery of the intermetallic two band compound superconductor MgB2 having a critical temperature of 39K stirred up great interest in using the two order parameter Ginzburg-Landau equations to model the phenomena of two-band in superconductivity. We use the representation in auxiliary fields to solve this equations and determine the effects of the coupling between two electronic condensates in this kind of mesoscopic superconductors. By using the link variable method, we then develop suitable discretization of these equations. Numerical simulations are carried out considering the sample immersed in a homogeneous perpendicular magnetic field which revealed interesting magnetization curves. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Fases cuánticas de la cadena fermiónica AB2 Quantum phases for AB2 fermionic chains S Murcia1, R Franco1 and J Silva-Valencia1 1 Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Una cadena fermiónica es un sistema unidimensional compuesto por fermiones, los cuales interactúan localmente y pueden saltar de un sitio a otro. En particular, una cadena tipo ABn, donde A y B son sitios que presentan una diferencia de energía y el sitio B se repite n-veces, tal que la celda unitaria tiene n+1 sitios. Un caso límite de este modelo que ha sido estudiado desde el punto de vista teórico y desde aplicaciones experimentales, es el modelo de Hubbard Iónico (n=1) [Phys. Rev. B70, 155115(2004)]. En este trabajo estudiamos el estado fundamental de la cadena AB2 que describe el material R4[Pt2(P2O5H2)4XnH2O], en particular consideramos un llenado igual a dos electrones por celda unidad y usando el método númerico del grupo de renormalización de la matriz densidad encontramos que el sistema presenta tres fases: aislante de banda, aislante de Mott correlacionado, y una fase intermedia entre ellas. Para los acoplamientos =2, 10 y 20, se estimaron los puntos críticos que separan estas fases por medio de los factores de estructura y gaps de carga y de espín; encontrando que la posición de éstos puntos críticos aumenta en función de Abstract. A fermionic chain is a one-dimensional system with fermions, which interact locally and can jump between sites in the lattice. In particular, an ABn chain type, where A and B are sites that present a difference energy level and the site B is repeated n-times, such that unit cell has n+1 sites. A limit case of this model called Ionic Hubbard model (n=1) has been widely studied due to the interesting phsyics and applications [Phys. Rev. B70, 155115(2004)]. In this paper we study the AB2 chain ground state, which describe the material R4[Pt2(P2O5H2)4XnH2O], specifically we consider a filling with two electrons per unit cell and using the density matrix renormalization group method, we found that system presents the phases: Band insulator, Mott correlated insulator and an intermediate phase between them. For couplings =2, 10 and 20, we estimate the critical points wich separate this phases through the structure factor and the energy gap in the sector of charge and spin, finding that the critical point’s position increase in function of . Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Modelación computacional del mecanismo de fragilización por hidrogeno (HE) y agrietamiento bajo corrosión-esfuerzo (SCC) en metales Computational modeling of the mechanism of hydrogen embrittlement (HE) and stress-corrosion cracking (SCC) in metals A Orjuela-Guerrero1, E Cendales-Ladino1 and O Chamarraví-Guerra1 1 Grupo de Investigación (GIDAD) Mecánica, Fundación Universitaria los Libertadores, Colombia E-mail: [email protected] , [email protected] Resumen. El problema de la fragilización por la presencia de hidrogeno y la corrosión en elementos mecánicos estructurales metálicos han sido considerados ampliamente en la literatura y hace parte del gran conjunto de eventos de falla en algunas industrias como la industria petroquímica en la que los ambientes agresivos y la solicitación excesiva de esfuerzos mecánicos en los elementos de maquina conducen a fracturas y fallas catastróficas. Este artículo está orientado a examinar los modelos teóricos y algunos conjuntos de datos existentes para explicar dos de las causas principales (fragilización por hidrogeno y agrietamiento bajo corrosión-esfuerzo) del fenómeno denominado agrietamiento ambientalmente asistido (EAC, por sus siglas en ingles). Adicionalmente, se desarrolló una simulación computacional de placa metálica plana sujeta a esfuerzo mecánico y agrietamiento debido tanto a la fragilización por hidrogeno como por corrosión. De la simulación computacional se concluye que el agrietamiento debido a la corrosión interna del material en la vecindad de la punta de la grieta limita en mayor cantidad la resistencia mecánica residual de la placa plana respecto a la fragilización por hidrogeno y genera una condición de falla casi inminente del elemento mecánico estructural. Abstract. The problem of embrittlement by the presence of hydrogen and metal corrosion in structural mechanical elements have been widely considered in the literature and is part of the large set of failure events in some industries such as Oil and Gas industry, where aggressive environments and excessive application of mechanical stress on machine elements lead to fractures and catastrophic failures. This article seeks to examine theoretical models and some existing data sets to explain the two main causes (hydrogen embrittlement and corrosion-cracking under stress) of the called environmentally assisted cracking phenomenon (EAC). Additionally, a computer simulation of flat metal plate subject to mechanical stress and cracking due both to hydrogen embrittlement and corrosion was developed. From the computer simulation we conclude that cracking due to internal corrosion of the material in the vicinity of the crack tip limits in greater quantity the residual strength of the flat plate than hydrogen embrittlement and generates a fault condition almost imminent of the mechanical structural element. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Modelamiento matemático y validación de la carburización de aceros de bajo carbono Mathematical modeling and validation for carburizing of low carbon steels A García-Mariaca1, E Cendales-Ladino1 and O Chamarraví1 1 Grupo de Investigación (GIDAD) Mecánica, Fundación Universitaria los Libertadores, Colombia E-mail: [email protected] , [email protected] Resumen. Este artículo muestra el modelamiento matemático de transferencia de calor y de masa en estado transitorio de barras cilíndricas de acero de bajo carbono sometidas a un proceso de carburización. La solución del modelo para los dos fenómenos se realizó por medio de un análisis unidimensional en la dirección del radio, utilizando el método numérico de diferencias finitas; además se realiza un análisis de sensibilidad variando el coeficiente de transferencia de calor por convección (h). Los resultados obtenidos en esta modelación muestran que la carburización de aceros es fuertemente dependiente de h. Estos resultados sugieren que si se logra aumentar el valor de h en este tipo de proceso se podrían reducir los tiempos de este tratamiento térmico. Adicionalmente, se estableció un procedimiento experimental mediante la carburización de un acero AISI-SAE 1010, en el que se desarrolla la cementación en fase solida de la probeta de acero y se realizó el análisis micrográfico y de perfiles de dureza de muestras obtenidas de la probeta, para determinar la profundidad de penetración del carbono y validar este resultado respecto a los valores obtenidos mediante el modelo computacional. Abstract. This paper shows the mathematical modeling of heat and mass transfer in transient state of cylindrical bars of low carbon steel subjected to carburizing process. The model solution for the two phenomena was performed using a one-dimensional analysis in the radius direction, using the numerical method of finite differences; also a sensitivity analysis by varying the coefficient of convective heat transfer (h) is performed. The modeling results show that this carburization steel is strongly dependent on h. These results suggest that if it can increase the value of h in this kind of process could reduce the time of process for this heat treatment. Additionally, an experimental procedure was established by carburization of a steel AISI-SAE 1010, which develops cementing solid phase and the specimen steel and micrographic hardness profiles obtained from samples of the specimen analysis was performed, to determine the penetration depth of the carbon and validate this result over the values obtained by the computer model. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Cálculo ab initio del ferromagnetismo semimetálico en las superredes (VN)1/(AlN)1, (VN)1/(GaN)1 y (VN)1/(InN)1 Ab initio calculations of half-metallic ferromagnetism (VN)1/(AlN)1, (VN)1/(GaN)1 and (VN)1/(InN)1 superlattices in M J Espitia-Rico1, J H Díaz-Forero1 and C Ortega-López2 1 Grupo GEFEM, Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Bogotá D.C., Colombia 2 Grupo de Estudio de Materiales y Sistemas Complejos (GAMASCO), Departamento de Física, Universidad de Córdoba, Montería, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. En este trabajo se utilizó la teoría de Funcional de la Densidad DFT con el fin de estudiar las propiedades estructurales y magnéticas de las superredes (VN)1/(AlN)1, (VN)1/(GaN)1 and (VN)1/(InN)1 en la estructura hexagonal tipo wurtzita. Los cálculos se realizaron utilizando el método Ondas Planas Aumentas y Linealizadas Potencial-Completo (FP-LAPW), tal como está implementado en código Wien2k. Para describir la interacción electrón-electrón se usó la Aproximación Gradiente Generalizado (GGA). Se encontró que las superredes poseen un comportamiento ferromagnético y semimetálicos, todas las superredes posee un momento magnético de 2.0 µβ/celda. El análisis de la densidad de estados muestra que el comportamiento ferromagnético de las superredes puede explicarse debido a la fuerte hibridación entre los estados V-d y N-p que atraviesan el nivel de Fermi. Debido a estas propiedades las superredes pueden ser potencialmente usadas en el campo de la espintrónica o como inyectores de espín. Abstract. We employed density functional theory density functional theory (DFT) in order to study the electronic and magnetic properties of (VN)1/(AlN)1, (VN)1/(GaN)1 and (VN)1/(InN)1 superlattices, in the wurtzite-type hexagonal structure. The calculations were carried out using a method based on full-potential linearized augmented plane waves (FP-LAPW), employed exactly as implemented in Wien2k code. For the description of the electron-electron interaction, generalized gradient approximation (GGA) was used. We found that the superlattices exhibited a half-metallic ferromagnetic behavior and all the superlattices have magnetic properties with a magnetic moment of 2 µβ/cell. Analysis of the density of states show that ferromagnetic behavior of the superlattices can be explained by the strong hybridization between states V-d and N-p crossing of the Fermi level. Due this properties the superlattices can be potentially used in the field of spintronics or spin injectors. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Teoría funcional de la densidad de análisis de las propiedades magnética, estructural y eléctrica de la perovskita compleja Ba2CoMoO6 Density functional theory analysis of magnetic, structural and electronic properties of the Ba2CoMoO6 complex perovskite C E Deluque-Toro1, D A Landínez-Téllez2 and J Roa-Rojas2 1 Grupo de Nuevos Materiales, Departamento de Física, Universidad de la Guajira, Riohacha, Colombia 2 Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Los materiales de tipo perovskita que incluyen elementos magnéticos tienen relevancia debido a las perspectivas tecnológicas en la industria de la espintrónica. En este trabajo se presenta una investigación de las propiedades magnéticas, estructurales y electrónicas de la doble perovskita Ba2CoMoO6. Los cálculos se realizan mediante el método de ondas planas aumentadas linealizadas (FP-LAPW) en el marco de la teoría del funcional de la densidad (DFT). Los efectos de intercambio y correlación fueron llevados a cabo mediante las aproximaciones de Gradiente Generalizado (GGA) y la densidad local (LDA), incluyendo polarización de espín. A partir de la minimización de la energía en función del volumen, a través de la ecuación de estado de Murnaghan, se obtuvieron el parámetro de red de equilibrio y las propiedades cohesivas de este compuesto. El estudio de la estructura electrónica se basa en el análisis de la densidad electrónica de estados (DOS), y la estructura de bandas, mostrando que este compuesto evidencia un momento magnético efectivo de 3.0 μB. Nuestros resultados muestran que la perovskita doble Ba2CoMoO6 se comporta como aislante para una orientación de espín y como conductor para la otra, como se espera en los materiales espín-metálicos. Abstract. Perovskite-like materials which include magnetic elements have relevance due to the technological perspectives in the spintronics industry. In this work, the magnetic, structural and electronic properties of the Ba2CoMoO6 double perovskite are investigated. Calculations are carried out through the Full-Potential Linear Augmented Plane Wave method (FP-LAPW) within the framework of the Density Functional Theory (DFT) with exchange and correlation effects in the Generalized Gradient (GGA) and Local Density (LDA) approximations, including spin polarization. From the minimization of energy as a function of volume using the Murnaghan’s state equation the equilibrium lattice parameter and cohesive properties of this compound were obtained. The study of the electronic structure was based in the analysis of the electronic density of states (DOS), and the Band structure, showing that this compound evidences an effective magnetic moment of 3.0 μB. Our results show that the Ba2CoMoO6 double perovskite has an insulator behavior for the spin up orientation and conductor for the other one, as expected for half metallic materials. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Modelación computacional bidimensional del factor de intensidad de esfuerzos en un material metálico agrietado Bidimensional computational modeling of the stress intensity factor in a cracked metallic material J Rolón-Rios1, E Cendales-Ladino1 and I Cruz-Bernal1 1 Grupo de Investigación (GIDAD)-Mecánica, Fundación Universitaria los libertadores, Colombia E-mail: [email protected] , [email protected] Resumen. El agrietamiento de los materiales metálicos de ingeniería reviste de gran importancia debido al costo que implica el reemplazo de los elementos mecánicos agrietados así como el peligro que implica la falla estructural súbita de estos elementos. Uno de los parámetros más importantes durante el examen del comportamiento mecánico de los elementos de máquina que presentan agrietamiento y que son sujetos a diversas condiciones de esfuerzo es el factor intensidad de los esfuerzos en las localidades cercanas a la punta de la grieta denominada Kic. En este artículo se implementó un modelo computacional para la evaluación directa del factor de concentración de esfuerzos en la vecindad de la punta de la grieta y se compara con los resultados que se han obtenido en la literatura especializada en la que se han establecido otros modelos, los cuales consideran la continuidad del desplazamiento de la punta de la grieta (XBEM). Con base en esta aproximación numérica computacional se puede establecer el método XBEM presenta mayor precisión en los valores obtenidos para el Kic que el modelo implementado mediante el método de los elementos finitos para el desplazamiento nodal virtual a través de la función de meseta. Abstract. Cracking of metallic engineering materials is of great importance due cost of replacing mechanical elements cracked and the danger of sudden structural failure of these elements. One of the most important parameters during consideration of the mechanical behavior of machine elements having cracking and that are subject to various stress conditions is the stress intensity factor near the crack tip called factor Kic. In this paper a computational model for the direct assessment of stress concentration factor near to the crack tip was implemented and compared with the results obtained in the literature in which other models have been established, which consider continuity of the displacement of the crack tip (XBEM). Based on this numerical approximation can be establish that computational XBEM method has greater accuracy in Kic values obtained than the model implemented by the method of finite elements for the virtual nodal displacement through plateau function. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Solución de las ecuaciones de poisson-nerst-planck usando latticeboltzmann Lattice-boltzmann solution of the poisson-nerst-planck equation F Fonseca1 1 Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Las ecuaciones de Poisson-Nernst-Planck (PNP), determinan la concentración de iones através del balance estadístico entre el gradiente de concentración y el potencial eléctrico y del sistema es dado por la ecuación de Poisson. El modelo PNP ha sido aplicado al crecimiento pasivo de superficies en hierro, al modelamiento de canales íónicos o en forma más general a la microfluídica. En este trabajo se da solución a las ecuaciones PNP usando la técnica de Lattice-Boltzmann. Los resultados de la simulación se contrastan con las soluciones analíticas, basados en la teoría de GouyChapmann encontrando buena concordancia. Abstract. Poisson Nernst-Planck equations (PNP), determine the ion concentration using the statistical balance between the concentration gradient and the electrical potential and the Poisson reports the electric potential of the system. The PNP model has been applied to passive iron surface growth, the modelling of ionic channels or more generally to the microfluidic. This paper gives solution to the PNP equations using the Lattice-Boltzmann technique. The simulation results are compared with the analytical theory based on the Gouy-Chapmann finding good agreement. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Simulación autoconsistente de un haz de electrones en un campo magnético homogéneo con una onda viajera en modo circular TE11 Self consistent simulation of an electron beam in a homogeneous magnetic field with a traveling wave in a circular mode TE11 H Gutiérrez-Amaya1, E A Orozco1 and V D Dugar-Zhabon1 1 Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Es conocido que un electrón moviéndose en un campo magnético uniforme puede ser acelerado por una onda electromagnética que se propaga paralela a dicho campo, manteniendo la condición de resonancia ciclotrónica a lo largo de su movimiento. Este automantenimiento se logra compensando la disminución de la frecuencia ciclotrónica, asociada al incremento de la energía del electrón, con el corrimiento Doppler de la frecuencia de la onda percibida por este a medida que aumenta su velocidad longitudinal. Esta condición puede ser afectada por la presencia de otros campos; por ejemplo, el campo autoconsistente asociado a un haz relativamente denso. En este trabajo se estudia dicha influencia sobre las condiciones de resonancia ciclotrónica de un haz de electrones acelerado por un campo de microondas modo TE 11 en una guía de ondas de sección trasversal circular, junto con un campo magnetostático uniforme paralelo al eje de la guía de ondas. Se muestra que un haz monoenergético de 1 A inyectado con una energía de 1 keV en un campo magnético de 0.0139 T es acelerado autoresonantemente por una onda de 1 kV/cm de amplitud y 2.45 GHz de frecuencia, evidenciando una dispersión de la energía del haz asociada con el campo autoconsistente. Abstract. It is known that an electron moving in a uniform magnetic field can be accelerated by an electromagnetic wave propagating parallel to that field, keeping the cyclotron resonance condition along its movement. This self-maintenance is achieved by compensating the decrease of the cyclotron frequency, associated with the increasing energy of the electron, with the Doppler shift of the frequency of this wave perceived as the longitudinal speed increases. This condition can be affected by the presence of other fields; for example, the self-consistent field associated with a relatively dense beam. In this work this influence on the conditions of cyclotron resonance of an electron beam accelerated by a microwave field in a TE 11 mode waveguide of a circular cross section, with uniform magnetostatic field parallel to the axis of the waveguide field is studied. It is shown that a monoenergetic beam of 1 A injected with an energy of 1 keV in a magnetic field of 0.0139 T is accelerated in self-resonance by a wave of 1 kV / cm in amplitude and 2.45 GHz frequency, showing a dispersion of the beam energy associated with the self-consistent field. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Modelamiento del ensayo de nanoindentación instrumentada en un sistema recubrimiento / interfaz / sustrato usando elementos finitos Modeling instrumented nanoindentation test on a film / Interface / substrate system using finite element A Gomez-Ovalle1, J M González1, C Ortega1 and F Sequeda1 1 Grupo de Investigación Recubrimientos Duros y Aplicaciones Industriales (RDAI), Universidad del Valle, Cali, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Se analizó el comportamiento mecánico del sistema recubrimiento/ interfaz/ substrato ante una carga axial generada experimentalmente por nanoindentación instrumentada a través de una punta piramidal tipo Bercovich comparando con resultados obtenidos por simulación utilizando el método de elementos finitos. Los sistemas analizados fueron recubrimientos de Carburo de Tungsteno (WC) y disulfuro de Tungsteno (WS2) sobre substratos de silicio (111) y acero respectivamente, en monocapa y en multicapas variando el periodo entre 60 nm y 75 nm (3 μm espesor total para WC y 1.5 μm para WS2). En el ensayo de indentación se generó un perfil de durezas analizando el decremento en las propiedades mecánicas del recubrimiento asociado al efecto del sustrato y las fallas generadas. Para la simulación de la interfaz del sistema se utilizó el modelo de zonas cohesivas, introduciendo planos cohesivos en la interfaz entre el recubrimiento y el substrato e incluyendo planos coincidentes con los vértices de la punta, para simular las posibles fallas de agrietamiento y relacionarlas con las fallas cohesivas y de delaminación en el sistema. Se estableció una relación entre las curvas de cargadesplazamiento (P-h) generadas experimentalmente y las obtenidas por elementos finitos para establecer las cargas críticas de falla. Abstract. The mechanical behaviour of the coating / interface / substrate system to an axial load generated was analysed experimentally by instrumented nanoindentation, through a pyramidal Bercovich tip and compared with results obtained by simulation using the finite element method. The systems are composed of tungsten carbide (WC) and tungsten disulphide (WS2) coatings on silicon substrates (111) and steel respectively in monolayer and multilayer, varying the period between 60 nm and 75 nm (total thickness of 3 um and 1.5 um respectively). In the indentation test hardness profile was generated to examine the decrease in the mechanical properties of the coating, which was associated with the substrate and the effect of failures generated such as delamination and cracking For the simulation of the interface, the cohesive zone model was used, introducing cohesive planes at the interface between the coating and the substrate and including planes coincide with the vertices of the tip to simulate the possible failures of cracking and relate this with cohesive failures and delamination between the film and substrate A comparison between the load-displacement curves (P-h) obtained by experimentation and other generated by finite elements was made, thus critical loads for delamination and cracking were established. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Aproximación atómica para el modelo de anderson periódico: cálculo de propiedades termodinámicas Atomic approach for the anderson lattice: thermodynamic computations F I Espitia-Castañeda1, R Franco1, J Silva-Valencia1, T Lobo2, M S Figueira2 and M E Foglio3 1 Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia 2 Instituto de Física, Universidade Federal Fluminense, Niterói, Rio de Janeiro, Brasil 3 Instituto de Física, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, Sao Paulo, Brasil E-mail: [email protected] Resumen. Extendemos el formalismo de la denominada aproximaciòn atòmica para el caso de la impureza de Anderson al caso de la red de Anderon, basicamente a partir de la funciòn de Green del estado f en la aproximaciòn atòmica para el caso de la impureza, teniendo en cuenta la distribución periódica de los estados localizados en el caso de la red, “construimos” la correspondiente función de Green para el caso periódico. Llevamos en cuenta la satisfacción de los principios de conservación en el proceso de dispersión mecánico–cuántico de los electrones de conducción por parte de los estados localizados; empleando la función de Green obtenida para calcular la energía libre de Helmholtz, con esta, obtenemos las propiedades termodinámicas del sistema: Calor Especifica, Entropía y Susceptibilidad Magnética para un compuesto metálico. Discutimos nuestros resultados, realizando una comparación con los obtenidos por otros métodos teóricos. Abstract. We extent the atomic approach for the impurity Anderson model to the Anderson lattice, basically we takes into account the periodicity of the system, in order to “construct” the localized f Green function of the model, employing the f Green functions obtained for the impurity case. We takes into account the conservation principles in the quantum scattering process of the conduction electrons for the periodic localized states of the model; employing the obtained Greens functions in order to compute the Helmholtz free energy and with it, obtained the thermodynamics properties; Specific Heat, Entropy and Magnetic Susceptibility for a metallic compound. We discuss our results, doing a comparison of our results whit the obtained for other theoretical methods. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Simulación por el método de montecarlo de la fabricación de nanoporos en la superficie de un monocristal Simulation by montecarlo method of nanoporous growth in the surface of a single crystal B A Garzón-Cifuentes1, J Jaramillo-Ramírez1, L Tirado-Mejía1 and H Ariza-Calderón1 1 Instituto Interdisciplinario de las Ciencias, Universidad del Quindío, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. En los últimos años la simulación por computador ha ganado un espacio importante en el ámbito científico, permitiendo realizar un puente entre el análisis teórico y el experimental, principalmente en investigaciones con condiciones imposibles de establecer con la tecnología actual. Las simulaciones por el método de Montecarlo, método estadístico para la solución de problemas a partir de un modelo probabilístico artificial, son ampliamente usadas en el estudio de materiales, describiendo comportamientos o ayudando a comprender fenómenos físicos debidos a características estructurales, morfológicas y magnéticas, entre otras. Partiendo de esta premisa se propone un modelo que describe la disolución orientada de la superficie de un material monocristalino (compuesto A) mediante una solución líquida subsaturada, obteniéndose una superficie estructurada con nanoporos. Se presenta una comparación de los resultados obtenidos en la disolución simulada con los resultados experimentales obtenidos en el sistema de Epitaxia en Fase Líquida para sustratos de GaSb, señalando las modificaciones necesarias del modelo para lograr un mejor ajuste al experimento. Adicionalmente en este trabajo se plantea la simulación de la deposición de otro material (compuesto B) sobre la superficie estructurada del sustrato emulando procesos físicos con parámetros variables presentes en la dinámica de crecimiento epitaxial cuyos resultados podrán ser utilizados en el diseño del proceso experimental. Abstract. In recent years, computer simulation has played an important role on science, allowing to make a bridge between theoretical and experimental analysis, mainly in researches where experimental conditions are difficult to achieve. Simulations by the Monte Carlo method, statistical method for solving problems from an artificial probabilistic model, are widely used in the study of materials, describing behaviors or helping to understand physical phenomena due to materials characteristics: structural, morphological and magnetics, between others. Using Montecarlo method we propose a model that describes the preferential dissolution of the surface of a single crystal material (compound A) through an undersaturated liquid solution, obtaining a structured surface with nanopores. We show a comparisson of the results obtained in the dissolution simulation with the experimental results obtained in a Liquid Phase Epitaxy system for GaSb substrates, indicating the necessary modifications of the model to achieve a better adjustment to experiment. Additionally in this paper we proposed the simulation of deposition of another material (compound B) on the structured substrate surface emulating physical processes including variation in the dynamics of epitaxial growth. The obtained results can be used in designing the experimental process for embedded microstructures growth. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Diagramas de fase de estado base para el modelo de ising de espines mixtos 2 y 5/2 Ground state phase diagrams for the mixed ising 2 and 5/2 spin model N De-La-Espriella1, C Ortega1 and L Sánchez1 1 Departamento de Física, Grupo Avanzado de Materiales y Sistemas Complejos (Gamasco), Universidad de Córdoba, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. We investigate the behavior of ground state phase diagrams of a mixed Ising spins model on a bipartite square lattice of spins S = 2 and σ = 5/2. The proposed Hamiltonian includes coupling to first and second neighbors, and crystal field interactions between sublattices. In the phase diagrams, according to the combination of the parameters in the Hamiltonian, multiphase points, disordered regions, and various structures are presented. Phase diagrams of the ground state are useful to check the reliability of the numerical results for the phase diagrams at finite temperature and allow exploring regions where important magnetic behaviors could arise. Abstract. Investigamos el comportamiento de diagramas de fase de estado base de un modelo de Ising de espines mixtos sobre una red cuadrada bipartita de espines S = 2 y σ = 5/2. El Hamiltoniano propuesto incluye acoplamiento a primeros y segundos vecinos e interacciones de campo cristalinos entre las subredes. En los diagramas de fase, de acuerdo a la combinación de los parámetros en el Hamiltoniano, se presentan puntos multifásicos, regiones desordenadas y diversas estructuras. Los diagramas de fase de estado base son útiles para chequear la confiabilidad de los resultados numéricos de los diagramas de fase a temperatura finita y permiten explorar regiones donde podrían surgir importantes comportamientos magnéticos. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Efectos de un campo magnético externo sobre un ferrimagneto de ising de espines mixtos 3/2 y 5/2: un estudio monte carlo Effects of an external magnetic field on a mixed spin-3/2 and spin5/2 Ising ferrimagnet: a Monte Carlo study N De-La-Espriella1, C Mercado 1 and L Sánchez1 1 aDepartamento de Física, Grupo Avanzado de Materiales y Sistemas Complejos (Gamasco), Universidad de Córdoba, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. The magnetic properties of a ferrimagnetic mixed spin-3/2 and spin-5/2 Ising model with two crystal fields, in a longitudinal magnetic field, are studied by Monte Carlo simulations. The role of the different interactions in the Hamiltonian is explored. We investigate the thermal variations of the total magnetization and present phase diagrams. Depending on the region of the parameter space, we find some interesting phenomena such as compensation temperatures, and first order phase transitions. Our results for this model differ from earlier results obtained with mean field theories. Abstract. Se estudian mediante simulaciones Monte Carlo, las propiedades magnéticas de un modelo de Ising ferrimagnético de espines mixtos 3/2 y 5/2, con dos campos cristalinos en un campo magnético longitudinal. Se explora el papel de las diferentes interacciones en el Hamiltoniano. Investigamos las variaciones térmicas de la magnetización total y presentamos los diagramas de fase. Dependiendo la región de los espacios de parámetros, hallamos algunos fenómenos interesantes, tales como temperaturas de compensación y transiciones de fase de primer orden. Nuestros resultados para este modelo difieren de resultados anteriores obtenidos con teorías de campo medio. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Evolución de los lóbulos de Mott con el parámetro de interacción de intercambio de espín de bosones con espín 1 en una red óptica Mott lobes evolution with the spinexchange interaction parameter of Spin1 Bosons in an optical lattice A F Hincapie1, R Franco1 and J Silva-Valencia1 1 Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia E-mail: [email protected] Resumen. El reciente progreso en arreglos experimentales ha abierto la puerta para nuevas ideas en física. Por ejemplo, las redes ópticas usadas como simuladores de experimentos de la materia condensada. Recientemente por medio de trampas ópticas, se han confinado átomos alcalinos como el 87Rb o el 23Na en redes ópticas sin congelar su componente de espín. El Hamiltoniano efectivo que describe estos sistemas es el propuesto en el modelo de BoseHubbard con espín1. Este Hamiltoniano muestra una transición de fase cuántica de un estado super fluido a un estado aislante de Mott. Esta transición de fase ha sido estudiada para el caso sin espín [PRB 40, 546(1998), PRL 81, 3102(1998)], y para el caso con espín se ha usado el grupo de renormalización de la matriz densidad (DMRG) [PRL 95, 240404(2005)] y simulaciones con montecarlo cuántico (QMC) [PRL 102, 140402(2009)]. Nosotros estudiamos bosones con espín sobre una red óptica unidimensional. Consideramos interaccion ferromagnética (U2<0) y antiferromagnética (U2>0). Usando el DMRG determinamos el diagrama de fase para los dos primeros lóbulos, reportamos la evolucion del primer y segundo lóblulo en relación con el parámetro de interacción de intercambio de espín. Obtuvimos que el primer lóbulo se suprime a medida que la |U2| disminuye, y el segundo lóbulo crece a medida que aumenta |U2|. Encontramos una expresión análitica de la evolución del punto critic respecto a U2 para ambos casos. Abstract. Recent progress in experimental setups has opened the door to new ideas in physics. For instance, the optical lattices used as quantum simulators for experiments in condensate matter. Recently by purely optical traps alkalimetal atoms like 87Rb or 23Na has been confined in optical lattices without freezing the spin componet. The effective Hamiltonian to describe this systems is the Spin1 BoseHubbard model. This Hamiltonian shows a quantum phase transition from a superfluid state to a Mott insulator state. This phase transition has been studied [PRB 40, 546(1998), PRL 81, 3102(1998)] for the spinless case, and for the spin case using the density matrix renormalization group (DMRG) [PRL 95, 240404(2005)] and using quantum Monte Carlo (QMC) [PRL 102, 140402(2009)]. We study the Spin1 Bosons loaded on an onedimensional optical lattice, we consider a ferromagnetic (U2<0) and antiferromagnetic (U2>0) interaction, We use the DMRG to determine the phase diagram for the two firsts lobes we report the evolution of the first and second Mott lobe respect to spin exchange interaction parameter, we obtain that the first is suppressed as |U2| increases, and the second grows as |U2| increases. We find an expresion that describes the critical point evolution respect to U2 for both cases. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Algoritmo PIC electrostático bidimensional para el estudio del plasma producido por láser en el vacío 2D electrostatic PIC algorithm for studying laser-induced plasma in vacuum C A Álvarez1, F Correa1 and H Riascos1 1 Grupo Plasma, Láser y Aplicaciones, Universidad Tecnológica de Pereira, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. El método Particle-In-Cell (PIC) es ampliamente usado para simular modelos cinéticos del plasma. Se implementa un algoritmo PIC electrostático bidimensional para simular la expansión de una pluma de plasma producida por láser. Para calcular el potencial y el campo eléctrico se usan condiciones de frontera Dirichlet y periódicas para las direcciones X (perpendicular al sólido ablacionado) e Y, respectivamente. La solución de la ecuación de Poisson emplea la librería FFTW3 y el Laplaciano de cinco puntos para calcular el potencial eléctrico. El cálculo del campo eléctrico se lleva a cabo usando el método de diferencias finitas centradas. Mediante un esquema Leap-Frog se calculan las posiciones y velocidades de las partículas en cada iteración. Se divide el análisis de la expansión de la pluma en dos etapas, la de Emisión y de post-emisión. En la fase de emisión (mientras el láser está encendido), se observa una rápida expansión de los electrones mientras los iones permanecen cerca a la superficie del material ablacionado. En la etapa de post-emisión (con el láser apagado), la separación de carga produce un campo eléctrico que acelera los iones dando lugar a la formación de un Frente Iónico con energías del orden de los KeV por partícula. Al final de la expansión, los electrones más rápidos escapan del espacio de simulación y se observa una distribución casi homogénea de iones y electrones, disminuyendo la magnitud del campo eléctrico y las interacciones coulombianas. Abstract. Particle-In-Cell (PIC) method is widely used for simulating plasma kinetic models. A 2DPIC electrostatic algorithm is implemented for simulating the expansion of a laser-induced plasma plume. For potential and Electric Field calculation, Dirichlet and periodic boundary conditions are used in the X (perpendicular to the ablated material) and Y directions, respectively. Poisson-solver employs FFTW3 library and the five-point Laplacian to compute the electric potential. Electric field calculation is made by central finite differences method. Leap-frog scheme updates particle positions and velocities at each iteration. Plume expansion analysis is split into the Emission and Post-Emission stages. In the Emission phase (while the laser is turned on), fast electron expansion is observed and ion particles remain near the surface of the ablated material. In the post-emission stage (with the laser turned off) the charge separation produces an electric field that accelerates the ions leading to the formation of a KeV per particle Ion-Front. At the end of the expansion, fastest electrons escape from the simulation space; an almost homogeneous ion-electron distribution is observed, decreasing the electric field value and the Coulomb interactions. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Propiedades estructurales y electronicas del V5 Z3 (Z = Si, C y Ge) Structural and electronic properties of V5 Z3 (Z = Si, C and Ge) M J Espitia-Rico1, J H Díaz-Forero1 and E F Cudris 1 1 Grupo GEFEM, Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Bogotá D.C., Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Los siliciuros de metales de transición presentan una alta estabilidad química en ambientes corrosivos, alta resistencia a la compresión y una alta resistencia a temperaturas elevadas. Esto los hace adecuados para el recubrimiento de las herramientas de corte y desarrollo de circuitos integrados que operan a altas temperaturas. En particular los siliciuros de vanadio se ha estudiado ampliamente experimentalmente e investigado utilizando primeros principios basados en la teoría funcional de la densidad (DFT). El Vanadio y el silicio forman varios compuestos binarios; las estructuras más caracterizadas tienen las composiciones V: Si = 3: 1, 5: 3, 6: 5 y 1: 2, y la estructura más estable es la V5Si3. Debido a las características comunes de los elementos del grupo IVA, se estudia la estabilidad de fase, propiedades electrónicas, elásticas y termodinámicas de V5 Z3,con Z = Si, C y Ge. El análisis realizado basado en la teoría de funcional de la densidad (DFT). Se obtiene la energía en función del volumen, el enrejado parámetro, el módulo de compresibilidad, la entalpía de formación, la estructura de bandas. Abstract. The transition metal silicide exhibit high chemical stability in corrosive environments, high resistance to compression and high strength at elevated temperatures. This makes them suitable for coating the cutting tools and development of integrated circuits that operate at high temperatures. In particular the vanadium silicides has been extensively studied experimentally and investigated by using first principles calculations based on the density functional theory (DFT). Vanadium and silicon form several binary compounds; the most well characterized structures have the compositions V:Si = 3:1, 5:3, 6:5 and 1:2, and the most stable structure is the V5Si3. Due to common features of elements of group IVA, we study the phase stability, electronic, elastic and thermodynamic properties of V5 Z3, with Z = Si, C and Ge. The analysis performed based on the theory of density functional (DFT). Is obtained the energy versus volume, the lattice parameter, the bulk modulus, the formation enthalpy, the band structure and density of states for each structure. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Generalización de las ecuaciones de conducción iónica Generalization of ionic conduction equations A Palchucán1 and H Correa1 1 Universidad del Quindío, Armenia, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Los conductores iónicos sólidos se pueden dividir en dos categorías 1) conductores iónicos solidos cristalinos y 2) electrolitos solidos poliméricos, además de estos materiales, estudios reciente muestran que existe una nueva categoría: 3) los compositos formados por electrolitos sólidos cristalinos dopados con un material bloqueante (grafito o alúmina). Cuando se realizan ajustes de conductividad iónica como función la temperatura, para 1), 2) y 3) existen ecuaciones fenomenológicas o modelos que dan información de los portadores de carga dentro de estos materiales. Los modelos para 1) y 2) son estudiados ampliamente en la literatura, mientras que el modelo para 3) solo se tiene una hipótesis. Estos modelos son: el Modelo Arrhenius, el modelo VTF y c) el modelo Rodríguez-Buchelli. En el presente aunque se conoce que la conductividad iónica es un proceso que es activado térmicamente, no se tiene una ecuación explicita que generalice las ecuaciones anteriormente mencionadas, se propone entonces una ecuación fenomenológica generalizada que integrar los tres modelos anteriores mencionados en uno solo. Además esta nueva ecuación fenomenológica hace algunas correcciones en el modelo de Rodríguez-Buchelli y mejora los ajustes de los datos experimentales. Abstract. Solid ionic conductors can be divided into two categories 1) crystalline solid ionic conductors and 2) solid polymer electrolytes, in addition to these materials, recent studies show that there is a new category 3) the composites formed by crystaline solid ionic conductors doped material blocker (graphite or alumina). When is plotting ionic conductivity as a function of temperature, for 1), 2) and 3) are phenomenological equations which give information about charge carriers within these materials. Models 1) and 2) are widely studied in the literature, while the model for 3) has only a hypothesis. These models are the Arrhenius's model, the model VTF c) Rodriguez-Buchelli's model. Nowadays although it is known that the ionic conductivity is a process which is thermally activated, you do not have an equation explicitly that generalizes the above equations, in this work is proposed a generalized phenomenological equation that integrate the three previous models mentioned in one. Furthermore, this new phenomenological equation makes corrections to the model Rodríguez-Buchelli and improves settings experimental data. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Control del enredamiento átomo-átomo mediante el efecto stark dinámico Control of atom-atom entanglement by the dynamic stark effect O Calderón1 and K M Fonseca-Romero2 1 Laboratorio de Óptica Cuántica, Universidad de los Andes, Bogotá D.C., Colombia 2 Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Demostramos que usando el corrimiento Stark se puede aumentar el enredamiento átomoátomo producido por el paso sucesivo de dos átomos de Rydberg de tres niveles a través de una cavidad monomodo sin pérdidas. Suponemos que los átomos se preparan en su estado excitado y que interaccionan con el campo durante el mismo intervalo de tiempo. Empleando una teoría de perturbaciones motivada por argumentos físicos, obtenemos un Hamiltoniano efectivo de dos niveles, cuya validez se establece mediante el cálculo de una fidelidad del modelo. Mostramos que, dentro de los límites de validez de la aproximación, se puede controlar el enredamiento atómico cambiando la frecuencia del campo de la cavidad. El máximo valor de enredamiento que se puede obtener es tal que el valor de la concurrencia al cuadrado es de 4/27. Abstract. We demonstrate that the atom-atom entanglement produced by the successive passage of two three-level Rydberg atoms across a single-mode lossless cavity can be enhanced using the Stark shift. The atoms are assumed to be prepared in their excited states and to interact with the field during the same amount of time. Employing a physically motivated perturbation-theory approach, we obtain an effective two-level Hamiltonian, whose validity is assessed by using a measure of model fidelity. We show that, within the limits of validity of the approximation, atomic entanglement can be controlled by changing the frequency of the cavity field, and can be enhanced up to a maximum where the squared concurrence attains the value 4/27. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Del tunelamiento secuencial al tunelamiento correlacionado de dos bosones From sequential to correlated tunneling of two bosons R G Avella1, R R Rey-González1 and K M Fonseca-Romero1 1 Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Se estudia la transición del tunelamiento secuencial al tunelamiento correlacionado de un par de bosones idénticos confinados en un doble pozo simétrico, usando un formalismo variacional dependiente del tiempo. Al aumentar la magnitud de la interacción de corto alcance entre los dos bosones encontramos que la probabilidad de encontrar los dos bosones en el mismo lado del potencial presenta tres regímenes. Inicialmente se presenta una región de batimientos, luego una región de cuasiperiodicidad con puntos de periodicidad, y finalmente una región de periodicidad. Al examinar la probabilidad de tener un bosón a cada uno de los lados de la barrera, vemos que al aumentar la interacción entre los bosones se pasa de un régimen en que los bosones pasan uno después del otro, a un régimen en que los bosones tunelan simultáneamente. Abstract. The sequential to correlated tunneling transition of two identical bosons confined in a symmetrical double well potential is studied using a time dependent variational formalism. Increasing the strength of the short range boson-boson interaction, the probability of finding both bosons in the same well allow to identify three regimes. Initially, this probability display beatings, then it becomes quase periodical with points of periodicity; finally, this probability changes periodically. Based on the dynamics of the probability of finding one boson on each well, we find that as the boson-boson interaction increases, tunnelling changes from a regime where one boson tunnels after the other to a regime in which they tunnel together. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Análisis morfológico de aceros al carbono mediante geometría fractal Morphological analysis of carbon steels using fractal geometry D A Prada1, C P González1, P E Vera1 and M A Álvarez2 1 Grupo de Investigación en Materiales (GIM), Departamento de Ciencias Básicas, Universidad Pontificia Bolivariana, Bucaramanga, Colombia 2 Escuela de Matemáticas, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. En el presente trabajo se presentan los resultados prelimintares del analisis morfologico de la aleación Fe0.59Mn36.5Al3.9C0.24Cu0.39 % Wt. Dicha aleación fue preparada por aleamiento mecánico con varios tiempos de molienda, luego compactada en caliente a varias presiones y finalmente se sometieron a un proceso de sinterización. Las muestras fueron caracterizadas estructuralmente, mediante técnicas experimentales tales como: difracción de rayos x y microscopia electrónica de barrido. Cada micrográfica se analizó mediante dimensión fractal utilizando el método de Box Counting en 2D; este tipo de herramienta permite asignar un valor numérico a la región a la cual se le ha aplicado la técnica. Dicho valor numérico es asociado a las propiedades obtenidas mediante las tecnicas experimentales tales como microdureza. Abstract. In this paper we present the preliminary results of morphological analysis of Fe0.59Mn36.5Al3.9C0.24Cu0.39 % Wt alloy. This alloy was prepared by mechanical alloying with various milling times, then hot compacted at various pressures and finally underwent presented a sintering process. The samples were characterized structurally by experimental techniques such as: Xray diffraction and scanning electron microscopy. Each micrograph was analyzed by fractal dimension using the Box Counting method in 2D; this type of tool allows you to assign a numerical value to the region which has been applied the technic. This numerical value is associated with the properties obtained by experimental techniques such as microhardness. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Simulación computacional de una nueva fuente compacta autoresonante de rayos x basada en el modo rectangular TE102 Computational simulation of a novel compact autoresonant x ray source based on TE102 rectangular mode A M Herrera1,2, E A Orozco2 and V D Dugar-Zhabon2 1 Heidelberg University, Heidelberg, Germany 2 Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. La interacción ciclotrónica autoresonante espacial de un haz de electrones con microondas del modo rectangular TE102 es simulada computacionalmente por primera vez. Se muestra que en estas condiciones los electrones del haz pueden alcanzar energías que son suficientes, por ejemplo, para generar rayos X duros. El modelo físico consiste en una cavidad rectangular alimentada por un magnetrón a través de una guía de ondas con un aislante de ferrita, una ventana de iris y un sistema de bobinas de corriente continua que induce un campo magnético axialmente simétrico. El perfil del campo magnético 3D es tal que mantiene el haz de electrones en el régimen de autoresonancia ciclotrónica a lo largo de toda la trayectoria del haz. Para simular la dinámica del haz se desarrolló un código electromagnético partícula en celda autoconsistente 3D. Se muestra que un haz de electrones de 1 A inyectado con una energía de 12 keV se acelera hasta alcanzar la de energía de 250 keV en una distancia del orden de 20 cm por un campo de microondas de 2,45 GHz una amplitud de 14 kV/cm. Abstract. The space cyclotron autoresonance interaction of an electron beam with microwaves of TE102 rectangular mode is simulated for the first time. It is shown that in these conditions the beam electrons can achieve energies which are sufficient, for example, to generate hard xrays. The physical model consists of a rectangular cavity fed by a magnetron oscillator through a waveguide with a ferrite isolator, an iris window and a system of dc current coils, to induce an axially symmetric magnetic field. The 3D magnetic field profile is that which maintains the electron beam in the space autoresonance regime. To simulate the beam dynamics, a 3D full selfconsistent electromagnetic particleincell code is developed. It is shown that the injected 12 keV electron beam of 1 A current is accelerated to energy of 250 keV at a distance of an order of 20 cm by 2.45 GHz standing microwave field with amplitude of 14 kV/cm. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Simulación electromagnética en 3D de un rayo de electrones acelerados en autoresonancia espacial 3D Electromagnetic simulation acceleration of electron beams of space autoresonance V D Dugar-Zhabon1, J D González2 and E A Orozco1 1 Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia 2 Facultad de Ingeniería, Universidad del Magdalena, Santa Marta, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Se presentan los resultados de un total de simulaciones electromagnéticas de la aceleración de haces de electrones por un campo electromagnético lineal TE112 polarizado a través del mecanismo aceleración de autoresonancia espacial (SARA). En las simulaciones, tanto el campo eléctrico autoconsistente y el campo magnético auto-consistente producida por el haz de electrones se incluyen en el código 3D Particle-en-Cell (PIC). En este sistema de aceleración, el perfil del espacio del campo magnetostático mantiene los haces de electrones en el régimen SARA lo largo de sus trayectorias. La evolución de la densidad de corriente del haz se calcula aplicando el método de conservación de la carga. El campo magnético total en las posiciones superpartícula PIC se encuentra mediante el empleo de la interpolación trilineal de los datos del nodo de la malla. La ecuación de Newton-Lorentz relativista presentado en forma de diferencias finitas centrado se soluciona utilizando el algoritmo de Boris que proporciona la visualización del camino de electrones del haz y la evolución de la energía. El artículo hace una comparación entre los datos obtenidos de las simulaciones electromagnéticas completas y los resultados derivados de la ecuación de movimiento se representan en una aproximación electrostática. Se ha encontrado que el campo magnético auto-consistente es un factor que mejora las condiciones de fase de resonancia y reduce la energía del haz propagación. Abstract. The results of a full electromagnetic simulations of the electron beam acceleration by a TE112 linear polarized electromagnetic field through space autoresonance acceleration (SARA) mechanism are presented. In the simulations, both the self-sustaned electric field and self-sustained magnetic field produced by the beam electrons are included into the elaborated 3D Particle-in-Cell (PIC) code. In this acceleration system, the space profile of the magnetostatic field maintains the electron beams in the SARA regime along their trajectories. The beam current density evolution is calculated applying the charge conservation method. The full magnetic field in the PIC superparticle positions is found by employing the trilinear interpolation of the mesh node data. The relativistic Newton-Lorentz equation presented in the centered finite difference form is solved using the Boris algorithm that provides visualization of the beam electrons pathway and energy evolution. The article makes a comparison between the data obtained from the full electromagnetic simulations and the results derived from the motion equation depicted in an electrostatic approximation. It is found that the self-sustained magnetic field is a factor which improves the resonance phase conditions and reduces the beam energy spread. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Superconductores de dos bandas: desarrollo teórico de las ecuaciones TDGL Two-band superconductors: theoretical development of TDGL equations J D González1, J E González2 and J Barba-Ortega2 1 Facultad de Ingeniería, Universidad del Magdalena, Santa Marta, Colombia 2 Universidad Pontificia Bolivariana, Bucaramanga, Colombia 3 Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Obtenemos el formalismo extendido de la teoría de Ginzburg-Landau (GL) para un superconductor de dos bandas utilizando una expansión sistemática del funcional de la energía-libre en potencias alrededor de una pequeña desviación de la temperatura crítica. Las dos órdenes más bajos de esta expansión producen la ecuación para Tc y la teoría GL estándar. En estudios anteriores se muestra que el modelo GL de una sola banda no se puede utilizar para describir la diferencia en los perfiles espaciales de los condensados de dos bandas, pero la teoría GL estándar es extendida en este trabajo para obtener un formalismo GL en el que es posible describirlo. El funcional obtenido de un superconductor de dos brechas contiene el término de interacción entre los dos condensados de superconductores. Esta propiedad permite un análisis de las diversas propiedades magnéticas de un superconductor de dos brechas. Abstract. We derive the extended Ginzburg-Landau (GL) formalism for two-band superconductor using a systematic expansion of the free-energy functional in powers of the small deviation from the critical temperature. The two lowest orders of this expansion produce the equation for Tc and the standard GL theory. In previous studies it is shown that the single-band GL model can not be used to describe the difference in the spatial profiles of the two-band condensates, but the standard GL theory is extended in this work to obtain a GL formalism in which is possible to describe it. The obtained functional of a two-gap superconductor contains the interaction term between the two superconducting condensates. This property allows a analysis of various magnetic properties of a two-gap superconductor. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Análisis numérico de la configuración de vórtices en el estado flux flow Numerical analysis of the vortex structure in the flux flow state J D González1, R Beltrán1 and J Barba-Ortega2 1 Facultad de Ingeniería, Universidad del Magdalena, Santa Marta, Colombia 2 Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Consideramos placa mesoscópica hecha de material superconductor tipo II, que se sumerge en un medio aislante. Para poder calcular la dinámica del condensado superconductor en superconductores muestra bajo conmutación brusca de la corriente dc, resolvimos el formalismo Ginzburg-Landau (GL) para la descripción del sistema superconductor. Así, en este trabajo se presenta una secuencia para el desarrollo de esta teoría fenomenológica de los superconductores. El tiempo de respuesta del condensado superconductor a la corriente aplicada se analiza como una función de la temperatura, la corriente aplicada, y el tamaño de la muestra. Abstract. We consider mesoscopic superconducting slab made of type-II material, which are immersed in an insulating media. To be able to calculate the dynamics of the superconducting condensate in superconducting sample under abrupt switching on of dc current, we solved the Ginzburg-Landau (GL) formalism for the description of the superconducting system. Thus, in this work we present a sequence for the development of this phenomenological theory for superconductors. The response time of the superconducting condensate to the applied current is analysed as a function of temperature, the applied current, and the sample size. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Experimentación virtual en electromagnetismo, mecánica y óptica: aprendizaje basado en la web Virtual experimentation in electromagnetism, mechanics and optics: web-based learning J H Escobar1, H Sánchez1 and J D González1 1 Facultad de Ingeniería, Universidad del Magdalena, Santa Marta, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Este trabajo presenta un desarrollo computacional para ser utilizado en la enseñanza de la ciencia como una herramienta para los estudiantes, así como para el profesor en el aula. Durante el proceso de aplicación de los laboratorios virtuales de electromagnetismo, mecánica y óptica de los estudiantes habían mostrado una creciente capacidad para aprender estos temas específicos de física utilizando un entorno de aprendizaje basado en la Web. En este trabajo los laboratorios virtuales nuevos se describen en su estructura, así como su arquitectura. Abstract. This paper presents a computational development to be used in the teaching of science as a tool for the students as well as to the teacher in the classroom. During the process of application of virtual laboratories of electromagnetism, mechanics and optics the students had shown a increasing ability to learn this specifics physics topics using a Web-based learning environment. In this work the novel virtual laboratories are described in its structure as well as its architecture. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Tunelamiento del electrón resonante de un donador asistido en una heteroestructura de doble barrera bajo campos magnéticos inclinados: un estudio teórico Donor-assisted resonant electron tunneling in double-barrier hetero-structures under tilted magnetic fields: A theoretical study H Paredes1, C L Beltrán-Ríos1 and J C Arce2 1 Escuela de Física, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia 1 Departamento de Química, Universidad del Valle, Cali, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Un estudio teórico de las curvas características de corriente-voltaje de un heteroestructura de doble barrera dopada con una capa de donadores poca profunda en el centro del pozo y se somete a un campo magnético inclinado con respecto a la dirección de crecimiento. Los materiales se supone que poseen redes cúbicas simples, la estructura electrónica del sistema se modela por medio de un hamiltoniano de enlace fuerte de una sola banda, y la corriente se evalúa empleando el formalismo de no equilibrio Keldysh fuera del equilibrio. Los resultados revelan la magnetocompression de la función de onda de los donantes, en buen acuerdo cualitativo con el informe experimental de Patané et al. [Phys. Rev. Lett. 105, 236 804 (2010)]. Abstract. A theoretical study of the current-voltage characteristics of a double-barrier hetero-structure doped with a layer of shallow donors in the middle of the well and subjected to a magnetic field tilted with respect to the growth direction is reported. The parent materials are assumed to possess simple cubic lattices, the electronic structure of the system is modelled by means of a one-band tight-binding Hamiltonian, and the current is evaluated employing the Keldysh none-equilibrium formalism. The results reveal the magneto compression of the donor wave function, in good qualitative agreement with the experimental report of Patané et al. [Phys. Rev. Lett. 105, 236804 (2010)]. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Efecto de un rayo láser de alta intensidad en la energía de enlace de una impureza en un nanocone Effect of a high intensity laser beam on impurity binding energy in a nanocone H Paredes1, C L Beltrán-Ríos1 and W Gutiérrez1 1 Escuela de Física, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Se presentan los resultados teóricos obtenidos mediante el estudio del efecto de un láser de alta frecuencia en la energía de enlace del estado fundamental de una impureza hidrogenoides situado en el eje de un nanocable de GaAs con forma de nanocone. Los resultados se obtuvieron utilizando el método de barrido trigonométrico y el método variacional en el marco de aproximación de la masa efectiva. La energía de enlace se determina en función de la posición de la impureza a lo largo del eje del alambre y la intensidad del campo láser. Los resultados están de acuerdo con los resultados previos obtenidos en sistemas similares. Abstract. We report the theoretical results obtained by studying the effect of an intense high frequency laser on the ground-state binding energy of a hydrogenic impurity located on the axis of a GaAs nanowire with nanocone shape. The results were obtained using the trigonometric sweep method and variational scheme in the effective mass approximation framework. The binding energy is determined according to the position of the impurity along the axis of the wire and the intensity of the laser field. The results agree with previous results obtained in similar systems. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología La densidad de corriente y de estado en nanoestructuras semiconductoras con impurezas magnéticas diluidas Current density and state semiconductor nanostructures density in diluted magnetic S T Pérez-Merchancano1, H Paredes-Gutiérrez2 and J A Zuñiga1 1 Departamento de Física, Universidad del Cauca, Popayán, Colombia 2 Escuela de Física, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Se estudia en este trabajo las componentes de la densidad de corriente de espín polarizado en diodos de túnel semiconductores magnéticos diluidos con diferentes geometrías de muestra. Calculamos J x V resonante y la densidad de estados. Las curvas de conductancia diferencial se analizan en función del voltaje aplicada y la intensidad del potencial magnético inducido por los iones magnéticos. Abstract. We study in this paper the spin-polarized current density components in diluted magnetic semiconductor tunnelling diodes with different sample geometries. We calculate the resonant J x V and the density of states. The differential conductance curves are analyzed as functions of the applied voltage and the magnetic potential strength induced by the magnetic ions. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Evaluación No Destructiva - NDE Non Destructive Evaluation – NDE Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Seguimiento de objetos usando un arreglo periódico de volumen: evaluación numérica Objects traking using a peirodic array of volume: numerical evaluation J A Sanchez-Daza1, M L Molina-Prado1 and N A Arias-Hernández1 1 Grupo de Óptica Moderna, Departamento de Física y Geología, Universidad de Pamplona, Pamplona, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. En este trabajo se presenta un método para el seguimiento de objetos 3D utilizando la sensibilidad de fase de su transformada de Fourier para determinar la posición, el desplazamiento y la orientación de un objeto en movimiento. La orientación y la posición en 3D del objeto se calculan a partir del sistema de formación de imágenes 3D con precisión subvoxel. Un patrón de referencia debe fijarse sobre la superficie del objeto y debe ser registrado por el sistema de imágenes 3D. Este método se basa en un conocimiento a priori de la asociación entre la fase del patrón de referencia y el desplazamiento del objeto, propiedad inherente de la Transformada de Fourier. El patrón de referencia está constituido por una distribución regular de intensidad que se puede representar matemáticamente por tres patrones de franjas ortogonales de volumen cuyo espectro 3D permite generar una distribución 3D de fase continua y absoluta para cada tira de patrón ortogonal. Un valor máximo local de intensidad en el patrón de referencia representa un valor de fase 2πN, donde N corresponde a la franja donde se encuentra el valor deseado. La reconstrucción de la fase absoluta asociado con cada conjunto de franjas de volumen en cada dirección ortogonal permite obtener un punto exacto del patrón, lo que conduce a la determinación de la posición de la ubicación del objeto con precisión subvoxel. Los desplazamientos se calculan a partir de dos posiciones consecutivas. Este trabajo evalúa numéricamente la precisión del este método, sobre parámetros tales como el muestreo, el número de agujeros, el ruido y el contraste. También el método se evalúa en su eficacia en la medición de la orientación. Abstract. In this work a method for tracking 3D objects using sensitivity phase of its Fourier transform to determine the position, displacement and orientation of a moving object is presented. The orientation and 3D position of the object are calculated from the training system of 3D images with subvoxel accuracy. A reference pattern should be fixed on the surface of the object and should be registered by the system of 3D images. This method is based on a priori knowledge of the association between the phase of the reference pattern and object motion, inherent property of the Fourier Transform. The reference pattern consists of a regular intensity distribution can be represented mathematically by three fringes orthogonal patterns whose 3D volume to generate a 3D spectrum distribution continued absolute phase for each strip pattern orthogonal. A local maximum intensity value in the reference pattern represents a phase value 2πN where N corresponds to the range where the desired value is. Reconstruction of the absolute phase associated with each set of fringes in each direction orthogonal volume allows for an exact point of the pattern, leading to the determination of the position of the object's location with subvoxel accuracy. The displacements are calculated from two consecutive positions. This work numerically evaluates the accuracy of this method on parameters such as sampling, the number of dark holes, noise and contrast. Also the method is evaluated to be effective in measuring the orientation. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Estimación del diámetro de defectos superficiales sobre una muestra patrón de plexiglás empleando la técnica de termografía activa infrarroja Estimate of the diameter of surface defects on a pattern specimen made of plexiglas through active infrared thermography M H Medina-Barreto1, J M Giraldo1, A L Ramírez-Hurtado1, L LLamosa2 and B Cruz1 1 Grupo de Investigación en Propiedades Magnéticas y Magnetoópticas de Nuevos Materiales, Departamento de Física, Universidad Tecnológica de Pereira, Pereira, Colombia 2 Grupo de Investigación de Electrofisiología, Departamento de Física, Universidad Tecnológica de Pereira, Pereira, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. En los últimos años el uso de la Termografía Infrarroja (TIR) ha alcanzado una especial importancia en el sector industrial como método de Evaluación No-destructivo (END), para la inspección de defectos superficiales y en profundidad de diferentes tipos de materiales. En este trabajo se diseñó y construyó una muestra patrón de Plexiglás (PMMA) a la cual se le hicieron defectos circulares de diferentes diámetros y profundidades, con el fin de determinar el tamaño de tales defectos mediante la implementación de la técnica de Termografía Activa Infrarroja. La muestra patrón fue estimulada térmicamente haciendo incidir de manera continua radiación proveniente de una lámpara halógena y posteriormente, se adquirieron imágenes termográficas cada 30 segundos en modo transmisión y reflexión durante 5 minutos. Las imágenes fueron obtenidas empleando las cámaras Fluke TI-30 y TI-32, y se diseñó un programa en Matlab para su posterior procesamiento. A través de una interfaz de usuario, el programa permite visualizar la imagen, procesarla y suavizarla; para luego escoger un defecto en particular y calcular el diámetro del mismo con su respectiva incertidumbre. Los resultados mostraron que con una u otra cámara, las incertidumbres calculadas estaban por debajo de los 0,05 cm independientemente del diámetro del defecto. Es importante destacar que las incertidumbres crecieron considerablemente cuando la relación entre el diámetro de profundidad es 1:1 para profundidades del orden de los 0,4 cm. Abstract. In recent years the use of Infrared Thermography (IRT) has reached a special importance in the industrial sector as a method of Non-Destructive Testing (NDT), for inspection of surface and subsurface defects of different types of materials. In order to determine the size of such defects by implementing the technique of Infrared Active Thermography, a Plexiglas (PMMA) sample was designed and built with circular defects of different diameters and depths. The sample was thermally stimulated by a continuous radiation from a halogen lamp and subsequently thermographic images were acquired every 30 seconds in transmission and reflection mode for 5 minutes. Images were obtained using the Fluke TI-30 and TI-32 cameras, and a program was designed in Matlab for further processing. Through a user interface, the program can display the image, process it and filter it; then it chooses a particular defect and calculates the diameter with their respective uncertainties. The results showed that with a camera or another, their estimated uncertainties were below the 0.05 cm diameter regardless of the defect diameter. Importantly, uncertainties grew considerably when the relationship between diameter depth is 1: 1 to depths of the order of 0.4 cm. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Nuevos Materiales - NM New Material – NM Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Síntesis y caracterización electroquímica de un músculo artificial tricapa elaborado a partir de biopolímero conductor de almidón de yuca (manihot esculenta, cranz) y Polipirrol (PPy) Synthesis and characterization of a trilayer artificial muscle using a conductive cassava starch biofilm (manihot esculenta, cranz) and polypyrrole (PPy) Y E Núñez1, A A Arrieta2 and S D Bertel1 1 Departamento de Ciencias Básicas, Fundación Universitaria los Libertadores, Colombia 2 Departamento de Biología y Química, Universidad de Sucre, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. El presente trabajo muestra la metodología empleada para la obtención de una biopelícula conductora de almidón de yuca (manihot esculenta), dopada con perclorato de litio (LiClO4), así como la técnica electroquímica para síntesis películas de polipirrol (PPy), que fueron empleados en la elaboración de un músculo artificial tricapa PPy/Biopolímero/PPy diseñado para que funcione en aire. Por otro lado, se presentan también las diferentes técnicas de caracterización empleadas sobre el actuador tricapa, mediante voltametría cíclica, espectroscopía de impedancia, microscopía electrónica de barrido, espectroscopía de infrarrojo, que han permitido estudiar las propiedades electroquímicas de estos materiales y del dispositivo actuador (músculo artificial). Abstract. In this study a methodology for obtaining a conductive cassava starch biofilm doped with lithium perchlorate (LiClO4) is shown, as well as the electrochemical technique for the synthesis of polypyrrole films, which are used for developing the trilayer artificial muscle PPy/Biopolymer/PPy designed to operate in air. Furthermore, the different characterization techniques applied on the trilayer actuator are shown, like cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy, scanning electron microscopy and infrared spectroscopy, which allow the study of electrochemical properties of the materials and the actuator device (artificial muscle) itself. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Estudio cinemático de un músculo artificial tricapa elaborado a partir de un biopolímero conductor de almidón de yuca (manihot esculenta cranz) Kinematic study of a trilayer artificial muscle based on a conductive cassava starch biofilm (manihot esculenta) Y E Núñez1, A A Arrieta 2 and J A Segura3 1 Departamento de Ciencias Básicas, Fundación Universitaria los Libertadores, Colombia 2 Departamento de Biología y Química, Universidad de Sucre, Colombia 3 CEN CliSAP, Hamburg University, Hamburg, Germany E-mail: [email protected] Resumen. El Polipirrol (PPy) es uno de los polímeros conductores más representativos por sus propiedades electroactivas, estabilidad y procesabilidad. Una de las particularidades más notorias de este material es su capacidad de cambiar de volumen al oxidarse o reducirse, esta característica permite elaborar dispositivos actuadores (músculos artificiales) capaces de contraerse y expandirse como respuesta a estímulos eléctricos. Para este trabajo, se desarrolló un dispositivo actuador tricapa (músculo) hecho con un biopolímero conductor de almidón de yuca (manihot esculenta) y polipirrol (PPy/biopolímero/PPy) que funciona en aire, que permitió estudiar las relaciones entre desplazamiento, velocidad y fuerza en función de la corriente suministrada. Abstract. The Polypyrrole (PPy) is one of the most representative conducting polymers due to its electroactivity, stability and processability. One of the most notable characteristics of this material is its ability to change volume when oxidized or reduced, this feature allows to elaborate actuators devices (artificial muscles) capable of contract and expand themselves in response to electrical stimulation. In this study, a three-layer actuator device (muscle) based on a conductive cassava starch biopolymer and polypyrrole (PPy/biopolymer/PPy) operating in air, in which the relationship between displacement, velocity developed and force according to the current supplied were studied. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Estudio en primeros principios de las propiedades estructurales, electrónicas y magnéticas del magnesio First principles study of structural, electronic and magnetic properties of magnesium G P Abdel-Rahim1 J A Rodriguez2 and M G Moreno-Armenta3 1 Universidad Antonio Nariño (UAN), Colombia 2 Universidad Nacional de Colombia (UN), Colombia 3 Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), Mexico E-mail: [email protected] Resumen. Hemos estudiado las propiedades estructurales, electrónicas y magnéticas del magnesio (Mg), en una supercelda (1X1X4), en cinco estructuras cristalinas: cloruro de sodio (NaCl), cloruro de cesio (CsCl), zinc-blenda (ZnS), wurtzita (WZ), y arseniuro de níquel (NiAs), en una supercelda. Los cálculos se basan en el método de ondas planas linealizado-potencial (FP-LAPW) con la aproximación de gradiente generalizado (GGA) de Perdew, Burke, y Ernzerhof, en el marco de la teoría funcional de la densidad (DFT). Se encontró que el estado base de cristalizacion es en la fase CsCl, aunque exite una posible transicion de fase a la fase de NaCl. Además, encontramos que CsCl cambia de la estructura de NaCl con una presion de transición de ~ 8,6 GPa. Los parámetros estructurales halladas para la fase CsCl son: la constante de red a = 4,136 Å y el módulo de volumen B0 = 0,6194 Mbar. Para Mg existe un mínimo local adicional en la estructura NaCl con energía total ~ 5,16 eV / unidad de fórmula. En las curvas de energía en función del volumen, muestra que no hay transición de fase en las estructuras CsCl a wurtzita, ZnS o NiAs. Abstract. We have studied the structural, electronic and magnetic properties of magnesium (Mg), in a supercell (1X1X4), in five crystalline structures: rock salt (NaCl), cesium chloride (CsCl), zinc-blende (ZnS), wurtzite (WZ), and nickel arsenide (NiAs). Calculations were based on the full-potential linearized plane wave method (FP-LAPW) with the generalized gradient approximation (GGA) of Perdew, Burke, and Ernzerhof, in the framework of density functional theory (DFT). We found that the ground state is CsCl-like, although it is possible that Mg may exist in the NaCl phase. Also, we found that CsCl changes from the NaCl structure with a transition pressure at ~8.6 GPa. The structural parameters found for the CsCl phase are the lattice constant a = 4.136 Å and the bulk modulus B0 = 0, 6194 Mbar. For Mg exists an additional local minimum in the structure NaCl with total energy ~5,16 eV/formula unit. In the energy curves as a function of volume, shows that there is not phase transition the CsCl to wurtzite, ZnS or NiAs structures. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Síntesis y caracterización de óxidos, basados en el sistema LiMO2, (M = Co, Mn), como potenciales materiales para componentes catódicos en baterías de ión-litio Synthesis and characterization of oxides, based on LiMO 2, (M = Co, Mn) system, as potential materials for cathodic components in ion-lithium batteries A Y Neira-Guio1 and J A Gómez-Cuaspud1 1 Grupo Desarrollo y Aplicaciones de Nuevos Materiales (DANUM), Facultad de Ciencias, Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. En este trabajo se describe la síntesis y caracterización de óxidos de litio basados en el sistema LiMO2, (M = Co, Mn), con el fin de obtener materiales catódicos avanzados como potenciales componentes en baterías de ión litio, mediante la implementación de una vía de química húmeda. La ruta de síntesis utilizada, consistió en la polimerización y posterior combustión del material metalorgánico precursor, que genera óxidos puros altamente homogéneos y del orden nanométrico que posibilitan su empleo en una amplia gama de aplicaciones técnicas. Para este fin, las partículas precursoras metalorgánicas se caracterizaron mediante las técnicas de FTIR, UV-VIS y TGA-DTA lo cual permitió determinar la conformación de las especies intermedias tipo citrato que sirvieron de base para la obtención de los respectivos sólidos policristalinos, así como la temperatura ideal de consolidación de la fase cristalina buscada. El material calcinado, se caracterizó por difracción de rayos X (XRD) y microscopía electrónica de barrido y de transmisión (SEM-TEM), obteniendo información sobre su composición, estructura cristalina y principales características morfológicas, lo que permitió evaluar las variantes del método de síntesis utilizado, así como los mecanismos para la obtención de solidos activos como potenciales materiales catódicos para baterías de ión litio. Abstract. In this work we describe the synthesis and characterization of lithium oxides based on LiMO2, (M = Co, Mn) system, with the purpose to obtain cathodic advanced materials as potential components in Ion-Lithium batteries, by means a wet chemical way. The used synthesis route, involved the polymerization and later combustion of the metal-organic precursor material, which produces highly and nanometric homogeneous pure oxides that facilitate its use in a wide range of technical applications. For this end, the metal-organic precursor particles were characterized by means FTIR, UV-VIS and TGA-DTA analyses which allowed evaluating the conformation of the citrate species and served as start point for the obtaining of the respective polycrystalline solids, as well as for evaluation of best solid consolidation temperature. The calcined oxidic material was characterized by X-ray diffraction (XRD) and electron microscopy (SEM-TEM) to obtain information on their composition, crystalline structure and main morphological characteristics, what allowed evaluating the alternatives of the used synthesis method, as well as the mechanisms for the obtention of active solids as potential cathodic materials for ion-lithium batteries. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Estudio teórico de las propiedades estructurales, electrónicas y termodinámicas de soluciones sólidas YN-ZrN Theoretical study of the structural, electronic, and thermodynamic properties of YN-ZrN solid solutions L Ramírez-Montes1,2, W López-Pérez1, R González-Hernández1 and Á GonzálezGarcía1 1 Grupo de Investigación en Física Aplicada, Departamento de Física, Universidad del Norte, Barranquilla, Colombia 2 Departamento de Ciencias Básicas, Universidad de la Costa, Barranquilla, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. En el presente trabajo se determinan las propiedades estructurales, electrónicas, ópticas y termodinámicas de las soluciones sólidas Zr xY1-xN.Estos cálculos se basan en la teoría funcional de la densidad, utilizando el método de ondas planas aumentadas y linealizadas con potencial completo (FPLAPW) y la aproximación de gradiente generalizado (GGA) de Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE) para el potencial de intercambio-correlación. Las propiedades del estado fundamental de los compuestos binarios que conforman la solución sólida, YN y ZrN, son muy cercanos a los datos experimentales y teóricos obtenidos en otros trabajos. Dado que los precursores binarios de la solución sólida YN y ZrN cristalizan en la fase NaCl, realizamos cálculos para las aleaciones ternarias en esta fase. Además, la composición atómica, la constante de red y el módulo de volumen muestran una dependencia no lineal con la concentración. Por lo cual, se calculan las desviaciones de la constante de red y módulo de volumen, partiendo de la ley de Vegard y la dependencia lineal de la concentración (LCD), respectivamente. Hemos encontrado un carácter semiconductor para YN, mientras que el compuesto ZrN es metálico. Nuestros resultados indican que las soluciones sólidas Zr xY1-xN son metálicos para x = 0.25, 0.5, 0.75. Para estudiar la estabilidad termodinámica de las soluciones sólidas Zr xY1-xN, se utilizó un modelo de solución regular. Las entalpías de mezcla positivas para las soluciones sólidas ZrxY1-xN indican la existencia de brechas de miscibilidad y descomposiciones espinodal. El efecto de la temperatura sobre el volumen, temperatura de Debye, y la capacidad calorifica para las soluciones sólidas ZrxY1-xN se analizaron utilizando el modelo de Debye-cuasi armónico. Nuestros resultados muestran que la capacidad calorifica es ligeramente sensible a la composición x a medida que aumenta la temperatura. Abstract. We present here the results of a study that employs density-functional theory to obtain the structural parameters, the electronic structure, and thermodynamic properties of Zr xY1-xN solid solutions. The ground state properties of binary compounds, including lattice constants and bulk modulus, are in fairly good agreement with the available experimental and theoretical data. Given that the binary precursor compounds YN and ZrN crystallize in rock-salt phase, we made calculations for the ternary alloys in this phase. The effect of atomic composition on lattice constant, and bulk modulus shows nonlinear dependence on concentration x. Deviations of the lattice constant from Vegard’s law and deviations of the bulk modulus from linear concentration dependence (LCD) were found. We have found a semiconductor character for YN, while the ZrN compound is metallic. Our findings indicate that the ZrxY1-xN solid solutions are metallic for x = 0.25, 0.5, 0.75. To study the thermodynamic stability of Zr xY1-xN alloys, a regular solution model was used. The positive mixing enthalpies for ZrxY1-xN alloys indicate the existence of miscibility gaps and spinodal decompositions. The effect of temperature on the volume, bulk modulus, Debye temperature, and the heat capacity for Zr xY1-xN Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología alloys were analyzed using the quasi-harmonic Debye model. Our results shows that the heat capacity is slightly sensitive to composition x as temperature increases. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Síntesis y caracterización de la espinela LiNi xMn2-xO4 (x= 0.0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0) por el método de polimerización-combustión Synthesis and characterization of LiNixMn2-xO4 (x=0.0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0) spinel by polymerization-combustion method O C Vergara-Estupiñan1 and J A Gómez-Cuaspud1 1 Grupo Desarrollo y Aplicaciones de Nuevos Materiales (DANUM), Facultad de Ciencias, Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. El presente trabajo, reporta la síntesis y caracterización de cinco (5) óxidos cerámicos tipo espinela, basadas en el sistema LiNixMn2-xO4 con diferentes niveles de modificación del catión níquel (x=0.0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0), con el objetivo de diseñar materiales catódicos avanzados para aplicaciones en baterias de ión litio. El método de síntesis, se fundamenta en la polimerización-combustión de nitratos metálicos, utilizando ácido cítrico como formador de complejos, los cuales evolucionan como especies citrato, que en función del aumento de temperatura permiten consolidar las fases cristalinas buscadas. Los precursores metalorgánicos de los materiales sintetizados se caracterizaron mediante técnicas de FTIR, UV-VIS y TGA-DTA, los resultados evidencian que los materiales en su etapa inicial se estabilizan como complejos de coordinación, los cuales posteriormente forman los óxidos cerámicos que pueden obtenerse a temperaturas tan bajas como 400 °C con un buen control estequiométrico. La caracterización de los sólidos calcinados se realizó mediante difracción de rayos X (XRD), microscopía electrónica de barrido y transmisión (SEM-TEM), medidas de TPR-H2 y de comportamiento eléctrico por espectroscopía de impedancias (IS), los resultados confirman la obtención de materiales semiconductores homogéneos con una alta actividad debida a su conformación nanométrica con potencial aplicación en baterias de ión litio. Abstract. Present work, reports the synthesis and characterization of five (5) ceramic spinel oxides based on the LiNixMn2-xO4 system with different levels of nickel modification (x = 0.0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0), with the aim of design advanced cathode materials for applications in lithium ion batteries. The synthesis method was based on the polymerization-combustion of metal nitrates, using citric acid as complexing agent, which evolve as citrate species, depending on the temperature increase until consolidate the desired crystalline phases. The synthesized metal-organic precursors were characterized by FTIR, UV-VIS and TGA-DTA techniques, results confirm that the materials in its initial stage are stabilized as coordination complexes, which subsequently form the ceramic oxides, which can be obtained at temperatures as low as 400 °C with good stoichiometric control. The characterization of calcined solids was performed by X-ray diffraction (XRD), scanning and transmission electron microscopy (SEM-TEM), TPR-H2 measurements and electrical impedance spectroscopy (IS), the results confirm the obtention of a homogeneous semiconductor materials with high activity due to their nanometric conformation with potential application in ion-lithium batteries. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología El peróxido de calcio como una alternativa en la fotodegradación de contaminante Calcium peroxide as an alternative in the photodegradation of contaminants M R Joya1, J H Bautista-Ruiz2 and A M Raba2 1 Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia 2 Universidad Francisco de Paula Santander, Cúcuta, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. La oxidación química es uno de los muchos métodos de eliminación de contaminantes que ha surgido recientemente, es un método alternativo a las técnicas tradicionales de eliminación de contaminantes. De acuerdo con esta investigación el peróxido de calcio es una una buena opción para la biodegradación de contaminantes en el suelo y el agua subterránea, pero ocurre a una velocidad muy baja. Nosotros esperamos que el método de síntesis del peróxido de calcio de tamaño nano aumente la relación de superficie y volumen y de esta forma, puede aumentar la velocidad de reacción y resolver el problema. En la primera síntesis del material obtuvimos Cao en lugar de CaO2. El óxido de calcio (CaO), conocido comúnmente como cal viva o cal quemada, es un compuesto químico ampliamente utilizado para la obtención de hipoclorito y para neutralizar terrenos ácidos. En este estudio caracterizamos el material l mediante microscopía electrónica de barrido de rayos X y la espectroscopia ultravioleta-visible. Abstract. Chemical oxidation is one of the many different methods of removing contaminants that has emerged recently, is an alternative method to traditional techniques. According to this research calcium peroxide is suitable choice for contaminant biodegradation in soil and ground water, but it happens at a very low speed. We hope that the method of synthesis of calcium peroxide in nano size by increased ratio of surface to volume can increase the speed of reaction and solve the problem. In the first synthesis of the material we obtained Cao instead of CaO2. Calcium oxide (CaO), commonly known as quicklime or burnt lime, is a widely used chemical compound in obtaining hypochlorite and to neutralize acidic soils. In this study we characterize the material by X-ray scanning electron microscopy, and ultraviolet-visible spectroscopy. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Alquitrán, material utilizado en el mejoramiento de suelos para uso en ingeniería Coal tar, material used in soil improvement for use in road engineering R O Díaz1, A Montañez-Sáenz1 and J Cuentas-Peralta1 1 Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Colombia E-mail: [email protected] , [email protected] Resumen. El alquitrán de hulla es un subproducto de la destilación del carbón en ausencia de oxígeno para obtener coque metalurgico; su color varia de cafe oscuro a negro, ligeramente viscoso y su densidad es mayor que la del agua. Teniendo en cuenta las anteriores características, este documento presenta el estudio de la factibilidad de usar el alquitrán de hulla en el mejoramiento de las propiedades físicas, mecánicas y dinámicas de materiales utilizados en ingeniería vial. De este modo, inicialmente se describen la procedencia, características y propiedades del alquitrán. Seguidamente, se formula y evalúa la mezcla con material tipo base granular, mediante el procedimiento del ensayo CBR, para determinar su resistencia y compararla con la del material sin estabilizar. Por último, se evalúa el comportamiento del material sometido a cargas dinámicas por medio de los módulos resilientes hallados con el equipo NAT (Nottingham Asphalt Tester). Como resultado, se identificó la opción de utilizar el alquitrán de hulla como estabilizante, encontrando la conveniencia de su uso bajo algunas condiciones específicas. Abstract. Coal tar is a byproduct of the distillation of coal in the absence of oxygen to obtain metallurgical coke; its color varies from dark brown to black, it's slightly viscous and its density is greater than water. Considering the previous characteristics, this paper presents the feasibility study of using coal tar in improving the physical, mechanical and dynamic properties of materials used in road engineering. Thus initially describing the origin, characteristics and properties of the coal tar. Below, it is presented the formulation and evaluation of the mix with material base type granular, by means of the procedure of the CBR test, in order to determine mix resistance and compare it with the material not stabilized. Finally, the material behaviour was evaluated under dynamic loads by means test resilient modulus of NAT (Nottingham Asphalt Tester) equipment. As a result, the option of using coal tar as a stabilizer is selected under some specific conditions. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Síntesis de óxidos de cerio tipo fluorita dopados con praseodimio por el método de polimerización–combustión para aplicación como materiales anódicos en pilas tipo SOFC Synthesis of cerium oxides type fluorite doped with praseodymium by the polymerization-combustion method for application as anodic materials in SOFC fuel cells A F Cruz-Pacheco1 and J A Gómez-Cuaspud1 1 Grupo Desarrollo y Aplicaciones de Nuevos Materiales (DANUM), Facultad de Ciencias, Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Este trabajo reporta la síntesis y caracterización de seis óxidos basados en el sistema Ce 1xPr XO2 (x = 0.0, 0.2, 0.4, 0.6, 0,8 y 1.0), mediante el método de polimerización-combustión con ácido cítrico, con el propósito de obtener materiales con aplicaciones como componentes electródicos en pilas de combustible de óxido sólido. Inicialmente los precursores sólidos se caracterizaron por espectroscopia infrarroja (FTIR) y análisis térmico (TGA-DTA), permitiendo determinar la formación de especies tipo citrato como complejos de coordinación y la temperatura ideal de tratamiento térmico para la consolidación de la fase cristalina buscada. Los análisis de difracción de rayos X (DRX) y de microscopia electrónica de transmisión (TEM), realizados sobre las muestras ya calcinadas proporcionaron información acerca de la formación de una fase fluorita prevalente con morfología y propiedades superficiales, consistentes con una serie de agregados nanométricos (20 nm) con forma regular, orientados en el plano (111), con distancias interplanares de 0,31 nm para la principal linea de difracción. Estos resultados indican la efectividad del método de síntesis propuesto en la generación de sólidos con una distribución de grano homogéneo, textura y relieve característicos para potenciales aplicaciones en el diseño de materiales anódicos en pilas de combustible de óxido sólido. Abstract. This work reports the synthesis and characterization of six oxides based on Ce1-xPrxO2 system (x =0.0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8 and 1.0), obtained by the polymerization-combustion method with citric acid, in order to synthesize materials with applications as electrodic components in solid oxide fuel cells. Initially solid precursors were characterized by infrared spectroscopy (FTIR) and thermal analysis (TGA-DTA), allowing determine prevalent citrate species in form of coordination complexes as well as the optimal temperature for consolidation of the desired crystalline phase. The analysis of Xray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM) performed on calcined samples provided information about the formation of a prevalent fluorite phase and surface properties consistent with the obtention of nanometric aggregates (20 nm), oriented in the (111) plane with d spacings of 0.31 nm for the main diffraction signal. These results indicate the effectiveness of the proposed synthesis method in the generation of a homogeneous solids with a grain distribution, texture and relief characteristic for potential applications in the design of anodic materials in solid oxide fuel cells. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Propiedades estructurales, respuesta eléctrica y comportamiento magnético de la perovskita compleja triple La2SrFe2CoO9 Structural properties, electric response and magnetic behavior of La2SrFe2CoO9 triple complex perovskite F Casallas-Caicedo1, E Vera2, D Landínez-Téllez3, C Parra2 and J Roa-Rojas3 1 Licenciatura en Educación Industrial, Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Duitama, Colombia 2 Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Colombia 3 Grupo de Física de Nuevos Materiales, Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D. C., Colombia E-mail: [email protected] Resumen. La perovskita La2SrFe2CoO9 se preparó mediante el método de reacción de estado sólido, usando óxidos precursores de alta pureza (99.9%) La2O3, SrCO3, Fe2O3, Co2O3. La estructura cristalina se estudió mediante difracción de rayos X y análisis de refinamiento Rietveld. Los resultados muestran que este material cristaliza como una perovskita triple ortorrómbica de triple perteneciente al grupo espacial Immm (#71) with lattice constants a=5.4314(3) Ǻ, b=5.4583(3) Ǻ and c=7.7018(2) Ǻ. La morfología de la superficie granular se estudió mediante imágenes obtenidas por Microscopía Electrónica de Barrido. La respuesta eléctrica fue estudiada mediante la técnica de Espectroscopía de Impedancia, aplicada en un rango de frecuencias entre 10.0 mHz a 0.10 MHz y a diferentes temperaturas (77 – 300 K). Las medidas de magnetización en función de la temperatura permiten determinar la ocurrencia de transición paramagnética-ferromagnética para una temperatura de Curie de 270 K, lo cual sugiere su aplicación en dispositivos nanoelectrónicos. Ajustando la respuesta magnética con la ecuación de Curie-Weiss se concluyó que el momento magnético efectivo es particularmente grande debido a la contribución de cationes de La, Fe y Co. Abstract. The triple perovskite La2SrFe2CoO9 was prepared by the solid state reaction method from the high purity precursor powders La2O3, SrCO3, Fe2O3, Co2O3 (99.9%). The crystalline structure was studied by X-ray diffraction experiments and Rietveld refinement analysis. Results reveal that this material crystallizes in an orthorhombic triple perovskite belonging to the space group Immm (#71) with lattice constants a=5.4314(3) Ǻ, b=5.4583(3) Ǻ and c=7.7018(2) Ǻ. The granular surface morphology was studied from images of Scanning Electron Microscopy. The electric response was studied by the Impedance Spectroscopy technique from 10.0 mHz up to 0.10 MHz, at different temperatures (77 – 300 K). Measurements of magnetization as a function of temperature permitted to determine the occurrence of a paramagnetic – ferromagnetic transition for a Curie temperature of 270 K, which suggests it application in nanoelectronic devices. From the fit of the magnetic response with the Curie-Weiss equation it was concluded that the effective magnetic moment is particularly large due to the contribution of La, Fe and Co cations. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Investigación teórica del GaN dopado con carbono Theoretical investigation of GaN carbon doped M J Espitia-Rico1, J A Rodríguez-Martínez2 and M G Moreno-Armenta3 1 Grupo GEFEM, Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Bogotá D.C., Colombia 2 Grupo de Estudio de Materiales GEMA, Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, Colombia 3 Centro de Nanociencias y Nanotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México, México E-mail: [email protected] Resumen. En este trabajo se realizaron cálculos de primeros principio en el marco de la teoría del Funcional de la Densidad DFT con el fin de estudiar la estabilidad relativa, las propiedades estructurales y electrónicas del GaN dopado con Carbono. Los cálculos computacionales se ejecutaron usando el método del pseudopotencial ondas planas tal como está implementado en código Quantum Espresso. En la supercelda del GaN tipo wurtzita se sustituyen átomos de nitrógeno con átomos de carbono (CxN) y después átomos de galio con átomos de carbono (CxGa), con concentraciones de C en el volumen del GaN de x = 25, 50 y 75%. Para cada concentración x de C se calculó la energía de formación para las sustituciones de CxN y CxGa. Se encontró que es energéticamente más favorable que los átomos de C ocupen las posiciones de los átomos de N (CxN), debido a que en todas las concentraciones x de C poseen energías de formación más bajas que las sustituciones CxGa. Se encontró que los nuevos compuestos CxGaN1-x poseen un módulo de volumen alto, por lo que son bastante rígidos, esta propiedad lo hace buenos candidatos para aplicaciones en recubrimientos duros o en dispositivos que deban trabajar altas potencias y altas temperaturas. El análisis de la densidad de estados revela que los nuevos compuestos ternarios CxGaN1-x poseen comportamiento metálico. La alta rigidez proviene esencialmente de la hibridación de los estados C-p y N-p que atraviesan el nivel de Fermi Abstract. In this work we used first principles calculations in the frame of density functional theory (DFT) in order to study the structural and electronic properties of GaN doped with carbon. The computational calculations were carried out by a method based on plane waves pseudopotentials, as implemented in the Quantum Espresso code. In the wurtzite type GaN supercell the nitrogen atoms were replaced by carbon atoms (CxN) and then also the gallium atoms by carbon atoms (CxGa). The carbon concentrations in the GaN volume was set as x = 25, 50 y 75%. For each concentration x of carbon the formation energy was calculated for the substitutions CxN and CxGa. We found that it is more energetically that the carbon atoms occupy the positions of the atoms nitrogen atoms (CxN), because in all the x concentrations x of carbon the formation energies were lower than that in the substitutions (CxGa). It was found that the new compounds CxGaN1-x have higher bulk moduli. So they are very rigid. This property makes them good candidates for applications in hard coatings or devices for high power and temperatures. Analysis of the density of states show that the new CxGaN1-x ternary compound have metallic behavior. High rigidity comes essentially from the hybridization states N-p and C-p cross the Fermi level. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Obtención del polímero anhídrido (azelaico-co-dodecanodioico) utilizando la técnica de microondas Obtention of the anhydride polymer (azelaic-co-dodecanedioic) using the microwave technique M Gutiérrez1, C Sierra1, M T Acevedo1 and A Herrera1 1 Programa de Ingeniería Química, Facultad de Ingeniería, Universidad de Cartagena, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Se prepararon biopolímeros tipo polianhidrido a partir de los monómeros dicarboxílicos ácido azelaico y dodecanodioico, variando las concentraciones (25, 50 𝑦 75 %w/w). La polimerización se llevó acabo empleando la técnica de microondas, usando como agente entrecruzante anhídrido acético, con tiempo de polimerización de 3 y 5 minutos. En adición, se utilizó la técnica de viscosimetría intrínseca para determinar a 25℃ el copolimero con mayor masa molecular. Para esto, se prepararon disoluciones de las mezclas poliméricas en cloroformo/etanol (60%/40%). Para el cálculo de la viscosidad intrínseca se utilizaron 3 ecuaciones: Hugging y Kraemer por extrapolación lineal y Salomon-Ciuta en un solo punto. Finalmente se eligió el copolimero 50:50 de 3 minutos en el microondas con mayor viscosidad intrínseca la cual es directamente proporcional a la masa molecular, haciéndolo atractivo por su estabilidad físico-química. Abstract. A polyanhydride based biopolymer were prepared from the azelaic and dodecanedioic dicarboxylic acid monomers, varying concentrations (25, 50 𝑦 75% w / w). The polymerization was just using the microwave technique, using acetic anhydride as crosslinking agent, with polymerization time of 3 to 5 minutes. Additionally, intrinsic viscometry technique was used to determine a 25 ℃ the higher molecular weight copolymer. For this, the polymer blends solutions were suspended in chloroform / ethanol (60% / 40%). For the calculation of the intrinsic viscosity three equations were used: Hugging and Kraemer, linear extrapolation, and Salomon-Ciuta at a single point. Finally the 50:50 copolymer was chosen with a polimerization time of 3 minutes in the microwave, due to this sample displayed the higher intrinsic viscosity, which is directly proportional to the molecular mass, making this biopolmyer attractive for its physicochemical stability. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Remoción de mercurio de aguas residuales usando nanopartículas óxido de hierro Mercury removal in wastewater by iron oxide nanoparticles G Morales1, C Hincapié2, G Campillo2, E Vélez2, J Osorio3, O Arnache3, J I Uribe3 and F Jaramillo4 1 Facultad de Ingenierías, Universidad de Medellín, Medellín, Colombia 2 Departamento de Ciencias Básicas, Universidad de Medellín, Medellín, Colombia 3 Instituto de Física, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia 4 Facultad de Ingenierías. Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. El mercurio es uno de los contaminantes persistentes en las aguas residuales, que se está convirtiendo en un problema severo de salud pública y ambiental, por lo que su eliminación es una necesidad. Las nanopartículas de óxidos de hierro han recibido mucha atención debido a que presentan propiedades tales como: gran biocompatibilidad, facilidad de separación, una alta relación superficieárea a volumen, modificabilidad de su superficie, reutilización, excelentes propiedades magnéticas y costos de fabricación relativamente bajos. Las nanopartículas Fe3O4 y γ-Fe2O3 se sintetizaron utilizando sales de hierro y NaOH como agente de precipitación y Aloe Vera como agente estabilizante y se caracterizaron con medidas en el Zetasizer Nano ZS para la estimación del tamaño, espectroscopía UV-Vis que mostró la existencia de resonancia de plasmón a un max ~ 300 nm y por medio de espectroscopía electrónica de barrido (SEM) para determinar su forma. Las nanoparticulas de óxidos de hierro obtenidas tienen una estrecha distribución de tamaño (desde 50 hasta 110 nm). La eliminación aproximadamente del 70% de mercurio se confirmó por medio de espectroscopia de absorción atómica. Abstract. Mercury is one of the persistent pollutants in wastewater, it is becoming a severe environmental and public health problem so the need for its removal has become a must. Iron oxide nanoparticles has been received much attention due to their properties, such as great biocompatibility, ease of separation, high surface area-to-volume ratio, surface modifiability, reusability, excellent magnetic properties and comparatively low cost. The Fe3O4 and γ-Fe2O3 nanoparticles were obtained using iron salts and NaOH as precipitation agents and Aloe Vera as stabilizing agent. Iron Oxide nanoparticles obtained were characterized using Zetasizer Nano ZS were applied to size estimation, UV−visible spectroscopy show the existence of surface plasmon resonance peak at max ~ 300 nm and by Scanning Electron Microscopy (SEM) to determinate nanoparticles form. The results of the characterization show Iron oxides nanoparticles with a narrow size distribution (from 50 to 110 nm). Mercury removal of 70% approximately was confirmed by spectroscopy atomic absorption measurements. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Síntesis de nanopartículas de plata (AgNPs) con actividad antibacterial Synthesis of silver nanoparticles (AgNPs) with antibacterial activity G Morales1, C Hincapié2, G Campillo2, E Vélez2, J Osorio3, O Arnache3, J I Uribe3 and F Jaramillo4 1 Facultad de Ingenierías, Universidad de Medellín, Medellín, Colombia 2 Departamento de Ciencias Básicas, Universidad de Medellín, Medellín, Colombia 3 Instituto de Física, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia 4 Facultad de Ingenierías. Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. La sintesis de nanomateriales es una de las ramas más activas de la nanociencia, especialmente aquellos que ayuden a mejorar la calidad de vida de los humanos, las nanoparticias de plata son un ejemplo de esto pues se conoce que tiene efectos inhibitorios y bactericidas. En este artículo, se reporta la intesis de nanopartículas de plata por el método de reducción química a partir de Nitrato de Plata (AgNO3) en solución acuosa, usando una mezcla de polivinil pirrolidona (PVP) – Aloe Vera como agente reductor y como agente estabilizante en el control del tamaño de partícula. Las AgNPs obtenidas fueron caracterizadas utilizando espectroscopía electrónica de barrido (SEM), espectroscopía UV-Vis y se llevaron a cabo medidas con el Zetasizer Nano ZS para la estimación incial del tamaño. Los resultados de la caracterización muestran que las Ag-NPs presentan una estrecha distribución de tamaño (entre 60 y 110 nm). La presencia de la resonancia de plasmón a un max ~ 420 nm, evidencia la formación de nanoparticulas de plata. Usando metodos estándar de medición, se demostró una actividad bactericida superior al 90% contra bacterias mesófilas. Abstract. The synthesis of nanomaterials is currently one of the most active in nanoscience branches, especially those help improve the human quality life, and silver nanoparticles (AgNPs) are an example of this as it is known to have inhibitory and bactericidal effects. In this work, we report the synthesis of silver nanoparticles by chemical reduction method of silver nitrate (AgNO3) from aqueous solution, using a mix of polivinyl pyrrolidone (PVP) – Aloe Vera as reducing agent and for stabilization and control of particle size. Silver nanoparticles obtained were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), UV−visible spectroscopy and measurements using Zetasizer Nano ZS were applied to size estimation. The results of the characterization show AgNPs with a narrow size distribution (from 60 to 110 nm). The existence of surface plasmon resonance peak at max ~ 420 nm is evidence of silver nanoparticles formation. A bactericidal activity above 90% against mesophiles bacteria was demonstrated by standard methods. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Propiedades cristalinas, electrónicas y magnéticas del material tipo perovskita Ba2YbSbO6 Crystalline, electronic and magnetic properties of the Ba 2YbSbO6 perovskite-like material L A Carrero-Bermúdez1, R Moreno-Mendoza1, R Cardona1, D A Landínez-Téllez1 and J Roa-Rojas1 1 Grupo de Física de Nuevos Materiales, Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia E-mail: [email protected] Resumen. En el presente trabajo reportamos la síntesis del nuevo material Ba2YbSbO6 a través de reacción en estado sólido. Caracterizaciones de la estructura cristalina por medio de difracción de rayos X y posterior refinamiento tipo Rietveld de los datos experimentales mediante el código GSAS muestran que el material cristaliza en una estructura romboédrica de tipo perovskita doble con parámetro de red a=5.9104Å y ángulo α=59. 9993o. Mediciones de reflectancia difusa permitieron determinar el carácter aislante del material con una brecha de energía de 3.62 eV. A través de experimentos de susceptibilidad magnética en función de la temperatura se determinó la respuesta paramagnética del Ba2YbSbO6. El ajuste con la ecuación de Curie arrojó un valor de momento magnético efectivo de 1.82 B, el cual es próximo del valor calculado a través de las reglas de Hund. La estructura cristalina y de bandas electrónicas fue calculada por medio de la Teoría del Funcional Densidad (DFT). Los resultados estructurales obtenidos para una perovskita romboédrica con grupo espacial R-3 se corresponden con los valores experimentales hasta en un 98%. La estructura de bandas en las cercanías del nivel de Fermi presenta brechas de energía de 2.93 eV para la polarización de espín arriba y de 1.67 eV para la polarización de espín abajo. Este valor es ligeramente menor que el obtenido experimentalmente. El momento magnético efectivo calculado a partir de DFT, debido esencialmente a los cationes de Yb3+, es de 1.0 B. Abstract. In this work we report the synthesis of the Ba2YbSbO6 new material by the solid state reaction recipe. Characterization of the crystalline structure through the X-ray diffraction technique and Rietveld refinement of the experimental data by using the GSAS code reveal this material crystallizes in a rhombohedral perovskite-like structure with cell parameter a=5.9104(1)Å and tilt angle α=59.9993(0)o. Measurements of diffuse reflectance permitted to determine the insulator character of this material with an energy gap of 3.62 eV. By means experiments of magnetic susceptibility as a function of temperature the paramagnetic response of the Ba 2YbSbO6 was analyzed. The fit to the Curie equation gives an effective magnetic moment of 1.82 B, which is close to the expected value from the Hund’s rules. The crystalline and band structures were calculated by using the Density Functional Theory. Structural results obtained by considering a rhombohedral perovskite belonging to the R-3 space group are 98% in accordance with the experimental values. Close to the Fermi level, the band structure evidences an energy gap of 2.93 eV for the spin up polarization and 1.67 eV for the other. The mean value of these band gaps is slightly smaller than the the experimental value. The theoretical effective magnetic moment calculated from DFT, which is majority due to the Yb3+ isolated cation, is obtained to be 1.0 B. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Resinas fenólicas-alquídicas altamente ramificados con alto contenido de sólido Hyperbranched phenolic-alkyd resins with high solid content P A Vallejo1, B L López2 and E A Murillo3 1 Grupo de Investigación en Gestión y Modelación Ambiental, Universidad de Antioquia, Medellín, Antioquia, Colombia 2 Grupo Ciencia de los Materiales, Universidad de Antioquia, Medellín, Antioquia, Colombia 3 Grupo de Investigación en Materiales Poliméricos (GIMAPOL), Departamento de Química, Universidad Francisco de Paula Santander, San José de Cúcuta, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Resinas fenolicas-alquídicas altamente ramificadas (HPARs) con alto contenido de sólidos (70 %) fueron sintetizadas en este estudio, con el objetivo de obtener nuevos materiales ambientalmente amigables. Las HPARs fueron sintetizadas a partir de poliester poliol altamente ramificado de cuarta generación (HBP), fenol y acidos grasos de aceite de tall (TOFA). En todos los casos la proporción de HBP (75.40 g) y TOFA (69.60 g) fueron mantenidas constantes y para el fenol fueron 10 (HPAR1), 20 (HPAR2) y 30 % (HPAR3). Las propiedades estructurales, reologicas, termicas y de pelicula de las HPARs fueron evaluadas y comparadas con las de una resina alquídica latamente ramificada obtenida en un trabajo anterior con la misma proporción de HBP y TOFA empleada en este estudio. Las reacción entre TOFA y fenol con el HBP fueron evidenciadas por análisis de valor ácido, valor hidroxilo y resonancia magnetica nuclear. El porcentaje de conversión de TOFA fue mayor a 90 %. La masa molar de las HPARs, fue más alta que la del HBP. El analisis de dispersión de luz dinamica mostro ue la distribución en intensidad de las HPARs fueron monomodales excepto para la resina HPAR1. El comportamiento reologico de la resina HPAR1 fue principalmente seudoplastico, mientras aquellos de las resinas HPAR2 y HPAR3 fueron principalmente Newtoniano. El análisis de calorimetria diferencial de barrido permitió evidenciar que las resinas HPARs son amorfas. Los valores de brillo y dureza de las HPARs incrementaron con el contenido de fenol. La felxibilidad de las HPARs fue buena porque todas pasaron la prueba. Los valores de las temperaturas de transición vitrea y descomposición termica, viscosidad y dureza de las HPARs, fueron mayores que aquel de la resina HBAR resina. Abstract. Hyperbranched phenolic-alkyd resins (HPARs) with high solid content (70 wt%) were synthesized in this study, with the aim of obtaining new environmentally friendly materials. The HPARs were synthesized from hyperbranched polyester polyol of fourth generation (HBP), phenol and tall oil fatty acids (TOFA). In all cases the proportions of HBP (75.40 g) and TOFA (69.60 g) were kept constant, and for the phenol were 10 (HPAR1), 20 (HPAR2) and 30 wt% (HPAR3). The structural, rheological, thermal and film properties of the HPARs were evaluated and compared with those of a hyperbranched alkyd resin obtained in our earlier work with the same proportion of HBP and TOFA employed in this study. The reactions between TOFA and phenol with the HBP were evidenced by acid value, hydroxyl value and nuclear magnetic resonance analyses. The conversion percentage of TOFA was higher than 90 %. The molar mass of the HPARs, was higher than that of the HBP. Dynamic light scattering analysis showed that the intensity distributions of the HPARs were monomodals except for the HPAR1 resin. The rheological behavior of the HPAR1 resin was mainly pseudoplastic, while those of the HPAR2 and HPAR3 resins were mainly Newtonian. Differential scanning calorimetric analysis allowed evidence that the HPARs are amorphous. HPARs gloss and Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología hardness values increased with phenol content. The flexibility of the HPARs was good because all passed the test. Glass transition and thermal decomposition temperatures, viscosity and hardness values were higher for HPARs than HBAR resin. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Estudio teórico y experimental de las propiedades electrónicas, estructurales y magnéticas de la perovskita compleja Ba 2GdSbO6 Theoretical and experimental study ofthe electronic, structural and magnetic properties of the Ba2GdSbO6 complex perovskite R Moreno-Mendoza1, L A Carrero-Bermúdez1, R Cardona1, D A Landínez-Téllez1 and JRoa-Rojas1 1 Grupo de Física de Nuevos Materiales, Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia. E-mail: [email protected] Resumen. La perovskita compleja Ba2SmSbO6 ha sido sintetizada mediante la técnica de reacción sólida. Un estudio de su estructura cristalina y electrónica fue realizado por medio de cálculos de la densidad de estados y la estructura de bandas, para lo cual se utilizó el método de Ondas Planas Aumentadas y Linealizadas (FP-LAPW) dentro el marco de la Teoría de la Densidad Funcional (DFT). Los resultados muestran que la estructura más estable es la de una perovskita romboédrica con parámetro de red a=6.0840Å. En las proximidades del nivel de Fermi se observó una brecha de energía de 3.1 eV para las dos polarizaciones de espín, lo cual permite clasificar el material como de carácter aislante. El momento magnético efectivo debido esencialmente a los cationes de Gd3+ es de 7.0B. La estructura cristalina fue caracterizada a través de difracción de rayos X en un equipo Panalytical XPert Pro, con refinamiento Rietveld del patrón de difracción por medio del código GSAS. Los resultados concuerdan en un 98% con los obtenidos teóricamente. Mediciones de susceptibilidad en función de la temperatura revelan el comportamiento estrictamente paramagnético del material. El ajuste de tipo Curie permitió obtener un valor momento magnético efectivo de 9.87 B, que resulta bastante mayor que el valor teórico esperado para un ion aislado de Gd3+a partir de eff=g[J(J+1)] ½, donde g representa el factor de Landé y J es el número cuántico relacionado con los orbitales electrónicos 4f. Mediciones de reflectancia difusa con ajustes a la ecuación de Kubelka–Munk permitieron determinar experimentalmente un valor para la brecha de energía prohibida de 3.81 eV, el cual corresponde al valor predicho mediante DFT. Abstract. The Ba2SmSbO6 complex has been synthesized by the solid state reaction procedure. A study of the crystalline and electronic structure was performed through the Linearized Augmented Plane Wave method (FP-LAPW) into the framework of the Density Functional Theory (DFT). The results reveal that a rhombohedral perovskite is the more stable structure with a lattice parameter a=6.0840 Å. Close to the Fermi level an energy gap of 3.1eV was observed for both up and down spin polarizations, which permitted to classify this material as insulator. The largest contribution to the effective magnetic moment, due to the Gd3+ cations, evidenced a value of 7.0B. The crystalline structure was experimentally determined by means measurements in a Panalytical XPert Pro X-ray diffractometer with a Rietveld refinement of the diffraction pattern through de GSAS code. Results are 98% in agreement with those theoretically predicted. Measurements of magnetic susceptibility as a function of temperature reveal the paramagnetic feature of this material. From the fitting with the Curie law the effective magnetic moment was obtained to be 9.87B, which is higher that the theoretical value for the Gd3+ isolated cation predicted by eff=g[J(J+1)] ½, where g represents the Landé’s factor and J is the quantic number related to the 4f electronic orbital. Experiments of diffuse Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología reflectance and fittings with the Kubelka–Munk equation permitted to obtain an energy gap of 3.81 eV, which is in agreement with the theoretical value predicted by DFT. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Características cristalina, magnética y eléctrica del compuesto cerámico Nd2SrMn2TiO9 Crystalline, magnetic and electric feature of the Nd2SrMn2TiO9 ceramic compound J Cuervo-Farfán1, H Castellanos-Acuña2, C A Parra-Vargas3, D A Landínez-Téllez1 and J Roa-Rojas1 1 Grupo de Física de Nuevos Materiales, Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia 2 Ciencias Básicas, Universidad Manuela Beltrán, Bogotá D.C., Colombia 3 Grupo Física de Materiales, Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. En este trabajo reportamos el proceso de síntesis del compuesto cerámico policristalino Nd2SrMn2TiO9 mediante el procedimiento de reacción en estado sólido. La estructura cristalina fue analizada a través de experimentos de difracción de rayos X en la disposición Bragg-Brentano. El refinamiento Rietveld del patrón de difracción, a través del uso del código GSAS, muestra que este compuesto cristaliza en una estructura ortorrómbica, grupo espacial Pnma (#62), con parámetros de red a=5.4789 Å, b=7.7582 Å y c=5.4829 Å. La morfología superficial fue estudiada mediante imágenes de microscopía electrónica de barrido, observándose la formación y compactación de granos de tamaño promedio 570.38 nm. Mediciones de magnetización en función de la temperatura revelan que el compuesto presenta un comportamiento paramagnético. El análisis con la ecuación de Curie permitió establecer un momento magnético efectivo eff = 4.03 B, el cual está 97.8% en concordancia con el valor teórico esperado a partir de las reglas de Hund. El estudio de la respuesta eléctrica por medio de curvas I-V muestra un comportamiento conductor, con una característica Óhmica a temperatura ambiente. Abstract. In this work we report the synthesis process of the polycrystalline ceramic compound Nd2SrMn2TiO9 by means the solid-state reaction procedure. The crystalline structure was analyzed through X-ray diffraction experiments in the Bragg-Brentano recipe. The Rietveld refinement of the diffraction pattern by using the GSAS code show that this material crystallizes in an orthorhombic structure, space group Pnma (#62), with lattice parameters a=5.4789 Å, b=7.7582 Å and c=5.4829 Å. The surface morphology was studied by scanning electron microscopy images, which evidence the formation and compacting of grain with mean size 570.38 nm. Measurements of magnetization as a function of temperature reveal that this compound have a paramagnetic behavior. The analysis with the Curie equation permitted to establish an effective magnetic moment eff = 4.03 B, which is 97.8% in agreement with the theoretical value expected from the Hund’s rules. The study of the electric response from I-V curves shows a conductor behavior, with an Ohmic feature at room temperature. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Estructura y morfología de la sintetizada por el método de pechini hexaferrita Sr 3Co2Fe24O41 Structure and morphology of synthetized by pechini’s method Sr3Co2Fe24O41 hexaferrite J Sandino1, W Salazar1 and E Barrera2 1 Departamento de Física, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia 2 Universidad Católica de Colombia, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Existe un constante interés científico en el estudio de la ferrita pura Sr 3Co2Z (Sr3Co2Fe24O41) debido su acoplamiento magnetoeléctrico a temperatura ambiente y su amplia gama de posibles aplicaciones tecnológicas, por ejemplo en memorias de almacenamiento de datos. Como en todo material que se desee fabricar, las propiedades dependen fuertemente del método de síntesis. Entre los diversos métodos de síntesis para fabricar este tipo de ferrita, el método de Pechini tiene entre otras las ventajas de poder controlar con precisión la obtención de diversas estructuras predeterminadas y su relativa simplicidad. En este método para obtener la estructura deseada, se debe tener un control de las temperaturas de recocido muy preciso. En este trabajo se analiza el resultado de síntesis de muestras mediante el método de Pechini y su posterior recocido a 850°C, 1150°C y 1250°C con el fin de obtener la ferrita hexagonal Sr3Co2Fe24O41. Las muestras obtenidas se caracterizaron por las técnicas de difracción de Rayos X y microscopía electrónica de barrido. Se observó que para el intervalo de temperaturas empleados hay un dominio de estabilidad de las fases hexaferrita M y Z, obteniéndose que a 850°C la fase M predomina, mientras que a 1250°C predomina la fase Z. En las muestras recocidas a menores temperaturas se observaron estructuras lenticulares, mientras que a mayores temperaturas las estructuras fueron aciculares. Abstract. There is a great scientific interest in the single hexaferrite Sr 3Co2Z (Sr3Co2Fe24O41) due to magnetoelectric effect at room temperatures and its wide variety in possible technological applications, e.g. in data storage memories. As well as any other material synthesis method are very important to obtain desired properties. Between the different methods applied to prepare this ferrite, the Pechini method has as advantages the precise control in obtainment of predetermined structures, its relatively simplicity and almost independence in the chemical process. In this method, for obtaining the structure is necessary a very accurate control of annealing temperatures. In this work synthesis procedure trough of the Pechini method and annealing of specimens at 850°C, 1150°C and 1250°C is shown to obtain the hexagonal ferrite Sr 3Co2Z.The samples obtained were characterized by X-Ray diffraction as well as scanning electron microscopy. It was observed that for the range of temperatures applied there is a domain of stability in hexaferrite phases both M and Z, finding that at 850°C the M phase is predominant, instead at 1250°C the single Z phase is predominant. In the annealed specimens to lower temperatures were observed lenticulars structures, different from these ones to higher temperatures that display acicular structures. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Propiedades estructurales y magnéticas de las aleaciones CuAl 1xCrxS2 Structural and magnetic properties of the CuAl 1-xCrxS2 alloys C Ortega-López1, L C Sánchez1 and M J Espitia2 1 Grupo de Estudio de Materiales y Sistemas Complejos (GAMASCO), Departamento de Física, Universidad de Córdoba, Montería, Colombia 2 Grupo GEFEM, Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Bogotá D.C., Colombia. E-mail: [email protected] Resumen. En este trabajo se realizaron cálculos computacionales, basados en la teoría del Funcional de la Densidad DFT, para investigar las propiedades estructurales, electrónicas y magnéticas de las aleaciones CuAl1-xCrxS2(x = 0.50 y 0.75). Se utilizó el método del pseudopotencial, tal como está implementado en el código Quantum-Expresso. Se encontró que las aleaciones cristalizan en una estructura tetragonal perteneciente al grupo espacial 122 (I-42d), con constantes de red a = 5.304(1)Å y c = 10.342Å para x = 0.5, y a = 5.309(1)Å y c = 10.351Å para x = 0.75. Estos valores están en buen acuerdo con los resultados experimentales. Adicionalmente, se encontró que las aleaciones poseen un comportamiento antiferromagnético con momentos magnéticos de 4,14µβ/celda y 4,36µβ/celda, respectivamente. Del análisis de la densidad de estado, es claro que las aleaciones poseen un comportamiento semimetálico debido a los estados Cr-d y Cu-d que atraviesan e nivel de Fermi. Abstract. In this paper computations were performed based on the theory of density functional theory DFT, to investigate the structural, electronic and magnetic properties of CuAl 1-xCrxS2 (x = 0.50 and 0.75) alloys. Pseudopotential method was used, as is implemented in the Quantum-Expresso code. It was found that the alloys crystallize in a tetragonal structure belonging to 122 space group (I-42d) with lattice constants a = 5.304 (1) Å and c = 10.342Å for x = 0.5, and a = 5.309 (1) Å and c = 10.351Å for x = 0.75. These values are in good agreement with experimental results. Additionally, it was found that the alloys possess an antiferromagnetic behavior with magnetic moments 4,14μβ /cell and 4,36μβ cell, respectively. From the analysis of the density of states, it is clear that the alloys have a semimetalic bahavior due to the Cr-d and Cu-d states crossing the Fermi level. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Propiedades electrónicas y magnéticas GaN/MnN/GaN - MnN/GaN/MnN de las intercapas Electronic and magnetic properties of the GaN/MnN/GaN MnN/GaN/MnN interlayers C Ortega1, F Peniche2 and L C Sánchez1 1 Universidad de Córdoba, Montería, Colombia 2 Grupo GEFEM, Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Bogotá D.C., Colombia E-mail: [email protected] Resumen. En este trabajo se reportan cálculos de primeros principios para investigar la estabilidad estructural, las propiedades estructurales, electrónicas y magnéticas de la intercapas GaN/MnN/GaN – MnN/GaN/MnN. Los cálculos fueron realizados utilizando el método de pseudopotenciales, como está implementado en el código computacional Quantum ESPRESSO. No se encontraron cambios significativos en las propiedades estructurales de las intercapas. Se encontró que las intercapas presentan comportamiento ferromagnético, teniendo ambos sistemas un momentum magnético de 8µB por celda, debido principalmente a los orbitales p del Mn. Abstract. In this work we report first principles calculations to investigate the structural stability, structural, electronic and magnetic properties of the GaN/MnN/GaN - MnN /GaN/MnN interlayers. The calculations were performed using the pseudopotential method, as implemented in the computer code Quantum ESPRESSO. No significant changes were found in the structural properties of the interlayers. Were found that the interlayers exhibit a ferromagnetic behavior, both systems having a magnetic momentum 8μB per cell, mainly due to the Mn p orbitals. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Propiedades estructurales y electrónicas de los compuestos ErB 2, Er0.5Lu0.5B2 y LuB2 usando el funcional hibrido PBE0 Structural and electronic properties of ErB 2, Er0.5Lu0.5B2 and LuB2 compounds by using the PBE0 hybrid functional C Ortega-López1, M I Velásquez1 and J Beltrán1 1 Grupo Avanzado de Materiales y Sistema Complejos (GAMASCO), Departamento de Física, Universidad de Córdoba, Montería, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Reportamos cálculos de primeros principios para determinar las propiedades estructurales y electrónicas de los compuestos ErB2, Er0.5Lu0.5B2 y LuB2, usando la teoría del funcional densidad (DFT: Density Functional Theory) y el método ondas planas aumentadas y linealizadas en la versión del potencial completo (FP-LAPW: Full-Potential Linearized Augmented Plane Waves). Para la descripción de la interacción electrón-electrón, se emplean las aproximaciones de densidad local (LDA), gradiente generalizado de Perdew, Burke y Ernzerhof (GGA-PBE: Generalized Gradient Approximation-Perdew-Burke-Ernzerhof) y el funcional híbrido PBE0. A partir de la densidad de estados (DOS: Density of States), se encuentra que la adición de una fracción de la energía de intercambio exacto de Hartree-Fock, en la aproximación PBE, evidencia la localización de los orbitales 4f del Er y del Lu, lo cual favorece la polarización de los espines electrónicos de estos orbitales en los compuestos ErB2, Er0.5Lu0.5B2 y LuB2. El esquema PBE0 se justifica porque describe de manera más apropiada las propiedades electrónicas y magnéticas de los sistemas fuertemente correlacionados que las aproximaciones LDA y PBE. Abstract. We report first-principles calculations to determine the structural and electronic properties of the ErB2, Er0.5Lu0.5B2 and LuB2 compounds, by using density functional theory (DFT) and linearized augmented plane wave method version full potential (FP-LAPW). And the PBE0 hybrid functional. For the description of the electron-electron interaction, local density approximation (LDA), generalized gradient Perdew, Burke and Ernzerhof (GGA-PBE) are used. From the density of states (DOS), it is found that the addition of a fraction of the energy of exact exchange of Hartree-Fock in PBE approximation, shows the localization of the 4f orbitals of Er and Lu, which favors electron spin polarization of these orbitals in ErB2, and LuB2 Er0.5Lu0.5B2 compounds. The PBE0 scheme is justified because describes of appropriately way the electronic and magnetic properties of strongly correlated systems that LDA and PBE approximations. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Un estudio ab-initio de la estabilidad relativa y propiedades electrónicas de las sustituciones de átomos de C por B y N en el compuesto w-BN A study Ab-initio of relative stability and electronic properties of substitutions of atoms C by B and N in the w-BN compound G Casiano1, C Ortega1 and N De-La-Espriella1 1 Grupo Avanzado de Materiales y Sistema Complejos (GAMASCO), Departamento de Física, Universidad de Córdoba, Montería, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. En este trabajo, se hace un estudio de las propiedades estructurales y electrónicas del compuesto BN, al sustituir átomos de C por B y N respectivamente, en estructura wurtzita; usando un cálculo de primeros principios dentro de la Teoría Funcional Densidad (DFT). Los efectos de correlación e intercambio se tratan con la Aproximación de Gradiente Generalizado (GGA) utilizando la aproximación del pseudopotencial como se implementa en el paquete Quantum-ESPRESSO. Se encontró que las sustituciones de los átomos C en los sitios N de la supercelda del BN son energéticamente más favorable. Encontramos que el compuesto es bastante rígido debido a que el módulo de volumen es alto, por lo tanto el compuesto puede ser potencialmente usado en recubrimientos duros. Los cálculos de la densidad de estados muestran que el compuesto presenta un comportamiento metálico debido a la hibridación de los orbitales C-p y N-p que atraviesan el nivel de Fermi. Abstract. In this paper we study the structural and electronic properties of the compound BN, substituting C atoms by N and B respectively, in a wurtzite structure; by using a first-principles calculations within the Functional Theory (DFT) Density. The correlation and exchange effects are treated with the Generalized Gradient Approximation (GGA) using the pseudopotential approximation as implemented in the Quantum-ESPRESSO package. Found that substitutions of carbon atoms in the N sites BN supercell are energetically more favourable. We found that the compound is rigid due to the bulk module is high, therefore the compound can be potentially used in hard recovery. The density states calculation show that the compound has metallic behaviour because due to hybridization of N-p and C-p orbitals crossing the Fermi level. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Efectos de las sustituciones de átomos de C por Al y N en el compuesto w-AlN Effects of substitutions of C atoms by Al and N in the w-AlN compound J F Murillo1, C Ortega1 and M Espitia2 1 Universidad de Córdoba, Montería, Colombia 2 Grupo GEFEM, Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Bogotá D. C., Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Presentamos cálculos ab-initio en la aproximación del pseudopotencial para las sustituciones de átomos de carbono por sitios de aluminio y nitrógeno en el compuesto AlN en fase wurtzita. Se optimizaron parámetros estructurales para AlN y con sustituciones de Carbono. Posteriormente, se determinan las propiedades electrónicas y magnéticas mediante la densidad de estados (DOS) y Teoría de Bandas. También, se determina que el AlN con sustituciones de carbono (AlN-C) es bastante estable, además de poseer propiedades magnéticas, lo que le confiere atractivas aplicaciones. Abstract. We present ab-initio calculations in the pseudopotential approximation for the carbon atoms substitutions by aluminum and nitrogen sites in the AlN compound in wurtzite phase. Structural parameters for AlN and Carbon substituted were optimized. Subsequently, the electronic and magnetic properties are determined by the density of states (DOS) and Theory of Bands. Also is determined that the AlN with carbon substitutions (AlN-C) is quite stable, besides having magnetic properties, which gives attractive applications. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Óxido de grafeno funcionalizado con nanopartículas de magnetita y su aplicación en la remoción de azul de metileno en agua Graphene oxide functionalized with magnetite nanoparticles and its application to removal of methylene blue in water I Gómez1, E Mejía-Ospino2 and R Cabanzo3 1 Escuela de Química, Facultad de Ciencias, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia 2 Escuela de Física, Facultad de Ciencias, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Se sintetizó un composito con propiedades magnéticas mediante la cooprecipitación in situ de iones Fe+2 y Fe+3 sobre la superficie de óxido de grafeno disperso en agua. La ruta de síntesis es simple y podría ser fácilmente escalable. Los análisis efectuados a través de diferentes técnicas analíticas (DRX, FT-IR, Raman, SEM) revelaron que la funcionalización se llevó a cabo de manera efectiva y permitieron conocer algunas características estructurales de este material (Fe3O4@GO). Después de ser caracterizado, el composito se empleó para adsorber azul de metileno en fase acuosa. Los resultados indican una buena capacidad de adsorción y la facilidad con la que puede llevarse a cabo el postratamiento dado que una vez que el colorante es adsorbido puede removerse fácilmente del agua mediante la aplicación de un campo magnético externo como el generado por un imán convencional. Otro aspecto destacable se basa en el hecho de que el colorante puede degradarse mediante la adición de peróxido de hidrógeno debido a procesos de oxidación avanzada en los que las NPs de magnetita operan como catalizadores. Esto permite regenerar el composito y emplearlo en varios ciclos conservando en gran medida su potencial para adsorber y degradar el colorante. Abstract. A composite with magnetic properties was synthesized by cooprecipitation in situ of Fe +2 and Fe+3 ions on the surface of graphene oxide in aqueous dispersion. The synthetic route is simple and could be easily scalable. Analyses by different analytical techniques (XRD, FT-IR, Raman, SEM) revealed that the functionalization was carried out effectively and some structural characteristics of this material (Fe3O4@GO) were determined. After being characterized, the composite was used to adsorb methylene blue in water. The results indicate a good adsorption capacity and the composite can be removed easily in the post-treatment by applying an external magnetic field as generated by a conventional magnet. Another important aspect is that the colorant may be degraded by the addition of hydrogen peroxide due to advanced oxidation processes in which magnetite NPs operate as catalysts. This allows regenerating the composite and use it in several cycles retaining markedly its potential to adsorb and degrade the dye. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Síntesis de puntos cuánticos de grafeno (GQD) y carbono (CQD) mediante irradiación láser Synthesis of graphene quantum dots and carbon quantum dots by laser irradiation E Jaimes1, E Mejía-Ospino1 and R Cabanzo1 1 Laboratorio de Espectroscopia Atómico y Molecular, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. La producción de puntos cuánticos de grafeno (GQD) y carbono (C-dots) ha despertado interés debido a sus propiedades de: baja toxicidad, estable fotoluminiscencia, alta solubilidad, inercia química, control sobre la longitud de onda de la emisión y alta resistencia al foto blanqueamiento, lo que les permite tener potenciales aplicaciones en biomedicina, optrónica, electrónica, catálisis, etc. Se han desarrollado varios métodos para sintetizar puntos cuánticos, entre ellos, el uso de la ablación láser ha resultado versátil, de bajo costo respecto a otras técnicas, no genera residuos tóxicos y es de fácil ejecución. Este proceso puede utilizarse sobre sólidos en líquidos, soluciones con precursores y suspensiones con partículas, que bajo el proceso de ablación pueden transformarse en partículas de menor tamaño, de igual o diferente forma, fase y composición. En este trabajo se presentan los primeros resultados en la obtención de los puntos cuánticos por ablación láser a partir de materiales carbonáceos, y la dependencia de las propiedades ópticas, obtenidas por los espectros UV-Vis y fluorescencia, respecto a la variación de algunos parámetros experimentales que permite la técnica. Abstract. The production of graphene quantum dots (GQDs) and carbon quantum dots (CQDs or Cdots) has attracted attention because of their properties: low toxicity, stable photoluminescence, high solubility, chemical inertness, control over the wavelength of emission and high resistance to photobleaching, allowing them to have potential applications in biomedicine, optronics, electronics, catalysis, etc. Several methods have been developed to synthesize quantum dots, including the laser ablation synthesis has proven versatile, low cost compared to other techniques, and does not generate toxic waste is easily performed. This process can be used on solids in liquids, solutions and suspensions precursor particles, which under the ablation process can become smaller particles of equal or different shape, composition and phase. This paper presents the first results in obtaining quantum dots laser ablation from carbonaceous materials, and the dependence of the optical properties, obtained by UVVis spectra and fluorescence, and the variation of some experimental parameters allowing the method. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Factibilidad del uso de alquitrán como nuevo material en la construcción de pavimentos Feasibility for the use of coal tar as a new material for road surfaces (pavement) construction M Á Romero-Farfán1, H E Murillo-Vega1 and F A Trujillo-Pinto1 1 Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Uptc, Tunja, Colombia E-mail: [email protected] , handere7@gmail , [email protected] Resumen. Los productos de estabilización normalmente utilizados para mejorar la capacidad de soporte de capas granulares en la construcción de pavimentos pueden ser costosos y de difícil consecución; por esto, es necesario probar otros materiales, fáciles de conseguir y económicos, que mejoren las propiedades físicas y mecánicas de las capas del pavimento. Consecuentemente, este documento evalúa la utilización de alquitrán de hulla, como material estabilizante de subbases granulares. Inicialmente, con una descripción de las propiedades del alquitrán, la determinación de las condiciones óptimas de compactación del material de subbase granular, mediante ensayos de proctor modificado y la determinación de la resistencia del material inalterado mediante ensayos de CBR de laboratorio. En seguida, con el diseño y elaboración de mezclas de material granular con diferentes porcentajes de alquitrán y la determinación de su CBR, como parámetro comparativo con el valor obtenido del material inalterado. Por último, con la determinación del porcentaje óptimo de alquitrán para estabilizar la subbase granular y la realización de una evaluación técnica y comparación económica con otros métodos de estabilización convencionales. Dentro de los resultados, se verificó mejora en las condiciones de resistencia del material granular y disminución de su expansión, mediante el uso del alquitrán. Abstract. The stabilization products often used to improve the support of granular layers in the construction of road surfaces may be expensive and difficult to get. Therefore, it is necessary to test different materials, which are cheap and easy to obtain, and which will enhance the physical and mechanical properties of pavement layers. This document evaluates the use of coaltar, as a stabilizer for granular subbases. Initially, with a description of tar properties, determining the optimal conditions for the granular subbase material compaction, by means of modified proctor tests and the calculation of the resistance of the unaltered material by using CBR lab tests. Afterwards, with the design and development of granular material mixes with different percentages of coaltar and determining its CBR as comparative parameter with that of the unaltered material. Finally, by calculating the optimal coaltar percentage in order to stabilize the granular subbase and performing a technical evaluation as well as an economical comparison with conventional stabilization methods. The results showed an improvement in the resistance of the granular material and a decrease in its expansion due to the use of coaltar. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Producción de la perovskita LaYbO3 mediante el método de pechini modificado y estudio de sus propiedades estructurales, eléctricas y magnéticas Synthesis of LaYbO3 perovskite through modified pechini method: Structural, electric and magnetic properties characterization J A Jaramillo1, E W Barrera-Bello1,2, C A Parra-Vargas3, D A Landínez-Téllez1 and J Roa-Rojas1 1 Grupo de Física de Nuevos Materiales, Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia 2 Departamento de Ciencias Básicas, Universidad Católica de Colombia, Bogotá D.C., Colombia 3 Grupo Física de Materiales, Escuela de Física, Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. El óxido de perovskita lantánida LaYbO3 fue sintetizado mediante el método de Pechini modificado, el cual se basa en la poliesterificación de complejos de metal-citrato a partir de una disolución acuosa. Los complejos se formaron en disolución acuosa y con la adicion de etilenglicol y evaporación lenta del agua, se permitió la formación de enlaces que formaron una red polimérica macroscopica que contiene cationes distribuidos uniformemente a lo largo de su estructura. A través de diferentes procesos de pirolisis se obtuvieron partículas microcristalinas del oxido. La caracterización estructural del material obtenido se efectuó a través la técnica de difracción de rayos X. Los patrones obtenidos muestran que la perovskita simple LaYbO3 cristaliza en una estructura ortorrómbica, perteneciente al grupo espacial Pnma (#62), con parámetros de red a=6.0327 Å, b=8.4138 Å y c=5.8307 Å, obtenidos por refinamiento Rietveld. Estudios de dispersión de rayos X por electrones muestran que el LaYbO3 está libre de impurezas. La respuesta eléctrica se evaluó mediante mediciones de polarización eléctrica en función del campo eléctrico aplicado. Las curvas obtenidas evidencian un comportamiento histerético relacionado con pérdidas dieléctricas caraterísticas de materiales aislantes. A partir de los valores de la carga de saturación de las curvas se determinó un valor de constante dieléctrica relativa de 22.6. El comportamiento magnético se examinó por medio de curvas de susceptibilidad magnética en función de la temperatura. Los ajustes a la ecuación de Curie son acordes con una respuesta típicamente paramagnética, con momento magnético efectivo =4.9 B, el cual es muy próximo al valor teórico esperado a partir de las reglas de Hund, mayoritariamente debido a los iones de Yb3+. Abstract. Single phase LaYbO3 lanthanide-based perovskite powder was synthesized by modified Pechini method, which is based on polyestherification of metal-citrate complexes in aqueous solution. Complexes were formed in aqueous solution and after polyalcohol addition and slow water evaporation, bonds formation is allowed and a macroscopic polymeric network was produced, where cations are embedded and uniformly distributed. Finally, through several pyrolysis steps, microcrystalline oxide particles were obtained. The structural characterization of the material was performed by means the X-ray powder diffraction technique. The obtained patterns were indexed and Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología refined to reveal that the LaYbO3 simple perovskite crystallizes in an orthorhombic structure, belonging to the Pnma (#62) space group, with lattice constants a=6.0327 Å, b=8.4138 Å and c=5.8307 Å. Studies of electron dispersive x ray spectroscopy show that the LaYbO3 is free of impurities. The electric response was evaluated by measurements of electric polarization as a function of applied electric fields. The obtained curves evidence a hysteretic behavior related with dielectric losses which are characteristics of insulator materials. From the saturation values of electric charge the relative dielectric constant was determined to be 22.6. The magnetic behavior was examined by means curves of magnetic susceptibility as a function of temperature. The fit with the Curie equation is in agreement with a typical paramagnetic feature with effective magnetic moment =4.9 B, which is close to the theoretical expected value from the Hund‘s rules. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Propiedades ópticas y electroópticas de las cerámicas PLMN-PT dopadas con Yb Optical and electrooptical properties of PLMN-PT ceramics doped with Yb M E Aristizabal1, F A Londoño1 and D Garcia2 1 Grupo de Estado Sólido, Instituto de Física, Universidad de Antioquia, Medellin, Colombia 2 Ferroelectric Ceramics Group, Physics Department, Federal University of São Carlos, Brazil E-mail: [email protected] Resumen. Las cerámicas del sistema PMNPT presentan un alto efecto electroóptico que las hace óptimas para la fabricación de dispositivos electroópticos como: moduladores ópticos, interruptores ópticos y filtros ópticos, entre otros. Por esta razón, el sistema tipo perovskita PMNPT, basado en el plomo, se ha convertido en un posible candidato para sustituir a las cerámicas del sistema PLZT que son, en la actualidad, las comercialmente usadas. Por otro lado, las cerámicas transparentes del sistema PLMNPT presentan mejores propiedades ópticas que las del sistema PMNPT y cuando son dopadas con tierras raras pueden ser utilizadas como materiales multifuncionales. En particular, el dopaje Yb+ 3 sobre el sistema PLMNPT puede modificar los coeficientes electroópticos, la difusividad, la constante dieléctrica y las propiedades microestructurales y estructurales. Sin embargo, la relación entre las propiedades de la cerámica y concentración de los iones no había sido estudiada hasta ahora. Por tal razón, el objeto de este trabajo es estudiar la influencia del dopaje de Yb+ 3 con diferentes concentraciones concentraciones (0,5, 1,0, 1,5 y 2,0 en peso) sobre el sistema PLMNPT y analizar sus propiedades estructurales, microestructurales, dieléctricas, ópticas y electroópticas, con la intención de encontrar un material multifuncional más optimizado. Se observó un aumento de la constante dieléctrica para mayores concentraciones del dopaje, así como una disminución de la difusividad de la cerámica. Esto ha sido explicado por la incorporación de iones de tierras raras en el sitio B de la microestructura. Las propiedades microestructurales también se modificaron, el tamaño de grano promedio se mantuvo sin cambios y las propiedades ópticas y electroópticas se mejoraron. Abstract. PMNPT ceramics have a large electrooptical coefficient (EOC) which make them interesting for the manufacture of electrooptical devices such as optical modulators, optical switches and optical filters. These features also makes them leadbased perovskites possible candidates to replace PLZT ceramics which are the most used in the industry. On the other hand the PLMNPT ceramics doped with rare earth ions can be used as multifunctional materials, for example, the Yb+ 3doped can modify the EOC, the diffusivity, the dielectric constant and the microstructural and structural properties of PLMNPT transparent ceramics. However, the. relation between properties and ion concentrations had not been studied so far. Therefore, the aim of this work is to study the influence of ion Yb+ 3 c oncentrations (0.5, 1.0, 1.5 and 2.0 in weight), in the structure of PLMNPT analyzing their structural, microstructural, dielectric, optical and electrooptical properties with the purpose of finding a multifunctional material. An increase of the dielectric constant was observed in the case of higher doping concentration, as well as a decrease of the diffusivity. This has been explained by the incorporation of rare earth ion at site B. The microstructural properties were also modified, the average grain size remained unchanged and the optical and electrooptical properties were improved. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Evaluación de un poliéster poliol altamente ramificado de segunda generación modificado con ácido poliláctico como compatibilizante de mezclas de almidón de yuca plastificado y ácido poliláctico Evaluation of a hyperbranched polyester polyol of second generation modified with polylactic acid as compatibilizing agent of plasticized Tapioca starch/polylactic acid blends R Mesías1 and E A Murillo2 1 Grupo de Investigación en Materiales Poliméricos (GIPIMME), Universidad de Antioquia, Medellín, Antioquia, Colombia 2 Grupo de Investigación en Materiales Poliméricos (GIMAPOL), Departamento de Química, Universidad Francisco de Paula Santander, San José de Cúcuta, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Con el objetivo de obtener nuevos materiales y contribuir en el estudio de materiales ambientalmente amigables, en este trabajo un poliéster poliol altamente ramificado de segunda generación (HBP2G) modificado con ácido poliláctico (PLA), fue empleado como un agente compatibilizante en mezclas de almidón de yuca plastificado (TPS)/PLA. En todos los casos, las cantidades de TPS y PLA fueron 50 % (P/P). La proporción del agente compatibilizante (HBP2G45) empleada en las mezclas de TPS/PLA fueron 5 (HBP45-5), 10 (HBP45-10), 15 (HBP45-15) and 20 % (P/P) (HBP45-20). El efecto de la cantidad de HBP2G45 en las propiedades estructurales, térmicas, morfológicas, reológicas y mecánicas de las mezclas fue evaluada y comparadas con una mezcla de TPS/PLA obtenida sin compatibilizante (control). La muestra control presentó más alto valor de torque final que las mezclas obtenidas con el HBP2G45, lo cual indica que esta tiene u efecto plastificante en las mezclas. Mediante análisis infrarrojo fue observado que las señales debidas a la absorción de los grupos OH y carbonilo en las mezclas incrementó con la cantidad de HBP2G45. Mediante análisis de calorimetría diferencial de barrido se evidenció que el incremento de la cantidad de HBP2G45, produjo una reducción en la temperatura de transición vítrea de las mezclas. Solamente las muestras control, HBP45-5 y HBP45-10 exhibieron una temperatura de fusión (T m). El porcentaje de cristalinidad, Tm y la entalpia de fusión de la muestra control fueron superiores que aquellos de las mezclas HBP45-5 y HBP45-10. Las mezclas HBP45-15 y HBP45-20 fueron completamente amorfas. La estabilidad térmica de las mezclas, determinada por análisis termogravimétrico fue más baja que aquella de la muestra control. Mediante análisis de difracción de rayos X, fue observado que los picos a 18.80 y 22.00° para las mezclas HBP45-5 and HBP45-10 redujeron su intensidad, pero desaparecieron para las mezclas HBP45-15 and HBP45-20. El análisis de microscopia electrónica de barrido mostró que las mezclas exhibieron una morfología más homogénea que la muestra control y la homogeneidad incrementó con el contenido de HBP2G45. El análisis reológico fue realizado solamente para las muestras HBP45-15 y HBP45-20. La viscosidad compleja (*) disminuyó con la frecuencia. Valores de * de la muestra control fueron superiores que los de las mezclas HBP45-15 y HBP45-20. En todo el rango de frecuencia estudiada, * fue más alto para la mezcla HBP45-15. El comportamiento reológico exhibido por la muestra control fue principalmente elástico. Las mezclas HBP45-15 y HBP45-20 mostraron dos transiciones, la primera de elástico a viscoso y la segunda de viscoso a elástico. Éste comportamiento fue asignado a la formación de una microestructura, la cual es capaz de deformarse elásticamente. Los análisis de tracción mostraron que el módulo ténsil de las mezclas fueron inferiores al de la muestra control y este disminuyó con la cantidad de HBP2G45, el comportamiento opuesto fue observado en elongación a la ruptura. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Abstract. With the aim of obtain new materials and contribute in the study of environmentally friendly materials, in this work a hyperbranched polyester polyol of second generation (HBP2G) modified with polylactic acid (PLA), was employed as compatibilizing agent in plasticized tapioca starch (TPS)/PLA blends. In all cases, the quantities of TPS and PLA were 50 wt%. The proportion of the compatibilizing agent (HBP2G45) employed in the TPS/PLA blends were 5 (HBP45-5), 10 (HBP4510), 15(HBP45-15) and 20 wt% (HBP45-20). The effect of the HBP2G45 amount on the structural, thermal, morphological, rheological and mechanical properties of the blends was evaluated and compared with a TPS/PLA blend obtained without compatibilizing (control). The sample control presented higher final torque value than the blends obtained with the HBP2G45, which indicate that this has an effect plasticizing in the blends. By infrared analysis was observed that the signals due to absorption due to OH and carbonyl groups in the blends increased with the HBP2G45 amount. By differential scanning calorimetric analysis was evidenced that the increasing of the HBP2G45 amount, produced a reduction on the glass transition temperature of the blends. Only the samples control, HBP45-5 and HBP45-10 exhibited a melting temperature (Tm). The crystallinity percent, Tm, and the melting enthalpy of the sample control were higher than those of the HBP45-5 and HBP45-10 blends. The HBP45-15 and HBP45-20 blends were completely amorphous. The thermal stability of the blends, determinated by thermogravimetric analysis was lower than that of the sample control. By X ray diffraction analysis, was observed that the peaks at 18.80 and 22.00° to the HBP45-5 and HBP45-10 blends reduced their intensity, but disappeared to the HBP45-15 and HBP45-20 blends. The scanning electronic microscopy analysis shown that the blends exhibited a more homogeneous morphology that the sample controls and the homogeneity increased with the HBP2G45 content. The rheological analysis was done only to the HBP45-15 and HBP45-20 blends. The complex viscosity (*) decreased with the frequency. * Values of the sample control were upper than those of the HBP45-15 and HBP45-20 blends. In all frequency range studied, * was higher to the HBP45-15 blend. The rheological behavior exhibited by sample control was mainly elastic. The HBP45-15 and HBP45-20 blends showed two transitions, the first from elastic to viscous and the second from viscous to elastic. This behavior was assigned to the formation of a microstructure, which is capable of elastically deform. The tensile analyses showed that the tensile modulus of the blends was lower than that of the control sample, and this decreased with the HBP2G45 amount, the opposite behavior was observed on elongation a break. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Síntesis y caracterización de la perovskita La 0,95Sr0,05CrO3 Synthesis and characterization of a La0.95Sr0.05CrO3 perovskite O C Vergara-Estupiñan1, J A Gómez-Cuaspud and E Vera-López2 1 Facultad de Ciencias. Grupo Desarrollo y Aplicaciones de Nuevos Materiales (DANUM), Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Colombia. 2 Instituto para la Investigación e Innovación en Ciencia y Tecnología de Materiales (INCITEMA), Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. El presente trabajo investiga la síntesis y la caracterización de una material tipo perovskita basado en el sistema La0,95Sr0,05CrO3, mediante el método de polimerización-combustión utilizando ácido cítrico para la conformación de especies intermedias tipo citrato, que evolucionan en función de la temperatura hasta la consolidación de la fase cristalina buscada. La caracterización del precursor metalorgánico se realizó por análisis térmicos gravimétricos y diferenciales (TGA-DTA), con el fin de establecer una temperatura ideal de consolidación de la fase cristalina buscada. Los análisis de difracción de rayos X (XRD), microscopía electrónica de transmisión (TEM), fluorescencia de rayos X por microsonda (EDX) y análisis de área superficial (BET), se realizaron sobre el material cerámico calcinado y revelaron la obtención de una estructura cristalina de tipo ortorrómbica con grupo espacial Pnma (62), con un tamaño de cristalito de aproximadamente 20nm haciendo uso de las señales más intensas del difractograma. De igual forma los análisis derivados de la microscopía electrónica de transmisión revelan que el material está conformado por agregados del orden nanométrico con una serie de propiedades texturales y morfológicas específicas para eventual aplicación a nivel catalítico que guardan una estrecha relación con los datos derivados de la medida del área superficial. Finalmente, la valoración de la composición mediante el análisis de fluorescencia de rayos X, permitió determinar que el control en la composición es uno de los parámetros claves en este proceso de síntesis por una ruta de química húmeda. Abstract. Present work study the synthesis and characterization of a perovskite type material based in the system La0,95Sr0,05CrO3, by polymerization-combustion method using acid citric for conformation of intermediate species citrate type, that evolve in function of the temperature until the consolidation of sought crystalline phase. The characterization of metalorganic precursor was performed by thermal gravimetric and differential analysis (TGA-DTA), with the aim to establish a ideal temperature of sought the crystalline phase. The analysis of X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), X-ray fluorescence by microprobe (EDX) and surface area analysis (BET), were performed on ceramic material calcined and this revealed the obtaining of a crystal structure orthorhombic type with space group Pnma (62), with a crystallite size of about 20nm using the most intense signals of X-ray pattern. Similarly, the analysis derived from transmission electron microscopy revealed that the material is composed of aggregates of nanometer range with a series of textural properties and specific morphological for eventual application to catalytic level having a relationship high with data derived from the measurement of the surface area. Finally, the evaluation of the composition by XRF analysis, revealed that in the composition control is one of key parameters in the process of synthesis by a wet chemical route. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Efecto de la sulfonación y la adicion de dietanolamina en el copolímero de SEPS para separar dióxido de carbono Effect of sulfonation and diethanolamine in copolymer SEPS to separate carbon dioxide D Patiño-Ruiz1, E Correa-Ordoñez1 and M Acevedo-Morantes1 1 Department of Chemical Engineering, University of Cartagena, Cartagena, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. El problema ambiental causado por el calentamiento global ha ido incrementando en los últimos años considerablemente, debido a las altas cantidades de emisiones de gases de efecto invernadero de las distintas industrias químicas. Se han realizado múltiples estudios para solucionar esta problemática, como aplicaciones de membranas poliméricas para disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero, en especial de dióxido de carbono. En este trabajo se evaluó la capacidad de las membranas del copolimero de bloque de Estireno-Etileno-Propileno-Estireno (SEPS) sulfonado y funcionalizado con dietanolamina al 5, 15 y 30% en peso, para separar dióxido de carbono. Las membranas poliméricas fueron caracterizadas en sus propiedades mecánicas y fisicoquímicas. Análisis de FTIR, XRD, ensayos de contenido de agua, hidrofobicidad y porcentaje de porosidad fueron realizados. La propiedad de permeación de gas fue determinada mediante análisis SEM y la ecuación de difusión de Knudsen. La membrana sulfonada-cargada al 15% con dietanolamina presentó mejor permeabilidad y selectividad al dióxido de carbono, alrededor de 6.85*10 -6 mol/m2 s Pa y 1.66, respectivamente, comparado con el resto de las membranas, e incluso los resultados son superiores a los encontrados en referencias bibliográficas, lo que le permite ser considerada como opción para la separación de dióxido de carbono. Abstract. The environmental problem caused by global warming has gone increasing considerably in recent year, due to high amounts of emissions of greenhouse gases in the world, which are generated by different chemical industries, especially. The solutions to this issue are a priority. For this reason, the applications with membrane technology have been developed using polymeric materials, between others. This advance technology do not produced adverse effects and its economic viability is achievable. In this research project was evaluated the physical and chemical properties of the obtained membranes based on a sulfonated block copolymer of Styrene-Ethylene-Propylene-Styrene (SEPS) and it functionalized with diethanolamine at 5, 15 and 30% by weight, considering for separating carbon dioxide. The obtained samples were submitted to different characterizations for evaluating their mechanical and physicochemical properties. Gas permeation was determinated by SEM analysis and Knudsen diffusion equation. The sulfonated-loaded membrane with 15% of diethanolamine presented higher permeability and selectivity to the carbon dioxide, around 6.85*10 -6 mol/m2 s Pa y 1.66, respectively, compared to the rest of the membranas, the result were even higher to the literature found, allowing to consider it as option for separating carbon dioxide. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Sistemas bidimensionales similares al grafeno. Un análisis teórico Two-dimensional systems beyond of graphene. A theoretical approach A M Rojas-Cuervo1, K M Fonseca-Romero1 and R R Rey-González1 1 Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia E-mail: [email protected] Resumen. El auge de las investigaciones sobre las propiedades físicas y químicas del grafeno, han promovido el estudio de materiales recientemente sintetizados como el siliceno y germaneno. Al igual que su antecesor son atractivos para la academia y la industria, por sus múltples aplicaciones en la vida cotidiana que se vislumbran, además de la posibilidad de generar nuevo conocimiento debido a que muchos comportamientos físicos carecen de explicación con nuestra física actual. En este trabajo teórico se emplea el programa SIESTA, fundamentado en la teoria de la densidad funcional, con la aproximación de gradiente generalizado, el funcional Perdew-Burke-Ernzerhof y la optimización de los pseudopotenciales. Se calculan las energías de cohesión, parámetros de red, densidad de carga y estructura de bandas de energía para estas nanoestructuras. Los resultados muestran que estos sistemas son estables químicamente y presentan los Conos de Dirac en la relación de dispersión electrónica. Abstract. The rise of research on the physical and chemical properties of graphene, have promoted the study of newly synthesized materials as silicene and germanene. In similar way that graphene, these materials are attractive for research and industry due to multiple potentialities of applications in daily life that are looming, in addition to possibilities of generate new knowledge because many physical behaviours lack explanation with our current physics. In this theoretical work are calculated cohesive energies, lattice parameters, charge density and energy band structure for these nanostructures, using the Density Functional Theory implementation in the SIESTA code, into the generalized gradient approximation, with a functional Perdew-Burke-Ernzerhof and optimized pseudopotentials. Results show that these systems are chemically stable and also present Dirac Cones in the electronic dispersion relation. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Dependencia configuracional de la interacción de la molécula de agua con el grafeno Configurational dependence molecule and graphene of interaction between water A M Rojas-Cuervo1 and R R Rey-González1 1 Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia E-mail: [email protected] Resumen. El agua, un recurso vital para la vida ha sido contaminada vertiginosamente en gran parte de la Tierra a través de los años. Las actividades industriales y en general de la humanidad, ocasionan que se viertan diariamente sustancias nocivas en las fuentes superficiales como en las subterráneas. La nanociencia y nanotecnología como áreas multidisciplinares pueden ofrecer a partir de las investigaciones teóricas y experimentales, algunas alternativas futuras para tratar este delicado problema. El principal interés de este trabajo teórico es analizar una nanoestructura como posible candidato a futuro para el diseño de filtros moleculares. En este caso se estudia la interacción de la molécula de agua con el grafeno, específicamente se presentan los resultados de la energía de interacción en función de la distancia de la molécula y la monocapa hexagonal. Los cálculos se realizan mediante el programa SIESTA, fundamentado en la teoria del densidad funcional en con la aproximación de gradiente generalizado, el funcional Perdew-Burke-Ernzerhof y la optimización de los pseudopotenciales. Abstract. The water, a resources vital for life has been contaminated very rapidly in great part of Tierra through of years. The industrial activities and general of humanity, cause that superficial and subterranean sources are contaminated with damaging substance. The nanoscience and nanotechnology are multidisciplinary areas that can offer of its theoretical and experimental researches some futures alternatives of solution for treat this problem. The principal interest of this theoretical work, is analyze a nanostructure that can be a candidate optimal in the molecule sieves design. In this case is study water molecule interactions with graphene, specifically is present results of the interaction energy in function distance between molecule and hexagonal monolayer. Calculations are obtained by means of the SIESTA code, this is based in density functional theory with generalized gradient approximation, functional Perdew-Burke-Ernzerhof and optimization of pseudopotentials. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Aplicaciones del Plasma y Tecnologías - PAT Plasma Applications and Technologies – PAT Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Presencia de nitrato NO3 afecta la producción animal Presence of nitrate NO3 affects animal production H Barba-Molina1, J Barba-Ortega2 and M R Joya2 1 Facultad de Medicina Veterinaria, Universidad Cooperativa de Colombia, Bucaramanga, Colombia 2 Grupo de Física Mesoscópica, Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Los agricultores y ganaderos dependen de la combinación exitosa del ganado y los cultivos. Sin embargo, han perdido en la producción debido a la contaminación por nitratos. La intoxicación por nitratos en el ganado, es causada por el consumo de una cantidad excesiva de nitrato o nitrito en el pastoreo o agua. Los seres humanos y el ganado pueden verse afectados por el consumo de NO 3. Al parecer, pastos bien fertilizados pueden tomar el nitrógeno del suelo y almacenarlo en forma de nitrato en la hoja. Las condiciones climáticas favorecen la asimilación de nitrato. Intoxicación por nitrato, es una enfermedad no infecciosa que afecta a los rumiantes domésticos. Este, es un problema grave, a menudo puede resultar en la muerte de muchos animales. Cuando se utilizan los fertilizantes de nitrógeno para enriquecer los suelos, los nitratos pueden ser transportados por la lluvia, aguas de riego y otras aguas superficiales a través del suelo se lleva a las agua subterráneas. Los desechos humanos y animales también pueden contribuir a la contaminación por nitratos en dichas aguas. Un posible método para descontaminar aguas, contaminadas por nitratos es por medio de los métodos de fabricación de nanopartículas de hierro cero valente (FeNps) que se han encontrado eficientes en la remoción de nitratos en el agua. Abstract. Farmers and ranchers depend on the successful combination of livestock and crops. However, they have lost in the production by nitrate pollution. Nitrate poisoning in cattle is caused by the consumption of an excessive amount of nitrate or nitrite from grazing or water. Both humans and livestock can be affected. It would appear that well fertilised pasture seems to take up nitrogen from the soil and store it as nitrate in the leaf. Climatic conditions, favour the uptake of nitrate. Nitrate poisoning is a noninfectious disease condition that affects domestic ruminants. It is a serious problem, often resulting in the death of many animals. When nitrogen fertilizers are used to enrich soils, nitrates may be carried by rain, irrigation and other surface waters through the soil into ground water. Human and animal wastes can also contribute to nitrate contamination of ground water. A possible method to decontaminate polluted water by nitrates is with methods of fabrication of zero valent iron nanoparticles (FeNps) are found to affect their efficiency in nitrate removal from water. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Alúmina y cuarzo como dieléctricos en un sistema de descargas de barrera de dieléctrico DBD para hidrogenación del CO2 Alumina and quartz as dielectrics in a dielectric barrier discharges DBD system for CO2 hydrogenation E Mora1, A Sarmiento1 and E Vera1 1 Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. En este trabajo fue estudiado el tratamiento del dióxido de carbono CO2, el cual es un gas contaminante y causante principal del calentamiento global. Para este propósito se generó plasma, mediante descargas de barrera dieléctrica DBD, usando hidrogeno H2 junto con el CO2 como gases de reacción. Se utilizaron como dieléctricos tubos de alumina y cuarzo de la misma geometría. Se estudió la conversión del CO2 en función de la composición de la mezcla CO2 + H2, de la potencia eléctrica y de la frecuencia de operación, fijando 3 flujos de gas diferentes; cambiar el flujo de gas permitió hacer el análisis de la conversión en función del tiempo de residencia. En todos los casos se consiguió mejores niveles de conversión con la alumina; lo anterior se debe a que la alúmina tiene un coeficiente de permitividad dieléctrica relativa más alta que la del cuarzo; al ser la capacitancia mayor en la alúmina, la reactancia capacitiva es menor y con ello mayor facilidad de suministro de energía al gas. Como resultado de la conversión del CO2 en las reacciones químicas, agua H2O y gas metano CH4 fueron identificados. El porcentaje de conversión del CO2 a las condiciones de trabajo fijadas, se incrementó al disminuir la cantidad del mismo en la mezcla, al aumentar la potencia eléctrica activa suministrada y al disminuir la frecuencia eléctrica de operación. Abstract. In this work was studied the CO2 carbon dioxide treatment, which is a pollutant gas and the main cause of global warming. For this aim, plasma was generated, through dielectric barrier discharges DBD, using hydrogen H2 together with the CO2 as reaction gases. There were used as dielectrics, alumina and quartz tubes of identical geometry. It was studied the CO2 conversion as a function of mixture composition CO2 + H2, of the electrical power and the operation frequency, for three different gas flows; changes of the gas flow allowed to analyze the CO2 conversion in function of residence time. In all cases it was achieved better conversion levels with the alumina. This is because the alumina has a relative dielectric permittivity coefficient higher than the quartz. As the capacitance is higher in the alumina, the capacitive reactance is lower, therefore is easier to deliver power to gaseous mixture. As CO2 conversion results in the chemical reactions, water H2O and methane gas CH4 were identified. The CO2 conversion percentage to fixed work conditions was higher with the decrease of the quantity of this gas in the mixture, with the increase of the active electrical power, and with decrease of the operation electrical frequency. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Evaluación de la rigidez y la fricción de Ti 6Al4V ELI nitrurado por descarga intensa de plasma Evaluation of the strength and friction of nitrided Ti 6Al4V ELI by intense discharge plasma J Rojas1, H Estupiñán2 and D Y Peña1 1 Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia 2 Universidad Nacional de Colombia, Medellín, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. En este estudio se realizó una evaluación del endurecimiento elástico-plástico sobre la superficie de Ti6Al4V ELI con películas de nitruro de titanio obtenidas por el método descarga intensa de plasma, mediante ensayos de nanoindentación de acuerdo a la norma ISO14577. También se evaluaron las propiedades nanotribológicas (metal-metal) utilizando el sistema pin sobre disco en la superficie de Ti6Al4V ELI con deposición de nitrógeno, obteniendo una correlación entre el coeficiente de fricción de Ti6Al4V ELI con tratamiento por PVD y el módulo de Young del respectivo sustrato modificado por PVD. Para la caracterización del sustrato, se realizaron pruebas de microscopia electrónica de barrido, microscopia de fuerza atómica y difracción de rayos X y ángulo de contacto. Los resultados demostraron que los sustratos nitrurados mejoraron sus propiedades mecánicas y tribológicas, dureza, módulo de Young y coeficiente de fricción, haciendo que la aleación Ti6Al4V ELI soporte cargas axiales de tensión y compresión. Abstract. In this study, an evaluation of the elastic-plastic surface hardening on Ti6Al4V ELI titanium nitride films obtained by the intense plasma discharge method was carried out by nanoindentation tests according to the standard ISO14577. The nanotribológicas properties (metal-metal) were also evaluated using the pin-on-disc system Ti6Al4V surface deposition ELI with nitrogen, obtaining a correlation between the coefficient of friction of Ti6Al4V ELI treated by PVD and the Young's modulus of the respective substrate modified by PVD. To characterize the substrate for the characterization tests, scanning electron microscopy, atomic force microscopy and X-ray diffraction and contact angle were carried out. The results demonstrated that the substrates nitrided improved mechanical and tribological properties, hardness, Young's modulus and coefficient of friction, making the alloy Ti6Al4V ELI support axial loads in tension and compression. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Simulación del campo magnético producido por hilos con corrientes estacionarias e imanes com magnetización constante aplicado a las trampas magnéticas tipo espejo, mínimo-B y cero-B Simulation of the magnetic field produced by wires with stationary current and magnets with constant magnetization applied to magnetic mirror traps, mínimum-B and zero-B M T Murillo-Acevedo1,2 and O Otero-Olarte1 1 Escuela de Física, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia 2 Departamento de Ciencias Básicas, Universidad Santo Tomas, Bucaramanga, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Como un aporte a la simulación computacional del confinamiento magnético y calentamiento de plasmas RCE (Resonancia Ciclotrónica Electrónica), este trabajo está dedicado al cálculo y posterior análisis de los campos magnéticos generados por bobinas e imanes permanentes requeridos en trampas magnéticas, entre las cuales podemos mencionar la tipo espejo, mínimo - B y cero - B. Para ello se resuelve numéricamente la ecuación de Biot Savart en el caso de las bobinas con corriente estacionaria y la ley de Ampere para el caso de los imanes permanentes. El estudio incluye la caracterización de las zonas RCE, así como la visualización del campo vectorial en las trampas magnéticas previamente mencionadas. Adicionalmente, en el caso de las trampas tipo espejo y mínimo - B, se determina la razón de espejo, dada la importancia de esta cantidad en la descripción del confinamiento. Abstract. As a contribution to the computational simulation of magnetic confinement and heating of plasmas ECR (Electron Cyclotron Resonance), this work is dedicated to the calculation and subsequent analysis of the magnetic fields generated by permanent magnets and coils required in magnetic traps among which we can mention the mirror trap, minimum-B and zero - B. To do this, we solved numerically the Biot-Savart law in the case of the coils with stationary current and the Ampere law in the case of the permanent magnets. The study includes the characterization of the ECR areas as well as the display of the vector field, all of this applied to the magnetic traps mentioned above. Additionally, in the case of the mirror type trap and minimum-B trap, the ratio of the mirror is determined, because it is important in the description of confinement. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Calculo analítico del campo magnético producido por una configuración magnética multipolar Analytical magnetic field calculation to multipole magnetic field configuration M T Murillo-Acevedo1, 2, V D Dugar-Zhabon1 and O Otero-Olarte1 1 Escuela de Física, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia 2 Departamento de Ciencias Básicas, Universidad Santo Tomas, Bucaramanga, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. El campo magnetostático producido por un iman en forma de paralelepípedo, el cual puede rotar alrededor de un eje, es el primer paso para determinar por completo el campo producido por una configuración multipolar. Estos sistemas magnéticos son usados en fuentes de iones, los cuales son calentados por resonancia ciclotrónica electrónica. En el presente trabajo, deducimos las expresiones analíticas necesarias para obtener el campo magnético afuera del volumen que ocupa el imán. Para modelar el imán, consideramos un vector de magnetización constante al interior del mismo, por lo tanto podemos aplicar el método del potencial escalar. Aprovechando estos resultados, construimos un sistema hexapolar, para el cual calculamos las componentes del campo magnético en la región de confinamiento, adicionalmente presentamos varias gráficas que incluyen las direcciones y el gradiente de magnitud del campo, permitiendo un mejor entendimiento del sistema de confinamiento. Estos resultados son confrontados con datos experimentales, con el proposito de verificar su validez. Las expresiones obtenidas, son muy útiles en la investigación del confinamiento magnético en fuentes de iones mediante simulaciones computacionales. Abstract. The magneto-statics field from a parallelepiped magnet, which rotates of an axis, is the first step to find the whole magnetic field in a multipolar configuration. This configuration is used in the ion sources, which are heated by electron cyclotron resonance. In this paper, we present the analytical formulas to calculate this magnetic field outside from the volume of the magnet. To modelling the magnet, we considered a constant magnetization vector inside of the magnet volume. Therefore, the magnetic scalar potential method can be used. Taking advantage of these results, we built a hexapole system, their magnetic field components are calculated on confinement region, several graphics are showed with directions and magnitudes gradient from magnetic field to have a better understanding of the confinement system. The results are confronted with experimental results. These formulas are very useful in plasma magnetic confinement research in ion sources through computational simulations. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Diseño de una fuente de potencia cc generadora de arcos catódicos pulsados en vacío Design a power system DC generating arc cathode pulsed in vacuum D F Devia1, E Restrepo1, A F Echeverry1 and P Arango1 1 Universidad Tecnológica de Pereira, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Se presenta un diseño de un sistema de potencia utilizado en el procesamiento de materiales mediante la técnica de deposicion física vapor (PVD). La generacion de arcos catódicos en vacío se hace posible por la sincronizacion en la activación de un convertidor trifasico CA/CC y una fuente trigger. El control del convertidor se hace mediante una modulación de ancho de pulso (PWM) y el disparo del trigger se controla mediante un transistor conectado en serie al devanado del primario de un autotransformador elevador. Se presentan los calculos matematicos para el dimensionamiento de los principales dispositivos implementados, y los oscilogramas de tensión y corriente en el momento que se produce la descarga eléctrica a baja presión. Abstract. A design of a power system used in processing materials by physical vapour deposition (PVD) is presented. The generation of vacuum arc cathode is possible by the synchronization in the activation of a three-phase converter AC / DC and a trigger source. Control of converter is done through a pulse width modulation (PWM) and the firing trigger is controlled by a transistor connected in series with the primary winding of an elevator autotransformer. The mathematical calculations for sizing the main deployed devices, and voltage and current waveforms when the discharge occurs at low pressure are presented. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Desarrollo de una nueva metodología de sinterzación por medio de descarga luminiscente anormal para la fabricación de compuestos de matriz metálica Development of a new methodology of sintering by abnormal glow discharge for the manufacture of metal matrix composites S Pérez-Velásquez1, Y Pineda-Triana1 and A Sarmiento-Santos1 1 Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. En el presente estudio se muestra un análisis del comportamiento frente al desgaste de compuestos de matriz metálica (MMC) constituidos por acero 316 reforzado con carburo de titanio (TiC), de acuerdo con la norma ASTM G 99, en un tribómetro pin-on-disk. Se evalúa el efecto que tiene el porcentaje de refuerzo (3, 6 y 9%) y la temperatura de sinterización (1100 y 1200°C), alcanzada por medio de descarga luminiscente anormal, con atmósfera de protección de H2 – N2, y tiempo de permanencia de 30 minutos. Como resultado de la investigación se evidencia que el mejor comportamiento frente al desgaste se obtiene cuando el MMC contiene 6% de TiC y es sinterizado a 1200°C ± 5 ºC. Bajo estos parámetros se consigue la mayor dureza y el menor coeficiente de fricción, garantizando que la incorporación de partículas de cerámica (TiC) en matriz de acero austenítico 316 presentan mejoras significativas en la resistencia al desgaste. Así mismo, se demuestra que si es posible sinterizar mediante el empleo de descarga luminiscente anormal este tipo de materiales, siendo un método novedoso y eficaz con el que se alcanza la temperatura de trabajo en corto tiempo. Abstract. This research presents an analysis of the coefficient behavior of the dry wear of a metal matrix composite (MMC) in stainless steel 316 reinforced with particles of Titanium Carbide (TiC) according to ASTM G 99 standard, in a pin-on-disck tribo meter. Evaluates the effect that has the percentage of reinforcement (3, 6 and 9%) and the sintering temperature (1100 and 1200 ° C), reached by abnormal glow discharge, with a protection atmosphere H2 – N2 and a permanence time of 30 minutes. This research has demonstrated that the best wear behavior is obtained is obtained when the MMC containing 6% TiC and is sintered at 1200 ° C ± 5 ° C. Under these parameters is achieved greater hardness and lower coefficient of friction, guaranteeing that the incorporation of ceramic particles (TiC) in a matrix of austenitic steel (316) shows significant improvements in wear resistance. It also shows that if possible by using sintered abnormal glow discharge such materials, being a novel and effective method in which the working temperature is reached in a short time. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Efecto de la sinterización en descarga luminiscente en las propiedades de un material compuesto fabricado por pulvimetalúrgia Effect of glow discharge sintering in the properties of a composite material fabricated by powder metallurgy A Cardenas1, Y Pineda1, A Sarmiento1 and O Pardo1 1 Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Se fabricaron por metalurgia de polvos, muestras de material compuesto de acero inoxidable 316 y SiC. Los materiales en polvo fueron mezclados en diferentes proporciones y compactados a 700 MPa. La sinterización se realizó por plasma o descarga luminiscente anormal de corriente continua en atmósfera inerte de argón. El proceso fue realizado a una temperatura de 1200°C±5°C con una velocidad de calentamiento de 100°/min. A través de este trabajo se muestra la efectividad del proceso de sinterización por plasma para generar los primeros contactos entre partículas y disminuir las vacancias, resultados confirmados con la determinación de la densidad en verde y sinterizada. La observación de la porosidad mostró la disminución de poros una vez realizada la sinterización por plasma. Los resultados de característica macroporosa de las muestras de estudio a través de resultados obtenidos por el método BET y por microscopia óptica. Los resultados de las pruebas de desgaste pin-disk mostraron los mecanismos de desgaste de las muestras, observando que en los mayores contenidos de SiC el decremento en esta propiedad, debido a la deficiente interacción matriz refuerzo y a la porosidad. Abstract. Were produced by powder metallurgy, samples composite of 316 stainless steel and SiC. The powder materials were mixed in different proportions and compacted to 700 MPa. Sintering was performed by abnormal glow discharge of direct current or plasma in an inert atmosphere of argon. The process was conducted at a temperature of 1200 ° C ± 5 ° C with a heating rate of 100 ° / min. this work shown Through the effectiveness of the sintering process is by plasma to generate the first contacts between particles and reduce vacancies, results confirmed the determination of the green and sintered density. The observation showed decreasing porosity after the plasma sintering. The results of characteristics macroporosity of samples was determined using results obtained by the BET method and by microscopy, the results of wear tests showed the wear mechanisms, noting that at higher SiC content, the property decreases, due to poor interaction matrix- reinforcements and porosity. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Estudio mediante diversas técnicas espectroscópicas de asfaltenos fraccionados por cromatografía de capa fina (TLC) Study through different spectroscopic techniques of asphaltenes fractionated by thin-layer chromatography (TLC) X Calderón1, M. Pinto1, E Mejía-Ospino1 and R Cabanzo1 1 Laboratorio de Espectroscopia Atómica y Molecular (LEAM), Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Los asfaltenos son moléculas complejas derivadas de materiales carbonosos, tales como petróleo o carbón y son solubles en benceno e insoluble en n-alcanos de bajo peso molecular. En el petróleo, forman un sistema coloidal, llevando una carga intrínseca que puede ser positiva o negativa dependiendo de la composición del crudo. Estructuralmente, sin embargo, los asfaltenos son todavía significativamente desconocidos. En el presente trabajo, se reporta la preparación y el análisis de asfaltenos obtenidos del depósito de crudo liviano de “Campo Colorado”, el cual está localizado geográficamente en el Municipio de San Vicente de Chucurí, Santander (Colombia). Los asfaltenos se obtuvieron conforme a la norma ASTM D6560-12, y separados por cromatografía en capa fina (TLC). Las fracciones se estudiaron mediante espectroscopia Raman, espectroscopia de reflactancia difusa y espectrometría de masas (LDI -TOF/TOF). Los resultados muestran que la cromatografía en capa fina (TLC) es una técnica rápida, eficaz y un método de bajo costo con el potencial de convertirse en una herramienta importante para el uso en análisis semi-cuantitativo cuando se combina con otras técnicas espectroscópicas. Abstract. Asphaltenes are complex molecules derived from carbonaceous materials such as crude oil or coal and are soluble in benzene and insoluble in low-molecular-weight n-alkanes. In crude oil, they form a colloidal system, carrying an intrinsic charge that may be positive or negative depending on the composition of the oil. Structurally, however, asphaltenes are still a significant unknown. In the present work, we reported the preparation and analysis of asphaltenes obtained of the deposit of light crude “Campo Colorado", which is located geographically in the Municipality of San Vicente de Chucurí, Santander (Colombia). Asphaltenes were obtained according to ASTM D6560-12 standard and separated by thin layer chromatography (TLC). The fractions were studied by Raman spectroscopy, diffuse reflectance spectroscopy and mass spectrometry (LDI -TOF / TOF). The results show that the thin layer chromatography (TLC) is a rapid, effective and inexpensive method with the potential of becoming a major tool for use in the semi-quantitative analysis when coupled to other spectroscopic techniques. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Comportamiento temporal de plasmas láser de amalgamas dentales a partir de la evolución de sus parámetros característicos Temporal behavior of laser plasmas dental amalgam from the evolution of its characteristic parameters E Castellon1, P Pacheco1, J Álvarez1, F Bredice3 and R Sarmiento1 1 Grupo de Espectroscopia Óptica de Emisión y Láser (GEOEL), Universidad del Atlántico, Barranquilla, Colombia 2 Centro de Investigaciones Ópticas (CIOp), Argentina E-mail: [email protected] , [email protected] Resumen. Presentamos resultados del estudio de espectros resueltos en tiempo de plasmas de amalgamas dentales en la región de 200 nm a 900 nm usando la técnica Láser-Induced Plasma Spectroscopy (LIPS). Los plasmas fueron generados con pulsos láser de 70 mJ, a 532 nm y de 4 ns. Los espectros de la radiación de los plasmas fueron adquiridos con un espectrógrafo Echelle acoplado a una cámara ICCD. Las amalgamas dentales fueron preparadas en concentraciones de Hg en la matriz de Ag-Cu-Sn (1:1, 3:2, 2:1, 5:2 y 6:3). Los espectros de las concentraciones fueron registrados con tiempos de retardo respecto al inicio del pulso láser desde 250 ns hasta 1450 ns con incrementos de 100 ns. El análisis espectral a distintos retardos permitió identificar líneas prominentes de Hg I, Ag I, Cu I y Sn I. Se estudió la evolución temporal de los plasmas en las distintas concentraciones, a partir de la evolución de sus parámetros característicos como temperatura y densidad electrónica. Los cálculos y comportamiento gráfico muestran una variación en la intensidad de las líneas de Hg I en función de su concentración y por tanto de los parámetros del plasma. Los resultados demuestran que los plasmas generados en estas condiciones se encuentran en equilibrio termodinámico local durante los tiempos de adquisición de sus espectros. Abstract. We present results of the time resolved spectra of plasmas of dental amalgam in the region of 200 nm to 900 nm using Laser-Induced Plasma Spectroscopy technique (LIPS). Plasmas were generated with 70 mJ laser pulses at 532 nm and 4 ns. The radiation spectra of plasmas were acquired with an Echelle spectrograph coupled to an ICCD camera. Dental amalgams were prepared at concentrations of Hg in the matrix of Ag-Cu-Sn (1: 1, 3: 2, 2: 1, 5: 2 and 6: 3). Concentrations spectra were recorded with time delays to the start of laser pulse from 250 ns to 1450 ns to 100 ns increments. Spectral analysis at different delays allowed identify prominent lines of Hg I, Ag I, Cu and Sn I. The temporal evolution of plasmas was studied at different concentrations, from the evolution of their characteristic parameters such as temperature and electron density. Graphic behavior and calculations show a variation in intensity of the lines of Hg I depending on their concentration and therefore of the plasma parameters. The results demonstrate that plasmas generated under these conditions are local thermal equilibrium during the time of acquisition of spectra. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Estudio de la incidencia de la temperatura durante la sinterización por plasma de cerámicos superconductores tipo YBa2Cu3O7-δ Study of temperature incidence during plasma sintering step of the ceramic YBa2Cu3O7-δ superconductor E Y Soto-Gómez1, A Sarmiento-Santos2 and C A Parra-Vargas2 1 Fundación Universitaria Internacional del Trópico Americano, Yopal, Casanare, Colombia 2 Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Boyacá, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Se realizó un estudio del comportamiento del proceso de sinterización por plasma en función de la temperatura de muestras de cerámica de YBa2Cu3O7-δ tomando como referente una muestra sintetizada por horno resistivo, estas se analizaron por difracción de rayos X y pruebas magnéticas para verificar su comportamiento superconductor. Las temperaturas fueron de 600 ºC, 700 ºC y 800 ºC variando el tiempo de sinterización de 30 a 90 minutos. Este estudio se realizó con el objetivo de optimizar el tiempo de sinterización para este tipo de cerámica y observar si existen mejoras en sus propiedades físicas al ser tratadas por plasma. En los resultados se observa que muestras sinterizadas en aire a temperatura de 600ºC revelan un comportamiento superconductor. Abstract. It was studied the behavior of the process plasma sintering in function of the temperature of the ceramic type YBa2Cu3O7-δ taken as concerning a sample of the them, but sintered by a resistive oven, these were analyzed by XRD and magnetic tests for to verify its superconductor behavior. The temperatures ranges were 600ºC, 700ºC y 800ºC varying the sintering time of 30 to 90 minutes. This study was held with propose to reduce the time of sintering in this type of ceramic and it was observed, if there exists improvements in the properties of the sample. The first results obtained from this samples plasma sintering in air at a temperature of 600ºC show a superconductor behavior. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Plasmas de fusión nuclear: operación remota del tokamak GOLEM Plasmas and nuclear fusion: remote operation of the GOLEM L Vera1, J Stockel1 and V Svoboda1 1 Institute of Plasma Physics, Association EURATOM/IPP.CR, Prague, Czech Republic E-mail: [email protected] Resumen. La investigación en fusión nuclear usa campos magnéticos para confinar el plasma durante el tiempo suficiente para producir energía. El tokamak es un dispositivo experimental que puede generar campos magnéticos usando bobinas magnéticas y corriente del plasma como una de las más prometedoras configuraciones para un reactor nuclear. Sin embargo, diferentes problemas deben ser resueltos para lograr un alto rendimiento de los plasmas en un reactor de fusión nuclear. Problemas como la interacción del plasma y los materiales del reactor, el calentamiento, la estabilidad del plasma, el equilibrio y la forma de la columna del plasma, son desafíos que necesitan esfuerzos científicos y tecnológicos para demostrar la viabilidad de la planta de fusión nuclear a gran escala: el proyecto científico ITER (Reactor Termonuclear Experimental Internacional). Tokamak COMPASS en el Instituto de Física del Plasma y tokamak GOLEM en la Universidad Técnica de Praga (CTU), fueron usados para obtener descargas de plasma y estudiar algunas inestabilidades en el plasma. La posibilidad de hacer operación remota en el tokamak GOLEM es una oportunidad única para diferentes grupos alrededor del mundo para operar y controlar los parámetros en las descargas de plasma y hacer diagnóstico del plasma. Abstract. Nuclear fusion research uses the magnetic fields to confine the plasma during enough time to produce energy. The tokamak is an experimental device that can generates magnetic fields using magnetic coils and plasma current as one of the most promising configuration for a nuclear reactor. However, different problems should to be solved to achieve high performance of the plasmas in a nuclear fusion reactor. Such issues as the plasma-material interactions, the heating, the stability of plasma, the equilibrium and the shape of the plasma column, are challenges that need scientific and technological efforts to demonstrate the viability of the nuclear fusion plant in the large-scale: scientific project ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor). COMPASS tokamak at the Institute of Plasma Physics and GOLEM tokamak at the Czech technical University (CTU) in Prague, were used for obtain plasma discharges and to study some instabilities in the plasma. The possibility to make remote operation on GOLEM tokamak is an unique opportunity for different groups around the world to operate and choose the control parameters in the plasma discharges and make plasma diagnostic. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Energías Renovables - RE Renewable Energy – RE Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Diseño de una pila de combustible para producir una diferencia de potencial de 24 voltios Design of a fuel cell to produce a potential difference of 24 volts D L Plata-Prada1, D M Latorre-Esparza1, D Barreneche1 and A D Martínez1,2 1 Grupo de Nuevas Tecnologías, Ingeniería Industrial, Universidad de Santander, Bucaramanga, Colombia 2 Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. La contaminación atmosférica y la dependencia de los combustibles fósiles han llevado a la humanidad a la búsqueda de fuentes de energía limpias, se plantea como solución el hidrógeno, siendo un combustible diseñado para permitir un abastecimiento continuo donde muestra el desarrollo de una nueva tecnología como son las celdas de combustible a base de hidrógeno. Se realizó un estudio del funcionamiento del tipo de pila de combustible PEM, se detallaron los diferentes factores a tener en cuenta para su posterior diseño basándonos en las ecuaciones de la termodinámica como calculos de entalpia, energía libre de Gibss entre otras; Se determinó la cantidad de “stacks” o celdas que en este caso se necesitaron 45 para que la pila de combustible de teóricamente una diferencia de potencial de 24V. Se establecieron parámetros como la potencia eléctrica producida por la celda, el voltaje de salida que va a producir la pila, la eficiencia de cada celda que aproximadamente va hacer de un 45% y el flujo de oxígeno y de hidrógeno, se llevó acabo el diseño de la pila donde se puede visualizar todas las partes que la componen y su funcionamiento. Abstract. Air pollution and dependence on fossil fuels have brought humanity to the search for clean energy sources, is proposed as a solution hydrogen, and a fuel designed to allow continuous supply which shows the development of a new technology as they are fuel cells on hydrogen. A study of the functioning of the type of PEM fuel cell was performed, the different factors to consider for further design based on the equations of thermodynamics as calculations of enthalpy, Gibbs free energy among others were detailed; The amount of " stacks " or in this case cell 45 is required for the fuel cell theoretically a potential difference of 24V was determined. Parameters such as electrical power produced by the cell, the output voltage that the stack will occur, the efficiency of each cell will make approximately 45% and the flow of oxygen and hydrogen were established, it took place of the battery design where all the parts that composes it and the operation of this can be seen. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Comparación de tres sistemas de calentamiento de agua solar por termosifón Comparison of three systems of solar wáter heating by thermosiphon E Hernández-Arroyo1 and R Guzmán-Lopez1 1 Universidad Pontificia Bolivariana, Bucaramanga, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. En este proyecto se realizó la comparación de tres sistemas de calentamiento de agua solar por termosifón; un calentador de tubos al vacío y dos calentadores de placa plana, con colector en acero inoxidable y colector de cobre, ubicados en la Universidad Pontificia Bolivariana de Bucaramanga, Colombia. Las máximas eficiencias alcanzadas fueron 0.71+0.9 para el colector de acero inoxidable; 0.76+0.03 para el colector de cobre y 0.72+0.6 para el colector de tubos al vacío. Las máximas temperaturas alcanzadas, en el tanque de almacenamiento, fueron 50 °C para el colector de acero inoxidable; 40 °C para el colector de cobre y 63 °C para el colector de tubos al vacío. Las pruebas se realizaron con los colectores orientados hacía el sur y entre las 10 am y las 2 pm, sinembargo, cuando se cambió la orientación la eficiencia no se afectó significativamente para ninguno de los calentadores. Abstract. In this project the comparison of three systems solar water heating by thermosyphon was performed; heater vacuum tubes and two heaters flat plate collector with stainless steel and copper collector, located at the Universidad Pontificia Bolivariana de Bucaramanga, Colombia. The maximun efficiencies achieved were 0.71 + 0.9 for stainless steel collector; 0.76 + 0.03 for the collector of copper and 0.72 + 0.6 for vacuum tubes collector. The maximum temperatures reached in the storage tank was 50 ° C for stainless steel collector; 40 ° C for the collector of copper and 63 ° C for vacuum tube collector. The tests were conducted with collectors oriented towards the south and between 10 am and 2 pm, however, when the orientation is changed efficiency was not affected for any of the heaters. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Efectos de la texturización por ataques químicos y láser en las propiedades ópticas del silicio multicristalino para apliaciones em celdas solares Effects of texturization due to chemical etching and laser on the optical properties of multicrystalline silicon for applications in solar cells D Vera1, J Mass2, M Manotas2 and R Cabanzo3 1 Universidad de la Costa, Colombia 2 Universidad del Norte, Barranquilla, Colombia 3 Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. En este trabajo se realizó la texturización de superficies de silicio multicristalino tipo-p para disminuir la reflexión de la luz sobre la superficie, empleando el método de ataque químico y luego un tratamiento con láser. En el primero, se sumergió en soluciones de HF:HNO 3:H2O, HF:HNO3:CH3COOH, HF:HNO3:H3PO4,en la proporción 14:01:05, durante 30 segundos, 1, 2 y 3 minutos. Posteriormente con un láser (Nd:YAG) se generaron cuadriculas a partir de líneas paralelas separadas 50µm. Las muestras fueron analizadas mediante espectroscopia difusa (UV-VIS) y microscopía electrónica de barrido (MEB) antes y después del tratamiento con láser. El resultado más bajo de reflectancia obtenido por HF:HNO3:H2O durante 30 segundos, fue de 15.5%. Sin embargo, luego de aplicar el tratamiento con láser la reflectancia aumenta a 17.27%. Por otro lado, las muestras tratadas (30 segundos) con ácido acético y ácido fosfórico como diluyentes dan como resultado una disminución en los valores de la reflectancia luego de aplicar el tratamiento láser de 21.97% a 17.79% y 27.73% a 20.03% respectivamente. Lo anterior indica que en algunos casos es posible la disminución de la reflectancia usando de forma conjunta el método de ataque químico y luego un tratamiento con láser. Abstract. In this work we carried out the texturization of surfaces of multicrystalline silicon type-p in order to decrease the reflection of light on the surface, using the chemical etching method and then a treatment with laser. In the first method, it was immersed in solutions of HF:HNO 3:H2O, HF:HNO3:CH3COOH, HF:HNO3:H3PO4, in the proportion 14:01:05, during 30 seconds, 1, 2 and 3 minutes. Subsequently with a laser (ND:YAG) grids were generated beginning with parallel lines separated 50µm. The samples were analyzed by means of diffuse spectroscopy (UV-VIS) and scanning electron micrograph (SEM) before and after the laser treatment. The lowest result of reflectance obtained by HF:HNO3:H2O during 30 seconds, was of 15.5%. However, after applying the treatment with laser the reflectance increased to 17.27%. On the other hand, the samples treated (30 seconds) with acetic acid and phosphoric acid as diluents gives as a result a decrease in the reflectance values after applying the laser treatment from 21.97% to 17.79% and from 27.73% to 20.03% respectively. The above indicates that in some cases it is possible to decrease the reflectance using jointly the method of chemical etching and then a laser treatment. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Estimación de la radiación solar incidente sobre colectores ubicados en el techo de del centro cultural y deportivo universitario de la fundación universitaria los libertadores Estimation of incident solar radiation on the roof of the centro cultural y deportivo universitario of the fundación universitaria los libertadores S A Jiménez1, V M Carrillo1 and L C Rátiva1 1 Grupo Investigación GIDAD Mecánica, Fundación Universitaria los Libertadores. Bogotá D.C., Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Este documento muestra la estimación de la radiación solar incidente para el conjunto de colectores solares que se ubicarán en el techo del Centro Cultural y Deportivo de la Fundación Universitaria Los Libertadores (Bogotá, Colombia) y que formarán parte del sistema de climatización de la piscina construida en su interior. El cálculo se realizó, a partir de datos experimentales de la radiación solar global sobre superficie horizontal, por medio de los tres modelos más utilizados para determinar la radiación solar global sobre superficies inclinadas: el de cielo isotrópico, HDRK y el de Pérez. Los resultados mostraron diferencias inferiores al 5% entre los valores calculados por los tres modelos. También se observaron reducciones cercanas al 2% y al 12%, en las horas de la mañana y aumentos cercanos al 1% y al 7%, en las horas de la tarde, en las radiaciones estimadas respecto a las que se obtendrían sobre una superficie horizontal con la misma orientación y sobre una superficie en condiciones ideales de orientación e inclinación, respectivamente. Este comportamiento dual de la radiación solar incidente, debido a la integración arquitectónica de los colectores al techo del edificio, se utilizará en el cálculo del área de captación del sistema solar. Abstract. This paper shows the estimated solar radiation for the solar collectors set to be located on the roof of Centro Cultural y Deportivo of the Fundación Universitaria Los Libertadores (Bogotá, Colombia) and that will be part of the indoor swimming pool heating system. The calculation was performed from experimental data of global solar radiation on a horizontal surface by the three most commonly used determining the global solar radiation on inclined surfaces models: isotropic sky, HDRK and Perez. Differences less than 5% between the computed values by the three models were found. Reductions close to 2% and 12% in the morning and increases close to 1% and 7% in the afternoon were also observed, about estimated radiation compared to those obtained on a horizontal surface with the same orientation and on a surface under ideal orientation and inclination, respectively. This dual behavior of solar radiation, due to the architectural integration of the collectors to the roof of the building, will be used in computing the collection area of the solar system. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Procesos de Endurecimiento Superficial - SHP Surface Hardening Processes – SHP Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Caracterización de polvos de ni y sic para la obtención de un material compuesto utilizado en proyección térmica Ni and sic powder characterization to obtain a composite material for thermal spray projection J Guerrero1, A F Baron1, A Jurado1 and F Sequeda1 1 Grupo de Investigación Recubrimientos Duros y Aplicaciones Industriales (RDAI), Universidad del Valle, Cali, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Se llevó a cabo la caracterización de un particulado de Níquel y Carburo de Silicio (SiC) obtenido comercialmente, mediante la técnica de microscopía electrónica de barrido y espectroscopia de energía dispersiva (SEM/EDS), con el fin de determinar la distribución, morfología y tamaño de partícula, al igual que la composición elemental de los precursores. Con dichos particulados se realizó una mezcla en un molino planetario, con el fin de obtener mecano-fusión de los materiales para formar un compuesto, que fue utilizado en la técnica de proyección térmica para producir un recubrimiento depositado sobre acero AISI 4130, con el fin de reducir la fricción y el desgaste. Abstract. Nickel and silicon carbide (SiC) powders were characterized by scanning electron microscopy and energy dispersed spectroscopy (SEM/EDS) in order to determinate the distribution, morphology, particle distribution and elemental composition of the precursors. Whit the powders a mixture was performed in a planetary grinder, to obtain mechanical fusion of the materials and to obtain a composite that was used with the thermal spray projection to generate a coating, deposited on AISI 4130 steel, to reduce friction and wear. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología IONHEAT. Una spin-off de base tecnologica para el desarrollo de tecnologia plasma en colombia IONHEAT. A technology based spin-off for plasma technology development in Colombia A Bernal1 and S Vargas1 1 IONHEAT S.A.S, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. IONHEAT es una empresa de base tecnologica que se desprendió de la iniciativa de TRATAR S.A.S de desarrollar el primer equipo de nitruración por plasma a nivel industrial de Colombia. El equipo desarrollado bajo esta iniciativa evidenció la posibilidad de desarrollar esta tecnología no solo para el uso de TRATAR S.A.S; sino el de fabricar dentro del contexto colombiano equipos basados en tecnología plasma con alta competividad para su exportación. El presente trabajo comparte la experiencia de este desarrollo e informa de las principales caracteristicas de los equipos que se han desarrollado en la compañia y que han sido instalados en Perú y Estados Unidos. Abstract. IONHEAT is a technology-based company that was born from the TRATAR S.A.S initiative to develop the first equipment for industrial plasma nitriding in Colombia. The equipment developed under this initiative demonstrated the possibility of developing this technology not only for the use of TRATAR S.A.S. but also for manufacturing and exporting it. This paper shares the experience of this development and reports the main characteristics of the systems that the company has developed and that have been installed in Peru and the United States. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Integridad Estructural - SI Structural Integrity – SI Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Desarrollo de una metodología experimental para evaluar el crecimiento de incrustaciones (CaCO3) que se presentan en ductos Development of an experimental methodology for assessing the growth of scale (CaCO3) in pipelines M García1, J Vega2, Y Pineda3 and E Vera4 1 Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Una de las problematicas que afectan la integridad mecanica de las tuberias de transporte de fluidos acuosos es la formacion de depositos incrustantes como el CaCO3. Hoy en dia existen diferentes modelos teoricos que establecen criterios de tendencia pero no son determinantes en establecer la verdadera tasa de incrustacion en un ducto. En este trabajo se presenta el desarrollo experimental para depositar incrustaciones de carbonato de calcio mediante el uso de un sistema dinámico en el cual los depósitos se formaron al interior de un capilar de acero inoxidable AISI 316 y así estudiar la influencia de diferentes factores fisicoquímicos como la composición de la solución incrustante, velocidad de flujo, temperatura de la superficie y presencia de CO2 sobre la cantidad de incrustación generada. La evolución del espesor y la cantidad de la incrustación obtenida mediante los ensayos fue posteriormente determinada y por medio de difracción de rayos X (DRX) y microscopia electrónica de barrido (MEB) fueron caracterizados los depósitos. Con los resultados del estudio se muestra una fuerte influencia del dióxido de carbono en la cantidad de incrustación obtenida y que según la composición de la solución incrustante la velocidad de flujo puede generar mayor o menor incrustación. Además de que bajo las condiciones de prueba no es posible obtener depósitos a temperatura ambiente. Abstract. One of the problematic that affect the mechanical integrity of pipelines transporting aqueous fluids is the formation of fouling deposits as CaCO3. Today different theoretical models that establish criteria trend but are not decisive in establishing the true rate of growth of scale in a pipeline there. This paper presents experimental development were conducted to deposit scale of calcium carbonate by using a loop in which the deposits formed into a capillary of stainless steel AISI 316 and thus study the influence of various physic - chemical factors such as the composition of the solution, flow rate, and surface temperature and the presence of CO2 generated on amount of scale. The evolution of the thickness and the amount of fouling obtained by tests was subsequently determined and by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) were characterized the deposits. With the results of the study show a strong influence of carbon dioxide in the amount of fouling obtained and according to the composition of the solution the flow rate fouling can generate greater or lesser scale. Toot under the test conditions is not possible to obtain deposits at room temperature Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Modelo Matemático- Estadístico para la predicción de la tendencia de la integridad mecánica de un ducto enterrado Mathematical- statistical model for predicting the tendency of the mechanical integrity of a buried pipeline H Aponte-Betancur1, E Vera-López1 and Y Pineda-Triana1 1 Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. En este trabajo se pretende utilizar un modelo de proceso de renovación estocástica para analiza la degradación del ducto debido al tiempo de utilidad y condiciones de servicio, clasificando los ductos en segmentos de acuerdo a las condiciones a las que está expuesta (temperaturas, presiones, velocidad de flujo, condiciones del médio, etc). El modelo permitirá determinar el desgaste del material con respecto al tiempo, frecuencias de inspección y probabilidades de vida útil en cualquier tiempo t. Abstract. This paper is intended to use a process model stochastic renewal analyzes the disintegration of the pipeline due to the time of use and service conditions, classifying the pipeline into segments according to the conditions to which it is exposed (temperatures, pressures, speed flow, environmental conditions, etc.). The model will determine the material wear over time, periods of renewal of the material and life chances at any time t. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Integridad en cabeza de pozo mediante separador de fases wellcorr Integrity well head by phase separator well-corr A O J-Gómez1, B K Blanco1, C E Vera1 and D Y Pineda1 1 Instituto para la Investigación y la Innovación en Ciencia y Tecnología de Materiales (INCITEMA), Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. La integridad en cabeza de pozo es actualmente uno de los problemas que ha centrado la atención ingenieril para mantener la integridad de elementos metálicos que transportan fluidos. Dada su condición de servicio, las tuberías son susceptibles a sufrir algún tipo de deterioro por cuenta del fluido que contiene en su interior. Es por esta razón y en aras de contribuir a dar solución a esta problemática se desarrolla un equipo de separación de fases por diferencia de densidades, que permite ser conectado directamente a la línea de flujo o cabeza de pozo, para realizar pruebas Electroquímica LPR (Resistencia a la Polarización Lineal) y curvas tafel, que permiten determinar velocidades de corrosión in situ, obteniendo un resultado confiable e instantáneo para la evaluación del fluido acuoso y tratamientos químicos (Inyeccion de Inhibidores), disminuyendo la probabilidad de introducir oxigeno atmosférico en el fluido. Además, permite realizar pruebas fisicoquímicas in situ, con lo que se ha logrado que los resultados obtenidos no se vean afectados por agentes externos presentes en el ambiente. Abstract. Integrity at the wellhead is currently one of the problems has focused attention engineering to maintain the integrity of metallic elements that carry fluids. Given their service condition, the pipes are susceptible to some kind of deterioration on behalf of the fluid containing in its interior. It is for this reason and in order to help solve this problem is developed a team of phase separation by different densities , which allows it to be connected directly to the flow line or wellhead, for testing Electrochemical LPR (Resistance to linear ) polarization and tafel curves for determining corrosion rates in situ, obtaining a result reliable and instantaneous for the evaluation of the aqueous fluid and chemical treatment (injection of inhibitors ), decreasing the likelihood of introducing atmospheric oxygen in the fluid. Also, allows test physicochemical in situ, which has achieved the results they see not affected by external agents present in the environment. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Modificación Superficial (Implantación Iónica, Nitruración Iónica, PVD, CVD) - SM Surface Modification (Ion Implantation, Ion Nitriding, PVD, CVD) – SM Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Desarrollo y caracterización de recubrimientos de nitruro de tantalio dopado con nanopartículas de plata TaN(Ag) depositados por pulverización catódica Development and characterization of tantalum nitride coatings doped with silver nanoparticles TaN(Ag) deposited by Magnetron Sputtering G Bejarano-Gaitán1 and A M Echavarría1 1 Centro de Investigación, Innovación y Desarrollo de Materiales (CIDEMAT), Facultad de Ingeniería, Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia E-mail: [email protected] , [email protected] Resumen. El acero inoxidable 316L es utilizado ampliamente en la fabricación de implantes dentales y ortopédicos. Sin embargo, este acero posee una dureza y resistencia al desgaste relativamente baja conllevando a menudo a una pérdida de la integración del tejido con el implante, como también a inflamación del tejido al rechazo del implante. Esta investigación se enfocó en el mejoramiento de la dureza y resistencia al desgaste del acero inoxidable 316L utilizando recubrimientos de nitruro de tantalio dopados con nanopartículas de plata. Los recubrimientos nanocompuestos de TaN(Ag) con diferentes porcentajes atómicos de Ag se depositaron por la técnica de la pulverización catódica mediante la codeposición a partir de blancos de Ta y de Ag de alta pureza. Para ajustar el contenido de plata en el recubrimiento se aplicó una potencia al blanco de plata entre 70 y 210 W, mientras que para el blanco de Ta se utilizó una potencia de 1500 W. La microestructura, la composición química elemental y la identificación de fases del recubrimiento se analizaron por SEM, EDX, XRD y Espectroscopia Raman, respectivamente. La dureza de las muestras recubiertas se determinó con un microdurometro por el método de Knoop, en tanto que el coeficiente de fricción y la tasa de desgaste se evaluaron con un tribómetro en el modo de bola sobre disco. La dureza de los nanocompuesto se redujo con el incremento del contenido de plata de 9,2 a 2,4 GPa, mientras que la tasa de desgaste se incrementó en dos órdenes de magnitud. Todas las muestras recubiertas presentaron una dureza mayor y una tasa de desgaste menor que las muestras de acero 316L sin recubrir. La muestra recubierta con una potencia de 70 W aplicado al blanco de plata presentó la más alta dureza de 9,2 GPa y la tasa de desgaste más baja de 1.03x10-11 (kg/N.m), haciendo al acero 316L recubierto, más seguro y apropiado para su uso en casi todos los campos de la implantología. Abstract. Stainless steel 316L is widely used for the manufacturing of dental and orthopedic implants. However, this steel has a relatively low hardness and wear resistance leading often to loss of tissue integration with the implants, as well as to tissue inflammation and to implant rejection. This research focused on the improvement of hardness and wear resistance of stainless steel 316L using tantalum nitride hard coatings doped with silver nanoparticles. The TaN(Ag) nanocomposites with different at% Ag content were deposited by the dual gun magnetron cosputtering technique using high purity Ta and Ag targets. To adjust the silver content in the coatings a power between 70 and 210 W was applied to the Ag-target, while 1500 W was used for the Ta-target. The microstructure, chemical elemental composition and phase identification were analyzed by SEM, EDX, XRD and Raman Spectroscopy, respectively. The hardness of the coated samples was determined using the Knoop microhardness test method, while their friction coefficient and wear rate were evaluated with a ball on disc tribometer. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología The hardness of the nanocomposites decreases with silver content from 9.2 to 2.4 GPa, while the wear rate increases by two orders of magnitude. All coated steel samples presented higher hardness and lower wear rate than the uncoated steel 316L. The sample coated with a power of 70 W applied to the Ag-target presented the highest hardness of 9.2 GPa and the lowest wear rate of 1.03x10-11 (kg/N.m), making this coated steel safer and more appropriate for use in almost every fields of implantology. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Estudio termodinámico de la deposición de películas de diamante a presión atmosférica, utilizando una antorcha de oxi-acetileno Thermodynamic analysis of the deposition of diamond films at atmospheric pressure by using oxy-acetylene torch G A Díaz1, M Fernández1, J F Plata1, N Gómez1 and M Manrique1 1 Escuela de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de los Materiales, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Se estudia el sistema C-H-O desde el punto de vista termodinámico, tomando como base el programa de minimización de energía libre (FEM), utilizando el paquete de computación CSIRO. Este análisis termodinámico permite predecir las posibles reacciones químicas y las composiciones de equilibrio de las diferentes especies, en función de la temperatura, a presión atmosférica. Se realizaron experimentos a escala de laboratorio utilizando una antorcha de oxi-acetileno con boquilla de 0.89 mm de diámetro, utilizando los datos sobre relación molar y temperatura suministrados. Las muestras obtenidas en estos experimentos se caracterizaron, utilizando las técnicas de Espectroscopia Raman y SEM-EDAX. Como resultado se propone un posible mecanismo de deposición de diamante a presión atmosférica para superficies a micro escala. Abstract. Thermodynamic calculations, based on a free energy minimization (FEM) program, are presented for the C-H-O system. Thermodynamic analysis gives general guidelines for the expected reactions and equilibrium compositions of species at different temperatures and pressures. Thermodynamics also allows the preliminary screening of possible mechanism of diamond formation under different temperature and gaseous molar ratios. Laboratory experiments using an oxygenacetylene torch were performed to evaluate the thermodynamic predictions of diamond film deposition. The samples obtained were characterized using SEM-EDAX and Raman spectroscopy techniques. Results are examined and possible diamond deposition mechanism for micro scale areas is proposed. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Estudio de los Esfuerzos Residuales de aceros H13 nitrurados y nitrocarburados por plasma Study of residual stress of H13 steel plasma nitride and nitrocarburized D Arias1, S Vargas2 and J Vélez3 1 Universidad Católica de Pereira, Colombia 2 IONHEAT S.A.S, Colombia 3 Universidad Nacional de Colombia, Medellín, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. La nitruración por plasma es una de las técnicas más comunes para mejorar las propiedades superficiales de los materiales metálicos tales como desgaste y resistencia a la corrosión. En este trabajo se realiza un estudio del esfuerzo residual en dos muestras que fueron nitruradas y nitrocarburadas de un acero AISI H13. Las muestras fueron caracterizadas a nivel superficial usando microscopia de fuerza atómica (AFM) y a nivel microestructural se usó la técnica de difracción de rayos X (XRD). En el análisis de esfuerzos residuales se utilizó XRD con geometría de ángulo de incidencia rasante con el método de múltiples planos, en varios ángulos de incidencia. Los resultados muestran una superficie más rugosa para la nitrocarburada. Las fases ´-Fe4N y -Fe2-3N están presentes en ambas muestras, presentándose una competitividad de estas fases en la muestra nitrurada, mientras que en la muestra nitrocarburada se observa la fase -Fe2-3N como la preferencial. En el análisis de esfuerzos residuales, se observa que para ambas muestras presenta esfuerzos residuales compresivos. Abstract. Plasma nitriding is one of the most common techniques to improve surface properties of metallic materials such as wear and corrosion resistance. This paper presents a study of residual stress occurs in two samples were nitrided and nitrocarburized of steel AISI H13. The samples were characterized from the point of view surface and microstructural using atomic force microscopy (AFM) and X-ray diffraction (XRD). XRD was used geometry grazing incidence angle on the analysis of residual stresses by the method of multiple planes at various angles of incidence. The results show a rougher surface for nitrocarburized. Phases ´-Fe4N and -Fe2-3N are presenting in both samples, presenting competitiveness of these phases in the nitrided sample, while in phase -Fe2-3N in the nitrocarburized sample observed as preferential. In the analysis of residual stress, it is observed that for both samples have residual compressive stresses. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Estructuración de la superficie de un monocristal de GaSb mediante ataque con solución subsaturada Structuring of GaSb single-crystal surface by etching with undersaturated solution B A Garzón-Cifuentes1, J Jaramillo-Ramírez1, J D López-Ortiz1, L Tirado-Mejía1 and H Ariza-Calderón1 1 Instituto Interdisciplinario de las Ciencias, Universidad del Quindío, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. La aparición de nuevas técnicas de fabricación de materiales abrió la posibilidad de controlar parámetros estructurales a escalas micrométricas y nanométricas permitiendo crear estructuras complejas y un gran abanico de aplicaciones tecnológicas. En este trabajo se propuso la fabricación de microestructuras en la superficie de un sustrato monocristalino. Mediante la técnica de epitaxia en fase líquida se realizó el ataque físico de la superficie del sustrato, generando estructuración, y la deposición del material por crecimiento epitaxial. Para el ataque de la superficie del sustrato de GaSb:Te se utilizó una solución subsaturada rica en In. Se variaron parámetros como temperatura de contacto, altura de la solución líquida y rampa de enfriamiento. Sobre esta superficie se creció el material cuaternario GaInAsSb durante tiempos cortos, con el fin de conseguir la formación de las microestructuras. El material fabricado se caracterizó mediante espectroscopia FTIR y fotoluminiscencia donde se determinó su respuesta óptica. Las variaciones con respecto a la respuesta del material en bloque se atribuyen a la formación de estructuras de baja dimensionalidad. Abstract. The emergence of new material fabrication techniques opened the possibility of controlling structural parameters at micrometer and nanometer scales, allowing the creation of complex devices with a wide range of technological applications. In this paper we proposed the fabrication of microstructures on the surface of a single crystal substrate. Liquid phase epitaxy technique was used to etch the substrate in order to generate structures on the surface and to deposit epitaxially the grown material. The etching process of the GaSb. The substrate was achieved using an In-rich undersaturate solution. Parameters such as contact temperature, height of the liquid solution, and cooling ramp were varied. On the etched surface quaternary GaInAsSb was grown during short times to guarantee the formation of islands rather than layers. The fabricated system was characterized optically by photoluminescence and FTIR techniques. The variations of the optical response of the system compared to the bulk properties were associated to the low dimensional structures. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Caracterización electroquímica del alambre de acero empleado como refuerzo en los conductores de las redes de transmisión de energía eléctrica, nitrurado por implantación iónica Electrochemical characterization of the steel wire used as reinforcement in transmission of electricity conductors, nitrided by ion implantation J J Castro-Maldonado1, H J Dulcé-Moreno2 and W Aperador3 1 Servicio Nacional de Aprendizaje, Cucuta, Colombia 2 Universidad Francisco de Paula Santander, Cucuta, Colombia 3 Universidad Militar Nueva Granada, , Bogotá D.C., Colombia E-mail: [email protected] , [email protected] Resumen. Las empresas de energía eléctrica cuentan con infraestructura conformada de manera general por las líneas de transmisión y de distribución, por lo que se hace necesario caracterizar el proceso de deterioro de los componentes básicos de la infraestructura; en este caso el alambre de acero el cual está expuesto a ambientes corrosivos; por esta razón tradicionalmente dicho alambre es recubierto con zinc o aluminio, y alternativamente se puede nitrurar. Teniendo en cuenta la diversidad geográfica de nuestro país y la exposición a entornos climatológicos extremos, la corrosión atmosférica presenta tasas representativas que afectan la vida útil de las estructuras. Por ejemplo, en ambientes muy húmedos como zonas costeras y zonas de gran altitud, el tiempo de humectación (TOW) parámetro que reúne las condiciones de temperatura y humedad relativa afecta en gran proporción, acelerando la corrosión en los materiales ferrosos. En este trabajo se evalúa el comportamiento electroquímico comparativo del núcleo de acero desnudo, recubierto con zinc, y nitrurado por implantación iónica. Abstract. The electric companies generally conformed infrastructure for transmission and distribution lines, so it is necessary to characterize the process of deterioration of basic infrastructure components; in this case the steel wire which is exposed to corrosive environments; therefore traditionally said wire is coated with zinc or aluminum, and may alternatively be nitrided. The geographic diversity of our country and exposure to extreme weather environments, presents representative atmospheric corrosion rates affecting the life of the structures. For example, in high humidity environments such as coastal areas and areas of high altitude, time of wetness (TOW) parameter that meets the conditions of temperature and relative humidity affects a large proportion, accelerating the corrosion of ferrous materials. In this paper the comparative electrochemical behavior of bare steel core coated with zinc and nitrided by ion implantation is evaluated. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Técnicas electro-analíticas para determinar metales pesados a nivel de trazas Electroanalytical methods to determinate trace-level heavy metals J A Barón-Jaimez1, M R Joya2 and J Barba-Ortega2 1 Universidad Nacional Autónoma de México, México 2 Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Las técnicas voltamperometricas son consideradas métodos electro analítico sensibles y adecuados para la determinación de muchos metales y componentes en muestras ambientales, clínicas e industriales. Estos métodos son basados en las medidas de corriente de una señal asociada con propiedades moleculares o procesos interfaciales de especies químicas. Este trabajo presenta un resumen de diferentes estudios asociados con estas técnicas y su avance en los últimos tiempos. Abstract. Voltammetric techniques are considered electro analytical methods sensitive and suitable for trace-level determination of many metals and compounds in environmental samples, clinical and industrials. This methods are based on the measurement of current signals associated with molecular properties or interfacial processes of chemical species. This paper presents an overview of different studies associated with this techniques and the advance in the last times. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Caracterización electroquímica del acero inoxidable martensítico 420 implantado con iones de nitrógeno Electrochemical characterization of nitrogen-ion implanted AISI 420 martensitic stainless steel M J Andrade-Romero1, L S Chacón-Velasco2, V D Dugar-Zhabon2 and E D V-Niño2 1 Universidade Federal de Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ, Brasil 2 Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Santander, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. La implantación de iones de nitrógeno se puede utilizar para mejorar el comportamiento al desgaste y resistencia a la corrosión del acero inoxidable martensítico AISI 420. El acero AISI 420 fue implantado por el método de implantación iónica tridimensional (3DII). Se evaluaron las propiedades electroquímicas de resistencia a la polarización (Rp) y extrapolación Tafel en un ambiente de cloruros. Los resultados de la polarización potenciodinámica en NaCl (3%) indicaron la presencia de una corriente anódica de baja disolución para el acero implantado con iones de nitrogeno en comparación con el acero no tratado. Por otro lado, la extrapolación de Tafel indicó que la implantación de iones de nitrógeno es un proceso muy eficiente para la protección contra la corrosión del acero inoxidable martensítico AISI 420. Abstract. The nitrogen-ion implantation can be used to improve the wear and corrosion behaviour of AISI 420 martensitic stainless steel. The AISI 420 steel was implanted by Three-Dimensional Ion Implantation (3DII) method. The electrochemical properties were evaluated in a chloride environment by polarization resistance (Rp) and tafel extrapolation method. Results from potentiodynamic polarization in NaCl (3%) indicated the presence of a low anodic dissolution current for ionitrided steel than the untreated steel. In addition, the tafel extrapolation indicating that the nitrogen-ion implantation are a very efficient process for corrosion protection of AISI 420 martensitic stainless steel. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Análisis de la susceptibilidad al agrietamiento por corrosión bajo esfuerzos del acero de baja aleación AISI 4140 implantado con iones de titanio y nitrógeno Analysis of susceptibility to stress corrosion cracking of titanium and titanium nitride- implanted AISI 4140 low-alloy steel E D V-Niño1, E Lozano-Gomez1, D F Carreno-Duarte1, O F Santos-Rodriuez1 and M J Andrade-Romero2 1 Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Santander, Colombia 2 Universidade Federal de Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ, Brasil E-mail: [email protected] Resumen. La susceptibilidad al agrietamiento por corrosión bajo esfuerzos del acero de baja aleación AISI 4140 implantado con iones de titanio y nitruro de titanio fue investigado en un ambiente de H2 S mediante el ensayo C-Ring, según la norma NACE TM0177-96. Las muestras fueron implantadas iónicamente por el método de implantación iónica tridimensional (3DII) con descargas de 10, 8 kV y durante un tiempo de 4 y 8 minutos. Se analizó el tiempo de rotura de las muestras implantadas y no implantadas a través del método estadístico ANOVA. Los resultados mostraron que la resistencia a la corrosión del acero implantado con nitruro de titanio fue mayor que los del acero implantado con iones de titanio. Las muestras implantadas con iones de TiN a 10 kV y 8 minutos exhibieron una mejor susceptibilidad al agrietamiento por corrosión bajo esfuerzos en ambiente de H2S húmedo. Abstract. The susceptibility to stress corrosion cracking of titanium and titanium nitride implantation on the AISI 4140 low-alloy steel was investigated using the standard C-Ring test in H2S environment, according to NACE TM0177-96. The samples were ion implanted by Three-Dimensional Ion Implantation (3DII) method with 10, 8 kV titanium and titanium nitride ions and the glow discharge time was 4 and 8 minutes. The time-to-failure of the implanted and non-implanted samples was analysed with the ANOVA statistical method. The results showed that the corrosion resistance of the titanium nitride- implanted steel were higher than those of the titanium-ion implanted steel. The samples implanted with ion of TiN to 10 kV and 8 minutes exhibited better susceptibility to sulfide stress cracking. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Estudio comparativo de la adsorción e incorporación de un átomo de Sc e Y sobre AlN(0001) Comparative study of single Sc and Y atoms adsorbed and incorporated on AlN(0001) A González-García1, W López-Pérez1, R González-Hernández1 1 Grupo de Investigación en Física Aplicada, Universidad del Norte, Barranquilla, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. En este trabajo se han estudiado en forma comparativa las propiedades estructurales y electrónicas para la adsorción e incorporación de un átomo de Sc e Y sobre la superficie AlN(0001), a través de cálculos de primeros principios usando la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT). Se encontró que los átomos de Sc e Y prefieren el sitio de adsorción T4 con el fin de saturar el máximo número de enlaces sobre la superficie AlN(0001). Se calcularon las barreras energeticas de la difusión que los átomos de Sc e Y tienen que superar cuando saltan entre los sitios de adsorción T4 y H3. Además, los cálculos de la energía de formación superficial indican que los atomos de Sc e Y prefieren el proceso de incorporación al de adsorcion superficial, debido principalmente a la interacción de los átomos metales de transición (Sc e Y) con los átomos de N en la superficie, lo cual lleva a la creacion de enlaces Sc-N e Y-N. Se presentan además los resultados de la estructura electrónica de la superficie con Sc e Y incorporados en AlN(0001). Abstract. Using density-functional calculations, we have comparatively studied the structural and electronic properties for a single Sc and Y atoms adsorbed and incorporated on the AlN(0001) surface. We have found that Sc and Y atoms prefer the T4 adsorption site in order to saturate the maximum number of dangling bonds on AlN(0001) surface. The diffusion energy barriers that the Sc and Y atoms have to overcome when jumping between T4 and H3 adsorption sites are calculated. In addition, surface formation energy calculations show that Sc and Y incorporation is preferred on the surface adsorption, which is due mainly by the interaction of transition-metal atoms (Sc and Y) with the surface N atoms resulting in the formation of TM-N (Sc-N and Y-N) bonds with the nearest nitrogen atoms. Detailed results on the surface electronic structure of Sc and Y incorporated AlN(0001) are presented. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Producción de recubrimientos duros artificialmente modulados con un evaporador de arco en vacío Artificially modulated hard coatings produced with a vacuum arc evaporator P A Tsygankov1, V D Dugar-Zhabon2, F F Parada-Becerra2, A Plata2 and E D V-Niño2 1 Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Russia 2 Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Santander, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Se describe el conjunto experimental para la producción de estructuras modulada artificialmente a través de un avanzado evaporador de arco en vacío constituido por un cátodo de manchas que es accionado magnéticamente sobre la superficie del cátodo. Se discuten las principales características de arco en vacío como una fuente de vapor con composiciones modulada en el tiempo. Se presentan las características de los revestimientos de múltiples capas obtenidos artificialmente con estructuras moduladas de Ti / TiB. Abstract. The experimental set for artificially modulated structures production through an advanced vacuum arc evaporator with a magnetically-driven cathode spots on the cathode surface is described. The main features of vacuum arc as a vapor source with time-modulated compositions are discussed. The characteristics of the obtained multilayer coatings with artificially modulated Ti/TiB structures are presented. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Física de Superficies - SP Surface Physics – SP Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Transición de fase de primer orden en la formación de Patrones regulares sobre superficies First order phase transition in the surface pattern formation F Fonseca1 1 Departamento de física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Las ecuaciones diferenciales continua se han utilizado como un enfoque interesante para describir la formación de patrones de superficie periódica. Uno de los modelos más básicos, Bradley y Harper, establecen una competencia entre rugosidad debido a la eliminación de material de la superficie y el suavizado de difusión, como el principal mecanismo que explica la formación de patrones de estructuras periódicas. Mostramos, utilizando un modelo alterno, Lattice Boltzmann, que la formación de patrones puede ser comprendido como el resultado de una transición de fase de primer orden, cuando el sistema alcanza la periodicidad. Abstract. Continuous differential equation has been used as one interesting approach in order to describe periodic surface pattern formation. One of the most basic models, Bradley and Harper, establishes a competition between roughening due to removal of surface material and diffusional smoothing, as the main mechanism that explain the pattern formation of periodic structures. We show, using Lattice-Boltzmann, as an alternative continuous method, an explanation of pattern formation as the result of a first order phase transition, once the system reached periodicity. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Propiedades ópticas de películas delgadas de oxinitruro de circonio depositadas mediante pulverización catódica RF Optical properties of zirconium oxinitride thin films deposited via sputtering RF F Fonseca1, J E Alfonso1, J J Olaya1, G I Cubillos1 and K L Velásquez1 1 Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia E-mail: [email protected] , [email protected] , [email protected] Resumen. El oxinitruro de circonio tiene propiedades físico-químicas que le permiten ser utilizado en diferentes aplicaciones, entre las que se destacan el servir como sensor de nitrogeno y la actividad fotocatalitica. En este trabajo se estudia la influencia que tiene la potencia suministrada al blanco de Zr y la relacion de los flujos de nitrógeno y oxigeno sobre la estructura, la morfología y las propiedades ópticas de películas delgadas de ZrOxNy / ZrO2 depositadas sobre vidrio común, utilizando la técnica de RF de pulverización catódica en fase reactiva, en una atmósfera de N 2 / O2, con un flujo de nitrógeno variable (ΦN2) y manteniendo constante el flujo de oxigeno (ΦO2) en 2,00 sccm. El análisis estructural de las peliculas se llevó a cabo a través de difracción de rayos X (DRX); el análisis morfológico se realizo a través de microscopía electrónica de barrido (MEB) y microscopía de fuerza atómica (MFA). El comportamiento óptico se evaluó a través de mediciones de transmitancia. Loss patrones DRX mostraron la presencia de dos estructuras cristalograficas: Monoclinica de oxinitruro de zirconio y cubica de oxido de zirconio. El análisis MEB, evidenció que las películas crecieron con morfología homogénea, los resultados MFA establecieron que el tamaño de grano depende de la potencia aplicada al blanco de Zr. Con los valores de transmitancia y usando una variacion del método Swanepoel se calculó el índice de refracción, el espesor y el coeficiente de absorción de las películas. Abstract. The zirconium oxynitride has physicochemical properties that allow it to be used in different applications, among which include the sensor serve as nitrogen and photocatalytic activity. In this work we study the influence of the power supplied to the target and the ratios flows of nitrogen and oxygen on the structure, morphology and optical properties of thin films of ZrOxNy / ZrO2 deposited on ordinary glass. The films were deposited using the RF sputtering technique in reactive phase in N2 / O2 atmosphere, varying the flow nitrogen (ΦN2) and maintaining constant the flow oxygen (ΦO2) at 2.00 sccm. Structural analysis of the films was carried out by X-ray diffraction (XRD); morphological analysis was performed by scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). The optical performance was evaluated by transmittance measurements. XRD patterns showed the presence of two crystal structures: monoclinic zirconium ox nitride, and cubic zirconium oxide. SEM analysis, showed that films grown with homogeneous morphology, MFA results established that the grain size depends on the power applied to the target of Zr. With the transmittance values and making a variation to the Swanepol method were calculated the refractive index, the thickness and the absorption coefficient of the films. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Estudio de la estabilidad en adsorción de si sobre grafeno Stability study of adsorption of silicon on graphene J Otálora-Acevedo1,2, E Vera2, G Moreno-Armenta3 and J A Rodríguez1 1 Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia 2 Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Colombia 3 Centro de Nanociencias y Nanotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México, México E-mails: [email protected] , [email protected] , [email protected] , [email protected] Resumen. Se realizaron cálculos de energía de formación para adsorción de Silicio (Si) sobre grafeno ideal. Los sitios de la adsorción fueron los puntos Bridges, T y H, que corresponden a sitios entre dos átomos de Carbono, sobre un C y en el centro del hexágono. Se estudiaron dos casos de adsorción: primero, un solo átomo de Si en cada punto y segundo dos átomos de Si, uno sobre el grafeno y el otro debajo de la lámina de grafeno. En el primer caso los grupos puntuales de simetría varían entre el C 3v y el C1 y en el segundo se obtienen grupos como D3h, C3v y Cs. De los estudios de la energía de formación en función del potencial químico del Si, se obtienen los puntos de adsorción más estables, para los casos de alta concentración y baja concentración de Si. Además, se encontró un alto valor del momento magnético en algunos casos. Para las configuraciones más estables presentamos sus características electrónicas y estructurales. Igualmente, se estudió la estabilidad desde el punto de vista mecánico, usando cálculo de las frecuencias de los modos normales en el punto Γ. Los cálculos se realizaron usando el código Quantum-espresso, que está basado en la teoría de la densidad funcional (DFT); en el cálculo se usó el modelo de slabs con una supercelda 3x3 de grafeno y vacío ~ 15.0 Å. Abstract. Calculations of formation energy about absorption of Silicon on ideal graphene are performed. Adsorption sites considered are bridges, T and H points which correspond to sites at midpoint between two atoms of carbon (first and second neighbors), above C, and on the center of the hexagon respectively. For each adsorption point, two situations were studied: first, is the adsorption of one Si atom on each point and the second one is the absorption of two atoms located symmetrically at both sides of the graphene. This second case adds a horizontal mirror as additional symmetry element to the system. The symmetry groups vary between C3V and C1, for the first case, and D3h and Cs for the second one, and these changes produce very interesting changes in physical and chemical properties. The more stable point of absorption is obtained by means of plots of the energy of formation as a function of the chemical potential of Si, for both cases: high and low concentration of Si. Additionally, the mechanical stability of the configurations is examined by means of calculation of the frequencies of the normal modes at the Γ point, which are obtained by diagonalization of the dynamical matrix. It is found that some configurations exhibit mechanical instabilities because some of their frequencies are imaginary. For the most stable configurations structural and electronic characteristics, such as bond lengths, separation between silicon atom and the graphene sheet, density of states (DOS) and electronic bands, are presented. Some configurations present a high value of the magnetic moment. Calculations are performed using the Quantum-Espresso code, which is based on density functional theory (DFT). Configurations are simulated by means of the slab model, which consists a 3 x 3 graphene supercell and a vacuum of ~ 15.0 Å. This supercell is used in order to guarantee that the separation between images of Si atoms will be greater than 7 Å and the auto-interaction will be very weak. A use of a supercell greater than 3x3 increases the time of calculation and the changes between results are negligible. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Crecimiento de películas delgadas de au en atmosfera reactiva de nitrógeno por medio de magnetron sputering Obtaining au thin films in atmosphere of reactive nitrogen through magnetrón sputtering J H Quintero1, R Ospina2 and A Mello2 1 Materiales Nanoestructurados y Biomodelación, Universidad de Medellín, Colombia 2 Centro Brasileiro de Pesquisas Física (CBPF), Rio de Janeiro, Brasil E-mail: [email protected] Resumen. La síntesis de los nitruros de la serie 4d y 5d ha comenzado a principios de este siglo debido a la aparición de PtN, AgN y AuN. Sistemas PAPVD son usados para la síntesis de la gran mayoría de ellos, gracias a sus altas energías de ionización. En este trabajo fue usado un sistema magnetron sputtering (AJA International) para obtener películas delgadas de Au. Una capa de Ti fue obtenida para evitar la migración del Si hacia la superficie, luego una capa de Au en ambiente de N fue depositada. Los sustratos fueron calentados a una temperatura entre 500 °C a 950 °C. Las muestras de altas temperaturas mostraron componentes de Si, Au, N y Ti, donde se evidencia que los átomos de Si migraron hacia la superficie. Abstract. The serie of 4d and 5d metals transition are used to the obtaining of nitrides thin film, due to the synthesis of PtN, AgN and AuN in the last years. The PAPVD systems are used to obtaining of much from them, due to its ionization energy, which is necessary to nitrides formation. In this paper a Magnetron Sputterring (AJA International) system was used to obtaining Au thin films. A Ti films was obtained to avoid the Si migration on surface, then a Au film was deposited in Nitrogen atmosphere. The substrate temperature was varied between 500 to 950 C. The samples obtaining to high temperatures shown Au, Ti, Si and N components, where is evidenced that Si atoms emigrated to surface. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Películas Delgadas y Nanomateriales - TFN Thin Films and Nanomaterials – TFN Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Caracterización de películas delgadas de iton crecidas por evaporación Characterization of iton thin films grown by evaporation M Sparvoli1, R K Onmori2, I Y Abe2 and A T Lopes2 1 Universidade Federal do ABC, Centro de Matemática, Computação e Cognição, Santo André, São Paulo, Brasil 2 Laboratório de Microeletrônica, Departamento de Engenharia de Sistemas Eletrônicos, Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo, Brasil E-mail: [email protected] Resumen. Los oxinitruros de muchos metales han sido investigados durante la última década. Óxido de indio y estaño (ITO) es un semiconductor de tipo n degenerado con una brecha de banda que oscila entre 3,2 y 4,0 eV. Recientemente se ha obtenido un nuevo tipo de óxido que combina ITO y nitrógeno: el indio-estaño-oxinitruro (ITON). La incorporación de nitrógeno en la película podría mejorar aún más las propiedades ópticas y estructurales de las películas ITON y siendo así la película de ITON un material transparente e ideal para las aplicaciones optoelectrónicas. La deposición de óxido y de oxinitruro de películas delgadas se realiza generalmente en sistemas que contienen plasma como los sistemas de pulverización catódica y deposición pulsada con láser. En este trabajo, las películas de ITO se fabricaron por evaporación y el nitrógeno fue incorporado por PECVD (deposición química de vapor mejorada con plasma) técnica (300 ° C), la formación de películas ITON. El sustrato era de tipo p oblea de silicio con 0,5 mm de espesor. Las películas delgadas se midieron con Raman, SEM (Microscopía Electrónica de Barrido), el análisis de efecto Hall, el análisis y RBS IXV (Rutherford Back Scattering). RBS espectros mostró la presencia de nitrógeno. El objetivo del trabajo fue confirmar que el nitrógeno se incorporó en la película ITON. De hecho, se ha verificado. Además, este material tiene propiedades interesantes que lo hacen útil en el área de optoelectrónico. Podría ser utilizado en las células solares o sensores UV. Abstract. The oxynitrides of many metals have been investigated during the last decade. Indium tin oxide (ITO) is an n-type degenerate semiconductor with a band gap that varies between 3.2 and 4.0 eV. Recently it was obtained a new oxide type that combines ITO and nitrogen: the indium-tinoxynitride (ITON). The incorporation of nitrogen into the film could improve further the optical and structural properties of the ITON films and thus making ITON film an ideal transparent and conducting material for opto-electronic applications. The deposition of oxide and oxynitride thin films is generally performed in plasma-containing systems like sputtering and pulsed-laser deposition systems. In this work, ITO films were fabricated by evaporation and nitrogen was incorporated by PECVD (plasma-enhanced chemical vapor deposition) technique (300 °C), forming ITON films. The substrate was p-type silicon wafer with 0.5 mm thickness. The thin films were measured with Raman, SEM (Scanning Electronic Microscopy), Hall effect analysis, IxV analysis and RBS (Rutherford Back Scattering). RBS spectra showed the presence of nitrogen. The work objective was to confirm that nitrogen was incorporated in ITON film. In fact, it was verified. Furthermore, this material has interesting properties that make it useful in optoelectronic area. It could be used in solar cells or UV sensors. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Estudio de películas delgadas de Cu2ZnSnS4 preparadas por evaporación secuencial Study of Cu2ZnSnS4 thin films prepared by sequential evaporation C Calderón1, M Hurtado2, P Bartolo-Pérez3 and G Gordillo1 1 Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, Colombia 2 Departamento de Química, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, Colombia 3 Departamento de Física Aplicada, CINVESTAV-IPN, Mérida, Yuc., México E-mail: [email protected] Resumen. El Cu2ZnSnS4 (CZTS) ha sido considerado como una capa absorbente alternativa al Cu(In,Ga)Se2 la cual se ha usado ampliamente en la manufactura del celdas solares de película delgada debido a su abundancia en la Tierra y constituyentes amigables con el ambiente, brecha de energía prohibida directa óptima de 1.4 a 1.6 eV y coeficiente de absorción alto (>10 4 cm-1). En este trabajo reportamos sobre las condiciones para crecer películas delgadas en la fase Cu 2ZnSnS4 con estructura tipo kesterita tetragonal preparadas por evaporación secuencial de los precursores metálicos elementales bajo un flujo de S2 suministrado desde una celda de efusión, y sobre resultados obtenidos de caracterización estructural llevados a cabo mediante medidas de difracción de rayos X (XRD) y espectroscopía Raman. Además, la química de superficie y la homogeneidad de la composisición química en el volumen se estudiaron mediante espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS) y análisis de espectroscopía de energía dispersiva de rayos X (EDAX). Los estudios de XRD y espectroscopía Raman dieron evidencia de la formación de películas de CZTS de una sola fase con estructura kesterita usando parámetros de crecimiento optimizados; los análisis XPS confirmaron este resultado. Sin embargo, la secuencia en la cual los precursores metálicos son evaporados, afecta significativamente las propiedades de las películas de CZTS. Abstract. Cu2ZnSnS4 (CZTS) has been considered as an alternative absorber layer to Cu(In,Ga)Se2 which is widely used in the manufacture of thin film solar cells due to its Earth abundant and environmental friendly constituents, optimal direct band gap of 1.4-1.6 eV and high absorption coefficient (>104 cm-1). In this work we report on the conditions to grow single phase Cu 2ZnSnS4 thin films with tetragonal-kesterite type structure prepared by sequential evaporation of the elemental metallic precursors under a flux of S2 supplied from an effusion cell, and on results obtained from structural characterization carried out by X-ray diffraction (XRD) and Raman spectroscopy measurements. Further, the surface chemistry and the chemical composition homogeneity in the volume were studied by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDAX) analysis. XRD and Raman spectroscopy studies gave evidence of the formation of single phase CZTS films with kesterite structure using optimized growth parameters; XPS analysis confirmed this result. However the sequence in which the metallic precursors are evaporated, significantly affects the properties of the CZTS films. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Caracterización de nanocristales de PbS anclados sobre nanotubos de carbono dopados con nitrógeno Characterization of PbS nanocrystals anchored on nitrogen-doped carbon nanotubes B Rebollo-Plata1, E Gracia-Espino2, O Portillo-Moreno3, M A Guzmán-Altamirano1, J G Cabal-Velarde1, K Martínez-Juárez4, C F Bravo-Barrera4 and S Jiménez-Sandoval5 1 Instituto Tecnológico Superior de Irapuato, Irapuato, Gto., México 2 Department of Physics Umea University, Umea, Sweden 2 Department of Chemistry Umea University, Umea, Sweden 3 Laboratorio de Ciencia de Materiales. Facultad de Ciencias Químicas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, Puebla, México 4 Comisión Federal de Electricidad, Laboratorio de Pruebas de Equipos y Materiales, Irapuato, Gto., México 5 Centro de Investigación y Estudios avanzados Laboratorio de Materiales E-mail: [email protected] Resumen. Por sus propiedades unicas, los nanotubos de carbono están en una plataforma interesante para estudiar su interacción con otros materiales. Por otra parte, el sulfuro de plomo (también conocido como galena) es elegido por su potencial uso como sensor en el infrarrojo medio. Como nanopartícula, el sulfuro de plomo puede ser usado en dispositivos electroluminiscentes tales como: Diodos emisores de luz; y en dispositivos ópticos tales comointerruptores ópticos debido a sus propiedades ópticas no lineales de tercer orden. En este trabajo, hemos sintetizado nanotubos de carbono dopados con nitrógeno con la técnica CVD. También se han sintetizado nanocristales de PbS utilizando la técnica de baño químico. El anclaje de los nanocristales en la superficie de los nanotubos de carbono dopados con nitrógeno fue realizado con el método de sonicación. Este compuesto puede ser propuesto para distintas aplicaciones. Abstract. For their unique properties, carbon nanotubes are an interesting platform to study the interaction with others materials. Moreover, lead sulfide (also known as galena) is chosen because of its potential use in mid-infrared sensing. As nanoparticle, lead sulfide can be used in electroluminescent devices such as light-emitting diodes; and optical devices such as optical switches due to the high third-order nonlinear optical properties. In this work, we have made synthesis of nitrógen-doped carbon nanotubes with CVD technique. Were also PbS nanocrystals synthesized using the technique of chemical bath. The anchoring of the nanocrystals on the surface of the nitrogen-doped multi-wall carbon nanotubes was made with sonication method. This composite can be proposed for different applications. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Patrón de difracción de películas nanométricas bajo la iluminación de un haz con momento angular orbital con carga topológica entera Diffraction pattern of nanometric thin films under illumination of an orbital angular momentum beam with integer topological charge J H Mendoza-Castro1,2, C F Díaz-Meza1, 2, C H Acevedo-Cáceres1 and Y TorresMoreno1 1 Grupo de Óptica y Tratamiento de Señales, Facultad de Ciencias, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia 2 Escuela de Ingeniería Eléctrica Electrónica y de Telecomunicaciones, Facultad de Ingenierías Fisicomecánicas, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. El momento angular orbital MAO, de la luz ha contribuido en aplicaciones tanto en el campo de la ingenieria como en el de las comunicaciones opticas, ya que esta propiedad física permite que se generen estados propios de la rotación del frente de onda electromagnética sobre su eje de propagación. La naturaleza de estos estados permiten que pueda codificarse información, que al ser transmitida en el espacio libre, le confiere inmunidad a la interferencia electromagnética y puede permitir un aumento en el ancho de banda, la cadencia y la capacidad en los canales de comunicación. En este trabajo se presenta la metodología para que, películas delgadas de espesores nanométricos de Óxido de Titanio (TiO2), crecidas sobre Titanato de Estroncio (SrTiO3), sean usadas para distinguir y discriminar un valor bien definido de la carga topológica entera de un haz MAO. Abstract. The orbital angular momentum of light has a big contribution in many engineering applications like optical communications, because this physical property allows eigenstates characteristic of the wavefront rotation when the beam is propagated. The nature of these eigenstates allow that information can be encoded and gives immunity to electromagnetic interference, allowing an increase of bandwidth, cadence and capacity of the communication channel. This work shown the methodology using nanometric thin films like Titanium based (TiO2) grown over strontium titanate (SrTiO3) support, to distinguish and discriminate a well-defined integer value of the topological charge of an MAO beam. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Nuevo comportamiento magnético en multicapas? New magnetic behavior in multilayers? M Sousa1, U Chacón-Hernandez1, J Quispe-Marcatoma2 and E Baggio-Saitovitch1 1 Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), Brazil 2 Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Peru E-mail: [email protected] Resumen. Las multicapas policristalinas de Pt(10Å)/IrMn(150Å)/Cu(15Å)/[Co(4Å)/Pt(10Å)]6 crecieron a temperatura ambiente por magnetron sputtering sobre Si (111). Antes del crecimiento la presión de base en la cámara fue de 2x10-8 Torr y, durante el crecimiento de 3 mTorr (Ar). Curvas de histéresis [M (H)] de las multicapas fueron medidas en el rango de temperatura entre 2 y 300 K, utilizando el sistema PPMS DynaCool de la Quantum Design. La medida a 300 K refleja un comportamiento magnético conocido de las multicapas Co/Pt en el eje de fácil magnetización perpendicular al plano de la película. Por otra parte, M(H) para el rango de temperatura de 25 K < T < 250 K exhibe una característica escalonada. Este comportamiento de escalón observado puede explicarse teniendo en cuenta que las capas de Co sufren una influencia diferente al del campo magnético aplicado. Particularmente, el fascinante comportamiento ocurre en el intervalo de temperatura de 2 a 25 K. Similar comportamiento (bucle de mariposa) fue observado en sistemas magnéticos/superconductores y atribuido a una contribución superconductora tipo II. Por otro lado, el comportamiento magnético exhibido por las muestras se asocia principalmente con la competencia entre el efecto de Exchange Bias en el plano y la anisotropía perpendicular. Abstract. A polycrystalline Pt(10Å)/IrMn(150Å)/Cu(15Å)/[Co(4Å)/Pt(10Å)]6 multilayer was grown at 8 room temperature by magnetron sputtering onto Si(111), in a system with a base pressure of 2 10 Torr. An argon pressure of 3 mTorr was used during the deposition. Hysteresis curves [M(H)] of the multilayer, performed in the temperature range from 2 to 300 K, were measured using a commercial PPMS DynaCool system from Quantum Design. The M(H) of the multilayer measured at 300 K reflects the well-known magnetic behavior of Co/Pt multilayers with the easy magnetization axis perpendicular to the film plane. On the other hand, the M(H) recorded for the temperature range 25 K T 250 K exhibits a step-like feature. The observed step-like behavior can be explained considering that the Co layers suffer a different influence of the applied magnetic field. Particularly, the fascinating hysteretic behavior of the multilayer occurs in the temperature range from 2 to 25 K. Similar behavior (butterfly loop) was observed only in hybrid magnetic/superconductor systems and attributed to a typeII superconductor contribution to the behavior of the samples. We argue that the magnetic behavior exhibited by the sample is mainly associated with the competition between the in-plane exchange bias effect and the perpendicular anisotropy. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Influencia de la capa buffer en el acoplamiento exchange spring de la tricapa NiFe/IrMn/Co Influence of the buffer layer on the exchange spring coupling of the NiFe/IrMn/Co trilayer I L Castro1, V P Nascimento2, E C Passamani2, F Pelegrini3 and E Baggio-Saitovitch1 1 Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), Rio de Janeiro, Brazil 2 Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória, Brazil 3 Universidade Federal de Goiás, Goiânia, Brazil E-mail: [email protected] Resumen. Las propiedades magnéticas de las multicapas NiFe/IrMn/Co fueron investigadas a través de medidas de magnetometría y resonancia ferromagnética. El comportamiento Spring magnético ha sido estudiado utilizando dos capas buffer distintas (Cu o Ta) depositadas sobre sustrato de Si (001) y variando la espesura de la capa de IrMn. Estas capas buffer provocan diferentes grados de textura (111)-fcc, que afectan directamente el comportamiento del acoplamiento Exchange Spring en las tricapas NiFe/IrMn/Co. Se observó particularmente un comportamiento de Exchange Spring opuesto para los sistemas con capas buffer de Cu y Ta, entretanto el ángulo de acoplamiento entre las capas ferromagnéticas de Co y NiFe parece aumentar para el sistema con capa buffer de Cu y, se reduce para el sistema con buffer de Ta. Estos resultados fueron explicados considerando diferentes anisotropías de las capas de Co y de IrMn, que mudan el Exchange Bias en las interfaces NiFe/IrMn y IrMn/Co. Abstract. Magnetic properties of sputtered NiFe/IrMn/Co trilayers were investigated by magnetometry and ferromagnetic resonance measurements. Magnetic spring behavior has been studied by changing the IrMn thickness as well by the different buffer layers (Cu or Ta) deposited on Si (001) substrates. These two buffer layers provoke different degrees of (111) fcc-texture that directly affect the exchange spring coupling behavior of coupled NiFe/IrMn/Co trilayers. It was specifically observed opposite exchange spring behaviors for these Cu and Ta buffer layer systems; while the coupling angle between the Co and NiFe ferromagnetic layers seems to increase for the Cu buffer layer trilayer, it reduces for the Ta case. The results were explained considering different anisotropies of the Co and IrMn layers, which change the exchange bias at the NiFe/IrMn and IrMn/Co interfaces. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Susceptibilidad magnética de un superconductor isotrópico: formalismo GL Magnetic susceptibility of an isotropic superconductor: GL formalism C A Aguirre1, J D González2 and J Barba-Ortega1 1 Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia 2 Departamento de Física, Universidad del Magdalena, Santa Marta, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. La firma magnética de un superconductor nanoscópico inmerso en un campo magnético H es calculada numéricamente. La susceptibilidad magnética calculada ∂B⁄∂H de un nanoprisma superconductor muestra discontinuidades y una modulación cuasiperiódica hacia los campo de transición de vórtices HT (campos en los cuales uno o más vórtices entran/dejan la muestra). Estas discontinuidades o saltos, conducen a la predicción de saltos en el calor específico en HT. En esta contribución, estudiamos la influencia del tamaño de la muestra y del parámetro Ginzburg Landau κ sobre la susceptibilidad magnética en un superconductor isotrópico tipo II. Demostramos que diferentes tamaños de la muestra (y valores de κ) conducen a diferentes firmas de la susceptibilidad magnética. Abstract. The magnetic signature of a nanoscopic superconductor immersed in an applied magnetic field H is calculated numerically. The calculated magnetic susceptibility ∂B⁄∂H of a superconducting large nanoprism shows discontinuities and a quasiperiodic modulation at the vortex transition fields HT (fields for which one or several vortices enters/leaves the sample). These discontinuities or jumps, leads to the prediction of specific- heat jumps at HT. In this contribution we studied the influence of the size of the sample and the Ginzburg Landau parameter κ on the magnetic susceptibility in a type II isotropic superconductor. We demonstrated that different sizes of the sample (and κ values) lead to distinct signatures of the magnetic susceptibility. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Estudio y caracterización de capas de (Ga,As) Mn depositadas por magnetrón sputtering RF Characterization and study of (Ga,As) Mn layers deposited by magnetron sputtering RF J Doria1,2, C Pulzara-Mora1, R Medina1, A Rosales- Rivera3 and A Pulzara-Mora1 1 Laboratorio de Nanoestructuras Semiconductoras, Universidad Nacional de Colombia, Manizales, Colombia 2 Laboratorio de Materiales Cerámicos y Vítreos, Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Medellín, Colombia 3 Laboratorio de Magnetismo y Materiales Avanzados, Universidad Nacional de Colombia, Manizales, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. En este trabajo se presentan los resultados de la preparación y caracterización de capas de GaAsMn por magnetron sputtering rf sobre sustrato de GaAs(100), Si (100) y vidrio corning con el fin de estudiar sus propiedades estructructurales, morfologicas y opticas. El crecimiento se realizó alternando capas de GaAsMn y capas de GaAsMna partir de blancos de GaAs y Mn durante periodos de tiempos determinados. En el analisis XRD (θ − 2θ) se observó un pico característico en 2θ = 66.1° debido a la incorporación de del Mn en la matriz GaAs. Los espectros Raman muestran un fuerte dependencia de los modos de vibración LO (291.27 cm−1) y TO (265.71 cm−1) con la concentración. Se analizó el comportamiento eletrico y ferromagentico de las muestras a partir de medidas de efecto Hall y ciclos de histeresis (M vs B) y curvas de M vsT. Abstract. In this paper the results of the preparation and characterization of GaAs layers are prepared by rf magnetron sputtering on GaAs: Mn substrate (100), Si (100) and corning glass in order to study their structural, morphological and optical properties. The growth was performed alternating layers of GaAsMn layers GaAsMn and whites from GaAs and Mn during certain time periods. In the XRD analysis (θ - 2θ) was observed a characteristic peak at 2θ = 66.1° due to the incorporation of the matrix Mn on the GaAs. The Raman spectra show a strong dependence of the vibrational modes LO (291.27 cm-1) and TO (265.71 cm-1) with concentration. Electric and ferromagnetic the behavior of the samples from measurements of Hall effect and hysteresis loops (M vs B) and M vs T curves were analyzed. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Estudio sobre el efecto de la supersaturación en fase gaseosa sobre las transiciones morfológicas y propiedades ópticas de las nanoestructuras de ZnO Induced morphology transitions on ZnO nanostructures: gasphase supersaturation effect D N Montenegro1, V Muñoz-Sanjosé2 and J Jimenez3 1 Grupo de Física de Materiales (GFM), Universidad del Atlántico, Barranquilla, Colombia 2 Departamento de Física Aplicada y Electromagnetismo, Universitat de València, Burjassot, España 3 GdS-Optronlab, Departamento Física Materia Condensada, Edificio I+D, Universidad de Valladolid, Valladolid, España E-mail: [email protected] Resumen. En los últimos años se ha sucitado un creciente interés investigativo sobre la síntesis del ZnO a escala nanométrica. Esto se debe principalmente a las propiedades únicas que exhibe este semiconductor que hacen a sus nanoestructuras potenciales candidatos para la aplicación en una amplia gama de dispositivos tecnológicos. Adicionalmente sus propiedades de biocompatibilidad y no toxicidad lo hace un material atractivo para la integración en dispositivos biomédicos. Este trabajo presenta un estudio sobre las transiciones morfológicas inducidas en nanoestructuras de ZnO mediante la variación sistemática del gradiente de temperaturas y el tiempo de crecimiento, usando el método de transporte en fase gaseosa. La profundización sobre los mecanismos de crecimiento permitió formular un modelo basado en el efecto del nivel de supersaturación de las especies gaseosas, fuentes de material, a lo largo de la zona de cristalización. Adicionalmente, tambien se profundizó en la influencia de las condiciones de crecimiento sobre las propiedades ópticas vibracionales y catoluminiscentes de las nanoestructuras de ZnO. Abstract. In recent years, special attention is being paid to ZnO nanostructures and related alloys due to the attractive physical properties of ZnO such as a direct band-gap of 3.37 eV, a high exciton binding energy of 60 meV, piezoelectricity, surface chemistry sensitive to environment and biocompatibility. All these properties make ZnO nanostructures good candidates for applications in several technology devices. This work shows a systematic study of ZnO nanostructures grown by physical vapour deposition (PVD). We have deepened on induced morphology transitions by changing controllably temperature gradient and time growth parameters. From our results, we have proposed a nanostructures growth model based on the gas-phase supersaturation along the whole crystallization zone during synthesis process. In addition, we have emphasized on the influence of growth conditions on the optical properties, vibration modes and cathodoluminescence, of ZnO nanostructures. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Tratamiento térmico con láser IR de películas de ZnO elaboradas por deposición por láser pulsado (PLD): durante el crecimiento vs post-crecimiento IR laser annealing pulsed laser deposition ZnO thin films: simultaneous growth process vs. post-growth D Padilla-Rueda1-2, J M Vadillo2 and J Laserna2 1 Grupo de Espectroscopía Óptica de Emisión y Láser; Universidad del Atlántico, Barranquilla, Colombia 2 Department of Analytical Chemistry, Faculty of Science, University of Malaga (UMA), Malaga, Spain E-mail: [email protected] Resumen. Se han elaborado películas de ZnO, a temperatura ambiente, sobre sustratos de vidrio, con un sistema de Deposición por láser pulsado (PLD) modificado para realizar recocido por láser pulsado durante el crecimiento. El láser pulsado IR fue dividido en dos haces: uno para el proceso de ablación y el otro para hacer recocido sobre la película durante el crecimiento. Los haces son independientemente ajustados. La composición química y las propiedades morfológicas, estructurales y ópticas de las películas se caracterizaron en función de la energía del láser de recocido. Las películas sin tratamiento tienen excelentes propiedades morfológicas y ópticas, con un band gap en 3.29 eV. El espectro de fotoluminiscencia muestra dos bandas: UV y visible. El incremento en la energía del láser post-crecimiento reduce el espesor y los defectos estructurales y desplaza el band gap (3.30 eV). El incremento de la energía del láser on-line eleva la intensidad de la banda UV, se mejoran la estequiometría y la cristalinidad y se reducen el espesor, el tamaño de grano, la intensidad de la banda visible y la transmitancia óptica. El band gap se desplaza (3.28 eV). Este sistema permite la elaboración de películas sobre sustratos que no pueden ser calentados directamente. Abstract. ZnO thin films have been elaborated at room temperature over glass substrate with a pulsed laser deposition (PLD) system modified to perform on-line pulsed laser annealing on the substrate. The pulsed IR laser was split in two beams, one for the ablation process of the target and the second beam for pulsed annealing of the substrate. Both beams were independently adjusted. The chemical composition and morphological, structural and optical properties of films was studied as a function of laser annealing fluence. As-grown films exhibit excellent morphological and optical properties with optical gap in 3.29 eV. Photoluminiscence spectra show two main bands: UV and visible. Increasing laser fluence in post-growth annealing reduces film thickness, structural defects and the intensity of both bands, modifies film morphology and shifts the optical gap to 3.30 eV. With on-line treatment is improved the stoichiometry and the cristallinity, the intensity of the UV band increases with the increment of energy of laser annealing; the film thickness, grain size, the intensity of the visible band and the optical transmittance decreases. The optical gap shifts 3.28 eV. Our instrumental approach allows the elaboration of films with tailored characteristics over substrates that it can not be directly heated. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Método automatizado y de bajo coste para la producción localizada de nanoporos de estado sólido Automated and low cost method to manufacture addressable solidstate nanopores M Vega1, C Lasorsa1,2, P Pineda1, B Lerner1,3, M J Dieguez4 and M Perez1,3 1 Special Coating by Plasma Processing Techniques, National Technological University (UTN), Buenos Aires, Argentina 2 MEMS Group, National Atomic Energy Commission, Buenos Aires, Argentina 3 INTEC (UNL-CONICET), Santa Fe, Argentina 4 Institute of Genetics Ewald A. Favret INTA-Castelar, Buenos Aires, Argentina E-mail: [email protected] Resumen. En este trabajo, se propone una técnica sencilla, reproducible y económica para la producción de nanoporos en estado sólido, usando como sustrato obleas de silicio. La técnica se basa en el control de la formación del poro, llevando a cabo una neutralización del ataque químico producido por el KOH, usando un ácido fuerte de forma local. Para el proceso de ataque, se utilizó KOH 7M a 80°C, donde se obtuvo una velocidad de 1.23 μm/min similares a las reportadas en bibliografía (1). El control de la formación del poro se llevó a cabo exponiendo la cara cis de la oblea con HCl 12M y en la cara trans KOH 4M. Se utilizó esta estequiometria con el fin de garantizar el exceso de HCl en la reacción de frenado. Se estudiaron tres condiciones extremas de proceso, i) 25°C, ii) 80°C, iii) a 80°C aplicando potencial. A partir de estos estudios se encontró que los nanoporos se pueden obtener de forma automática y reproducible, donde el sustrato queda completamente limpio después del proceso de obtención de los mismo aplicando potencial en el proceso de frenado químico. Por lo tanto, esta técnica ofrece la posibilidad de producir nanoporos a escala industrial a bajo coste. Abstract. In this research an easy, reproducible and inexpensive technique for the production of solid state nanopores, using silicon wafer substrate is proposed. The technique is based on control of pore formation, by neutralization etchant (KOH) with a strong acid. Thus, a local neutralization is produced around the nanopore, which stops the silicon etching. The etching process was performed with 7M KOH at 80°C, where 1.23 μm/min etchings speed was obtained, similar to those published in literature (1). The control of the pore formation with the braking acid method was done using 12M HCl and different extreme conditions: i) at 25ºC, ii) at 80°C and iii) at 80°C applying a potential. In these studies, it was found that nanopores can be obtained automatically, addressable and at a low cost. Additionally, a way to obtain the nanopores leaving the silicon wafer completely clean after the etching process was found. Therefore, this technique offers the possibility to produce industrial scale at low cost nanopores. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Efecto de la técnica de conformado de recubrimientos Bi xSiyOz obtenidos vía sol-gel y soportados sobre sustratos de acero 316L Technical effect coatings forming BixSiyOz obtained from sol-gel and supported on stainless steel 316L substrates J Bautista-Ruiz1,2, J Olaya-Flórez2 and W Aperador3 1 Universidad Francisco de Paula Santander, San José de Cúcuta, Colombia 2 Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia 3 School of Engineering, Universidad Militar Nueva Granada, Bogotá D.C., Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Se sintetizaron recubrimientos tipo BixSiyOz vía sol-gel a partir del nitrato de bismuto pentahidratado y el tetraetil ortosilicato, como precursores; ácido acético glacial y 2-etoxi-etanol como solventes y, monoetanolamina como acomplejante. Los recubrimientos fueron soportados sobre sustratos de acero inoxidable AISI 316L mediante las técnicas de inmersión y centrifugado. El estudio mostró que la técnica de centrifugado es eficiente que la de inmersión porque permite obtener películas más densas y homogéneas. Abstract. BixSiyOz type coatings via sol-gel synthesized from bismuth nitrate pentahydrate, and tetraethyl orthosilicate as precursors; glacial acetic acid and 2-ethoxyethanol as solvents, and ethanolamine as complexing. The coatings were supported on stainless steel AISI 316L substrates through dip-coating and spin-coating techniques. The study showed that the spin-coating technique is efficient than dip-coating because it allows more dense and homogeneous films. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Evaluación del fenómeno de micro abrasión-corrosión en recubrimientos SiO2-TiO2- ZrO2 sintetizados a partir del método sol-gel Evaluation of micro abrasion-corrosion on SiO2-TiO2- ZrO2 coatings synthesized by the sol-gel method J Bautista-Ruíz1, W Aperador2 and J L Caballero2 1 Universidad Francisco de Paula Santander, San José de Cúcuta, Colombia 2 School of Engineering, Universidad Militar Nueva Granada, Bogotá D.C., Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Las empresas de energía eléctrica cuentan con infraestructura conformada de manera general por las líneas de transmisión y de distribución, por lo que se hace necesario caracterizar el proceso de deterioro de los componentes básicos de la infraestructura; en este caso el alambre de acero el cual está expuesto a ambientes corrosivos; por esta razón tradicionalmente dicho alambre es recubierto con zinc o aluminio, y alternativamente se puede nitrurar. Teniendo en cuenta la diversidad geográfica de nuestro país y la exposición a entornos climatológicos extremos, la corrosión atmosférica presenta tasas representativas que afectan la vida útil de las estructuras. Por ejemplo, en ambientes muy húmedos como zonas costeras y zonas de gran altitud, el tiempo de humectación (TOW) parámetro que reúne las condiciones de temperatura y humedad relativa afecta en gran proporción, acelerando la corrosión en los materiales ferrosos. En este trabajo se evalúa el comportamiento electroquímico comparativo del núcleo de acero desnudo, recubierto con zinc, y nitrurado por implantación iónica. Abstract. The electric companies generally conformed infrastructure for transmission and distribution lines, so it is necessary to characterize the process of deterioration of basic infrastructure components; in this case the steel wire which is exposed to corrosive environments; therefore traditionally said wire is coated with zinc or aluminum, and may alternatively be nitrided. The geographic diversity of our country and exposure to extreme weather environments, presents representative atmospheric corrosion rates affecting the life of the structures. For example, in high humidity environments such as coastal areas and areas of high altitude, time of wetness (TOW) parameter that meets the conditions of temperature and relative humidity affects a large proportion, accelerating the corrosion of ferrous materials. In this paper the comparative electrochemical behavior of bare steel core coated with zinc and nitrided by ion implantation is evaluated. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Estudio tribocorrosivo de los recubrimientos [HfN/VN]n, depositados sobre acero AISI 4140 multicapas Study Tribocorrosivo of the multilayers coatings [HfN/VN] n deposited on AISI 4140 Steel M Mora1, E Vera2 and W Aperador3 1 Fundación Universitaria Juan de castellano, Tunja, Colombia 2 Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia Tunja, Colombia 3 School of Engineering, Universidad Militar Nueva Granada, Bogotá D.C., Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Se presenta el comportamiento sinérgico corrosión/desgaste (tribocorrosión) de los recubrimientos multicapas [HfN/VN]n, depositados sobre acero AISI 4140 por medio de la técnica de deposición física en fase vapor PVD magnetrón sputtering, las pruebas se realizaron en un equipo potenciostáto galvanostáto adaptado a un tribómetro tipo pin sobre disco y una celda electroquímica de tres electrodos. Se determinaron los parámetros tribocorrosivos tales como: Coeficiente de fricción entre el recubrimiento y el contracuerpo (bola de acero 100 Cr6); resistencia a la polarización por medio de la técnica espectroscopía de impedancia electroquímica y velocidad de corrosión mediante curvas de polarización. En cuanto a los resultados obtenidos, se observó un aumento en la resistencia a la polarización, una disminución en la velocidad de corrosión y un bajo coeficiente de fricción a medida que aumenta el voltaje de polarización el número de bicapas, todo esto en comparación al sustrato. Abstract. Is presented the synergistic behavior corrosion / wear (fretting corrosion) of the multilayer coatings [HfN / VN] n, deposited on AISI 4140 steel using the technique of physical vapor deposition PVD magnetron sputtering, the tests were performed on a potentiostat galvanostat equipment adapted to a tribometer pin-on-disk type and three-electrode electrochemical cell. Were determined the parameters such as tribocorrosivos: Friction coefficient between the coating and the counter body (100 Cr6 steel ball); Polarization resistance by means of electrochemical impedance spectroscopy technique and corrosion rate by polarization curves. As to the results an increase in the polarization resistance a decrease in the corrosion rate and a low coefficient of friction with increasing bias voltage the number of bilayers was observed this compared to the substrate. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Efecto del contenido de plata sobre la microestructura y comportamiento a la corrosión de los recubrimientos de nitruro de titanio dopado con nanopartículas de plata TiN(Ag) Effect of silver content on the microstructure and corrosion behavior of tantalum nitride coatings doped with silver nanoparticles TiN(Ag) A Quirama-Ossa1, G Bejarno1 and J Osorio2 1 Centro de InvestigaciónInnovación y Desarrollo de Materiales (CIDEMAT), Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia 2 Grupo de Estado Sólido, Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. El nitruro de titanio ha sido utilizado ampliamente como recubrimiento protector al desgaste y a la corrosión en diferentes tipos de aceros y aleaciones de titanio. Una estrategia para mejorar estas propiedades de los recubrimientos es su dopaje con elementos pasivos y autolubricantes como la plata, el cobre, el vanadio y el carbono, entre otros. Sin embargo el efecto autolubricante del dopante en la matriz depende de su contenido, tamaño, forma y distribución, los cuales afectan las propiedades microestructurales, mecánicas, tribológicas, eléctricas y biológicas. Este trabajo se enfocó en la deposición del nitruro de titanio dopado con diferentes cantidades de nanopartículas de plata, para determinar la influencia del contenido de plata sobre la microestructura, composición química, distribución de fases y resistencia a la corrosión del recubrimiento nanocompuesto de TiN(Ag). Los recubrimientos se depositaron mediante la técnica de pulverización catódica asistida por campo magnético a partir de blancos confrontados de titanio y de plata. El porcentaje atómico de plata en el TiN, entre 2,5 y 12,4%, se controló variando la potencia aplicada al blanco de plata. La microestructura, composición química y de fases, fueron evaluados por Microscopia Electrónica de Barrido (SEM), Espectroscopia de Energía Dispersiva de Rayos-X (EDX) y Difracción de Rayos-X (DRX). El comportamiento de los recubrimientos frente a la corrosión en una solución de fluido simulado (SBF) en función del contenido de plata, se determinó mediante mediciones de impedancia electroquímica (EIS) y curvas de polarización. Se pudo observar una densificación y un aumento del espesor de las recubrimientos nanocompuestos de TiN(Ag) con el incremento del contenido de plata, así como una disminución de la cristalinidad del TiN, el cual mostró un crecimiento preferencial en la dirección cristalográfica (111), acorde al análisis de DRX. Las muestras recubiertas con TiN(Ag) presentaron una mayor resistencia a la corrosión que aquellas recubiertas solamente con TiN, y que mejoró con el incremento del contenido de plata. Estos resultados sugieren un mejoramiento de la resistencia a la corrosión del TiN al doparlo con nanoparticulas de plata posibilitando aplicaciones más seguras y efectivas en partes de implantes e instrumentos quirúrgicos que llegan a estar en contacto con fluidos corporales. Abstract. Titanium nitride has been widely used as wear and corrosion protective coatings for different types of steels and titanium alloys. A strategy to improve these coatings is their doping with passive and self-lubricating elements such as silver, copper, vanadium and carbon, among others. However, the lubricating effect of the dopant in the matrix depends on its content, size, shape and distribution, affecting the microstructure, mechanical, tribological, electrical and biological properties. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología This work focused on the deposition of titanium nitride doped with different amounts of silver nanoparticles to determine the influence of silver content on the microstructure, the chemical composition, phase distribution and corrosion resistance of the nanocomposite coatings of TiN (Ag). The coatings were deposited by magnetron sputtering technique using confronted titanium- and silvertargets. The atomic percentage of silver in the TiN, ranging from 2.5 to 12.4%, was controlled by varying the power applied to silver target. The microstructure, chemical and phase composition were evaluated by Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDX) and X-ray Diffraction (XRD). The corrosion behavior of the coatings in a simulated body fluid (SBF) as function of the silver content was determined by Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) and Polarization Curves measurements. A densification and an increase in thickness of the TiN (Ag) nanocomposite coatings with increasing silver content was observed, as well as a decreasing crystallinity of TiN, which according to XRD analysis showed a preferential growth in the crystallographic orientation (111). The samples coated with TiN(Ag) presented a higher corrosion resistance than those coated only with TiN, which further improved with increasing silver content. These results suggest an improvement in the corrosion resistance of TiN doped with silver nanoparticles allowing safer and more effective applications in parts of implants and surgical instruments that become in contact with body fluids. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Síntesis de nanopartículas de plata utilizando agentes reductores presentes en extracto de hojas de mangifera indica Synthesis of silver nanoparticles using reducing agents present in the extract of leaves of mangifera indica S A Martínez-Dylan1, S N Correa2 and A Herrera1 1 Facultad de Ingeniería, Programa de Ingeniería Química, Universidad de Cartagena 2 Facultad de Ingeniería Ambiental, Universidad Pontificia Bolivariana E-mail: [email protected] Resumen. Se estudió la síntesis de nanopartículas de plata (AgNPs) a partir de la reducción de nitrato de plata (1 y 10 mM) en presencia de un extracto de hojas de Mangifera indica. Las nanopartículas sintetizadas fueron caracterizadas utilizando espectroscopia de ultravioleta visible (UV-vis) mostrando absorbancias en las longitudes de onda de 417 nm (AgNPs-1) y 414 nm (AgNPs-10), siendo estos picos característicos de estas nanopartículas. También se determinó el tamaño hidrodinámico de las nanopartículas en suspensión, mediante dispersión de luz dinámica (DLS) mostrando tamaños promedio de 187 nm (AgNPs-1) y 175 nm (AgNPs-10), lo cual indica la ventaja de la metodología de química verde para la obtención de nanopartículas metálicas. Abstract. It was studied the synthesis of silver nanoparticles (AgNPS) from the reduction of a silver nitrate solution (1 to 10 mM) in the presence of an extract of Mangifera indica leaves. The synthesized nanoparticles were characterized by UV visible spectroscopy (UV-vis) showing the absorbances at wavelengths of 417 nm (AgNPS-1) and 414 nm (AgNPS-10), these peaks are characteristic of these nanoparticles. Dynamic light scattering (DLS) was used to determine the hydrodynamic size of the nanoparticles suspended in aqueous media. From this measurement, it was a observed an average hydrodynamic size of about 187 nm (AgNPS-1) and 175 nm (AgNPS-10), suggesting the advantage of the green chemistry systhesis to obtain metal nanoparticles. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Fotodegradación de fenol usando multifuncional magnético/fotocatalítico un nanocompuesto Photodegradation of phenol using magnetic/photocatalytic nanocomposite a multifunctional A M Reyes-Ramos1, J Colina-Márquez1 and Herrera Adriana1 1 Facultad de Ingeniería. Programa de Ingeniería Química, Universidad de Cartagena E-mail: [email protected] Resumen. Nanocompuestos magnético/fotocataliticos se prepararon a partir de la encapsulación de nanopartículas de Fe3O4 (46 nm y 48 emu/g) en una matriz de poli-siloxano, que permitió la adhesión de nanopartículas de dióxido de titanio (TiO2) (19 ± 4 nm y 96% anatasa). Las capacidades de fotodegradación de los nanocompuestos se ensayaron en suspensión acuosa a un pH de 3,0 utilizando una solución de fenol preparado a 50 ppm. Los nanocompuestos sintetizados se añadieron a concentraciones de 0,2, 0,5, y 1,0 g / L. El proceso de fotodegradación se llevó a cabo mediante el uso de irradiación ultravioleta UV (λ=375 nm) durante 6 h con una agitación constante de 100 rpm. Posteriormente, se observó una fotodegradación de hasta un 95% de fenol mediante el uso de 0,2 g/L del nanocompuesto preparado con 0,3 g de nanopartículas de TiO2. Después del proceso de fotodegradación, las nanopartículas multifuncionales fueron retiradas del medio acuoso mediante la aplicación de un campo magnético. También se evaluó la posibilidad de volver a utilizar estos nanomateriales, observando una disminución del 25% de su actividad fotocatalítica después de 5 ciclos continuos de fotodegradación, lo que sugiere la versatilidad de estos nanocompuestos para la fotodegradación de contaminantes orgánicos. Abstract. Magnetic/photocatalyst nanocomposites were prepared from the encapsulation of Fe3O4 nanoparticles (46 nm and 48 emu/g) in a poly-siloxane matrix, which allowed the graft of titanium dioxide (TiO2) nanoparticles (19 ± 4 nm and a 96% of the crystal phase anatase). The photodegradation capacities of the synthesized nanocomposites were tested in aqueous suspension at pH 3.0 using a phenol solution prepared at 50 ppm. The synthesized nanocomposites were added at concentrations ranged from 0.2, 0.5, and 1.0 g/L. Photodegradation process was carried out by using ultraviolet irradiation UV (λ=375 nm) during 6 h with a constant agitation of 100 rpm. Afterwards, it was observed a photodegradation of up to a 95% of phenol by using 0.2 g/L of the nanocomposite prepared with 0.3 g of TiO2 nanoparticles. After the photodegradation process, the multifunctional nanoparticles were removed from the aqueous media by applying a magnetic field. We also evaluated the possibility to re-use these nanomaterials observing a 25% decrease of their photocatalytic activity after 5 continuos cycles of photodegradation, suggesting the versatility of these nanocomposites for the photodegradation of organic pollutants. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Molienda de materiales a través de cavitación ultrasónica Milling materials through ultrasonic cavitation A Santos1, R Guzmán1, J Espinosa1 and J Estrada1 1 Facultad de Ingeniería Mecánica, Universidad Pontificia Bolivariana Seccional Bucaramanga E-mail: [email protected] Resumen. Este proyecto busca determinar la posibilidad de obtener partículas de tamaño nanométrico de óxido de aluminio y dióxido de titanio a partir de polvos comerciales de tamaño micrométrico, a través del principio físico de cavitación ultrasónica. Los ensayos se realizan en un equipo Hielscher UIP 1000hd Ultrasonics, a una amplitud de onda de 80% y en tiempos de 6, 8, 12, 18 y 24 horas. La determinación del tamaño de las partículas se realiza a través del procesamiento de imágenes mediante el software ImageJ, obtenidas por la técnica de microscopía electrónica de barrido (MEB); mientras que la composición elemental de las muestras procesadas se analiza a través de la técnica de espectroscopia de energía de dispersión (EDS). Los resultados muestran que el óxido de aluminio y el dióxido de titanio presentan un comportamiento de reducción del tamaño de las partículas después de ser sometidas a cavitación ultrasónica, sin embargo solo se alcanza el tamaño nanométrico en las muestras de dióxido de titanio; con respecto a la composición elemental se obtiene que ni el fluido ni la técnica utilizada para la reducción de tamaño de las partículas afecta las muestras ensayadas. Abstract. This project seeks to determine the possibility of obtaining nanosized particles of aluminium oxide and titanium dioxide from commercial nanosized powders through physical principle of ultrasonic cavitation. The tests were performed on a machine Hielscher UIP 1000 hd Ultrasonics at a wave amplitude of 80% and in times of 6, 8, 12, 18 and 24 hours. The determination of particles size were carried out through image processing using ImageJ software, obtained by scanning electron microscopy (SEM); while the elemental composition of the processed samples is analyzed through energy dispersion spectroscopy (EDS) technique. The results show that the aluminium oxide and titanium dioxide present a behaviour of particles size reduction after being subjected to ultrasonic cavitation, however only nanometric size is reached in the titanium dioxide samples; with regard to the elemental composition is obtained that neither the fluid nor the technique used for particles size reduction, affects the tested samples. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Efecto de la anisotropía estructural sobre las propiedades electrónicas de un punto cuántico bajo campos magnéticos Effect of structural anisotropy on the electronic properties of a Quantum Dot under magnetic fields A L Gelvez1 and W Gutiérrez1 1 Escuela de Física, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga E-mail: [email protected] Resumen. Se analiza el efecto de la anisotropía estructural de un punto cuántico autoensamblado de InAs/GaAs sobre el espectro energético de un electrón y en presencia de un campo magnético aplicado en la dirección de crecimiento. Dicha anisotropía es modelada mediante variaciones periódicas en la altura del punto respecto al ángulo azimutal. Se considera primero un problema de QD lenticular con simetría axial el cual se puede resolver completamente mediante la aplicación de la aproximación adiabática. El problema del QD anisótropo es resuelto haciendo uso del método de Galerkín tomando como base la solución obtenida para el punto lenticular axialmente simétrico. Se encontró que para estructuras con simetrías rotacionales C2 y C4 se destruye la degeneración de los niveles presentada en el caso isotrópico y aparecen anti-cruces entre ellos debido a la ruptura de la simetría rotacional. Se analizó la dependecia de los niveles energéticos correspondientes a los estados más bajos del QD en función del tamaño del punto para diferentes configuraciones de anisotropía. Nuestros resultados revelan que la existencia de cierto grado de anisotropía en un QD puede favorecer la aparición de estados moleculares, similares a los observados en sistemas de QDs acoplados. Abstract. We analysed the effect of the structural anisotropy of a self-assembled quantum dot of InAs/GaAs on the energy spectrum of an electron and in the presence of an external magnetic field applied along growth direction. The anisotropy is modelled by periodic variations in the dot height with respect to the azimuthal angle. First, we considered a problem of a lens-shaped axially symmetric quantum dot that can be resolved completely by the application of the adiabatic approximation. Second, we resolved the problem of anisotropic quantum dot by using the Galerkin method taking as a base the solution of the axially symmetric lenticular dot. We found that for structures with symmetries C2 and C4, the degeneration of the levels that was observed in the isotropic case was destroyed and anti-crosses appear between them because the breaking of the rotational symmetry. We analysed the dependency of energy levels corresponding to low-lying states of the quantum dot as a function of the dot size for different anisotropy configurations. Our results reveal that the existence of some degree of anisotropy on a QD can allow the formation of molecular states such as those arising in systems of coupled quantum dots. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Propiedades termoeléctricas de transporte a través de puntos cuánticos acoplados Thermoelectric transport properties through coupled quantum dots J A Landazábal1, E Ramos1, R Franco1, J Silva-Valencia1 and M S Figueira2 1 Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia 2 Instituto de Física, Universidade Federal Fluminense, Niterói, Rio de Janeiro, Brasil E-mail: [email protected] Resumen. Estudiamos un sistema de dos puntos cuànticos acoplados a un canal de conducciòn, teniendo en cuenta interacciòn Coulombiana fuerte pero finita U en cada punto cuantico; empleamos el modeo dela impureza de Anderson y la denominada aproximaciòn atòmica para U finito, sin tener en cuenta un término de correlación electrónica directa entre los puntos cuànticos, pero describiendo una interacciòn mediada por los electrones de conducciòn. Calculamos dentro de la teoria de respuesta lineal, las conductancias elèctrica G y tèrmica K, la termopotencia S y la figura tèrmica de mèrito Z en funciòn de las energias de los puntos cuanticos, hibridizaciòn entre estos y el canal de conducciòn, ademàs de la temperatura. Nuestros resultados muestran que las propiedades termoelèctricas dependen de los diferentes regìmenes en cada punto y la configuraciòn geomètrica del sistema, interpretamos los resultados en terminos de los procesos de interferencia cuàntica y la interacciòn indirecta entre los puntos cuànticos mediada por el canal de conducciòn (interacciòn RKKY). Buscamos configuraciones que maximicen la figura tèrmica de mèrito, estudiamos ademàs la valides de la ley de WiedemmanFranz. Abstract. We study a system of two quantum dots coupled to a conduction channel, taking into account a strong but finite Coulomb repulsion U in each dot; we employ the impurity Anderson model and the U finite atomic approach for the model, without takes into account a direct correlation between the dots, but taking into account an intermediate coupling, mediates by the conduction electrons. We compute the linear electrical conductance G, themopower S, thermal conductance K, and thermoelectric figure of merit Z as function of the dots energies, hibridization between the dots and the conduction channel, and temperature. Our results shows that the thermoelectric properties depends of the different quantum dots regimenes, and the geometric configurations of the system; we interpretate the results in terms of the different quantum interference process in the system and the indirect coupling between the dots, mediates for the conduction channel (RKKY interaction). Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Caracterización mecánica de recubrimientos TiN, ZrN y multicapas de (TiN/ZrN) depositados por magnetrón sputtering reactivo Mechanical characterization of TiN, ZrN and (TiN/ZrN) multilayers coatings deposited by reactive magnetron sputtering J Solis1, C Mambuscay1, J Triviño1, P lopez1, B Navarrete1 and F Sequeda1 1 Grupo de Investigación Recubrimientos Duros y Aplicaciones Industriales (RDAI), Universidad del Valle, Cali, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Se depositaron recubrimientos monocapas de nitruro de titanio (TiN) y nitruro de zirconio (ZrN) y multicapas (TiN/ZrN)n, sobre sustratos de silicio (111) por la técnica de pulverización catódica reactiva en ambiente de argón y nitrógeno, variando el periodo (Λ) entre 150 nm y 75 nm (3 μm espesor total). Para determinar la rugosidad se realizaron medidas de perfilometría de contacto y se determinaron los esfuerzos residuales aplicando el modelo de Stoney, encontrando un aumento en la rugosidad al incrementar el número de capas. Además, se determinó la dureza (H), el módulo de elasticidad (E) y la resistencia a la deformación plástica (H3/E2) por medio de nanoindentacion instrumentada y el modelo de Oliver y Pharr. Observando mayor dureza y módulo de elasticidad al disminuir el periodo, con valores de hasta 24,28 Gpa y 249,12 Gpa respectivamente. Durante el ensayo de Nanoindentación se realizó un análisis a múltiples cargas, para determinar la evolución de las propiedades mecánicas de las capas al inducir fallas en el material, lo que permitió estudiar el comportamiento de la mecánica de la fractura, relacionando las propiedades superficiales y esfuerzos residuales, con la dureza y el módulo de elasticidad. Abstract. Titanium nitride (TiN) and Zirconium nitride (ZrN) monolayers and (TiN/ZrN)n multilayers thin films coatings were deposited on (111) silicon substrates using reactive magnetron sputtering in a combination of Argon and nitrogen atmosphere, varying the period (Λ) between 150 nm and 750 nm (3 μm total thickness). In order to determinate the roughness contact profilometry was performed and the residual stress was obtained applying the Stoney model, finding an increase in the roughness as period decreased. In addition, hardness (H), elastic moduli (E) and plastic deformation resistance (H3/E2) were studied by instrumented nanoindentation applying the model of Oliver and Pharr. An increase in hardness and elastic moduli was observed when period decreased, with values up to 24, 28 GPa and 249,12 GPA respectively. During the nanoindentation tests a multiple loads analysis was performed in order to determinate the evolution of the mechanical properties of the films when failure was induced, relating the superficial properties and residual stress with thae hardness and elastic moduly. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Excitaciones de plasma en cristales fotónicos unidimensionales de aislantes topológicos dopados Plasma excitations in one dimensional photonic crystals of doped topological insulators J C Granada1 and G Becerra1 1 Universidad del Valle, Cali, Colombia 2 Universidad San Buenaventura, Cali, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Las excitaciones electromagnéticas en sistemas con una topología no trivial asociada a la simetría de inversión temporal (aislantes topológicos) han sido el objeto de estudio durante los últimos años. En este trabajo, en el marco de la electrodinámica del axión, se describen las excitaciones electromagnéticas que surgen en cristales fotónicos unidimensionales con aislantes topológicos dopados. Se demuestra que en el límite no retardado la rotación del plano de polarización inducida por la topología no trivial es una función lineal del término topológico para todos los espesores de la celda unitaria del cristal fotónico. Por otro lado, en el límite retardado el término topológico lleva a un desdablamiento de las frecuencias de los modos homogéneos de ondas guiadas, el cual depende de la raíz cuadrada del término topológico y es inversamente proporcional al espesor de la celda unitaria del cristal fotónico. Adicionalmente, se encuentra un modo de tipo helicón, con frecuencias mucho menores que las frecuencias de los modos guiados y cuya magnitud crece con el cuadrado del vector de onda. Abstract. Electromagnetic excitations in systems with non trivial topology associated to time reversal symmetry (topological insulators) have been the subject of interest during last years. In this work the electromagnetic excitations arising in one dimensional photonic crystals of doped topological insulators are described in the frame of axyon electrodynamics. It is shown that in the long wavelength non retarded limit the rotation of the polarization plane induced by the non trivial topology is a linear function of the topological term for all thicknesses of the photonic crystal unit cell. On the other hand, in the retarded limit, the topological term causes a splitting of the frequencies of the homogeneous waveguided modes, which depends on the square root of the topological term and depends inversely on the thickness of the photonic crystal unit cell. Additionally, a low frequency mode of the helicon type is found, with frequencies much lower than the characteristic frequencies of the waveguided modes and increasing with the square of the wave vector. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Estudio de nanocompuestos de YBCO-BZO e YBCO-BYTO depositados sobre sustratos CZO/YSZ Study of nanocomposites YBCO-BZO Deposited on CZO/YSZ Substrates and YBCO-BYTO P Garcés1, M Coll2, H Castro1, T Puig2 and X Obradors2 1 Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, Colombia 2 Instituto de Ciencia de Materiales, Universidad Autónoma de Barcelona, España E-mail: [email protected] Resumen. La producción de conductores recubiertos (CC) de YBa2Cu3O7-δ (YBCO), para aplicaciones industriales, es un trabajo bastante desafiante. Grandes esfuerzos se dedican a encontrar arquitecturas de multicapas simples que satisfagan simultáneamente las siguientes condiciones: una efectiva protección para la oxidación del sustrato metálico, una barrera eficiente para la difusión de cationes y una adecuada relación de parámetros de red con el sustrato y la capa superconductora. En este trabajo reportamos el estudio del depósito de solución química (CSD) de películas delgadas de nanocompuestos de YBa2Cu3O7-δ, con impurezas de nanopartículas diluidas de Ba 2YTaO6 (BYTO) y BaZrO3 (BZO). Las películas fueron depositadas sobre sustratos monocristalinos, con una capa “buffer” de CZO, también crecida por método químico. Estudiamos la influencia de la capa “buffer” sobre las propiedades superconductoras de las películas, con un contenido de fase secundaria del 10%. Las películas fueron crecidas con un tratamiento térmico consistente de un solo paso a 770°C. Las películas fueron caracterizadas por difracción de rayos-X y la Tc y Jc fueron medidas inductivamente con un SQUID. En todos los patrones de difracción de rayos-X, se observó la presencia de BaCeO3. Es conocido que este compuesto genera reactividad con el YBCO, lo cual probablemente causó el decrecimiento de la Jc obtenida ~ 1.3 MA/cm2 at 77K. Abstract. The production of affordable YBa2Cu3O7-δ (YBCO) coated conductors (CC), for industrial applications, is an extremely challenging issue. Great effort is being devoted to finding simple multilayer architectures, which simultaneously satisfy the following conditions: present an effective oxidation protection for the metallic substrate, an effective chemical barrier to cation diffusion, and a good lattice matching with the substrate and superconducting layer. In this work we report the study of chemical solution deposited (CSD) YBa 2Cu3O7-δ nanocomposite thin films, with diluted Ba2YTaO6 (BYTO) and BaZrO3 (BZO) impurity nanoparticles. Films were deposited on YSZ monocrystalline substrates, with a buffer layer of Cerium Zirconium Oxide (CZO), also grown by chemical method. We studied the influence of the buffer layer on superconducting properties of the films, with a secondary phase content of 10%. Films were grown with a temperature treatment consisting on a single step at 770°C. The films were characterized by X-ray diffraction, and Tc and Jc were inductively measured with a SQUID. In all X-rays diffraction patterns, presence of BaCeO3 was observed. It is known that this compound generates reactivity with YBCO, which probably caused the low Jc obtained ~ 1.3 MA/cm2 at 77K. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Espectroscopia raman de películas delgadas de ZnMnO crecidas por ablación láser Raman spectroscopy of ZnMnO thin films grown by pulsed laser deposition S Orozco1, H Riascos1 and D C López 1 1 Plasma Láser y aplicaciones, Universidad Tecnológica de Pereira, Pereira, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Se crecieron películas delgadas de ZnMnO por medio de Ablación Láser, PLD, sobre sustratos de Silicio (100) a diferentes condiciones de crecimiento. Las películas delgadas fueron depositadas variando concentración de Mn, temperatura del sustrato y presión de oxígeno. Las propiedades ópticas fueron analizadas usando espectroscopia Raman, la cual determinó un corrimiento hacia el azul de todos los modos de vibración tanto del ZnO dopado con Mn como del sustrato de Silicio. Los espectros Raman revelaron que el ZnO conserva su estructura wurzita hexagonal, sin embargo se observa desorden estructural debido a la variación del ancho y la forma de los modos E2(high) y E2(low) localizados en 99 y 434cm-1 respectivamente. Este desorden se debe probablemente a la incorporación de iones de Mn en la red cristalina del ZnO. En los espectros se observaron algunos modos de vibración relacionados con el sustrato de Si, tales como 299, 518, 616 y 667cm-1. Abstract. ZnMnO thin films were grown by Pulsed Laser Deposition (PLD) technique onto Silicon (100) substrates at different growth conditions. Thin films was deposited varying Mn concentration, substrate temperature and oxygen pressure. Optical properties were analyzed by using Raman Spectroscopy that shows a blue shift for all vibration modes, including ZnO with Mn-doped and Si modes. Raman spectra revealed that ZnO preserved its wurzite hexagonal structure. The estructural disorder was manifested in the line width and shape variations of E2(high) and E2(low) modes located in 99 and 434cm-1 respectively, which may be due to the incorporation of Mn ions inside the ZnO crystal lattice. Some vibration modes related with Si substrate were found in Raman spectra such as 299, 518, 616 and 667cm-1. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Polarización de intercambio en multicapas [Co/Pt] 3/IrMn con acoplamiento bicuadrático Exchange bias in [Co/Pt]3/IrMn multilayers with biquadratic coupling E Romero-Tela1, M A Sousa1, I L Castro1 and E B Saitovich1 1 Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas, Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brazil. E-mail: [email protected] Resumen. Este trabajo presenta la caracterización magnética de multicapas [Co/Pt]3/IrMn con capas ultrafinas de Pt (~1.5 Å) preparadas por la técnica de dc magnetron sputtering. Las muestras se depositaron sobre substrates de Si (111) a temperature ambiente y sin campo magnético aplicado. La caracterización estructural se realizo por difracción de rayos-X. Las mediciones de magnetización muestran que la multicapa exhibe una favorable polarización de intercambio en el plano de la película. Adicionalmente, la histéresis muestra una estructura de lazo-doble. Este efecto está relacionado con un acoplamiento bicuadrático, acoplamiento inusual entrecapas en sistemas magnéticos de capas, el cual podría ser el resultado de una inhomogeneidad de la anisotropía magnética de la capa de Co, la densidad pinhole en la capa espaciadora de Pt, la rugosidad interfacial o de la estructura de domínio magnético. Abstract. This work presents the magnetic characterization of [Co/Pt]3/IrMn multilayers with ultrathin Pt layers (~1.5 Å) prepared by a dc-magnetron sputtering technique. The samples were deposited onto Si (111) substrate at room temperature and without applied magnetic field. The structural characterization was performed by X-ray diffraction. Magnetization measurements show that the multilayer exhibit favourable exchange bias effect in the film plane. Additionally, the hysteresis shows a double-loop structure. This effect is related to biquadratic coupling, unusual interlayer coupling in layer magnetic systems, which could be the result of an inhomogeneity of the magnetic anisotropy of the single Co layer, pinhole density in the Pt spacer layer, interface roughness or of the magnetic domain structure. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Formación de películas anódicas por oxidación electrolítica por plasma (PEO) sobre la aleación AA 2024-T3 Growth of PEO coatings on AA 2024-T3 aluminium alloy S F Sotomonte1, C E Blanco-Pinzón2 and S J García-Vergara1 1 Grupo de Investigaciones en Corrosión, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia 2 Grupo Integridad Mecánica de Activos (CEO), Instituto Colombiano del Petróleo (ICP), Piedecuesta, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Se desarrollaron películas cerámicas sobre la aleación de aluminio AA2024-T3, usando oxidación electrolítica por plasma (PEO) en una solución de 10.5 g/l Na2SiO3, 2.8 g/l KOH y agua destilada, durante 500 y 710 s a un voltaje constante de 310 y 400 V a corriente directa (DC). La morfología, la rugosidad y el espesor de las películas anódicas fue evaluada por microscopía electrónica de barrido (MEB), microscopia bifocal y la sonda de corrientes de Eddy, respectivamente. La resistencia a la corrosión fue a su vez determinada mediante polarización potenciodinámica en una solución al 3%w/v de NaCl. Los resultados indican, que al aumentar el voltaje y el tiempo de anodizado, se produce un incremento en el espesor y la rugosidad del recubrimiento obtenido. Por otra parte, usado DRX, se confirmó la estructura amorfa que presenta este tipo de películas. Se observa una disminución en la velocidad de corrosión de la aleación debido a la presencia de la película. Sin embargo, a ciertas condiciones de tiempo se presenta agrietamiento del recubrimiento, lo cual afecta su resistencia a la corrosión. Abstract. The growth of PEO coatings on an AA 2024-T3 aluminium alloy in a 10.5 g/l Na2SiO3 + 2.8 g/l KOH solution at 310 and 400 V for 500 and 710 s, was investigated. The morphology, roughness and thickness of the coatings were determined by SEM, optical microscopy and Eddy current technique, respectively. The corrosion resistance of the coating was evaluated by potentiodynamic polarization in a 3%w/v NaCl solution. The results show that thicker coatings are developed at higher voltages and anodizing times, with an increase in the roughness of the surface. The PEO coatings developed are amorphous. The corrosion resistance of the alloy is significantly improved by the presence of the PEO coating. However, longer anodizing times tend to produce cracks on the coatings, which result in a loss of the protection. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Eliminar ID 310 (Posiblemente no Presenta) Preparación electroquímica y caracterización estructural de películas delgadas de CuGaSe2 Electrochemical preparation and structural characterization of CuGaSe2 thin films L Manfredy1, O P Márquez1, S A López-Rivera2, J Márquez1, Y Martínez1 and D A Miranda3 1 Laboratorio de Electroquímica, Facultad de Ciencias, Departamento de Química, Universidad de los Andes, Mérida, Venezuela 2 Laboratorio de Física Aplicada, Facultad de Ciencias, Departamento de Física, Universidad de los Andes, Mérida, Venezuela 3 CIMBIOS, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Mediante la técnica de electrodeposición en un solo paso se sintetizaron películas delgadas de CuGaSe2 sobre Ti y SnO2/vidrio usando soluciones que contenían como agente complejante iones tiocianato. El efecto de los iones tiocianato fue examinado para cada ion. Además, se realizaron estudios por voltametría cíclica para dilucidar los procesos electródicos que se producen en los sistemas binarios Cu-Se, Ga-Se y Cu-Ga; y en el sistema ternario Cu-Ga-Se. Adicionalmente, se estudió el efecto del potencial de deposición y la concentración de las especies precursoras con el fin de encontrar las condiciones optimas de síntesis. Los estudios morfológicos, estructurales y de composición, demostraron que aplicando un potencial de deposición de -0.55 V vs SCE durante 20 minutos y usando soluciones que contenían de 4,6 mM de CuCl, 25,0 mM de GaCl 3 y 9,2 mM de SeO2 en 2,0 M de KSCN a pH 2,5fue posible obtener películas delgadas de CuGaSe2. También, para mejorar la cristalinidad de la película, se realizó tratamiento térmico en atmósfera inerte a 520 0C durante 20 minutos. Todas las muestras fueron caracterizadas por difracción de rayos X, SEM y EDX. La película delgada de CuGaSe2 presentó una brecha energética de 1.65 eV. Este material presenta potenciales aplicaciones para su uso en celdas solares. Abstract. CuGaSe2 thin films have been synthesized by one-step electrodeposition on titanium and SnO2/glass substrates from aqueous solutions that contain thiocyanate ion as a complexing agent. The effects of the thiocyante ion on the reduction potentials for Cu +, Ga3+ and Se4+ were examined for each ion. Furthermore, cyclic voltammetry studies were performed to elucidate the electrodic processes that occur in binary Cu-Se, Ga-Se, Cu-Ga, and ternary Cu-Ga-Se systems. In addition, the effect of deposition potential and concentration was studied to determinate the optimum condition for electrodeposition process. According to composition, morphology and structural analysis, deposition potential of -0.55 V vs SCE (Standard Calomel Electrode) for 20 minutes from aqueous solutions of 4.6 mM CuCl, 25.0 mM GaCl3 y 9.2 mM SeO2 in 2.0 M de KSCN at pH 2.5 is considered optimum for obtain the ternary semiconductor CuGaSe2 thin films with good stoichiometric. To improve their crystallinity, the samples were annealed at temperature of 520 0C in inert atmosphere for 30 minutes. The deposits grown by electrodeposition and annealed were characterized by X-ray diffraction, SEM, X-ray energy dispersive analysis. The obtained CuGaSe2 thin film has a band gap of 1.65 eV. This material it has potential application in solar cells. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Influencia de la atmósfera de deposición en películas delgadas de BiFeO3 obtenidas por pulverización catódica Influence of the deposition atmosphere on the phase purity of BiFeO3 obtained by RF magnetron sputtering J A Rincón-López1,3, J I Uribe2, J Gil-Monsalve1, J A Osorio2, B Cruz1 and J MuñozSaldaña3 1 Departamento de física, Universidad Tecnológica de Pereira, Colombia 2 Instituto de Física, Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia 3 Centro de Investigación y Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, CINVESTAV Querétaro, México E-mail: [email protected] Resumen. En este trabajo se estudió la influencia de la atmósfera de depósito en las propiedades estructurales, morfológicas y magnetoeléctricas (ME) de películas delgadas de BiFeO 3 obtenidas por la técnica Magnetron Sputtering. Las películas delgadas fueron crecidas a partir de un blanco de Bi1.1Fe0.9O3, sobre sustratos de Pt/TiO2/SiO2/Si a 550 ºC y utilizando 3 relaciones de Ar/O en la atmósfera de depósito: 70/30, 80/20 y 90/10. Se identificó por difracción de rayos x que todas las muestras presentan fase pura de BiFeO3 con estructura tipo perovsquita romboedral. Mediante microscopía electrónica de barrido, se observó un aumento en el tamaño de grano con la disminución del contenido de oxígeno en la atmósfera. Se encontró para todas las muestras respuesta ME de baja magnitud y con saturación para campos DC del orden de 30 mT. Se concluyó que con las condiciones de depósito implementadas se sintetizaron películas delgadas con comportamiento magnetoeléctrico y que el aumento de oxígeno en la atmósfera de depósito, mejora las propiedades estudiadas en las películas de BiFeO3. Abstract. In this work the influence of the deposition atmosphere, on the structural, morfologic, and magnetoelectric (ME) properties of BiFeO3 thin films obtained by magnetron sputtering is studied. The thin films were grown using a Bi1.1Fe0.9O3 target on Pt/TiO2/SiO2/Si substrates at 550 ºC, and 3 proportions of Ar/O gas: 70/30, 80/20 y 90/10. According to X-ray diffraction analysis all the samples are single phase of BiFeO3 with perovskite rombohedral structure. An increase of the grain size with the oxigen content was observed in SEM micrographs. All the samples have low ME magnitude response with saturations fields around 30 mT. As a conclusion, the implemented deposition conditions allow to prepare single phase BiFeO3 thin films with magnetoelectric behavior, The increase of the oxigen, improved the quality of physical properties in the studied BiFeO3 thin films. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Síntesis, caracterización morfológica y estructural de la aleación nanoestructurada Fe65Co35 Synthesis, morphological and structural characterization of Fe65Co35 nanostructured alloy K Echeverría1, Z Caamaño1, M D Baró2 and S Suriñach2 1 Grupo Ciencia y Caracterización de Materiales, Universidad del Atlántico, Colombia 2 Grupo de Física de Materiales 2, Universidad Autónoma de Barcelona, Bellaterra, España E-mail: [email protected] Resumen. La aleación nanoestructurada Fe65Co35 fue sintetizada por el método de Aleado Mecánico de elevada energía, para tiempos de molienda de 7.5, 15 y 25 horas. Para el estudio morfológico y estructural de la aleación, se utilizaron las técnicas de microscopía electrónica de barrido (SEM) y difracción de rayos X (DRX). El estudio morfológico por SEM mostró la fractura y compactación de las partículas iniciales con el tiempo de molienda. También se determinó la evolución del tamaño medio de polvo por SEM. Se obtuvo un diámetro promedio del tamaño del polvo de 2.36 µm a 7.5 horas hasta 0.9 µm a 25 horas de molienda. Por DRX se calculó el tamaño de cristalito en función del tiempo de molienda. El valor del tamaño de cristalito disminuye en función del tiempo de molienda, siendo de 22 nm a las 25 horas de molienda para el Fe. A su vez, el parámetro de red disminuyó, indicando que se forma una solución sólida de Co en Fe. Abstract. Nanostructured Fe65Co35 alloy was synthetized by high energy Mechanical Alloying method, for milling times of 7.5, 15 and 25 hours. For the morphological and structural study of the alloy, Scanning Electron Microscopy (SEM) and X-Ray diffraction (XRD) techniques were used. The morphological study by SEM showed the fracture and compaction of the initial particles with the milling time. Also, the evolution of the powder size with the milling time was determined by SEM. An average diameter of powder size of 2.36 µm at 7.5 hours up to 0.9 µm at 25 hours of milling was obtained. By XRD, the crystallite size was calculated as a function of the milling time. The crystallite size value decreases depending on the milling time, being of 22 nm at 25 hours of milling for Fe. At the same time, the cell parameter decreased, indicating that a solid solution of Co in Fe is formed. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Oscilaciones ópticas cuánticas de la densidad de estados de electrones vestidos de fotones en una capa de grafeno Optical quantum oscillations of the density of states of photondressed electrons in a graphene layer O Martinez-Castro1 and R Vega-Monroy1 1 Facultad de Ciencias Basicas, Universidad del Atlantico, Colombia, Barranquilla, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. En este trabajo se estudió la densidad de estados para una monocapa de grafeno en presencia de campos ac circularmente polarizados. Se mostró, que el corrimiento, impulsado por la frecuencia del campo, de una estructura periódica de estados electrónicos vestidos de fotones, dentro de un intervalo de energía, conduce a un cambio periódico de las singularidades electrónicas en la densidad de estados y consecuentemente en las propiedades termodinámicas y de transporte de la monocapa de grafeno. Abstract. In this work, the density of states for a graphene monolayer in presence of circularly polarized ac fields is studied. We showed, that the shifting, driven by the field frequency, of a periodic structure of photon-dressed electron states, within an energy gap, leads to a periodic change of electron singularities in the density of states and consequently in thermodynamic and transport properties of the graphene monolayer. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Análisis de la influencia del voltaje aplicado y la velocidad de barrido en la técnica de oxidación local usando microscopia de fuerza atómica Analysis of the influence of the applied voltage and the scan speed in the atomic force microscopy local oxidation technique C Mendoza1, A Plata1, Z Y Lizarazo1 and C A Chacón1 1 Grupo de Óptica y Tratamiento de Señales, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. La técnica de nanolitografía por Oxidación local es implementada usando un Microscopio de Fuerza Atómica (AFM) para la fabricación de estructuras a escala nanométrica en un sustrato de silicio recubierto con una película de nitruro de silicio. Durante el proceso de fabricación, el microscopio es operado en aire y en modo contacto empleando una punta de silicio con recubrimiento duro de cobalto cromo. Se estudia la dependencia de la tasa de crecimiento del óxido con el voltaje aplicado, variando este parámetro en un rango de 0.1 a 10 V a una velocidad de barrido constante; la influencia de la velocidad de escritura en las dimensiones del óxido formado es también analizada, variando los valores de velocidad entre 0.05 y 1 µm/s. La superficie modificada es caracterizada por microscopia de fuerza atómica y Microscopia Electrónica de Barrido. Abstract. The atomic force microscopy (AFM) local oxidation nanolithography technique is implemented for the nanoscale patterning of a silicon nitride thin film deposited on silicon substrate. During the fabrication process, the microscope was operated in air and contact mode using a silicon tip with hard Cobalt-Chromium coating. The dependence of the rate of oxide growth with the aplied bias was investigated varying this parameter in a range of 0.1 to 10 V at a constant scanning speed; the influence of the writing speed in the dimensions of the oxide formed is also analyzed, varying the speed values between 0.05 to 1 µm/s. The modified surface is characterized by Atomic Force Microscopy and Scanning Electron Microscopy. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Dos donadores acoplados en un anillo cuántico semiconductor: efecto de campos externos sobre el punto de retorno Two-coupled donors in a semiconductor quantum ring: effect of the external probes on the turning point Y Montes1, Y Suaza1, M R-Fulla1 and J H Marín1 1 Universidad Nacional de Colombia, Medellín, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Últimamenete ha habido una gran atención sobre estructuras semiconductoras de baja dimensionalidad a fin de impulsar el desarrollo de la computación cuántica. En este sentido, un sistema de dos donadores acoplados, D2+, confinados en sistemas de baja dimensionalidad han sido prouestos para codificar información cuántica. Motivados por estos hallazgos teóricos, analizamos el comportamiento electrónico de un D2+ confinado en un anillo cuántico bajo presión hydrostática y campo magnético. Adicionalmente, también se estudia el efecto de la concentración de aluminio sobre la estructura electrónica del D2+. En particular, estamos interesados en establecer la incidencia de estos campos externos sobre el punto de retorno del D2+. Este turno permitira determinar valores críticos del radio medio del anillo y de la separción donador-donador para la cual la energía cinética predomina sobre la potencial. Este hecho llega a ser importante para analizar la estabilidad del D 2+ bajo fuertes condiciones de confinamiento y de campos externos. En este sentido, calculamos la longitud de equilibrio y la energía de disociación como una función de la presión hidrostática y de la intensidad del campo magnético para diferentes valores de laconcentración de aluminio. Para realizar este análisis, resolvemos la ecuación de Schrödinger usando aproximación adiabática y el método de diagonalización exacta. Abstract. Lately, there has been great deal of attention on semiconductor low-dimensional structures with the intention of boost the development of the quantum computation. In this regard, a two-coupled donors system, D2+, confined in low-dimensional systems has been proposed to encode logical information. Motived by these theoretical founds, we analyze the electronic behaviour of a D2+system confined in a semiconductor quantum ring under external probes: hydrostatic pressure and magnetic field. Additionally, we also study the aluminum concentration effect on the D2+ structure. In particular, we are interested to establish the incidence of these external fields on the D2+ turning point. This study allows us to determine the critical values of the center line quantum ring radius and the donor-donor separation for which the kinetic energy predominates on the potential one. This fact becomes important to analyze the D2+ stability under strong confinement conditions and the external probes. In this regard, we calculate the equilibrium length and the dissociation energy as a function of the hydrostatic pressure and magnetic field strength for different values of the aluminum concentration. To achieve this analysis, we solve the D2+ Schrodinger equation by using the adiabatic aproximation scheme and the exact diagonalization method. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Análisis de los mecanismos de fuga de corriente en el sputteredion-reactivo y en la deposición-post-recocido de Al2O3 en 4H-SiC Analysis of leakage current mechanisms in reactive-ionsputtered and post-deposition-annealed Al2O3 on 4H-SiC M Shukla1, G Dutta1 and N DasGupta1 1 Indian Institute of Technology Madras, India E-mail: [email protected] Resumen. En este trabajo, metal-óxido-semiconductor (MOS) condensadores fueron fabricados utilizando reactiva ionsputtered (RIS) y alta temperatura de recocido post-deposición (PDA) -Al2O3 en tipo n 4HSiC. Se ha informado que el análisis sistemático de los mecanismos actuales de fuga a través del óxido depositado. A baja campo eléctrico (EG <5MV / cm), Espacio-Charge-Limited (SCL) mecanismo de conducción se encontró a ser dominada. Sin embargo, a alta EG Fowler Nordheim (FN) de tunelización se encontró dominante a bajas temperaturas (T <303 K) y para temperaturas más altas presencia de ambos túneles FN y Schottky-emisión (SE) mecanismos se observaron. Altura efectiva de barrera (ΦB) entre el nivel de Fermi SiC y RIS-PDA-Al2O3 borde de la banda de conducción se extrajo ajustando el modelo de túnel FN y el modelo SE a la densidad de corriente de fuga experimental de óxido de puerta (JG) vs. campo eléctrico de óxido de puerta (EG) curva. Valor extraído de ΦB se encontró que era 2,53 eV, que es significativamente más alto que el valor de la banda de conducción desplazamiento entre 4HSiC y Al2O3 (1.7eV). La mejora de la ΦB en RIS-PDAAl2O3 se atribuye a la formación de la capa de SiO2 en la interfaz / SiC Al2O3 durante PDA en O2 ambiente. Formación de interfacial SiO2 se ha confirmado a partir de resultados de rayos X de fotoelectrones espectroscopia. Este aumento en ΦB mejora significativamente la fiabilidad del dispositivo basado SiC MOS con RIS-PDAAl2O3 como su óxido de puerta mediante la reducción de la corriente de fuga puerta a través de él. Abstract. In this work, metal-oxide-semiconductor (MOS) capacitors were fabricated using reactiveionsputtered (RIS) and high temperature post-deposition-annealed (PDA)-Al2O3 on n-type 4HSiC. Systematic analysis of leakage current mechanisms through the deposited oxide has been reported. At low electric field (EG<5MV/cm), Space-Charge-Limited (SCL) conduction mechanism was found to be dominated. However, at high EG Fowler Nordheim (FN) tunnelling was found dominant at low temperatures (T<303 K) and for higher temperatures presence of both FN tunnelling and SchottkyEmission (SE) mechanisms were observed. Effective barrier height (ΦB) between SiC Fermi level and RIS-PDA-Al2O3 conduction band edge was extracted by fitting the FN tunnelling model and SE model to the experimental gate oxide leakage current density (J G) vs. gate oxide electric field (EG) curve. Extracted value of ΦB was found to be 2.53 eV, which is significantly higher than the value of conduction band offset between 4HSiC and Al2O3 (1.7eV). The improvement of ΦB in RIS-PDA-Al2O3 is attributed to the formation of SiO2 layer at the Al2O3/SiC interface during PDA in O2 ambient. Formation of interfacial SiO2 has been confirmed from X-ray Photoelectron Spectroscopy results. This increase in ΦB significantly improves the reliability of SiC MOS based device with RIS-PDAAl2O3 as its gate oxide by reducing the gate leakage current through it. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Influencia del espesor del BaTiO3 en las propiedades magnéticas de las bicapas de La2/3Sr1/3MnO3/BaTiO3 depositadas sobre SrTiO3 por pulverización catódica DC y RF Influence of BaTiO3 thickness on magnetic properties of La2/3Sr1/3MnO3/BaTiO3 Bilayers deposited on SrTiO3 by Sputtering DC and RF J E Ordoñez1, M E Gomez1,2 and W Lopera1 1 Department of Physics, Universidad del Valle, Cali, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Estructuras hibridas de multiferroicos extrinsecos en las cuales compuestos ferroelectricos y ferromagneticos son ensamblados artificialmente son cadidatos promisorios en la exploración de efectos de acople a temperatura ambiente. Permitiendo el estudio del acople elastico entre los dos constituyentes, llevando a efectos magnetoelectricos extrinsecos. Por lo cual, se ha direccionado al deposito de la fase ferromagnetica de La 1−xSrxMnO3 y el ferroeléctrico BaTiO3 para una posible heteroestrucutra hibrida de un multiferroico. En este trabajo, hemos optimizado los parámetros de crecimiento de bicapas de La2/3Sr1/3MnO3(LSMO)/BaTiO3(BTO) sobre sustratos de SrTiO3(001) por pulverización catódica DC y RF, respectivamente. Utilizando una atmosfera de oxígeno a altas presiones y una temperatura de sustrato de 830oC. Manteniendo fijo el espesor de la capa magnética (tLSMO=40 nm) y variando el espesor de la capa ferroeléctrica (tBTO=20, 40, 80, 100 nm). En este trabajo se analizara la influencia del espesor del BTO en las propiedades eléctricas y magnéticas del LSMO. A partir del análisis de mapas del espacio reciproco (RSM), encontramos que para el caso del LSMO el crecimiento es epitaxial, mientras que la capa de BTO para cualquier espesor siempre esta relajada. Las medidas de magnetización y transporte eléctrico indican un comportamiento ferromagnético cerca a temperatura ambiente. Las histéresis magnéticas de las bicapas muestran un comportamiento ferromagnético debido a la presencia del LSMO. Este trabajo fue soportado financieramente por el “Instituto de Nanociencia de Aragón”, Zaragoza, España, donde las muestras fueron parcialmente caracterizadas, el Centro de Excelencia en Nuevos Materiales (CENM), y los proyectos de investigación: “Study of struc. and phys. properties in oxide materials and interfaces as potential sensor and control systems”; No 110656933104 contrato No.2013-0002, CI 7917 COLCIENCIAS-UNIVALLE y CI 7978 UNIVALLE. Abstract. Extrinsic multiferroic hybrid structures in which ferromagnetic and ferroelectric compounds are artificially assembled, are promising candidates in exploration of robust cross-coupling effects at room temperature by exploiting the elastic coupling between the two constituents, leading to extrinsic magnetoelectric effects. We addressed to deposit the ferromagnetic phase of the La 1−xSrxMnO3 and the ferroelectric BaTiO3 for possible hybrid multiferroic heterostructure. We have optimized the growth parameters for depositing La2/3Sr1/3MnO3(LSMO)/BaTiO3(BTO)/(001) SrTiO3 by sputtering RF and DC, respectively, in pure oxygen atmosphere and a substrate temperature of 830°C. Keeping fixed the magnetic layer thickness (tLSMO=40 nm) and varying the thickness of the ferroelectric layer (tBTO=20, 40, 80, 100 nm). We want to point out the influence of BTO thicknesses on electrical and magnetic properties on LSMO. From Reciprocal Space Maps (RSM) analysis, we found that for LSMO the growth is epitaxial, whereas BTO layer is always relaxed for any thickness. Magnetization and electrical transport measurements indicate a ferromagnetic behaviour at temperature near 300 K. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Isothermal magnetic hysteresis loop of bilayers show ferromagnetic behaviour due to the presence of the LSMO layer. This work was financially supported by “Instituto de Nanociencia de Aragón”, Zaragoza, Spain, where the films were partially characterized, Center of excellence for Novel Materials (CENM), Research Projects: “Study of struc. and phys. properties in oxide materials and interfaces as potential sensor and control systems”; No 110656933104 contract No.2013-0002, CI 7917 COLCIENCIAS-UNIVALLE and CI 7978 UNIVALLE. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Síntesis y caracterización de nanocompositos de Au@Ag@rGO y su aplicación en la degradación de los colorantes Naranja de Metilo y Rodamina B Synthesis and characterization of nanocomposites of Au@Ag@rGO and their use in degradation of Metilene Orange (MO) and Rodamina B (RB) dyes S Castellanos1, E Mejía-Ospino1 and R Cabanzo1 1 Physical, Laboratorio de Espectroscopia Atómica y Molecular, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. En este trabajo, hemos desarrollado un método simple para la obtención de materiales compuestos de óxido de grafeno reducido (RGO) y nanopartículas Oro y Plata (Au @ AGNPS). Óxido de grafeno (GO) se preparó usando el método Hummer's y luego se redujo usando radiación de microondas. Las nanopartículas Au y Ag se prepararon por el método de ablación in situ utilizando el segundo armónico de un láser Nd: YAG en la dispersión de GO. Por último, GO se redujo empleando para ello radiación de microondas y el nanocompuesto Au@Ag@RGO se caracterizó en términos de sus propiedades morfológicas, estructurales, ópticas y catalíticas. Para la degradación catalítica de colorantes fueron usados, el Naranja de Metilo (MO) y rodamina B (RB) como compuestos modelo. Este estudio revela la actividad catalítica eficiente de Au@Ag@RGO, para la degradación de MO y RB, aproximadamente el 90 y 95%, respectivamente. Abstract. In this work, we developed a simple method for obtaining composites of reduced graphene oxide (rGO) and Gold and Silver Nanoparticles (Au@AgNPs). Graphene oxide (GO) was prepared using Hummer´s method and then it was reduced using microwave radiation. Au and Ag nanoparticles were prepared by in-situ ablation method using a second harmonic of a Nd:YAG laser on the dispersion of GO. Finally, GO was reduced using microwave radiation and the nanocomposite Au@Ag@rGO was characterized terms of their morphological, structural, optical and catalytic properties. For catalytic degradation, Metilene Orange (MO) and Rodamina B (RB) dyes were used as a model compound. This study reveals efficient catalytic activity of Au@Ag@rGO, for the degradation of EBT and RB, about 90 and 95%, respectively. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Fabricación de un dispositivo basado en la resonancia de plamones de superficie integrado y alimentado eléctricamente para aplicaciones de biosensores Fabrication of an integrated and electrically driven surface plasmon resonance device for biosensing applications A Jiménez1, D Lepage1, J Beauvais1 and J J Dubowski1 1 Departamento de Ingeniería de Cómputo y Eléctrica, Instituto Interdisciplinario para la Innovación en Tecnología (3IT), Universidad de Sherbrooke, Sherbrooke, Québec, Canadá E-mail: [email protected] Resumen. El desarrollo de dispositivos miniaturizados para la detección temprana de biomoléculas dañinas para los humanos y otros seres vivos es de gran importancia a los esfuerzos que abordan el control y prevención de enfermedades. Se presenta el desarrollo de un dispositivo basado en la resonancia de plasmones de superficie (SPR) que ha sido integrado monolíticamente con una fuente óptica de excitación de plasmones. La integración se logra mediante el empleo de un diodo de emisión vertical (VLED) disponible comercialmente que fue recubierto con una capa de SiO 2 de 260 nm de espesor y a su vez fue cubierta con una capa de Au de 40 nm de espesor. La arquitectura investigada permitió el acople de la luz del VLED con las ondas SPR generadas en la superficie externa del Au. La señal SPR fue extraída en el campo lejano usando una estructura en forma de nano-rejilla 2D de Au. La superficie de 10 mm x 10 mm del dispositivo fue divididad en 25 ventanas de 1 mm x 1 mm cada una. El análisis de las condiciones SPR dentro de cada ventana fue llevada a cabo con la ayuda de un sistema de imágenes hiperespectrales SPR de diseño personalizado. La calibración del dispositivo y su respuesta fueron investigadas para muestras inmersas en soluciones acuosas salinas. Los resultados recogidos hasta la fecha indican que éste dispositivo es capaz de resolver cambios del Indice de Refracción de 9.5x10-5 RIU. Se discuten los posibles enfoques para el mejoramiento de éste resultado y el aprovechamiento de las técnicas de producción escalables en la fabricación con costo atractivo de dispositivos SPR integrados monolíticamente para aplicaciones de biosensores. Abstract. The development of miniaturized devices for rapid detection of biomolecules harmful to humans and other living organisms is of high importance to the efforts addressing disease control and prevention. We report on the development of a surface plasmon resonance (SPR) device monolithically integrated with a plasmon exciting optical source. The integration was achieved by employing a commercially available vertical light emitting diode (VLED) coated with a 260 nm thick layer of SiO2 that was capped with a 40-nm thick layer of Au. The investigated architecture allowed coupling of the VLED light with SPR waves generated at the external surface of Au. The SPR signal was extracted in far field using a 2D nano-grating structure of Au. The device surface area of 10 mm x 10 mm was divided into 25 windows, 1 mm x 1mm each. The analysis of SPR conditions within each window was carried out with a custom designed hyperspectral SPR imaging system. The device calibration and response was investigated for samples immersed in saline water solutions. The results collected to date indicate that this device is capable of resolving refractive index changes of 9.5 x 10-5 RIU. We discuss possible approaches towards improvement of this result and taking advantage of the scalable production techniques in the fabrication of cost-attractive monolithically integrated SPR devices for biosensing applications. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Simulación computacional de una nueva fuente compacta autoresonante de rayos x basada en el modo rectangular TE 102 Computational simulation of a novel compact autoresonant x ray source based on TE102 rectangular mode A M Herrera1,2, E A Orozco2 and V D Dugar-Zhabon2 1 Heidelberg University, Heidelberg, Germany 2 Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. La interacción ciclotrónica autoresonante espacial de un haz de electrones con microondas del modo rectangular TE102 es simulada computacionalmente por primera vez. Se muestra que en estas condiciones los electrones del haz pueden alcanzar energías que son suficientes, por ejemplo, para generar rayos X duros. El modelo físico consiste en una cavidad rectangular alimentada por un magnetrón a través de una guía de ondas con un aislante de ferrita, una ventana de iris y un sistema de bobinas de corriente continua que induce un campo magnético axialmente simétrico. El perfil del campo magnético 3D es tal que mantiene el haz de electrones en el régimen de autoresonancia ciclotrónica a lo largo de toda la trayectoria del haz. Para simular la dinámica del haz se desarrolló un código electromagnético partícula en celda autoconsistente 3D. Se muestra que un haz de electrones de 1 A inyectado con una energía de 12 keV se acelera hasta alcanzar la de energía de 250 keV en una distancia del orden de 20 cm por un campo de microondas de 2,45 GHz una amplitud de 14 kV/cm. Abstract. The space cyclotron autoresonance interaction of an electron beam with microwaves of TE102 rectangular mode is simulated for the first time. It is shown that in these conditions the beam electrons can achieve energies which are sufficient, for example, to generate hard xrays. The physical model consists of a rectangular cavity fed by a magnetron oscillator through a waveguide with a ferrite isolator, an iris window and a system of dc current coils, to induce an axially symmetric magnetic field. The 3D magnetic field profile is that which maintains the electron beam in the space autoresonance regime. To simulate the beam dynamics, a 3D full selfconsistent electromagnetic particleincell code is developed. It is shown that the injected 12 keV electron beam of 1 A current is accelerated to energy of 250 keV at a distance of an order of 20 cm by 2.45 GHz standing microwave field with amplitude of 14 kV/cm. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Wear and Corrosion/Oxidation - WCO Desgaste y Corrosión/Oxidación – WCO Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Efecto de CaCO3, pH, cloruros y sulfatos en la integridad de ductos enterrados Effect of CaCO3, pH, chlorides and sulfates in the integrity of buried pipelines K A Blanco-Buitrago1, G Boyacá-Grijalba1, E Vera-López1 and Y Pineda-Triana1 1 Universidad Pedagógica y tecnológica de Colombia, Tunja, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. En Colombia, los ductos (gas, poliductos y oleoductos) van enterrados, estos ductos presentan un recubrimiento que en algunos casos presentan fallas. Se ha detectado, que uno de los problemas de integridad (corrosión exterior) de los ductos, es debido a la criticidad de los terrenos. En este trabajo, se realizaron pruebas en las que se alteraron los parámetros fisicoquímicos de un suelo a diferentes concentraciones de CaCO3, cloruros, sulfatos y pHs, con el fin, de evaluar posibles condiciones agresivas que afectan la integridad mecánica de ductos y tanques. Se usaron técnicas electroquímicas (tafel, EIS) para evaluar el grado de agresividad de los terrenos en función de parámetros fisicoquímicos. Se determinó una matriz de riesgos que evalua la incidencia de cada parámetro, en el daño de un acero al carbono. Abstract. In Colombia, the pipelines (gas, pipelines and pipelines) are buried, these products have a coating which in some cases have flaws. It has been detected that one of the problems of integrity (exterior corrosion) products, is due to the criticality of the land. In this work, tests in which soil physicochemical parameters were altered to different concentrations of CaCO3, chlorides, sulfates and pHs, in order, to assess possible aggressive conditions affecting the mechanical integrity of pipelines and tanks were performed. Electrochemical techniques (Tafel, EIS) were used to assess the degree of aggressiveness of the land in terms of physicochemical parameters. A risk matrix that evaluates the impact of each parameter on the damage of a carbon steel was determined. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Mejoramiento de la resistencia al desgaste del acero inoxidable 420 mediante el uso de un recubrimiento dúplex nitruración por plasma y nitruro de titanio Wear resistance enhancement of stainless steel 420 using a duplex coating of plasma nitriding and titanium nitride J P Molina-Rúa1, G Bejarano-Gaitán1 and F J Bolivar1 1 Centro de InvestigaciónInnovación y Desarrollo de Materiales (CIDEMAT), Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. El acero inoxidable 420 ha sido utilizado en estado templado para la fabricación de herramientas de corte, moldes de extrusión de polímeros e instrumentación quirúrgica y odontológica, entre otros. Sin embargo, su relativa baja dureza y resistencia al desgaste conlleva a una vida corta de uso, cuando están piezas son utilizadas en condiciones severas de trabajo. El objetivo principal de esta investigación fue el de mejorar la dureza y resistencia al desgaste del acero inoxidable 420 aplicando un tratamiento superficial dúplex consistente en su nitruración por plasma pulsado y la posterior deposición de un recubrimiento duro de nitruro de titanio TiN. Previo a la deposición del TiN, los sustratos de acero 420 se sometieron a un proceso de nitruración por plasma pulsado durante 8 horas magnético a partir de un blanco de titanio. La microestructura, composición química y de fases, fueron evaluados por Microscopia Electrónica de Barrido (SEM), Espectroscopia de Energía Dispersiva de Rayos-X (EDX), Difracción de Rayos-X (DRX) y Espectroscopia Microraman. El comportamiento frente a la corrosión de la muestra de acero sin recubrir y tratada con el recubrimiento dúplex se determinó mediante mediciones de impedancia electroquímica (EIS) y curvas de polarización, para lo cual se utilizó una solución de fluido simulado (SBF). La muestra recubierta presentó una dureza de 17,4 GPa frente a 4,2 GPa del acero sin recubrir, así como una tasa de desgaste dos órdenes de magnitud menor. Las muestras tratadas con el recubrimiento dúplex de TiN presentaron una impedancia y un potencial de corrosión tres veces mayor que el acero sin recubrimiento, sugiriendo una mayor resistencia a la corrosión del acero recubierto. Con base en estos resultados primarios, los tratamientos dúplex son una apropiada estrategia para mejorar la resistencia al desgaste y a la corrosión del acero inoxidable 420, y que probablemente permitirían una utilización más eficiente y económica en muchas aplicaciones industriales. Abstract. Hardened stainless steel AISI 420 has been used for manufacturing of cutting tools, polymer extrusion dies and for dental and surgical instrumentation, among other. However, its relatively low hardness and wear resistance leads to a short lifetime, when this steel is used under severe work conditions. The main objective of this research was to improve the hardness and wear resistance of stainless steel 420 by applying a surface duplex treatment consisting of pulsed plasma nitriding and subsequent deposition of a hard coating of titanium nitride. Prior to the deposition of TiN, 420 steel substrates were subjected to a plasma nitriding process down for 8 hours in an atmosphere of Ar + N2 + H2 at a temperature of 400°C. The coatings with a thickness of 1.2 μm were deposited by the magnetron sputtering technique, using a titanium target. The microstructure, chemical and phase composition were evaluated by scanning electron microscopy (SEM), Dispersive X-ray Energy Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Spectroscopy (EDX), X-ray Diffraction (XRD) and Microraman Spectroscopy. The corrosion behavior of the uncoated sample and treated with the duplex coating was determined by Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) and polarization curves, for which a solution of simulated body fluid (SBF) was used. The coated sample presented a hardness of 17.4 GPa compared to 4.2 GPa of the uncoated steel, as well as a wear rate two orders of magnitude lower. Samples treated with the duplex TiN coating showed an impedance and corrosion potential three times greater than the uncoated steel, suggesting a higher corrosion resistance of the coated steel. Based on these primary results, the duplex treatments are an appropriate strategy to improve the wear and corrosion resistance of 420 stainless steel, and probably could enable a more efficient and economical use in many industrial application. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Recubrimientos de alúmina y dióxido de titanio depositados a través de rociado térmico Alumina and titanium dioxide coatings deposited through thermal spray A Santos1, A Remolina2 and J Marulanda1 1 Facultad de Ingeniería Mecánica, Universidad Pontificia Bolivariana Seccional Bucaramanga, Colombia 2 Facultad de Ingeniería Mecánica, Universidad Tecnológica de Pereira, Risaralda, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Este proyecto busca comparar el comportamiento de la dureza y la resistencia al desgaste abrasivo de un acero AISI 1045 cuando se recubre con oxido de aluminio (Al2O3) o dióxido de titanio (TiO2), de tamaño nanométrico, utilizando la técnica de rociado térmico en caliente, la cual permite proyectar directamente las partículas en suspensión sobre el sustrato utilizado. Los ensayos se realizan con base en las normas ASTM E384-11 (Standard Test Method for Knoop and Vickers Hardness of Materials) y la ASTM G65-04 (Standard Test Method for Measuring Abrasion Using the Dry Sand/Rubber Wheel Apparatus). Los resultados obtenidos muestran que la microdureza no varía con la carga utilizada para realizar el ensayo; además el tratamiento térmico de temple-revenido y los recubrimientos con alúmina y dióxido de titanio, nanoparticulado, incrementan está propiedad mecánica superficial en un 21.73, 220.33 y 144.76% respectivamente. Con respecto a la resistencia al desgaste abrasivo se observó que la cantidad de material perdido aumenta linealmente con la distancia recorrida; también se determinó que el tratamiento térmico de temple-revenido y los recubrimiento con alúmina y dióxido de titanio disminuye en promedio un 12.86, 39.57 y 29.31% respectivamente el volumen de material desprendido durante el ensayo. Abstract. This project aims to compare the behaviour of hardness and abrasive wear resistance of AISI 1045 steel when is coated with aluminium dioxide (Al2O3) or titanium dioxide (TiO2) of nanometric size, using the thermal spray heat technique, which allows to project directly the suspended particles on the used substrate. The tests are performed based on ASTM E382-11 (Standard Test Method for Knoop and Vickers Hardness of Materials) and ASTM G65-04 (Standard test method for measuring abrasion using the dry sand/rubber wheel apparatus). The obtained results show that micro hardness do not vary with the used load to perform the test; also the heat treatment of hardeningtempering and the alumina and titanium dioxide coatings, nanoparticulate, increase this superficial mechanical property on 21.73, 220.33 and 144.76% respectively. Regarding the abrasive wear resistance was observed that the amount of lost material increases linearly with the covered distance; it was also determined that the heat treatment of hardening-tempering and alumina and titanium dioxide decreases on average 12.86, 39.57 and 29.31% respectively the volume of released material during the test. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Ensuciamiento generado por un crudo pesado colombiano sobre un acero al carbono bajo condiciones de precalentamiento Formation of fouling deposits on a carbon steel surface from colombian heavy crude oil under preheating conditions D A Muñoz-Pinto1, S M Cuervo-Camargo1, M Orozco-Parra1, D A Laverde-Cataño1, S J García-Vergara1 and C E Blanco-Pinzón2 1 Grupo de Investigaciones en Corrosión, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia 2 Grupo Integridad Mecánica de Activos (CEO), Instituto Colombiano del Petróleo (ICP – VIN), Piedecuesta, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. El ensuciamiento en intercambiadores de calor definido como la acumulación de material no deseado en las superficies produce con el paso del tiempo incrementos en la caida de presión y en general la disminución de la eficiencia térmica de las unidades. El ensuciamiento es causado principalmente por el depósito de partículas suspendidas, partículas derivadas de reacciones químicas, cristalización de algunas sales y ciertos tipos de corrosión. Para el estudio del ensuciamiento generado sobre una superficie de acero al carbono SA 516 Gr70 expuesta a crudo pesado Colombiano (API≈12.3), un reactor batch con agitación a una presión de operación de 340 psi fue operado a differentes temperaturas y tiempos de exposición. Para evaluar los depósitos sobre la superficie del material, las muestras de acero fueron caracterizadas por análisis gravimétrico y Microscopía Electrónica de Barrido (SEM). Los resultados obtenidos mostraron una ganancia significativa de masa, probalemente por la presencia de compuestos como: sales, oxidos de hierro y metales alcalinos en la superficie de las muestras. La temperatura y el tiempo de exposición, modularon el fenómeno de ensuciamiento, siendo la temperatura la variable más influeyente en el proceso y la que determina el mecanismo de ensuciamiento. Abstract. Fouling in heat exchangers is produced by the deposition of undesired materials on metal surfaces. As fouling progresses, an increase in pressure drop and heat transfer resistance is observed and, therefore, the overall thermal efficiency of the equipment is diminished. Fouling is mainly caused by the deposition of suspended particles, such as those from chemical reactions, crystallization of certain salts, and some corrosion processes. In order to understand the formation of fouling deposits from Colombian heavy oil (API≈12.3) on carbon steel SA 516 Gr 70, a batch stirred tank reactor was used. The reactor was operated at a constant pressure of 340 psi while varying the temperature and reaction times. To evaluate the formation of deposits on the metal surfaces, the steel samples were characterized by gravimetric analysis and Scanning Electron Microscopy (SEM). On the exposed surfaces, the results revealed an increase in the total mass derived from the deposition of salt compounds, iron oxides and alkaline metals. In general, fouling was modulated by both the temperature and the reaction time, but under the experimental conditions, the temperature seems to be the predominant variable that controls and accelerates fouling. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Análisis superficial y caracterización mecánica de películas delgadas de bisulfuro de tungsteno titanio WS2-Ti depositadas por medio de magnetrón Co sputtering a diferentes concentraciones de titanio Surface analysis and mechanical characterization of titanium doped tungsten disulphide (WS2-Ti) thin films deposited by magnetron Co sputtering at different titanium concentrations B Sanchez1, A Gomez1, C Ortega1, J M González1 and F sequeda1 1 Grupo de Investigación Recubrimientos Duros y Aplicaciones Industriales (RDAI), Universidad del Valle, Cali, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Se depositaron películas delgadas de Bisulfuro de Tungsteno dopado con titanio (WS2-Ti), variando el porcentaje de Ti entre 0 y 40 %. Por medio de perfilometría se determinaron las propiedades superficiales del material (espesor, rugosidad y esfuerzos intrínsecos). Posteriormente se estudió el efecto de diferentes cargas en las propiedades mecánicas de la película, generando un perfil de nanodurezas, determinando el efecto del substrato en las propiedades mecánicas del sistema, mediante el modelo de Korsunsky y evaluando la huella de indentación por medio de microscopia electrónica de barrido. Se observó la generación de grietas radiales asociadas con delaminación y falla adhesiva. Este procedimiento permitió evaluar la carga crítica de adhesión y determinar el comportamiento de la tenacidad a la fractura de la película delgada. Además se determinó el perfil de esfuerzos a partir del modelo de contacto tipo Hertziano usando la dureza y módulo de elasticidad obtenidas a partir del modelo de Oliver y Pharr. Abstract. Titanium doped tungsten disulphide thin films were deposited using magnetron sputtering, varying the Ti percentage from 0 to 40%. Using profilometry the superficial properties were determined (thickness, roughness and intrinsic stress). Subsequently the effect of different loads in the mechanical properties of the films were studied, generating a hardness profile, determining the influence of the substrate on the mechanical properties of the system, using the Korsunsky model and evaluating the indentation impression using scanning electron microscopy. The generation of radial cracks was observed associated to delamination and adhesive failures. This procedure allowed the evaluation of the adhesion critical load and to determinate the fracture tenacity behavior in the thin film. In addition, the contact stress profile was observed from the Hertzian contact model, using the hardness and the elastic moduli obtained from the Oliver and Pharr model. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Influencia de la temperatura de nitruración en el desempeño electroquímico del acero 316L en solución corporal simulada Influence of nitriding temperature in the electrochemical performance of 316L steel in simulated body solution D S Galeano-Osorio1, H A Estupiñán1, J Manuel-Vélez1, A Mello- da-Silva2, S Vargas3 and R Ospina2 1 Universidad Nacional de Colombia, Medellin, Colombia 2 Centro Brasilero de Pesquisas Físicas, Rio de Janeiro, Brasil 3 Ion Heat S.A.S., Colombia E-mail: [email protected] Resumen. Se nitruraron iónicamente muestras de acero 316L, fijando el tiempo a 2h y variando temperatura de nitruración (380°C, 400°C, 420°C). Se investigó la fase formada y el comportamiento electroquímico en SBF de las superficies, comparando los resultados con los obtenidos para el acero HNS y un tratamiento realizado a 10h. La nitruración produjo la fase S dependiendo su microestructura de la temperatura, iniciándose su degradación a 10h; y hallando mediante XPS evolución de especies de CrN/FeN en las superficies. Las curvas de polarización mostraron un aumento en la resistencia a la corrosión para los procesos realizados a 2h, incluso aún mayor en el proceso realizado a 400°C, este proceso lució menor formación de CrN/FeN. La espectroscopia de impedancia electroquímica proporcionó información del mecanismo de disolución de la capa pasiva en SBF y sus características; ésta reveló dos constantes de tiempo en todas las muestras estudiadas debido a la capa porosa presente en la superficie; la nitruración aumentó Rp, aún mas a 400°C, decreciendo a 10h; todas las muestras nitruradas a 2h aumentaron la impedancia. El proceso de nitruración iónica mejoró la resistencia a la corrosión en SBF, en comparación al acero HNS con nitrógeno en su volumen. Abstract. 316L stainless steel samples were ionic nitrided, time was set to 2h and temperatura was varied (380°C, 400°C, 420°C). The phase composition and electrochemical behavior in SBF of the nitrided surfaces were investigated and the results were compared with those obtained for HNS and a treatment carried out for 10h. The processes yielded S phase and their microstructure depended on the temperature, appearing its degradation at 10 hours, and finding by XPS evolution of CrN and FeN on the top surfaces. Polarization curves showed a further improvement of the corrosion resistance for process at 2h, even more in the process carried out at 400°C; this process showed less formation of CrN and FeN. Electrochemical impedance spectroscopy gave information about the mechanism of dissolution of the passive layer in SBF and the characteristics thereof, this technique revealed two time constants in all samples due to the porous layer present on the surface; Rp increased for the nitrides sample even more at 400°C but it decreased at 10h; all nitride samples at 2h increased the impedance. According at to electrochemical test results, the ionic nitriding process improving the corrosion resistant in SBF in comparison to HNS with nitrogen in its whole volume. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Análisis de falla rotor de cavidades progresivas con recubrimiento de cromo Failure analysis rotor progressive cavity coated chromium G Vargas1 and Y Pineda1 1 Instituto de Investigación e Innovación en Ciencia y Tecnología de Materiales, Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. En este trabajo se plasmara el análisis de falla de un rotor de bomba de cavidades progresivas, cuyo recubrimiento se vio afectado por corrosión y desgaste, para el desarrollo del análisis de falla se procedió a la caracterización de los materiales presentes, mediante análisis metalográfico, composición química, dureza y microscopia electrónica. Durante la caracterización se observaron cambios localizados en la microestructura del sustrato, producto de afectaciones térmicas, en dichos lugares, luego del agrietamiento del recubrimientos duro de cromo, lo cual permitía el contacto de agentes externos con el sustrato se generó corrosión galvánica debido al cambio microestructural; la presencia de dos microestructuras diferentes ocasiona u par galvánico entre las mismas en la cual la zona martensítica actúa como ánodo mientras que la matriz bainítica actúa como cátodo, al presentarse gran diferencia en los tamaños de las zona involucradas, el proceso ocurre rápidamente. Teniendo en cuenta que el cromo del recubrimiento actúa anódicamente comparado con el sustrato, se presentó un deterioro en este en las zonas localizadas justo encima de los cambios microestructurales, actuando como ánodo de sacrificio, lo cual genero un desgaste progresivo y localizado del recubrimiento. Abstract. In this paper the analysis of failure of a rotor progressive cavity pump, the coating was affected by corrosion and wear, for the development of fault analysis proceeded to the characterization of materials present, by metallographic analysis, composition will be reflected chemistry, hardness and electron microscopy. During the characterization microestrcutura located on the substrate, the product of thermal damages, in such places, then cracking the hard chromium coatings, which allowed changes outsiders contact with the substrate galvanic corrosion is gender were observed due to the microstructural change; the presence of two different microstructures produces a galvanic couple there between in the martensitic zone which acts as an anode while the bainitic matrix acts as a cathode, the present difference in the sizes of the area involved, the process occurs quickly. Given that chromium acts anodically coating the substrate compared with a deterioration in this is present in areas located just above the microstructural changes, acting as sacrificial anode, which caused a progressive and localized wear of the coating. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Oxidación de superficies de cobre para aplicaciones térmicas Copper surface oxidation for thermal applications R Pineda1, A J López1 and H Correa1 1 Universidad del Quindío, Instituto Interdisciplinario de las Ciencias, Armenia, Quindío, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. El interes por el estudio de los procesos de oxidación en el cobre metàlico, surge de la necesidad de usar el cobre como conductor tèrmico y aislante elèctrico a la vez en aplicaciones de transferencia térmica. Se diseño y construyo varios prototipos de calentadores en los que la resistencia elèctrica esta en contacto directo con la superficie oxidada de cobre, logrando el máximo acople térmico posible y por lo tanto un òptimo control de la temperatura, minimizando las perdidas de tranferencia de calor. El oxido que se forma en la superficie, es un semiconductor, que se constituye en el material aislante entre la resistencia eléctrica y la superficie de cobre. Estudios eléctricos y termogravimètricos para la oxidación del cobre en aire y oxigeno, muestran que para la dependencia de las tasas de oxidación, se han identificado diferentes procesos para la oxidación del cobre: difusión en el volumen y en las fronteras de grano, crecimineto de óxido en la superficie. Abstract. The interest by the study of the oxidation processes in methalic copper, of need to use the copper as thermal conductor and electrical isolate at the same time, in thermal transference applications. Particulary has been designed and builded devices of heater in which the electric resistance, is in direct contact whith the copper oxidated surface, obtaining the major thermal coupling and therefore the optimal temperature control, minimizing the loss by heat tranference. The oxide that is formed in surphase, is a semiconductor isolating between electric resistance and copper surface. Electrical and thermogravimetric studies from the copper oxidation in air and oxigen, show that in the dependence of oxidation rates, different processes can be identified: bulk diffusion, grain-boundary diffusion, and surface control with whisker growth. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Efecto corrosivo de los tipos de terreno en los sistemas de puestas a tierras más usados (cobre y acero inoxidable) para muestras de suelos locales de la ciudad de Tunja (Colombia) mediante técnicas electroquímicas Corrosive effect of the type of ground in the systems of grounding more used (copper and stainless steel) for local soil samples from the city of Tunja (Colombia), by means of electrochemical techniques L Guerrero1, Y Salas2, J Blanco3 and F Medina3 1 Universidad Pedagogica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Colombia 2 Group Research on Energy and Materials, Universidad Antonio Nariño, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. En este trabajo se utilizaron técnicas electroquímicas para determinar el comportamiento frente a la corrosión de electrodos base cobre y acero inoxidable, usados en puestas a tierra variando el tipo de suelo con el que reaccionarían. Se encontró una variación leve pero significativa en la velocidad de corrosión, resistencia a la polarización lineal y parámetros del circuito equivalente en la técnica de espectroscopía de impedancias electroquímica. Los electrolitos en los suelos es levemente diferente según el estudio de laboratorio, pero se notó la influencia en la capacidad de retención de agua, sobre todo debido a las arcillas, que afectaron la movilidad iónica y por tanto las medidas como la velocidad de corrosión. Se notó un comportamiento en potenciales de corrosión mayores para el cobre, aunque la velocidad de corrosión sin importar el tipo de suelo, era mucho mayor para los electrodos en base a acero inoxidable, en varios órdenes de magnitud. Abstract. In this work electrochemical techniques were used to determine the corrosion behaviour of copper and stainless steel electrodes, used in grounding varying soil type with which they react. A slight but significant change in the corrosion rate, linear polarization resistance and equivalent parameters in the technique of electrochemical impedance spectroscopy circuit. Electrolytes in soils is slightly different depending on laboratory study, but the influence was noted in the retention capacity of water, mainly due to clays, affecting ion mobility and therefore measures such as the corrosion rate. Behaviour was noted in greater potential for copper corrosion, though the corrosion rate regardless of the type of soil, was much higher for electrodes based on stainless steel, by several orders of magnitude. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Evaluación electroquímica del comportamiento frente a la corrosión para acero estructural SAE 1005 expuesto a dos atmósferas diferentes (urbana e industrial) y comparación con mediciones gravimétricas de corrosión atmosférica Electrochemical evaluation of the corrosion behavior for structural steel SAE 1005 exposed to two different atmospheres (urban and industrial) and comparison with atmospheric corrosion gravimetric measurements Y Salas1, C Torres1, A Palacios1 and D Mesa1 1 Group Research on Energy and Materials, Universidad Antonio Nariño, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. La corrosión atmosférica es un fenómeno que vemos todos los días en nuestro entorno que se presenta debido a la contaminación ambiental que generamos, en la actualidad existe muy poca información sobre la corrosión atmosférica en el departamento de Boyacá y en general, en Colombia. El objetivo de este trabajo es analizar cuál de estos dos entornos es más agresivo y en el que el acero se corroe más rápido. Para analizar este fenómeno muestras realizadas en acero SAE 105 fueron expuestas durante diez meses a la atmósfera en los municipios de Tunja y Nobsa (un ambiente urbano y la otra atmósfera industrial), se realizó un monitoreo para verificar la cantidad de tiempo que se expone cada uno de estas muestras a la atmósfera, de este modo, se puede determinar el tiempo de vida útil de un acero estructural. Para el análisis de estas muestras ensayos electroquímicos se llevaron a cabo para calcular la velocidad de corrosión y resistencia a la polarización, también se llevó a cabo el método gravimétrico para comparar lo que era la cantidad de masa perdida durante el tiempo de exposición de cada una de las muestras. Abstract. The Atmospheric corrosion is a phenomenon we see every day in our environment that arises due to environmental pollution we generate, there is currently very little information on atmospheric corrosion in the department of Boyacá and in general, in Colombia. The aim of this paper is to analyse which of these two environments is more aggressive and wherein the steel corrodes faster. To analyse this phenomenon specimens made in steel SAE 105 exposed for ten months to the atmosphere in the municipalities of Tunja and Nobsa (a urban atmosphere and other industrial atmosphere) were installed, a control was carried to verify the amount of time that will be exposed each of these samples to the atmosphere, of Thus it may determine the lifetime of a structural steel. For the analysis of these samples electrochemical tests were carried out to calculate the rate of corrosion and resistance to polarization, also the gravimetric method be conducted to compare what was the amount of mass lost during the time of exposure to each of the samples. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Breve revisión de las técnicas y desafíos técnicos en el estudio del efecto del hidrógeno en aleaciones de ingeniería Brief review of techniques and technical challenges studying the effects of hydrogen on engineering alloys L F Lemus1, J M Matsushita1 and A D Martinez1 1 Centro de Tecnologia Halliburton Brazil, Rio de Janeiro, Brazil 2 Universida de Santander, Bucaramanga, Colombia 3 Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia E-mail: [email protected] Resumen. La interacción del hidrógeno con metales y aleaciones afecta severamente diversas industrias incluyendo la química, petroquímica, producción de petróleo, transporte y almacenamiento de hidrógeno. Al interaccionar con los constituyentes presentes en la red cristalina de los metales, su microestructura y con los gradientes de tensión, el hidrógeno puede generar deterioro de las propiedades mecánicas. En condiciones adecuadas, el hidrógeno puede promover mudanzas microestructurales, modificación de propiedades fisicoquímicas e inclusive reaccionar químicamente con los elementos metálicos de la aleación para formar segundas fases tales como gases o hidruros. Este efecto hace al uso de hidruros metálicos viable como medio con alta densidad energética para almacenamiento seguro de hidrógeno. Consecuentemente, es de gran interés caracterizar y medir las modificaciones en las propiedades de ingeniería inducidas en el material durante la exposición al hidrógeno. En este trabajo presenta una breve revisión de las técnicas experimentales más ampliamente usadas para estudiar fragilización, aprisionamiento, difusión y almacenamiento que resultan de la interacción del hidrógeno con las aleaciones metálicas de interés en la ingeniería. Incluye descripciones de los resultados que pueden ser típicamente obtenidos, su interpretación y los problemas experimentales más frecuentemente encontrados cuando se ejecutan los procedimientos de ensayo. Abstract. The interaction of hydrogen with metals and alloys greatly affects several industries, including chemical, petrochemical, oil production, and hydrogen transport and storage. When hydrogen interacts with the crystal lattice, microstructures, and stress gradients, the material can undergo a degradation of mechanical properties. Under appropriate conditions, hydrogen can promote microstructural modifications, physiochemical properties modifications, and even react with the alloying elements to form additional phases, such as gases or hydrides. This effect makes the use of metal hydrides as high energy density media for safe hydrogen storage feasible. Consequently, it is of great interest to characterize and measure the modifications on engineering properties induced in the material during hydrogen exposure. This paper presents a brief review of widely used experimental techniques to study embrittlement, trapping, diffusion, and hydride formation that result from the interaction of hydrogen with engineering metallic alloys. It includes descriptions of the results that can be typically obtained, their interpretation and analysis, and experimental difficulties most frequently encountered when performing test procedures. Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología
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