Escuela de Física
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Browsing Escuela de Física by browse.metadata.evaluator "García Castro, Andrés Camilo"
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Item Análisis de las propiedades de transporte electrónico en Nanocintas de bicapas de Borofeno: efectos de la dimensión y tipo de borde.(Universidad Industrial de Santander, 2024-02-01) Ardila Gutierrez, Carlos Eduardo; Páez González, Carlos José; García Castro, Andrés Camilo; Miranda Mercado, David AlejandroEn el presente estudio, se exploran los efectos estructurales, tales como la dimensión y los tipos de bordes, en las propiedades de transporte de nanocintas de bicapas de borofeno, clasificado como un semimetal de línea nodal de Dirac (DNLS). Mediante el método de Slater-Koster (SK), se desarrolla un hamiltoniano Tight-Binding (TB) para analizar el transporte electrónico en dichas bicapas, considerando bordes tipo armchair y zigzag. El enfoque TB es adecuado para representar sistemas electrónicos modelados como una red de átomos interconectados. Se implementa el formalismo de Landauer-Büttiker en conjunto con las funciones de Green de la red para evaluar las propiedades de transporte. Dicho procedimiento es esencial para el estudio de sistemas mesoscópicos, en los cuales las características cuánticas del transporte electrónico son destacadas. A partir de esta metodología, se determinan la conductancia, densidad de corriente y densidad local de estados próximos al nivel de Fermi para nanocintas con dimensiones desde 3Å hasta 60nm, considerando bordes tipo armchair y zigzag. La realización de estos cálculos se efectúa mediante el lenguaje de programación Python y la librería Kwant. Se identifican particularidades en sistemas con dimensiones superiores o inferiores a 5 nm. Las nanocintas tipo armchair de menor amplitud muestran dispersión lineal y estados de borde cercanos al nivel de Fermi, en contraste con las de borde zigzag, que no evidencian dichas propiedades. Con el incremento de la dimensión, emergen estados adicionales que opacan los efectos de los conos de Dirac y su intersección. Pese a dichas variaciones, las estructuras de bandas conservan semejanza con el sistema en su representación periódica. Al ajustar la energía en sistemas de menor tamaño, los resultados son congruentes con las modificaciones dimensionales. El análisis subraya la relevancia del modelo TB para comprender comportamientos electrónicos en materiales innovadores como las bicapas de borofeno, proporcionando una perspectiva técnica y metodológica.Item Estudio de primeros principios para clusters metálicos de plata y bismuto(Universidad Industrial de Santander, 2021) Rodríguez Mendoza, Esteban de Jesús; da Silva, Edison Zacarias; Beltrán Ríos, Carlos Leonardo; García Castro, Andrés Camilo; Paredes Gutiérrez, HaroldEl presente informe tiene como finalidad presentar los resultados obtenidos durante la pasantía de investigación realizada en la Universidad Estatal de Campinas (Unicamp), bajo la orientación del profesor Edison Zacarías da Silva. En este se estudiaron las propiedades físicas de clusters de pla- ta (Ag) y plata (Ag) con bismuto (Bi), basándose en la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT) implementada en el software Quantum Espresso (QE) como el modelo de menor escala de las nano- aleaciones de plata y bismuto que se puede simular. En general se obtuvo, una mayor magnetización del cluster icosaédrico de plata respecto a los clusters de plata con bismuto ( ≃ 2 µB), ubicando el átomo de bismuto tanto en la posición central del cluster como en la posición lateral. Se estudió la transferencia de carga entre los átomos y la magnetización parcial de cada uno, con lo que se evidenció una transferencia de carga del átomo de bismuto hacia los átomos de plata y como esta transferencia de carga disminuyó la magnetización parcial de los átomos de plata. También se obser- vó un quiebre de la geometría icosaédrica y una menor energía para el cluster de plata con bismuto en posición lateral respecto al cluster de plata con bismuto central (≃ 0.2339 [Ry]) y una tendencia de los orbitales moleculares a ubicarse en las regiones periféricas de los clusters evitando el átomo de bismuto en la posición lateral. Se espera que los resultados obtenidos complementen las investi- gaciones en curso realizadas por el grupo de investigación “Modelagem Computacional da Materia Condensada” y ayuden en la comprensión de las propiedades de estas nanopartículas.Item Estudio del efecto de la temperatura, la hidratación, la longitud y el desorden de la secuencia sobre el gap de energía del ADN(Universidad Industrial de Santander, 2021) Mesa Suárez, Luis Gabriel; Páez González, Carlos José; Miranda Mercado, David Alejandro; García Castro, Andrés CamiloEn el presente trabajo se realiza el estudio de los efectos de diferentes variables del sistema sobre el gap de energía del ADN. Particularmente se estudian los efectos de la temperatura, la hidratación, la longitud y el tipo de secuencia. Para esto se emplea el modelo tight-binding (TB) de cuatro canales, el cuál es un modelo heurístico que captura la esencia de las propiedades eléctricas y de transporte de sistemas mesoscópicos. A partir de este modelo se calcula la densidad de estados (DOS), la razón de participación (PR), el número de participación(NP) y la distribución de la función de onda sobre la red, cantidades físicas que miden el grado de localización de la función de onda electrónica en la red. Se introduce el efecto del desorden estructural variando la concentración en la distribución de los pares de bases, el efecto de la temperatura a través de la disminución en la amplitud del parámetro de hopping entre los sitios moleculares del modelo, la localización de carga sobre el sistema en función de la longitud de la secuencia, y la hidratación mediante la modificación en la energía de lo sitios moleculares. En los resultados se evidencia la apertura de un gap de energía para T > 0 y el aumento del mismo con la temperatura, donde además, las variaciones de longitud y de secuencia no presenta cambios drásticos en la amplitud del gap. Por otro lado, la hidratación refleja importantes efectos sobre la localización electrónica, mostrando una transición de fase tipo semiconductor-conductor, con el aumento del desorden en la energía de sitio. El trabajo complementario incluye el calculo de la RP y la DOS para diferentes modelos tight-binding del ADN.Item Evaluación experimental de la capacitancia cuántica de una superficie nanoestructurada de TiO2 funcionalizada con ácido fólico como posible candidata para el desarrollo de biosensores cuánticos en la detección temprana del cáncer epitelial(Universidad Industrial de Santander, 2024-02-12) Bermúdez Jaimes, María Camila; Bertel Garay, Linda Esperanza; Miranda Mercado, David Alejandro; Corzo M., Sandra Patricia; García Castro, Andrés CamiloLa funcionalización de superficies nanoestructuradas de TiO2 con biomoléculas afines a distintos biomarcadores del cáncer ha permitido obtener biosensores altamente selectivos. Un biomarcador del cáncer que ha sido ampliamente estudiado es el receptor de folato, una proteína sobre-expresada en células transformadas, presente en cáncer epitelial. En las aplicaciones de detección y tratamiento de células cancerosas epiteliales, basadas en la identificación de los receptores de folato, se utilizan conjugados de ácido fólico debido a la alta afinidad con dicha proteína. Una de las superficies nanoestructuradas ampliamente usada para la fabricación de biosensores son aquellas formadas por nanotubos de dióxido de titanio, debido a que este tipo de biosensores poseen alta sensibilidad. En este sentido, el presente proyecto de investigación reporta la evaluación experimental de la capacitancia electroquímica de nanoestructuras de dióxido de titanio funcionalizadas con ácido fólico. Las nanoestructuras fueron obtenidas mediante el método de anodización electroquímica. En total fueron fabricadas cuatro superficies nanoestructuradas, dos de estas se fabricaron a 60V-30min y las otras dos a 60V-10min. Así mismo, dos de ellas se sometieron a calcinación y dos no; por lo que se presenta también, el análisis realizado sobre el efecto de la calcinación antes y después de la funcionalización de la superficie nanoestructurada. Las cuatro superficies fabricadas se caracterizaron antes y después de la calcinación por difracción de rayos X y por espectroscopía UV-Vis de reflectancia difusa. A su vez, fueron caracterizadas antes y después de la funcionalización por microscopía de fuerza atómica, espectroscopı́a de capacitancia electroquı́mica y ángulo de contacto. De esta manera, se logró identificar la formación de nano-columnas y nanotubos. La funcionalización fue efectiva para los nanotubos pues se evidenció la formación de enlaces covalentes mediante la disminución de los valores de capacitancia electroquímica. Esto sugiere que la superficie nanoestructurada con nanotubos es una candidata apropiada para ser usada en el desarrollo de biosensores cuánticos en la detección temprana del cáncer epitelial.