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    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
    En el presente trabajo se realiza el estudio de los efectos de diferentes variables del sistema sobre elgap de energía del ADN. Particularmente se estudian los efectos de la temperatura, la hidratación, lalongitud y el tipo de secuencia. Para esto se emplea el modelo tight-binding (TB) de cuatro canales, elcuál es un modelo heurístico que captura la esencia de las propiedades eléctricas y de transporte desistemas mesoscópicos. A partir de este modelo se calcula la densidad de estados (DOS), la razónde participación (PR), el número de participación(NP) y la distribución de la función de onda sobrela red, cantidades físicas que miden el grado de localización de la función de onda electrónica en lared. Se introduce el efecto del desorden estructural variando la concentración en la distribución de lospares de bases, el efecto de la temperatura a través de la disminución en la amplitud del parámetro dehopping entre los sitios moleculares del modelo, la localización de carga sobre el sistema en funciónde la longitud de la secuencia, y la hidratación mediante la modificación en la energía de lo sitiosmoleculares. En los resultados se evidencia la apertura de un gap de energía para T' > 0 y el aumentodel mismo con la temperatura, donde además, las variaciones de longitud y de secuencia no presentacambios drásticos en la amplitud del gap. Por otro lado, la hidratación refleja importantes efectossobre 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 dela RP y la DOS para diferentes modelos tight-binding del ADN.
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    Análisis cualitativo elemental de las variedades de café arábica maragogipe y robusta castillo (pergamino, almendra, tostado y molido) de la región caribe colombiana mediante espectroscopia de plasma inducida por láser (libs)
    (Universidad Industrial de Santander, 2021) Pérez Rodríguez, Mauricio Andrés; Cabanzo Hernández, Rafael; Herrera Celis, Sandra Liliana
    El café es uno de los productos básicos más valiosos y de mayor demanda comercial a nivel mundial. Anualmente se producen y consumen más de 9,5 millones de toneladas (FNC, 2020). En las últimas décadas se han realizado múltiples estudios de su composición empleando diferentes técnicas analíticas como FAAS, ICP OES y LIBS (Pohl et al., 2013; Zhang et al., 2018). Esta última es una técnica AES que permite analizar muestras sólidas, líquidas o gaseosas, de manera rápida, remota y multielemental, con poca o nula preparación de la muestra, lo que reduce el tiempo de análisis y los costos de equipos y reactivos (Guerrero, 2017). Estos beneficios han incentivado su aplicación en la determinación de la composición elemental y la identificación de descriptores químicos de variedades y especies de café, siendo su principal propósito el mejoramiento de los procesos de calidad del mismo. En consecuencia, en este trabajo de grado empleando la técnica LIBS se realizó un análisis cualitativocomparativo en el intervalo de 200700 [nm] de las variedades de café del Caribe Colombiano Arábica Maragogipe y Robusta Castillo en fase de producción: pergamino, almendra, tostado y molido a partir del cual se encontraron diferencias composicionales en las potenciales concentraciones de Fe, Li, Mg, Mn, Na, Si, Sr, Ti y Zn, 12 elementos comunes en todas las fases de producción: C, Ca, Cu, Fe, H, K, Mg, Mn, Na, P, Si y Zn, siendo el Ba, el Cr, el Li y el Ti descriptores químicos del café pergamino y almendra, y la presumible capacidad atenuadora del pergamino del café de especies químicas como el Ca, el Li, el Mg, el Si y el Ti
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    Propiedades electrónicas y estructurales del oxnitruro tipo perovskita srtao3-xnx desde primeros principios
    (Universidad Industrial de Santander, 2021) Gelves Badillo, Juan Sebastián; García Castro, Andrés Camilo
    Los oxinitruros con estructura perovskita y de fórmula ABOz_,¿N, son una familia de materiales conmúltiples aplicaciones tecnológicas. En la fase de alta simetría, su estructura cristalina es cúbica con grupo de simetríaPm3m, los cationes A y B se ubican en las esquinas y en el centro del cubo, respectivamente, mientras que los anionesse sitúan en las caras del mismo. La diferencia de electronegatividad, polarizabilidad, radio iónico y grado de oxidaciónentre O y N, así como el ordenamiento aniónico de estos dos en la celda unitaria, son características muy importantespara la aparición de fases exóticas de la materia dadas por el rompimiento de simetría espacial y temporal. De hecho,la distribución de los sitios aniónicos dentro de la estructura es clave para el diseño de las propiedades deseadas eneste tipo de oxinitruros; existen cuatro tipo de clasificaciones de distribución aniónica diferentes convencionalmentellamadas cis, trans, mer y fac. En este proyecto de investigación analizamos cómo afecta el contenido de nitrógeno a la estructura iónica, electrónicay magnética del oxinitruro tipo perovskita SrTaO3_ ¿N,,. Partimos de considerar todas las diferentes formas posibles enlas cuales los aniónes de O y N se pueden organizar dentro de la celda. Después, a partir de la metodología de desordenpor ocupación de sitio, logramos reducir el espacio configuracional a únicamente aquellas estructuras independientese inequivalentes por simetría. Posteriormente, realizamos cálculos de primeros principios enmarcados en la TeoríaFuncional de la Densidad (DFT). Específicamente, llevamos a cabo cálculos de relajación estructural y autoconsistentes para optimizar la estructura iónica y electrónica. Encontramos que al reemplazar oxígeno por nitrógeno dentrola estructura, esta se comprime y sus propiedades eléctricas y magnéticas evolucionan de conductor a aislante y demagnético a no magnético, respectivamente. Entendimos que estos resultados estan directamente correlacionados conel estado electrónico adicional que el nitrógeno puede recibir y/o compartir con el tántalo. Adicionalmente, por mediodel análisis de la densidad de estados, demostramos la naturaleza mixta iónica-covalente de los enlaces presentes enestos Oxinitruros.
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    Investigación teórica de las estructuras ruddlesden-popper de los oxinitruros sr2 (ta,nb)o4-xnx(x = 0.5 y 1.0) a través de la teoría funcional de la densidad
    (Universidad Industrial de Santander, 2021) Pinto Castro, Juan Alejandro; García Castro, Andrés Camilo
    La fase Ruddlesden-Popper (RP) es una perovskita dispuesta en capas dislocadas, con un intercrecimientode capas de perovskita ABX3 y una capa AX: (AX)(ABX3). Sustitución parcial de oxígeno por nitrógeno (debido a similitudes en electronegatividad, polarizabilidad, radio iónico) conlleva a modificaciones de sus propiedades eléctricas, ópticas, catalíticas y magnéticas. Adicionalmente, se prevé un posible comportamientoferroeléctrico inducido por sustitución. En este trabajo se presenta el análisis de las propiedades estructurales, electrónicas y fonónicas del compuesto Sr,(Ta, Nb)O4- ;N, para dos concentraciones aniónicas x = 0.5y x= 1.0. Esto se logró mediante DFT implementado en el paquete de simulación Vienna ab-initio (VASP) compilado en el cluster "Guane" de la supercomputadora de la Universidad industrial de Santander. Se realizó la sustitución a traves del código SOD obteniendo 11 configuraciones para x= 1, y dos configuraciones para x = 0.5, todas con diferente orden aniónico. Posteriormente se realizó la relajación estructural,encontrando dos configuraciones de mínima energía con ordenamiento aniónico trans y cis, pertenecientesal grupo espacial Immm(S.G.71) y Cmcm(S.G.63), respectivamente. Cálculos de DFT indican que el ordenaniónico cis es energéticamente más favorable que el orden trans. La estructura electrónica sugiere un material aislante con una reducción del bandgap en el punto T' permitiendo la fotocatálisis en el rango visiblepara la división de agua. La estructura fonónica evidencia modos imaginarios que conllevan a desplazamientos atómicos y caída en la simetría, logrando una transición de fase al más favorable modo suave quiral con grupo espacial C2221 (SG. 20).
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    Estudio computacional del sistema de focalización de un haz de iones mediante la lente de plasma
    (Universidad Industrial de Santander, 2021) Quintero Pacheco, Yhonatan; Tsygankov, Petr Anatolievich; Parada Becerra, Fredy Fabián
    En este trabajo se analiza el funcionamiento de la lente de plasma por método analítico y computacional. Mediante el modelo computacional realizado en COMSOL Multiphysics se corroboran los resultados analíticos, garantizando encontrar los valores óptimos para la focalizaciónde haces de iones, con energías del rango de 400eV — 1000eV y con un potencial de 100V, es posiblefocalizar un haz de iones con una distancia focal de 10cm, El trabajo desarrollado permite usar este modelo computacional para futuras investigaciones de la lente de plasma
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    Elaboración de una herramienta para la enseñanza del cambio climático a nivel local para generar conciencia en estudiantes de colegios
    (Universidad Industrial de Santander, 2021) González Matoma, Verónica Patricia; Núñez de Villavicencio Martínez, Luis Alberto
    El presente trabajo muestra el desarrollo una herramienta “offline” e interactiva para la enseñanza delcambio climático en escuelas. El propósito de este proyecto es generar conciencia en estudiantes de escuelas urbanas y rurales sobre el efecto del cambio climático en distintas regiones y, por tanto, motivar acciones de mitigacióny adaptación al fenómeno. Para ello, se adaptó la herramienta “online” Atlas Climático Alemán para el seguimientodel cambio climático por medio de mapas y series de tiempo generadas en Python para comparar datos históricos yactuales. En particular, este cambio se representó con valores absolutos y anomalías climáticas respecto a la normalclimática (1981-2010). También se adaptó la metodología seguida por esta herramienta para generar mapas, considerando la altitud de las estaciones. Los resultados consisten en mapas y gráficos interactivos que ilustran el efecto delcambio climático en los departamentos de Magdalena y Santander por medio de las variables climáticas Temperatura,Precipitación y Nivel del Mar. En específico, se evidencia el incremento de la temperatura media en ambos departamentos, así como el aumento en el nivel del mar en Santa Marta. Finalmente, todo este ambiente se recopiló en formade un libro interactivo en Jupyter Notebooks: VENICE, un Visualizador Interactivo para la Enseñanza Interactiva del Cambio Climático en Escuelas.
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    Estudio numérico de corrientes laminares magnetohidrodinámicas relativistas en un fluido polarizado magnéticamente
    (Universidad Industrial de Santander, 2021) Amado Dugarte, José Miguel; Lora Clavijo, Fabio Duván; Pimentel Díaz, Oscar Mauricio
    La reconexión magnética es un mecanismo natural de conversión de energía que toma lugar en fluidosconductores tales como plasmas. Este proceso transforma la energía magnética del sistema en energía cinética o enenergía térmica. Por lo tanto, este mecanismo ha sido propuesto para explicar las elevadas temperaturas y grandescantidades de energía emitidas en varios sistemas de interés astrofísico. Diferentes modelos teóricos apuntan a quelas corrientes laminares pueden desencadenar el fenómeno de reconexión, lo cual hace que su estudio sea de vitalimportancia para la astrofísica de altas energías. Adicionalmente, simulaciones numéricas han mostrado que la polarización magnética del plasma puede ser relevante en sistemas con presencia de campos magnéticos intensos. Debidoa lo anterior, en el presente trabajo se empleó el formalismo de la Magnetohidrodinámica Resistiva en RelatividadGeneral (GRRMHD) para obtener una primera aproximación a los efectos introducidos por la polarización magnéticaen el proceso de Reconexión. Para llevar a cabo este propósito, esta tesis muestra por primera vez el sistema de ecuaciones correspondiente a la GRRMHD con polarización electromagnética, el cual fue escrito en forma conservativaempleando la formulación de Valencia. Este sistema de ecuaciones fue implementado en el código CAFE considerando un espaciotiempo de Minkowski y polarización eléctrica nula. Esto convierte a CAFE en el primer código queresuelve las ecuaciones de la RRMHD con polarización magnética para materiales lineales e isótropos. Finalmente, sepresentan las simulaciones de Reconexión Magnética considerando como dato inicial una corriente laminar de Harris.Se muestra que la energía magnética disipada será mayor para el caso diamagnético y menor en el paramagnéticorespecto al fluido no polarizado. Sin embargo, las energías cinética e interna específica presentan valores mayores en el caso diamagnético y valores menores en el caso paramagnético comparado con fluido no polarizado.
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    Investigación del efecto del sitio central en el octaedro de la antiperovskita mn3ni y mn3nin
    (Universidad Industrial de Santander, 2021) Triana Ramírez, Evelyn Julieth; García Castro, Andrés Camilo; Bautista Hernández, Alejandro
    La familia de antiperovskitas MnzAN (A = Zn, Cu, Ni, ..) es conocida por exhibir expansión térmica negativa anómalo de Hall (Boldrin et al. 9) y antiferromagnetismo no colineal (Fruchart and F. Bertaut! presente en la estructura magnética de los átomos de manganeso en los planos (111). Estudios previos de este material se han enfocado, en su , efecto 8) (AFM) debido a la frustración magnética mayoría, en hallazgos experimentales y han estado dedicados primordialmente en entender las propiedades magneto-estructurales presentes enestas antiperovskitas. Adicionalmente, una exhaustiva revisión bibliográfica evidenció la carencia de estudios teóricos enfocados en elucidar lainfluencia del sitio central sobre la estructura electrónica de la antiperovskita. Por ende, nuestro estudio se enfocó en investigar teóricamente,mediante cálculos de primeros principios basados en DFT, el efecto del sitio del nitrógeno en las propiedades estructurales y electrónicas en laantiperovskita MnzNiN. Por lo tanto, el análisis consistió en observar cambios en la estructura electrónica por medio de analizar la estructura debandas, densidades de estados y el estado de oxidación de los átomos en presencia y ausencia del nitrógeno considerando los cuatro ordenamientosno colineales antiferromagnéticos permitidos por simetría. Los resultados demuestran una modificación tangible en la estructura electrónica cerca a la energía de Fermi, además de cambios estructurales, asociados al parámetro de red, debido a la incorporación del nitrógeno.
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    Algoritmo de ligaduras de dirac y conteo del número de grados de libertad para la teoría completa de maxwell-proca en espacio-tiempo plano
    (Universidad Industrial de Santander, 2021) Hernández Sanguino, Jessica Andrea; Rodríguez García, Yeinzon; Gómez Díaz, Luis Gabriel
    En la literatura se tiene registro del estudio de teorías de múltiples campos en donde se evidencia no solo la dinámica de estos sino también sus interacciones; sin embargo, no ha sido un tema que haya recibido mucha atención en la construcción de teorías alternativas de la gravedad, hasta hace pocos años. Adicionalmente, se encuentra que las propuestas realizadas en teorías con múltiples campos hasta ese momento fueron construidas con restricciones en las interacciones entre estos o solo permitiendo campos del mismo tipo. Debido a que no se tenía conocimiento de una teoría que incorporara la interacción entre campos de espín uno, masivos y sin masa, recientemente se inició la construcción de la teoría completa de Maxwell-Proca, teoría en la cual no solo se incluye la dinámica de los campos de Maxwell y los de Proca, sino que además, se tiene en cuenta la interacción entre estos. No obstante, su construcción trae consigo un procedimiento que exige, para lograr una adecuada descripción, evitar la presencia de inestabilidades y remover los grados de libertad no físicos que se puedan introducir a causa de la interacción entre los campos. Es este el motivo por el cual se hace imperante la aplicación del algoritmo de ligaduras de Dirac en la teoría completa de Maxwell-Proca, para garantizar la propagación del número de grados de libertad adecuados y, a partir de esto, encontrar las condiciones que se deben imponer sobre la teoría para lograr la descripción consistente con un sistema físico. Cabe aclarar que la teoría es construida en un espacio-tiempo de Minkowski y que su descripción es válida para un número cualquiera de campos interactuantes de Maxwell y de Proca.
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    Acoplamiento espín fonón en la antiperovskita mn3nin
    (Universidad Industrial de Santander, 2021) Flórez Gómez, Leonardo; García Castro, Andrés Camilo; Ibarra Hernández, Wilfredo
    La familia de antiperovskitas de nitruros base manganeso está compuesta por materiales magnéticos que presentan antiferromagnetismo no colineal en presencia de frustración magnética. Dentro de esta familia se encuentra el compuesto MnzNiN el cual fue el objeto deestudio en esta investigación. Diferentes reportes han confirmado la existencia de un fuerte acoplamiento entre la estructura magnética y la estructuracristalina en dicho compuesto. Específicamente, este acoplamiento ha sido confirmado experimentalmente por medio de estudios sobre piezomagne- tismo(Boldrin et al.. siendo muy escasos y debido a esto aún no hay un entendimiento completo del acoplamiento magnetoestructural. Por esta razón, en la presente y expansión térmica negativ: Por otra parte, los estudios teóricos enfocados en antiperovskitas siguen investigación se estudió teóricamente el acoplamiento espín-fonón en la antiperovskita MnzNiN mediante cálculos de primeros principios basadosen DFT. Se calcularon y analizaron las frecuencias de los fonones, los vectores propios y las curvas de dispersión de fonones para cada uno de losordenamientos magnéticos de MnzNiN. En el análisis de resultados se estudió la relación entre el comportamiento de los fonones del material ylos ordenamientos magnéticos que este presenta, teniendo en cuenta los efectos de correlación. De manera específica, se estudió el comportamientode los modos de fonón involucrados en el acoplamiento espín-fonón. Se realizó un estudio de la influencia de los efectos de correlación sobre losfonones y el acoplamiento espín-fonón calculado teóricamente. Por último, se estudiaron los efectos del volumen del sistema sobre la frecuencia de los fonones y se indagó en la importancia del manganeso para el acoplamiento espín-fonón observado en Mn3NiN.
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    Estudio de primeros principios para clústers metálicos de plata y bismuto
    (Universidad Industrial de Santander, 2021) Rodríguez Mendoza, Esteban De Jesús; ZacarÍas da Silva, Edison; Beltrán Ríos, Carlos Leonardo
    El presente informe tiene como finalidad presentar los resultados obtenidos durante la pasantía deinvestigación realizada en la Universidad Estatal de Campinas (Unicamp), bajo la orientación delprofesor Edison Zacarías da Silva. En este se estudiaron las propiedades físicas de clusters de plata (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 nanoaleaciones de plata y bismuto que se puede simular. En general se obtuvo, una mayor magnetizacióndel cluster icosaédrico de plata respecto a los clusters de plata con bismuto ( = 2 ¡u), ubicandoel átomo de bismuto tanto en la posición central del cluster como en la posición lateral. Se estudióla transferencia de carga entre los átomos y la magnetización parcial de cada uno, con lo que seevidenció una transferencia de carga del átomo de bismuto hacia los átomos de plata y como estatransferencia de carga disminuyó la magnetización parcial de los átomos de plata. También se observó un quiebre de la geometría icosaédrica y una menor energía para el cluster de plata con bismutoen posición lateral respecto al cluster de plata con bismuto central (= 0.2339 [Ry]) y una tendenciade los orbitales moleculares a ubicarse en las regiones periféricas de los clusters evitando el átomode bismuto en la posición lateral. Se espera que los resultados obtenidos complementen las investigaciones en curso realizadas por el grupo de investigación “Modelagem Computacional da MateriaCondensada” y ayuden en la comprensión de las propiedades de estas nanopartículas.
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    Estudio del último eclipse cromosférico de zeta aurigae, otoño 2019
    (Universidad Industrial de Santander, 2021) Oliveros Gómez, Natalia Lucia; Schroder, Klaus-Peter; Núñez de Villavicencio Martínez, Luis Alberto; Rosas Portilla, Faiber Danilo
    Los sistemas binarios son objetos de gran importancia en la astrofísica, ya que permiten conocercaracterísticas estelares con alta precisión, y por ende, acercarnos a conclusiones relevantes respecto a la dinámica y evolución de las estrellas. En el presente estudio se realiza un análisis deleclipse cromosférico del sistema binario zeta € Aur en otoño de 2019. A partir de una comparacióndirecta con el acontecimiento bien estudiado del mismo tipo en 1989, para mostrar el grado de variabilidad en escalas de tiempo tan largas. Durante el eclipse, la compañera tipo B, sirve de sondade luz para atravesar la cromosfera de la estrella gigante K desde atrás. Para que la comparaciónsea lo más directa posible, utilizamos las mismas técnicas que se aplicaron a las observaciones de1989. El espectro puro de la gigante K obtenido en eclipse total se sustrajo -en proporción correctay en la misma escala de longitudes de onda- de los espectros compuestos, para obtener el espectropuro de la compañera. Mediante un análisis de la curva de crecimiento, se obtuvo la densidad demasa columnar cromosférica de la estrella gigante para dos puntos de altura diferentes. De esta investigación encontramos que tanto las densidades de columna y sus gradiente de densidad son notablemente diferentes de los valores obtenidos en 1989. Además se confirma que lacromosfera de la gigante ( Aur K es muy variable, a partir de la comparación con observacionesde los años 50, adaptadas a la misma escala de altura. Los notables cambios en el gradiente dedensidad, no pueden explicarse por cambios lentos de un equilibrio hidrostático, sino que debenresultar de procesos altamente dinámicos, dominados por la presión turbulenta.
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    Análisis de sensibilidad para cinco configuraciones de electrodos en sondeos eléctricos verticales
    (Universidad Industrial de Santander, 2021) Becerra Bernal, Andersson Julián; Gómez Ochoa, Hugo Fernando; Castro Dueñez, Heiner Albeiro; Sanabria Gómez, José David
    El método sondeo eléctrico vertical (SEV) es uno de los métodos geofísicos más importantes por susimplicidad en el trabajo de campo y bajo costo de operación, por tal razón es utilizado en diversas investigacionesde interés geofísico como prospección de yacimientos minerales, cartografía geológica, investigaciones geotécnicase hidrológicas, etc. En el presente trabajo se realizará un análisis detallado de la función de sensibilidad o derivadade Fréchet para diferentes distribuciones espaciales de electrodos comúnmente utilizadas en el método geofísicoSEV. Primero, se presenta la teoría general de resistividad eléctrica, analizando la resistividad aparente para un suelohomogéneo y un suelo estratificado de dos capas junto con las principales características del método. Luego se haceuna introducción de manera general al estudio de curvas maestras, el coeficiente de transmisión y penetración de lacorriente. Posteriormente, se utiliza un modelo de tierra homogéneo como modelo inicial para el cual se pueden calcularanalíticamente los valores de la función de sensibilidad, normalizando las curvas de sensibilidad para hacer un análisiscualitativo. Por último, se presentan los resultados y conclusiones de la función de sensibilidad 1D y 2D para lasdiferentes configuraciones de electrodos: Wenner, Schlumberger, Dipolo-Dipolo, Polo-Dipolo y Polo-Polo, permitiendodeterminar las variaciones verticales y laterales de sensibilidad y así determinar las ventajas y desventajas de cada uno de los arreglos. Finalmente se discuten las implicaciones prácticas de los resultados obtenidos.
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    Estudio experimental de la relación entre la coherencia temporal y el grado de polarización de una fuente
    (Universidad Industrial de Santander, 2021) Hernández Cely, Cristian Eduardo; Lizarazo Mejía, Zandra Yoana; Torres Amaris, Rafael Ángel
    La radiación electromagnética que proviene de una fuente es, en general, de carácterestocástico y para el estudio de magnitudes tales como la polarización se debe hacer uso del conceptode coherencia. Esto llevó a definir la matriz de coherencia o de polarización que guarda consigo lainformación de las correlaciones temporales de cada componente del vector campo eléctrico y desu estado de polarización. Una de estas magnitudes es el valor del grado de polarización, el cualestá relacionado con la correlación temporal de las componentes del campo eléctrico, y determinasi una fuente puede emitir luz totalmente polarizada, parcialmente polarizada o no polarizada. Larelación entre la coherencia temporal de una fuente y su estado de polarización ha sido estudiado enlas últimas décadas para intentar describir la dinámica de la polarización de una fuente, y aunquese han desarrollado muchos métodos y modelos, aún quedan elementos por responder como larelación entre el tiempo de polarización y las correlaciones temporales de la radiación. En estetrabajo se propone como principal objetivo el estudiar la relación entre la coherencia temporal deuna fuente y su grado de polarización a través del fenómeno de la despolarización. Se diseñaron unade serie montajes experimentales que permiten descorrelacionar temporalmente dos componentesortogonales del campo eléctrico de manera controlada para distintas fuentes: un láser He-Ne, undiodo láser, un diodo LED rojo y blanco. Los resultados experimentales evidencian la conexiónentre el tiempo de coherencia de la luz de estas fuentes y su grado de polarización además de sus principales consecuencias.
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    Eficiencia de los indicadores cinemáticos para la identificación de fusiones de galaxias
    (Universidad Industrial de Santander, 2021) Carvajal Bohórquez, Cristian Rolando; Basto Pineda, Juan Carlos; Núñez de Villavicencio Martínez, Luis Alberto
    Recientes observaciones de galaxias han revelado que la historia cósmica de formación de estrellastuvo su pico en z — 1— 3. En esta época las galaxias ensamblaron la mayor parte de su masa estelar, y se comenzó a establecer la clasificación de estructuras y morfologías que vemos hoy. Se hanpropuesto dos mecanismos principales de aprovisionamiento de gas para sustentar la elevada tasade formación estelar observada. Estos son la acreción suave y continua de gas frío desde filamentoscósmicos y la acción de sucesivas fusiones de galaxias ricas en gas. Entender la importancia relativa de estos mecanismos es determinante para la comprensiónde los modelos de formación y evolución de galaxias en un contexto cosmológico. Para resolveresta dicotomía se han propuesto indicadores cinemáticos que permitan identificar las galaxias enproceso de fusión; pero la limitación intrínseca de las observaciones ha impedido establecer undiagnóstico definitivo. Por ese motivo es preciso continuar investigando, para establecer la eficiencia real de los indicadores propuestos. En este trabajo realizamos un estudio sistemático con experimentos controlados para estimar laeficiencia de los indicadores observacionales Va.sym Y Tasym Propuestos en Shapiro y cols. (2008).Empleamos observaciones sintéticas generadas a partir de las simulaciones hidrodinámicas de galaxias en curso de fusión MIRAGE (Perret y cols., 2014), diseñado para emular nuestro conocimiento de las condiciones físicas del Universo en 2 = 1— 3. Como conclusión se determinó que el40 % de las fusiones de galaxias y el 87 % de las galaxias tipo disco son identificadas correctamente, pero se evidenció un sesgo sistemático de los clasificadores al identificar incorrectamente másdiscos. La proporción de fusiones de galaxias identificadas correctamente aumenta en función dela resolución espacial, al igual que el número de sistemas tipo disco mal clasificados. Sin embargo,estos resultados pueden estar influenciados por la predominancia de discos en la muestra o por lascaracterísticas de la simulación utilizada, en la cual se forman grumos de formación estelar conuna dinámica peculiar.
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    Generación de un modelo para la extracción de la topología de una red compleja a partir de la evolución de las interacciones entre agentes sociales
    (Universidad Industrial de Santander, 2021) Rico Aparicio, Steven Fernando; Martínez Huartos, Johann Heinz; Núñez de Villavicencio Martínez, Luis Alberto
    La Ciencia de Redes es una rama de la Física conocida por su transdisciplinariedad. Esta estudiasistemas provenientes desde la propia Física, hasta sistemas de la Biología, las Ciencias Sociales,la Economía, entre otros campos, y se enfoca en la colectividad de los agentes que componen elsistema, centrándose en sus interacciones. Este proyecto se basa en la perspectiva de red de unsistema social específico como sistema colectivo, el deporte del Fútbol. El estudio de deportes colectivos como este, es posible gracias al creciente surgimiento de modelos físicos y matemáticosque lo permiten. Sin embargo, existen dos aspectos relevantes que restringen la construcción deuna red de pases. Por un lado, la creación de estas redes se basa en el conocimiento previo delos enlaces que conforman los sistemas deportivos. Por otro lado, existen vastas limitaciones en elacceso a estos datos de los sistemas futbolísticos. Este proyecto propone una alternativa para la reconstrucción de una red compleja de fútbol sinconocimiento previo de los enlaces entre los jugadores. Para esto, se propone trabajar sobre losdatos de rastreo (Tracking), datos en bruto que contiene información espacial (posición) y temporal (tiempo) de los agentes en la cancha. El proyecto pretende generar e identificar los enlaces quedefinen la red de pases a partir de estos datos alternos. Para esto, se desarrolla un modelo físico dedriven-data que actúa bajo la restricción de una condición espacial (p) y una condición temporal(7). Gracias al análisis de diferentes técnicas estadísticas sobre un espacio de configuración de losanteriores parámetros, se obtuvo como resultado una combinación de parámetros óptimos (p”, 7”)bajo la cual el modelo recupera los enlaces del sistema con una eficiencia mayor al 91 %. Al mismotiempo, se capturan los coeficientes de red del Shortest Path y del Clustering, con un error menoral 10%. Por lo que conocemos, esta es la primera aproximación en la reconstrucción directa deredes deportivas de fútbol, con base en la Física de sistemas complejos. El modelo propuesto secomporta con alta eficiencia, sin la necesidad de conocimiento previo de los enlaces del sistema.También se aporta a la aplicación de la ciencia de redes en sistemas sociales como los deportescolectivos.
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    Desarrollo de un nuevo método para la caracterización del retardo efectivo de fase introducido por láminas delgadas de birrefringentes lineales
    (Universidad Industrial de Santander, 2021) Pabón Niño, Jhon Stivenson; Torres Amaris, Rafael Ángel
    La luz polarizada es usada en diversas aplicaciones, industriales y en laboratorios. Debido a esto, para el desarrollo de futuras aplicaciones es muy útil la caracterización de las propiedades ópticas de los materiales, por ejemplo la birrefringencia, la cual está presente en estructuras anisotrópicas como cristales, polímeros y estructuras biológicas como colágeno y materiales a base de celulosa como el celofán, el cual ha sido descrito como un retardador de media onda. Sin embargo, se espera que el material sea no homogéneo, es decir, en cada sección del celofán presente un retardo de fase diferente dado por factores como espesor no homogéneo o porosidad, ya que no fue creado con fines ópticos. Por esto proponemos un método para caracterizar la birrefringencia de la muestra rotatoria basado en la ley de retardadores lineales, que caracteriza los estados de polarización emergentes de una birrefringente lineal cuando pasa un haz polarizado. Por tanto, el desfase del retardador se obtiene mediante la curva geométrica de la intersección de la esfera de Poincaré con un cono de ángulo δ, que representa el desfase, se identificó que el método funciona independiente al estado de entrada polarizado, y se clasificó un caso particular, cuando el cono es tangente a la esfera y este permite medir el retardo de fase usando sólo la elipticidad del estado de entrada. Este método no requiere de elementos adicionales como placas retardadoras, compensadores o analizadores, lo que implica una reducción del error instrumental, ya que solo es necesario conocer dos estados de polarización específicos que ofrecen practicidad y sencillez; el estado de polarización de entrada y un estado emergente, además permite identificar el eje rápido y el eje lento del birrefringente. Finalmente, el método se evaluó experimentalmente mediante la caracterización de la birrefringencia de tres muestras de celofán usando un estado de entrada linealmente polarizado y se verificó la generalidad del método usando varios estados elípticos siendo uno de estos el caso partícular. Se logró medir la no-homogeneidad del material con el método generado de caracterización y se visualizó usando microscopía DIC, además se propuso una posible aplicación para la generación de haces vectoriales mediante el método de máscaras de celofán verificada mediante simulaciones utilizando la caracterización obtenida.
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    Estudio del mecanismo de la generación de la coherencia en la emisión estimulada con fotones libres
    (Universidad Industrial de Santander, 2020) Borrero Landazabal, Daniel Fernando; Torres Amaris, Rafael Ángel
    La emisión estimulada se caracteriza por ser el único fenómeno que permite clonar el estado cuántico de un fotón, es decir, el fotón emitido tiene la misma energía, polarización y está en fase con el fotón incidente. Este hecho diferencia la emisión estimulada de la espontánea, en la cual el fotón emitido tiene una energía, polarización y fase aleatoria. Además, la emisión estimulada es el proceso fundamental para conseguir radiación coherente en un sistema LASER cuya coherencia está limitada solo por la emisión espontánea, debido a que el fotón emitido por emisión estimulada no es idéntico con el fotón emitido por emisión espontánea. No obstante, los modelos actuales para describir el estado de un fotón presentan la falencia de no poder distinguir entre dos fotones que tengan la misma energía y polarización, y más aún, ningún modelo asocia alguna fase a estos estados. En este trabajo se propone una nueva descripción del fotón como un paquete de ondas de estados coherentes, el cual se denomina aquí como un Fotón de Fase, y se demuestra que este estado constituye una representación válida del fotón, con la cual, se logra encontrar una función de onda que es solución a la ecuación de onda cuántica relativista del fotón, y que además tiene una fase global asociada, permitiendo así distinguir entre dos fotones que tengan la misma energía y polarización por medio de la fase asociada a cada fotón. Finalmente, haciendo uso de los operadores bosónicos de creación y aniquilación para estos fotones de fase, se modifica el Hamiltoniano de interacción de Jaynes-Cummings y se logra mostrar que esta descripción permite entenderla emisión estimulada como una clonación del estado del fotón, donde, además, los fotones comparten la misma fase y su estado es diferente a un fotón emitido por emisión espontánea.
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    Propiedades magnetoeléctricas de puntos cuánticos acoplados lateralmente
    (Universidad Industrial de Santander, 2020) Navas Colmenares, Cristian Gerardo; García Russi, Luis Francisco
    El progreso alcanzado recientemente en la fabricación de puntos cuánticos autoensamblados de tamaños nanométricos, depositados sobre un sustrato, abren nuevas posibilidades prometedoras en la miniaturización de los dispositivos micro- y opto-electrónicos. Los puntos cuánticos en el proceso de fabricación pueden agruparse en unos “clústeres”, formados por varios puntos quánticos acoplados horizontalmente. En este trabajo de grado, se analizan los espectros de energía de puntos cuánticos semiconductores acoplados horizontalmente en los arreglos espacialmente asimétricos, y en la presencia de campos eléctricos y magnéticos externos. El estudio se inicia con el análisis de efectos de variación de la morfología y de campos externos sobre el espectro energético de un electrón confinado en un punto cuántico aislado en las aproximaciones de masa efectiva y adiabática que permiten reducir el problema actual a una ecuación de Schrödinger para electrón confinado en un potencial bidimensional espacialmente asimétrico. Para solucionarla en el trabajo fue desarrollado un algoritmo y el software correspondiente basado en el uso del método de expansión en la serie de Fourier doble. La modelación del potencial confinamiento en el trabajo numérico se realizaron a partir de los escaneaos experimentales publicados en literatura para estructuras con diferentes morfologías, cilíndricos, ovalados, anillos aislados y concéntricos. Para extender la técnica numérica de análisis as los clústeres de puntos cuánticos en el trabajo se propuso un nuevo método de encapsulación y de diferentes transformaciones de tipo rotación, compresión y reflexión. La técnica desarrollada fue aplicada para analizar los espectros de los clústeres con dos y cuatro puntos cuánticos con diferentes perfiles: en forma de una lente, un anillo, un anillo con doble borde y un anillo con triple borde. Se presentan unos nuevos resultados que permitieron analizar la dependencia de los espectros energéticos, de los clústeres formados por estas estructuras, de sus características estructurales tales como, de la morfología, del tamaño, de la asimetría, de la separación entre de los puntos cuánticos, del número de puntos cuánticos en un clúster y además de los campos magnético y eléctrico externos. El análisis de los resultados obtenidos muestra una alta sensibilidad del espectro energético de los clústeres a la variación de todos estos factores.
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    Nuevo método para determinar los pesos estadísticos de radiación y tejido humano en la evaluación de dosis de radiación absorbida efectiva para la aviación en la atmosfera terrestre
    (Universidad Industrial de Santander, 2020) Perez Arias, Cesar Yohan; Quiñonez Granados, Fernando Andrés; Núñez de Villavicencio Martínez, Luis Alberto
    El propósito de este trabajo fue desarrollar un método de determinación de los pesos estadísticos de radiación wR y tejido wT, en el cálculo de dosis de radiación efectiva absorbidas por humanos adultos que vuelan en la ruta aérea comercial Dubái (OMDB)- Los Ángeles (KLAX) en condiciones seculares extremas, con una rigidez de corte del 0,4 GeV y acorde a un ciclo solar mínimo. El modelo antropomórfico de los tripulantes del avión, lo representamos como esferas de tejido, para un hombre adulto promedio con una masa de 75 [Kg]. Los resultados de dosis efectiva durante el vuelo, es prácticamente el doble que el límite umbral ocupacional durante un año, con una dosis efectiva de 39,93 [mSv/año], del valor de referencia propuestos por la ICRP-103, con una dosis efectiva 20 [mSv/año]. Además, se logró hacer el cálculo de las dosis absorbidas debida a la radiación Cherenkov producida por el paso de partículas cargadas en nuestro maniquí de prueba. Se observó una mayor producción de fotones Cherenkov en la banda UVC (100-280nm) del ultravioleta y prácticamente contribuye en la mayor parte la dosis absorbida. Los resultados de estas dosis no superan los límites ocupacionales. Por simplicidad de los cálculos, no se consideró el fuselaje del avión.