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Todos los materiales en la naturaleza son de alguna forma magnéticos ya que están constituidos por momentos magnéticos elementales que se acoplan mediante la denominada interacción de intercambio, dando así lugar a un momento magnético neto que por unidad de volumen se denomina magnetización. Todo material está compuesto por átomos y estos a su vez poseen electrones; de modo que, en principio todo material es afectado magnéticamente si se encuentra en presencia de un campo magnético externo, y la respuesta a este estímulo se determinar´a por la intensidad de dicho campo externo [1]. En la actualidad las tendencias del crecimiento tecnológico e industrial radican en el diseño y síntesis de materiales magnéticos, donde muchos de los esfuerzos e investigaciones están encaminados a la fabricación controlada y los métodos de caracterización de sistemas magnéticos. En las últimas décadas se puede apreciar el incremento del estudio, y por ende la extensión, de los llamados materiales nanoestructurados, ya que estos presentan propiedades que son diferentes a las que muestra el material en forma masiva. En el presente trabajo se analizaron mediante simulación Monte Carlo y algoritmo tipo baño térmico las propiedades termomagnéticas de un sistema ferromagnético de momentos magnéticos enteros S = 2 y Q = 1, considerando interacciones a primeros vecinos, segundos vecinos tipo en la red e interacciones con un campo magnético externo h. Donde se analizaron los efectos del parámetro de intercambio J y un campo magnético h sobre las propiedades del sistema mediante los diagramas de fase a temperatura finita de las magnetizaciones, la susceptibilidad magnética, el calor específico y la temperatura crítica.

Se realizó un estudio mediante simulaciones computaciones de primeros principios, en el marco de la teoría del funcional de la densidad (DFT), donde se observan los efectos que generan las adiciones de clústeres de cobre (Cu3 y Cu4) a las propiedades estructurales y electrónicas de la superficie 001 de dióxido de titanio (TiO2) en fase anatasa. Para esto tuvimos en cuenta la aproximación de gradiente generalizado (GGA) en la parametrización de Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE), también la corrección de Hubbard (U) tanto para los átomos de titanio Ti como para los átomos de cobre Cu. Entre los resultados, se evidenció el carácter semiconductor de la superficie de TiO2 a partir de cálculos de la densidad de estados, también se encontró que al adicionar clústeres de cobre se originan estados intermedios en la banda prohibida de energía, tales como, estados vacíos cercanos a la banda de conducción debido a orbitales p de átomos de cobre y formación de polarones debido a especies Ti3+; estos estados intermedios causan una reducción de la banda prohibida de energía, por lo que la superficie 001 de TiO2 podría absorber luz visible, con lo cual se esperaría mejoras en las propiedades fotocatalíticas del compuesto Cu/TiO2.

En el presente trabajo de grado se determinaron las propiedades estructurales y electrónicas de superficie de dióxido de titanio (TiO2), con adición de impureza de cerio (Ce). Para ello, se realizaron simulaciones de primeros principios en el marco de la teoría de la funcional de la densidad (density functional theory, DFT) aplicando el método de pseudopotencial, implementado en el paquete computacional Quantum ESPRESSO. Para la interacción electrón–electrón se utilizó la aproximación de gradiente generalizado (Generalized Gradient Approximation: GGA) en la parametrización de Perdew - Burke - Ernzerhof (PBE) y se tuvo en cuenta la corrección de hubbard (U) para los átomos de titanio. Inicialmente, se optimizaron los parámetros estructurales; en esta instancia se determinó la energía del estado base de la superficie limpia y de la superficie dopada. Entre los resultados encontrados se evidencio el carácter semiconductor del TiO2 a partir de cálculos de la densidad de estados, además se pude determinar que al introducir un átomo de cerio en la superficie del dióxido de titanio podría proporcionar mayor actividad fotocatálitica en la degradación de contaminantes, reducir la banda de energía, brindando mejor aprovechamiento del espectro visible.

En este trabajo, se estudiaron los efectos de impurezas del Cerio sobre las propiedades estructurales y electrónicas de Óxido de Zinc en su fase Wurtzita, mediante simulaciones computacionales utilizando la Teorı́a del Funcional de Densidad (DFT), para ello se usó la aproximación de gradiente generalizado en la parametrización de Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE). El interés en estudiar teóricamente las propiedades del semiconductor Óxido de Zinc (ZnO) cuando es dopado con Cerio (material perteneciente al grupo de los lantánidos), se debe a que recientemente estudios experimentales han comprobado que este material posee características de gran interés para aplicaciones fotocatalı́ticas, equipos eléctricos, tratamientos de aguas residuales y lubricantes. Se inició con la caracterización de los parámetros estructurales del material ZnO, seguidamente de un estudio electrónico mediante las densidades de estados total y parcial, posteriormente se procedió a estudiar los efectos de impurezas del cerio en el bulk ZnO a una determinada concentración, se obtuvo cambios en los parámetros estructurales y en las propiedades electrónicas por medio de un estudio de densidad de estados parcial y total.

En este trabajo de grado se determinaron los modos normales de vibración del compuesto óxido de zinc dopado con cerio (Zn1−xCexO en el intervalo 0 ≤ x ≤ 0.05), el cual fue sintetizado mediante el método sol-gel. Fueron realizadas mediciones en un espectrómetro Raman y posteriormente se clasificaron los distintos modos encontrados en los espectros, aquí se evidenciaron los modos característicos del óxido de zinc tipo wurtzita, así como también una señal correspondiente a un modo activo Raman del CeO2. Se calculó la intensidad integrada de los modos E2low, E2high y LO, y sus respectivas anchuras medias, evidenciando una mayor intensidad en los modos asociados al tetraedro para la concentración x = 0,00.

Mediante simulaciones computacionales de primeros principios, en el marco de la teoría del funcional de la densidad (DFT), se realizó un estudio de los efectos que tienen las vacancias de oxígeno sobre las propiedades estructurales y electrónicas del dióxido de titanio (TiO2) en fase anatasa. Para ello se usó la aproximación de gradiente generalizado en la parametrización de Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE), al igual que la corrección de Hubbard (U). Entre los resultados encontrados se evidencio el carácter semiconductor del TiO2 a partir de cálculos de la densidad de estados y también se determinó que las vacancias de oxígeno producen estados intermedios en la banda prohibida de energía, observando que estos últimos están constituidos principalmente por orbitales d de átomos de titanio próximos a la vacancia.

In this work, a Mössbauer study and SEM-EDX analysis of a total of 8 archaeological samples (F7, F8, F9, F10, F11, F12, F13, F14) from the study “Prospección e Inventario Arqueológico de la Vereda Betania, Municipio El Carmen de Viboral (Antioquia)”. The samples basically correspond to ceramics, faience and tiles. From 71 archaeological sites corresponding to occupations by pre-Hispanic agricultural societies, and recent or postcolonial occupations, possibly from the time of the Republic. The Mössbauer study allowed us to characterize these samples and, likewise, associate them with certain minerals that were identified from the hyperfine parameters obtained from the fit of the spectra. The adjustment of the spectra was done through the "RECOIL" program, using a model of Lorenzian sites, where sites associated with doublets and/or sextets were considered. What allowed to identify that all the samples consisted of silicate phases that contained divalent and trivalent iron. Additionally, we were able to identify that two of the samples exhibit minor magnetic phases. The SEM-EDX analysis allowed us to identify the elements that compose the samples and in what quantity these elements are found. Highlighting that the elements with the highest concentration in all of them are Oxygen (O) and Silicon (Si).

En este trabajo se estudian los energéticos en la interfaz T-MnO2/grafeno, tales como; la energía de formación, energía de enlace, el trabajo de adhesión y la energía de la interfaz. Los cálculos se realizaron utilizando la Teoría del Funcional de Densidad (DFT) en el marco de la aproximación del gradiente generalizado (GGA) de Perdew - Burke-Ernzerhof (PBE). La interfaz se modeló usando el esquema de slab periodico. Acoplando una monocapa de √3 × √3 T-MnO2 a una monocapa de 2×2-Grafeno. Los valores obtenidos para la energía de formación Ef, la energía de enlace Eb, el trabajo de adhesión Wad y la energía de la interfaz Eint son; -20.30 meV/Å^2, -22.17 meV/Å^2, 20.30 meV/Å^2 y 23.20 meV/Å^2, respectivamente. Los valores negativos obtenidos para la energía de formación, muestran que la heteroestructura es termodinámicamente estable, lo que sugiere que la heterobicapa se puede crecer fácilmente en el experimento. El patrón de acople y sus energías de enlace, más que la interacción débil de van der Waals (vdW), sugiere la estabilidad de la interfaz. Finalmente, las energías de interfaz similares para diferentes geometrías interfaciales, indican que el menor valor para la energía de la interfaz es la geometría interfacial más estable.

El cáncer es la segunda causa de muerte en el mundo, este se origina cuando las células sanas cambian y proliferan sin control, formando una masa llamada tumor. Ocasiona cada año 10 millones de defunciones. Aproximadamente, una de cada seis defunciones en el mundo se debe a esta enfermedad [1]. Existen muchas técnicas imanológicas que permiten la detección y diagnosticó del cáncer de hígado, como son resonancia magnética y tomografía computarizada (TAC). También existen técnicas invasivas que permite localizar algunos tipos de tumores. Hoy día algunos cánceres de hígado se pueden detectar mediante pruebas que se realizan en personas con alto riesgo y que no presentan síntomas, pero la mayoría de los cánceres hepáticos se detectan porque están causando síntomas, estos se detectan mediante imágenes diagnósticas [4].Teniendo en cuenta la gran importancia de estudiar este tipo de cáncer, en el presente trabajo se hace un estudio que permite el diagnosticó del cáncer de hígado, haciendo uso del algoritmo de clúster cuántico, imágenes de resonancia magnética (RMI) y tomografía computarizada (TAC), que permita estadificarlos de acuerdo al protocolo de la Organización Mundial de la Salud (OMS) [1].

Se caracterizó un sistema ferrimagnético de espines 𝑆=1 y 𝜎=2 alternados sobre una red cuadrada. La caracterización, se hizo a través de los diagramas de fase de la magnetización, la susceptibilidad y el calor específico del sistema utilizando una simulación computacional basada en un método Monte Carlo, implementando un algoritmo tipo baño térmico. También, se consideraron dos modelos ferrimagnéticos. El primero con acoplamientos entre iones a primeros vecinos (𝑆↔𝜎) e interacciones de campos cristalinos (D1, D2) y magnético externo (h), los cuales describen el modelo J1 – D1 – D2 – h (D2 varía). El segundo, con interacciones a segundos vecinos para los iones de tipo 𝜎 (𝜎𝑖↔𝜎𝑗) e interacciones de campos cristalinos (D1, D2) a través del modelo J1 – J3 – D1 – D2 (D1 varía). Así mismo, se encontraron temperaturas críticas, transiciones de fase de primer orden y temperaturas de compensación. Con ayuda de esto, se halló una relación entre la temperatura crítica y los campos de anisotropía. Finalmente, se observaron a bajas temperaturas picos no críticos debido al reordenamiento de los espines en las subredes, consecuencia directa de los campos cristalinos dados en el Hamiltoniano de interacción.

En el presente trabajo se determinó la longitud del enlace Zn-O en el semiconductor ZnO dopado con Ce teniendo en cuenta una relación molar de dopado sustitucional x = 0, 01 − 0, 05, utilizando mediciones de difracción de rayos X (DRX) y espectroscopía infrarroja con transformada de Fourier (FTIR). Por DRX se encontró la fase wurzita, se calcularon los parámetros de red y con estos datos se calculó la longitud del enlace. Por FTIR se hallaron los modos de vibración característicos mediante el ajuste por de deconvolución de los espectros en el intervalo de 600- 400 cm−1 , con el fin dedeterminar la posición exacta de los picos asociados a los modos fonónicos de ZnO y así con la posición de modo E1(TO) se calculó la longitud del enlace. Con la técnica FTIR se encontró que la longitud del enlace crece con el aumento del dopado con cerio, mientras que con DRX se observó que la longitud del enlace tiene variaciones poco significativas.

En este trabajo se reportan los parámetros cinéticos del pico principal de la Curva de brillo termoluminiscente (TL) de dos muestras de alúmina pura (ALO3 y ALO5) irradiadas a diferentes dosis, con el objetivo de analizar el comportamiento del material en la medida que se incrementa la dosis. La lectura TL de ambas muestras se realizó por medio de un TLD 4500 fabricado por Bicron®. Los espectros fueron tomados a temperatura ambiente en el laboratorio de Caracterización de Materiales del Departamento de Física de la Universidad de Córdoba. Las pastillas fueron irradiadas a diferentes dosis usando un acelerador lineal (LINAC) de 6 MeV, en aire a temperatura ambiente ubicado en el Instituto Médico de Alta Tecnología (IMAT) de la ciudad de Montería. Para llevar a cabo un análisis cinético detallado en las dos muestras, se utilizaron los métodos de ascenso inicial (Initial Rise, IR), forma del pico (Peak shape, PS), pico de brillo completo (Whole glow peak, WGP) y ajuste de curvas (Curve fitting, CF). Los resultados muestran que las matrices de alúmina contienen más de un tipo de trampas debido a los varios puntos de máxima intensidad de emisión luminosa en la curva TL o picos de brillo. Las curvas de brillo de ambas muestras puras (ALO3 y ALO5) exhibieron un total de tres picos de brillo experimentales, la menor intensidad de la señal es exhibida por ALO3. El comportamiento de la energía de activación E, el factor de frecuencia S y el parámetro de orden b, en general es independiente de la dosis para ambas muestras.

El protocolo de swapping es un proceso que permite activar las correlaciones cuánticas en un par de partículas que inicialmente no presentaban ninguna correlación. Por otro lado, los KLM-SLOCC son un grupo selecto de las SLOCC (stocastic local operations and classical comunication) que toman a un estado y lo llevan a su forma máximamente correlacionada, es decir, a su forma Bell diagonal. Hasta la fecha, el protocolo de swapping y las KLM-SLOCC han sido estudiadas por separado y por ende, uno de los propósitos de este trabajo es combinar ambas herramientas y evaluar qué combinación de protocolos; swapping + KLM-SLOCC ó KLM-SLOCC + swapping optimiza el comportamiento de las correlaciones cuánticas. De igual forma, en el transcurso del documento daremos prioridad a una correlación cuántica introducida recientemente denominada “Obesidad” que ha demostrado ser menos restrictiva que el entrelazamiento y está directamente relacionada con el volumen del elipsoide de steering. En este trabajo, presentamos primeramente tres resultados analíticos para el protocolo swapping organizados de forma constructiva. En el primero mostramos que la no-localidad de Bell, EPR-steering, utilidad para teletransportación, entrelazamiento y obesidad cuántica de un estado bipartito son conservadas cuando se lleva a cabo el protocolo swapping entre este estado y uno de la base de Bell, en el segundo se muestra el protocolo swapping entre dos estados generales al proyectar en uno de los elementos de la base de Bell y en el tercero mostramos de forma analítica el protocolo swapping entre dos estados generales al utilizar un conjunto de medidas genelares. Posteriormente y en base a los resultados anteriores mostramos un análisis del comportamiento de las correlaciones cuánticas bajo los procesos S+F y F+S, donde por medio de simulaciones numéricas para diversos estados pudimos notar que el proceso F+S optimiza mejor las correlaciones cuánticas. Finalmente, en el segundo capítulo de resultados mostramos una expresión analítica general para la obesidad cuántica del estado resultante del protocolo swapping al utilizar un conjunto de medidas generales. Seguidamente, utilizando estados tipo X mostramos que la obesidad cuántica de los estados resultantes del proceso F+S es mayor a la obesidad de los estados resultantes del proceso S+F. Este último hecho es demostrado gráficamente por medio de simulaciones numéricas para 10^{6} estados tipo X aleatorios.

Aplicamos técnicas de simulación Monte Carlo para estudiar el comportamiento magnético de un sistema de Ising mixto en una red cuadrada, donde los espines S=±3/2,±1/2 se alternan con los espines σ=±5/2,±3/2,±1/2 en dos subredes interpenetrantes A y B, respectivamente. El Hamiltoniano del sistema contiene una interacción ferrimagnética a vecinos más cercanos y un campo magnético longitudinal. Calculamos la dependencia de la magnetización total, las magnetizaciones de las subredes, la energía y la susceptibilidad magnética, con el campo magnético y su dependencia con la temperatura para un campo fijo. Descubrimos que bajo la influencia del campo magnético el sistema antes mencionado presenta un fenómeno interesante asociado con una inversión de las magnetizaciones de subredes a bajas temperaturas. Descubrimos que nuestro sistema no tiene temperaturas de compensación. Además, vemos que el campo magnético suaviza la transición entre la fase ordenada y la paramagnética. Finalmente presentamos un diagrama de fase con las temperaturas críticas en términos del campo magnético.

En el presente trabajo se implementó un sistema para la caracterización eléctrica de materiales basado en una fuente de corriente Keithley DC-AC modelo 6221 y un nanovoltímetro Keithley modelo 2182A. El sistema construido permite medidas de resistencia eléctrica de muestras en forma de cilindros largos (cable) y paralelepípedo, utilizando el método de cuatro puntas o método Kelvin, y el método Van der Pauw a partir de los cuales se determina la resistividad del material. Las medidas pueden realizarse en modo manual o en modo automático con ayuda de un PC y el software respectivo. Se reportan además, medidas de resistividad eléctrica a temperatura ambiente de una muestra conductora de cobre en forma de cilindro y de muestras rectangulares de zinc y plomo, comparando los resultados con lo reportado en la literatura.