Book Abstracts 3rd IMRMPT

8/19/2019 Book Abstracts 3rd IMRMPT

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Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rd y Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología




Ely Dannier V. NiñoIMRMPT

Ely Dannier V. NiñoEditor y Coordinador de Diagramación

German Quiñonez Diseño Carátula

German Quiñonez Diseño Web

Fredy Humberto VeraProgramación Web

Información Dirección Postal de la Memoria

Ely Dannier V. NiñoLaboratorio de Física y Tecnología del Plasma y Corrosión - FITEKUniversidad Industrial de Santander - UISCarrera 27 Calle 9. PBX +57 7 634 40 00 Ext. 1057Bucaramanga – Santander - ColombiaE-mail: [email protected] - [email protected]

Copyright © 2015 UIS – FACULTAD DE CIENCIAS, ESCUELA DE FISICA. Libro de Resúmenesdel Tercer Encuentro Internacional de Investigadores en Materiales y Tecnología del Plasma – 3rdIMRMPT Primer Simposio en Nanociencia y Nanotecnología, ISSSN xxx-xxx-xxxx-xx-x. 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.

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Directivas Universidad Industrial de Santander

Álvaro Ramírez GarcíaRector

Luis Eduardo Becerra ArdilaVicerrector Administrativo

Jaime Enrique Meneses FonsecaVicerrector de Investigación y Extensión

Jhaneth Aide Perea VillamilVicerrector Académico

German Moreno ArenasDecano Facultad de Ciencias

Jorge Humberto Martinez TellezDirector Escuela de Fisica

Valeriy Dugar-ZhabonDirector Grupo de Investigacion FITEK

Comité Organizador Local

Eduardo Alberto Orozco Ospino (Coordinador)

José José Barba OrtegaFernando Durán FlórezGermán Moreno ArenasDavid Alejandro Miranda MercadoClaudia Paulina Gonzáles Cuervo

Comité Académico Nacional

Héctor Jaime Dulce MorenoFacultad de Ciencias BásicasUniversidad Francisco de Paula Santander – Cúcuta

José José Barba OrtegaDepartamento de FísicaUniversidad Nacional de Colombia - Bogota

Miryam Rincón Joya

Departamento de FísicaUniversidad Nacional de Colombia - Bogota

Juan José Pavón Palacio

Programa BioingenieríaUniversidad de Antioquia – Medellín

Henry Riascos LandázuriDepartamento de FísicaUniversidad Tecnológica de Pereira - Pereira

Valeriy D. Dugar-ZhabonDirector Grupo FITEK, Escuela de FísicaUniversidad Industrial de Santander - Bucaramanga




Eduardo Alberto Orozco OspinoEscuela de FísicaUniversidad Industrial de Santander - Bucaramanga

David Alejandro Miranda MercadoEscuela de Física

Universidad Industrial de Santander - Bucaramanga

William Gutierrez NiñoEscuela de FísicaUniversidad Industrial de Santander - Bucaramanga

Arturo Plata Gómez

Escuela de FísicaUniversidad Industrial de Santander - Bucaramanga

Rafael Cabanzo Hernández

Escuela de FísicaUniversidad Industrial de Santander - Bucaramanga

Jorge Martínez TéllezDirector Escuela de FísicaUniversidad Industrial de Santander - Bucaramanga

Germán Moreno Arenas

Decano Facultad de CienciasUniversidad Industrial de Santander - Bucaramanga

Darío Yesid Peña BallesterosEscuela de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de MaterialesUniversidad Industrial de Santander - Bucaramanga

Alejandro David Martínez Amariz

Universidad Pontificia Bolivariana – BucaramangaUniversidad Industrial de Santander - Bucaramanga

Aduljay Remolina Millan

Facultad de Ingeniería MecánicaUniversidad Pontificia Bolivariana - Bucaramanga

Claudia Paulina González CuervoDepartamento Ciencias Básicas

Universidad Pontificia Bolivariana – Bucaramanga Jesús David González

Facultad de IngenieríasUniversidad del Magdalena – Santa Marta

Cesar Augusto Rodríguez AdarmeCEO Structural SynergyUniversidad del Valle

Fernando Durán Flórez

Departamento Ciencias BásicasUniversidad Pontificia Bolivariana - Bucaramanga

Hermes Barrera Ávila

Director Departamento Ciencias BásicasUniversidad Pontificia Bolivariana - Bucaramanga

Carlos Javier Jaimes OchoaDepartamento Ciencias BásicasUniversidad Pontificia Bolivariana - Bucaramanga

Luis Carlos Caicedo BarreraDepartamento Ciencias BásicasUniversidad Pontificia Bolivariana - Bucaramanga

Fredy Fabián Parada BecerraUniversidad Industrial de Santander - Bucaramanga

Hernán Alfonso Garnica

UEN TecnologíasCorporación para La Investigación de la Corrosión – Piedecuesta




Comité Académico Internacional

Petr Tsygankov

Universidad Técnica Estatal de Bauman – MoscúRusia

Jean Paul AllainUniversity of Illinois at Urbana – ChampaignEstados Unidos

Edmanuel Eduardo Torres Amarís

Instituto Tecnológico de Massachusetts – MassachusettsEstados Unidos

Wilson Vesga RiveraUniversidad de Cranfield – CranfieldReino Unido

Eduardo Méndez MoralesUniversidad de la República – MontevideoUruguay

Rogelio Ospina Ospina

Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas – Rio de JaneiroBrasilElvis Oswaldo López MezaCentro Brasileiro de Pesquisas Físicas – Rio de JaneiroBrasil

Humberto José Jiménez

Fundación para el Desarrollo de la Ciencia y la Tecnología en el Estado Bolívar y Universidad NacionalExperimental Politécnica Antonio José de Sucre – Puerto OrdazVenezuela

Sergio Eduardo Rios ContesseUniversidad de Cranfield – CranfieldReino Unido

Jaime Andrés Pérez TabordaInstituto de Microelectrónica de Madrid – Madrid

España Manuel José Andrade Romero

Universidad Federal de Rio de Janeiro - Rio de JaneiroBrasil

Ana María Herrera Rodríguez

Universidad Heidelberg - HeidelbergAlemania

Angela Lorena Cardenas Manosalva


Monica Arenas


Sugheis Liscano DuránUniversidad Nacional Experimental Politécnica Antonio José de Sucre – Puerto OrdazVenezuela

Luz Dary MantillaUniversidad de Cranfield – CranfieldReino Unido

Sonia Ruth Rincon Urbina

Universidad de Cranfield – Cranfield y Fuerza Aerea Colombiana - BogotaReino Unido y Colombia




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 LouetUniversidad 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 TabordaInstituto de Microelectrónica de Madrid – Madrid, España

Aldo Humberto Romero

Universidad de West Virginia – Morgantown, Estados Unidos

Chrystian Mauricio Posada ArbeláezArgonne National Laboratory – Chicago

Luis Arturo Godínez Mora-TovarCentro 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 BuenoUniversidad Estadual Paulista – Sao Paulo, Brasil

Paulo de Tarso Cavalcante Freire

Universidad Federal de Ceará – Fortaleza, Brasil

Alexandre Mello de Paula SilvaCentro Brasileiro de Pesquisas Físicas - Rio de Janeiro, Brasil

Elvis López Meza

Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas - Rio de Janeiro, Brasil

Sergio A. de Souza CamargoUniversidad 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 NacionalExperimental Politécnica “Antonio José de Sucre” (UNEXPO) - Puerto Ordaz, Venezuela

Sugehis Liscano Duran

Universidad Nacional Experimental Politécnica “Antonio José de Sucre” (UNEXPO) - Puerto Ordaz,Venezuela




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




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 compuestosde 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 LaFeO3 ........................ .......... 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 LaBa2Cu3O7 ...................................................................................... 75

Síntesis y caracterización del sistema La0.8Sr 0.2 Ni1-xCr xO3 (X= 0.0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0) por el método decombustión ................................................................................................................................................. 76

Síntesis y caracterización del sistema La0,8Sr 0,2MnO3 .................................................................................. 77

Estructura, comportamiento mecánico y térmico de mezclas de resinas de poliéster y residuos cerámicos

odontológicos ............................................................................................................................................. 78




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




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/ZrOx Ny sometidos a corrosión en

solución de cloruro de sodio ........................ .......................... .......................... ......................... ................. 122

Propiedades geométricas, electrónicas y de reactividad química intrínseca de derivados mono- y bi-sustituidos de quinoleína para el estado fundamental en fase gaseosa......................................................... 123

Efecto del fragmento amino sobre las propiedades geométricas, electrónicas y de reactividad químicaintrínseca 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 elestado fundamental ................................................................................................................................... 126

Susceptibilidad magnética A.C., magnetización e influencia del tratamiento térmico en la obtención de laestructura nanocristalina de la aleación amorfa de composición Fe37Co35 Nb6B11Si10Cu1............................. 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




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 correlaciónfraccionarias 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-Bmediante 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




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 / sustratousando 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

Evaluación No Destructiva - NDE............................................................................................................. 178

Seguimiento de objetos usando un arreglo periódico de volumen: evaluación numérica .......................... ... 179

Estimación del diámetro de defectos superficiales sobre una muestra patrón de plexiglás empleando la técnica

de termografía activa infrarroja ................................................................................................................. 180




Nuevos Materiales - NM ........................................................................................................................... 181

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) ............................................. 182

Estudio cinemático de un músculo artificial tricapa elaborado a partir de un biopolímero conductor de

almidón de yuca (manihot esculenta cranz) ............................................................................................... 183

Estudio en primeros principios de las propiedades estructurales, electrónicas y magnéticas del magnesio .. 184

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 .................................................................. 185

Estudio teórico de las propiedades estructurales, electrónicas y termodinámicas de soluciones sólidas YN-

ZrN ........................... ......................... .......................... .......................... ......................... .......................... 186

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 ....................................................................................................................... 188

El peróxido de calcio como una alternativa en la fotodegradación de contaminante ................................... 189

Alquitrán, material utilizado en el mejoramiento de suelos para uso en ingeniería ...................................... 190

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 ................................................ 191

Propiedades estructurales, respuesta eléctrica y comportamiento magnético de la perovskita compleja tripleLa2SrFe2CoO9 ........................................................................................................................................... 192

Investigación teórica del GaN dopado con carbono ................................................................................... 193

Obtención del polímero anhídrido (azelaico-co-dodecanodioico) utilizando la técnica de microondas ........ 194

Remoción de mercurio de aguas residuales usando nanopartículas óxido de hierro .................................... 195

Síntesis de nanopartículas de plata (AgNPs) con actividad antibacterial ........................ .......................... ... 196

Propiedades cristalinas, electrónicas y magnéticas del material tipo perovskita Ba2YbSbO6 ....................... 197

Resinas fenólicas-alquídicas altamente ramificados con alto contenido de sólido ........................... ............ 199

Estudio teórico y experimental de las propiedades electrónicas, estructurales y magnéticas de la perovskitacompleja Ba2GdSbO6 ................................................................................................................................ 201

Características cristalina, magnética y eléctrica del compuesto cerámico Nd2SrMn2TiO9 ........................... 203

Estructura y morfología de la hexaferrita Sr 3Co2Fe24O41 sintetizada por el método de pechini .................... 204

Propiedades estructurales y magnéticas de las aleaciones CuAl1-xCr xS2 ......................... .......................... ... 205

Propiedades electrónicas y magnéticas de las intercapas GaN/MnN/GaN - MnN/GaN/MnN ...................... 206

Propiedades estructurales y electrónicas de los compuestos ErB2, Er 0.5Lu0.5B2 y LuB2 usando el funcional

hibrido PBE0 ............................................................................................................................................ 207

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 .............................................................................................................. 208




Efectos de las sustituciones de átomos de C por Al y N en el compuesto w-AlN ........................ ................ 209

Óxido de grafeno funcionalizado con nanopartículas de magnetita y su aplicación en la remoción de azul de

metileno en agua ....................................................................................................................................... 210

Síntesis de puntos cuánticos de grafeno (GQD) y carbono (CQD) mediante irradiación láser ..................... 211

Factibilidad del uso de alquitrán como nuevo material en la construcción de pavimentos ........................ ... 212

Producción de la perovskita LaYbO3 mediante el método de pechini modificado y estudio de sus propiedadesestructurales, eléctricas y magnéticas ........................................................................................................ 213

Propiedades ópticas y electroópticas de las cerámicas PLMN-PT dopadas con Yb ......................... ............ 215

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 ............ 216

Síntesis y caracterización de la perovskita La0,95Sr 0,05CrO3 ........................................................................ 218

Efecto de la sulfonación y la adicion de dietanolamina en el copolímero de SEPS para separar dióxido decarbono ........................ ........................... .......................... ......................... .......................... ..................... 219

Sistemas bidimensionales similares al grafeno. Un análisis teórico ............................................................ 220

Dependencia configuracional de la interacción de la molécula de agua con el grafeno ............................... 221

Aplicaciones del Plasma y Tecnologías - PAT........................................................................................... 222

Presencia de nitrato NO3 afecta la producción animal ................................................................................ 223

Alúmina y cuarzo como dieléctricos en un sistema de descargas de barrera de dieléctrico DBD para

hidrogenación del CO2 .............................................................................................................................. 224

Calentamiento del substrato por una descarga con magnetrón .................................................................... 225

Evaluación de la rigidez y la fricción de Ti6Al4V ELI nitrurado por descarga intensa de plasma ................ 226

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 ..................... 227

Calculo analítico del campo magnético producido por una configuración magnética multipolar ................. 228

Producción de la perovskita CaMn0.9Mo0.1O3 por descarga luminiscente................................................ 229

Diseño de una fuente de potencia cc generadora de arcos catódicos pulsados en vacío ....................... ........ 230

Desarrollo de una nueva metodología de sinterzación por medio de descarga luminiscente anormal para la

fabricación de compuestos de matriz metálica ........................................................................................... 231

Efecto de la sinterización en descarga luminiscente en las propiedades de un material compuesto fabricado

por pulvimetalúrgia ........................ .......................... .......................... ......................... ........................... ... 232

Estudio mediante diversas técnicas espectroscópicas de asfaltenos fraccionados por cromatografía de capa

fina (TLC) ................................................................................................................................................ 233

Comportamiento temporal de plasmas láser de amalgamas dentales a partir de la evolución de sus parámetroscaracterísticos ........................................................................................................................................... 234




Estudio de la incidencia de la temperatura durante la sinterización por plasma de cerámicos superconductores

tipo YBa2Cu3O7-δ ...................................................................................................................................... 235

Plasmas de fusión nuclear: operación remota del tokamak GOLEM .......................................................... 236

Energías Renovables - RE ......................................................................................................................... 237

Diseño de una pila de combustible para producir una diferencia de potencial de 24 voltios ........................ 238

Comparación de tres sistemas de calentamiento de agua solar por termosifón ............................................ 239

Efectos de la texturización por ataques químicos y láser en las propiedades ópticas del silicio multicristalino para apliaciones em celdas solares............................................................................................................. 240

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 ......................................................... 241

Análisis del comportamiento térmico de la piscina del centro cultural y deportivo universitario, (CCDU) de la

institución universitaria los libertadores .................................................................................................... 242

Procesos de Endurecimiento Superficial - SHP.......................................................................................... 243

Caracterización de polvos de ni y sic para la obtención de un material compuesto utilizado en proyección

térmica...................................................................................................................................................... 244

IONHEAT. Una spin-off de base tecnologica para el desarrollo de tecnologia plasma en colombia ........... 245

Integridad Estructural - SI ......................................................................................................................... 246

Desarrollo de una metodología experimental para evaluar el crecimiento de incrustaciones (CaCO3) que se

presentan en ductos ................................................................................................................................... 247

Modelo Matemático- Estadístico para la predicción de la tendencia de la integridad mecánica de un ducto

enterrado................................................................................................................................................... 248

Integridad en cabeza de pozo mediante separador de fases well-corr .......................................................... 249

Modificación Superficial (Implantación Iónica, Nitruración Iónica, PVD, CVD) - SM .............................. 250

Desarrollo y caracterización de recubrimientos de nitruro de tantalio dopado con nanopartículas de plata

TaN(Ag) depositados por pulverización catódica....................................................................................... 251

Estudio termodinámico de la deposición de películas de diamante a presión atmosférica, utilizando una

antorcha de oxi-acetileno .......................................................................................................................... 253

Estudio de los Esfuerzos Residuales de aceros H13 nitrurados y nitrocarburados por plasma ..................... 254

Estructuración de la superficie de un monocristal de GaSb mediante ataque con solución subsaturada ....... 255

Caracterización electroquímica del alambre de acero empleado como refuerzo en los conductores de las redes

de transmisión de energía eléctrica, nitrurado por implantación iónica ....................................................... 256

Técnicas electro-analíticas para determinar metales pesados a nivel de trazas ............................................ 257

Caracterización electroquímica del acero inoxidable martensítico 420 implantado con iones de nitrógeno . 258

Análisis de la susceptibilidad al agrietamiento por corrosión bajo esfuerzos del acero de baja aleación AISI

4140 implantado con iones de titanio y nitrógeno ...................................................................................... 259




Estudio comparativo de la adsorción e incorporación de un átomo de Sc e Y sobre AlN(0001) .................. 260

Física de Superficies - SP ........................ .......................... ......................... .......................... ..................... 261

Transición de fase de primer orden en la formación de Patrones regulares sobre superficies ...................... 262

Propiedades ópticas de películas delgadas de oxinitruro de circonio depositadas mediante pulverizacióncatódica RF ....................... .......................... ......................... ........................... .......................... ................ 263

Estudio de la estabilidad en adsorción de si sobre grafeno ......................................................................... 264

Crecimiento de películas delgadas de au en atmosfera reactiva de nitrógeno por medio de magnetronsputering ................................................................................................................................................... 265

Películas Delgadas y Nanomateriales - TFN .............................................................................................. 266

Caracterización de películas delgadas de iton crecidas por evaporación ..................................................... 267

Estudio de películas delgadas de Cu2ZnSnS4 preparadas por evaporación secuencial ................................. 268

Caracterización de nanocristales de PbS anclados sobre nanotubos de carbono dopados con nitrógeno ...... 269

Uso de películas nanométricas para la determinación de la carga topológica de un haz con momento angular

orbital entero ............................................................................................................................................ 270

Nuevo Comportamiento magnético en multicapas? ................................................................................... 271

Influencia de la capa buffer en el acoplamiento exchange spring de la tricapa NiFe/IrMn/Co ..................... 272

Susceptibilidad magnética de un superconductor isotrópico: formalismo GL ............................................. 273

Estudio y caracterización de capas de (Ga,As) Mn depositadas por magnetrón sputtering RF .................... 274

Estudio sobre el efecto de la supersaturación en fase gaseosa sobre las transiciones morfológicas y

propiedades ópticas de las nanoestructuras de ZnO.................................................................................... 275

Tratamiento térmico con láser IR de películas de ZnO elaboradas por deposición por láser pulsado (PLD):durante el crecimiento vs post-crecimiento ................................................................................................ 276

Método automatizado y de bajo coste para la producción localizada de nanoporos de estado sólido ........... 277

Efecto de la técnica de conformado de recubrimientos BixSiyOz obtenidos vía sol-gel y soportados sobre

sustratos de acero 316L ............................................................................................................................. 278

Evaluación del fenómeno de micro abrasión-corrosión en recubrimientos SiO2-TiO2- ZrO2 sintetizados a

partir del método sol-gel ........................................................................................................................... 279

Estudio tribocorrosivo de los recubrimientos multicapas [HfN/VN]n, depositados sobre acero AISI 4140 .. 280

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).............................................................. 281

Síntesis de nanopartículas de plata utilizando agentes reductores presentes en extracto de hojas de mangifera

indica ....................... .......................... .......................... .......................... .......................... ......................... 283

Fotodegradación de fenol usando un nanocompuesto multifuncional magnético/fotocatalítico ................... 284

Molienda de materiales a través de cavitación ultrasónica ......................................................................... 285




Efecto de la anisotropía estructural sobre las propiedades electrónicas de un punto cuántico bajo campos

magnéticos................................................................................................................................................ 286

Propiedades termoeléctricas de transporte a través de puntos cuánticos acoplados ..................................... 287

Caracterización mecánica de recubrimientos TiN, ZrN y multicapas de (TiN/ZrN) depositados por magnetrón

sputtering reactivo .................................................................................................................................... 288

Excitaciones de plasma en cristales fotónicos unidimensionales de aislantes topológicos dopados ............. 289

Estudio de nanocompuestos de YBCO-BZO e YBCO-BYTO depositados sobre sustratos CZO/YSZ ........ 290

Espectroscopia raman de películas delgadas de ZnMnO crecidas por ablación láser ................................... 291

Polarización de intercambio en multicapas [Co/Pt]3/IrMn con acoplamiento bicuadrático .......................... 292

Formación de películas anódicas por oxidación electrolítica por plasma (PEO) sobre la aleación AA 2024-T3 ................................................................................................................................................................. 293

Eliminar ID 310 (Posiblemente no Presenta) Preparación electroquímica y caracterización estructural de películas delgadas de CuGaSe2 ......................... ......................... .......................... .......................... ............ 294

Influencia de la atmósfera de deposición en películas delgadas de BiFeO3 obtenidas por pulverización

catódica .................................................................................................................................................... 295

Síntesis, caracterización morfológica y estructural de la aleación nanoestructurada Fe65Co35 ..................... 296

Oscilaciones ópticas cuánticas de la densidad de estados de electrones vestidos de fotones en una capa de

grafeno ..................................................................................................................................................... 297

Análisis de la influencia del voltaje aplicado y la velocidad de barrido en la técnica de oxidación local usando

microscopia de fuerza atómica .................................................................................................................. 298

Dos donadores acoplados en un anillo cuántico semiconductor: efecto de campos externos sobre el punto deretorno ...................................................................................................................................................... 299

Análisis de los mecanismos de fuga de corriente en el sputtered-ion-reactivo y en la deposición-post-recocidode Al2O3 en 4H-SiC.................................................................................................................................. 300

Influencia del espesor del BaTiO3 en las propiedades magnéticas de las bicapas de La 2/3Sr 1/3MnO3/BaTiO3

depositadas sobre SrTiO3 por pulverización catódica DC y RF .................................................................. 301

Síntesis y caracterización de nanocompositos de Au@Ag@rGO y su aplicación en la degradación de los

colorantes Naranja de Metilo y Rodamina B.............................................................................................. 303

Fabricación de un dispositivo basado en la resonancia de plamones de superficie integrado y alimentado

eléctricamente para aplicaciones de biosensores ........................................................................................ 304

Wear and Corrosion/Oxidation - WCO...................................................................................................... 305

Revisión de capas de carburos de metales de transición con alta dureza y resistencia al desgaste ............... 306

Efecto de CaCO3, pH, cloruros y sulfatos en la integridad de ductos enterrados ......................................... 307

Mejoramiento de la resistencia al desgaste del acero inoxidable 420 mediante el uso de un recubrimiento

dúplex nitruración por plasma y nitruro de titanio...................................................................................... 308




Recubrimientos de alúmina y dióxido de titanio depositados a través de rociado térmico ........................ ... 310

Ensuciamiento generado por un crudo pesado colombiano sobre un acero al carbono bajo condiciones de

precalentamiento ........................ ......................... .......................... ......................... ........................... ........ 311

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 ................... 312

Influencia de la temperatura de nitruración en el desempeño electroquímico del acero 316L en solución

corporal simulada ..................................................................................................................................... 313

Análisis de Falla Rotor de Cavidades Progresivas con recubrimiento de Cromo ........................................ 314

Oxidación de superficies de cobre para aplicaciones térmicas .................................................................... 315

Efecto corrosivo de los tipos de terreno en los sistemas de puestas a tierras más usados (cobre y aceroinoxidable) para muestras de suelos locales de la ciudad de Tunja (Colombia) mediante técnicas

electroquímicas ......................................................................................................................................... 316

Evaluación electroquímica del comportamiento frente a la corrosión para acero estructural SAE 1005expuesto a dos atmósferas diferentes (urbana e industrial) y comparación con mediciones gravimétricas de

corrosión atmosférica ................................................................................................................................ 317

Breve revisión de las técnicas y desafíos técnicos en el estudio del efecto del hidrógeno en aleaciones de

ingeniería .................................................................................................................................................. 318




Conferencista Magistral Invitado

Invited Keynote Speaker




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 seresvivos. 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 lasnanopartículas de plata son similares a las de los iones plata, por lo que es muy difícil poder distinguirquímicamente 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 decontrol a lo largo del mundo se encuentran trabajando denodadamente en el desarrollo de protocolosconfiables. En esta presentación repasaremos las propiedades fisicoquímicas de estos nanomateriales, ylas dificultades para el desarrollo de protocolos analíticos que permitan la regulación de los productoscomerciales 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 tochemically distinguish both forms. Hence, how can silver nanomaterials be detected in commercialgoods? This question is still unanswered, and control agencies along the world are actively working inthe 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 allowfor the regulation of commercial products containing them.




El rol de los esfuerzos residuales en estructuras ingenieriles yprocesos de manufactura

The role of residual stress in engineering structures andmanufacturing processes

W Vesga-Rivera1 and F Brennan1 1 Cranfield University, Bedfordshire, UK


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 yestructuras de ingenieria. Sin embargo, como resultado de los ultimos desarrollos tecnologicosaplicados en los procesos de manufactura, un mejor entendiemiento y conocimiento sobre el impacto óefecto de los esfuerzos residuales y como ellos pueden incrementar la suceptibilidad al dano esnecesario. Los esfuerzos residuales pueden ser inducidos en los procesos de manufactura, tratamientostermicos, soldadura o por cargas aplicadas en servicio los cuales pueden ser destructivos o beneficosdependiendo 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 yasea en compresion o tension. Varios ejemplos y resultados son presentados junto con los metodosactuamente utilizados para determinar esfuerzos residuales indicando sus limitaciones a fin de ilustrarcual metodologia podria ser mas apropiada y economicamente viable cuando se requiere determinaresfuerzos residuales.

Abstract. Over the years a considerable number of studies have been carried out to understand theeffects of residual on the structural integrity of components and structures. However, due to recentdevelopments in manufacturing processes, the significant effects of residual stresses and how they canenhance damaged need to be better understood. Residual stresses can be introduced into components orstructures 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 todelineate the principles and the origins of residual stresses along with the beneficial and harmful onrepresentative 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 arediscussed with their limitations with a view to illustrate the most reliable and cost effective approachfor conducting residual stress measurement.




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


Resumen. Una tecnología nueva para la fabricación de grandes componentes estructurales en aleaciónde 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 tecnologíaha estado en el centro del programa de investigación WAAM-Mat de la Universidad de Cranfield, queademás 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 paraesta 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, ladinámica de la pileta líquida y las dimensiones del depósito de material. Como se esperaba, el diseñode 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 importantsavings in raw material and lead time. The development of this technology has been at the core of theWAAM-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 componentsmanufactured 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 differsfrom that required for keyhole welding.




Metodologías experimentales para la evaluación de la resistencia ala fractura de laminados fibra-metal tipo GLARE

Experimental methodologies for fracture toughness evaluation ofGLARE 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,Brazil2 Fracture Mechanics Group, National University of Comahue, Buenos Aires, Argentina


Resumen. Se desarrollaron Laminados de Fibra-Metal (FMLs) para aplicaciones aeronáuticas de laUniversidad Técnica de Delft, Países Bajos. La principal característica de esta familia de materialescompuestos son sus muy bajas tasas de propagación de grietas por fatiga, en comparación con lasaleaciones tradicionales de aluminio (Al) aeronáutico Este singular comportamiento surge del puenteomecanismo 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 sedesarrollan básicamente aprovechando el mecanismo de transición, también presentan varias ventajassobre aleaciones monolíticas, es decir, alta resistencia específica y resistencia a la corrosión, caída derayos, 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 paraaplicaciones primarias (fuselajes, mamparas, etc.). Laminados comerciales tipo GLARE sonreforzados 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 Alcomerciales, o con dimensiones más grandes, incluyendo las formas de baja complejidad y los panelesde 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 amplioconjunto de propiedades mecánicas, incluyendo su resistencia a la fractura monótona.Tradicionalmente, los ensayos de fractura monótonos son realizados en grandes y costoso agrietadocentral 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) yespecímenes SE (B) fue propuesto. El uso de pequeños especimenes de prueba presenta algunasventajas, 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 metodologíadesarrollada y su aplicación a los laminados unidireccionales y bidireccionales GLARE, así como lacomparación de resultados con el M(T) tradicional (agrietado central de paneles) y pequeñosespecímenes de C(T) (tensión compacta).

Abstract. Fiber-Metal Laminates (FMLs) were developed for aeronautical applications at theTechnical University of Delft, Netherlands. The main characteristic of this family of compositematerials is their very low fatigue crack propagation rates, when compared to traditional aeronauticalAl alloys. This singular behavior arises from the fiber-bridging mechanism, which restricts the opening




of the crack in the loading part of the fatigue cycle, thus diminishing the crack growth rate under cyclicloading. Although these laminates were basically developed taking advantage of the bridgingmechanism, they also present several benefits over monolithic alloys, i.e. higher specific strength andresistance to corrosion, lightning strikes, impact, and flame penetration. Glass-Fiber-ReinforcedAluminum (GLARE) laminates are reinforced by continuous S2 glass fibers and were developed

mainly for primary applications (fuselages, bulkheads, etc.). Commercial GLARE laminates arereinforced by fibers oriented following the loading characteristics of the structure and can bemanufactured as thin sheets of dimensions either similar to those of the commercial Al alloys, or withlarger dimensions, including low complexity shapes and double curvature panels. The most importantapplication 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 ofmechanical properties, including their monotonic fracture toughness. Traditionally, monotonic fracturetests are performed on large and expensive center cracked (M(T)) panels. A testing methodology toevaluate the fracture toughness of FMLs based on elastic-plastic fracture mechanics (J-Integral andCTOD 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 developedmethodology and its application to unidirectional and bidirectional GLARE laminates, as well ascompare results from traditional M(T) (center cracked panels) and small C(T) (compact tension)specimens.




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


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 implementadovarios 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 lasdistintas 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 harshoperational and environmental conditions which lead to deterioration of their performance andstructural capacity over time. The aim of reduction of CAPEX in new installations shifts focus tooperational management to monitor and assess performance of critical assets ensuring their fitness forservice throughout their service life and also to provide appropriate and effective information towardsrequalification or other end of life scenarios, optimizing the OPEX. Over the last decades, the offshoreoil & gas industry has developed and applied various approaches in operational management of assetsthrough structural health and condition monitoring (SHM/CM) systems which can be, at a certainlevel, 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 andapplicable, and distinguish the benefits of such systems in the efficient operation of offshore energyassets.






Una visión de desarrollo y caracterización de acerosnanoestructurados para aplicaciones estructurales

A vision of development and characterization of nanostructuredsteels 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-rectoradoPuerto Ordaz, Venezuela


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 delos aceros nanoestructurados. El desarrollo de los aceros modernos se basa en la adaptación de laestructura para lograr el perfil de propiedades requeridos, si bien históricamente esto se lleva a cabo anivel microestructural, existe ahora la tendencia de manipular la estructura a escala nanométrica oatómica, mediante el diseño de aleaciones novedosas, aplicación de métodos de procesamientoinnovadores, 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 ananoestructurados, las técnicas mas relevantes que han permitido revelar la estructura a nivelnanométrica y las propiedades alcanzadas para aplicaciones estructurales. Los acerosnanoestructurados exhiben niveles de resistencia mecánica extraordinarios, mejora en la resistencia aldesgaste 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 grandescomponentes con buena combinación de resistencia mecánica, ductilidad y tenacidad, y a un costorazonable.

Abstract. The benefits derived from the application of nanotechnology on an industrial scale, has alsoinspired the steel industry and numerous inquiries into the area of nanostructured steels. Thedevelopment of modern steels is based on the adaptation of the structure to achieve the required profileof properties, although historically it is performed at the microstructural level, there is now a tendencyto manipulate the structure or atomic nanometer scale by design of novel alloys, application ofinnovative processing methods, use of advanced characterization techniques, assisted by computationaldesign. This article shows a view of the processes most commonly used in the production ofnanostructured steels, the most relevant techniques that have allowed reveal the structure at the

nanometer level and properties achieved for structural applications. Nanostructured steels exhibitextraordinary levels of mechanical strength, improved wear resistance and fatigue strength, but itsductility is affected and limited to certain applications. The major challenges experienced bynanostructured steels is the production of large components with good combination of strength,ductility and toughness, and affordable.




Sistemas UHV de sputtering reactivo para investigación deprocesos de fabricación en película delgada

UHV reactive sputtering systems for thin film manufacturingprocess research

F Briones1 and I Fernandez2

1 Instituto de Microelectrónica de Madrid, Consejo Superior de Investigaciones Científicas(IMM-CSIC), Tres Cantos, Spain2 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 materialessemiconductores y nano-estructuras multicapa para células fotovoltaicas entre otras aplicaciones, serequieren sistemas de deposición por sputtering reactivo que garanticen, por una parte, la ausencia deimpurezas 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 posteriormentetales procesos a una fabricación industrial in line de dispositivos completos. Estos sistemas tienenademás que incorporar técnicas de caracterización y control in-situ, para asegurar la reproducibilidad yel 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 diversosejemplos concretos de aplicación a la fabricación de diferentes dispositivos: Células solares de QDs ensemiconductores III-V, detectores superconductores para telescopios de Rayos X en el espacio,

actuadores magnetoestrictivos para microscopía AFM en líquidos y multicapas para células CIGS yseleniuros para dispositivos termoeléctricos.

Abstract. Research on thin film manufacturing processes of novel semiconductor materials, andnanostructured multilayers for photovoltaic solar cells and other applications, requires specific reactivesputtering deposition systems to ensure, on the one hand, the absence of unintentional impurities orcross contaminants during film and interfaces growth. Moreover, these systems will require the abilityto sequence successive processes without breaking vacuum and then scaling such processes to in-lineindustrial 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 UHVsputtering 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 inspace, magnetostrictive actuators for AFM microscopy in liquids, multilayers for CIGS cells and novelselenide based thermoelectric devices.











Tecnologías avanzadas para recubrimientos biomédicos sobrecompuestos de carbono

Advanced technologies for biomedical coatings on carboncomposites

P ATsygankov1, V A Medik 2 and N S Gavrushenko3 1 Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Russia2 NanoTechMedPlus LLC, Veliky Novgorod, Russia3 Central Research Institute of Traumatology and Orthopedics, Moscow, Russia


Resumen. Hoy en día la tendencia de descartar de implantes metálicos y dispositivos a favor del usode materiales de carbono compuestos se manifiesta claramente en la medicina. Carbon siempre haatraído la atención de los médicos debido bioinertness y biocompatibilidad en la mayoría de susformas. El progreso en los últimos años en la industria ha permitido crear materiales compuestos decarbono con propiedades mecánicas similares a los principales tipos de hueso, por lo que esindispensable en prótesis y tratamiento de las lesiones. Sin embargo, las tecnologías más ampliamenteutilizadas 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 sonadecuados para los nuevos materiales de carbono. Esto desafía para el desarrollo de nuevosrecubrimientos de alta tecnología para los compuestos de carbono. La tecnología combinada deformación 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 losdispositivos médicos.

Abstract. Nowadays the tendency of discarding of metal implants and devices in favor of using ofcomposite carbon materials is clearly manifested in medicine. Carbon has always attracted theattention of physicians due bioinertness and biocompatibility in most of its forms. Progress in recentyears in the industry has allowed creating carbon composites materials with mechanical propertiessimilar 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 boneformation and for surface saturation by drugs have been developed for metallic substrates and are notsuitable 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 carboncomposites characterized by the necessary porosity and high adhesion is presented in this paper. Theion-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.




Superficies modificadas y materiales nanoestructurados paraaplicaciones biomédicas: la física del plasma aplicada y lainstrumentación científica ayudan a resolver los problemas de laciencia de los materiales

Modified surfaces and nanostructured materials for biomedicalapplications: applied plasma physics and scientificinstrumentation helping to solve problems for materials science

A Mello1 1 Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), Rio de Janeiro, Brazil


Resumen. Superficies modificadas y recubiertas son objeto de una amplia investigación y aplicacióncomercial en el área biomédica, especialmente en recubrimientos delgados de fosfato de calcio (CaP) yla funcionalización superficial de implantes metálicos. Entre otros, el magnetrón sputtering (MS) y ladeposición por láser pulsado (PLD) son algunas de las muchas técnicas de deposición física de vaporasistida por plasma para la producción de recubrimientos delgados biocompatibles y nanoestructurado.El objetivo de esas superficies modificadas es mejorar principalmente la adherencia entre la superficiede los materiales y los medios biológicos, como también promover la osteoinducción. Para evitarvarios reveses biológicos en procedimientos ortopédicos y ontológicos, recubrimientos de CaPestables, estequiométricos y cristalinos deben ser depositados a temperatura ambiente. Para ello, losnuevos diseños e instrumentación de sistemas MS han sido desarrollados para promover fuerteconfinamiento del campo magnético. La caracterización del plasma de estos nuevos sistemas MS handemostrado 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 aumentarla energía suministrada a los iones bombardeados, ayudando al crecimiento, cristalización yestequiometria de las películas de CaP.

Abstract. Modified and coated surfaces is subject of a wide research and commercial application inthe biomedical area, especially in calcium phosphate (CaP) thin coatings and surface functionalizationof 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 toimprove the adhesion between materials surface and biological media, as well as to promoteosteoinduction. 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 fieldconfinement. The plasma characterization of those new MS systems have shown the influence of thelower and high hybrid resonance waves from the plasma ions and electrons in localized magnetic fieldgradients. Those resonance waves seem to increase the energy delivered to the sputtered ions, helpingthe CaP film growing, crystallization and stoichiometry.




Diagnóstico de un plasma magnetizado para la fabricación depelículas de hidroxiapatita de alta calidad

Diagnostic of a magnetized plasma for the manufacturing for filmsof 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


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 unageometría en ángulo recto entre los magnetrones y el porta-muestras, además usa dos magnetronesopuestos (cara a cara), de la cual produce un confinamiento magnético altamente intenso. Lahidroxiapatita (HA, Ca10(PO4)6(OH)2) es muy usada para aplicaciones biomédicas de reparo óseo yes un tema de extensa investigación, especialmente en recubrimientos de implantes y funcionalizaciónde superficies.

El diagnóstico del plasma producido de RF a partir de nuestro sistema de RF-MS (llamado magnetrónsputtering de ángulo recto - RAMS) mostró diferentes producciones de resonancia de las ondas de lacual esos efectos producen un incremento de la temperatura del plasma y consecuentemente de sudifusión (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 lainfluencia de esas propiedades del plasma en los procesos de difusión en la formación de las películasse realizó una simulación del campo magnético (B) y eléctrico (E) usando el software COMSOLMultiphysics.

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 demateriales.

Abstract. In this work we used a modified radio frequency magnetron sputtering (RF-MS) to diagnosethe plasma properties for fabrication of high structural quality hydroxyapatite films. The usedsputtering system have a geometry in right angle between magnetrons and substrate holder, besides usetwo 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 extendedresearch, especially in implant coating and surface functionalization.




The diagnosis of RF plasma produced from our RF-MS system (called right angle magnetronsputtering, RAMS) showed different production of resonance waves which these effects produce anincrease of plasma temperature and consequently the plasma diffusion (warm plasma). We associatedthe resonance effects to hydroxyapatite structure for film production of high quality. The plasmadiagnose 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 thediffusions processes in films formation.

Plasma processing for thin films fabrications are produced in the regime of low-temperature (0.1 – 20eV) 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 andtheoretical models of materials formations.




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 Riode Janeiro, Rio de Janeiro, Brazil


Resumen. Diferentes superficies poliméricas están siendo tratadas con plasma con el fin de inducir lascaracterísticas hidrófobas y oleófobas en la superficie. Se observa que el hexafluoruro de azufre inducehydrophization 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. Elángulo de contacto de hasta 150° con agua y 100° con diodomethane se obtuvo con materialescompuestos 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 surfacehydrophobic and oleophobic characteristics. It is observed that sulphur hexafluoride induces surfacehydrophization in most polymers, independently from its source, by inducing a major surfacemodification by reticulation and roughness. Contact angle up to 150o with water and 100o withdiodomethane were obtained with resin based composites. Causes and implications of that will bediscussed in this talk.








Propiedades mecánicas y tribológicas de superficies, películas yfibras en la micro y nanoescala

Mechanical and tribological properties of surfaces, films andfibers at the micro and nano scales

S A de-Souza-Camargo1 1 Universidad Federal de Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brazil


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 estudiaronrecubrimientos nanocompuestos carbón / sílice tipo diamante duro empleando la técnica denanoindentación estadística (SNT). Se muestreará que, contrariamente a lo que generalmente seesperaba, la incorporación de nanopartículas de SiO2 en la matriz amorfa de películas de DLC puedeaumentar la dureza de las películas, dando lugar a nanorrevestimientos con valores de dureza cerca de30 GPa. Películas de silicio que contiene carbono tipo diamante (DLC: SI) fueron depositadas comorecubrimientos resistentes al desgaste sobre polietileno de peso molecular ultra-alto (UHMWPE). Semuestra que estos recubrimientos pueden aumentar la resistencia al desgaste en un factor de más de 6xy la dureza de la superficie en más de 40x. Finalmente, se emplearon las técnicas de nanoindentación ynanoscratch para estudiar las propiedades mecánicas y tribológicas de fibras naturales, en particular lasde cabello humano. El potencial de las técnicas experimentales empleadas se explorará y se discutiráalgunas aplicaciones.

Abstract. In this presentation different topics involving the mechanical and tribological properties ofsurfaces, 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 intothe amorphous matrix of DLC films may increase the hardness of the films, giving rise to nanocoatingswith hardness values close to 30 GPa. Silicon containing diamond-like carbon (DLC:Si) films weredeposited as wear resistant coatings onto ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE). It isshown that these coatings may increase the wear resistance by a factor larger than 6x and the surfacehardness by more than 40x. Finally, the nanoindentation and nanoscratch techniques were employed tostudy 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 bediscussed.




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-rectoradoPuerto Ordaz, Estado Bolívar, Venezuela


Resumen. Las barreras térmicas son sistemas recubiertos multicapas formados por un recubrimientocerámico que funciona como aislante térmico, una capa de enlace metálica que mejora la adherenciadel sistema al sustrato metálico y una capa intermedia de óxidos que crece a partir de la capa de anclajedurante la exposición a las altas temperaturas, y que sirve de obstáculo al paso de especies corrosivashacia el sustrato que ingresan a través de las porosidades del recubrimiento cerámico. Aspectos comola adherencia del recubrimiento al sustrato, microestructura, porosidad y microdureza delrecubrimiento ceramico y la morfologia de la capa de óxidos formada son determinantes en la vida utilde la barrera térmica. Para caracterizar cada uno de estos aspectos se utilizan una gran variedad detécnicas 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 losresultados 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 whichfunctions 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 theceramic coating. Aspects such as coating adhesion to the substrate, microstructure, porosity andmicrohardness 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 varietyof techniques ranging spectra image analysis, mechanical and electrochemical behavior are used. Inthis work, techniques and procedures for characterization are described and the results of practicalexperiences gained from thermal barrier coatings produced by thermal spraying technique byatmospheric plasma, are presented.






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, UK2 Sensata Technologies Inc., Sofia, Bulgaria


Resumen. En los últimos años, la legislación sobre las emisiones de automoción se ha introducidorápidamente y se han convertido más estrictas. Los principales proveedores de la automoción hanintensificado los esfuerzos en la dirección de reducir la huella nociva de sus productos. Este estásiendo consumado en menor vía, mediante motores de combustión-interna diseñados másóptimamente. Un medio fundamental para ello es la supervisión y control de la temperatura de losgases de escape. Para permitir dicho control, un sensor producido en serie capaz de funcionar de formafiable en las duras condiciones de combustión de la automoción, que comprende un amplio espectro dealtas temperaturas, vibraciones fuertes y un ambiente químicamente agresivo, se ha utilizadoampliamente en la última década, con las demandas de rendimiento que están creciendoconstantemente en línea con los avances del desempeño del motor.

Este trabajo describe la investigación realizada a través de una asociación de colaboración entre laUniversidad de Cranfield y Sensata Technologies, líder mundial e innovador de sensores y controles demisión crítica. Se presenta visión general de la potencial tecnología para el diseñado y producción deun novedoso sensor nanocompuesto utilizando materiales de una manera innovadora hacia la

industrialización para la solución de este tipo de detección. El diseño del sensor presentadoimplementa 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 becomemore stringent. Leading automotive providers have intensified efforts in the direction of reducing theharmful footprint of their products. This is being accomplished via smaller, more optimally designedinternal-combustion engines. A crucial means to that end is exhaust gas temperature monitoring andcontrol. To enable such control, a mass-produced sensor capable of operating reliably in the harshautomotive combustion environment, comprising a broad spectrum of high temperatures, severeshocks 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 Universityand 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 andmanufacture 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 incorporatingnano materials for improved strength, fabrication and performance properties.




Recientes desarrollos en la industria de semiconductores: doscasos 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 ofMadrid (CSIC), Madrid, Spain


Resumen. Recientes estudios estiman que una economía mundial cuatro veces mayor que la de hoyempleará 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 centralconvencional es aprovechada, el resto se pierde en forma de calor, en la central y en los procesos detransporte. Es en este contexto donde recobra gran importancia las energías renovables y el aumento desu eficiencia. Recientes avances en semiconductores pueden responder a estos desafíos industriales.Presentamos recientes avances para nanoestructuras de Silicio Germanio como materialestermoeléctricos recuperadores de calor en altas temperaturas y nanoestructuras de Nitruro de Aluminiocomo 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 deinyección y la cantidad de combustible que se introduce en los motor a combustión lo que se traduceen mejoras en consumo, prestaciones y rendimiento de los motores. Por otra parte el recuperar laenergía 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% moreenergy in 2050. Currently about 2% of the electricity produced in a conventional power plant isharvested, the rest is lost as heat in the central and transport processes. It is in this context that recoversimportant renewable energy and increasing efficiency. Semiconductor Materials may be an alternativeto such industrial challenges. Recent advances for nanodevices present Silicon Germanium asthermoelectric materials heat recovery nanostructures at high temperatures and Aluminum Nitride as asubstrate for piezoelectric devices used as Sensors Acoustic Wave (SAW). Piezoelectric injectors mayhelp to control it more precisely the injection times and the amount of fuel that is inserted into thecombustion engine helping to reduce fuel consumption on the other hand vehicles. For recover theenergy lost as heat making electricity with a thermoelectric generator could save up to 10% in fuelconsumption.








Capacitancia espectroscópica: un nuevo enfoque paraBioelectroquímica y la electrónica molecular

Capacitance spectroscopy: a new approach forbioelectrochemistry and molecular electronics

P R Bueno1 1 São Paulo State University, Brazil


Resumen. Exámenes de transferencia de carga y transporte en los sistemas moleculares utilizando

sondas metálicas artificiales sustentan no sólo acontecimientos fundamentales en nuestra comprensiónde la transferencia y el transporte de electrones, sino también de una amplia gama de captación deenergía, almacenamiento de datos, sensores y tecnologías electrónicas relacionados o basados con laelectroquímica. En este seminario se presenta un análisis capacitivo en las interfaces molecularesartificiales (llamada Capacitancia Espectroscopica Electroquímica, ECS), que muestra y permite unmapeo limpio tanto de las características cinéticas y termodinámicas de una sonda en sola ejecuciónexperimental dependiente del tiempo, con contribuciones electrostáticas parásitas (polarización ytérminos de resistencia en serie) resueltos tanto espectralmente y limpiamente corregidos. Lametodología permite una cuantificación rápida y sin distorsiones de su densidad y de los estadoscuánticos moleculares accesibles (reportado directamente desde el término cuántico capacitivo), lacobertura molecular de la superficie y la transferencia cinética de electrones con poco esfuerzoexperimental 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 yconstituyen una vía abierta a los avances y en el entendimiento de la electrónica y la electroquímicamolecular 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 andtransport but also a vast array of energy capture, data storage, sensors and related or based electronicand electrochemistry technologies. In this seminar it is presented a capacitive analysis at man-mademolecular interfaces (named Electrochemistry Capacitance Spectroscopy, ECS), showing it enables aclean mapping of both the thermodynamic and kinetic characteristics in a single probe time-dependentexperimental 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 thequantum capacitive term), molecular surface coverage and electron transfer kinetics with littleexperimental effort comparatively to those of classical two-electrode non-equilibrium approaches.Exemplified here with electroactive copper protein and ferrocene mesoscopic films the ECS method isequally applicable to any molecularly confined electron active interface and constitute an open avenueto advances and on the understanding of molecular and biomolecular electronics and electrochemistry.




Diseño y construcción de sustratos modificados con dendrímerospara aplicaciones en electroquímica

Design and construction of dendrimer modified surfaces forelectrochemical applications

L A Godínez-Mora-Tovar1 1 Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica, S.C. ParqueTecnológico Querétaro Sanfandila, Pedro Escobedo, Querétaro, México


Resumen. En esta presentación se discuten algunas aproximaciones para la modificación de electrodosnano-cristalinos de dióxido de titanio y de gota de oro con dendrímeros PAMAM. Las interacciones deestos polímeros anclados en la superficie del electrodo con una variedad de sustancias, resultan enmateriales con interfaces novedosas que pueden emplearse como detectores electroquímicos, comoelectro-catalizadores, como celdas foto-electroquímicas de conversión de energía y como dispositivoselectro-crómicos.

Abstract. In this talk, the surface modification of TiO2 nano-crystalline semiconductor, as well asclean 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 riseto novel modified electrodes for which electrochemical sensors, electro-catalysts, electro-chromicdevices, photo-electrochemical and fuel-cells and can be envisioned as possible technologicaloutcomes of this research.




De átomos a sólidos, como diseñar un material cristalino en unacomputadora

From atoms to solids, how to design a cristal material in acomputer

A H Romero-Castro1, G Avendaño-Franco1, I Valencia1,2, C A Garcia1,2, S Singh1, OPavlov1, S Botti3, M Marques4, M Amsler5 and S Goedecker5 1 Physics Department, West Virginia, University, USA2 CINVESTAV, Unidad Queretaro, Mexico3 Institute fuer Festkoerpertheorie und optik, Jena University, Germany4 Institute fuer Physik, Halle University, Germany5 Physics Department, Universitaet Basseln, Germany


Resumen. En esta presentación, discutimos las diferentes metodologías usadas para realizar calculocomputacional para predicción de materiales. En particular, nosotros enfatizamos los esfuerzos de migrupo para establecer un método general para ejecutar investigación estructural de materiales demanera automática de materiales combinando termodinámica, cálculos de estructura electrónica conminería de datos, búsquedas de estructuras con métodos meta-heurísticas, dinámicos o aleatorios. Estonos lleva a la base del programa que hemos desarrollado para tal propósito, Pychemia. Nos enfocamosmayoritariamente en los métodos dinámicos usando el método denominado salto entre minimosinicialmente propuesto por Stefan Goedecker. Especialmente nosotros damos los antecedentes delmétodo 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 yLiAu. SI el tiempo permite, presentaremos nuestros mas recientes esfuerzos en compuestos AXY ycristales de fluoruros tipo perovskita.

Abstract. In this talk, we discuss the different methodologies used to perform computational highthroughput calculations. In particular, we spotlight the efforts in my group to develop a general set upto perform automatic structural searches by combining thermodynamics, electronic structurecalculations with data mining, metaheuristic, dynamical and random structural searches. This will leadto the basic of the software we have developed for such purpose, Pychemia. We focus mostly ondynamical methods using the so-called Minima Hopping Method initially proposed by StefanGoedecker. Specially, we will provide the background of the method and discuss several applicationsof our present implementation. Those will run from simple monoatomic crystals with novel predictionsas in Bi and Sb to binary alloys, where new phases and compositions have been obtained as in the caseof BiSb LiSi and LiAu. If time allows, we will present our most recent efforts on AXY compounds andfluoride perovskites crystals.




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), Germany2 Universidad Industrial de Santander (UIS), Bucaramanga, Colombia


Resumen. Con el nacimiento de la física del plasma, se inicia un estudio formal del comportamientode partículas cargadas en campos electromagnéticos. Entre los fenómenos ocurridos en un plasma, laResonancia 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 campomagnético estático y sometidas a fuerzas externas originadas de campos eléctricos. Si se preservan lascondiciones de resonancia, la partícula puede acelerarse debido a la absorción de energía por parte delcampo eléctrico.

En particular, si las partículas aceleradas son electrones se le conoce como Resonancia CiclotrónicaElectrónica (ECR), la cual se ha tomado como base para la construcción de dispositivos para generarrayos 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 pormiembros del grupo FITEK (Grupo de Investigación en Física del Plasma y Corrosión de laUniversidad 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 deresonancia.

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 demicroondas. La dinámica de este sistema se ha estudiado a través de simulaciones computacionalesdonde los métodos numéricos que se han adaptado al modelo físico son: Particle-in Cell (PIC) oPartícula en Celda para el estudio de sistemas de muchas partículas, y para el modelado de los camposelectromagnéticos 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 mayoresa 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 startedwith 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 resonantinteraction of motion of charged particles in the presence of a static magnetic field and subjected toexternal forces originated from electric fields. If the resonance conditions are preserved, the particlecan be accelerated due to the absorption of energy by the electric field.




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 RCconditions are preserved despite of the increase of the electron’s relativistic mass the electroniccyclotron autoresonance is presented, a phenomenon which has been studied by members of the groupFITEK (Research Group of Plasma Physics and Corrosion at Universidad Industrial de Santander), a

mechanism named Spatial AutoResonance Acceleration (SARA); consisting of a steadyelectromagnetic wave and a non-homogeneous magnetostatic field, adapted to maintain the resonanceconditions.

In this method, the growth of the magnetic field along the direction of the propagation of the beamallows the self-reliance of the equality between the cyclotron and microwave frequencies. Thedynamic of this system has been studied through computer simulations, where the numerical methodsadapted to the physical model are: Particle-in Cell (PIC) for the studying many-particle systems andFinite 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 andintensity not less than the intensity of conventional sources.




Propiedades vibracionales y estructurales de los cristales deaminoácidos

Vibrational and structural properties of amino acid crystals

P T Cavalcante-Freire1 1 Departamento de Física, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, Brazil


Resumen. Los aminoácidos son moleculas con funciones importantes en la vida humana. El estudio deestos materiales en diferentes condiciones de temperatura y presión se ha realizado con el fin deidentificar nuevos polimorfos, con eventuales aplicaciones en la industria. Entre las técnicasexperimentales espectroscopia Raman e diffracción de rayos X pueden ser considerados como las

principales herramientas para descubrir nuevas simetrias de los cristales de aminoácidos. En esteinforme se presentan los estudios realizados en varios aminoácidos de proteínas dando especialatención 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 discuteil papel desempeñado por los enlaces de hidrógeno en la stabilidad de las estructuras cristalinasutilizando la técnica de dispersión de neutrones.

Abstract. Amino acids are molecules with important functions in the human life. The study of thesematerials under different temperature and pressure conditions has been performed in order to identifynew polymorphs, with eventual applications in industry. Among the experimental techniques Ramanspectroscopy and X-ray diffraction can be considered as the main tools to discover new symmetriesand 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 ofUniversidade Federal do Ceará: L- and DL-alanine, L-valine, L-asparagine.H2O, L-methionine and L-leucine, among others. The role played by hydrogen bonds on the stability of some of the structuresthrough the use of neutron scattering measurements is also given.






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


Resumen. Proteínas Heterotrimeric G, son constituidos por subunidades α, β y γ, son las primerasactrices 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 deGDP (estado inactivo) o una molécula de GTP (estado activo). El intercambio de nucleótidos esdesencadenado 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 encuentrafuertemente unido. Ambas unidades se propagan aún más la señal en el compartimiento intracelular. Elobjetivo es comprender mejor el mecanismo de activación de las proteínas G y GPCR mediante lacombinación de varias técnicas de mecánica molecular como la dinámica molecular (MD) y Análisisde Modo Normal (NMA).

Primero se describira los grandes movimientos de amplitud de toda la heterotrímero de la proteína Gobtenida con un NMA. Luego se presentaran dos métodos desarrollados con el fin de seleccionar losmodos normales (NM) pertinentes en los sistemas biológicos y extraer una ligando (la GDP, en el casode la proteína G) fuera de la bolsa mediante el calculo computarizado por NM. Con estos dos nuevosmétodos, 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 losresultados, diversas recostrucciones de perfiles energéticos se han realizado con varias GDP putativosa lo largo de varias vías de salida. Por primera ves se propondra un mecanismo de ajuste fino para lasalida de la GDP a escala molecular y de aminoácidos claves putativos.

Adicionalmente, se presentara el modelo desarrollado para el proceso de disociación de la proteínaheterotrimeric 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 movimientosobre-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 deun GPCR putativo.

Abstract. Heterotrimeric G-proteins, constituted of α, β and γ subunits, are the first actresses of theintracellular signal transduction and interact directly with G-protein Coupled Receptors (GPCR). Theheterotrimer 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 thedissociation 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






aim to better understand the activation mechanism of G-proteins and GPCR by combining severalmolecular 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 alongthe 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 torefine 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 scaleand putative key amino acids.

In addition, we will present our model of the heterotrimeric G-protein dissociation process, a key stepin the G-protein activation cycle.

Finally, we have been also interested in the GPCR: G-protein complex. We will present that the G- protein 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 thismotion could be the putative activation motion of a GPCR.




Modelaje computacional de biomateriales

Computer modeling of biomaterials

E R Cruz Chu1 1 Heidelberg Institute for Theoretical Studies (HITS), Germany


Resumen. La mejora de las propiedades mecánicas de los materiales depende de la caracterización ymanipulación de la microestructura. Los recientes avances en nanotecnología deberían permitirnosfabricar materiales de gran robustez mecánica, ya que los componentes pueden ser ajustados a escalananométrica. Sin embargo, las reglas usadas para predecir las propiedades mecánicas a nivel de macroy micro escala no son siempre aplicables para las dimensiones de unos cuantos nanómetros. Lasfluctuaciones térmicas y los detalles atómicos juegan un rol importante en la escala nanométrica.Felizmente, la naturaleza nos ofrece varios ejemplos de materiales ensamblados con nanocomponentes: conchas, dientes, huesos y telas de araña combinan fases cristalinas y amorfas dedimensiones nanométricas para producir materiales de gran robustez mecánica, superando a cualquiermaterial 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; lamás fuerte es conocida como dragline, y forma las líneas radiales de la tela de araña. Presentaremos laestructura 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 demar. Una peculiaridad controversial del nácar es la presencia de agujeros de unos cuantos nanómetrosde diámetro, también llamados nanoflaws, ya que estos agujeros deberían actuar como puntos deiniciación de fractura, debilitando el material. En este trabajo presentamos la distribución de fuerzasdentro del nácar. Nos enfocamos en como los nanoflaws afectan la ruptura del material, y comparamoslos 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 evenfurther, 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 ofnanometers. 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 mechanicallyrobust materials, surpassing their synthetic counterparts.






In this talk, I will present the method of Molecular Dynamics Simulations as a basic tool to studymechanical 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 theradial 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 aminoacidsequence. The second case presents the nacre shell. Nacre is a biocomposite of great toughness andresistance to fracture located at the inner part of sea shells. A controversial feature is the presence offlaws few nanometers wide, so called nanoflaws. It has been thought that such flaws should act asfracture 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 confirmexperimental results as well as to propose novel theoretical/experimental tests.




Fabricación de la cámara de tercera generación para medicionesde CMB en el telescopio del Polo Sur

Fabrication of the third generation CMB camera for the SouthPole telescope

C M Posada1 and SPT - 3G Collaboration2 1 Materials Science Division, Argonne National Laboratory, Argonne, USA2 SPT - 3G


Resumen. Desde su descubrimiento, la radiación de fondo de microondas (CMB, por sus siglas eninglés) ha jugado un papel importante áreas como cosmología y física de partículas. En este sentido, lamedición de la radiación de fondo de microondas es liderada por la innovación en el desarrollo dedetectores. La frontera del desarrollo de detectores de CMB se centra en el mejoramiento de detectoresvolumétricos basados en sensores de transición superconductora (TES, por sus siglas en inglés). En laactualidad, la tecnología más competitiva de detectores de CMB utiliza líneas de transmisiónsuperconductoras tipo microstrip para llevar la radiación a detectores del tipo TES. El desarrollo demicrostrip de pérdidas bajas hace posible el uso de filtros en línea para la definición de los pasos deonda del detector, permitiendo la fabricación de pixeles con sensores multicolor. En este sentido, estetrabajo presenta las actividades desarrolladas en Argonne National Laboratory para la fabricación de latercera generación de la cámara empleada en el Telescopio del Polo Sur para realizar mediciones deCMB, 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 estácompuesta 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 ~16000detectores.

Abstract. Since its discovery, the cosmic microwave background (CMB) has played a pivotal role incosmology and particle physics. As such, CMB science is led by detector innovation. The frontier ofCMB detector development is focused on improving bolometric detectors based on Transition EdgeSensors (TES). Currently, the most competitive CMB detector technologies utilize superconductingmicrostrip lines to couple radiation on to TES bolometers. Developing low loss microstrip technologymakes possible to use in - line filters to define optical detector pass bands, allowing for the fabricationof 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, forCMB measurement s in the South Pole Telescope. These development activities include multiplemicrofabrication techniques, such as: reactive sputtering, magnetron sputtering, reactive ion etching,chemical vapour deposition, and optical lithography, among others. In general, the SPT - 3G camera iscomposed 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.




Revestimientos Biomédicos y Tratamientos Superficiales - BCST

Biomedical Coatings and Surface Treatments - BCST




Adhesión de células HOS a superficies de Ti6Al4V patronadas porgrabado láser

HOS cell adhesión on Ti6Al4V surfaces patterned by laserengraving

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 Industrialde Santander (UIS), Bucaramanga, Colombia.3 Grupo de tribología y superficies (GTS), Universidad Nacional de Colombia, Medellín,Colombia.


Resumen. La adhesión celular de un material de implante está condicionada por la composiciónquímica, 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) yla superficie de Ti6Al4V patronada por grabado láser. Las superficies de Ti6Al4V fueron patronadasempleando un láser de CO2, obteniendo spots circulares sobre la superficie. Las células HOS fueroncultivadas 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 selogró observar una diferencia significativa en la adhesión celular entre las diferentes superficiesevaluadas.

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 isto evaluate the interaction between human osteosarcoma cells (HOS) and Ti6Al4V surfaces patterned

by laser engraving. The Ti6Al4V surfaces were patterned using a CO2 laser obtaining circular spots onthe 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 notresult toxic for cells and it was not possible to observe significant differences between the surfacesevaluated.




Diseño de recubrimientos sol-gel sobre aleaciones de magnesioempleadas en la fabricación de implantes ortopédicos

Design of sol-gel coatings on magnesium alloys employed in themanufacture 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 deSantander, Bucaramanga, Colombia2 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 demejorar la resistencia a la corrosión de diferentes aleaciones de magnesio con potencial aplicación enel diseño de implantes ortopédicos de uso temporal. La síntesis de los soles se realizó a partir de unamezcla de precursores de películas inorgánicas, TEOS, y orgánicas, GPTMS, empleando etanol comosolvente y ácido acético diluido como medio catalizador. La caracterización de los soles se realizómediante medición de pH, ensayos reológicos y espectroscopía infrarroja (FTIR) para diferentestiempos de envejecimiento. Los recubrimientos fueron caracterizados microestructuralmenteempleando microscopia electrónica de barrido y medición de ángulo de contacto, mientras que laresistencia 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 decorriente 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 alloyswith potential interest in the fabrication of orthopaedic implants. Hybrid sols were obtained from amixture of inorganic precursor, TEOS, and organic, GPTMS, employing ethanol as solvent and aceticacid as catalyst. The characterization of the sols was performed using pH measurements, rheologicaltests and infrared spectroscopy (FTIR) for different ageing times. On the other hand, the coatings werecharacterized by scanning electron microscopy (SEM) and contact angle measurements, while thecorrosion 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 coatingswere 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.




Análisis de recubrimientos biocompatibles de hidroxiapatita sobreacero 316L obtenidos mediante técnicas electroquímicas

Analysis of biocompatible hydroxyapatite coatings on 316lstainless 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, Colombia2 Universidad Nacional de Colombia, Colombia


Resumen. En este trabajo se presenta el estudio realizado en la obtención de recubrimientos deHidroxiapatita (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 estascondiciones se obtuvieron recubrimientos de HAp sobre acero 316L a diferentes potenciales en elrango determinado por voltametría cíclica de -0,6V a -1,7V, dejando el tiempo de deposición en 30minutos 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 conresultados de la literatura. Seguidamente se obtuvieron películas de HAp sobre Acero 316L medianteel prototipo de potenciostato desarrollado, usando las condiciones de la solución precursora yadefinidas. 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 delos 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 serealizan pruebas de biocompatibilidad de los recubrimientos obtenidos sometiéndolos a una prueba deconteo de plaquetas durante 24 horas; el análisis se realizó a través de las imágenes SEM, antes ydespués de la prueba de biocompatibilidad empleando un control de acero 316L sin recubrir. Seencontró que los recubrimientos disminuyen los procesos de adherencia de las plaquetas al sustratofavoreciendo su biocompatibilidad.

Abstract. In this work is presented a study on obtaining Hydroxyapatite (HAp) coatings on stainlesssteel 316L with a conventional potenciostat and a developed prototype potenciostat. Initially, ananalysis was performed by cyclic voltammetry with the conventional potentiostat to determine theappropriate conditions for the solution. With these conditions HAp coatings were grown on stainlesssteel 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 foundthat 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 bythe 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 to90 minutes was also analyzed, finding that by longer deposition time the coating is more uniform andthicker. Finally, a study of biocompatibility was performed. The films were subject to the test plateletcount 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 thesubstrate thereby favoring their biocompatibility.




Influencia de las nanopartículas de plata en el efecto citotóxico ybiocida de los recubrimientos compuestos de TaN(Ag)

Influence of silver nanoparticles on cytotoxic and biocide effect ofcomposite TaN(Ag) coatings

A M Echavarría1, G Bejarano G1 and S Robledo2 1 Centro de Investigación, Innovación y Desarrollo de Materiales (CIDEMAT), Facultad deIngeniería, Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia2 Programa de Estudio y Control de Enfermedades Tropicales (PECET), Facultad deMedicina, Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia


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-lubricacióny 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 estáenfocado en determinar la influencia del contenido de plata y del ciclo de tratamiento térmico de losrecubrimientos 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 Pseudomonaaeruginosa y células osteoblásticas respectivamente. Los nanocompuestos de TaN(Ag) fuerondepositados 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 muestrascon 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 XRDrespectivamente. Se eligió la bacteria Pseudomona auruginosa para análisis antibacterial in-vitro de losrecubrimientos, mientras que para la evaluación de citotoxicidad se seleccionaron célulasosteoblásticas humanas. Acorde con el ensayo MTT para la evaluación de la citotoxicidad y el test deretención bacteriana, la biocompatibilidad y el efecto bactericida y de TaN(Ag) mejora con elincremento del contenido de nanopartículas de plata obteniendo el mejor desempeño para la muestrarecubierta con 70W de Ag. De la misma forma el efecto bactericida de los nanocompuestos mejoródebido a la aglomeración y crecimiento de las nanopartículas de plata. Todas las muestras conrecubrimiento exhibieron una mayor biocompatibilidad y altos niveles antibacteriales que los sustratossin recubrir. Sin embargo, el contenido de plata y el ciclo de tratamiento térmico de los recubrimientosTaN(Ag) deben ser optimizados, para controlar la liberación de iones plata según los nivelesinternacionales permitidos.

Abstract. Silver nanoparticles have been used as dopant in composite coatings to improve wearresistance and biocide effect, due to their self-lubrication and antibacterial effect. However, the longterm bactericidal effectiveness of silver nanoparticles depends on their size, distribution and density inthe coating matrix. This work was focused on determining the influence of silver content and heattreatment cycle of the TaN(Ag) coatings on the shape, size, distribution and density of silvernanoparticles in the matrix of TaN, and on the cytotoxicity and bactericidal effect of the compositecoating against human osteoblast cells and bacteria Pseudomona aeruginosa respectively. TheTaN(Ag) nanocomposites were deposited on to 316L steel substrates by the dual gun magnetron






cosputtering technique using Ta target, with a variation between 30 and 50W of Ag target. The coatedsamples were subjected to an appropriated heat treatment to allow a controlled diffusion of the silvernanoparticles to the surface. Surface topography, microstructure, chemical and phase compositionwere analyzed by SEM, EDX and XRD, respectively. Pseudomonas aeruginosa was chosen for in vitroanti-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 nanoparticlescontent, 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 growthof silver nanoparticles. All coated AISI 316L steel samples showed greater biocompatibility and higherantibacterial level than the uncoated samples. However, the silver content and heat treatment cycle ofthe composite TaN(Ag) coatings must to be further optimized, to control the silver ion release to theinternational permitted levels.




Evaluación de la resistencia a la corrosión de recubrimientoshíbridos sol-gel multicapa depositados sobre el acero inoxidableaustenítico AISI 316L

Corrosion resistance of multilayer hybrid sol-gel coatingsdeposited 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,Colombia2 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 multicapasobre el acero inoxidable AISI 316L de potencial aplicación en el diseño de implantes ortopédicos. Lasíntesis 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 adiferentes tiempos de envejecimiento de cuyo estudio se seleccionó la mejor condicion para el diseñode recubrimientos multicapa. La caracterización de los soles se realizó mediante medición de pH,ensayos reológicos y espectroscopía infrarroja (FTIR). Los recubrimientos fueron caracterizadosempleando microscopia electrónica de barrido y medición de ángulo de contacto, mientras que laresistencia a la corrosión fue evaluada mediante polarización anódica potenciodinámica en soluciónSBF a 37± 2°C. Los resultados del presente trabajo confirmaron que la síntesis sol-gel con precursoresTEOSGPTMS permite obtener recubrimientos homogéneos y continuos que incrementan la resistenciaa la corrosión del acero inoxidable en medios fisiológicos simulados, reduciendo la densidad decorriente de corrosión en aproximadamente un orden de magnitud y ampliando el rango de pasivacióndel 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 AISI316L austenitic stainless steel with potential interest in the fabrication of orthopaedic implants. Hybridsols were obtained from a mixture of inorganic precursor, TEOS, and organic, GPTMS, employingethanol as solvent, and acetic acid as catalyst. The characterization of the sols was performed using pHmeasurements, rheological tests and infrared spectroscopy (FTIR) for different ageing times. On theother hand, the coatings were characterized by scanning electron microscopy (SEM) and contact anglemeasurements, while the corrosion resistance was evaluated using anodic potentiodynamic polarizationin SBF solution to 37± 2°C. Different sols were prepared varying the ageing time, which study allowedobtaining the best condition to perform the multilayer coatings. The results confirmed that sol-gelsynthesis employing TEOS-GPTMS systems produces, under specific conditions, uniform andhomogeneous coatings, which enhanced the corrosion resistance, with reduced corrosion currentdensity and extended passive range, both with regard to the parent alloy. The latter results were moreremarkable by applying more than one layer (multilayer coatings).








Superficies nanoestructuradas de Ti6Al4V mediante síntesis porirradiación dirigida (DIS) para estimulación celular

Nanostructured surfaces of ti6al4v by directed irradiationsynthesis (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, BioengineeringProgram, University of Antioquia, Colombia2 School of Nuclear Engineering, Purdue University, IN, USA3 Department of Nuclear, Plasma and Radiological Engineering, College of Engineering,University of Illinois at Urbana-Champaign, USA4 Birck Nanotechnology Center, Purdue University, IN, USA


Resumen. El daño en los tejidos humanos es uno de los problemas de salud pública más importante, elcual frecuentemente compromete la calidad de vida de los pacientes. En el caso de los daños del tejidoóseo, se reconoce ampliamente que las aleaciones de titanio grado médico, como la Ti6Al4V, es elmejor 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 primeravez, diferentes nanoestructuras superficiales sobre Ti6Al4V grado médico mediante la síntesis porirradiación dirigida (DIS); estas nuevas superficies fueron evaluadas biológicamente a través de larespuesta 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 decomportamiento celular no muestran ningún efecto en la biocompatibilidad del Ti6Al4V, exhibiendoun 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 célulascon las nuevas superficies nanoestructuradas muestra una estrecha relación con el ángulo de incidenciade los iones Argón (Ar +) y, por tanto, con las diferentes nanoestructuras producidas. Losmejoramientos en la adhesión celular, especialmente con respecto al incremento de la actividad defilipodios, 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 oftencompromise life quality of patients. In case of bone tissue damages, is widely recognized that amedical 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. Inthis work we have obtained, by the first time, different surface nanostructures on medical gradeTi6Al4V by using directed irradiation synthesis (DIS); these new surfaces were biologically testedthrough the response of human aortic smooth muscle (HASM) cell line, to have a sense of potentialapplication to other tissues. This cell line was specifically used for cytotoxic assessment and forevaluating 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 ofTi6Al4V, 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




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 inregards to filopodia activity, were directly related with nano-ripples prevalence and, therefore, withincidence angle, which followed a diffusive regime during ions beam irradiation.




Síntesis por irradiación dirigida (DIS) sobre titanio puro rugoso yporoso para aplicaciones biomédicas

Directed irradiation synthesis (DIS) of rough and porous puretitanium 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, BioengineeringProgram, University of Antioquia, Colombia2 School of Nuclear Engineering, Purdue University, IN, USA3 Department of Nuclear, Plasma and Radiological Engineering, College of Engineering,University of Illinois at Urbana-Champaign, USA4 Department of Materials Science and Engineering and Transport, University of Seville,Seville, Spain


Resumen. Es ampliamente reconocido que las aleaciones de titanio grado médico, como el titaniocomercialmente 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 biocompatibilidadIn 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 deosteointegración asociada al tejido fibroso alrededor de los implantes. Los implantes de cpTi porosohan mostrado un gran potencial para resolver el apantallamiento de tensiones; por otro lado, diferentestécnicas 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 cpTimacizo y rugoso, al igual que muestras porosas producidas vía pulvimetarlúrgia (PM), mediantesíntesis por irradiación dirigida (DIS), con el objetivo de evaluar la capacidad para producirnanoestructuras 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 unadrástica 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 lassuperficies inicialmente rugosas sin afectar la biocompatibilidad inicial.

Abstract. It is widely recognized that medical grade of titanium alloys, like commercially puretitanium (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 havetwo important disadvantages: stress shielding, and subsequent bone resorption, due to stiffnessmismatch 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




techniques of surface modification like controlled roughness, have been implemented forimprovements 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 evaluatingthe 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 initialsurface porosity, being more effective on the flat polished areas. In contrast, initial micro-roughness ofconventional machined cpTi samples was an important obstacle to nano-patterning, allowing onlyinfluence on vertical nano-roughness, with an important smoothing effect for off-normal beamincidence. In general, DIS processing generated important improvements on both smoothing andsurface free energy reflected in drastic reductions of contact angle measurements. Our study herereported 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 anydetrimental effect on the original biocompatibility of cpTi implants.




Biomateriales para el tratamiento de aneurismas por lesionespenetrantes del cerebro (PBI): NiTi nanoestructurado vía síntesispor 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, BioengineeringProgram, University of Antioquia, Colombia2 School of Nuclear Engineering, Purdue University, IN, USA3 Department of Nuclear, Plasma and Radiological Engineering, College of Engineering,University of Illinois at Urbana-Champaign, USA


Resumen. Las alternativas clínicas para los tratamientos de las aneurismas, clipping quirúrgico ocoiling endovascular , han mostrado un éxito limitado a los fenómenos de trombosis arterial, migracióndel rollo metálico y los riesgos quirúrgicos inherentes en un procedimiento de craneotomía abierta. Enese sentido, existe un interés creciente en neurocirugía para desarrollar nuevas alternativas para eltratamiento de este tipo de enfermedades. Nuestro grupo ha postulado que es posible usar un stent tipocardiovascular 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 porPBI. Varios autores han mostrado recientemente que la adhesión, diferenciación, proliferación yexpresión genética de las células madre se pueden mejorar al ponerlas en contacto con intercarasnanoestructuradas. En este trabajo nuestro equipo ha desarrollado un nuevo biomaterialsuperficialmente nanoestructurado con un potencial para ser usado en el tratamiento neuro-endovascular 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, comoun template para la estimulación del crecimiento del tejido. Como es ampliamente reconocido, el NiTies un biomaterial que posee unas propiedades únicas de memoria de forma y superelasticidad, lascuales han sido aprovechadas en aplicaciones cardiovasculares durante muchos anos. En este trabajo,

presentamos la modificación superficial (nano-patterning ) del material para stent de NiTiconvencional mediante la síntesis por irradiación dirigida (DIS) con iones Argón (Ar +). Esta nuevasuperficie 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 tejidoen todo el cuello de la aneurisma. Los ensayos de ángulo de contacto de las muestras irradiadasmostraron 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 risksinherent in an open craniotomy procedure. In that sense, there is an increasing interest in neurosurgeryto develop new alternatives for treatment of this kind of disease. Our group has postulated that a




cardiovascular-type stent can be used as a tissue scaffold with a magnetic face directed at theaneurysmal 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 repairPBI-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 worksummarizes the development and fabrication of a bioactive stent to induce closure of the damagedarterial wall using a nanostructured nickel-titanium alloy (nanoNiTi) as a template for tissue growthstimulation. NiTi is a biomaterial that possesses unique properties like shape memory andsuperelasticity and has been used in cardiovascular devices for years. In this work we present surfacemodification (nano-patterning) of conventional NiTi stent materials by directed irradiation synthesis(DIS) techniques with Argon (Ar +) ions. This novel nano-structured surface can provide optimumattachment of recruited cells, as well as the promotion of intrinsic stimulation to these cells for tissuegrowth along the aneurysm neck defect. Contact angle testing of NiTi nano-patterned samples enabledmeasurement of decreasing of hydrophobicity (between 20-40%).




Caracterización de Materiales - CM

Characterization of Materials - CM




Umbral de percolación de transporte eléctrico y exponentes

críticos en compósitos de Sr2YSbO6 – YBa2Cu3O7-

Electrical transport percolation threshold and critical exponentsin Sr2YSbO6 – YBa2Cu3O7- composites

O Ortiz-Diaz1 D A Landínez-Téllez1 and J Roa-Rojas1

1Grupo de Física de Nuevos Materiales, Departamento de Física, Universidad Nacional deColombia, Bogotá DC, Colombia


Resumen. Los materiales compósitos consisten de dos fases separables que presentan propiedadesindependientes en cada una de ellas. Los compósitos de aislante-conductor son atractivos para lainvestigación en ciencias básicas debido a su potencial aplicación comercial. Estos compósitosformados por partículas conductoras dispersas en una matriz aislante se estudian en razón del cambioabrupto de sus propiedades eléctricas, hasta de algunos órdenes de magnitud y por aumentos ligeros enla fracción volumétrica del material conductor. En este trabajo reportamos la síntesis del materialaislante Sr 2YSbO6, el cual, de acuerdo a estudios de difracción de rayos X, no reacciona químicamentecon el material superconductor YBa2Cu3O7− . Este es un sistema donde las partículas superconductorasy 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 mediantemediciones de resistividad eléctrica a temperatura ambiente, sobre muestras de compósitos condiferentes proporciones volumétricas vol% de YBa2Cu3O7− . Los resultados de mediciones deresistividad 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 pordebajo del límite de percolación, que es cero para sistemas percolativos puros. Hemos determinado elcomportamiento percolativo en esta región y hemos encontrado el exponente crítico s = 0.75, valor queacorde con los valores predichos por la teoría.

Abstract. Composite materials consist of two separable phases and exhibit independent properties inany 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 ofconducting particles dispersed into an insulator host medium are extensively studied since theirelectrical properties change dramatically, by many orders of magnitude, for a small increase involumetric of the conductor material. We have synthesized an insulator material Sr 2YSbO6 which wasfound, by x-ray diffraction, chemically non-reacting with YBa2Cu3O7− superconductor material. Thisis a system where the particles of superconductor and insulator materials are found coexisting in acomposite with two well-defined separate crystallographic and chemical phases. Electrical transport

properties and percolation behavior have been studied by electrical resistivity measurements at roomtemperature on several samples of composites with different vol% of YBa2Cu3O7− . Resistivity resultsare 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-negligibleconductivity 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.




Propiedades ópticas de cristales fotónicos unidimensionales desilicio poroso con indice de refracción no homogéneo

Optical properties of onedimensional porous silicon photoniccrystals 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, Brasil1 Laborátorio de Microelectronica de la Universidad de São Paulo, São Paulo, Brasil


Resumen. Cristales fotónicos unidimensionales con indice de refracción efectivo (IRE) variable enfunción de la espesura fueron caracterizados estructural y ópticamente con el propósito de determinarel efecto del gradiente de IRE sobre la respuesta óptica de los dispositivos. Estos dispositivos fueronfabricados anodizando silicio cristalino tipop altamente dopado ( 0.005 cm) en soluciónelectrolítica con diferentes concentraciones de HF. Los resultados muestran que cuanto mayor es laconcentración de HF en el electrólito, mayor es la variación del IRE y de la rugosidad en las interfacesde las capas de silicio poroso con alta e baja porosidad que conforman las células unitarias. Tanto larugosidad como la porosidad de las capas de silicio poroso localizadas en las regiones más cercanas ala interfaces silicio poroso/silicio son mayores. La reconstrucción aproximada del espectro dereflectáncia de estos dispositivos es posible unicamente si dentro del modelo teórico son incluidas lavariación lineal del IRE, coeficiente de extinción en función de la espesura del dispositivo, así como lavariación 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 ofgradient 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 differentconcentration of HF. The results show that the higher the concentration of HF in the electrolyte, thegreater the variation of the effective refractive index and roughness at the interfaces of the poroussilicon layers with high and low porosity comprising the unit cells. Both the roughness and porosity ofthe porous silicon layers located in regions near to the porous silicon/silicon interface are higher. Thereconstruction of the reflectance spectra of these devices was possible only including into thetheoretical model the linear variation of the ERI, extinction coefficient as function on the devicethickness, as well as the variation of the ERI. The effect of the latter is higher in layers with lower

porosity.




Biosíntesis y caracterización de nanopartículas de oro sintetizadasa partir de extractos de hojas de Tamarindus indica L

Biosynthesis and characterization of gold nanoparticles usingleaves 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,Colombia2 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 partirdel 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 nanopartículasfueron 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 serealizó con el extracto de hojas de T. indica en una solución acuosa de Au+3 a temperatura ambientedurante una hora de reacción. Los estudios de microscopia electrónica de barrido (SEM), indicaronque 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 ofleaves 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 chromatographyof gases coupled to mass spectrometry (GC MS). Synthesis of gold nanoparticles was performed withthe leaves extract by T. indica and Au+ 3 aqueous solution at room temperature after one hour ofreaction time. Scanning electron microscopy (SEM) indicated the formation of gold nanoparticle withan average size of 52 ± 5.

mailto:sandra.correa@upb,edu.co



mailto:sandra.correa@upb,edu.co




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


Resumen. Para el estudio de detección temprana del cáncer es conveniente contar con modelos demama “Phantom” para evaluar varias propiedades físico-químicas del tejido. La preparación delPhantom 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. Caracterizacionesópticas previas mostraron, para un rango en el NIR, un comportamiento del Phantom similar al tejidomamario 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 físicasdel Phantom. Se determinaron los módulos de elasticidad para los Phantom de pectina refinada y norefinada, obteniendo módulos de elasticidad con valores comparables con los rangos reportados paratejido fibroso y el tejido glandular de la mama. La innovación resultado de esta investigación consisteen 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 realmechanics and optics properties, the model is named Breast Phantom. The Phantom preparation is asolution 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 andoptics properties a mammary tissue. Optic characterization Phantom at NIR range showed similarcurves of absorbance like human breast. The mechanic characterization consist; effort and deformationmeasurement to obtain the elasticity modules for refined pectin and non-refine pectin Phantomcompared with breast tissue fibrous and glandular, were obtained values in the same range. Theinnovation is a mechanic-optic model to emulate breast potential abnormality also can be used toemulate other body tissues.




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 glowdischarge

H G Ariza-Suarez1 and A Sarmiento-Santos1 1 Universidad Pedagogica y Tecnologica de Colombia, Tunja, Colombia


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 laincidencia en el proceso, del porcentaje en peso de borax y de la temperatura de sinterización. Para ellose 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 fueronsinterizadas a 800 y 1100 ºC, durante 30 min, en la descarga luminiscente de baja presión enatmósfera gaseosa reductora constituida por la mezcla: 20% H2+ 80% Ar. Antes de ser sinterizadas, lasmuestras fueron analizadas por TGA-DSC para determinar los procesos de fusión y perdida de masadurante la sinterización. El cambio de color en la descarga luminiscente se correlacionó con losresultados de los análisis de TGA-DSC. Medidas de la densidad de las muestras, antes y después desinterizadas, y un análisis de microdureza, en la escala de Vickers, evidencian que a temperatura desinterización de 800°C la densidad disminuye y la microdureza aumenta con relación a las muestrassinterizadas en ausencia de borax. La muestras sinterizadas, también fueron analizadas por DRXobservándose la ausencia de precipitados en las mismas.

Abstract. This work studies the flux effect of borax (di sodium tetraborate decahydrate) on sinteringof 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 metallurgicaliron 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 glowdischarge at low pressure in a reducing atmosphere composed of 20% H2 + 80% Ar. The samples incompact green-state were analyzed by TGA-DSC to determine the fusion process and mass loss duringsintering. 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 densitydecreases and the microhardness increases with respect to sintered samples without borax. Sinteredsamples were analyzed by DRX showing the absence of precipitates.






Síntesis y caracterización de nanopartículas de un óxido obtenidaspor el método de precursores poliméricos

Synthesis and characterization of the oxide nanoparticles obtainedby 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


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 ycaracterizados por difracción de rayos X (DRX) y microscopía electrónica de barrido. Los resultadosmostraron que la presencia de HNO3, HCl o NH4OH, en la solución acuosa empleada, favorecen lasolubilidad 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 loscuales contienen Nb2O5 (fase TT), mientras que a 650°C s obtuvo el Nb2O5 (fase T). Así, unincremento en la temperatura de síntesis está relacionado con el incremento de la cristalinidad, deacuerdo 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 precursormethod 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) andscanning electron microscopy. The results showed that the presence of HNO 3, HCl or NH4OH in theemployed aqueous solution favor the solubility of the used precursor salt, fact than too inside in theoxide phase formation. The initial Nb2O5 powders were amorphous. The amorphous powders heated at500°C contained Nb2O5 (TT-phase), whereas at 650°C the Nb2O5 (T-phase) was obtained. In this wayan increase in the synthesis temperature is related to the increase of the cristallinity, according to thevalues of the crystallite sizes that were estimated using the Sherrer method.




Caracterización estrucutural de arcillas usadas en la industria dela construcción para evaluacion de sus propiedades físico-quimicas

Estrucutural characterization of clay used in constructionindustry for assessment of their properties physical-chemical

L P Muñoz-Molina1 and A Martínez-Amariz1,2 1 Universidad de Santander, Bucaramanga, Colombia2 Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia


Resumen. Las arcillas son materia prima importante, principalmente, para la elaboración de cerámicatradicional 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 lasarcillas en la empresa Cerámica y Ladrillera Ecológica el Estoraque se convierte en una actividadimportante por el efecto tecnológico, económico y social que se puede generar. En este trabajo seindican los resultados obtenidos de esta caracterización. Para ello se utilizó el método granulométricomanual con tamices ASTM que determinan el tamaño de las partículas del suelo y lo separan a travésde sus aberturas que son organizadas de mayor a menor. Además del contenido analítico representadoen el cálculo de los porcentajes de retención y porcentajes que pasa por cada tamiz, se hace un análisisgráfico sobre los resultados obtenidos por medio de la curva granulométrica. Las muestras fueroncaracterizadas por DRX y por análisis químico para estudiar y cuantificar las fases presentes, así comolos componentes de las muestras que brinda información sobre la permeabilidad y la cohesión de laarcilla.

Abstract. Clays are important raw material mainly for the production of conventional and traditionalceramic bricks. It is of interest, therefore, to physically characterize their properties and their potentialuse; is why the characterization of clays in the company Ceramics and bricked Ecological theEstoraque becomes an important activity by technological, economic and social effects that can begenerated. In this paper the results of this characterization are indicated. For these manual methodgranulometric ASTM sieves that determine the size of soil particles and separate openings throughwhich are organized from highest to lowest was used. Besides the analytical content represented in thecalculation of percentages and retention rates through each sieve, a graphical analysis of the resultsobtained through grading curve becomes. The samples were characterized by XRD and chemicalanalysis to study and quantify the phases and components of samples provides information on

permeability and cohesion Clay.






Análisis por impedancia ac y estructural de una perovskitananoestructurada 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


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, paraobtener 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 mediantetécnicas de FTIR, UV-VIS y TGA-DTA, lo cual permitió evaluar la conformación de especies. Losresultados 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 cristalitoestan relacionados con la obtención de un sólido nanoestructurado (<45 nm). Los resultados demicroscopía electrónica de barrido y de transmisión (SEM-TEM), mostraron un alto grado dedensificación con una morfología compacta y una alta área superficial (20 m2/g), indicando que lossitios activos del óxido están localizados en los iones Fe en coordinación con las especies O2-. Losresultados de resistividad, condutividad e impedancia AC de la perovskita en función de la temperaturafueron consistentes con una alta mobilidad de oxígeno, que promueve el transporte de carga en elmaterial 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 indesign 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 analyseswhich allowed evaluating the conformation of metal-organic species. X-ray diffraction (XRD) andhigh resolution transmission electron microscopy (HRTEM) analyses confirmed the presence of asingle orthorhombic structure. The crystallite sizes are related to specific nano-structured solid (<45nm). Results from scanning and transmission electron microscopy (SEM-TEM), showed a remarkabledegree of densification, with compacted morphology and high surface active area (20 m2/g), indicatingthat the active sites of the oxide are localized on Fe ions in coordination with the O2- species. Theresistivity, 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.




Intercambio energético en el acoplamiento de dos ondas cuasi-degenerado en cristales fotorrefractivos

Energy transfer in two-wave mixing quasi-degenerated inphotorefractive 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


Resumen. Se obtiene la solución analítica para el acoplamiento de dos haces en el caso cuasi-degenerado en un cristal fotorrefractivo para registros de altas frecuencias. En el caso delacoplamiento de dos haces cuasi-degenerado, las ecuaciones dependen del coeficiente deacoplamiento, coeficiente de absorción, el tiempo de respuesta del material, la diferencia de frecuenciade los haces y la relación de intensidad de entrada. Este tiempo de respuesta del material es función dela relación de concentración, es decir, la razón entre en número de donores y aceptores de un cristalfotorrefractivo y de los campos de difusión, drift y saturación. Se estudia el efecto de estos parámetrossobre el intercambio energético de los haces en detalle.

Abstract. Wave equations describing the quasi-degenerated two-beam coupling have been solved inthe photorefractive crystals for gratings high frequency have been derived. In case of the quasi-degenerate two- beam coupling, the equations depends upon coupling coefficient, the response time ofthe medium, the frequency of the two beams in the input, absorption coefficient and the input intensityratio. The response time of the medium is function of concentration ratio, i.e., the ratio between NAdensity of acceptor impurities and ND density of donor impurities and of the diffusion field, drift fieldand saturation field. The effect of these parameters on the gain has been studied in details.






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., Colombia2 Universidade Federal do Ceará Centro de Ciências, A C Campus do Pici, Fortaleza, Brazil


Resumen. El objetivo de este estudio fue comparar las tres fases distintas del semiconductor óxido decobre tipo p, las cuales son: Cu2O, CuO, and Cu4O3. Estas fases posee diferentes morfologías y estadosde 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 excelentecandidato para la conversión de energía solar y otras aplicaciones. Aunque hasta ahora se ha indicadoque 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 diferentestemperaturas (350◦C, 450◦C, 550◦C y 800◦C). El efecto de la temperatura sobre la morfología óxido deCuO 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-typesemiconductor copper oxide, which are: Cu2O, CuO, and Cu4O3. These phases has differentmorphologies 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 forsolar 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 beensuccessfully 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-raydiffraction, scanning electron microscopy.




Síntesis y caracterización del sistema LaBa2Cu3O7

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


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 posibilitala polimerización-combustión de especies tipo citrato, para generar materiales del orden nanométricocon potenciales aplicaciones tecnológicas. El precursor sintetizado a manera de complejo decoordinación, fue caracterizado por análisis de FTIR, UV-VIS, y TGA-DTA, con el fin de establecer laformación de complejos de coordinación tipo citrato y la temperatura ideal de consolidación de la fasecristalina esperada. La caracterización morfológica y estructural se realizó sobre el material yacalcinado con estudios de difracción de rayos X (XRD) y microscopía electrónica de barrido ytransmisión (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 unconteo estadístico de 350 partículas. Los análisis realizados sobre el óxido cerámico medianteespectroscopia Raman y espectroscopia fotoelectrónica de rayos X (XPS), permitieron determinar unaevaluación cualitativa y cuantitativa sobre la composición del material obtenido evidenciando que elóxido final guarda una estrecha relación con la composición buscada, descartando la presencia deresiduos carbonosos remanentes del proceso de síntesis. Estos resultados permiten comprobar laefectividad del método de síntesis propuesto y su potencialidad para la obtención de materiales nano-estructurados 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 combustion- polymerization of citrate species in order to generate nano-materials with potential technologicalapplications. The synthesized precursor in form of a coordination complex, was characterized byFTIR, UV-VIS, and TGA-DTA analysis in order to evaluate the formation of coordination citratecomplexes and the optimal temperature for consolidation of crystal phase. The morphological andstructural characterization was performed over calcined material with X-ray diffraction (XRD) andscanning electron microscopy and transmission (SEM-TEM) analysis, confirming the obtention of aorthorhombic crystalline phase type Pmmm (43) of nanometric range of about 35 nm, obtained over astatistical 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 ofthe 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 verifythe effectiveness of the proposed synthesis method and its potential application for the obtention ofnanostructured materials in design and improvement of technological devices.






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


Resumen. La presente investigación, se basa en la síntesis y caracterización de seis (6) óxidos

cerámicos tipo perovskita, basados en el sistema La0.8Sr 0.2 Ni(1-x)Cr xO3 con diferentes niveles demodificación del catión cromo (x= 0.0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0). Los materiales anódicos se sintetizaroncon el fin de aportar herramientas en la disminución de los costos energéticos asociados a la obtenciónde este tipo de materiales y mejorar las propiedades texturales, morfológicas, superficiales y catalíticasasociadas a este tipo de óxidos con aplicabilidad en el campo de las pilas de combustible de óxidosólido (SOFC). La formación de la fase cristalina buscada se dió en función del aumento sistemáticode 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 precursoresmetalorgánicos 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 atemperaturas 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 ceramicoxides, based on La0.8Sr 0.2 Ni1-xCr xO3 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 inreduction 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 thefield of solid oxide fuel cells (SOFC). The formation of the crystalline phase was based on thesystematic 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. Thesynthesized metal-organic precursors were characterized by infrared spectroscopy (FTIR), ultraviolet-

visible spectroscopy (UV-VIS) and thermal analysis (TGA-DTA). The results confirm the formation ofcoordination complexes that was obtained at temperatures as low as 450 °C with orthorhombicstructure 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 nanometricstructures (45 nm), for potential technological applications in SOFC devices.






Síntesis y caracterización del sistema La0,8Sr0,2MnO3

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


Resumen. Este trabajo reporta la síntesis y caracterización de un óxido tipo La 0,8Sr 0,2MnO3, usandouna ruta de síntesis de química húmeda, con la cual fue obtenido un material cerámico con propiedadesfisicoquímicas y características estructurales de gran importancia para aplicación como componenteelectródico para uso en pilas de combustible de óxido sólido (SOFC). El material sintetizado secaracterizó por difracción de rayos X (XRD), obteniendo la fase cristalina buscada. Los resultadosderivados de microscopia electrónica de transmisión de alta resolución (HRTEM), confirmaron laobtención 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 deHRTEM y XRD. La composición del material fue determinada mediante microanálisis de rayos X porenergía dispersiva (EDX), indicando una buena concordancia entre la composición propuesta yobtenida, lo que permite confirmar la efectividad del método de síntesis propuesto.

Abstract. This paper reports the synthesis and characterization of an oxide type La0.8Sr 0.2MnO3, usinga wet chemistry route which permits to obtain a ceramic material with physicochemical properties andstructural characteristics of relevant importance for application as an electrode component for use insolid 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 electronmicroscopy (HRTEM), confirm the obtention of a regular morphology solid preferentially oriented inthe (112) face, with d spacings calculated of about 0.25 nm based on HRTEM and XRD results. Thematerial composition was determined by X-ray microanalysis by energy dispersive (EDX), indicating agood agreement between the proposed and obtained composition, which enable to confirm theeffectivity of proposed synthesis method.






Estructura, comportamiento mecánico y térmico de mezclas deresinas 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


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 alginatousados en las impresiones dentales, se usó polvo pasante tamiz ASTM No. 200 (<75μm). Las muestrasconsistieron en mezclas con porcentaje en peso de 50-50%, 60-40%, 70-30%, 80-20%, 90-10%, dondela fase mayoritaria fue la resina, usándose como catalizador Meck-Peróxido al 4%. La estructura fueestudiada usando SEM y XRD, el comportamiento térmico usando DSC, TGA y DMA, mientras queel comportamiento mecánico se analizó usando las Normas ASTM D790 y D638. Se observómorfología irregular y presencia de pequeñas aglomeraciones con tamaños de partículas entre los29,63 y 38,67 μm, también se halló la presencia de diferentes fases del sulfato de calcio y se concluyeque al aumentar la concentración de los polvos, el compuesto se torna más cristalino, aumentando ladensidad. Se encontró una temperatura promedio de servicio 69,15 ± 4,596 ºC. Se reportan valores dedureza en rangos de 18,65 a 27,96 Vickers y se establece, teniendo en cuenta el módulo elástico, que elcompuesto 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 (impressionsdentals alginate and gypsum) is reported. The samples consisted of mixtures with percentage weightsof 50-50%, 60-40%, 70-30%, 80-20%, 90-10%, where the resin was the majority phase, the Meck-Peroxide (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 ASTMD790 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 wasfound, and that to the increasing the concentration of the powder, the materials becomes morecrystalline, 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.




Estudio de desgaste de láminas de acero deformadas conherramientas 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


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 paradisminuir los costos en la industria. De acuerdo a esto, esta investigación se enfoca en el análisis deláminas de acero AISI 1045 deformadas con herramientas de conformado recubiertas con nitruro detitanio aluminio (TiAlN) depositados por la técnica Magnetrón Sputtering Tríodo. El análisis serealiza a partir de las propiedades superficiales y químico que influyen directamente en elcomportamiento tribológico.

Abstract. Hard coatings have been widely used in the metalworking industry for the protection of thesurfaces 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 theanalysis 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 thesurface and chemical properties that directly influence the tribological behavior.




Sintesis, caracterizacion y efecto percolativo de compositossuperconductor - aislante

Synthesis, characterization and percolative effect onsuperconductor – insulator composites

N Montana1, C A Parra-Vargas1 and D A Landinez-Tellez2 1 Facultad de Ciencias, Escuela de Física, Grupo de Física de Materiales, UniversidadPedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Boyacá, Colombia2 Grupo de Física de Nuevos Materiales, Departamento de Física, Universidad Nacional deColombia, Bogotá D.C., Colombia


Resumen. En este trabajo, se presenta la síntesis del compuesto superconductor-aislante GdBa2Cu3O7-δ

-Sr 2GdSbO6, 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 éstossistemas a temperatura ambiente. Estructuralmente caracterizado por difracción de rayos X y por elmetodo de refinamiento Rietveld se determino el tipo de estructura del material y la coexistencia dedos materiales con estabilidad química, morfológicamente mediante microscopía electrónica de

barrido, la obtención de granularidad, homogeneidad, regiones de formación de clúster o metal-aislante. La caracterización eléctrica se llevó a cabo por medio de la resistividad eléctrica y medicionesde impedancia electroquímica para determinar la constante dieléctrica del aislante y factor de pérdidadieléctrica. Las mediciones de propiedades magnéticas utilizando curvas ZFC-FC y de histéresismagnética 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 lastransiciones eléctricos y magnéticos a la transición superconductora fase aislante, dando una posibleexplicación para este comportamiento desde una perspectiva teórica experimental.

Abstract. In this paper, we report the synthesis of the superconductor-insulator compositeGdBa2Cu3O7-δ -Sr 2GdSbO6, 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 toroom temperature. Structurally characterized by X-ray diffraction and rietveld refinement determiningthe type of material structure and the coexistence of two materials with chemical stability,morphologically through scanning electron microscopy, obtaining granularity, homogeneity, clusterformation regions or metal – insulator. The electrical characterization was carried out by means ofelectric 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 andmagnetic hysteresis between -3T and 3T fields for a range of temperatures from 50 K to 350 K, theMeissner effect and transition temperatures. A study of the percolative effect of electric transportationand electric and magnetic transitions to the superconducting phase-insulator transition, giving a

possible explanation for such behavior from an experimental theoretical perspective.




Sintesis, caracterizacion estructural y estudio magnético de lanueva perovskita Sr2GdSbO6

Synthesis, structural characterization and magnetic study on novelperovskite 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, UniversidadPedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Boyacá, Colombia2 Grupo de Física de Nuevos Materiales, Departamento de Física, Universidad Nacional deColombia, Bogotá D.C., Colombia3 Universidade Federal de Pernambuco, Recife, Brazil


Resumen. En este trabajo se presenta la síntesis y caracterización de la nueva perosvkita dobleSr2GdSbO6. 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 delmetodo de refinamiento Rietveld de los datos experimentales de difracción de rayos X. Los resultadosrevelan 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 demicroscopía electrónica de barrido, en la que se observan grupos de moléculas con 0,25 µm tamañomedio 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 materialcon 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 perosvkiteSr 2GdSbO6. 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 X-rays 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 morphologicalcharacterization was performed by measurements of scanning electron microscopy, in which clustersof molecules are observed with 0.25 m average grain size. Measurements of magnetization as afunction 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.




Caracterización estructural y magnética del nuevo material tipoperovskita GdMn1-xFexO3

Structural and magnetic characterization of the new GdMn1-

xFexO3 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 deColombia, Bogota D.C., Colombia2 Grupo de Ciencias Básicas, Universidad Manuela Beltran, Bogota D.C., Colombia


Resumen. En este trabajo se presentan los detalles del proceso de síntesis del material tipo perovskitaGdMn1-xFexO3 por el método convencional de reacción en estado sólido. Durante la síntesis se estudióla 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 distorsionesoctaédricas (grupo espacial Pbnm, Nº 62) para los valores estudiados de x (0, 0.1 y 0.2). El grado desustitución 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 efectodel cambio en los parámetros de red afecta directamente a las distorsiones octaédricas, es decir, con elaumento de grado de sustitución (aumento de parámetro c) los octaedros tienden a organizarse unosobre otro alineandose con el eje c. Se realizaron medidas de magnetización en función de latemperatura 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 seobserva un comportamiento paramagnético para todos los valores de x, por otro lado a bajastemperaturas (T < 30 K) se observan transiciones de fase magnéticas asociadas a la aparición de unafase antiferromagnética. Además, para x = 0,1 la derivada de la magnetización muestra un picoalrededor de 31 K, asociado a una transición ferrimagnética para este material. El ajuste Curie-Weissconfirma el comportamiento antiferromagnético (ferrimagnético) de los materiales, también muestraQue las configuraciones con x = 0 y x = 0,2 tienen un momento magnético efectivo muy similar alreportado par el material sin dopaje, mientras que para x = 0,1 se observa un valor mayor, confirmandoel comportamiento ferrimagnético de esta configuración.

Abstract. In this paper we presents the synthesis process of the GdMn 1-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, 0.1and 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




(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 atlow temperatures (T < 30 K) magnetic phase transitions associated to the apparition of anantiferromagnetic 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 undopedmaterial, while for x = 0.1 a higher value is observed confirming the ferrimagnetic behavior of thisconfiguration.




Caracterización mecánica de mezclas de caucho hevea brasiliensiscon cauchos sintéticos comerciales

Mechanical characterization of hevea brasiliensis rubber mixtureswith commercial synthetic rubbers

J M Arguello1 and A Santos1 1 Facultad de Ingeniería Mecánica, Universidad Pontificia Bolivariana SeccionalBucaramanga, Bucaramanga, Colombia


Resumen. Este proyecto busca caracterizar mecánicamente a través de ensayos de resistencia a lacompresión y dureza shore, la mezcla del caucho natural hevea brasiliensis con los cauchos sintéticoshule butadieno (BR), hule estireno-butadieno (SBR) y hule etileno-propileno-dieno (EPDM). Para cadauna de las mezclas estudiadas se realizaron 10 pruebas, cada una de las cuales aumentaba en 10% elcontenido de caucho sintético presente en la mezcla; cada prueba consistió en la realización de 5ensayos de resistencia a la compresión y 5 ensayos de dureza shore. Las probetas fueron vulcanizadasa una temperatura de 160 °C, durante un tiempo aproximado de 15 minutos, y los equipos utilizados enla realización de los ensayos mecánicos fueron una máquina universal marca Shimadzu y undurómetro 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 compresiónse 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 shorehardness 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 thestudied 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 5shore hardness tests. The specimens were vulcanized at a temperature of 160 °C for approximately 15minutes and the equipment used in the mechanical tests performance were a Shimadzu universalmachine 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 themixture, 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 theEPDM content also increases it but with a polynomial trend.






Influencia del proceso de densificación en las propiedadesmicroestructurales, eléctricas y ópticas de cerámicas PLMN-PTdopadas con Er+3

Influence of Densified Process on Microstructural, Electrical andOptical 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, Colombia2 Ferroelectric Ceramics Group, Physics Department, Federal University of São Carlos, SãoCarlos, Brazil


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 (mayorque 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.




Síntesis de la perovskita compleja Sr2HoNbO6 como potencialsustrato para el crecimiento de películas superconductoras deYBa2Cu3O7-

Synthesis of the Sr2HoNbO6 complex perovskite as potentialsubstrate for YBa2Cu3O7-

superconducting films

R Beltrán-Rodríguez1, C A Parra-Vargas2, G I Supelano2, D A Landínez-Téllez1 and JRoa-Rojas1

1 Grupo de Física de Nuevos Materiales, Departamento de Física, Universidad Nacional deColombia, Bogotá DC, Colombia2 Grupo Física de Materiales, Escuela de Física, Universidad Pedagógica y Tecnológica deColombia, Tunja, Colombia


Resumen. El óxido de perovskita compleja Sr 2HoNbO6 fue sintetizado mediante la técnica de reacción de estadosólido. Los patrones de difracción de rayos X muestran que el material Sr 2HoNbO6 presenta una estructuracristalina cúbica característica de perovskitas dobles del tipo A2BB’O6, con constante de red a=8.198 Å, la cual seencuentra cercana al parámetro de red del YBa2Cu3O7-. Estudios de dispersión de rayos X por electronesmuestran que el Sr 2HoNbO6 está libre de impurezas. La estabilidad química entre la perovskita doble Sr 2HoNbO6 y el superconductor YBa2Cu3O7- ha sido estudiada a través de experimentos de difracción de rayos X y medidasde magnetización en función de la temperatura en los compósitos de Sr 2HoNbO6-YBa2Cu3O7-. Los patrones dedifracción de rayos X para los compósitos mostraron únicamente picos de difracción correspondientes a los dos

compuestos Sr 2

HoNbO6

e YBa2

Cu3

O7-

sin otras reflexiones extras. Este resultado implica que los compuestosSr 2HoNbO6 e YBa2Cu3O7- permanecen en dos fases separadas dentro del compósito sin reacción químicadetectable. La respuesta magnética muestra que la temperatura de transición del material superconductorYBa2Cu3O7- no se ve afectada por la presencia del Sr 2HoNbO6 en los compósitos (alrededor de 90 K). Estascaracterísticas favorables del Sr 2HoNbO6 lo sugieren como potencial sustrato para el crecimiento de películassuperconductoras de YBa2Cu3O7-.

Abstract. The complex perovskite oxide Sr 2HoNbO6 has been synthesized by solid-state reaction. X-raydiffraction pattern reveal that Sr 2HoNbO6 material has an ordered complex cubic structure characteristic ofA2BB’O6 crystalline structure with lattice constant a=8.198 Å, which has a fairly good lattice matching withYBa2Cu3O7-. Energy dispersive x-ray analysis shows that Sr 2HoNbO6 is free of impurity traces. The chemicalstability of Sr 2HoNbO6 with YBa2Cu3O7- superconducting has been studied by x-ray diffraction andmeasurements of magnetization as a function of temperature on Sr 2HoNbO6-YBa2Cu3O7- composites. X-ray

diffraction patterns of the composite shown that all the X-ray diffraction peaks could be indexed for eitherSr 2HoNbO6 or YBa2Cu3O7- with no extra peak detectable. This result implies that YBa2Cu3O7- and Sr 2HoNbO6 compounds remain as two different separate phases in the composite with no chemical interaction. Magneticresponse shows that superconducting transition temperature of pure YBa2Cu3O7- and Sr 2HoNbO6 - YBa2Cu3O7- composites is approximately 90 K. These favourable characteristics of Sr 2HoNbO6 show that it can be used as a

potential substrate material for growth of YBa2Cu3O7- superconducting films.




Cr-sustituido ferritas de Ni-Zn a través de la descomposición deoxalate, las propiedades estructurales, eléctricas y magnéticas

Cr-substituted Ni-Zn ferrites via oxalate decomposition,structural, electrical and magnetic properties

M A Gabal1, Y M Al-Angari1 and F A Al-Agel1 1 Chemistry department, Faculty of Science, King Abdulaziz University, Jeddah, KSA


Resumen. Una serie de Cr-sustituidos con ferritas de Ni-Zn; Ni0.8Zn0.2Cr xFe2−xO4 (x = 0.0-1.0) fueron

preparadas a través de la descomposición del oxalato para evaluar el efecto de la sustitución de Crsobre las propiedades estructurales, magnéticas y eléctricas. Los polvos preparados se caracterizaronmediante difracción de rayos X (XRD), transformada de Fourier (FT-IR) y microscopía electrónica detransmisión de infrarrojos (TEM). El DRX identifico ferritas cúbicas monofásicas. Los parámetros dered (AEXP) mostraron una disminución gradual con el aumento de cromo, que se atribuye a los radiosiónicos del Cr 3+ sustituyente. De acuerdo con los datos estructurales obtenidos, se sugirió realizar unaapropiada 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 cristalescúbicos de tamaño medio aproximado de 20 nm. Las mediciones realizadas con la tecnica deMagnetron de Muestra Vibrante (VSM), indicaron mínimas características de histéresis del materialmagnético blando. La disminución de la magnetización de saturación (Ms) con la sustitución de Cr seanalizó mediante el modelo de dos sub-red de Neel. El cambio en la coercitividad con contenido de Crse 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+ enlos sitios octaédricos de iones paramagnéticos Cr 3+. La conductividad de AC como una función de lafrecuencia y la temperatura absoluta exhibió un comportamiento semi-conductor. La disminución de laconductividad 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; Ni0.8Zn0.2Cr xFe2−xO4 (x = 0.0 – 1.0) were preparedvia oxalate decomposition route to characterize the effect of Cr-substitution on structural, magneticand 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 increasingchromium, attributed to the smaller ionic radii of Cr 3+ substituent. According to the obtained structuraldata, an appropriate cation distribution was suggested and fortified through FT-IR spectroscopy

besides magnetic and electrical measurements. TEM image showed agglomerated cubic crystals withan average size of about 20 nm. Vibrating sample magnetometer (VSM) measurements indicatedminimal 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 thecoercivity with Cr-content was discussed in view of estimated cation distribution and magnetizationvalues. 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




octahedral sites by paramagnetic Cr 3+ ions. AC-conductivity as a function of both frequency andabsolute temperature exhibited a semi-conducting behavior. The decrease in conductivity withincreasing Cr-content was attributed to the preferential occupation of Cr 3+ ions by octahedral siteswhich replacing Fe3+ ions and limiting Fe2+ – Fe3+ conduction.




Producción y caracterización del nuevo sistema superconductorTR 3Ba8Cu11Oy (TR= Sm, Y, Ho)

Production and characterization of new superconducting systemTR 3Ba8Cu11Oy (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, Colombia2 Grupo Física de Materiales, Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja,Colombia3 Grupo Física de Nuevos Materiales, Universidad Nacional de Colombia, Bogota D.C.,Colombia


Resumen. En éste trabajo se presenta la producción y caracterización estructural y magnética delnuevo sistema superconductor TR:3811 (Tr= Sm, Y, Ho). Las muestras de TR fueron producidas porel método de reacción de estado sólido. El análisis de las medidas de Difracción de Rayos X, a travésde la técnica de refinamiento Rietveld, permitieron inferir que el sistema presenta estructura tipoPmm2, con parámetros de red (a=3.82Å, b=4.22Å, c=42.02Å). Las medidas de Magnetización fueronrealizadas por medio del equipo VSM – VERSALAB con variación de campo magnético de 100 Oe a7000 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 solidstate reaction method. The analysis of the measures of the diffraction X-ray, through Rietveldrefinement technique, allowed to infer that the system presents a Pmm2 type structure, with thefollowing lattice parameters (a= 3.82Å, b= 4.22Å, c= 42.02Å). The magnetization measurements weremade by using the VSM-VERSALAB equipment with varying magnetic field from 100 Oe to 7000Oe, and a temperature from 50 K to 350 K, showing the superconducting transition in the order of 90K.




Estructura fina de los espectros raman de carbones colombianos ysu correlación con propiedades fisicoquímicas

Fine structure of raman spectra by colombian coals and itscorrelation with physico-chemical properties

C A Sanchez-Torrado1, R Cabanzo1 and E Mejía-Ospino1 1 Laboratorio de Espectroscopía Atómica y Molecular (LEAM), Universidad Industrial deSantander, Bucaramanga, Colombia


Resumen. Colombia cuenta con grandes reservas de carbón y una participación en la producciónmundial del 6.3%, siendo el sexto exportador de carbón. El 95% de las reservas del país se ubican enlos 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 ensayosque sirven para conocer los diferentes contenidos elementales y propiedades fisicoquímicas, sinembargo 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 trabajose 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 propiedadesfisicoquímicas tales como: Porcentaje de cenizas, materia volátil, carbono fijo y poder calorífico con elfin 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 sixthlargest 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. Todetermine 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 areanalyzed and explored whether there is a correlation between the parameters obtained from thedeconvolution of the first order Raman spectrum (range 1100-1800 cm-1): central peaks, area underthe 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.




Montaje experimental de un sistema de medidas magnetoeléctricasoperando a diferentes temperaturas

An experimental setup a magnetoelectric measurement systemoperating 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 NuevosMateriales, Departamento de Física, Universidad Tecnológica de Pereira, Pereira, Colombia


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 medicióndel voltaje magnetoeléctrico mediante el método dinámico, de un material a temperatura diferente a ladel 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 encuenta, haciendo énfasis en el diseño del portamuestra que básicamente es el componente diferenteentre el sistema operando a baja o alta temperatura y el que opera a temperatura ambiente. El equipoexperimental consta de un electroimán con densidad de flujo magnético DC en un rango de (0,0 a160,0) mT, una bobina de Helmholtz que opera con un B sinusoidal entre (0,0 y 1,6) mT, un sensor detemperatura 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 elcoeficiente magnetoeléctrico transversal y longitudinal para una película delgada de BiFeO3 atemperatura ambiente, 307 K y 278 K, se observó que el comportamiento del voltaje magnetoeléctricolongitudinal y transversal concuerda con el reportado y su valor disminuyó al aumentar latemperatura.

Abstract. The magnetoelectric effect is the phenomenon whereby through a magnetic stimulation can produce an electrical response or viceversa. For implementing a magnetoelectric measurement systemusing the dynamic method and operating to different temperatures from the room temperature, thesystem was divided into an electrical assembly and instrumentation and control assembly. The criteriafor the design and choice of elements that the experimenter should consider were raised, emphasizingthe design of the sample holder which is basically the different component between the systemoperating at low or high temperature and a device operating at room temperature. The experimentalsetup consists of an electromagnet with DC magnetic flux density in a range of (0,0 to 160,0) mT, aHelmholtz coil operating with a sinusoidal B between (0,0 and 1,6) mT; PT100 temperature sensor anda 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 filmat room temperature, 307 K and 278 K, it was observed that the behavior of the longitudinal andtransverse magnetoelectric voltage matches the values reported and decreased with increasingtemperature.






Estudio de las propiedades estructurales y magnéticas de BiFeO3dopado con Itrio

Study of structural and magnetic properties of Yttriumsubstituted 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, UniversidadPedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Boyacá, Colombia2 Grupo GIFAM, Facultad de Ciencias, Universidad Antonio Nariño, Tunja, BoyacáColombia

E-mail: [email protected]. 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 microscopiaelectrónica de barrido indicó un comportamiento granular. Los resultados de difracción de rayos Xmostraron que el principal compuesto, BiFeO3, cristaliza en una estructura tipo R3c. La medidas demagnetización llevadas a cabo en un magnetómetro VERSALAB evidenciaron los efectos del Y en laestructura 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 solidstate 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. Magnetizationmeasurements in function of the temperature, M(T), were performed with the magnetometerVERSALAB by means of the Zero Field Cooled – Field Cooled method (ZFC-FC). The obtainedmagnetic responses evidenced the effect of Y on the magnetic properties of BiFeO 3.




Prediccion de la calidad de coques obtenidos en los procesos deconversión de fondos de vacío usando espectroscopia infrarrojaftir-art

Prediction of the quality of coke obtained in processess ofconversion from vacuum residues by using spectroscopy infraredftir-art

A Y León1, A Rodríguez1, Rafael Cabanzo1 and E Mejía-Ospino1 1 Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Santander, Colombia


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 estascargas, se han venido mejorando los procesos de conversión hacía destilados y al mismo tiempo paramejorar su calidad. Sin embargo, a medida que incrementan las condiciones de severidad y elcontenido 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 seleccionaroncincuenta (50) muestras obtenidas a partir de fondos de vacío procesados bajo condiciones de craqueotérmico e hidroconversión. Cada uno de los coques seleccionados fue caracterizado con propiedadescomo carbono fijo, el material volátil, cenizas, humedad y el poder calorífico. Adicionalmente, para

predecir estas propiedades se desarrolló una metodología de caracterización usando análisismultivariable 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 dequimiometria empleada permite predecir la calidad de los coques obtenidos a partir de fondos de vacíocon respuestas confiables en cortos periodos de tiempo.

Abstract. According to the trend of the heavy crudes and high demand of fuels, it is projected aconsiderable increase in the production of vacuum residues. With the purpose of take advantage ofthese loads, the refineries have been improving conversion processes for the production of betterquality distillates. However, as increasing the severity conditions and the species content of resins andasphaltenes 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 werecharacterized as fixed carbon, volatile matter, ash, humidity and calorific power. Additionally, to

predict these properties characterization methodology was developed using multivariate analysis fromthe infrared spectroscopy (FTIR-ATR) in the spectral range from 4000 to 500 cm-1. The modelsobtained by Chemometrics allow predict the quality of the coke produced from vacuum residues withreliable responses in short periods of time.




Estudio cinético del craqueo térmico de fondos de vacío y susfracciones sara por termogravimetria

Kinetic study of thermal cracking of vacuum residues and its sarafractions by using thermogravimetry

A Y León1, Ivan Suarez1 and Dionisio Laverde1 1 Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Santander, Colombia


Resumen. El estudio de la reactividad térmica por termogravimetría se realizó para seis (6) fondos devacío 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 latemperatura de 25°C a 650°C con velocidades de calentamiento de 5-10-15 °C/min en unatermobalanza TA Instruments TGA/2050 en atmosfera inerte controlada con nitrógeno con flujo de 50ml/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 dedeterminación y de sumatoria de errores cuadrados medios. La tendencia de las curvas de conversiónfraccional (α) de las muestras evaluadas mostraron dos zonas de reactividad correspondientes a lasetapas de destilación y craqueo térmico, las cuales presentaron energías de activación en los rangos de117.25 a 292.37 [KJ mol -1] y 391.90 a 739,86 [KJ mol -1], respectivamente. La energía de activaciónen la zona de craqueo para los fondos de vacío aumenta con el contenido de resinas y asfaltenos. Losresultados indican que el comportamiento del fondo durante el craqueo térmico depende de lanaturaleza y contenido composicional SARA.

Abstract. The study of thermal reactivity by using thermogravimetry was performed to six vacuumresidues from crude mixtures of Colombia and its SARA fractions (Saturates, Aromatics, Resins, andAsphaltenes). The tests of thermogravimetry were performed increasing the temperature from 25 ° C to650 ° C with heating rates of 5-10-15 ° C / min on a TA Instruments TGA thermobalance / 2050, in aninert atmosphere controlled with nitrogen flow of 50 ml / min. The kinetic parameters weredetermined using the differential method from models proposed in literature that best were adjusted tothe data considering the coefficients of determination and mean square error. The trend of curvesfractional conversion (α) of the samples tested showed two reactivity zones corresponding to the stagesof distillation and thermal cracking, of which presented activation energies in the range of 117.25 to292.37 [KJ mol -1] and 391.90 to 739.86 [kJ mol -1], respectively. The activation energy in thecracking zone for vacuum residues increases with the content of resins and asphaltenes. The resultsindicate that the behavior of the vacuum residue during thermal cracking depends on the nature andcomposition SARA.




Metodología para la predicción y extensión de las curvas dedestilación de los fondos de vacío utilizando funciones deprobabilidad

Methodology for the prediction and extension of curves ofdistillation 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


Resumen. El uso de las funciones de probabilidad para la predicción de curvas de destilación decrudos 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 dedestilación de fondos de vacío. Luego de analizar los datos experimentales fue seleccionada la funciónde Weibull Extreme como la mejor función de predicción considerando los parámetros de estimaciónAIC (Akaike Information Criterion), BIC (Bayesian information criterion) y coeficiente de correlaciónR 2. Para cubrir un amplio intervalo de composiciones se seleccionaron setenta y cinco (75) fondos devacío provenientes de mezclas de crudos de Colombia. Los parámetros de la función de probabilidadWeibull Extreme fueron ajustados a partir de propiedades sencillas de medir como densidad, índice derefracción, carbón conradson y análisis composicional SARA (saturados, aromáticos, resinas yasfaltenos). El método propuesto es una herramienta adecuada para describir la tendencia de las curvasde 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 beenimplemented 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 thefitting of curves of distillation of vacuum residues. After analysing the experimental data was selectedthe Weibull extreme function as the best prediction function considering the estimation parametersAIC (Akaike Information Criterion), BIC (Bayesian information Criterion), and correlation coefficientR2. To cover a wide range of composition were selected seventy-five (75) vacuum residues derivedfrom crude mixtures Colombia. The parameters of the probability function Weibull Extreme wereadjusted from simple measure properties such as density, refractive index, Conradson Carbon Residue

(CCR), and compositional analysis SARA (saturates, aromatics, resins and asphaltenes). The proposedmethod is an appropriate tool to describe the tendency of distillation curves and offers a practicalapproach in terms of classification of vacuum residues. In addition, a new correlation is proposed forcalculating the molecular weight from the average boiling temperature of the distillation curvesextended.




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


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 serealizaron en atmosfera con nitrógeno a 120 psi en el intervalo de temperatura de 430 a 480 °C durante20 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 a600 °C con una velocidad de calentamiento constante de 5 ºC/min y en atmósfera de nitrógeno conflujo de 50 ml/min. Los productos obtenidos fueron separados en gases, destilados y coque. Losresultados revelan que el comportamiento de la reactividad térmica sobre la composición química esmás 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 productosformados a partir de las propiedades fisicoquímicas de los fondos de vacío como CCR, SARA(saturados, aromáticos, resinas y asfaltenos) y densidad. Los resultados proporcionan nuevosconocimientos sobre el efecto de la temperatura y naturaleza de los fondos de vacío en los procesos deconversión térmica.

Abstract. This study focused on the process reactivity of thermal cracking of seven (7) vacuumresidues from Colombian crude oils mixtures. The thermal cracking experiments were carried outunder a nitrogen atmosphere at 120 psi between 430 to 480 ºC for 20 minutes. The temperatureconditions were established considering the maximum fractional conversion reported in the tests ofthermogravimetry performed in the temperature range of 25 to 600 ° C with a constant heating rate of5 ° C / min and under a nitrogen atmosphere with rate of 50 mL / min. The obtained products wereseparated in to gases, distillates and coke. The results indicate that the behavior of thermal reactivityover the chemical composition is most prominent for the vacuum residues with higher content ofaromatics, resins and asphaltenes. Finally some correlations were obtained in order to predict theweight 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.




Estudio de la reactividad de fondos de vacio en condiciones dehidroconversion

Reactivity study of vacuum residues in hydroconversionconditions

A Y León1, J O Espinosa1, D L Mendoza1 and D Laverde1 1 Escuela de Ingeniería Química, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga,Santander, Colombia


Resumen. En este trabajo se estudia el empleo de catalizadores homogéneos líquidos en la reactividadde fondos de vacío bajo diferentes condiciones de hidroconversión. Para cubrir un amplio intervalo decomposiciones se seleccionaron seis (6) fondos de vacío provenientes de mezclas de crudos deColombia. Las pruebas de hidroconversión se realizaron un reactor batch en atmosfera con hidrogeno a2000 psi aproximadamente en el rango de temperatura entre 410 y 480 °C. Los resultados permitieronestablecer que la reactividad en condiciones de hidroconversión sobre la formación de coque essuperior en los fondos de vacío con mayor contenido de resinas y asfaltenos. Las condiciones dereacción favorecen la formación de destilados; sin embargo, con el incremento de las condiciones deseveridad, 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 elrango de temperatura de 410 y 460 °C en comparación con las pruebas realizadas sin catalizador. Portanto, el uso de catalizadores homogéneos es una alternativa para el tratamiento de fondos de vacío ysus resultados son satisfactorios en los procesos de conversión.

Abstract. In this work is studied employment of homogeneous catalysts liquid in reactivity of vacuumresidues under hydroconversion different conditions. To cover a wide range of compositions wereselected 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 temperaturerange between 410 and 480 °C. The results allowed establishing that the reactivity hydroconversionconditions on coke formation are higher in vacuum residues with higher content of resins andasphaltenes. The reaction conditions favor the formation of distillates; however, with increasingseverity conditions, the distillate yield decreases due to its transformation into gases. With the presenceof the catalyst it was possible to inhibit coke formation between 75 and 40 percent by mass in thetemperature range 410 and 460 ° C compared to the tests performed without catalyst. Therefore, theuse of homogeneous catalysts is an alternative for treatment of vacuum residues and its results are

satisfactory in the conversion processes.




Caracterización estructural, magnética y mössbauer demanganitas La2/3Ca1/3Mn1-xFexO3 (0 ≤ x ≤ 0.1) dopadas con 57Fe

Structural, magnetic and mössbauer characterization of 57fe dopedLa2/3Ca1/3Mn1-xFexO3 (0≤ x ≤ 0.1) manganites

L C Sánchez1, D Durango2 and O Arnache3 1 Grupo Avanzado de Materiales y Sistemas Complejos (GAMASCO), Departamento deFísica, Universidad de Córdoba, Colombia2 Grupo Ingeniería, Ciencia y Tecnología (ICT), Universidad de Córdoba, Colombia3 Grupo de Estado Sólido, Instituto de Física, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales,Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia


Resumen. Se estudió el efecto de la substitución de 57Fe en las propiedades magnéticas y estructuralesen manganitas La2/3Ca1/3Mn1-xFexO3 (LCMFO; x=0, 5 y 10 %). Las muestras fueron preparadas por elmétodo de reacción de estado sólido convencional, y los productos finales fueron caracterizadosmediante Difracción de Rayos X (XRD), Espectroscopia Mössbauer y medidas magnéticas. Solo unaúnica fase correspondiente a la fase de manganita fue detectada sin la presencia de impurezas o fasesde hierro. Los parámetros hiperfinos de los espectros Mössbauer (MS) tomados para las muestrasdopadas 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 MSfueron 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, temperaturade 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 inLa2/3Ca1/3Mn1-xFexO3 (LCMFO; x=0, 5 and 10 %) manganites. The powders were prepared by standardsolid 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 themanganite phase was detected without presence of impurities or iron phases. The hyperfine parametersof 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 oxidationstates. 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 orderedmagnetic 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 coercivityfield with increasing of iron doping level.




Caracterización espectroscópica y determinación del rendimientocuántico de fluorescencia de puntos cuánticos de CdTe yCdSe/ZnS

Spectroscopy characterization and fluorescence quantum yielddetermination 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


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) yotro hidrofóbico (CdSe/ZnS), el primero con estructura de núcleo expuesto y el segundo, conestructura de corteza-núcleo. La caracterización se realizó mediante las técnicas espectroscópicas UV-Vis, fluorescencia y Raman. Con los resultados de las pruebas de fluorescencia se logra determinar elrendimiento cuántico del CdTe en agua tipo 1 y del CdSe/ZnS en n-hexano. Para la excitación delCdTe y CdSe/Zns se usaron unas longitudes de onda de 549nm y 527nm respectivamente. Se usó elsulfato de quinina 0,1N en ácido sulfúrico como patrón de referencia que tiene rendimiento cuánticodel 56%. Los resultados indican que el CdSe/ZnS presenta un mayor rendimiento cuántico (49%) queel CdTe (46%). Con el análisis Raman se logran caracterizar estos puntos cuánticos obteniendo lasseñales propias de vibración, para el CdTe en 83,4cm-1 y en 155cm-1 correspondientes a lasinteracciones 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. Losresultados obtenidos muestran que los puntos cuánticos tienen un muy buen comportamientofluorescente 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). Thefirst 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 thisfluorescence test, we could determine the quantum yield of CdTe in water type 1 and the CdSe/ZnS inn-hexane. For the CdTe and CdSe/ZnS excitation we used a wavelength of 549nm and 527nmrespectively. We used quinine sulphate 0,1N in sulphuric acid as a pattern with a quantum yield of56%. 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 and155cm-1 corresponding to the Te-Te and Cd-Te interactions respectively. For the CdSe/ZnS, theyshowed signals in 143,5cm-1 and 202,2cm-1 correspondent to the Cd-Se and Zn-S vibrationsrespectively. The results show that the quantum dots are good fluorescents and that they could be areplacement to the dyes for their low toxicity.








Relación entre patrones de dominios ferroeléctricos y propiedadesde la cerámica PLT21

The relationship between ferroelectric domain pattern andproperties of PLT21 ceramics

F A Londono1, J A Eiras2 and D Garcia2 1 Grupo de Estado Sólido, Instituto de Física, Universidad de Antioquia, Medellin, Colombia2 Ferroelectric Ceramics Group, Physics Department, Federal University of São Carlos,Brazil


Resumen. La luz que pasa a través de un cristal ferroeléctrico tiende a dividirse en varios hacesseparados debido a la refracción y reflexión en las paredes de dominio. Esta interacción de la luz conlos dominios ferroeléctricos se convierte en una de las características más importantes de losmateriales ópticos optoelectrónicos y no lineales. Recientemente, titanato de plomo modificado conlantano (PLT ) se ha convertido en popular porque posee propiedades interesantes, como son, unatemperatura de Curie baja, un campo coercitivo inferior, y pequeñas polarizaciones remanentes cuandose compara con el PZT. Tambien tiene un gran potencial para aplicaciones ópticas y electro ópticos nolineales. En este trabajo, se propone un modelo sencillo teniendo en cuenta la transmisión óptica yreordenamiento de la estructura de dominios ferroeléctricos en la cerámica PLT21 en función de latemperatura. Se observó la variación del comportamiento dieléctrico, óptico y electro-óptico enfunción de la temperatura y se correlacionó con la visualización óptica de los dominios ferroeléctricosdel material.

Abstract. The light passing through a ferroelectric crystal tends to split into several separate beamsdue 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. Inthis work, we propose a simple model taking into account the optical transmission and rearrangementof the ferroelectrics domains structure on the PLT21 ceramic in temperature function. The variation ofdielectrical, optical and electro-optical measurement in function of temperature were observed andcorrelated with the optical visualization of ferroelectric domains.




Efecto del pH de síntesis en las propiedades estructurales y ópticasdel TiO2 por el método sol-gel

Influence of the pH of the synthesis using sol-gel method on thestructural 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


Resumen. La fotocatálisis con materiales semiconductores, en especial TiO2, ha presentado ventajassobre otros tratamientos de oxidación avanzada que degradan contaminantes en agua. En este trabajose presenta el efecto del pH de la solución utilizada en la fabricación del semiconductor por el métodode sol-gel, en sus propiedades físicas. Se sintetizaron diferentes muestras utilizando comocatalizadores 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 morfologíade 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 métodoRietveld inferior a 20nm; las partículas forman aglomerados del orden de 100nm; el tamaño promediode 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 degrano está varios órdenes de magnitud por encima del obtenido con catálisis básica, pero con untamaño de poro inferior. Se midió la actividad fotocatalítica utilizando soluciones de azul de metilenosometidas con el fotocatalizador a radiación observándose una mayor eficiencia en los

fotocatalizadores sintetizados con NH4OH.

Abstract. The photocatalysis process using semiconductor materials, in particular TiO 2, is one of themost attractive treatment for polluted waters decontamination because of its advantages over otheroxidation processes. In this study the effect on the physical properties of TiO2 due to the pH usedduring the manufacture of semiconductor is studied. Different samples as catalysts were synthesizedusing ammonium hydroxide (NH4OH) and nitric acid (HNO3) to provide basic and acid pHenvironments, respectively. The changes in composition, structure and morphology of the sampleswere 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 nmobtained by Reitveld refinement; the spherical particles formed agglomerates of about 100 nm; theaverage 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. Thegrain size is several orders of magnitude higher than those of the basic catalysis but with smaller poresize. The photocatalytic activity was measured using methylene blue solutions to determine theirdegradation with radiation. Greater efficiency was observed in the photocatalysts synthesized with

NH4OH.




Caracterización química y mineralógica de residuos de cuarcitapara su uso en la industria cerámica

Chemical and mineralogical characterization of quarzites wastefor 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, Brazil2 Unidade Acadêmica de Mineração e Geologia (UFCG), Campina Grande, Brazil3 Departamento de Recursos Naturais (IFRN), Natal, Brazil


Resumen. Este trabalho tem por objetivo a caracterização química e mineralógica de amostras derochas 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 alternativade aproveitamento desses resíduos poderá não apenas diminuir o impacto ambiental da mineração dequartzitos, mas também possibilitará a agregação de valor para esses materiais, principalmente, parauso industrial. Na amostragem foram coletadas cinco amostras de quartzitos com colorações etonalidades diferentes denominados de quartzito preto, quartzito verde, quartzito rosa, quartzito brancoe quartzito dourado. Essas amostras foram caracterizadas pelos métodos de análise de fluorescência deraios X (FRX), e difração de Raios X (DRX). Os resultados indicaram que as amostras do quartzitodourado e rosa apresentaram a maior concentração de SiO2 (acima de 90,0 %) e a menor concentraçãodo óxido de ferro (Fe2O3), que foi de 1,36% e 1,61%, respectivamente. Esses quartzitos apresentamum potencial importante e poderá ser recomendada a realização de ensaios laboratoriais visando suautilização como matéria-prima para a formulação de massas cerâmicas.

Abstract. This work aims at the technological characterization of quartzite rock from Paraiba and RioGrande do Norte States, in order to use the formulation of parts for the coating ceramic industry. Theadoption of alternative use of these residues may not only reduce the environmental impact of miningquartzite, but also enable the creation of value for these materials, mainly for industrial use. Samplewas collected in five quartzite types with different colors and shades called black quartzite, greenquartzite, pink quartzite, quartzite white and quartzite gold. These samples were characterized by themethods of analysis such as X-ray fluorescence (XRF) and X-ray diffraction (XRD). The resultsindicated 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. Thesequartzites are potentially important and may be recommended to perform laboratory tests in order to

use as raw material for the formulation of coating ceramic.




Medida del Índice de Refracción no Lineal de MaterialesOrgánicos por Z-Scan

Measurement of Non Linear Refractive Index of OrganicMaterials by Z-Scan

M Fontalvo1, A García1, S Valbuena1 and F Racedo1 1 Universidad del Atlántico, Barranquilla, Colombia


Resumen. La caracterización de los efectos no lineales a través de la técnica de transmisión de barridoZ-Scan en muchos materiales ha despertado gran interés de acuerdo las necesidades tecnológicas. Ensu mayoría estos efectos no lineales pueden ser descritos por medio de la teoría electromagnéticaclásica, con la susceptibilidad eléctrica en las ecuaciones constitutivas que relacionan la polarizacióneléctrica con la amplitud del campo eléctrico. En este trabajo se determinó el signo y la magnitud delíndice de refracción y el coeficiente de absorción no lineal de los siguientes medios orgánicos: azul demetileno, rodamina LD, verde vegetal y violeta genciana en su estado puro y disueltos en alcoholisopropílico, se utilzo como fuente de excitación con un láser de ND YAG. El haz laser fue enfocadocon 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 transmitancianormalizada en función de la posición Z se obtuvieron los siguientes resultados: el índice de refracciónno lineal de los colorantes muestran un aumento en función de su concentración y la potencia deexcitación del láser con signos no lineal negativo.

Abstract. The characteristic of the no lineal effects sweeping in so many has generated great interestaccording to the technological necesities. Majorety of these effects no lineal may be described by theclassic electromagnetic theory, with the electrical susceptibility in the constitutive equation that relatethe electrical polarization with the spasionsnees of the electrical field. In this work the sign and themagnitude were determined of the index of refraction and the coefficient of no lineal absortion of thefollowing organic ways: blue of methilene. LD rodamine, green vegetable and gentian violete ahundred porcent pure disilved in isopropilie alcohol, it was used as a source excitation with a laser NDYAG. The bunch of laser was focused with a lens of ten cm of focal lenth, by using a system ofdisplascement the sweeping of twenty centimeters were realized and at the begining of the theory ofSheik- Bahae and the curves of transmitance normalized in function of the z position were obteined thefollowing results: The index of refraction no lineal of the coloring shows an increase in function of itsconcentration and the power of exciting of the laser with negative no lineal sign.




Mapeo de estructuras frágiles en afloramientos de la cuenca delrío peixe a través de GPS diferencial y brújula

GPS and compass mapping of brittle structures in outcrops of thePeixe 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, Brazil2 Unidade Acadêmica de Mineração e Geologia (UFCG), Campina Grande, Brazil


Resumen. Este trabalho tem como objetivo mapear as estruturas rúpteis em afloramentos da Bacia doRio do Peixe (BRP) comparando a eficiência de dois métodos, um tradicional (uso da bússola) e outroinovador (uso de GPS com correção diferencial - DGPS). O mapeamento dessas estruturas podecontribuir para a exploração dos recursos subterrâneos daquela bacia, servindo como indicador daevolução tectono-estratigráfica e auxiliando na seleção de pontos de coleta de amostras para análiseslaboratoriais. O trabalho foi realizado em quatro afloramentos na Bacia do Rio do Peixe, através demapeamento de estruturas rúpteis como juntas e falhas, com auxílio de uma bússola tipo Clar e de umreceptor GPS Diferencial. Os dados obtidos pela bússola foram organizados em um arquivo digital e osdados obtidos por DGPS foram pós – processados, realizando uma correção diferencial através daferramenta Trimble GPS Pathfinder®. Após esta fase foram confeccionados mapas, histogramas ediagramas 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 bússolatipo 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 inthe basin is still a challenge to be overcome. The mapping of these structures can contribute to theexploitation of underground resources of that basin, serving as an indicator of its tectono-stratigraphical evolution and aiding in the selection of points of sample collection for laboratorytesting. This work was done in four outcrops in Rio do Peixe basin, through mapping of brittlestructures 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, Geoexplorer2008 XM model. The data obtained by compass were organized into a digital file in text format and thedata obtained by DGPS were post – processed, performing a differential correction through Pathfinder®software. After that, maps, rose diagrams, histograms and stereograph projections of such structureswere done through softwares Grapher® and Stereonet for Windows. It was concluded that bothmethods used for mapping directions of brittle structures can be applied with equal success.






high conductivity reported for Cs3(HSO4)2(H2PO4) is caused by the partial decomposition that starts atnucleation sites, such as lattice defects and impurities, located on the surface of the sample.




Consideraciones sobre las medidas de impedancia eléctrica desoluciones electrolíticas en una celda de cuatro electrodos

Considerations on electrical impedance measurements ofelectrolyte solutions in a four electrode cell

C Chaparro1, L Herrera1, A Meléndez1 and D A Miranda1 1 Facultad de Ciencias, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia


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 lasonda se realizó usandotécnicas electroquímicas y espectroscópicas. Se preparó la superficie de loselectrodos mediante limpieza química con H2SO4/H2O2 7:3 v/v y limpieza electroquímica en unacelda de tres electrodos con 0.5 M de H2SO4, mediante voltamperometría cíclica. Se registró lamedida del espectro de impedancia eléctrica en modo galvanostático de soluciones tampón fosfatosalino (PBS) a diferentes concentraciones. Se observó que la magnitud de la impedancia decrececuando se aumenta la concentración de la solución electrolítica. Además, se midió el espectro deimpedancia eléctrica en muestras de tejido de mucosa oral dispersas en PBS 5mM y se observó que lamagnitud de la impedancia obtenida para un volumen de 500 μL de mezcla tejido oralPBS es mayorque la magnitud de impedancia registrada por un volumen igual de una solución de PBS 5mM sinmucosa oral. En este artículo se propone un modelo para explicar el comportamiento observado en losexperimentos.

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 eachelectrode was electrochemically cleaned in a threeelectrode cell with 0.5 M of H2SO4 by cyclicvoltammetry. The EIS measurement of phosphate buffer saline (PBS) solutions at differentconcentration were performed in the galvanostatic mode. Experiment shown the magnitude of theimpedance increase when the PBS concentration decreasing. Furthermore, EIS measures of oralmucosal tissue samples dispersed in PBS 5mM were performed. It was observed that the magnitude ofthe impedance obtained for a volume of 500 uL of oral tissuePBS mixture is greater than theimpedance 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.




Dependencia de la viscosidad de un fluido magnetoreológico con elcampo magnético

Dependence of viscosity of a magnetorheological fluid to amagnetic field

H A Fonseca1, E Gonzales1, J Restrepo2, C Parra1 and C Ortiz1 1 Facultad de Ciencias, Escuela de Física, Universidad Pedagógica y Tecnológica deColombia, Tunja, Boyacá, Colombia2 Instituto de Física, Universidad de Antioquia, Medellin, Antioquia, Colombia


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 demagnetita 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 desaturación y campo coercitivo tienen dependencia con el tamaño de las partículas de magnetita. Laestructura corresponde a una espinela inversa con una pureza del 95% y cuyos parámetros de redfueron determinados mediante refinamiento Rietveld. La viscosidad del fluido magnético se midiómediante 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 elcampo externo debido a que la magnetización al ser función del volumen, las partículas dentro dellíquido 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-raydiffraction technique. The results show that the magnetization saturation and coercive field aredependent the particle size of magnetite, respectively. The structure corresponds to an inverse spinelwith a purity of 95% and whose lattice parameters Rietveld determined. The viscosity of the magneticfluid is measured by a viscometer with rotational symmetry in the presence of an external fieldgenerated by a coil. The viscosity results show a dependence on the particle size and the external fielddue to that magnetization is a function of volume, the free movement of the particles within ofdispersing liquid is restricted by the presence of magnetic field.




Estudio de la formación de estructuras en un fluido magnético enpresencia de un campo externo

Study of structures formation in a magnetic fluid due to anexternal field

H A Fonseca1, E Gonzales1 and J Restrepo2 1 Facultad de Ciencias, Escuela de Física, Universidad Pedagógica y Tecnológica deColombia, Tunja, Boyacá, Colombia2 Instituto de Física, Universidad de Antioquia, Medellin, Antioquia, Colombia


Resumen. En este trabajo se presenta el estudio de estructuras formadas en un fluido magnéticodebido a la presencia de un campo magnético externo. El fluido magnético se elabora a base demagnetita comercial y natural para analizar la influencia de la síntesis en que se obtuvieron. El estudiode las estructuras se baso en su aspecto geométrico analizado en un microscopio óptico digital y en eltipo de fluido magnético elaborado siendo uno de magnetita – acido oleico – aceite y el otro demagnetita – etilenglicol – agua. La magnetita usada tiene un tamaño entre 15m y 23m. Losresultados evidencian que el campo magnético produce una rotación de las partículas para formarestructuras fibrosas y cilíndricas dependiendo de la dirección en que el campo actúe. Elempaquetamiento 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 quedandispersas en el fluido sin formar conglomerados ya que ellas se comportan paramagnéticamente en elfluido.

Abstract. In this work the study of structures in a magnetic fluid due to the presence of an externalmagnetic field is presented. The magnetic fluid is made from commercial and natural magnetite toanalyse the influence of synthesis in which they were obtained. The study of the structures was basedon the analysed geometric aspect in a digital optical microscope and the type of magnetic fluiddeveloped 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 themagnetic 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 particlegeometry that for this case is not uniform. In the absence of external magnetic field the particles aredispersed into the fluid without forming clusters as they behave in the fluid in form paramagnetic.




Estudio teórico de las propiedades estructurales, electrónicas ymagnéticas del AlAs dopado con Cu

Theoretical study of structural, electronic and magnetic propertiesof 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


Resumen. En este trabajo se estudió la estabilidad estructural y ferromagnética del compuestosemiconductor AlAs dopado con cobre a través de cálculos de primeros principios y del método deOndas Planas Aumentadas y linealizadas en el marco de la Teoría Funcional de la Densidad (DFT). Delos 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 suestabilidad estructural es mayor cuanto menor sea la concentración de Cu. Para el sistema Al 1-xCuxAsse estudiaron concentraciones de cobre más pequeñas y se encontró un momento magnético distinto decero para x < 0.083, el cual aumenta con la disminución de la cantidad de cobre en el compuesto. Elmáximo valor del momento magnético total fue de 2.0 µB cuando 0 x 0.032. La estabilidad de la faseferromagnética para Al1-xCuxAs (x=0.0832) se determinó al comparar la energía total de los estadosferromagnético y antiferromagnético. Adicionalmente, se estudiaron las propiedades electrónicas y elcarácter 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 andmagnetic properties of copper (Cu) doped aluminium arsenide (AlAs) semiconductor. From formationenergy 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 favourableincorporation, and the system becomes more stable with the decreasing of Cu concentration. For lowerCu 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 ferromagneticand antiferromagnetic configurations. In addition, the electronic properties and ferromagnetism natureof these systems are discussed.




Análisis de láminas de grafito pirolítico altamente orientadomediante 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


Resumen. Debido al interés creciente en la obtención de materiales 2D para uso tecnológico y en lasenormes expectativas generadas por las posibles nuevas aplicaciones de estos materiales, es necesariocaracterizarlos utilizando espectroscopias Raman e Infrarroja, dos técnicas espectroscopicas

complementarias entre sí, que permiten la determinación de los modos de vibración opticamenteactivos. El método de correlación y la teoría de grupos es la vía implementada para generar las reglasde selección y para predecir los modos vibracionales en los sólidos. En este trabajo se presentan losresultados 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 dedatos.

Abstract. Due to the growing interest in obtaining 2D materials for technological use, and in theenormous expectations generated by the possible new applications of these materials, is necessary tocharacterize it using Raman and Infrared spectroscopy two complementary spectroscopic techniques,allowing the determination of optically active modes of vibration. The correlation method and thegroup 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 oftechnological interest because of their unique physical properties are presented. The study wasconducted using conventional methods of data processing.




Sistema para medidas de propiedades de transporte electrónicoutilizando el método de van der pauw

System for electronic transport properties measurements using thevan der pauw method

R Jiménez1,2 and H Castro1 1 Departamento de Física, Universidad Nacional, Bogotá D.C., Colombia2 Departamento de Física, Universidad de Córdoba, Montería, Colombia


Resumen. Se construyó un novedoso montaje de tipo modular para la realización de medidas deresistividad y coeficiente Hall en función de la temperatura en un rango desde 7 K a 320 K y camposmagnéticos dc desde 0 a 1 T. El sistema de medición implementado se basa en el método de Van DerPauw y la técnica amplificador lock-in el cual permite hacer mediciones en muestras de formaarbitraria. 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 muestrasde 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 sufuncionamiento 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 coefficientmeasurements 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 amplifiertechnique which allows making measurements in arbitrary form samples. The assembly can be used tomeasure 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, inthe compound Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ for different x and δ values. Related aspects to the assemblydescription, its operation and procedures to carry out the measurements will be presented.




Coeficiente de expansión térmica de guadua angustifolia-kunthmedido con la técnica fotoacústica

Thermal expansion coefficient of guadua angustifolia-kunthmeasured with photoacoustic technique

A Bedoya1, F Gordillo-Delgado1 and E Marín2 1 Grupo de investigación GICADE, Universidad del Quindío, Armenia, Quindío, Colombia2 Centro de Investigación en Ciencia aplicada y Tecnología Avanzada del I.P.N, México D.F,México


Resumen. El estudio de las propiedades físicas de los materiales para la construcción proveeinformación para predecir posteriores eventualidades por fallas en las estructuras. En este sentido, ladilatación térmica es un fenómeno particularmente relevante para determinar la estabilidaddimensional, especialmente para materiales naturales como el bambú, que por su rápido crecimiento,

propiedades mecánicas, morfología fibrosa y su alto contenido de celulosa, son considerados comoalternativos para reemplazar la madera en la elaboración de estructuras arquitectónicas y decompósitos, elementos multifuncionales con propiedades especiales. Un factor importante para reducirel valor del coeficiente de expansión térmica (CET) del bambú es el proceso de curado. En estetrabajo se obtuvo el CET lineal de muestras de Guadua angustifolia-Kunth, biotipo Macana, usando latécnica fotoacústica (FA) en una configuración de variación de frecuencia. Se consideró la respuestadel 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 losmétodos termo-mecánicos, que puede ser usada en campos como el del reforzamiento de materialescon 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 predictingeventualities 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, whichdue to fast growing, mechanical properties, fibrous morphology and high content of cellulose, areconsidered as alternatives for replace to wood in the elaboration of architectonic structures and ofcomposites, multifunctional elements with special properties. An important factor for reducing thevalue of coefficient of thermal expansion (CET) is the curing process. In this work, the linear CET ofsamples 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 PAsignal 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 usedin research fields like the reinforcement of materials with natural nanometric fibers. The samples weretaken from middle zone of Guadua through of cuts with longitudinal direction.




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


Resumen. Nanocoloides de dióxido de titanio pueden ser usados en la producción de refrigerantesindustriales ya que la conductividad térmica (CT) de este líquido aumenta cuando decrece el tamaño delos cristalitos suspendidos. En este trabajo, se reporta el crecimiento de nanopartículas de este materialusando la técnica hidrotermal. Ajustando los parámetros de crecimiento se pudo controlar el tamaño yla 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 elcomportamiento de la CT efectiva utilizando un sistema de muestras de dos capas (no miscibles). Deesta forma, estas medidas fueron modeladas considerando el sistema como un conjunto de resistenciastérmicas en serie y una capa interfacial entre las fases; se supuso el fluido base y las nanopartículascomo capas independientes y se asumió la existencia de una interface de contacto entre estas paraexplicar la causa del aumento, aparentemente anómalo, de la CT con respecto a los valorescorrespondientes del fluido base. Los resultados evidencian que este incremento no puede serexplicado usando fórmulas empíricas para un medio efectivo.

Abstract. Nanocolloids of titanium dioxide can be used in industrial cooling because of the thermalconductivity (TC) of this liquid is higher when the size of suspending crystallites decreases. In thiswork, 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 aliquid for testing the effect of these variables over TC of the nanofluid, it was measured by hot-wiretechnique. The behavior of the effective CT was analyzed using a sample system of two layers (nomiscible). From this way, these measurements were modeled considering the system as a set of thermalresistances in series and an interfacial layer between the different phases; the matrix fluid and thenanoparticles were supposed independents with a contact interface between them for explaining theapparently anomalous behavior of TC. Results are evidence that the increasing of experimental valueof TC cannot be explained using empirical equations for an effective medium.




Fabricación de una aleación preciosa de bajo punto de fusión parasu uso en pre-engaste con esmeraldas colombianas

Making a precious alloy of low melting point for use of stone inplace 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 deSantander, Bucaramanga, Colombia.


Resumen. La joyería en Colombia ha evolucionado con el tiempo debido a las nuevas tecnologíaaplicadas para optimizar los procesos de fabricación de una joya. Actualmente se ha implementado latécnica de pre-engaste, con el fin de minimizar costos y sistematizar el proceso de fabricación. Latécnica consiste en la sujeción de la gema en la cera la cual ingresa en el tratamiento térmico delrevestimiento así como en la colada de la aleación. Para lograr eficiencia en el proceso, es importanteque las gemas utilizadas sean homogéneas y posean buena conductividad térmica para minimizar loscambios térmicos, debidos a las altas temperaturas de las aleaciones de oro usadas, las cuales seencuentran alrededor de los 1100º C, por ello es necesario usar gemas sintéticas y algunas naturalescomo el diamante. Sin embargo, al utilizar esmeraldas colombianas, se presentan inconvenientesdebido a su heterogeneidad y baja conductividad térmica, produciéndose el daño de la gema. Comosolución 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 lainterface metal-esmeralda. Para lograr este objetivo, fue necesario seleccionar elementos de aleaciónadecuados, preparar y caracterizar aleaciones maestras, así como fabricar y evaluar las propiedades dela aleación final obtenida La investigación permitió establecer la metodología apropiada para lafabricación y caracterización de la aleación más adecuada.

Abstract. Jewelry in Colombia has evolved over time because of new technologies applied to optimizethe 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. Thetechnique involves securing the gem in the wax which enters the heat treatment of the coating and thecasting of the alloy. To achieve efficiency in the process, it is important that the gems used arehomogeneous and possess good thermal conductivity to minimize temperature changes, due to the hightemperatures of the gold alloys used, which are around 1100 ° C, so is necessary to use some naturaland synthetic gems such as diamond. However, when using Colombian emeralds, disadvantages arisedue to their heterogeneity and low thermal conductivity, resulting in damage to the gem. As a solutionto the problem raised will make a precious alloy of low melting point, used in jewelry and possessessuitable properties that may decrease the thermal shock to the emerald-metal interface. To achieve thisgoal, it was necessary to select suitable alloying elements, preparing and characterizing master alloysas well as fabricate and evaluate the properties of the final alloy obtained. The investigationestablished the appropriate methodology for the fabrication and characterization of the most suitablealloy.




Síntesis, caracterización estructural y morfológica de la perovskitaLaYbO

Synthesis, structural and morphological characterization of theperovskite LaYbO

A Cabrera-Ramirez1 and E Charry-Pastrana1 1 Departamento de Física. Universidad Nacional de Colombia. Bogota


Resumen. En este trabajo nosotros reportamos la sintesis del material tipo perovskita LaYbO ₃

mediante la tecnica de Estado Solido y su caracterizacion estructural y morfológica obtenida a partirdel estudio de difraccion de rayos X y Microscopia Electronica de Barrido SEM, tecnicas que seutilizaron para conocer las fases cristalograficas presentes, el tamano de grano del material y suvariacion a traves del proceso de calcinacion el cual tuvo lugar entre 0 - 1190 °C. Se realizorefinamiento Rietveld a los difractogramas obtenidos a partir del cual se identificaron tres parametrosde red asociados a una estructura ortorrombica (Grupo Espacial Pnma) y la presencia de una fasecristalografica especial que aparece y desaparece en el proceso de sintesis de la perovskita. De lasimagenes obtenidas con Microscopia SEM se estudio el tamano de los granos, su dependencia con latemperatura de calcinacion y tiempo de maceracion utilizado en el proceso.

Abstract. In this paper we report the synthesis of material type perovskite LaYbO ₃ by the technique ofSolid 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 thecrystallographic phases, the grain size of the material and its variation through the calcination processwhich took place between 0-1190 ° C. Rietveld refinement was carried out from the diffractogramsobtained, we identify three network parameters associated with an orthorhombic structure (PnmaSpace 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 andits dependence on the calcination temperature and time of maceration used in the process.




Fabricación y caracterización de nanofibras de PVA y PMMA através de electrohilado

Fabrication and characterization of nanofiber of PVA and PMMAby electrospinning

C A Salazar-Duque1 and G R Quitian-Chila1 1 Grupo de Investigación Micro y Nanoanálisis, CECOLTEC S.A.S, Colombia


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 acetonarespectivamente. La distribución de diámetros y el área superficial de las fibras se analizaron pormicroscopia electrónica de barrido (SEM) y a través del software Fibermetric de PhenomWorld. Serealiza la caracterización reológica para cada una de las soluciones de donde fueron fabricadas lasfibras. Se determinó que los parámetros más eficientes para la fabricación de fibras de PVA son undiferencial 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. Conlos anteriores parámetros se previenen problemas de perlado, discontinuidades y la no evaporación delsolvente. También se encontró que el diámetro final de las fibras depende de los pesos moleculares y lareología 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 andacetone respectively. Diameter distribution and the surface area of the fibers were analyzed byscanning electron microscopy (SEM) and through Fibermetric PhenomWorld software. was performedThe rheological characterization for each of the solutions with which were manufactured fibers. It wasdetermined that the most effective parameters for manufacturing PVA fibers are a potential difference15Kv, injection rate 2 ml / h, distance 20 cm to the collector plane; with respect to the PMMA fiber is20 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 ofthe fibers depends on the molecular weights and the rheology of the solutions.




Influencia de los parámetros HVFO sobre la resistencia a lacorrosión de recubrimientos cerámicos de óxido de aluminio yóxido de cromo, rociados sobre acero 1020

Influence of high velocity oxy-fuel (HVFO) parameters on thecorrosion resistance of aluminum oxide and chrome oxide ceramiccoatings, sprayed on steel 1020

Y Salas1 and E Vera2 1 Universidad Antonio Nariño, Tunja, Colombia2 Universidad Pedagogica y Tecnologica de Colombia, Tunja, Colombia


Resumen. Se determinaron los parámetros necesarios para la elaboración de recubrimientos de Óxidode Aluminio y Óxido de Cromo, sobre aceros AISI 1020 en función de sus distancias de rociado paradiferenciar su comportamiento frente a la corrosión. Los polvos utilizados fueron comerciales y elmétodo de deposición fue por proyección térmica de alta velocidad (HVFO). Los revestimientos seanalizaron mediante SEM (microscopía electrónica de barrido), OM (microscopía óptica), laadherencia se cuantificó bajo la norma ASTM C633-08 y se midieron variables electroquímicas de lastécnicas Resistencia a la Polarización Lineal (LPR), aproximación Tafel de curvas potenciodinámicasy Espectroscopía de Impedancia Electroquímica (EIS). La corriente de corrosión para el acero 1020desnudo y con un electrolito de Na2SO4 al 3.5% es del orden de las decenas de A y para el acerorecubierto 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 espesoresobservados caen en los cientos de micras y se notó poca uniformidad en los recubrimientos de óxido deAluminio.

Abstract. Parameters required for the preparation of coatings of aluminum oxide and chromium oxidedeposited 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 spraydeposition was High Velocity Oxy-Fuel (HVFO). The coatings were analyzed by SEM (scanningelectron microscopy), OM (optical microscopy), the adhesion was measured under the standard ASTMC633-08 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 ofA and coated steel given in the order of nA, which leads to think that the projection producescoatings uniform low closed porosity, although techniques DC indicate a significant porosity as isobservable current response to the potentiodynamic curve. The observed thicknesses fall into thehundreds of microns and little uniformity was noted in the aluminum oxide coatings.




Procesamiento de baterías gastadas para la recuperación demateriales que contienen cobalto, níquel y tierras raras medianteuna secuencia de procesos químicos y electroquímicos

Processing of spent batteries for the recovery of cobalt, nickel andrare earths bearing materials by means of a chemical andelectrochemical sequential process

P Delvasto1, R Orta-Rodríguez2 and S Blanco3 1 Escuela de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de Materiales. Universidad Industrial deSantander, Bucaramanga, Colombia2

Unidad de Gestión en Materiales y Procesos Sustentables (UGEMAT-USB). UniversidadSimón Bolívar, Caracas, Venezuela3 Fundación Instituto de Ingeniería para la Investigación y Desarrollo (FIIID), Caracas,Venezuela


Resumen. Las baterías recargables Ni-MH contienen metales estratégicos cuya recuperación puederesultar interesante, desde una perspectiva económica. En el presente trabajo se propone una secuenciade procesos químicos y electroquímicos para procesar baterías gastadas Ni-MH y recuperar materialesque 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 disoluciónse 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 secalienta luego hasta 70 ºC, para recuperar de ella, un sólido (sulfato) cuyo análisis por fluorescencia derayos 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, endepósitos tipo recubrimiento. Para establecer las condiciones propicias para la co-deposición del Co ydel Ni a partir de este tipo de disoluciones, se caracterizó el sistema electroquímicamente mediante latécnica de voltametría cíclica.

Abstract. Rechargeable Ni-MH batteries contain strategic metal values which are worth to berecovered. In the present work, a sequential chemical and electrochemical procedure is proposed, inorder to reclaim materials bearing Ni, Co and rare earths. Initially, batteries are disassembled toseparate the electrode materials (anode and cathode), which are then leached with an aqueous solutionof 5 w% sulphuric acid. The metal content of this solution is checked by atomic absorptionspectrometry techniques. The obtained solution is pH-adjusted (with NaOH), until pH is between 4,0and 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 torecover a Ni-Co alloy. The electrolysis conditions were established through a cyclic voltammetrytechnique.




Análisis de imágenes SEM de sólidos catalíticos mediante unalgoritmo de segmentación

SEM images analysis using a solid catalytic segmentationalgorithm

J C Montes-Cala1, M E Velásquez-Torres1, H Arguello-Fuentes2 and F Martinez-Ortega3 1 Escuela de Ingeniería Química, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga,Santander, Colombia2 Escuela de Ingeniería de Sistemas, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga,Santander, Colombia3

Escuela de Química, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Santander,Colombia


Resumen. Los catalizadores son ampliamente empleados en la industria y su eficiencia depende de lamorfología del mismo. Para el diseño de nuevos catalizadores o para mejorar el rendimiento de losexistentes, 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 porMicroscopía Electrónica de Barrido (SEM, por su sigla en inglés) para obtener informacióncuantitativa de las estructuras presentes en los catalizadores. Las imágenes SEM usadas para estetratamiento provienen de un catalizador tipo titanozirconato de calcio y estroncio dopados con tierrasraras: Sr 0.94M0.03Zr 0.1Ti0.9O3, 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. Seaplicaron filtros lineales, no lineales y detectores de bordes en Matlab para realzar las características delas 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 lasimágenes SEM, con lo cual se realizó un análisis cuantitativo detallado de la distribución de tamaño delas 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 varioustechniques are used depending on the characteristics or properties of the material. It has been proposedto perform a treatment to images obtained by scanning electron microscopy (SEM, for its acronym inEnglish) 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 withrare earths: Sr 0.94M0.03Zr 0.1Ti0.9O3, M = Eu, Ho, and Sm. By applying an algorithm, it was possible toobtain 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 thefree 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.






Cambios morfológicos y estructurales de películas delgadas deZrN/ZrOxNy sometidos a corrosión en solución de cloruro de sodio

Morphological and structural change of ZrN/ZrOxNy thin filmssubjected 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


Resumen. Se evaluaron los cambios estructurales y morfológicos generados en películas delgadas denitruro/oxinitruro de zirconio (ZrN/ZrOxNy) después de ser sometidas a corrosión en solución decloruro de sodio. Las películas se depositaron sobre tres tipos de acero inoxidable mediante la técnicade sputtering RF empleando como mezcla de gases reactivos N2/O2 en atmósfera de argón. Laestructura 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). Lacomposición 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 polarizaciónlineal (LP). Los resultados muestran que después de la prueba de polarización, la mayor evidencia decorrosión por picadura se presenta en el recubrimiento depositado sobre AISI 2205, sobre AISI 304LSse presenta delaminación del recubrimiento y sobre AISI 316L el daño generado por el cloruro desodio es inferior. Sobre los diferentes sustratos se observa incremento en la rugosidad de la películadespués de la prueba de corrosión y por último DRX muestran oxidación de ZrOxNy hacía ZrO2-m yde ZrN hacía ZrOxNy.

Abstract. Morphological and structural change were studied in of zirconium nitride and oxynitridethin films (ZrN/ZrOxNy) deposited via RF magnetron sputtering on stainless steel substrates in areactive atmosphere of N2/O2, in argon. The crystallographic structure of the films was establishedthrough X-ray diffraction (XRD), the morphology was evaluated through scanning electronmicroscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). Chemical analysis was carried out using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and corrosion resistance was evaluated through electrochemicaltechniques based on linear polarization (LP). The results show that after the polarization test, thestrongest evidence of pitting occurs in the deposited coating on AISI 2205, on AISI 304LS occurscoating delamination and AISI 316L on the damage generated by the sodium chloride is less. Ondifferent 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.




Propiedades geométricas, electrónicas y de reactividad químicaintrínseca de derivados mono- y bi-sustituidos de quinoleína parael estado fundamental en fase gaseosa

Geometric, electronic and intrinsic chemical reactivity propertiesof mono- and bi-substituted quinoline derivatives for the groundstate in gas phase

L Hincapié1, O Neira1 and C García1 1 Grupo de Espectroscopía Óptica y Laser, Universidad Popular del Cesar, Cesar, Colombia


Resumen. Se presenta el estudio de las propiedades geometricas, electronicas y de reactividad químicaintríseca de la Quinoleina y las tres moléculas derivadas: 4-Amino-Quinoleina, 3-Fenil-Quinoleina, 4-Amino-3-FenilQuinoleina. El estudio se llevó a cabo para el estado fundamental en fase gaseosa en elmarco 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 unamono- o bi-sustitucion , usando el fragmento amino y el grupo fenil, que por sus propiedades dereactividad química intrinsecas muestes una tendencia a tener mejores propiedades opticas deabsorción, una de las cuatro condiciones que se espera de una material que se quiera usar como capaactiva, usando la escitación optica.

Abstract. The study of geometric, electronic properties and intrinsic chemical reactivity of Quinolineand 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 functionaltheory density using B3LYP / 6 31 + G (d) model. The purpose of the study is aimed at identifying acompound derived from quinoline, on based to mono- or bi-substitution, using the amino fragment andthe 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.




Efecto del fragmento amino sobre las propiedades geométricas,electrónicas y de reactividad química intrínseca de la 1,2benzopirona en fase gaseosa para el estado fundamental

Effect of amine fragment on geometric, electronic and intrinsicchemical reactivity properties of 1,2 benzopyrone for the groundstate in gas phase

O Neira1, C García1 and L Hincapié1 1 Grupo de Espectroscopía Óptica y Laser, Universidad Popular del Cesar, Cesar, Colombia


Resumen. Se presenta el estudio de las propiedades geometricas, electronicas y de reactividad químicaintríseca de la Cumarina tipo 1,2-Benzopirona y las tres moléculas derivadas: 4-Amino-Cumarina, 3-Fenil-Cumarina, 4-Amino-3-Fenil-Cumarina. El estudio se llevó a cabo para el estado fundamental enfase gaseosa en el marco de la Teoría de los funcionales de la densidad usando el modelo B3LYP/631+G(d). El propósito del estudio está dirigido a identificar un compuesto derivado de la quinoleinacon 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 propiedadesopticas de absorción, una de las cuatro condiciones que se espera de una material que se quiera usarcomo capa activa, usando la escitación optica.

Abstract. The study of geometric, electronic properties and intrinsic chemical reactivity of Cumarinetipe 1,2-Benzopirone and three-derived molecules (4-Amino-Cumarine, 3-Phenyl-Cumarine, 4-Amino-3-phenyl-cumarine) is presented. The study was carried for the ground state in gas phase in the contextof the functional theory density using B3LYP / 6 31 + G (d) model. The purpose of the study is aimedat identifying a compound derived from quinoline, on based to mono- or bi-substitution, using theamino fragment and the phenyl group, which by its intrinsic properties of chemical reactivity present atendency to have better optical absorption properties, which is one of the four conditions that mustsatisfy a material to be used as active layer, using the optical excitation.




Efecto del sustituyente donante de electrones por resonancia sobrelas propiedades ópticas de absorción de la 1,2 benzopirona en fasegaseosa para el estado fundamental

Effect of electron donating substituent by resonance on ppticalabsorption properties of 1,2 benzopyrone for the ground state ingas phase

O Neira1, C García1 and L Hincapié1 1 Grupo de Espectroscopía Óptica y Laser, Universidad Popular del Cesar, Cesar, Colombia


Resumen. Se presenta los resultados de la modelacion de las propiedades opticas de absorción delcompuesto Cumarina tipo 1,2-Benzopirona y tres de sus compuestos derivados(4-Amino-Cumarina, 3-Fenil-Cumarina, 4-Amino-3-Fenil-Cumarina), dos monosustituidos y uno bisustituido. El estudio sellevó a cabo para el estado fundamental en fase gaseosa en el marco de la Teoría de los funcionales dela densidad usando el modelo B3LYP/6 31+G(d). En la mono-sustitución, primer caso, se muestra losefectos de donante de electrones y el alargamiento de la cadena de enlaces pi conjugados en formaindendiente, mientras que en el segundo caso, la bi-sustitución, muestra el efecto simultaneo deñ grupodonante de electrones y el alargamiento de la cadena de enlaces pi conjugados. Los resultadosmuestran 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 andthree 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 statein gas phase in the context of the functional theory density using B3LYP / 6 31 + G (d) model. Mono-substitution, the first ca time dependent se, the effects independently of electron donor and the chainlengthening bonds pi-conjugated are shown, while in the second case, the bi-substitution, shows thesimultaneous effect of donor group and electron and increase of chain conjugated pi bonds. The resultsshow that compounda improved optical absorption properties compared with the parent compound.




Propiedades ópticas de absorción de derivados mono- y bi-sustituidos de quinoleína en fase gaseosa para el estadofundamental

Optical absorption properties of mono- and bi-substitutedquinoline 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


Resumen. Se presenta los resultados de la modelacion de las propiedades opticas de absorción delcompuesto quinolina y tres de sus compuestos derivados(4-Amino-Quinoleina, 3-Fenil-Quinoleina, 4-Amino-3-FenilQuinoleina), dos monosustituidos y uno bisustituido. El estudio se llevó a cabo para elestado fundamental en fase gaseosa en el marco de la Teoría de los funcionales de la densidad usandoel modelo B3LYP/6 31+G(d). En la mono-sustitución, primer caso, se muestra los efectos de donantede electrones y el alargamiento de la cadena de enlaces pi conjugados en forma indendiente, mientrasque en el segundo caso, la bi-sustitución, muestra el efecto simultaneo deñ grupo donante de electronesy el alargamiento de la cadena de enlaces pi conjugados. Los resultados muestran que los compuestos4-Amino-Quinoleina y 4-Amino-3-FenilQuinoleina mejoraon sus propiedades de absorcion optica encomparacion con la del compuesto padre.

Abstract. The Modeling results of the optical absorption properties of the quinoline compound andthree derivative compounds (4-Amino-quinoline Quinoline 3-phenyl-4-Amino-3-phenylquinoline; twomono-substituted and one di- substituted) is presented. The study was carried for the ground state ingas 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 chainlengthening bonds pi-conjugated are shown, while in the second case, the bi-substitution, shows thesimultaneous effect of donor group and electron and increase of chain conjugated pi bonds. The resultsshow that compounds 4-Amino-Quinoline and 4-Amino-3-phenylquinoline improved opticalabsorption properties compared with the parent compound.




Susceptibilidad magnética A.C., magnetización e influencia deltratamiento térmico en la obtención de la estructurananocristalina de la aleación amorfa de composición

Fe37Co35Nb6B11Si10Cu1

Magnetic susceptibility ac, magnetization and influence of heattreatment on obtaining the structure nanocrystalline amorphousalloy composition Fe37Co35Nb6B11Si10Cu1

A Orozco1, Z Caamaño1 and A Rosales2 1 Grupo de Ciencia y Caracterización de Materiales, Universidad del Atlántico, Barranquilla,Colombia2 Grupo de Magnetismo y Materiales Avanzados, Universidad Nacional de Colombia,Manizales, Colombia


Resumen. En este trabajo se presenta un estudio de la susceptibilidad a.c en función de la frecuencia yla longitud, para la aleación magnética amorfa de composición Fe37Co35 Nb6B11Si10Cu1. Se varió lafrecuencia utilizando un rango entre 10 Hz y 5 KHz, y la longitud de la muestra entre 10 mm y 4 mmcon 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 histéresismagnética 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 realizadasa temperatura ambiente. Las muestras amorfas serán cristalizadas parcialmente mediante tratamientostérmicos de las muestras amorfas desde temperatura ambiente hasta diferentes temperaturas. Seráevidenciada por la técnica de DRX, a través de la identificación de fases cristalinas presentes, deltamaño de grano, fracción cristalizada y la distancia entre granos obtenidos en función de latemperatura de tratamiento térmico. Las muestras amorfas serán cristalizadas parcialmente mediantetratamientos térmicos de las muestras amorfas desde temperatura ambiente hasta diferentestemperaturas. 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 funciónde 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 wasvaried using a range between 10 Hz and 5 kHz, and sample length 10 mm and 4 mm with a constantamplitude of about 1 Vrms, the magnetic field varying between -74 and 74 Oe. Also, the saturationmagnetization value is obtained from magnetic hysteresis curves recorded in a VSM. Samples wereobtained in the amorphous state by Melt-Spinning technique. Both measures susceptibility a.c. and themagnetization were performed at room temperature. The amorphous sample will be partiallycrystallized by heat treatments of amorphous specimens from room temperature to differenttemperatures. 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 treatmenttemperature. The amorphous sample will be partially crystallized by heat treatments of amorphousspecimens 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 betweengrains obtained according to the heat treatment temperature.




Cambios en las propiedades estructurales y eléctricas depolianilina y polipirrol por dopaje con mullita

Changes on electrical and structural properties of polyaniline andpolypyrrol 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, Colombia2 Escuela de Química, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia3 Grupo de Investigación en Superficies, Electroquímica y Corrosión (GSEC), UniversidadPedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Colombia


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 cienciae ingeniería de materiales: la polianilina (PAni) y el polipirrol (PPy). Los polímeros dopados, fueronsintetizados con diferente contenido del mineral y a dos tiempos de polimerización (tP), mediantesíntesis 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 difracciónde rayos x (DRX) y espectroscopia infrarroja de Transformada de Fourier (FTIR). Los valores deconductividad (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 mayorconcentración 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 oftwo conductive polymers: polyaniline (PAni) and polypyrrole (PPy), which have great interest inscience and materials engineering, has been evaluated. Doped polymers were synthesized withdifferent contents of mineral and at two polymerization times (tP) by an in situ chemical synthesis inacidic aqueous solution and using ammonium persulfate (APS) as the reaction initiator. Structuralcharacterization was performed by x ray diffraction (XRD) and Fourier Transform infraredspectroscopy (FTIR). The conductivity values (σac) were estimated from electrochemical impedancespectroscopy (EIS). It was found that, at concentrations of work, were obtained higher values σac ofconductivity at the highest concentration of the mineral, however, in some compounds the conductivitydecreased. The variations in conductivity were attributed to PC-dopant interactions.




Caracterización superficial del acero HP-40 medianteEspectroscopia 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 deSantander, Bucaramanga, Colombia


Resumen. En el presente estudio, microscopía óptica en modo estereoscópico acoplada espectroscopiade 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 lageneración de plasma, ésta permite la realización de un microanálisis localizado . Este nuevoinstrumento LIBS se aplicó para la caracterización superficial de muestras de acero en un rangoespectral de 356 a 401nm. Un numero de elementos tales como Cr, Ni, Fe, Nb, Pb, Mo, C, Mn y Si enlas muestras de acero fueron investigados. Los resultados permitieron la construcción de perfiles dedistribución elemental de las muestras. Complementariamente las muestras de acero HP-40 fueroncaracterizadas superficialmente por microscopia electrónica de barrido (SEM).

Abstract. In the present study, optical microscopy in stereoscopic mode coupled to laser-induced μ- breakdown spectroscopy (μ-LIBS) was applied for analysing HP-40 steel samples. MicroLIBS (μ-

LIBS) is a new growing area which employs low energy laser pulses for the generation of plasmaemission, 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. Anumber of elements such as Cr, Ni, Fe, Nb, Pb, Mo, C, Mn and Si in the steel samples wereinvestigated. The results allowed the construction of elemental distribution profiles of the samples.Complementarily the HP-40 steel samples were superficially characterized by Scanning ElectronMicroscope (SEM).




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, ColombiaE-mail: [email protected], [email protected]

Resumen. Se prepararon muestras policristalinas de−( 0.2 x 0) por reacción en estadosólido. Los análisis DRX muestran que la estructura tipo perovskita (Pm3m) se conserva en todas lasmuestras, sin impurezas. Se observó un ligero aumento en el parámetro de red para x 0.05. Lamorfología 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 fueronanalizados con diagramas Z' vs Z'', los cuales revelan la presencia de 3 contribuciones asociadas a loselectrodos, las fronteras de grano y al grano. A partir de los ajustes se estimaron las frecuencias ( f b) ytiempos de relajación () del grano, con valores de f b = 220Hz y = 4.5ms para la muestra del 3% deCo a RT. Los análisis de la permitividad ε* presentan una dispersión a frecuencias bajas (< 300 Hz), lacual aumenta con la temperatura. Cada componente de ε* converge a frecuencias por encima de300KHz. Finalmente, se presenta una discusión del comportamiento de la conductividad eléctrica ylas energias de activación mediante el análisis ′vs log(ω) y ln() vs 1/T.

Abstract. − ( 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. Asmall increase in the lattice parameters were observed for x 0.05. Morphology and composition wereanalyzed by SEM-EDX. Impedance spectroscopy measurements form 50 Hz to 1 MHzwere made atdifferent temperatures (25 – 500°C ). The spectra were analyzed by Z' vs Z'' plots, which reveal 3contributions associated to electrodes, grain boundary and grain. From the fits the frequency ( f b) andtimes relaxation() of the grain were estimated, with values of f b = 220Hz and = 4.5ms for 3% Cosamples at RT. A disppersion in the permitivity ε* at low frequency (< 300 Hz) were observed, whichincrease 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 from ′ vslog(ω) and ln() vs 1/T plots.







Investigación por espectroscopia raman intensificada por efectosuperficial (SERS) de vapreotide adsorbido sobre coloides de oro

Surface-Enhanced Raman Spectroscopy Investigation ofVapreotide adsorbed on gold colloids

J Gómez1, R Cabanzo1 and E Mejia1 1 Laboratorio de Espectroscopia Atómica y Molecular, Universidad Industrial de Santander,Bucaramanga, Colombia


Resumen. Vapreotide (VAP), es un péptido análogo de Somatostina (SST) que contiene 8aminoácidos y posee una estructura cíclica gracias al puente disulfuro formado entre las cisteínas enlas 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 yexocrinas y la proliferación de células normales y tumorales 1 y como consecuencia de esta actividad

biológica es de interés para ser usado en diagnostico y terapia clínica. La técnica SERS permiterealizar 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 radiacióngenerado por los plasmones superficiales. En este trabajo se presenta un estudio de la adsorción ydetección de Vapreotide usando SERS sobre nanopartículas metálicas de oro preparadas por reduccióncon citrato de sodio; los espectros muestran bandas intensas incluso a concentraciones tan bajas como10-6 M, demostrando la alta sensibilidad de esta técnica. En estos espectros es posible distinguir lasseñales 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 laintensificación 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 8aminoacids cyclized through a cysteine bridge between 2 and 7 (D-Phe-Cys-Tyr-D-Trp-Lys-Val-Cys-Trp-NH2). This peptide has a broad spectrum of biological actions, including inhibition of growthhormone secretion, suppression of gastric and pancreatic exocrine secretion and normal and tumoralcell proliferation, this biological activity has stimulated interest in research about its use in clinicaldiagnosis 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 ofenhanced radiation generated by plasmons surface. In this work, we have performed a Raman andSERS study of VAP, as well as the adsorption of VAP on gold colloids prepared by chemicalreduction 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 signalscorresponding to molecular vibrations of VAP, including the S-S bond, indicating no breakdown ofthis bound onto the gold surface and the intensification of the vibrational markers modes of aromaticresidues tryptophan, phenylalanine and tyrosine.




Caracterización superfícial de películas delgadas tipo cermetdepositadas por magnetron sputtering

Surface characterization of cermet thin films deposited bymagnetron sputtering

J R Sanchez1 and R A Simão1

1 Laboratório de Superfícies y Filmes Finos, Programa de Engenharia de Metalúrgica e deMateriais COPPE-UFRJ, Rio de Janeiro, Brazil


Resumen. Las películas tipo cermets son compuestos cerámico-metálicos ampliamente aplicacadoscomo capas absorbedoras en colectores solares, debido a sus propriedades optícas y térmicas. Estáconfiguración 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), encomparación a los otros tipos de configuración. A pesar de que el ZnO es comunmente usado enaplicaciones 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 comoforma, tamaño, distribución y fración de volumen de las partículas metálicas, estas películas fuerondepositas 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 cermetformadas 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 yemitancia, microscopía de fuerza atómica (AFM) para obtener la topografía y distribución de las fasessobre la superfície, microscopía de fuerza magnética para encontrar y medir el tamaño de las partículasmetálicas de Ni y espectroscopía de fotoelectrones por rayos x, para evaluar la fracción de volumenmetálico.

Abstract. This Cermets are ceramic-metallic composites widely applied as the absorber layer in solarcollectors due to their optical and thermal properties. This configuration has shown an excellentselective behavior, achieving higher absorptances (0.90-0.94) in the visible region and loweremittances (0.04-0.07) in the infrared (IR) in comparison to other absorbers configurations. AlthoughZnO is commonly used in optoelectronic applications, its potential for photothermal systems has notyet been explored. Considering that the performance of cermets depends of some film characteristicslike shape, size, distribution and volume fraction of particles, the films were deposited by magnetronsputtering. This method offers better control of the growth parameters than other depositiontechniques. 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 bymagnetron sputtering. Films were characterized by optical spectroscopy to evaluate their absorbanceand emmitance, Atomic Force Microscopy (AFM) to obtain topography and phases distribution overthe surface, Magnetic Force Microscopy (MFM) to find and measure the size of metal particles of Niand X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) to evaluate the metallic fraction on the surface andsubsurface.








Caracterización fisicoquímica de los productos del petróleo en losfondos de vacío del proceso de coquización retardada por métodosde espectroscopia infrarroja FTIR-ATR y quimiométricos

Physico-chemical characterization of products from vacuum oilunder delayed coking process by infrared spectroscopy andchemometrics methods

L V Meléndez1, E Mejía-Ospino1, R Cabanzo1 and A Guzmán2 1 Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia2 Instituto Colombiano de Petróleo ICP, Colombia


Resumen. Los productos de coquización retardada de ocho fondos de vacío fueron estudiados porespectroscopia infrarroja con reflectancia total atenuada (FTIR-ATR) y análisis por componentes

principales (PCA) a traves de la determinación de parámetros estructurales como factor dearomaticidad (fa), alifaticidad (A2500-3100cm-1), grado de condensación aromática (GCA), longitudde cadenas alifáticas (LCA) y longitud de cadenas asociadas a a moléculas aromáticas (LACAR); atraves del desarrollo de una metodología que incluye el pre-procesamiento de los datosespectroscopicos, la identificación por PCA de las señales que presentan mayor varianza en el espectroy el uso de moléculas patron. Los parámetros calculados fueron comparados con los hallados porresonancia magnética núclear de protones (1H-RMN) y 13-RMN.encontrandose una concordancia enla 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 propiedadesfisicoquímicas de crudos y fracciones a traves del uso de espectroscopia FTIR-ATR, lo cual da unaalternativa para reemplazar métodos tradicionales de caracterización (metodologías ASTM) querequieren 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 crudewere study by infrared spectroscopy with attenuated total reflectance (FTIR-ATR) and principalcomponent 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 thedevelopment 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 andFractions by FTIR ATR spectroscopy, this is an alternative to replace traditional methods ofcharacterization (ASTM Methodologies), which requiring more analysis time and are more expensive

because need to use solvents.




Síntesis y caracterización de materiales nanoestructurados a basede Fe50Co50 y Fe75Co25

Synthesis and characterization of nanostructured materials basedof 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,Colombia2 Grupo de Física de Materiales II, Universidad Autónoma de Barcelona, Bellaterra, España


Resumen. Actualmente los materiales magnéticos nanoestructurados son de gran interés en lainvestigación básica del magnetismo y en aplicaciones tecnológicas. El interés radica en el tamañomanométrico de las partículas, lo cual repercute en sus propiedades magnéticas. Los materialesmagnéticos nanoestructurados a base de FeCo tienen las mejores propiedades magnéticas blandas,útiles en potenciales aplicaciones en equipos y dispositivos de almacenamiento de información. Eneste trabajo se sintetizaron materiales nanoestructurados a base de Fe50Co50 y Fe75Co25 por el métodode aleado mecánico y se caracterizaron por diversas técnicas de análisis estructural, morfológico ymagnético. Se estudió la influencia de la composición en la morfología, estructura y propiedadesmagnéticas de los polvos nanoestructurados obtenidos por difracción de rayos X, microscopiaelectrónica de barrido y magnetometría de muestra vibrante.

Abstract. Currently nanostructured magnetic materials are of great interest in basic research ofmagnetism and technological applications. The interest lies in the nanometric particle size, whichaffects their magnetic properties. Nanostructured magnetic materials based on FeCo have the best softmagnetic properties, useful in potential applications in equipment and storage devices. In this work,nanostructured materials based on Fe50Co50 and Fe75Co25 were synthetized by mechanical alloyingmethod and they were characterized by different structural, morphological and magnetic analysistechniques. The influence of the composition on the morphology, structure and magnetic properties ofnanostructured powders obtained by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and vibratingsample magnetometer was studied.




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., Colombia2 Departamento de Física, Grupo de Óptica e Información Cuántica (GOIC), Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia


Resumen. En el presente trabajo se hace un análisis teórico-experimental de los efectos ópticos ennanoestructuras formadas en la interfase Ti-TiO2. Nanotubos de titania (TiO2) son fabricados por elmétodo de anodizado electroquímico usando como electrolito etilenglicol y variando en un ampliorango los parámetros de síntesis. A partir de medidas de difracción de rayos X se observa que lashuellas 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 yabsorbancia de las huellas revelan fenómenos ópticos similares a la iridiscencia. Fenómeno encontradocomúnmente en la naturaleza y tradicionalmente asociado a propiedades fotónicas. Usando el métodode 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 parámetrosgeométricos. Se encuentra que al aumentar el contraste espacial, es posible obtener un incremento en elancho de la brecha de frecuencias prohibidas. Los anteriores resultados hacen de estas nanoestructurascandidatas promisorias en el desarrollo de dispositivos fotónicos.

Abstract. In this work we present a theoretical-experimental study of the optics effects innanostructures formatted in the Ti-TiO2 interfase. Titania (TiO2) nanotubes are fabricated byelectrochemical 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 thenanotubes on the surface of Ti, it showed a polycrystalline structure with presences of Anatase andRutile phases. The reflectance and absorbance spectra reveal optical phenomena similar to iridescencein 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 theinterphase like bi-dimensional photonic crystals were calculated the photonic band gaps in function ofgeometrical 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.






Láser y Procesos Híbridos - LHP

Laser and Hybrid Processes – LHP




Predicción de propiedades fisicoquímicas de carbones colombianosutilizando espectroscopia infrarroja (FTIR-ATR) y métodosquimiométricos

Prediction of physico-chemical properties of colombian coals usinginfrared 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 deSantander, Bucaramanga, Colombia


Resumen. El carbón es un mineral de exportación y fuente de divisas para el país. Es importante parala industria encontrar métodos rápidos que permitan clasificar el carbón y determinar sus propiedadesfisicoquímicas. La combinación de la Espectroscopia Infrarroja con Transformadas de Fourier-Reflectancia Total Atenuada (FTIR-ATR) y métodos quimiométricos, se ha presentado como unaalternativa válida para elaborar modelos que permiten predecir las propiedades fisicoquímicas demuestras complejas. En este trabajo se estudiarón 27 muestras de carbon de diferentes zonascarboníferas del país. A partir del análisis de varianza del espectro infrarrojo se determino que treszonas del espectro: 3000-2800 cm-1, 1750 – 1520 cm-1 y 900-700 cm-1 representan diferenciasestructurales, 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 estandaresestablecidos por American Society for Testing and Materials (ASTM). La combinación de los métodosde 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 cuantitativasentre las propiedades estructurales y las propiedades fisicoquimicas.

Abstract. Coal is a mineral export and source of foreign exchange for the country. It is important forthe industry to find fast methods that allow classifying coal and determine their physicochemical

properties. The combination of Transformed Infrared-Attenuated Total Reflection (FTIR-ATR) andchemometric 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 coalzones of the country were studied. From the analysis of variance of the infrared spectrum wasdetermined 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 establishedstandards by American Society for Testing and Materials (ASTM). From a combination of thechemometric methods of analysis such as (PCA) and (PLS) allowed implement predictive models todistinguish the maturity of coals. We found that all samples are of the type bituminous andsubbituminous coal. Also, there does not seems to be clear evidence of quantitative relationships

between structural and physicochemical properties.




Síntesis y registro de un filtro complejo en un materialfotorrefractivo para operaciones de correlación fraccionariasópticas

Synthesis and recording a complex filter in a photorefractivematerial 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


Resumen. Entre las operaciones útiles para el tratamiento de señales se destacan la correlación y laconvolución. Estas operaciones han dado lugar a diversas aplicaciones tales como el reconocimientode 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 latransformación de Fourier. Con el mismo propósito se han adaptado las operaciones de convolución ycorrelación fraccionarias, las cuales han permitido el desarrollo de nuevas aplicaciones cuya principalcaracterística se asocia a la variancia a la traslación, que puede constituir ventajas o desventajas. Es asíque se desarrolla una arquitectura óptica difrente, basada en la teoría metaxial, para llevar a cabonuevas operaciones de convolución y correlación fraccionarias que preserven la invariancia bajotraslación. 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 hologramausando 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 correlaciónfraccionaria 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 themathematical relationship between a phenomenon of diffraction and Fourier transform. For the same

purpose, are adapted convolution operations and fractional correlation, which have enabled thedevelopment 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 onmetaxial 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 aspherical wave of reference. This filter is used in a 4-f system modified, resulting in a system whichsimultaneously allows both correlation as convolution fractional, whose invariance is useful to shaperecognition.








Modelado, Simulación y Diagnóstico - MSD

Modeling, Simulation and Diagnostics – MSD




Manipulación del estado de Abrikosov en un superconductor debaja Tc: La influencia de gradientes térmicos

Manipulation of Abrikosov state in a low Tc superconductor: Theinfluence of thermal gradients

H M Hernández1, C Sjogreen-Blanco1 and J. BOrtega1 1 Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia


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 estáen 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 laconfiguración de vórtices y propiedades termodinámicas en un superconductor mesoscópico de bajatemperatura critica. Para este propósito simulamos una hipotética situación fisica donde la temperaturavaria dentro de la muestra como Tn, con n=1,2,3 . El gradiente térmico de orden superior permite a lamuestra permanecer en estado Meissner hacia campos magnéticos más altos aumentando sudiamagnetismo. El primer campo crítico termodinámico presenta una suave dependencia con n.

Abstract. In general, few studies of the Abrikosov state in mesoscopic superconductors have beencarried out in presence of gradients of temperature, we could have situations where a real sample isnear 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 ahypothetical physical situation where the temperature varies into the sample as Tn, with n=1,2,3 . Thethermal gradient at superior order allows to the sample remains in the Meissner state at highermagnetic fields increasing the diamagnetism. The first thermodynamic field present a slowlydependence on n.




Diseño e implementación de un sistema autónomo paraaplicaciones con sonda doble de Langmüir

Design and implementation of an autonomous system for doubleLangmüir probe applications

C Jaramillo1, J E Correa1 and J J Jaramillo1

1 Universidad EAFIT, Medellín, Colombia


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 sondadoble 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 aun motor paso a paso. El sistema tiene un microcontrolador Arduino Uno y una pantalla μLCD táctilcomo interfaz de usuario. La fuente cuenta a la salida con un potencial que puede variar entre 0 y 46 Vaproximadamente con pasos de 0,006 V. El microcontrolador registra las parejas de voltaje y corrientede manera secuencial con un intervalo de tiempo determinado por su reloj (16MHz). Con el fin deminimizar 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 unamemoria 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 caninvert the output polarity using a relay and can do a voltage sweep using a mechanical system based ona linear potentiometer coupled with a stepper motor. The system has a microcontroller Arduino Unoand 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 ofvoltage and current sequentially, with a time interval determined by its clock (16MHz). In order tominimize errors, the system estimates a statistical mean, using a number of pairs of data defined by theuser. The data is provided via USB and/or in a detachable μSD in a .txt file.




Desarrollo de una aplicación web para determinar la densidadsuperficial de iones implantados en metales

Development of a web application to determine the surface densityof ions implanted into metals

F H Vera-Rivera1, V D Dugar-Zhabin2, H J Dulce-Moreno1 and E D V-Niño2 1 Universidad Francisco de Paula Santander, Cúcuta, Colombia2 Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia


Resumen. El presente trabajo de investigación busca implementar una aplicación web que permitacalcular 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 realizarmodificaciones de especies metálicas y no metálicas en sustratos sólidos. El reactor JUPITER -MOSMET, se encuentra en continua implementación, desarrollo e innovación dado que emplea unatécnica 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 odensidad superficial de iones implantados por fuera del rango óptimo podría perjudicar o no proteger lasuperficie del material. En la actualidad no existen aplicaciones desarrolladas que permitan realizar loscálculos para la optimización del proceso y establecer la concentración por profundidad de los ionesimplantados mediante descargas electricas pulsadas de alto voltaje a bajas presiones en la superficie delos solidos.

Abstract. This research seeks to implement a web application that can calculate the implanted dosefrom the experimental parameters of the MOSMET-JUPITER reactor. This reactor is used formodification of metallic and nonmetallic solid substrates species. The reactor JUPITER - MOSMET isin continuous implementation, development and innovation since it uses a single universal techniqueover existing surface modification techniques today. Knowing the value of the dose of implanted in thesurface 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 tooptimize the process and set the concentration depth profile of the ions implanted by electricsdicharges pulsed high voltage at low pressures on the surface of the solidos.




Estudio computacional de confinamiento de plasmas RCE entrampas magnéticas minimo-B y cero-B mediante el método PICusando programación en paralelo sobre una GPU

A parallel GPU computational study of confinement of ECRplasmas in minimum-B and zero-B magnetic traps trough PICmethod

M T Murillo1 and V Dugar-Zhabon1 1 Departamento de Ciencias Básicas, Universidad Santo Tomás, Bucaramanga, Colombia2 Escuela de Física, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia


Resumen. En el presente trabajo se analiza mediante métodos computacionales el fenómeno deconfinamiento y calentamiento de plasmas, en trampas magnéticas abiertas mínimoB y ceroB bajocondiciones de resonancia ciclotrónica electrónica (RCE). Para ello se usa la técnica de partícula encelda en aproximación electrostática. Primero se simula la trampa mínimoB, la cual ya a sido estudiadatanto numérica como experimentalmente, por lo que se logran confrontar 6 tipos diferentes deresultados 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 enel centro de la trampa. Los resulados muestran el comportamiento detallado de la componenteelectrónica en la etapa inicial de formación del plasma. Dado el costo computacional del modelo usadoque 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 andheating of plasmas, in open magnetic traps, types mirror, MinimumB, and zeroB under conditions ofresonance electron cyclotron (ECR). This simulation is made using electrostatic particle in cellmethod. First, it simulates the minimum trap, which has been studied both numerical andexperimentally, by what are accomplished to confront 6 different types of results that help us tovalidate our code. In the same way is analyzed the zeroB trap, it trap is proposed by Dr. DugarZhabonwhose main characteristic is the nullity of the magnetic field in the center of the trap. The results showthe detailed behavior of the electronic component in the initial stage of formation of plasma. Given thecomputational 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.




Límite de efectos de desmagnetización por crecimiento de la alturade un prisma superconductor

Demagnetization effect limit by a superconductor prism heightgrowth

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.


Resumen. El límite bajo el cual la curva de magnetización de un prisma mesoscópico superconductorde sección transversal cuadrada y espesor se aproxima al límite bidimensional característico, en elcual la inducción magnética y la densidad de electrones superconductores son invariantes a los largode la dirección , ( → ∞), y los efectos de desmagnetización son despreciables, fue numéricamenteencontrado. Usando el formalismo tridimensional Ginzburg Landau dependiente del tiempo, hemosdeterminado la dependencia analítica del espesor limite como función del tamaño lateral de la muestra

para ⁄ (0) = 1,2,3,4 como = 2 .

Abstract. The limit below which the magnetization curve of a mesoscopic superconducting prism ofcross section and thickness approximates the characteristic bi-dimensional limit, which themagnetic induction and the superconducting electron density are invariant along the -direction,( → ∞), and the demagnetization effects are negligible, was numerically found. Using the three

dimensional time dependent Ginzburg Landau formalism, we have determined the analyticaldependence of this height limit as a function of the lateral size of the sample for ⁄ (0) = 1,2,3,4 as = 2.




Gradiente de la longitud de degennes en una muestrasuperconductora

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., Colombia2 Departamento de Física, Universidade Estadual Paulista, Bauru, Brazil


Resumen. Pocos estudios teóricos de las propiedades termodinámicas en superconductores han sidollevados 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 lamuestra. En esta contribución, estudiamos las propiedades superconductoras de un prisma con sussuperficies laterales en contacto con diferentes clases de materiales metálicos o superconductores.Simulamos una situación física hipotética donde el inverso de la longitud de extrapolación dedeGennes varía linealmente en la superficie de la muestra. El segundo campo crítico termodinámicoincrementa cuando < 0 es considerado.

Abstract. Few theoretical studies of the thermodynamics properties in superconductors have beencarried 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. Inthis contribution, we study the superconducting properties of a prism with its lateral surfaces in contactwith different kinds of metallic and/or superconducting materials. We simulated a hypothetical

physical situation where the inverse of the deGennes extrapolation length varies linearly in thesurface of the sample. The second thermodynamic field increase when < 0 is considered.




Modelamiento cinético y solución numérica de los parámetrospresentes en los arcos catódicos en vacío

Kinetic model and numerical solution of parameters in the outerregion 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, Colombia2 Universidad Nacional de Colombia, Colombia


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 ladependencia 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 estadoestacionario. Se estudió el comportamiento del potencial de perfil en la región alrededor del arco, elcual causa una aceleración extra en los iones eyectados desde los spots catódicos. Las ecuaciones sesolucionaron 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 thisfrom 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 thecathode spots are studied. The equations were solved numerically using the Runge-Kutta method offourth order.




Influencia de las tensiones residuales térmicas en elcomportamiento de materiales compuestos de matriz metálicareforzados con particulas (PMMC)

Influence of thermal residual stress on behavior of metal matrixcomposites reinforced with particles (PMMC)

R Guzmán-Lopez1 1 Facultad de Ingeniería Mecánica, Universidad Pontificia Bolivariana, Bucaramanga,Colombia


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 defabricacion. La existencia de tensiones residuales como resultado del proceso de fabricación de estosmateriales (sobre todo en el caso de extrusión), puede diferenciar notablemente las curvas obtenidas enensayos de tracción de las obtenidas en ensayos de compresión. Uno de los temas que se desarrollan eneste trabajo es la influencia de las tensiones residuales en el comportamiento mecánico de estosmateriales. El objetivo del presente trabajo de investigación que se presenta es estimar numéricamentelas tensiones residuales térmicas utilizando un Modelo Microestructural de celda, para aleaciónes deMagnesio ZC71 reforzadas con partículas de SiC en un porcentaje de 12%, 15% en volumen. Lamicroestructura 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 sonmuy 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 travésdel calculo por el código comercial de elementos finitos.

Abstract. The properties of a metallic matrix composites materials (PMMC) reinforced with particlescan be affected by different events occurring within the material in a manufacturing process. Theexistence of residual stresses resulting from the manufacturing process of these materials (PMMC) canmarkedly differentiate the curves obtained in tensile tests obtained from compression tests. One of thethemes developed in this work is the influence of residual stresses on the mechanical behaviour ofthese materials. The objective of this research work presented is numerically estimate the thermalresidual stresses using a unit cell model for the Mg ZC71 alloy reinforced with SiC particles withvolume 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 analysisthe uniaxial stress/strain response of the composite can be obtained through the calculation using thecommercial finite-element code.




Aplicación del modelo de control en espacios de estado a partir delas pérdidas totales obtenidas del porcentaje de carbono de lachapa de acero al silicio

Application control model in state spaces from the total losspercentage 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., Colombia2 Universidad de Carabobo, Valencia, Venezuela3 Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia


Resumen. Esta investigación presenta los modelos de control en espacios de estado que es unarepresentación en un modelo matemático de un sistema físico descrito mediante un conjunto deentradas, 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 lacual se fabrican los núcleos de los transformadores de distribución. Las pérdidas totales al igual que elcoeficiente 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 enespacios de estado permite evaluar las señales de corriente en el lado primario, lado secundario ymagnetización a partir de las pérdidas totales, pero, ajustando el valor del coeficiente de acoplamientode la chapa de acero. La aplicación de este modelo traerá ventajas a las empresas que fabrican oreparan 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 escontrolable, no observable y estable (CØE).

Abstract. This research presents the control models in state space is a representation of a mathematicalmodel of a physical system described by a set of inputs, outputs and state variables related by first-order differential equations from the total losses obtained from carbon percentage of silicon steel sheetwith which the transformer cores are manufactured distribution. Total losses as the couplingcoefficient 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 currentsignals in the primary side and secondary side magnetization from total losses, but by adjusting thecoupling coefficient of the steel sheet. The application of this model will bring benefits to companiesthat manufacture or repair such equipment as may design silicon steel sheet under fault conditionversus nominal values. The canonical form is the perfect, natural and simple way in which to presentan accurate "model" for mathematical standard demonstrating that the proposed model is controllableand stable unobservable (COE).




Modelamiento numérico de la fractura de alta temperatura enmateriales compuestos metálicos

Numerical modeling of high temperature fracture in metalliccomposite 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 incrementode 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 estudiancasos 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 enhornos de alta temperatura. De la revisión se concluye que las propiedades mecánicas de los materialesen general no sufren grandes cambios a temperaturas inferiores de 650°C. Sin embargo, a temperaturassuperiores de 650 °C se evidencia el efecto de la aplicación de esfuerzo durante la termofluencia queconlleva a fallas en los diferentes materiales. Este articulo muestra un modelo numérico computacionalque 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 el30% de la temperatura de fluencia del material. Los resultados obtenidos mediante la simulacióncomputacional 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 aboutfracture of materials, deepening on creep and intergranular creep. Later, cases of application such asfracture toughness of adhesive high temperature epoxy, ultra high temperature ceramics, Nimonicsuperalloys 80A and broken vacuum tubes in high temperature furnaces are studied. From the reviewwe conclude that the mechanical properties of materials generally do not undergo major changes attemperatures below 650°C. However, at temperatures greater than 650°C, the effect of the applicationof stress during creep entails failures in different materials. This paper shows a computer numericalmodel that permits establish mechanical behavior of the metal compounds materials in the presence ofcracking when the material is subjected to temperatures exceeding 30% of the melt temperature ofmaterial. The results obtained by computer simulation show correlation with the results about behaviorof these materials viewed through the creep test.






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, Colombia2 Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia3 Departamento de Física, Universidade Estadual Paulista, Bauru, Brazil


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 comportamientoóhmico de la superficie metálica donde la corriente es aplicada. Además una discontinuidad en elvoltaje 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 inthe 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.




Magnétismo para pequeños acoplamientos en el modelo de red dekondo con un potencial de superred

Small coupling magnetism in a kondo lattice model with asuperlattice potential

J Silva-Valencia1, R Franco1 and M S Figueira2 1 Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia2 Instituto de Física, Universidade Federal Fluminense, Niterói, Rio de Janeiro, Brazil


Resumen. Recientemente se han realizado varias propuestas para simular el modelo de red de Kondocon 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 confinadosindependientemente en dos redes ópticas diferentes pero con la misma periodicidad, si ademásconsideramos una fuerte repulsión coulombiana entre los átomos localizados (e), entonces podemossimular 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, nosotrosestudiamos 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 experimentalesactuales, nosotros mostramos que es posible obtener magnetismo para pequeños valores delacoplamiento local en una dimensión. Encontramos una fase antiferromagnetica que no aparece en elmodelo original, pero es común en los materiales de fermiones pesados. Para pequeños acoplamientoslocales y valores grandes del potencial de superred observamos una evolución de ferromagnetismo aantiferromagnetismo cuando la densidad global aumenta.

Abstract. Over the last few years several proposals to simulate the Kondo lattice model with coldatoms were made. For instance, Gorshkov et al. [Nature Phys. 6, 289 (2010)] proposed that 171Ybatoms 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 localizedatoms, we can simulate diverse Kondo lattice problems, where the free g atoms are exposed todifferent 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 anantiferromagnetic phase, which is absent in the original model but common for Kondo latticematerials. For small local couplings and large superlattice strength potentials, we found aferromagnetic-antiferromagnetic ground state crossover when the global commensurate densityincreases.






Transición espiralferromagnética en un modelo de red de kondocon un potencial de doble pozo

Spiral to ferromagnetic transition in a kondo lattice model with adoublé-well potential

R C Caro1, R Franco1 and J Silva-Valencia1 1 Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, Colombia


Resumen. Nosotros estudiamos un sistema unidimensional de átomos de iterbio por medio de unmodelo de red de Kondo y considerando un potencial periódico de doble pozo para diferentes valoresde la densidad global ( =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 deKondo con átomos fríos [PRL 111, 215304 (2013)] hacen nuestro modelo realizable e interesante. Elmétodo de grupo de renormalización de la matriz densidad (DMRG) fue usado para calcular el factorde 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. Nosotrosobservamos 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 ymostramos que al aumentar V obtenemos menores valores para Jc e incrementando t se obtienenvalores mayores para Jc.

Abstract. We study a onedimensional system of ytterbium atoms through a Kondo lattice approachand considering a double well periodic potential (DWPP) for different fixed density values (ρ=0.25and 0.4). This potential has been created in cold atom setups [Nature Phys. 7, 147 (2011)] along withrecent proposals to emulate the Kondo lattice model with cold atoms [PRL 111, 215304 (2013)], whichmade our model feasible and interesting. The density matrix renormalization group (DMRG) methodwas 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. Weobserve 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.




Estudio del grupo de renormalización de la matriz densidad delmodelo anyon-hubbard

Density matrix renormalization group study of the anyon-hubbardmodel

J Arcila-Forero1, R Franco1 and J Silva-Valencia1 1 Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia


Resumen. Recientemente el estudio de redes ópticas ha permitido observar transiciones de fase lejosde la incertidumbre que se presenta en el estudio de materiales. Las simulaciones de estos sistemas sonun excelente puente entre los materiales basados en física de la materia condensada y átomos fríos, deesta manera se incrementa la importancia de la física computacional relacionada con problemas demuchos cuerpos. Usando el grupo de renormalización de la matriz densidad estudiamos un modelo deHubbard para aniones, una variante del modelo Bose-Hubbard, en el que el parámetro de salto dependede la densidad local, un mapeo exacto entre aniones y bosones en una dimensión. Los Anionesinterpolan entre fermiones y bosones, bajo intercambio de dos aniones la función de onda adquiere unafase fraccional . 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 incrementode la estadística. Observamos una transición de fase reentrante para todos los lóbulos. Mostramos queel modelo estudiado se encuentra en la misma clase de universalidad del modelo Bose-Hubbard coninteracción 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 betweenmaterials-based condensed matter physics and cold atoms. In this way the computational physicsrelated with many body problems increasing importance. Using the density matrix renormalizationgroup method we studied a Hubbard model for anyons which is an equivalent to a variant of the Bose-Hubbard 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, fortwo anyons under particle exchange the wavefunction acquires a fractional phase . We concludethat this system presents two phases: Mott-insulator and superfluid. We present the phase diagram forsome angles, the Mott lobe increases with increasing of the statistical. We observe a reetrance phasetransition for all lobes. We showed that the model studied is in the same universality class as the modelBose-Hubbard with two body interactions.




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, Colombia2 Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia


Resumen. Superredes (cadenas AB) son arreglos de potencial conformados por celdas unitarias, dondecada celda posee dos sitios denotados por A y B. El estado base de un sistema de bosones sobre estearreglo es descrito por el Hamiltoniano de Bose-Hubbard modificado, el cual incluye el parámetro 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 muestranuevas fases aislantes en las densidades entera y semientera causadas por la superred, con unatransicion de fase en la densidad unidad. Por medio del grupo de renormalizacion de la matrizdensidad, en este trabajo se exploran las fases en densidades mayores a uno y se estudia la transiciónde fase entre el aislante de Mott y el nuevo aislante en el límite termodinámico. El diagrama de fasesobtenido, muestra que en densidades enteras y semienteras se presentan fases aislantes y paradensidades mayores o iguales a uno, siempre existen transiciones de fase cuya densidad local fuedeterminada. Además, el comportamiento de la entropía de von Neumann, sugiere un estadosuperfluido entre las regiones aislantes para todas las densidades.

Abstract. Superlattices (AB chains) are potential arrangements conformed by unit cells, where eachone has two sites denoted by A and B. The ground state of bosons on this lattice is described by themodified Bose-Hubbard Hamiltonian, which includes the parameter defined as the energy difference

between the sites into each unit cell. In a recent paper, the phase diagram of this system was exploreduntil density one and it shows new insulator phases in densities integer and semi-integer originated bythe superlattice, with a phase transition at the density one. By the density matrix renormalization groupmethod, in this work the phases in larger densities than one are explored and it is studied the phasetransition 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 fordensities equal or larger than one, always phase transitions exist between the insulator, states whoselocal densities was determined. Also, the behavior of the von Neumann entropy suggests a superfluidstate between the insulator regions for all densities.




Campos críticos termodinámicos en una placa superconductoracon dos parámetros de orden

Thermodynamical critical fields in a superconducting strip withtwo order parameters

J D González1, M R Joya2 and J Barba-Ortega3 1 Facultad de ingeniería, Universidad del Magdalena, Santa Marta, Colombia2 Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia


Resumen. El descubrimiento del compuesto superconductor intermetálico de dos components MgB2que tiene una temperatura crítica de 39K despertó gran interés en el uso de una generalización delmodelo de Ginzburg-Landau de dos bandas en superconductividad. Utilizamos la representación encampos auxiliares para resolver estas ecuaciones y determiner los efectos de acoplamiento entre doscondensados electrónicos en este tipo de superconductores mesoscópicos. Usando el método devariables de enlace, desarrollamos una adecuada discretización de estas ecuaciones. Las simulacionesnuméricas son llevadas a cabo considerando la muestra inmersa en campo magnético perpendicularhomogéneo lo cual revela interesante curvas de magnetización.

Abstract. The discovery of the intermetallic two band compound superconductor MgB2 having acritical temperature of 39K stirred up great interest in using the two order parameter Ginzburg-Landauequations 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 electroniccondensates in this kind of mesoscopic superconductors. By using the link variable method, we thendevelop suitable discretization of these equations. Numerical simulations are carried out consideringthe sample immersed in a homogeneous perpendicular magnetic field which revealed interestingmagnetization curves.




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


Resumen. Una cadena fermiónica es un sistema unidimensional compuesto por fermiones, los cualesinteractúan 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 celdaunitaria tiene n+1 sitios. Un caso límite de este modelo que ha sido estudiado desde el punto de vistateórico 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 elmaterial R4[Pt 2(P 2O5 H 2 )4 X nH 2O, en particular consideramos un llenado igual a dos electrones porcelda unidad y usando el método númerico del grupo de renormalización de la matriz densidadencontramos que el sistema presenta tres fases: aislante de banda, aislante de Mott correlacionado, yuna fase intermedia entre ellas. Para los acoplamientos =2, 10 y 20, se estimaron los puntos críticosque separan estas fases por medio de los factores de estructura y gaps de carga y de espín; encontrandoque la posición de éstos puntos críticos aumenta en función de

Abstract. A fermionic chain is a one-dimensional system with fermions, which interact locally andcan 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 theinteresting phsyics and applications [Phys. Rev. B70, 155115(2004)]. In this paper we study the AB2

chain ground state, which describe the material R4[Pt 2(P 2O5 H 2 )4 X nH 2O, specifically we consider afilling 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 .




Modelamiento matemático y validación de la carburización deaceros de bajo carbono

Mathematical modeling and validation for carburizing of lowcarbon steels

A García-Mariaca1, E Cendales-Ladino1 and O Chamarraví 1 1 Grupo de Investigación (GIDAD) Mecánica, Fundación Universitaria los Libertadores,Colombia


Resumen. Este artículo muestra el modelamiento matemático de transferencia de calor y de masa enestado transitorio de barras cilíndricas de acero de bajo carbono sometidas a un proceso decarburización. La solución del modelo para los dos fenómenos se realizó por medio de un análisisunidimensional en la dirección del radio, utilizando el método numérico de diferencias finitas; ademásse 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 esfuertemente dependiente de h. Estos resultados sugieren que si se logra aumentar el valor de h en estetipo de proceso se podrían reducir los tiempos de este tratamiento térmico. Adicionalmente, seestableció un procedimiento experimental mediante la carburización de un acero AISI-SAE 1010, en elque se desarrolla la cementación en fase solida de la probeta de acero y se realizó el análisismicrográfico 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 obtenidosmediante el modelo computacional.

Abstract. This paper shows the mathematical modeling of heat and mass transfer in transient state ofcylindrical 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 thenumerical method of finite differences; also a sensitivity analysis by varying the coefficient ofconvective heat transfer (h) is performed. The modeling results show that this carburization steel isstrongly 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 thespecimen analysis was performed, to determine the penetration depth of the carbon and validate thisresult over the values obtained by the computer model.




Cálculo ab initio del ferromagnetismo semimetálico en lassuperredes (VN)1/(AlN)1, (VN)1/(GaN)1 y (VN)1/(InN)1

Ab initio calculations of half-metallic ferromagnetism in(VN)1/(AlN)1, (VN)1/(GaN)1 and (VN)1/(InN)1 superlattices

M J Espitia-Rico1, J H Díaz-Forero1 and C Ortega-López2 1 Grupo GEFEM, Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Bogotá D.C., Colombia2 Grupo de Estudio de Materiales y Sistemas Complejos (GAMASCO), Departamento deFísica, Universidad de Córdoba, Montería, Colombia


Resumen. En este trabajo se utilizó la teoría de Funcional de la Densidad DFT con el fin de estudiarlas 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 métodoOndas Planas Aumentas y Linealizadas Potencial-Completo (FP-LAPW), tal como está implementadoen código Wien2k. Para describir la interacción electrón-electrón se usó la Aproximación GradienteGeneralizado (GGA). Se encontró que las superredes poseen un comportamiento ferromagnético ysemimetálicos, todas las superredes posee un momento magnético de 2.0 µ β /celda. El análisis de ladensidad de estados muestra que el comportamiento ferromagnético de las superredes puede explicarsedebido a la fuerte hibridación entre los estados V-d y N-p que atraviesan el nivel de Fermi. Debido aestas propiedades las superredes pueden ser potencialmente usadas en el campo de la espintrónica ocomo inyectores de espín.

Abstract. We employed density functional theory density functional theory (DFT) in order to studythe 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 onfull-potential linearized augmented plane waves (FP-LAPW), employed exactly as implemented inWien2k code. For the description of the electron-electron interaction, generalized gradientapproximation (GGA) was used. We found that the superlattices exhibited a half-metallicferromagnetic behavior and all the superlattices have magnetic properties with a magnetic moment of 2

µ β /cell. Analysis of the density of states show that ferromagnetic behavior of the superlattices can beexplained 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.




Teoría funcional de la densidad de análisis de las propiedadesmagnética, estructural y eléctrica de la perovskita complejaBa2CoMoO6

Density functional theory analysis of magnetic, structural andelectronic 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,Colombia2 Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia


Resumen. Los materiales de tipo perovskita que incluyen elementos magnéticos tienen relevanciadebido a las perspectivas tecnológicas en la industria de la espintrónica. En este trabajo se presenta unainvestigación de las propiedades magnéticas, estructurales y electrónicas de la doble perovskitaBa2CoMoO6. 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 ycorrelación fueron llevados a cabo mediante las aproximaciones de Gradiente Generalizado (GGA) yla densidad local (LDA), incluyendo polarización de espín. A partir de la minimización de la energíaen función del volumen, a través de la ecuación de estado de Murnaghan, se obtuvieron el parámetrode red de equilibrio y las propiedades cohesivas de este compuesto. El estudio de la estructuraelectrónica 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. Nuestrosresultados muestran que la perovskita doble Ba2CoMoO6 se comporta como aislante para unaorientación 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 thetechnological perspectives in the spintronics industry. In this work, the magnetic, structural andelectronic properties of the Ba2CoMoO6 double perovskite are investigated. Calculations are carriedout through the Full-Potential Linear Augmented Plane Wave method (FP-LAPW) within theframework of the Density Functional Theory (DFT) with exchange and correlation effects in theGeneralized 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 ofthe electronic structure was based in the analysis of the electronic density of states (DOS), and theBand structure, showing that this compound evidences an effective magnetic moment of 3.0 μB. Ourresults show that the Ba2CoMoO6 double perovskite has an insulator behavior for the spin uporientation and conductor for the other one, as expected for half metallic materials.




Modelación computacional bidimensional del factor de intensidadde esfuerzos en un material metálico agrietado

Bidimensional computational modeling of the stress intensityfactor 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


Resumen. El agrietamiento de los materiales metálicos de ingeniería reviste de gran importanciadebido al costo que implica el reemplazo de los elementos mecánicos agrietados así como el peligroque implica la falla estructural súbita de estos elementos. Uno de los parámetros más importantesdurante el examen del comportamiento mecánico de los elementos de máquina que presentanagrietamiento y que son sujetos a diversas condiciones de esfuerzo es el factor intensidad de losesfuerzos en las localidades cercanas a la punta de la grieta denominado Kic. En este artículo seimplementó un modelo computacional para la evaluación directa del factor de concentración deesfuerzos en la vecindad de la punta de la grieta y se compara con los resultados que se han obtenidoen la literatura especializada en la que se han establecido otros modelos, los cuales consideran lacontinuidad del desplazamiento de la punta de la grieta (XBEM). Con base en esta aproximaciónnumérica computacional se puede establecer el método XBEM presenta mayor precisión en los valoresobtenidos para el Kic que el modelo implementado mediante el método de los elementos finitos para eldesplazamiento nodal virtual a través de la función de meseta.

Abstract. Cracking of metallic engineering materials is of great importance due cost of replacingmechanical elements cracked and the danger of sudden structural failure of these elements. One of themost important parameters during consideration of the mechanical behavior of machine elementshaving cracking and that are subject to various stress conditions is the stress intensity factor near thecrack tip called factor Kic. In this paper a computational model for the direct assessment of stressconcentration factor near to the crack tip was implemented and compared with the results obtained inthe literature in which other models have been established, which consider continuity of thedisplacement of the crack tip (XBEM). Based on this numerical approximation can be establish thatcomputational 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.






Solución de las ecuaciones de poisson-nerst-planck usando lattice-boltzmann

Lattice-boltzmann solution of the poisson-nerst-planck equation

F Fonseca1

1 Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia


Resumen. Las ecuaciones de Poisson-Nernst-Planck (PNP), determinan la concentración de ionesatravés del balance estadístico entre el gradiente de concentración y el potencial eléctrico y del sistemaes dado por la ecuación de Poisson. El modelo PNP ha sido aplicado al crecimiento pasivo desuperficies 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. Losresultados de la simulación se contrastan con los soluciones analíticas, basados en la teoría de Gouy-Chapmann 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 theelectric potential of the system. The PNP model has been applied to passive iron surface growth, themodelling of ionic channels or more generally to the microfluidic. This paper gives solution to the PNPequations using the Lattice-Boltzmann technique. The simulation results are compared with theanalytical theory based on the Gouy-Chapmann finding good agreement.




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 homogeneousmagnetic 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


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 lacondición de resonancia ciclotrónica a lo largo de su movimiento. Este automantenimiento se logracompensando la disminución de la frecuencia ciclotrónica, asociada al incremento de la energía delelectrón, con el corrimiento Doppler de la frecuencia de la onda percibida por este a medida queaumenta su velocidad longitudinal. Esta condición puede ser afectada por la presencia de otroscampos; por ejemplo, el campo autoconsistente asociado a un haz relativamente denso. En este trabajose estudia dicha influencia sobre las condiciones de resonancia ciclotrónica de un haz de electronesacelerado por un campo de microondas modo TE11 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 unhaz monoenergético de 1 A inyectado con una energía de 1 keV en un campo magnético de 0.0139 Tes 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 anelectromagnetic wave propagating parallel to that field, keeping the cyclotron resonance conditionalong its movement. This self-maintenance is achieved by compensating the decrease of the cyclotronfrequency, associated with the increasing energy of the electron, with the Doppler shift of thefrequency of this wave perceived as the longitudinal speed increases. This condition can be affected bythe 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 beamaccelerated by a microwave field in a TE11 mode waveguide of a circular cross section, with uniformmagnetostatic field parallel to the axis of the waveguide field is studied. It is shown that amonoenergetic beam of 1 A injected with an energy of 1 keV in a magnetic field of 0.0139 T isaccelerated in self-resonance by a wave of 1 kV / cm in amplitude and 2.45 GHz frequency, showing adispersion of the beam energy associated with the self-consistent field.




Modelamiento del ensayo de nanoindentación instrumentada enun sistema recubrimiento / interfaz / sustrato usando elementosfinitos

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


Resumen. Se analizó el comportamiento mecánico del sistema recubrimiento/ interfaz/ substrato anteuna carga axial generada experimentalmente por nanoindentación instrumentada a través de una punta

piramidal tipo Bercovich comparando con resultados obtenidos por simulación utilizando el método deelementos finitos. Los sistemas analizados fueron recubrimientos de Carburo de Tungsteno (WC) ydisulfuro de Tungsteno (WS2) sobre substratos de silicio (111) y acero respectivamente, en monocapay en multicapas variando el periodo entre 60 nm y 75 nm (3 μm espesor total para WC y 1.5 μm paraWS2). 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 lasimulación de la interfaz del sistema se utilizó el modelo de zonas cohesivas, introduciendo planoscohesivos en la interfaz entre el recubrimiento y el substrato e incluyendo planos coincidentes con losvértices 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 carga-desplazamiento (P-h) generadas experimentalmente y las obtenidas por elementos finitos paraestablecer las cargas críticas de falla.

Abstract. The mechanical behaviour of the coating / interface / substrate system to an axial loadgenerated was analysed experimentally by instrumented nanoindentation, through a pyramidalBercovich tip and compared with results obtained by simulation using the finite element method. Thesystems are composed of tungsten carbide (WC) and tungsten disulphide (WS2) coatings on siliconsubstrates (111) and steel respectively in monolayer and multilayer, varying the period between 60 nmand 75 nm (total thickness of 3 um and 1.5 um respectively). In the indentation test hardness profilewas generated to examine the decrease in the mechanical properties of the coating, which wasassociated 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 theinterface between the coating and the substrate and including planes coincide with the vertices of thetip 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 byexperimentation and other generated by finite elements was made, thus critical loads for delaminationand cracking were established.




Aproximación atómica para el modelo de anderson periódico:cálculo de propiedades termodinámicas

Atomic approach for the anderson lattice: thermodynamiccomputations

F I Espitia-Castañeda1, R Franco1, J Silva-Valencia1, T Lobo2, M S Figueira2 and M EFoglio3 1 Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia2 Instituto de Física, Universidade Federal Fluminense, Niterói, Rio de Janeiro, Brasil3 Instituto de Física, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, Sao Paulo, Brasil


Resumen. Extendemos el formalismo de la denominada aproximaciòn atòmica para el caso de laimpureza de Anderson al caso de la red de Anderon, basicamente a partir de la funciòn de Green delestado 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 deGreen para el caso periódico. Llevamos en cuenta la satisfacción de los principios de conservación enel proceso de dispersión mecánico – cuántico de los electrones de conducción por parte de los estadoslocalizados; empleando la función de Green obtenida para calcular la energía libre de Helmholtz, conesta, obtenemos las propiedades termodinámicas del sistema: Calor Especifica, Entropía ySusceptibilidad Magnética para un compuesto metálico. Discutimos nuestros resultados, realizandouna 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 fGreen function of the model, employing the f Green functions obtained for the impurity case. We takesinto account the conservation principles in the quantum scattering process of the conduction electronsfor the periodic localized states of the model; employing the obtained Greens functions in order tocompute the Helmholtz free energy and with it, obtained the thermodynamics properties; SpecificHeat, Entropy and Magnetic Susceptibility for a metallic compound. We discuss our results, doing acomparison of our results whit the obtained for other theoretical methods.






Simulación por el método de montecarlo de la fabricación denanoporos en la superficie de un monocristal

Simulation by montecarlo method of nanoporous growth in thesurface 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


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 característicasestructurales, morfológicas y magnéticas, entre otras. Partiendo de esta premisa se propone un modeloque 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 resultadosexperimentales obtenidos en el sistema de Epitaxia en Fase Líquida para sustratos de GaSb, señalandolas modificaciones necesarias del modelo para lograr un mejor ajuste al experimento. Adicionalmenteen este trabajo se plantea la simulación de la deposición de otro material (compuesto B) sobre lasuperficie 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 procesoexperimental.

Abstract. In recent years, computer simulation has played an important role on science, allowing tomake a bridge between theoretical and experimental analysis, mainly in researches where experimentalconditions are difficult to achieve. Simulations by the Monte Carlo method, statistical method forsolving 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 amodel that describes the preferential dissolution of the surface of a single crystal material (compoundA) through an undersaturated liquid solution, obtaining a structured surface with nanopores. We showa 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 modificationsof the model to achieve a better adjustment to experiment. Additionally in this paper we proposed thesimulation of deposition of another material (compound B) on the structured substrate surfaceemulating physical processes including variation in the dynamics of epitaxial growth. The obtainedresults can be used in designing the experimental process for embedded microstructures growth.




Efectos de un campo magnético externo sobre un ferrimagneto deising 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 spin-5/2 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


Resumen. The magnetic properties of a ferrimagnetic mixed spin-3/2 and spin-5/2 Ising model withtwo crystal fields, in a longitudinal magnetic field, are studied by Monte Carlo simulations. The role ofthe different interactions in the Hamiltonian is explored. We investigate the thermal variations of thetotal magnetization and present phase diagrams. Depending on the region of the parameter space, wefind 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 modelode Ising ferrimagnético de espines mixtos 3/2 y 5/2, con dos campos cristalinos en un campomagnético 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, talescomo temperaturas de compensación y transiciones de fase de primer orden. Nuestros resultados paraeste modelo difieren de resultados anteriores obtenidos con teorías de campo medio.




Evolución de los lóbulos de Mott con el parámetro de interacciónde intercambio de espín de bosones con espín 1 en una red óptica

Mott lobes evolution with the spinexchange interaction parameterof 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


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 materiacondensada. Recientemente por medio de trampas ópticas, se han confinado átomos alcalinos como el87Rb o el 23Na en redes ópticas sin congelar su componente de espín. El Hamiltoniano efectivo quedescribe estos sistemas es el propuesto en el modelo de BoseHubbard con espín1. Este Hamiltonianomuestra una transición de fase cuántica de un estado super fluido a un estado aislante de Mott. Estatransición 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) [PRL95, 240404(2005)] y simulaciones con montecarlo cuántico (QMC) [PRL 102, 140402(2009)].

Nosotros estudiamos bosones con espín sobre una red óptica unidimensional. Consideramosinteraccion ferromagnética (U2<0) y antiferromagnética (U2>0). Usando el DMRG determinamos eldiagrama de fase para los dos primeros lóbulos, reportamos la evolucion del primer y segundo lóbluloen relación con el parámetro de interacción de intercambio de espín. Obtuvimos que el primer lóbulose 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. Forinstance, 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 opticallattices without freezing the spin componet. The effective Hamiltonian to describe this systems is theSpin1 BoseHubbard model. This Hamiltonian shows a quantum phase transition from a superfluidstate 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 spinexchange interaction parameter, we obtain that the first is suppressed as |U2| increases, and the secondgrows as |U2| increases. We find an expresion that describes the critical point evolution respect to U2for both cases.




Algoritmo PIC electrostático bidimensional para el estudio delplasma producido por láser en el vacío

2D electrostatic PIC algorithm for studying laser-induced plasmain vacuum

C A Álvarez1, F Correa1 and H Riascos1 1 Grupo Plasma, Láser y Aplicaciones, Universidad Tecnológica de Pereira, Colombia


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 deuna pluma de plasma producida por láser. Para calcular el potencial y el campo eléctrico se usancondiciones de frontera Dirichlet y periódicas para las direcciones X (perpendicular al sólidoablacionado) e Y, respectivamente. La solución de la ecuación de Poisson emplea la librería FFTW3 yel Laplaciano de cinco puntos para calcular el potencial eléctrico. El cálculo del campo eléctrico selleva a cabo usando el método de diferencias finitas centradas. Mediante un esquema Leap-Frog secalculan las posiciones y velocidades de las partículas en cada iteración. Se divide el análisis de laexpansión de la pluma en dos etapas, la de Emisión y de post-emisión. En la fase de emisión (mientrasel 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 láserapagado), la separación de carga produce un campo eléctrico que acelera los iones dando lugar a laformación de un Frente Iónico con energías del orden de los KeV por partícula. Al final de laexpansión, 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 lasinteracciones coulombianas.

Abstract. Particle-In-Cell (PIC) method is widely used for simulating plasma kinetic models. A 2D-PIC 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 areused in the X (perpendicular to the ablated material) and Y directions, respectively. Poisson-solveremploys FFTW3 library and the five-point Laplacian to compute the electric potential. Electric fieldcalculation is made by central finite differences method. Leap-frog scheme updates particle positionsand velocities at each iteration. Plume expansion analysis is split into the Emission and Post-Emissionstages. 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 theformation of a KeV per particle Ion-Front. At the end of the expansion, fastest electrons escape fromthe simulation space; an almost homogeneous ion-electron distribution is observed, decreasing theelectric field value and the Coulomb interactions.




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 Cudris1

1 Grupo GEFEM, Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Bogotá D.C., Colombia


Resumen. Los siliciuros de metales de transición presentan una alta estabilidad química en ambientescorrosivos, alta resistencia a la compresión y una alta resistencia a temperaturas elevadas. Esto los haceadecuados para el recubrimiento de las herramientas de corte y desarrollo de circuitos integrados queoperan a altas temperaturas. En particular los siliciuros de vanadio se ha estudiado ampliamenteexperimentalmente e investigado utilizando primeros principios basados en la teoría funcional de ladensidad (DFT). El Vanadio y el silicio forman varios compuestos binarios; las estructuras máscaracterizadas tienen las composiciones V: Si = 3: 1, 5: 3, 6: 5 y 1: 2, y la estructura más estable es laV5Si3. Debido a las características comunes de los elementos del grupo IVA, se estudia la estabilidadde fase, propiedades electrónicas, elásticas y termodinámicas de V5 Z3,con Z = Si, C y Ge. El análisisrealizado basado en la teoría de funcional de la densidad (DFT). Se obtiene la energía en función delvolumen, el enrejado parámetro, el módulo de compresibilidad, la entalpía de formación, la estructurade bandas.

Abstract. The transition metal silicide exhibit high chemical stability in corrosive environments, highresistance to compression and high strength at elevated temperatures. This makes them suitable forcoating 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 byusing first principles calculations based on the density functional theory (DFT). Vanadium and siliconform 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 elementsof group IVA, we study the phase stability, electronic, elastic and thermodynamic properties of V5Z3, with Z = Si, C and Ge. The analysis performed based on the theory of density functional (DFT). Isobtained the energy versus volume, the lattice parameter, the bulk modulus, the formation enthalpy,the band structure and density of states for each structure.




Generalización de las ecuaciones de conducción iónica

Generalization of ionic conduction equations

A Palchucán1 and H Correa1 1 Universidad del Quindío, Armenia, Colombia


Resumen. Los conductores iónicos sólidos se pueden dividir en dos categorías 1) conductores iónicossolidos cristalinos y 2) electrolitos solidos poliméricos, además de estos materiales, estudios recientemuestran que existe una nueva categoría: 3) los compositos formados por electrolitos sólidoscristalinos dopados con un material bloqueante (grafito o alúmina). Cuando se realizan ajustes deconductividad iónica como función la temperatura, para 1), 2) y 3) existen ecuacionesfenomenológicas 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 modeloRodríguez-Buchelli. En el presente aunque se conoce que la conductividad iónica es un proceso que esactivado térmicamente, no se tiene una ecuación explicita que generalice las ecuaciones anteriormentemencionadas, se propone entonces una ecuación fenomenológica generalizada que integrar los tresmodelos anteriores mencionados en uno solo. Además esta nueva ecuación fenomenológica hacealgunas correcciones en el modelo de Rodríguez-Buchelli y mejora los ajustes de los datosexperimentales.

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 thatthere 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 thesematerials. Models 1) and 2) are widely studied in the literature, while the model for 3) has only ahypothesis. 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 ageneralized phenomenological equation that integrate the three previous models mentioned in one.Furthermore, this new phenomenological equation makes corrections to the model Rodríguez-Buchelliand improves settings experimental data.




Control del enredamiento átomo-átomo mediante el efecto starkdinámico

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., Colombia2 Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia


Resumen. Demostramos que usando el corrimiento Stark se puede aumentar el enredamiento átomo-átomo producido por el paso sucesivo de dos átomos de Rydberg de tres niveles a través de unacavidad monomodo sin pérdidas. Suponemos que los átomos se preparan en su estado excitado y queinteraccionan 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 delos límites de validez de la aproximación, se puede controlar el enredamiento atómico cambiando lafrecuencia del campo de la cavidad. El máximo valor de enredamiento que se puede obtener es tal queel valor de la concurrencia al cuadrado es de 4/27.

Abstract. We demonstrate that the atom-atom entanglement produced by the successive passage oftwo three-level Rydberg atoms across a single-mode lossless cavity can be enhanced using the Starkshift. 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 obtainan 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 becontrolled by changing the frequency of the cavity field, and can be enhanced up to a maximum wherethe squared concurrence attains the value 4/27.




Del tunelamiento secuencial al tunelamiento correlacionado de dosbosones

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


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 variacionaldependiente 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 decuasiperiodicidad 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 lainteracción entre los bosones se pasa de un régimen en que los bosones pasan uno después del otro, aun régimen en que los bosones tunelan simultáneamente.

Abstract. The sequential to correlated tunneling transition of two identical bosons confined in asymmetrical double well potential is studied using a time dependent variational formalism. Increasingthe strength of the short range boson-boson interaction, the probability of finding both bosons in thesame well allow to identify three regimes. Initially, this probability display beatings, then it becomesquase periodical with points of periodicity; finally, this probability changes periodically. Based on thedynamics of the probability of finding one boson on each well, we find that as the boson-bosoninteraction increases, tunnelling changes from a regime where one boson tunnels after the other to aregime in which they tunnel together.




Análisis morfológico de aceros al carbono mediante geometríafractal

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, Colombia2 Escuela de Matemáticas, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia


Resumen. En el presente trabajo se presentan los resultados prelimintares del analisis morfologico dela aleación Fe0.59Mn36.5Al3.9C0.24Cu0.39 % Wt. Dicha aleación fue preparada por aleamientomecánico con varios tiempos de molienda, luego compactada en caliente a varias presiones yfinalmente se sometieron a un proceso de sinterización. Las muestras fueron caracterizadasestructuralmente, mediante técnicas experimentales tales como: difracción de rayos x y microscopiaelectrónica de barrido. Cada micrográfica se analizó mediante dimensión fractal utilizando el métodode Box Counting en 2D; este tipo de herramienta permite asignar un valor numérico a la región a lacual se le ha aplicado la técnica. Dicho valor numérico es asociado a las propiedades obtenidasmediante las tecnicas experimentales tales como microdureza.

Abstract. In this paper we present the preliminary results of morphological analysis ofFe0.59Mn36.5Al3.9C0.24Cu0.39 % Wt alloy. This alloy was prepared by mechanical alloying with

various milling times, then hot compacted at various pressures and finally underwent presented asintering process. The samples were characterized structurally by experimental techniques such as: X-ray diffraction and scanning electron microscopy. Each micrograph was analyzed by fractal dimensionusing the Box Counting method in 2D; this type of tool allows you to assign a numerical value to theregion which has been applied the technic. This numerical value is associated with the propertiesobtained by experimental techniques such as microhardness.




Simulación computacional de una nueva fuente compactaautoresonante de rayos x basada en el modo rectangular TE102

Computational simulation of a novel compact autoresonant x raysource based on TE102 rectangular mode

A M Herrera1,2, E A Orozco2 and V D Dugar-Zhabon2 1 Heidelberg University, Heidelberg, Germany2 Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia


Resumen. La interacción ciclotrónica autoresonante espacial de un haz de electrones con microondasdel modo rectangular TE102 es simulada computacionalmente por primera vez. Se muestra que enestas 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 unmagnetrón 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 delcampo magnético 3D es tal que mantiene el haz de electrones en el régimen de autoresonanciaciclotrónica a lo largo de toda la trayectoria del haz. Para simular la dinámica del haz se desarrolló uncódigo electromagnético partícula en celda autoconsistente 3D. Se muestra que un haz de electrones de1 A inyectado con una energía de 12 keV se acelera hasta alcanzar la de energía de 250 keV en unadistancia 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 ofTE102 rectangular mode is simulated for the first time. It is shown that in these conditions the beamelectrons can achieve energies which are sufficient, for example, to generate hard xrays. The physicalmodel consists of a rectangular cavity fed by a magnetron oscillator through a waveguide with a ferriteisolator, an iris window and a system of dc current coils, to induce an axially symmetric magneticfield. The 3D magnetic field profile is that which maintains the electron beam in the spaceautoresonance 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 isaccelerated to energy of 250 keV at a distance of an order of 20 cm by 2.45 GHz standing microwavefield with amplitude of 14 kV/cm.




Evaluación No Destructiva - NDE

Non Destructive Evaluation – NDE




Seguimiento de objetos usando un arreglo periódico de volumen:evaluación numérica

Objects traking using a peirodic array of volume: numericalevaluation

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


Resumen. En este trabajo se presenta un método para el seguimiento de objetos 3D utilizando lasensibilidad de fase de su transformada de Fourier para determinar la posición, el desplazamiento y laorientación 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 debefijarse sobre la superficie del objeto y debe ser registrado por el sistema de imágenes 3D. Este métodose basa en un conocimiento a priori de la asociación entre la fase del patrón de referencia y eldesplazamiento del objeto, propiedad inherente de la Transformada de Fourier. El patrón de referenciaestá 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 distribución3D de fase continua y absoluta para cada tira de patrón ortogonal. Un valor máximo local de intensidaden el patrón de referencia re presenta un valor de fase 2πN, donde N corresponde a la franja donde seencuentra el valor deseado. La reconstrucción de la fase absoluta asociado con cada conjunto defranjas 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. Losdesplazamientos se calculan a partir de dos posiciones consecutivas. Este trabajo evalúanuméricamente la precisión del este método, sobre parámetros tales como el muestreo, el número deagujeros, el ruido y el contraste. También el método se evalúa en su eficacia en la medición de laorientación.

Abstract. In this work a method for tracking 3D objects using sensitivity phase of its Fouriertransform 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 representedmathematically 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 2π N where N corresponds to the range where

the desired value is. Reconstruction of the absolute phase associated with each set of fringes in eachdirection 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 twoconsecutive 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.




Estimación del diámetro de defectos superficiales sobre unamuestra patrón de plexiglás empleando la técnica de termografíaactiva infrarroja

Estimate of the diameter of surface defects on a pattern specimenmade 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 NuevosMateriales, Departamento de Física, Universidad Tecnológica de Pereira, Pereira, Colombia2 Grupo de Investigación de Electrofisiología, Departamento de Física, Universidad

Tecnológica de Pereira, Pereira, Colombia


Resumen. En los últimos años el uso de la Termografía Infrarroja (TIR) ha alcanzado una especialimportancia en el sector industrial como método de Evaluación No-destructivo (END), para lainspección de defectos superficiales y en profundidad de diferentes tipos de materiales. En este trabajose diseñó y construyó una muestra patrón de Plexiglás (PMMA) a la cual se le hicieron defectoscirculares de diferentes diámetros y profundidades, con el fin de determinar el tamaño de tales defectosmediante la implementación de la técnica de Termografía Activa Infrarroja. La muestra patrón fueestimulada térmicamente haciendo incidir de manera continua radiación proveniente de una lámparahalógena y posteriormente, se adquirieron imágenes termográficas cada 30 segundos en modotransmisión 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 deuna interfaz de usuario, el programa permite visualizar la imagen, procesarla y suavizarla; para luegoescoger un defecto en particular y calcular el diámetro del mismo con su respectiva incertidumbre. Losresultados mostraron que con una u otra cámara, las incertidumbres calculadas estaban por debajo delos 0,05 cm independientemente del diámetro del defecto. Es importante destacar que lasincertidumbres crecieron considerablemente cuando la relación entre el diámetro: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 inthe industrial sector as a method of Non-Destructive Testing (NDT), for inspection of surface andsubsurface defects of different types of materials. In order to determine the size of such defects byimplementing 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 thermallystimulated by a continuous radiation from a halogen lamp and subsequently thermographic imageswere acquired every 30 seconds in transmission and reflection mode for 5 minutes. Images wereobtained 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 itchooses a particular defect and calculates the diameter with their respective uncertainties. The resultsshowed that with a camera or another, their estimated uncertainties were below the 0.05 cm diameterregardless 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.




Nuevos Materiales - NM

New Material – NM




Síntesis y caracterización electroquímica de un músculo artificialtricapa elaborado a partir de biopolímero conductor de almidónde yuca (manihot esculenta, cranz) y Polipirrol (PPy)

Synthesis and characterization of a trilayer artificial muscle usinga conductive cassava starch biofilm (manihot esculenta, cranz) andpolypyrrole (PPy)

Y E Núñez1, A A Arrieta2 and S D Bertel1 1 Departamento de Ciencias Básicas, Fundación Universitaria los Libertadores, Colombia2 Departamento de Biología y Química, Universidad de Sucre, Colombia


Resumen. El presente trabajo muestra la metodología empleada para la obtención de una biopelículaconductora de almidón de yuca (manihot esculenta), dopada con perclorato de litio (LiClO4), así comola técnica electroquímica para síntesis películas de polipirrol ( PPy), que fueron empleados en laelaboración 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 elactuador tricapa, mediante voltametría cíclica, espectroscopía de impedancia, microscopía electrónicade barrido, espectroscopía de infrarrojo, que han permitido estudiar las propiedades electroquímicas deestos materiales y del dispositivo actuador (músculo artificial).

Abstract. In this study a methodology for obtaining a conductive cassava starch biofilm doped withlithium 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/PPydesigned to operate in air. Furthermore, the different characterization techniques applied on the trilayeractuator are shown, like cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy, scanningelectron microscopy and infrared spectroscopy, which allow the study of electrochemical properties ofthe materials and the actuator device (artificial muscle) itself.




Estudio cinemático de un músculo artificial tricapa elaborado apartir de un biopolímero conductor de almidón de yuca (manihotesculenta cranz)

Kinematic study of a trilayer artificial muscle based on aconductive 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, Colombia2 Departamento de Biología y Química, Universidad de Sucre, Colombia3 CEN CliSAP, Hamburg University, Hamburg, Germany


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 deeste material es su capacidad de cambiar de volumen al oxidarse o reducirse, esta característica permiteelaborar dispositivos actuadores (músculos artificiales) capaces de contraerse y expandirse comorespuesta 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 itselectroactivity, stability and processability. One of the most notable characteristics of this material isits ability to change volume when oxidized or reduced, this feature allows to elaborate actuatorsdevices (artificial muscles) capable of contract and expand themselves in response to electricalstimulation. 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 betweendisplacement, velocity developed and force according to the current supplied were studied.




Síntesis y caracterización de óxidos, basados en el sistema LiMO2,(M = Co, Mn), como potenciales materiales para componentescatódicos en baterías de ión-litio

Synthesis and characterization of oxides, based on LiMO2, (M =Co, Mn) system, as potential materials for cathodic components inion-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


Resumen. En este trabajo se describe la síntesis y caracterización de óxidos de litio basados en elsistema LiMO2, (M = Co, Mn), con el fin de obtener materiales catódicos avanzados como potencialescomponentes en baterías de ión litio, mediante la implementación de una vía de química húmeda. Laruta de síntesis utilizada, consistió en la polimerización y posterior combustión del materialmetalorgánico 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 locual 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 deconsolidación 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), obteniendoinformación sobre su composición, estructura cristalina y principales características morfológicas, loque permitió evaluar las variantes del método de síntesis utilizado, así como los mecanismos para laobtención 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 onLiMO2, (M = Co, Mn) system, with the purpose to obtain cathodic advanced materials as potentialcomponents 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 oftechnical applications. For this end, the metal-organic precursor particles were characterized by meansFTIR, 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 forevaluation of best solid consolidation temperature. The calcined oxidic material was characterized byX-ray diffraction (XRD) and electron microscopy (SEM-TEM) to obtain information on theircomposition, crystalline structure and main morphological characteristics, what allowed evaluating thealternatives of the used synthesis method, as well as the mechanisms for the obtention of active solidsas potential cathodic materials for ion-lithium batteries.




Estudio teórico de las propiedades estructurales, electrónicas ytermodinámicas de soluciones sólidas YN-ZrN

Theoretical study of the structural, electronic, and thermodynamicproperties of YN-ZrN solid solutions

L Ramírez-Montes1,2, W López-Pérez1, R González-Hernández1 and Á González-García1 1 Grupo de Investigación en Física Aplicada, Departamento de Física, Universidad del Norte,Barranquilla, Colombia2 Departamento de Ciencias Básicas, Universidad de la Costa, Barranquilla, Colombia

E-mail: [email protected]. En el presente trabajo se determinan las propiedades estructurales, electrónicas, ópticas ytermodinámicas de las soluciones sólidas Zr xY1-x N.Estos cálculos se basan en la teoría funcional de ladensidad, utilizando el método de ondas planas aumentadas y linealizadas con potencial completo (FP-LAPW) y la aproximación de gradiente generalizado (GGA) de Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE) parael 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 yteóricos obtenidos en otros trabajos. Dado que los precursores binarios de la solución sólida YN y ZrNcristalizan en la fase NaCl, realizamos cálculos para las aleaciones ternarias en esta fase. Además, lacomposición atómica, la constante de red y el módulo de volumen muestran una dependencia no linealcon la concentración. Por lo cual, se calculan las desviaciones de la constante de red y módulo devolumen, 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 compuestoZrN es metálico. Nuestros resultados indican que las soluciones sólidas Zr xY1-x N son metálicos para x= 0.25, 0.5, 0.75. Para estudiar la estabilidad termodinámica de las soluciones sólidas Zr xY1-x N, seutilizó un modelo de solución regular. Las entalpías de mezcla positivas para las soluciones sólidasZr xY1-x N indican la existencia de brechas de miscibilidad y descomposiciones espinodal. El efecto dela temperatura sobre el volumen, temperatura de Debye, y la capacidad calorifica para las solucionessólidas Zr xY1-x N se analizaron utilizando el modelo de Debye-cuasi armónico. Nuestros resultadosmuestran que la capacidad calorifica es ligeramente sensible a la composición x a medida que aumentala temperatura.

Abstract. We present here the results of a study that employs density-functional theory to obtain thestructural parameters, the electronic structure, and thermodynamic properties of Zr xY1-x N solid

solutions. The ground state properties of binary compounds, including lattice constants and bulkmodulus, are in fairly good agreement with the available experimental and theoretical data. Given thatthe binary precursor compounds YN and ZrN crystallize in rock-salt phase, we made calculations forthe ternary alloys in this phase. The effect of atomic composition on lattice constant, and bulk modulusshows nonlinear dependence on concentration x. Deviations of the lattice constant from Vegard’s lawand deviations of the bulk modulus from linear concentration dependence (LCD) were found. We havefound a semiconductor character for YN, while the ZrN compound is metallic. Our findings indicatethat the Zr xY1-x N solid solutions are metallic for x = 0.25, 0.5, 0.75. To study the thermodynamicstability of Zr xY1-x N alloys, a regular solution model was used. The positive mixing enthalpies forZr xY1-x N alloys indicate the existence of miscibility gaps and spinodal decompositions. The effect oftemperature on the volume, bulk modulus, Debye temperature, and the heat capacity for Zr xY1-x N




alloys were analyzed using the quasi-harmonic Debye model. Our results shows that the heat capacityis slightly sensitive to composition x as temperature increases.




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

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


Resumen. El presente trabajo, reporta la síntesis y caracterización de cinco (5) óxidos cerámicos tipoespinela, 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 aplicacionesen baterias de ión litio. El método de síntesis, se fundamenta en la polimerización-combustión denitratos metálicos, utilizando ácido cítrico como formador de complejos, los cuales evolucionan comoespecies citrato, que en función del aumento de temperatura permiten consolidar las fases cristalinas

buscadas. Los precursores metalorgánicos de los materiales sintetizados se caracterizaron mediantetécnicas de FTIR, UV-VIS y TGA-DTA, los resultados evidencian que los materiales en su etapainicial se estabilizan como complejos de coordinación, los cuales posteriormente forman los óxidoscerámicos que pueden obtenerse a temperaturas tan bajas como 400 °C con un buen controlestequiométrico. 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 decomportamiento eléctrico por espectroscopía de impedancias (IS), los resultados confirman laobtención de materiales semiconductores homogéneos con una alta actividad debida a su conformaciónnanométrica 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. Thesynthesis method was based on the polymerization-combustion of metal nitrates, using citric acid ascomplexing agent, which evolve as citrate species, depending on the temperature increase untilconsolidate the desired crystalline phases. The synthesized metal-organic precursors werecharacterized by FTIR, UV-VIS and TGA-DTA techniques, results confirm that the materials in itsinitial 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. Thecharacterization of calcined solids was performed by X-ray diffraction (XRD), scanning andtransmission electron microscopy (SEM-TEM), TPR-H2 measurements and electrical impedancespectroscopy (IS), the results confirm the obtention of a homogeneous semiconductor materials withhigh activity due to their nanometric conformation with potential application in ion-lithium batteries.






El peróxido de calcio como una alternativa en la fotodegradaciónde contaminante

Calcium peroxide as an alternative in the photodegradation ofcontaminants

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


Resumen. La oxidación química es uno de los muchos métodos de eliminación de contaminantes queha surgido recientemente, es un método alternativo a las técnicas tradicionales de eliminación decontaminantes. De acuerdo con esta investigación el peróxido de calcio es una una buena opción parala biodegradación de contaminantes en el suelo y el agua subterránea, pero ocurre a un velocidad muy

baja. Nosotros esperamos que el método de síntesis del peróxido de calcio de tamaño nano aumente larelación de superficie y volumen y de esta forma, puede aumentar la velocidad de reacción y resolverel 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 ampliamenteutilizado para la obtención de hipoclorito y para neutralizar terrenos ácidos. En este estudiocaracterizamos el material l mediante microscopía electrónica de barrido de rayos X y laespectroscopia ultravioleta-visible.

Abstract. Chemical oxidation is one of the many different methods of removing contaminants that hasemerged 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 avery low speed. We hope that the method of synthesis of calcium peroxide in nano size by increasedratio of surface to volume can increase the speed of reaction and solve the problem. In the firstsynthesis of the material we obtained Cao instead of CaO2. Calcium oxide (CaO), commonly knownas quicklime or burnt lime, is a widely used chemical compound in obtaining hypochlorite and toneutralize acidic soils. In this study we characterize the material by X-ray scanning electronmicroscopy, and ultraviolet-visible spectroscopy.






Alquitrán, material utilizado en el mejoramiento de suelos parauso en ingeniería

Coal tar, material used in soil improvement for use in roadengineering

R O Díaz1, A Montañez-Sáenz1 and J Cuentas-Peralta1 1Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Colombia


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 sudensidad 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 propiedadesfísicas, mecánicas y dinámicas de materiales utilizados en ingeniería vial. De este modo, inicialmentese describen la procedencia, características y propiedades del alquitrán. Seguidamente, se formula yevalúa la mezcla con material tipo base granular, mediante el procedimiento del ensayo CBR, paradeterminar su resistencia y compararla con la del material sin estabilizar. Por último, se evalúa elcomportamiento del material sometido a cargas dinámicas por medio de los módulos resilienteshallados con el equipo NAT (Nottingham Asphalt Tester). Como resultado, se identificó la opción deutilizar el alquitrán de hulla como estabilizante, encontrando la conveniencia de su uso bajo algunascondiciones 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 isgreater than water. Considering the previous characteristics, this paper presents the feasibility study ofusing coal tar in improving the physical, mechanical and dynamic properties of materials used in roadengineering. Thus initially describing the origin, characteristics and properties of the coal tar. Below, itis presented the formulation and evaluation of the mix with material base type granular, by means ofthe procedure of the CBR test, in order to determine mix resistance and compare it with the materialnot stabilized. Finally, the material behaviour was evaluated under dynamic loads by means testresilient modulus of NAT (Nottingham Asphalt Tester) equipment. As a result, the option of using coaltar as a stabilizer is selected under some specific conditions.








Síntesis de óxidos de cerio tipo fluorita dopados con praseodimiopor el método de polimerización – combustión para aplicacióncomo materiales anódicos en pilas tipo SOFC

Synthesis of cerium oxides type fluorite doped with praseodymiumby the polymerization-combustion method for application asanodic 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


Resumen. Este trabajo reporta la síntesis y caracterización de seis óxidos basados en el sistema Ce 1-

xPr XO2 (x = 0.0, 0.2, 0.4, 0.6, 0,8 y 1.0), mediante el método de polimerización-combustión con ácidocítrico, con el propósito de obtener materiales con aplicaciones como componentes electródicos en

pilas de combustible de óxido sólido. Inicialmente los precursores sólidos se caracterizaron porespectroscopia infrarroja (FTIR) y análisis térmico (TGA-DTA), permitiendo determinar la formaciónde 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 demicroscopia 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 dedifracción. Estos resultados indican la efectividad del método de síntesis propuesto en la generación desólidos con una distribución de grano homogéneo, textura y relieve característicos para potencialesaplicaciones 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 Ce 1-xPr xO2 system (x =0.0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8 and 1.0), obtained by the polymerization-combustion method withcitric acid, in order to synthesize materials with applications as electrodic components in solid oxidefuel cells. Initially solid precursors were characterized by infrared spectroscopy (FTIR) and thermalanalysis (TGA-DTA), allowing determine prevalent citrate species in form of coordination complexesas well as the optimal temperature for consolidation of the desired crystalline phase. The analysis of X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM) performed on calcined samples

provided information about the formation of a prevalent fluorite phase and surface propertiesconsistent 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, textureand relief characteristic for potential applications in the design of anodic materials in solid oxide fuelcells.






Propiedades estructurales, respuesta eléctrica y comportamientomagnético de la perovskita compleja triple La2SrFe2CoO9

Structural properties, electric response and magnetic behavior ofLa2SrFe2CoO9 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,Colombia2 Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Colombia3 Grupo de Física de Nuevos Materiales, Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia,Bogotá D. C., Colombia


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 estructuracristalina se estudió mediante difracción de rayos X y análisis de refinamiento Rietveld. Los resultadosmuestran que este material cristaliza como una perovskita triple ortorrómbica de triple perteneciente algrupo 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 MicroscopíaElectrónica de Barrido. La respuesta eléctrica fue estudiada mediante la técnica de Espectroscopía deImpedancia,aplicada en un rango de frecuencias entre 10.0 mHz a 0.10 MHz y a diferentestemperaturas (77 – 300 K). Las medidas de magnetización en función de la temperatura permitendeterminar la ocurrencia de transición paramagnética-ferromagnética para una temperatura de Curie de270 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 fromthe high purity precursor powders La2O3, SrCO3, Fe2O3, Co2O3 (99.9%). The crystalline structurewas studied by X-ray diffraction experiments and Rietveld refinement analysis. Results reveal that thismaterial 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 surfacemorphology was studied from images of Scanning Electron Microscopy. The electric response wasstudied by the Impedance Spectroscopy technique from 10.0 mHz up to 0.10 MHz, at differenttemperatures (77 – 300 K). Measurements of magnetization as a function of temperature permitted todetermine the occurrence of a paramagnetic – ferromagnetic transition for a Curie temperature of 270K, which suggests it application in nanoelectronic devices. From the fit of the magnetic response withthe Curie-Weiss equation it was concluded that the effective magnetic moment is particularly large dueto the contribution of La, Fe and Co cations.




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., Colombia2 Grupo de Estudio de Materiales GEMA, Departamento de Física, Universidad Nacional deColombia, Bogotá, Colombia3 Centro de Nanociencias y Nanotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México,México


Resumen. En este trabajo se realizaron cálculos de primeros principio en el marco de la teoría delFuncional de la Densidad DFT con el fin de estudiar la estabilidad relativa, las propiedadesestructurales y electrónicas del GaN dopado con Carbono. Los cálculos computacionales se ejecutaronusando el método del pseudopotencial ondas planas tal como está implementado en código QuantumEspresso. En la supercelda del GaN tipo wurtzita se sustituyen átomos de nitrógeno con átomos decarbono (CxN) y después átomos de galio con átomos de carbono (CxGa), con concentraciones de Cen el volumen del GaN de x = 25, 50 y 75%. Para cada concentración x de C se calculó la energía deformación para las sustituciones de CxN y CxGa. Se encontró que es energéticamente más favorableque los átomos de C ocupen las posiciones de los átomos de N (CxN), debido a que en todas lasconcentraciones x de C poseen energías de formación más bajas que las sustituciones CxGa. Seencontró 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 oen dispositivos que deban trabajar altas potencias y altas temperaturas. El análisis de la densidad deestados 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 deFermi

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. Thecomputational calculations were carried out by a method based on plane waves pseudopotentials, asimplemented in the Quantum Espresso code. In the wurtzite type GaN supercell the nitrogen atomswere replaced by carbon atoms (CxN) and then also the gallium atoms by carbon atoms (CxGa). Thecarbon concentrations in the GaN volume was set as x = 25, 50 y 75%. For each concentration x ofcarbon the formation energy was calculated for the substitutions CxN and CxGa. We found that it ismore 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 thesubstitutions (CxGa). It was found that the new compounds CxGaN1-x have higher bulk moduli. Sothey are very rigid. This property makes them good candidates for applications in hard coatings ordevices 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.




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


Resumen. Se prepararon biopolímeros tipo polianhidrido a partir de los monómeros dicarboxílicosácido azelaico y dodecanodioico, variando las concentraciones (25, 50 75 %w/w). La polimerizaciónse llevó acabo empleando la técnica de microondas, usando como agente entrecruzante anhídridoacético, con tiempo de polimerización de 3 y 5 minutos. En adición, se utilizó la técnica deviscosimetría 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 cálculode la viscosidad intrínseca se utilizaron 3 ecuaciones: Hugging y Kraemer por extrapolación lineal ySalomon-Ciuta en un solo punto. Finalmente se eligió el copolimero 50:50 de 3 minutos en elmicroondas 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 75% w / w). The polymerization was just using the microwave technique, using acetic anhydride as crosslinking agent, with polymerizationtime of 3 to 5 minutes. Additionally, intrinsic viscometry technique was used to determine a 25 ℃ thehigher molecular weight copolymer. For this, the polymer blends solutions were suspended inchloroform / ethanol (60% / 40%). For the calculation of the intrinsic viscosity three equations wereused: Hugging and Kraemer, linear extrapolation, and Salomon-Ciuta at a single point. Finally the50:50 copolymer was chosen with a polimerization time of 3 minutes in the microwave, due to thissample displayed the higher intrinsic viscosity, which is directly proportional to the molecular mass,making this biopolmyer attractive for its physicochemical stability.




Remoción de mercurio de aguas residuales usando nanopartículasóxido 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 andF Jaramillo4 1 Facultad de Ingenierías, Universidad de Medellín, Medellín, Colombia2 Departamento de Ciencias Básicas, Universidad de Medellín, Medellín, Colombia3 Instituto de Física, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Antioquia,

Medellín, Colombia4 Facultad de Ingenierías. Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia


Resumen. El mercurio es uno de los contaminantes persistentes en las aguas residuales, que se estáconvirtiendo en un problema severo de salud pública y ambiental, por lo que su eliminación es unanecesidad. 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 superficie-área a volumen, modificabilidad de su superficie, reutilización, excelentes propiedades magnéticas ycostos de fabricación relativamente bajos. Las nanopartículas Fe 3O4 y γ-Fe2O3 se sintetizaronutilizando sales de hierro y NaOH como agente de precipitación y Aloe Vera como agente estabilizantey se caracterizaron con medidas en el Zetasizer Nano ZS para la estimación del tamaño, espectroscopíaUV-Vis que mostró la existencia de resonancia de plasmón a un max ~ 300 nm y por medio deespectroscopía electrónica de barrido (SEM) para determinar su forma. Las nanoparticulas de óxidosde 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 deabsorción atómica.

Abstract. Mercury is one of the persistent pollutants in wastewater, it is becoming a severeenvironmental and public health problem so the need for its removal has become a must. Iron oxidenanoparticles 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, excellentmagnetic properties and comparatively low cost. The Fe3O4 and γ-Fe2O3 nanoparticles were obtainedusing iron salts and NaOH as precipitation agents and Aloe Vera as stabilizing agent. Iron Oxidenanoparticles 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 nmand by Scanning Electron Microscopy (SEM) to determinate nanoparticles form. The results of thecharacterization show Iron oxides nanoparticles with a narrow size distribution (from 50 to 110 nm).Mercury removal of 70% approximately was confirmed by spectroscopy atomic absorptionmeasurements.




Síntesis de nanopartículas de plata (AgNPs) con actividadantibacterial

Synthesis of silver nanoparticles (AgNPs) with antibacterialactivity

G Morales1, C Hincapié2, G Campillo2, E Vélez2, J Osorio3, O Arnache3, J I Uribe3 andF Jaramillo4 1 Facultad de Ingenierías, Universidad de Medellín, Medellín, Colombia2 Departamento de Ciencias Básicas, Universidad de Medellín, Medellín, Colombia3 Instituto de Física, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Antioquia,

Medellín, Colombia4

Facultad de Ingenierías. Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia


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 esteartículo, 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) – AloeVera como agente reductor y como agente estabilizante en el control del tamaño de partícula. LasAgNPs 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 estimaciónincial 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 unmax ~ 420 nm, evidencia la formación de nanoparticulas de plata. Usando metodos estándar demedición, 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 exampleof this as it is known to have inhibitory and bactericidal effects. In this work, we report the synthesis ofsilver nanoparticles by chemical reduction method of silver nitrate (AgNO 3) from aqueous solution,using a mix of polivinyl pyrrolidone (PVP) – Aloe Vera as reducing agent and for stabilization andcontrol of particle size. Silver nanoparticles obtained were characterized by Scanning ElectronMicroscopy (SEM), UV−visible spectroscopy and measurements using Zetasizer Nano ZS wereapplied 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 isevidence of silver nanoparticles formation. A bactericidal activity above 90% against mesophiles

bacteria was demonstrated by standard methods.




Propiedades cristalinas, electrónicas y magnéticas del materialtipo perovskita Ba2YbSbO6

Crystalline, electronic and magnetic properties of the Ba2YbSbO6 perovskite-like material

L A Carrero-Bermúdez1, R Moreno-Mendoza1, R Cardona1, D A Landínez-Téllez1 andJ Roa-Rojas1

1 Grupo de Física de Nuevos Materiales, Departamento de Física, Universidad Nacional deColombia, Bogotá D.C., Colombia


Resumen. En el presente trabajo reportamos la síntesis del nuevo material Ba2YbSbO6 a través dereacción en estado sólido. Caracterizaciones de la estructura cristalina por medio de difracción derayos X y posterior refinamiento tipo Rietveld de los datos experimentales mediante el código GSASmuestran 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 permitierondeterminar el carácter aislante del material con una brecha de energía de 3.62 eV. A través deexperimentos 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 momentomagnético 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 FuncionalDensidad (DFT). Los resultados estructurales obtenidos para una perovskita romboédrica con grupoespacial R-3 se corresponden con los valores experimentales hasta en un 98%. La estructura de bandasen las cercanías del nivel de Fermi presenta brechas de energía de 2.93 eV para la polarización deespín arriba y de 1.67 eV para la polarización de espín abajo. Este valor es ligeramente menor que elobtenido experimentalmente. El momento magnético efectivo calculado a partir de DFT, debidoesencialmente 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 statereaction recipe. Characterization of the crystalline structure through the X-ray diffraction techniqueand Rietveld refinement of the experimental data by using the GSAS code reveal this materialcrystallizes in a rhombohedral perovskite-like structure with cell parameter a=5.9104(1)Å and tiltangle α=59.9993(0)o. Measurements of diffuse reflectance permitted to determine the insulatorcharacter of this material with an energy gap of 3.62 eV. By means experiments of magneticsusceptibility as a function of temperature the paramagnetic response of the Ba2YbSbO6 was analyzed.

The fit to the Curie equation gives an effective magnetic moment of 1.82 B, which is close to theexpected value from the Hund’s rules. The crystalline and band structures were calculated by using theDensity 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 theFermi level, the band structure evidences an energy gap of 2.93 eV for the spin up polarization and1.67 eV for the other. The mean value of these band gaps is slightly smaller than the the experimentalvalue. The theoretical effective magnetic moment calculated from DFT, which is majority due to theYb3+ isolated cation, is obtained to be 1.0 B.




Resinas fenólicas-alquídicas altamente ramificados con altocontenido 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, Colombia2 Grupo Ciencia de los Materiales, Universidad de Antioquia, Medellín, Antioquia, Colombia3 Grupo de Investigación en Materiales Poliméricos (GIMAPOL), Departamento de Química,Universidad Francisco de Paula Santander, San José de Cúcuta, Colombia


Resumen. Resinas fenolicas-alquídicas altamente ramificadas (HPARs) con alto contenido de sólidos(70 %) fueron sintetizadas en este estudio, con el objetivo de obtener nuevos materialesambientalmente amigables. Las HPARs fueron sintetizadas a partir de poliester poliol altamenteramificado de cuarta generación (HBP), fenol y acidos grasos de aceite de tall (TOFA). En todos loscasos la proporción de HBP (75.40 g) y TOFA (69.60 g) fueron mantenidas constantes y para el fenolfueron 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 alquídicalatamente ramificada obtenida en un trabajo anterior con la misma proporción de HBP y TOFAempleada en este estudio. Las reacción entre TOFA y fenol con el HBP fueron evidenciadas poranálisis de valor ácido, valor hidroxilo y resonancia magnetica nuclear. El porcentaje de conversión deTOFA fue mayor a 90 %. La masa molar de las HPARs, fue más alta que la del HBP. El analisis dedispersión 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 principalmenteseudoplastico, mientras aquellos de las resinas HPAR2 y HPAR3 fueron principalmente Newtoniano.El análisis de calorimetria diferencial de barrido permitió evidenciar que las resinas HPARs sonamorfas. Los valores de brillo y dureza de las HPARs incrementaron con el contenido de fenol. Lafelxibilidad de las HPARs fue buena porque todas pasaron la prueba. Los valores de las temperaturasde transición vitrea y descomposición termica, viscosidad y dureza de las HPARs, fueron mayores queaquel de la resina HBAR resina.

Abstract. Hyperbranched phenolic-alkyd resins (HPARs) with high solid content (70 wt%) weresynthesized in this study, with the aim of obtaining new environmentally friendly materials. TheHPARs were synthesized from hyperbranched polyester polyol of fourth generation (HBP), phenol andtall 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). Thestructural, rheological, thermal and film properties of the HPARs were evaluated and compared withthose of a hyperbranched alkyd resin obtained in our earlier work with the same proportion of HBPand TOFA employed in this study. The reactions between TOFA and phenol with the HBP wereevidenced 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 theHBP. Dynamic light scattering analysis showed that the intensity distributions of the HPARs weremonomodals 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. Differentialscanning calorimetric analysis allowed evidence that the HPARs are amorphous. HPARs gloss and




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 hardnessvalues were higher for HPARs than HBAR resin.




Estudio teórico y experimental de las propiedades electrónicas,estructurales y magnéticas de la perovskita compleja Ba2GdSbO6

Theoretical and experimental study ofthe electronic, structuraland magnetic properties of the Ba2GdSbO6 complex perovskite

R Moreno-Mendoza1, L A Carrero-Bermúdez1, R Cardona1, D A Landínez-Téllez1 andJRoa-Rojas1

1Grupo de Física de Nuevos Materiales, Departamento de Física, Universidad Nacional deColombia, Bogotá D.C., Colombia.


Resumen. La perovskita compleja Ba2SmSbO6 ha sido sintetizada mediante la técnica de reacciónsólida. Un estudio de su estructura cristalina y electrónica fue realizado por medio de cálculos de ladensidad de estados y la estructura de bandas, para lo cual se utilizó el método de Ondas PlanasAumentadas 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 energíade 3.1 eV para las dos polarizaciones de espín, lo cual permite clasificar el material como de carácteraislante. El momento magnético efectivo debido esencialmente a los cationes de Gd 3+ es de 7.0 B. Laestructura cristalina fue caracterizada a través de difracción de rayos X en un equipo Panalytical XPertPro, con refinamiento Rietveld del patrón de difracción por medio del código GSAS. Los resultadosconcuerdan en un 98% con los obtenidos teóricamente. Mediciones de susceptibilidad en función de latemperatura 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 mayorque el valor teórico esperado para un ion aislado de Gd 3+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 determinarexperimentalmente un valor para la brecha de energía prohibida de 3.81 eV, el cual corresponde alvalor predicho mediante DFT.

Abstract.The Ba2SmSbO6 complex has been synthesized by the solid state reaction procedure. A studyof the crystalline and electronic structure was performed through the Linearized Augmented PlaneWave method (FP-LAPW) into the framework of the Density Functional Theory (DFT). The resultsreveal 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 magneticmoment, due to the Gd 3+ cations, evidenced a value of 7.0 B. The crystalline structure wasexperimentally determined by means measurements in a Panalytical XPert Pro X-ray diffractometerwith a Rietveld refinement of the diffraction pattern through de GSAS code. Results are 98% inagreement with those theoretically predicted. Measurements of magnetic susceptibility as a function oftemperature reveal the paramagnetic feature of this material. From the fitting with the Curie law theeffective magnetic moment was obtained to be 9.87 B, which is higher that the theoretical value for theGd 3+ isolated cation predicted by eff =g[J(J+1)]½, where g represents the Landé’s factor and J is thequantic number related to the 4f electronic orbital. Experiments of diffuse reflectance and fittings with






the Kubelka – Munk equation permitted to obtain an energy gap of 3.81 eV, which is in agreement withthe theoretical value predicted by DFT.




Características cristalina, magnética y eléctrica del compuestocerámico 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 andJ Roa-Rojas1

1 Grupo de Física de Nuevos Materiales, Departamento de Física, Universidad Nacional deColombia, Bogotá D.C., Colombia2 Ciencias Básicas, Universidad Manuela Beltrán, Bogotá D.C., Colombia3 Grupo Física de Materiales, Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja,

Colombia


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 fueanalizada a través de experimentos de difracción de rayos X en la disposición Bragg-Brentano. Elrefinamiento Rietveld del patrón de difracción, a través del uso del código GSAS, muestra que estecompuesto cristaliza en una estructura ortorrómbica, grupo espacial Pnma (#62), con parámetros dered a=5.4789 Å, b=7.7582 Å y c=5.4829 Å. La morfología superficial fue estudiada medianteimágenes de microscopía electrónica de barrido, observándose la formación y compactación de granosde tamaño promedio 570.38 nm. Mediciones de magnetización en función de la temperatura revelanque 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 concordanciacon el valor teórico esperado a partir de las reglas de Hund. El estudio de la respuesta eléctrica pormedio de curvas I-V muestra un comportamiento conductor, con una característica Óhmica atemperatura 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 analyzedthrough X-ray diffraction experiments in the Bragg-Brentano recipe. The Rietveld refinement of thediffraction pattern by using the GSAS code show that this material crystallizes in an orthorhombicstructure, 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 theformation 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 theCurie equation permitted to establish an effective magnetic moment eff = 4.03 B, which is 97.8% inagreement with the theoretical value expected from the Hund’s rules. The study of the electricresponse from I-V curves shows a conductor behavior, with an Ohmic feature at room temperature.




Estructura y morfología de la hexaferrita Sr3Co2Fe24O41 sintetizada por el método de pechini

Structure and morphology of Sr3Co2Fe24O41 hexaferritesynthetized by pechini’s method

J Sandino1, W Salazar1 and E Barrera2 1 Departamento de Física, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Colombia, BogotáD.C., Colombia2 Universidad Católica de Colombia, Colombia


Resumen. Existe un constante interés científico en el estudio de la ferrita pura Sr 3Co2Z(Sr 3Co2Fe24O41) debido su acoplamiento magnetoeléctrico a temperatura ambiente y su amplia gamade posibles aplicaciones tecnológicas, por ejemplo en memorias de almacenamiento de datos. Como entodo 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 tieneentre 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 debetener un control de las temperaturas de recocido muy preciso. En este trabajo se analiza el resultado desíntesis de muestras mediante el método de Pechini y su posterior recocido a 850°C, 1150°C y 1250°Ccon el fin de obtener la ferrita hexagonal Sr 3Co2Fe24O41. Las muestras obtenidas se caracterizaron porlas técnicas de difracción de Rayos X y microscopía electrónica de barrido. Se observó que para elintervalo 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 lasmuestras recocidas a menores temperaturas se observaron estructuras lenticulares, mientras que amayores temperaturas las estructuras fueron aciculares.

Abstract. There is a great scientific interest in the single hexaferrite Sr 3Co2Z (Sr 3Co2Fe24O41) due tomagnetoelectric 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 toobtain desired properties. Between the different methods applied to prepare this ferrite, the Pechinimethod has as advantages the precise control in obtainment of predetermined structures, its relativelysimplicity and almost independence in the chemical process. In this method, for obtaining the structureis necessary a very accurate control of annealing temperatures. In this work synthesis procedure troughof 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 wellas scanning electron microscopy. It was observed that for the range of temperatures applied there is adomain 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 lowertemperatures were observed lenticulars structures, different from these ones to higher temperatures thatdisplay acicular structures.




Propiedades estructurales y magnéticas de las aleaciones CuAl1-

xCrxS2

Structural and magnetic properties of the CuAl1-xCrxS2 alloys

C Ortega-López1, L C Sánchez1 and M J Espitia2 1 Grupo de Estudio de Materiales y Sistemas Complejos (GAMASCO), Departamento deFísica, Universidad de Córdoba, Montería, Colombia2 Grupo GEFEM, Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Bogotá D.C., Colombia.


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 lasaleaciones CuAl1-xCr xS2(x = 0.50 y 0.75). Se utilizó el método del pseudopotencial, tal como estáimplementado en el código Quantum-Expresso. Se encontró que las aleaciones cristalizan en unaestructura tetragonal perteneciente al grupo espacial 122 (I-42d), con constantes de red a = 5.304(1)Å yc = 10.342Å para x = 0.5, y a = 5.309(1)Å y c = 10.351Å para x = 0.75. Estos valores están en buenacuerdo con los resultados experimentales.

Adicionalmente, se encontró que las aleaciones poseen un comportamiento antiferromagnético conmomentos magnéticos de 4,14µβ/celda y 4,36µβ/celda, respectivamente. Del análisis de la densidad deestado, es claro que las aleaciones poseen un comportamiento semimetálico debido a los estados Cr-dy Cu-d que atraviesan e nivel de Fermi.

Abstract. In this paper computations were performed based on the theory of density functional theoryDFT, to investigate the structural, electronic and magnetic properties of CuAl1-xCr xS2 (x = 0.50 and0.75) alloys. Pseudopotential method was used, as is implemented in the Quantum-Expresso code. Itwas 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 magneticmoments 4,14μβ /cell and 4,36μβ cell, respectively. From the analysis of the density of states, it isclear that the alloys have a semimetalic bahavior due to the Cr-d and Cu-d states crossing the Fermi

level.




Propiedades electrónicas y magnéticas de las intercapasGaN/MnN/GaN - MnN/GaN/MnN

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, Colombia2 Grupo GEFEM, Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Bogotá D.C., Colombia


Resumen. En este trabajo se reportan cálculos de primeros principios para investigar la estabilidadestructural, 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 estáimplementado en el código computacional Quantum ESPRESSO. No se encontraron cambiossignificativos en las propiedades estructurales de las intercapas. Se encontró que las intercapas

presentan comportamiento ferromagnético, teniendo ambos sistemas un momentum magnético de 8 µB 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 computercode 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 amagnetic momentum 8μB per cell, mainly due to the Mn p orbitals.




Propiedades estructurales y electrónicas de los compuestos ErB2,Er0.5Lu0.5B2 y LuB2 usando el funcional hibrido PBE0

Structural and electronic properties of ErB2, Er0.5Lu0.5B2 andLuB2 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 deFísica, Universidad de Córdoba, Montería, Colombia


Resumen. Reportamos cálculos de primeros principios para determinar las propiedades estructurales yelectrónicas de los compuestos ErB2, Er 0.5Lu0.5B2 y LuB2, usando la teoría del funcional densidad(DFT: Density Functional Theory) y el método ondas planas aumentadas y linealizadas en la versióndel potencial completo (FP-LAPW: Full-Potential Linearized Augmented Plane Waves). Para ladescripción de la interacción electrón-electrón, se emplean las aproximaciones de densidad local(LDA), gradiente generalizado de Perdew, Burke y Ernzerhof (GGA-PBE: Generalized GradientApproximation-Perdew-Burke-Ernzerhof) y el funcional híbrido PBE0. A partir de la densidad deestados (DOS: Density of States), se encuentra que la adición de una fracción de la energía deintercambio exacto de Hartree-Fock, en la aproximación PBE, evidencia la localización de los orbitales4f del Er y del Lu, lo cual favorece la polarización de los espines electrónicos de estos orbitales en loscompuestos ErB2, Er 0.5Lu0.5B2 y LuB2. El esquema PBE0 se justifica porque describe de manera másapropiada las propiedades electrónicas y magnéticas de los sistemas fuertemente correlacionados quelas aproximaciones LDA y PBE.

Abstract. We report first-principles calculations to determine the structural and electronic propertiesof the ErB2, Er 0.5Lu0.5B2 and LuB2 compounds, by using density functional theory (DFT) andlinearized augmented plane wave method version full potential (FP-LAPW). And the PBE0 hybridfunctional. 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 inPBE approximation, shows the localization of the 4f orbitals of Er and Lu, which favors electron spin

polarization of these orbitals in ErB2, and LuB2 Er 0.5Lu0.5B2 compounds. The PBE0 scheme is justified because describes of appropriately way the electronic and magnetic properties of strongly correlatedsystems that LDA and PBE approximations.




Un estudio ab-initio de la estabilidad relativa y propiedadeselectrónicas de las sustituciones de átomos de C por B y N en elcompuesto w-BN

A study Ab-initio of relative stability and electronic properties ofsubstitutions 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 deFísica, Universidad de Córdoba, Montería, Colombia


Resumen. En este trabajo, se hace un estudio de las propiedades estructurales y electrónicas delcompuesto BN, al sustituir átomos de C por B y N respectivamente, en estructura wurtzita; usando uncálculo de primeros principios dentro de la Teoría Funcional Densidad (DFT). Los efectos decorrelación e intercambio se tratan con la Aproximación de Gradiente Generalizado (GGA) utilizandola aproximación del pseudopotencial como se implementa en el paquete Quantum-ESPRESSO. Seencontró que las sustituciones de los átomos C en los sitios N de la supercelda del BN sonenergéticamente más favorable. Encontramos que el compuesto es bastante rígido debido a que elmódulo de volumen es alto, por lo tanto el compuesto puede ser potencialmente usado enrecubrimientos duros. Los cálculos de la densidad de estados muestran que el compuesto presenta uncomportamiento metálico debido a la hibridación de los orbitales C-p y N-p que atraviesan el nivel deFermi.

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-principlescalculations within the Functional Theory (DFT) Density. The correlation and exchange effects aretreated with the Generalized Gradient Approximation (GGA) using the pseudopotential approximationas 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 tothe bulk module is high, therefore the compound can be potentially used in hard recovery. The densitystates calculation show that the compound has metallic behaviour because due to hybridization of N-pand C-p orbitals crossing the Fermi level.




Efectos de las sustituciones de átomos de C por Al y N en elcompuesto w-AlN

Effects of substitutions of C atoms by Al and N in the w-AlNcompound

J F Murillo1, C Ortega1 and M Espitia2 1 Universidad de Córdoba, Montería, Colombia2 Grupo GEFEM, Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Bogotá D. C., Colombia


Resumen. Presentamos cálculos ab-initio en la aproximación del pseudopotencial para lassustituciones de átomos de carbono por sitios de aluminio y nitrógeno en el compuesto AlN en fasewurtzita. Se optimizaron parámetros estructurales para AlN y con sustituciones de Carbono.Posteriormente, se determinan las propiedades electrónicas y magnéticas mediante la densidad deestados (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 atractivasaplicaciones.

Abstract. We present ab-initio calculations in the pseudopotential approximation for the carbon atomssubstitutions 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, whichgives attractive applications.




Óxido de grafeno funcionalizado con nanopartículas de magnetitay su aplicación en la remoción de azul de metileno en agua

Graphene oxide functionalized with magnetite nanoparticles andits 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, Colombia2 Escuela de Física, Facultad de Ciencias, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga,Colombia

E-mail: [email protected]. Se sintetizó un composito con propiedades magnéticas mediante la cooprecipitación in situde iones Fe+2 y Fe+3 sobre la superficie de óxido de grafeno disperso en agua. La ruta de síntesis essimple y podría ser fácilmente escalable. Los análisis efectuados a través de diferentes técnicasanalíticas (DRX, FT-IR, Raman, SEM) revelaron que la funcionalización se llevó a cabo de maneraefectiva 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 acabo el postratamiento dado que una vez que el colorante es adsorbido puede removerse fácilmente delagua mediante la aplicación de un campo magnético externo como el generado por un imánconvencional. Otro aspecto destacable se basa en el hecho de que el colorante puede degradarsemediante 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 envarios 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 andcould 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 thismaterial (Fe3O4@GO) were determined. After being characterized, the composite was used to adsorbmethylene blue in water. The results indicate a good adsorption capacity and the composite can beremoved easily in the post-treatment by applying an external magnetic field as generated by aconventional magnet. Another important aspect is that the colorant may be degraded by the addition ofhydrogen 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 toadsorb and degrade the dye.




Síntesis de puntos cuánticos de grafeno (GQD) y carbono (CQD)mediante irradiación láser

Synthesis of graphene quantum dots and carbon quantum dots bylaser irradiation

E Jaimes1, E Mejía-Ospino1 and R Cabanzo1 1 Laboratorio de Espectroscopia Atómico y Molecular, Universidad Industrial de Santander,Bucaramanga, Colombia


Resumen. La producción de puntos cuánticos de grafeno (GQD) y carbono (C-dots) ha despertadointerés debido a sus propiedades de: baja toxicidad, estable fotoluminiscencia, alta solubilidad, inerciaquímica, control sobre la longitud de onda de la emisión y alta resistencia al foto blanqueamiento, loque 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 ablaciónláser ha resultado versátil, de bajo costo respecto a otras técnicas, no genera residuos tóxicos y es defácil ejecución. Este proceso puede utilizarse sobre sólidos en líquidos, soluciones con precursores ysuspensiones con partículas, que bajo el proceso de ablación pueden transformarse en partículas demenor 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 materialescarbonáceos, y la dependencia de las propiedades ópticas, obtenidas por los espectros UV-Vis yfluorescencia, 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 C-dots) has attracted attention because of their properties: low toxicity, stable photoluminescence, highsolubility, 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 ablationsynthesis has proven versatile, low cost compared to other techniques, and does not generate toxicwaste 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 differentshape, composition and phase. This paper presents the first results in obtaining quantum dots laserablation from carbonaceous materials, and the dependence of the optical properties, obtained by UV-Vis spectra and fluorescence, and the variation of some experimental parameters allowing the method.




Factibilidad del uso de alquitrán como nuevo material en laconstrucción de pavimentos

Feasibility for the use of coal tar as a new material for roadsurfaces (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 desoporte de capas granulares en la construcción de pavimentos pueden ser costosos y de difícilconsecución; por esto, es necesario probar otros materiales, fáciles de conseguir y económicos, quemejoren las propiedades físicas y mecánicas de las capas del pavimento. Consecuentemente, estedocumento evalúa la utilización de alquitrán de hulla, como material estabilizante de subbasesgranulares. Inicialmente, con una descripción de las propiedades del alquitrán, la determinación de lascondiciones óptimas de compactación del material de subbase granular, mediante ensayos de proctormodificado y la determinación de la resistencia del material inalterado mediante ensayos de CBR delaboratorio. 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 valorobtenido 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 comparacióneconómica con otros métodos de estabilización convencionales. Dentro de los resultados, se verificómejora en las condiciones de resistencia del material granular y disminución de su expansión, medianteel uso del alquitrán.

Abstract. The stabilization products often used to improve the support of granular layers in theconstruction of road surfaces may be expensive and difficult to get. Therefore, it is necessary to testdifferent materials, which are cheap and easy to obtain, and which will enhance the physical andmechanical properties of pavement layers. This document evaluates the use of coaltar, as a stabilizerfor granular subbases. Initially, with a description of tar properties, determining the optimal conditionsfor the granular subbase material compaction, by means of modified proctor tests and the calculationof the resistance of the unaltered material by using CBR lab tests. Afterwards, with the design anddevelopment of granular material mixes with different percentages of coaltar and determining its CBRas 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 asan economical comparison with conventional stabilization methods. The results showed animprovement in the resistance of the granular material and a decrease in its expansion due to the use ofcoaltar.






Producción de la perovskita LaYbO3 mediante el método depechini modificado y estudio de sus propiedades estructurales,eléctricas y magnéticas

Synthesis of LaYbO3 perovskite through modified pechinimethod: Structural, electric and magnetic propertiescharacterization

J A Jaramillo1, E W Barrera-Bello1,2, C A Parra-Vargas3, D A Landínez-Téllez1 and JRoa-Rojas1 1Grupo de Física de Nuevos Materiales, Departamento de Física, Universidad Nacional de

Colombia, Bogotá D.C., Colombia2Departamento de Ciencias Básicas, Universidad Católica de Colombia, Bogotá D.C.,Colombia3Grupo Física de Materiales, Escuela de Física, Universidad Pedagógica y Tecnológica deColombia, Tunja, Colombia


Resumen. El óxido de perovskita lantánida LaYbO3 fue sintetizado mediante el método de Pechinimodificado, el cual se basa en la poliesterificación de complejos de metal-citrato a partir de unadisolución acuosa. Los complejos se formaron en disolución acuosa y con la adicion de etilenglicol yevaporación lenta del agua, se permitió la formación de enlaces que formaron una red poliméricamacroscopica que contiene cationes distribuidos uniformemente a lo largo de su estructura. A través dediferentes procesos de pirolisis se obtuvieron partículas microcristalinas del oxido. La caracterizaciónestructural del material obtenido se efectuó a través la técnica de difracción de rayos X. Los patronesobtenidos 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 yc=5.8307 Å, obtenidos por refinamiento Rietveld. Estudios de dispersión de rayos X por electronesmuestran que el LaYbO3 está libre de impurezas. La respuesta eléctrica se evaluó mediante medicionesde polarización eléctrica en función del campo eléctrico aplicado. Las curvas obtenidas evidencian uncomportamiento 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 constantedieléctrica relativa de 22.6. El comportamiento magnético se examinó por medio de curvas desusceptibilidad magnética en función de la temperatura. Los ajustes a la ecuación de Curie son acordescon una respuesta típicamente paramagnética, con momento magnético efectivo =4.9 B, el cual esmuy próximo al valor teórico esperado a partir de las reglas de Hund, mayoritariamente debido a losiones de Yb3+.

Abstract. Single phase LaYbO3 lanthanide-based perovskite powder was synthesized by modifiedPechini 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 waterevaporation, bonds formation is allowed and a macroscopic polymeric network was produced, wherecations 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




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 andc=5.8307 Å. Studies of electron dispersive x ray spectroscopy show that the LaYbO3 is free ofimpurities. The electric response was evaluated by measurements of electric polarization as a functionof 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 therelative dielectric constant was determined to be 22.6. The magnetic behavior was examined by meanscurves of magnetic susceptibility as a function of temperature. The fit with the Curie equation is inagreement with a typical paramagnetic feature with effective magnetic moment =4.9 B, which isclose to the theoretical expected value from the Hund‘s rules.




Propiedades ópticas y electroópticas de las cerámicas PLMN-PTdopadas con Yb

Optical and electrooptical properties of PLMN-PT ceramics dopedwith Yb

M E Aristizabal1, F A Londoño1 and D Garcia2 1 Grupo de Estado Sólido, Instituto de Física, Universidad de Antioquia, Medellin, Colombia2 Ferroelectric Ceramics Group, Physics Department, Federal University of São Carlos,Brazil


Resumen. Las cerámicas del sistema PMNPT presentan un alto efecto electroóptico que las haceóptimas para la fabricación de dispositivos electroópticos como: moduladores ópticos, interruptoresópticos 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 queson, en la actualidad, las comercialmente usadas. Por otro lado, las cerámicas transparentes del sistemaPLMNPT presentan mejores propiedades ópticas que las del sistema PMNPT y cuando son dopadascon 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, laconstante dieléctrica y las propiedades microestructurales y estructurales. Sin embargo, la relaciónentre 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 diferentesconcentraciones 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 deencontrar un material multifuncional más optimizado. Se observó un aumento de la constantedieléctrica para mayores concentraciones del dopaje, así como una disminución de la difusividad de lacerámica. Esto ha sido explicado por la incorporación de iones de tierras raras en el sitio B de lamicroestructura. 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 theminteresting for the manufacture of electrooptical devices such as optical modulators, optical switchesand optical filters. These features also makes them leadbased perovskites possible candidates toreplace PLZT ceramics which are the most used in the industry. On the other hand the PLMNPTceramics 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 andstructural properties of PLMNPT transparent ceramics. However, the. relation between properties andion concentrations had not been studied so far. Therefore, the aim of this work is to study the influenceof ion Yb+ 3 c oncentrations (0.5, 1.0, 1.5 and 2.0 in weight), in the structure of PLMNPT analyzingtheir structural, microstructural, dielectric, optical and electrooptical properties with the purpose offinding a multifunctional material. An increase of the dielectric constant was observed in the case ofhigher doping concentration, as well as a decrease of the diffusivity. This has been explained by theincorporation of rare earth ion at site B. The microstructural properties were also modified, the averagegrain size remained unchanged and the optical and electrooptical properties were improved.




Evaluación de un poliéster poliol altamente ramificado de segundageneración modificado con ácido poliláctico como compatibilizantede mezclas de almidón de yuca plastificado y ácido poliláctico

Evaluation of a hyperbranched polyester polyol of secondgeneration modified with polylactic acid as compatibilizing agentof 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, Colombia2

Grupo de Investigación en Materiales Poliméricos (GIMAPOL), Departamento de Química,Universidad Francisco de Paula Santander, San José de Cúcuta, Colombia


Resumen. Con el objetivo de obtener nuevos materiales y contribuir en el estudio de materialesambientalmente amigables, en este trabajo un poliéster poliol altamente ramificado de segundageneración (HBP2G) modificado con ácido poliláctico (PLA), fue empleado como un agentecompatibilizante en mezclas de almidón de yuca plastificado (TPS)/PLA. En todos los casos, lascantidades 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 torquefinal que las mezclas obtenidas con el HBP2G45, lo cual indica que esta tiene u efecto plastificante enlas mezclas. Mediante análisis infrarrojo fue observado que las señales debidas a la absorción de losgrupos OH y carbonilo en las mezclas incrementó con la cantidad de HBP2G45. Mediante análisis decalorimetría diferencial de barrido se evidenció que el incremento de la cantidad de HBP2G45, produjouna reducción en la temperatura de transición vítrea de las mezclas. Solamente las muestras control,HBP45-5 y HBP45-10 exhibieron una temperatura de fusión (Tm). El porcentaje de cristalinidad, Tm yla entalpia de fusión de la muestra control fueron superiores que aquellos de las mezclas HBP45-5 yHBP45-10. Las mezclas HBP45-15 y HBP45-20 fueron completamente amorfas. La estabilidadtérmica de las mezclas, determinada por análisis termogravimétrico fue más baja que aquella de lamuestra control. Mediante análisis de difracción de rayos X, fue observado que los picos a 18.80 y22.00° para las mezclas HBP45-5 and HBP45-10 redujeron su intensidad, pero desaparecieron para lasmezclas 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 homogeneidadincrementó con el contenido de HBP2G45. El análisis reológico fue realizado solamente para lasmuestras HBP45-15 y HBP45-20. La viscosidad compleja (*) disminuyó con la frecuencia. Valoresde * de la muestra control fueron superiores que los de las mezclas HBP45-15 y HBP45-20. En todoel rango de frecuencia estudiada, * fue más alto para la mezcla HBP45-15. El comportamientoreológico exhibido por la muestra control fue principalmente elástico. Las mezclas HBP45-15 yHBP45-20 mostraron dos transiciones, la primera de elástico a viscoso y la segunda de viscoso aelástico. Éste comportamiento fue asignado a la formación de una microestructura, la cual es capaz dedeformarse elásticamente. Los análisis de tracción mostraron que el módulo ténsil de las mezclasfueron inferiores al de la muestra control y este disminuyó con la cantidad de HBP2G45, elcomportamiento opuesto fue observado en elongación a la ruptura.




Abstract. With the aim of obtain new materials and contribute in the study of environmentally friendlymaterials, 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 thecompatibilizing agent (HBP2G45) employed in the TPS/PLA blends were 5 (HBP45-5), 10 (HBP45-

10), 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 andcompared 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 thatthis has an effect plasticizing in the blends. By infrared analysis was observed that the signals due toabsorption due to OH and carbonyl groups in the blends increased with the HBP2G45 amount. Bydifferential 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 themelting 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 raydiffraction 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 thatthe sample controls and the homogeneity increased with the HBP2G45 content. The rheologicalanalysis was done only to the HBP45-15 and HBP45-20 blends. The complex viscosity (*) decreasedwith the frequency. * Values of the sample control were upper than those of the HBP45-15 andHBP45-20 blends. In all frequency range studied, * was higher to the HBP45-15 blend. Therheological 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 elasticallydeform. The tensile analyses showed that the tensile modulus of the blends was lower than that of thecontrol sample, and this decreased with the HBP2G45 amount, the opposite behavior was observed onelongation a break.




Síntesis y caracterización de la perovskita La0,95Sr0,05CrO3

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


Resumen. El presente trabajo investiga la síntesis y la caracterización de una material tipo perovskita basado en el sistema La0,95Sr 0,05CrO3, mediante el método de polimerización-combustión utilizandoácido cítrico para la conformación de especies intermedias tipo citrato, que evolucionan en función dela temperatura hasta la consolidación de la fase cristalina buscada. La caracterización del precursormetalorgánico se realizó por análisis térmicos gravimétricos y diferenciales (TGA-DTA), con el fin deestablecer una temperatura ideal de consolidación de la fase cristalina buscada. Los análisis dedifracción 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 cerámicocalcinado 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 másintensas del difractograma. De igual forma los análisis derivados de la microscopía electrónica detransmisión revelan que el material está conformado por agregados del orden nanométrico con unaserie de propiedades texturales y morfológicas específicas para eventual aplicación a nivel catalíticoque 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, permitiódeterminar 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 inthe system La0,95Sr 0,05CrO3, by polymerization-combustion method using acid citric for conformationof intermediate species citrate type, that evolve in function of the temperature until the consolidation ofsought crystalline phase. The characterization of metalorganic precursor was performed by thermalgravimetric and differential analysis (TGA-DTA), with the aim to establish a ideal temperature ofsought the crystalline phase. The analysis of X-ray diffraction (XRD), transmission electronmicroscopy (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 structureorthorhombic type with space group Pnma (62), with a crystallite size of about 20nm using the mostintense signals of X-ray pattern. Similarly, the analysis derived from transmission electron microscopyrevealed 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 relationshiphigh with data derived from the measurement of the surface area. Finally, the evaluation of thecomposition by XRF analysis, revealed that in the composition control is one of key parameters in the

process of synthesis by a wet chemical route.







Efecto de la sulfonación y la adicion de dietanolamina en elcopolímero de SEPS para separar dióxido de carbono

Effect of sulfonation and diethanolamine in copolymer SEPS toseparate carbon dioxide

D Patiño-Ruiz1, E Correa-Ordoñez1 and M Acevedo-Morantes1 1 Department of Chemical Engineering, University of Cartagena, Cartagena, Colombia


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 efectoinvernadero de las distintas industrias químicas. Se han realizado múltiples estudios para solucionaresta problemática, como aplicaciones de membranas poliméricas para disminuir las emisiones de gasesde efecto invernadero, en especial de dióxido de carbono. En este trabajo se evaluó la capacidad de lasmembranas del copolimero de bloque de Estireno-Etileno-Propileno-Estireno (SEPS) sulfonado yfuncionalizado con dietanolamina al 5, 15 y 30% en peso, para separar dióxido de carbono. Lasmembranas poliméricas fueron caracterizadas en sus propiedades mecánicas y fisicoquímicas. Análisisde FTIR, XRD, ensayos de contenido de agua, hidrofobicidad y porcentaje de porosidad fueronrealizados. La propiedad de permeación de gas fue determinada mediante análisis SEM y la ecuaciónde 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 alos 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 inrecent 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, betweenothers. This advance technology do not produced adverse effects and its economic viability isachievable. In this research project was evaluated the physical and chemical properties of the obtainedmembranes 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 separatingcarbon dioxide. The obtained samples were submitted to different characterizations for evaluating theirmechanical and physicochemical properties. Gas permeation was determinated by SEM analysis and

Knudsen diffusion equation. The sulfonated-loaded membrane with 15% of diethanolamine presentedhigher 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 literaturefound, allowing to consider it as option for separating carbon dioxide.




Sistemas bidimensionales similares al grafeno. Un análisis teórico

Two-dimensional systems beyond of graphene. A theoreticalapproach

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


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 igualque 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 quemuchos comportamientos físicos carecen de explicación con nuestra física actual. En este trabajoteórico se emplea el programa SIESTA, fundamentado en la teoria del densidad funcional, con laaproximación de gradiente generalizado, el funcional Perdew-Burke-Ernzerhof y la optimización delos pseudopotenciales. Se calculan las energías de cohesión, parámetros de red, densidad de carga yestructura de bandas de energía para estas nanoestructuras. Los resultados muestran que estos sistemasson 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 thestudy of newly synthesized materials as silicene and germanene. In similar way that graphene, thesematerials are attractive for research and industry due to multiple potentialities of applications in dailylife 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 cohesiveenergies, lattice parameters, charge density and energy band structure for these nanostructures, usingthe Density Functional Theory implementation in the SIESTA code, into the generalized gradientapproximation, with a functional Perdew-Burke-Ernzerhof and optimized pseudopotentials. Resultsshow that these systems are chemically stable and also present Dirac Cones in the electronic dispersionrelation.




Dependencia configuracional de la interacción de la molécula deagua con el grafeno

Configurational dependence of interaction between watermolecule and graphene

A M Rojas-Cuervo1 and R R Rey-González1 1 Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia


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 ofTierra 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 studywater 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.




Aplicaciones del Plasma y Tecnologías - PAT

Plasma Applications and Technologies – PAT




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,Colombia2 Grupo de Física Mesoscópica, Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia,Bogotá, Colombia


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 NO3. Al parecer, pastos bien fertilizados pueden tomar el nitrógeno del suelo y almacenarlo en forma de nitratoen la hoja. Las condiciones climáticas favorecen la asimilación de nitrato. Intoxicación por nitrato, esuna enfermedad no infecciosa que afecta a los rumiantes domésticos. Este, es un problema grave, amenudo puede resultar en la muerte de muchos animales. Cuando se utilizan los fertilizantes denitrógeno para enriquecer los suelos, los nitratos pueden ser transportados por la lluvia, aguas de riegoy otras aguas superficiales a través del suelo se lleva a las agua subterráneas. Los desechos humanos yanimales también pueden contribuir a la contaminación por nitratos en dichas aguas. Un posiblemétodo para descontaminar aguas, contaminadas por nitratos es por medio de los métodos defabricación de nanopartículas de hierro cero valente (FeNps) que se han encontrado eficientes en laremoción 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 bythe consumption of an excessive amount of nitrate or nitrite from grazing or water. Both humans andlivestock can be affected. It would appear that well fertilised pasture seems to take up nitrogen fromthe 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, nitratesmay be carried by rain, irrigation and other surface waters through the soil into ground water. Humanand animal wastes can also contribute to nitrate contamination of ground water. A possible method todecontaminate polluted water by nitrates is with methods of fabrication of zero valent ironnanoparticles (FeNps) are found to affect their ef ficiency in nitrate removal from water.




Alúmina y cuarzo como dieléctricos en un sistema de descargas debarrera de dieléctrico DBD para hidrogenación del CO2

Alumina and quartz as dielectrics in a dielectric barrierdischarges DBD system for CO2 hydrogenation

E Mora1, A Sarmiento1 and E Vera1 1 Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Colombia


Resumen. En este trabajo fue estudiado el tratamiento del dióxido de carbono CO 2, el cual es un gascontaminante 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 dereacción. Se utilizaron como dieléctricos tubos de alumina y cuarzo de la misma geometría. Se estudióla conversión del CO2 en función de la composición de la mezcla CO2 + H2, de la potencia eléctrica yde la frecuencia de operación, fijando 3 flujos de gas diferentes; cambiar el flujo de gas permitió hacerel análisis de la conversión en función del tiempo de residencia. En todos los casos se consiguiómejores niveles de conversión con la alumina; lo anterior se debe a que la alúmina tiene un coeficientede permitividad dieléctrica relativa más alta que la del cuarzo; al ser la capacitancia mayor en laalúmina, 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, seincrementó al disminuir la cantidad del mismo en la mezcla, al aumentar la potencia eléctrica activasuministrada 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 themain cause of global warming. For this aim, plasma was generated, through dielectric barrierdischarges DBD, using hydrogen H2 together with the CO2 as reaction gases. There were used asdielectrics, alumina and quartz tubes of identical geometry. It was studied the CO2 conversion as afunction of mixture composition CO2 + H2, of the electrical power and the operation frequency, forthree different gas flows; changes of the gas flow allowed to analyze the CO2 conversion in function ofresidence time. In all cases it was achieved better conversion levels with the alumina. This is becausethe alumina has a relative dielectric permittivity coefficient higher than the quartz. As the capacitanceis higher in the alumina, the capacitive reactance is lower, therefore is easier to deliver power togaseous mixture. As CO2 conversion results in the chemical reactions, water H2O and methane gasCH4 were identified. The CO2 conversion percentage to fixed work conditions was higher with thedecrease of the quantity of this gas in the mixture, with the increase of the active electrical power, andwith decrease of the operation electrical frequency.




Calentamiento del substrato por una descarga con magnetrón

Magnetron discharge substrate heating

J Cruz, J Restrepo and S Muhl1 Instituto de Investigaciones en Materiales, Universidad Nacional Autónoma de México,México


Resumen. Se sabe que hay calentamiento del sustrato, o lo que es más importante, la superficie deldepósito, por el plasma durante la pulverización catódica con magnetrón. Sin embargo, existen pocosestudios detallados acerca de este proceso, lo cual involucra una combinación de bombardeo por iones,electrones, especies excitadas y neutrales y la absorción de luz y radiación UV. Aquí reportamos los

resultados de un estudio del calentamiento del substrato durante espurreo DC con magnetrón de un blanco de titanio en función de: la potencia del plasma, la presión de gas y la polarización delsubstrato. Además, hemos estudiado el calentamiento durante espurreo reactivo utilizando una mezclade argón y nitrógeno. Películas delgadas de nitruro de titanio fueron depositadas usando las mismascondiciones experimentales y sus propiedades fueron medidas por SEM y difracción de rayos X y elespesor usando un perfilómetro. Para el depósito de titanio el substrato alcanzó temperaturassuperiores a 200 oC con un plasma de 200 W y la distribución de la temperatura no fue uniforme; lasmáximas temperaturas se encontraron frente al área de máxima erosión y las temperaturas más bajas enel borde del blanco. En el proceso reactivo la temperatura aumentó fuertemente para concentracionesde nitrógeno mayores a 8%.

Abstract. Heating of the substrate, or more importantly the surface of the deposit, by the plasmaduring magnetron sputtering is known to occur. However, there have been few detailed studies of this

process which can involve a combination of bombardment by ions, electrons, excited and neutralspecies, and the absorption of the visible and UV radiation. Here we report a study of substrate heatingduring DC magnetron sputtering of a 4” titanium target as a function of: the plasma power, Ar gas

pressure and the substrate bias. Additionally, we have studied the heating during reactive sputteringusing argon with nitrogen. Titanium nitride thin films were deposited using the same sputteringconditions. The properties of the films were analyzed using SEM and X-ray Diffraction and the filmthickness was measured using a stylus perfilometer. For the sputtering of titanium the substrate couldreach temperatures greater than 200oC for a plasma power of 200W and the temperature distributionover the substrate was not uniform; the highest temperatures were found in front of the racetrack andthe lowest temperatures at the edge of the target. For the reactive sputtering the temperature increasedstrongly for nitrogen concentrations of > 8%.




Evaluación de la rigidez y la fricción de Ti6Al4V ELI nitruradopor descarga intensa de plasma

Evaluation of the strength and friction of nitrided Ti6Al4V ELI byintense discharge plasma

J Rojas1, H Estupiñán2 and D Y Peña1 1 Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia2 Universidad Nacional de Colombia, Medellín, Colombia


Resumen. En este estudio se realizó una evaluación del endurecimiento elástico-plástico sobre lasuperficie de Ti6Al4V ELI con películas de nitruro de titanio obtenidas por el método descarga intensade plasma, mediante ensayos de nanoindentación de acuerdo a la norma ISO14577. También seevaluaron las propiedades nanotribológicas (metal-metal) utilizando el sistema pin sobre disco en lasuperficie de Ti6Al4V ELI con deposición de nitrógeno, obteniendo una correlación entre elcoeficiente de fricción de Ti6Al4V ELI con tratamiento por PVD y el módulo de Young del respectivosustrato modificado por PVD. Para la caracterización del sustrato, se realizaron pruebas demicroscopia electrónica de barrido, microscopia de fuerza atómica y difracción de rayos X y ángulo decontacto. Los resultados demostraron que los sustratos nitrurados mejoraron sus propiedadesmecánicas y tribológicas, dureza, módulo de Young y coeficiente de fricción, haciendo que la aleaciónTi6Al4V ELI soporte cargas axiales de tensión y compresión.

Abstract. In this study, an evaluation of the elastic-plastic surface hardening on Ti6Al4V ELI titaniumnitride films obtained by the intense plasma discharge method was carried out by nanoindentation testsaccording to the standard ISO14577. The nanotribológicas properties (metal-metal) were alsoevaluated using the pin-on-disc system Ti6Al4V surface deposition ELI with nitrogen, obtaining acorrelation between the coefficient of friction of Ti6Al4V ELI treated by PVD and the Young'smodulus of the respective substrate modified by PVD. To characterize the substrate for thecharacterization tests, scanning electron microscopy, atomic force microscopy and X-ray diffractionand contact angle were carried out. The results demonstrated that the substrates nitrided improvedmechanical and tribological properties, hardness, Young's modulus and coefficient of friction, makingthe alloy Ti6Al4V ELI support axial loads in tension and compression.




Simulación del campo magnético producido por hilos concorrientes estacionarias e imanes com magnetización constanteaplicado a las trampas magnéticas tipo espejo, mínimo-B y cero-B

Simulation of the magnetic field produced by wires with stationarycurrent and magnets with constant magnetization applied tomagnetic 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, Colombia2 Departamento de Ciencias Básicas, Universidad Santo Tomas, Bucaramanga, Colombia


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 ycero - 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 subsequentanalysis of the magnetic fields generated by permanent magnets and coils r equired in magnetic trapsamong 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.




Calculo analítico del campo magnético producido por unaconfiguración magnética multipolar

Analytical magnetic field calculation to multipole magnetic fieldconfiguration

M T Murillo-Acevedo1, 2, V D Dugar-Zhabon1 and O Otero-Olarte1 1 Escuela de Física, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia2 Departamento de Ciencias Básicas, Universidad Santo Tomas, Bucaramanga, Colombia


Resumen. El campo magnetostático producido por un iman en forma de paralelepípedo, el cual puederotar alrededor de un eje, es el primer paso para determinar por completo el campo producido por unaconfiguración multipolar. Estos sistemas magnéticos son usados en fuentes de iones, los cuales soncalentados por resonancia ciclotrónica electrónica. En el presente trabajo, deducimos las expresionesanalíticas necesarias para obtener el campo magnético afuera del volumen que ocupa el imán. Paramodelar el imán, consideramos un vector de magnetización constante al interior del mismo, por lotanto podemos aplicar el método del potencial escalar. Aprovechando estos resultados, construimos unsistema hexapolar, para el cual calculamos las componentes del campo magnético en la región deconfinamiento, adicionalmente presentamos varias gráficas que incluyen las direcciones y el gradientede magnitud del campo, permitiendo un mejor entendimiento del sistema de confinamiento. Estosresultados son confrontados con datos experimentales, con el proposito de verificar su validez. Lasexpresiones obtenidas, son muy útiles en la investigación del confinamiento magnético en fuentes deiones mediante simulaciones computacionales.

Abstract. The magneto-statics field from a parallelepiped magnet, which rotates of an axis, is the firststep to find the whole magnetic field in a multipolar configuration. This configuration is used in theion sources, which are heated by electron cyclotron resonance. In this paper, we present the analyticalformulas to calculate this magnetic field outside from the volume of the magnet. To modelling themagnet, we considered a constant magnetization vector inside of the magnet volume. Therefore, themagnetic scalar potential method can be used. Taking advantage of these results, we built a hexapolesystem, their magnetic field components are calculated on confinement region, several graphics areshowed with directions and magnitudes gradient from magnetic field to have a better understanding ofthe confinement system. The results are confronted with experimental results. These formulas are veryuseful in plasma magnetic confinement research in ion sources through computational simulations.




Producción de la perovskita CaMn0.9Mo0.1O3 por descargaluminiscente

Production of CaMn0.9Mo0.1O3 perovskite by glow discharge

G I Supelano1, A Sarmiento-Santos2 and C A Parra-Vargas1 1 Grupo Física de Materiales, Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja,Colombia2 Grupo de Superficies Electroquímica y Corrosión, Universidad Pedagógica y Tecnológicade Colombia, Tunja, Colombia


Resumen. En el presente trabajo se emplea la descarga luminiscente anormal (DLA) para la sintesis dela perovskita CaMn0.9Mo0.1O3 en las etapas de descarbonatado, calcinación y sinterización. Serealizó caracterización estructural por medio de refinamiento Rietveld de difracción de rayos X a lasmuestras después de la etapa de sinterización. La respuesta magnética se estudió a través de las curvasde magnetización en función de la temperatura para campos magnéticos aplicados en el rango de 20Oe a 20 kOe, por el método ZFC-FC y se realizaron medidas en función del campo magnético a 50 K y300 K. Los resultados se contrastan con una muestra producida por el método convencional en hornoresistivo. Los resultados muestran la misma estructura de grupo espacial Pnma para las muestras

producidas por los dos métodos. Las medidas de magnetización permiten analizar el comportamientode la fase a bajas temperaturas y comparar las transiciones magnéticas presentes en las muestras

procesadas por los dos métodos. Los resultados indican que el uso de la descarga luminiscente es unaalternativa en la producción de materiales cerámicos que permite reducir ostensiblemente el tiempo de

procesamiento con respecto al método usualmente empleado.

Abstract. In this work we use the abnormal glow discharge (AGD) to produce the CaMn0.9Mo0.1O3 perovskite through decarbonize, calcination and sintering steps. Structural characterization was carryout by Rietveld refinement of X-ray diffraction on samples after sintering step. The magnetic

properties was analysed through magnetization curves as a function of temperature for appliedmagnetic fields in the range of 20 Oe to 20 kOe by the ZFC-FC method; magnetization curves infunction of the applied field at 50 K and 300 K temperatures. The CaMn0.9Mo0.1O3 perovskite was

produced by conventional method in resistive furnace and the results were compared. The X-rayanalysis reveals that the samples produced by both methods crystalized in a Pnma structure. Themagnetization measurements allow analysing the behaviour of the sample at low temperatures andcomparing the magnetic transitions in the samples produced by both methods; The results shows thatthe use of abnormal glow discharge is an alternative to produce ceramic materials and it reduce

ostensibly the production time with respect to conventional method.




Diseño de una fuente de potencia cc generadora de arcos catódicospulsados en vacío

Design a power system DC generating arc cathode pulsed invacuum

D F Devia1, E Restrepo1, A F Echeverry1 and P Arango1 1 Universidad Tecnológica de Pereira, Colombia


Resumen. Se presenta un diseño de un sistema de potencia utilizado en el procesamiento de materialesmediante la técnica de deposicion física vapor (PVD). La generacion de arcos catódicos en vacío sehace posible por la sincronizacion en la activación de un convertidor trifasico CA/CC y una fuentetrigger. El control del convertidor se hace mediante una modulación de ancho de pulso (PWM) y eldisparo del trigger se controla mediante un transistor conectado en serie al devanado del primario deun 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 quese 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 theactivation of a three-phase converter AC / DC and a trigger source. Control of converter is donethrough 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 forsizing the main deployed devices, and voltage and current waveforms when the discharge occurs atlow pressure are presented.




Desarrollo de una nueva metodología de sinterzación por medio dedescarga luminiscente anormal para la fabricación de compuestosde matriz metálica

Development of a new methodology of sintering by abnormal glowdischarge 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


Resumen. En el presente estudio se muestra un análisis del comportamiento frente al desgaste decompuestos 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 quetiene 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, ytiempo de permanencia de 30 minutos. Como resultado de la investigación se evidencia que el mejorcomportamiento frente al desgaste se obtiene cuando el MMC contiene 6% de TiC y es sinterizado a1200°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, siendoun 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 metalmatrix 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 30minutes. This research has demonstrated that the best wear behavior is obtained is obtained when theMMC containing 6% TiC and is sintered at 1200 ° C ± 5 ° C. Under these parameters is achievedgreater 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 noveland effective method in which the working temperature is reached in a short time.




Efecto de la sinterización en descarga luminiscente en laspropiedades de un material compuesto fabricado porpulvimetalúrgia

Effect of glow discharge sintering in the properties of a compositematerial fabricated by powder metallurgy

A Cardenas1, Y Pineda1, A Sarmiento1 and O Pardo1 1 Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Colombia


Resumen. Se fabricaron por metalurgia de polvos, muestras de material compuesto de aceroinoxidable 316 y SiC. Los materiales en polvo fueron mezclados en diferentes proporciones ycompactados a 700 MPa. La sinterización se realizó por plasma o descarga luminiscente anormal decorriente continua en atmósfera inerte de argón. El proceso fue realizado a una temperatura de1200°C±5°C con una velocidad de calentamiento de 100°/min. A través de este trabajo se muestra laefectividad del proceso de sinterización por plasma para generar los primeros contactos entre partículasy disminuir las vacancias, resultados confirmados con la determinación de la densidad en verde ysinterizada. La observación de la porosidad mostró la disminución de poros una vez realizada lasinterización por plasma. Los resultados de característica macroporosa de las muestras de estudio através 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 queen los mayores contenidos de SiC el decremento en esta propiedad, debido a la deficiente interacciónmatriz 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. thiswork shown Through the effectiveness of the sintering process is by plasma to generate the firstcontacts between particles and reduce vacancies, results confirmed the determination of the green andsintered density. The observation showed decreasing porosity after the plasma sintering. The results ofcharacteristics macroporosity of samples was determined using results obtained by the BET methodand by microscopy, the results of wear tests showed the wear mechanisms, noting that at higher SiCcontent, the property decreases, due to poor interaction matrix- reinforcements and porosity.




Estudio mediante diversas técnicas espectroscópicas de asfaltenosfraccionados por cromatografía de capa fina (TLC)

Study through different spectroscopic techniques of asphaltenesfractionated 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 deSantander, Bucaramanga, Colombia


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 negativadependiendo de la composición del crudo. Estructuralmente, sin embargo, los asfaltenos son todavíasignificativamente desconocidos. En el presente trabajo, se reporta la preparación y el análisis deasfaltenos obtenidos del depósito de crudo liviano de “Campo Colorado”, el cual está localizadogeográficamente en el Municipio de San Vicente de Chucurí, Santander (Colombia) . Los asfaltenos seobtuvieron 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 yespectrometría 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 unaherramienta importante para el uso en análisis semi-cuantitativo cuando se combina con otras técnicasespectroscópicas.

Abstract. Asphaltenes are complex molecules derived from carbonaceous materials such as crude oilor coal and are soluble in benzene and insoluble in low-molecular-weight n-alkanes. In crude oil, theyform a colloidal system, carrying an intrinsic charge that may be positive or negative depending on thecomposition 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 lightcrude “Cam po Colorado", which is located geographically in the Municipality of San Vicente deChucurí, Santander (Colombia). Asphaltenes were obtained according to ASTM D6560-12 standardand separated by thin layer chromatography (TLC). The fractions were studied by Ramanspectroscopy, diffuse reflectance spectroscopy and mass spectrometry (LDI -TOF / TOF). The resultsshow 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.




Comportamiento temporal de plasmas láser de amalgamasdentales a partir de la evolución de sus parámetros característicos

Temporal behavior of laser plasmas dental amalgam from theevolution 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, Colombia2 Centro de Investigaciones Ópticas (CIOp), Argentina


Resumen. Presentamos resultados del estudio de espectros resueltos en tiempo de plasmas deamalgamas dentales en la región de 200 nm a 900 nm usando la técnica Láser-Induced PlasmaSpectroscopy (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 acopladoa una cámara ICCD. Las amalgamas dentales fueron preparadas en concentraciones de Hg en la matrizde Ag-Cu-Sn (1:1, 3:2, 2:1, 5:2 y 6:3). Los espectros de las concentraciones fueron registrados contiempos de retardo respecto al inicio del pulso láser desde 250 ns hasta 1450 ns con incrementos de100 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 partirde la evolución de sus parámetros característicos como temperatura y densidad electrónica. Loscálculos y comportamiento gráfico muestran una variación en la intensidad de las líneas de Hg I enfunción de su concentración y por tanto de los parámetros del plasma. Los resultados demuestranque los plasmas generados en estas condiciones se encuentran en equilibrio termodinámico localdurante los tiempos de adquisición de sus espectros.

Abstract. We present results of the time resolved spectra of plasmas of dental amalgam in the regionof 200 nm to 900 nm using Laser-Induced Plasma Spectroscopy technique (LIPS). Plasmas weregenerated with 70 mJ laser pulses at 532 nm and 4 ns. The radiation spectra of plasmas were acquiredwith an Echelle spectrograph coupled to an ICCD camera. Dental amalgams were prepared atconcentrations of Hg in the matrix of Ag-Cu-Sn (1: 1, 3: 2, 2: 1, 5: 2 and 6: 3). Concentrations spectrawere 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. Thetemporal evolution of plasmas was studied at different concentrations, from the evolution of theircharacteristic 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 localthermal equilibrium during the time of acquisition of spectra.








Estudio de la incidencia de la temperatura durante la sinterizaciónpor plasma de cerámicos superconductores tipo YBa2Cu3O7-δ

Study of temperature incidence during plasma sintering step ofthe 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, Colombia2 Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Boyacá, Colombia


Resumen. Se realizó un estudio del comportamiento del proceso de sinterización por plasma enfunción de la temperatura de muestras de cerámica de YBa2Cu3O7-δ tomando como referente unamuestra sintetizada por horno resistivo, estas se analizaron por difracción de rayos X y pruebasmagnéticas para verificar su comportamiento superconductor. Las temperaturas fueron de 600 ºC, 700ºC y 800 ºC variando el tiempo de sinterización de 30 a 90 minutos. Este estudio se realizó con elobjetivo de optimizar el tiempo de sinterización para este tipo de cerámica y observar si existenmejoras en sus propiedades físicas al ser tratadas por plasma. En los resultados se observa quemuestras 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 ofthe ceramic type YBa2Cu3O7-δ taken as concerning a sample of the them, but sintered by a resistiveoven, 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. Thisstudy 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 thissamples plasma sintering in air at a temperature of 600ºC show a superconductor behavior.




Plasmas de fusión nuclear: operación remota del tokamakGOLEM

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


Resumen. La investigación en fusión nuclear usa campos magnéticos para confinar el plasma duranteel tiempo suficiente para producir energía. El tokamak es un dispositivo experimental que puedegenerar 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 serresueltos para lograr un alto rendimiento de los plasmas en un reactor de fusión nuclear. Problemascomo 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 ytecnológicos para demostrar la viabilidad de la planta de fusión nuclear a gran escala: el proyectocientífico ITER (Reactor Termonuclear Experimental Internacional). Tokamak COMPASS en elInstituto de Física del Plasma y tokamak GOLEM en la Universidad Técnica de Praga (CTU), fueronusados 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 paradiferentes 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 timeto produce energy. The tokamak is an experimental device that can generates magnetic fields usingmagnetic 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 anuclear 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 andtechnological efforts to demonstrate the viability of the nuclear fusion plant in the large-scale:scientific project ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor). COMPASS tokamak atthe Institute of Plasma Physics and GOLEM tokamak at the Czech technical University (CTU) inPrague, 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 differentgroups around the world to operate and choose the control parameters in the plasma discharges andmake plasma diagnostic.






Energías Renovables - RE

Renewable Energy – RE




Diseño de una pila de combustible para producir una diferencia depotencial 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, Colombia2 Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia


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, siendoun combustible diseñado para permitir un abastecimiento continuo donde muestra el desarrollo de unanueva tecnología como son las celdas de combustible a base de hidrógeno . Se realizó un estudio delfuncionamiento del tipo de pila de combustible PEM, se detallaron los diferentes factores a tener encuenta para su posterior diseño basándonos en las ecuaciones de la termodinámica como calculos deentalpia, energía libre de Gibss entre otras ; Se determinó la cantidad de “stacks” o celdas que en estecaso se necesitaron 45 para que la pila de combustible de teóricamente una diferencia de potencial de24V. Se establecieron parámetros como la potencia eléctrica producida por la celda, el voltaje desalida que va a producir la pila, la eficiencia de cada celda que aproximadamente va hacer de un 45% yel flujo de oxígeno y de hidrógeno, se llevó acabo el diseño de la pila donde se puede visualizar todaslas partes que la componen y su funcionamiento.

Abstract. Air pollution and dependence on fossil fuels have brought humanity to the search for cleanenergy sources, is proposed as a solution hydrogen, and a fuel designed to allow continuous supplywhich shows the development of a new technology as they are fuel cells on hydrogen. A study of thefunctioning of the type of PEM fuel cell was performed, the different factors to consider for furtherdesign based on the equations of thermodynamics as calculations of enthalpy, Gibbs free energyamong others were detailed; The amount of " stacks " or in this case cell 45 is required for the fuel celltheoretically 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 makeapproximately 45% and the flow of oxygen and hydrogen were established, it took place of the batterydesign where all the parts that composes it and the operation of this can be seen.






Comparación de tres sistemas de calentamiento de agua solar portermosifón

Comparison of three systems of solar wáter heating bythermosiphon

E Hernández-Arroyo1 and R Guzmán-Lopez1 1 Universidad Pontificia Bolivariana, Bucaramanga, Colombia


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 enacero inoxidable y colector de cobre, ubicados en la Universidad Pontificia Bolivariana deBucaramanga, Colombia. Las máximas eficiencias alcanzadas fueron 0.71+0.9 para el colector deacero inoxidable; 0.76+0.03 para el colector de cobre y 0.72+0.6 para el colector de tubos al vacío. Lasmáximas temperaturas alcanzadas, en el tanque de almacenamiento, fueron 50 °C para el colector deacero 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 ningunode 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 maximunefficiencies achieved were 0.71 + 0.9 for stainless steel collector; 0.76 + 0.03 for the collector ofcopper and 0.72 + 0.6 for vacuum tubes collector. The maximum temperatures reached in the storagetank was 50 ° C for stainless steel collector; 40 ° C for the collector of copper and 63 ° C for vacuumtube collector. The tests were conducted with collectors oriented towards the south and between 10 amand 2 pm, however, when the orientation is changed efficiency was not affected for any of the heaters.






Efectos de la texturización por ataques químicos y láser en laspropiedades ópticas del silicio multicristalino para apliaciones emceldas solares

Effects of texturization due to chemical etching and laser on theoptical properties of multicrystalline silicon for applications insolar cells

D Vera1, J Mass2, M Manotas2 and R Cabanzo3 1 Universidad de la Costa, Colombia2 Universidad del Norte, Barranquilla, Colombia3

Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia


Resumen. En este trabajo se realizó la texturización de superficies de silicio multicristalino tipo-p paradisminuir la reflexión de la luz sobre la superficie, empleando el método de ataque químico y luego untratamiento 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 3minutos. Posteriormente con un láser (Nd:YAG) se generaron cuadriculas a partir de líneas paralelasseparadas 50µm. Las muestras fueron analizadas mediante espectroscopia difusa (UV-VIS) ymicroscopía 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 unadisminución 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 disminuciónde la reflectancia usando de forma conjunta el método de ataque químico y luego un tratamiento conláser.

Abstract. In this work we carried out the texturization of surfaces of multicrystalline silicon type-p inorder to decrease the reflection of light on the surface, using the chemical etching method and then atreatment with laser. In the first method, it was immersed in solutions of HF:HNO3:H2O,HF:HNO3:CH3COOH, HF:HNO3:H3PO4, in the proportion 14:01:05, during 30 seconds, 1, 2 and 3minutes. Subsequently with a laser (ND:YAG) grids were generated beginning with parallel linesseparated 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 reflectanceobtained by HF:HNO3:H2O during 30 seconds, was of 15.5%. However, after applying the treatmentwith 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 valuesafter 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 themethod of chemical etching and then a laser treatment.




Estimación de la radiación solar incidente sobre colectoresubicados en el techo de del centro cultural y deportivouniversitario de la fundación universitaria los libertadores

Estimation of incident solar radiation on the roof of the centrocultural y deportivo universitario of the fundación universitarialos libertadores

S A Jiménez1, V M Carrillo1 and L C Rátiva1 1 Grupo Investigación GIDAD Mecánica, Fundación Universitaria los Libertadores. Bogotá D.C., Colombia


Resumen. Este documento muestra la estimación de la radiación solar incidente para el conjunto decolectores solares que se ubicarán en el techo del Centro Cultural y Deportivo de la FundaciónUniversitaria Los Libertadores (Bogotá, Colombia) y que formarán parte del sistema de climatizaciónde la piscina construida en su interior. El cálculo se realizó, a partir de datos experimentales de laradiación solar global sobre superficie horizontal, por medio de los tres modelos más utilizados paradeterminar la radiación solar global sobre superficies inclinadas: el de cielo isotrópico, HDRK y el dePérez. Los resultados mostraron diferencias inferiores al 5% entre los valores calculados por los tresmodelos. También se observaron reducciones cercanas al 2% y al 12%, en las horas de la mañana yaumentos cercanos al 1% y al 7%, en las horas de la tarde, en las radiaciones estimadas respecto a lasque 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 laradiación 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 onthe 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 mostcommonly 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 werefound. Reductions close to 2% and 12% in the morning and increases close to 1% and 7% in theafternoon 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 ofthe building, will be used in computing the collection area of the solar system.




Análisis del comportamiento térmico de la piscina del centrocultural y deportivo universitario, (CCDU) de la instituciónuniversitaria los libertadores

Analysis of thermal behavior of the pool of centro cultural ydeportivo universitario (CCDU) of the institución universitaria loslibertadores

V M Carrillo1, S A Jiménez1 and L C Rátiva1 1 Grupo Investigación GIDAD Mecánica, Fundación Universitaria los Libertadores. Bogotá D.C., Colombia


Resumen. Este artículo muestra el balance energético de la piscina del centro cultural y deportivouniversitario (CCDU) de la Institución Universitaria Los Libertadores (Bogotá, Colombia), con el finde determinar el comportamiento de la temperatura del agua durante el día. Para ello se analizaron losflujos de energía presentes, por medio de medición experimental y modelamiento matemático. Con elmodelo analítico desarrollado se puede predecir el comportamiento de la temperatura del agua bajodiversas condiciones de funcionamiento. Y con base en este, se predice que el agua de la piscinadurante un día típico de funcionamiento pierde aproximadamente 2.86 °C, lo que en términos deenergía equivale a 762.09 MJ; esta energía se pierde en una proporción de 56.84% por evaporación,22.33% por renovación, 16.23% por conducción, 4.59% por convección y 0.01% por radiación. Estosresultados hacen parte de la primera fase de un proyecto de investigación, en el cual se quiere estudiar

la viabilidad de climatizar dicha piscina con energía solar.

Abstract. This paper shows the energy balance of the pool of Centro Deportivo Cultural Universitario(CCDU) of the Institución Universitaria Los Libertadores (Bogotá, Colombia), in order to determinethe behavior of the water temperature during the day. For this energy flows present were analyzed bymeans of experimental measurement and mathematical modeling. With the developed analytical modelcan predict the behavior of the water temperature under various operating conditions. On this basis, it

predicted the water temperature of a pool during a typical working day lost about 2.86 ° C, which interms of energy equivalent to 762.09 MJ; this energy is lost in a proportion of 56.84% by evaporation,22.33% by water restoration, 16.23% by conduction, 4.59% by convection and 0.01% by radiation.These results are part of the first phase of a research project in which you want to study the feasibilityof such unheated pool with solar energy.




Procesos de Endurecimiento Superficial - SHP

Surface Hardening Processes – SHP




Caracterización de polvos de ni y sic para la obtención de unmaterial compuesto utilizado en proyección térmica

Ni and sic powder characterization to obtain a composite materialfor 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


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 espectroscopiade 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 realizóuna mezcla en un molino planetario, con el fin de obtener mecano-fusión de los materiales para formarun compuesto, que fue utilizado en la técnica de proyección térmica para producir un recubrimientodepositado 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 electronmicroscopy and energy dispersed spectroscopy (SEM/EDS) in order to determinate the distribution,morphology, particle distribution and elemental composition of the precursors. Whit the powders amixture 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 onAISI 4130 steel, to reduce friction and wear.




IONHEAT. Una spin-off de base tecnologica para el desarrollo detecnologia plasma en colombia

IONHEAT. A technology based spin-off for plasma technologydevelopment in Colombia

A Bernal1 and S Vargas1 1 IONHEAT S.A.S, Colombia


Resumen. IONHEAT es una empresa de base tecnologica que se desprendió de la iniciativa deTRATAR S.A.S de desarrollar el primer equipo de nitruración por plasma a nivel industrial deColombia. El equipo desarrollado bajo esta iniciativa evidenció la posibilidad de desarrollar estatecnología no solo para el uso de TRATAR S.A.S; sino el de fabricar dentro del contexto colombianoequipos basados en tecnología plasma con alta competividad para su exportación. El presente trabajocomparte la experiencia de este desarrollo e informa de las principales caracteristicas de los equiposque 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.Sinitiative to develop the first equipment for industrial plasma nitriding in Colombia. The equipmentdeveloped under this initiative demonstrated the possibility of developing this technology not only forthe use of TRATAR S.A.S. but also for manufacturing and exporting it. This paper shares theexperience 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.




Integridad Estructural - SI

Structural Integrity – SI




Desarrollo de una metodología experimental para evaluar elcrecimiento de incrustaciones (CaCO3) que se presentan en ductos

Development of an experimental methodology for assessing thegrowth of scale (CaCO3) in pipelines

M García1, J Vega2, Y Pineda3 and E Vera4 1 Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Colombia


Resumen. Una de las problematicas que afectan la integridad mecanica de las tuberias de transporte defluidos acuosos es la formacion de depositos incrustantes como el CaCO3. Hoy en dia existendiferentes modelos teoricos que establecen criterios de tendencia pero no son determinantes enestablecer la verdadera tasa de incrustacion en un ducto. En este trabajo se presenta el desarrolloexperimental para depositar incrustaciones de carbonato de calcio mediante el uso de un sistemadinámico en el cual los depósitos se formaron al interior de un capilar de acero inoxidable AISI 316 yasí estudiar la influencia de diferentes factores fisicoquímicos como la composición de la soluciónincrustante, velocidad de flujo, temperatura de la superficie y presencia de CO2 sobre la cantidad deincrustación generada. La evolución del espesor y la cantidad de la incrustación obtenida mediante losensayos fue posteriormente determinada y por medio de difracción de rayos X (DRX) y microscopiaelectrónica de barrido (MEB) fueron caracterizados los depósitos. Con los resultados del estudio semuestra una fuerte influencia del dióxido de carbono en la cantidad de incrustación obtenida y quesegún la composición de la solución incrustante la velocidad de flujo puede generar mayor o menorincrustación. Además de que bajo las condiciones de prueba no es posible obtener depósitos atemperatura ambiente.

Abstract. One of the problematic that affect the mechanical integrity of pipelines transporting aqueousfluids is the formation of fouling deposits as CaCO3. Today different theoretical models that establishcriteria 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 studythe 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 thethickness and the amount of fouling obtained by tests was subsequently determined and by X-raydiffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) were characterized the deposits. With theresults of the study show a strong influence of carbon dioxide in the amount of fouling obtained andaccording 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




Modelo Matemático- Estadístico para la predicción de la tendenciade la integridad mecánica de un ducto enterrado

Mathematical- statistical model for predicting the tendency of themechanical integrity of a buried pipeline

H Aponte-Betancur1, E Vera-López1 and Y Pineda-Triana1 1 Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Colombia


Resumen. En este trabajo se pretende utilizar un modelo de proceso de renovación estocástica paraanaliza la degradación del ducto debido al tiempo de utilidad y condiciones de servicio, clasificandolos 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 delmaterial con respecto al tiempo, frecuencias de inspección y probabilidades de vida útil en cualquiertiempo t.

Abstract. This paper is intended to use a process model stochastic renewal analyzes the disintegrationof the pipeline due to the time of use and service conditions, classifying the pipeline into segmentsaccording to the conditions to which it is exposed (temperatures, pressures, speed flow, environmentalconditions, etc.). The model will determine the material wear over time, periods of renewal of thematerial and life chances at any time t.






Integridad en cabeza de pozo mediante separador de fases well-corr

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


Resumen. La integridad en cabeza de pozo es actualmente uno de los problemas que ha centrado laatención 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 delfluido 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 permiteser conectado directamente a la línea de flujo o cabeza de pozo, para realizar pruebas ElectroquímicaLPR (Resistencia a la Polarización Lineal) y curvas tafel, que permiten determinar velocidades decorrosión in situ, obteniendo un resultado confiable e instantáneo para la evaluación del fluido acuosoy tratamientos químicos (Inyeccion de Inhibidores), disminuyendo la probabilidad de introduciroxigeno atmosférico en el fluido. Además, permite realizar pruebas fisicoquímicas in situ, con lo quese ha logrado que los resultados obtenidos no se vean afectados por agentes externos presentes en elambiente.

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 pipesare susceptible to some kind of deterioration on behalf of the fluid containing in its interior. It is forthis reason and in order to help solve this problem is developed a team of phase separation by differentdensities , which allows it to be connected directly to the flow line or wellhead, for testingElectrochemical LPR (Resistance to linear ) polarization and tafel curves for determining corrosionrates in situ, obtaining a result reliable and instantaneous for the evaluation of the aqueous fluid andchemical treatment (injection of inhibitors ), decreasing the likelihood of introducing atmosphericoxygen in the fluid. Also, allows test physicochemical in situ, which has achieved the results they seenot affected by external agents present in the environment.






Modificación Superficial (Implantación Iónica, Nitruración Iónica,PVD, CVD) - SM

Surface Modification (Ion Implantation, Ion Nitriding, PVD,CVD) – SM




Desarrollo y caracterización de recubrimientos de nitruro detantalio dopado con nanopartículas de plata TaN(Ag) depositadospor pulverización catódica

Development and characterization of tantalum nitride coatingsdoped with silver nanoparticles TaN(Ag) deposited by MagnetronSputtering

G Bejarano-Gaitán1 and A M Echavarría1 1 Centro de Investigación, Innovación y Desarrollo de Materiales (CIDEMAT), Facultad deIngeniería, Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia


Resumen. El acero inoxidable 316L es utilizado ampliamente en la fabricación de implantes dentales yortopédicos. Sin embargo, este acero posee una dureza y resistencia al desgaste relativamente bajaconllevando a menudo a una pérdida de la integración del tejido con el implante, como también ainflamación del tejido al rechazo del implante. Esta investigación se enfocó en el mejoramiento de ladureza y resistencia al desgaste del acero inoxidable 316L utilizando recubrimientos de nitruro detantalio dopados con nanopartículas de plata. Los recubrimientos nanocompuestos de TaN(Ag) condiferentes porcentajes atómicos de Ag se depositaron por la técnica de la pulverización catódicamediante 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 parael 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 yEspectroscopia Raman, respectivamente. La dureza de las muestras recubiertas se determinó con unmicrodurometro por el método de Knoop, en tanto que el coeficiente de fricción y la tasa de desgastese evaluaron con un tribómetro en el modo de bola sobre disco. La dureza de los nanocompuesto seredujo con el incremento del contenido de plata de 9,2 a 2,4 GPa, mientras que la tasa de desgaste seincrementó en dos órdenes de magnitud. Todas las muestras recubiertas presentaron una dureza mayory una tasa de desgaste menor que las muestras de acero 316L sin recubrir. La muestra recubierta conuna potencia de 70 W aplicado al blanco de plata presentó la más alta dureza de 9,2 GPa y la tasa dedesgaste 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 tissueintegration with the implants, as well as to tissue inflammation and to implant rejection. This researchfocused on the improvement of hardness and wear resistance of stainless steel 316L using tantalumnitride 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 andAg targets. To adjust the silver content in the coatings a power between 70 and 210 W was applied tothe Ag-target, while 1500 W was used for the Ta-target. The microstructure, chemical elementalcomposition 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 testmethod, while their friction coefficient and wear rate were evaluated with a ball on disc tribometer.








The hardness of the nanocomposites decreases with silver content from 9.2 to 2.4 GPa, while the wearrate increases by two orders of magnitude. All coated steel samples presented higher hardness andlower wear rate than the uncoated steel 316L. The sample coated with a power of 70 W applied to theAg-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.




Estudio termodinámico de la deposición de películas de diamantea presión atmosférica, utilizando una antorcha de oxi-acetileno

Thermodynamic analysis of the deposition of diamond films atatmospheric 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 deSantander, Bucaramanga, Colombia


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. Esteanálisis termodinámico permite predecir las posibles reacciones químicas y las composiciones deequilibrio de las diferentes especies, en función de la temperatura, a presión atmosférica. Se realizaronexperimentos a escala de laboratorio utilizando una antorcha de oxi-acetileno con boquilla de 0.89 mmde diámetro, utilizando los datos sobre relación molar y temperatura suministrados. Las muestrasobtenidas en estos experimentos se caracterizaron, utilizando las técnicas de Espectroscopia Raman ySEM-EDAX. Como resultado se propone un posible mecanismo de deposición de diamante a presiónatmosférica 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 formationunder different temperature and gaseous molar ratios. Laboratory experiments using an oxygen-acetylene torch were performed to evaluate the thermodynamic predictions of diamond filmdeposition. The samples obtained were characterized using SEM-EDAX and Raman spectroscopytechniques. Results are examined and possible diamond deposition mechanism for micro scale areas is

proposed.




Estudio de los Esfuerzos Residuales de aceros H13 nitrurados ynitrocarburados por plasma

Study of residual stress of H13 steel plasma nitride andnitrocarburized

D Arias1, S Vargas2 and J Vélez3 1 Universidad Católica de Pereira, Colombia2 IONHEAT S.A.S, Colombia3 Universidad Nacional de Colombia, Medellín, Colombia


Resumen. La nitruración por plasma es una de las técnicas más comunes para mejorar las propiedadessuperficiales de los materiales metálicos tales como desgaste y resistencia a la corrosión. En estetrabajo se realiza un estudio del esfuerzo residual en dos muestras que fueron nitruradas ynitrocarburadas de un acero AISI H13. Las muestras fueron caracterizadas a nivel superficial usandomicroscopia de fuerza atómica (AFM) y a nivel microestructural se usó la técnica de difracción derayos X (XRD). En el análisis de esfuerzos residuales se utilizó XRD con geometría de ángulo deincidencia rasante con el método de múltiples planos, en varios ángulos de incidencia. Los resultadosmuestran una superficie más rugosa para la nitrocarburada. Las fases ´-Fe4 N y -Fe2-3 N 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 -Fe2-3 N como la preferencial. En elanálisis de esfuerzos residuales, se observa que para ambas muestras presenta esfuerzos residualescompresivos.

Abstract. Plasma nitriding is one of the most common techniques to improve surface properties ofmetallic materials such as wear and corrosion resistance. This paper presents a study of residual stressoccurs in two samples were nitrided and nitrocarburized of steel AISI H13. The samples werecharacterized 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 analysisof residual stresses by the method of multiple planes at various angles of incidence. The results show arougher surface for nitrocarburized. Phases ´-Fe4 N and -Fe2-3 N are presenting in both samples,

presenting competitiveness of these phases in the nitrided sample, while in phase -Fe2-3 N in thenitrocarburized sample observed as preferential. In the analysis of residual stress, it is observed that for

both samples have residual compressive stresses.




Estructuración de la superficie de un monocristal de GaSbmediante ataque con solución subsaturada

Structuring of GaSb single-crystal surface by etching withundersaturated solution

B A Garzón-Cifuentes1, J Jaramillo-Ramírez1, J D López-Ortiz1, L Tirado-Mejía1 andH Ariza-Calderón1 1 Instituto Interdisciplinario de las Ciencias, Universidad del Quindío, Colombia


Resumen. La aparición de nuevas técnicas de fabricación de materiales abrió la posibilidad decontrolar parámetros estructurales a escalas micrométricas y nanométricas permitiendo crearestructuras complejas y un gran abanico de aplicaciones tecnológicas. En este trabajo se propuso lafabricación de microestructuras en la superficie de un sustrato monocristalino. Mediante la técnica deepitaxia en fase líquida se realizó el ataque físico de la superficie del sustrato, generandoestructuración, y la deposición del material por crecimiento epitaxial. Para el ataque de la superficiedel sustrato de GaSb:Te se utilizó una solución subsaturada rica en In. Se variaron parámetros comotemperatura de contacto, altura de la solución líquida y rampa de enfriamiento. Sobre esta superficie secreció el material cuaternario GaInAsSb durante tiempos cortos, con el fin de conseguir la formaciónde las microestructuras. El material fabricado se caracterizó mediante espectroscopia FTIR yfotoluminiscencia donde se determinó su respuesta óptica. Las variaciones con respecto a la respuestadel 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 controllingstructural parameters at micrometer and nanometer scales, allowing the creation of complex deviceswith a wide range of technological applications. In this paper we proposed the fabrication ofmicrostructures on the surface of a single crystal substrate. Liquid phase epitaxy technique was used toetch the substrate in order to generate structures on the surface and to deposit epitaxially the grownmaterial. The etching process of the GaSb. The substrate was achieved using an In-rich undersaturatesolution. Parameters such as contact temperature, height of the liquid solution, and cooling ramp werevaried. On the etched surface quaternary GaInAsSb was grown during short times to guarantee theformation of islands rather than layers. The fabricated system was characterized optically by

photoluminescence and FTIR techniques. The variations of the optical response of the systemcompared to the bulk properties were associated to the low dimensional structures.




Caracterización electroquímica del alambre de acero empleadocomo refuerzo en los conductores de las redes de transmisión deenergía eléctrica, nitrurado por implantación iónica

Electrochemical characterization of the steel wire used asreinforcement in transmission of electricity conductors, nitridedby 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, Colombia


Resumen. Las empresas de energía eléctrica cuentan con infraestructura conformada de manerageneral 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 aceroel cual está expuesto a ambientes corrosivos; por esta razón tradicionalmente dicho alambre esrecubierto con zinc o aluminio, y alternativamente se puede nitrurar. Teniendo en cuenta la diversidadgeográfica de nuestro país y la exposición a entornos climatológicos extremos, la corrosiónatmosférica presenta tasas representativas que afectan la vida útil de las estructuras. Por ejemplo, enambientes 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 elcomportamiento electroquímico comparativo del núcleo de acero desnudo, recubierto con zinc, ynitrurado por implantación iónica.

Abstract. The electric companies generally conformed infrastructure for transmission and distributionlines, 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 wireis coated with zinc or aluminum, and may alternatively be nitrided. The geographic diversity of ourcountry and exposure to extreme weather environments, presents representative atmospheric corrosionrates affecting the life of the structures. For example, in high humidity environments such as coastalareas and areas of high altitude, time of wetness (TOW) parameter that meets the conditions oftemperature 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 zincand nitrided by ion implantation is evaluated.








Técnicas electro-analíticas para determinar metales pesados anivel 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, México2 Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia


Resumen. Las técnicas voltamperometricas son consideradas métodos electro analítico sensibles yadecuados 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 unresumen 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 fortrace-level determination of many metals and compounds in environmental samples, clinical andindustrials. 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 differentstudies associated with this techniques and the advance in the last times.




Caracterización electroquímica del acero inoxidable martensítico420 implantado con iones de nitrógeno

Electrochemical characterization of nitrogen-ion implanted AISI420 martensitic stainless steel

M J Andrade-Romero1, L S Chacón-Velasco2, V D Dugar-Zhabon2 and E D V-Nino2 1 Universidade Federal de Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ, Brasil2 Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Santander, Colombia


Resumen. La implantación de iones de nitrógeno se puede utilizar para mejorar el comportamiento aldesgaste y resistencia a la corrosión del acero inoxidable martensítico AISI 420. El acero AISI 420 fueimplantado por el método de implantación iónica tridimensional (3DII). Se evaluaron las propiedadeselectroquímicas 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 unacorriente anódica de baja disolución para el acero implantado con iones de nitrogeno en comparacióncon el acero no tratado. Por otro lado, la extrapolación de Tafel indicó que la implantación de iones denitrógeno es un proceso muy eficiente para la protección contra la corrosión del acero inoxidablemartensítico AISI 420.

Abstract. The nitrogen-ion implantation can be used to improve the wear and corrosion behaviour ofAISI 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 steelthan the untreated steel. In addition, the tafel extrapolation indicating that the nitrogen-ion implantationare a very efficient process for corrosion protection of AISI 420 martensitic stainless steel.




Análisis de la susceptibilidad al agrietamiento por corrosión bajoesfuerzos del acero de baja aleación AISI 4140 implantado coniones de titanio y nitrógeno

Analysis of susceptibility to stress corrosion cracking of titaniumand titanium nitride- implanted AISI 4140 low-alloy steel

E D V-Nino1, E Lozano-Gomez1, D F Carreno-Duarte1, O F Santos-Rodriuez1 and M JAndrade-Romero2 1 Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Santander, Colombia2 Universidade Federal de Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ, Brasil


Resumen. La susceptibilidad al agrietamiento por corrosión bajo esfuerzos del acero de baja aleaciónAISI 4140 implantado con iones de titanio y nitruro de titanio fue investigado en un ambiente de H 2Smediante el ensayo C-Ring, según la norma NACE TM0177-96. Las muestras fueron implantadasiónicamente por el método de implantación iónica tridimensional (3DII) con descargas de 10, 8 kV ydurante un tiempo de 4 y 8 minutos. Se analizó el tiempo de rotura de las muestras implantadas y noimplantadas a través del método estadístico ANOVA. Los resultados mostraron que la resistencia a lacorrosión del acero implantado con nitruro de titanio fue mayor que los del acero implantado con ionesde titanio. Las muestras implantadas con iones de TiN a 10 kV y 8 minutos exhibieron una mejorsusceptibilidad al agrietamiento por corrosión bajo esfuerzos en ambiente de H2S húmedo.

Abstract. The susceptibility to stress corrosion cracking of titanium and titanium nitride implantationon 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 IonImplantation (3DII) method with 10, 8 kV titanium and titanium nitride ions and the glow dischargetime was 4 and 8 minutes. The time-to-failure of the implanted and non-implanted samples wasanalysed with the ANOVA statistical method. The results showed that the corrosion resistance of thetitanium nitride- implanted steel were higher than those of the titanium-ion implanted steel. Thesamples implanted with ion of TiN to 10 kV and 8 minutes exhibited better susceptibility to sulfidestress cracking.






Estudio comparativo de la adsorción e incorporación de un átomode Sc e Y sobre AlN(0001)

Comparative study of single Sc and Y atoms adsorbed andincorporated on AlN(0001)

A González-García1, W López-Pérez1, R González-Hernández1 1 Grupo de Investigación en Física Aplicada, Universidad del Norte, Barranquilla, Colombia


Resumen. En este trabajo se han estudiado en forma comparativa las propiedades estructurales yelectrónicas para la adsorción e incorporación de un átomo de Sc e Y sobre la superficie AlN(0001), através de cálculos de primeros principios usando la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT) . Seencontró que los átomos de Sc e Y prefieren el sitio de adsorción T4 con el fin de saturar el máximonúmero de enlaces sobre la superficie AlN(0001). Se calcularon las barreras energeticas de la difusiónque 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 prefierenel proceso de incorporación al de adsorcion superficial, debido principalmente a la interacción de losátomos metales de transición (Sc e Y) con los átomos de N en la superficie, lo cual lleva a la creacionde enlaces Sc-N e Y-N. Se presentan además los resultados de la estructura electrónica de la superficiecon 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 maximumnumber of dangling bonds on AlN(0001) surface. The diffusion energy barriers that the Sc and Yatoms 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 surfaceadsorption, which is due mainly by the interaction of transition-metal atoms (Sc and Y) with thesurface N atoms resulting in the formation of TM-N (Sc-N and Y-N) bonds with the nearest nitrogenatoms. Detailed results on the surface electronic structure of Sc and Y incorporated AlN(0001) are

presented.




Física de Superficies - SP

Surface Physics – SP




Transición de fase de primer orden en la formación de Patronesregulares 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


Resumen. Las ecuaciones diferenciales continua se han utilizado como un enfoque interesante paradescribir la formación de patrones de superficie periódica. Uno de los modelos más básicos, Bradley yHarper, 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, quela formación de patrones puede ser comprendido como el resultado de una transición de fase de primerorden, cuando el sistema alcanza la periodicidad.

Abstract. Continuous differential equation has been used as one interesting approach in order todescribe 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 diffusionalsmoothing, 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 asthe result of a first order phase transition, once the system reached periodicity.




Propiedades ópticas de películas delgadas de oxinitruro decirconio depositadas mediante pulverización catódica RF

Optical properties of zirconium oxinitride thin films deposited viasputtering 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


Resumen. El oxinitruro de circonio tiene propiedades físico-químicas que le permiten ser utilizado endiferentes aplicaciones, entre las que se destacan el servir como sensor de nitrogeno y la actividadfotocatalitica. En este trabajo se estudia la influencia que tiene la potencia suministrada al blanco de Zry la relacion de los flujos de nitrógeno y oxigeno sobre la estructura, la morfología y las propiedadesópticas de películas delgadas de ZrOxNy / ZrO2 depositadas sobre vidrio común, utilizando la técnicade RF de pulverización catódica en fase reactiva, en una atmósfera de N2 / O2, con un flujo denitrógeno variable (ΦN2) y manteniendo constante el flujo de oxigeno (ΦO2) en 2,00 sccm. El análisisestructural de las peliculas se llevó a cabo a través de difracción de rayos X (DRX); el análisismorfológico se realizo a través de microscopía electrónica de barrido (MEB) y microscopía de fuerzaatómica (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 dezirconio y cubica de oxido de zirconio. El análisis MEB, evidenció que las películas crecieron conmorfología 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 métodoSwanepoel 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 andoxygen 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 (Φ N2) 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 thegrain 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.










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., Colombia2 Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Colombia3 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 grafenoideal. Los sitios de la adsorción fueron los puntos Bridges, T y H, que corresponden a sitios entre dosátomos 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 otrodebajo de la lámina de grafeno. En el primer caso los grupos puntuales de simetría varían entre el C3v yel C1 y en el segundo se obtienen grupos como D3h, C3v y Cs. De los estudios de la energía deformación 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 delmomento magnético en algunos casos. Para las configuraciones más estables presentamos suscaracterísticas electrónicas y estructurales. Igualmente, se estudió la estabilidad desde el punto de vistamecánico, usando cálculo de las frecuencias de los modos normales en el punto Γ. Los cálculos serealizaron 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 atmidpoint between two atoms of carbon (first and second neighbors), above C, and on the center of thehexagon respectively. For each adsorption point, two situations were studied: first, is the adsorption ofone 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 elementto the system. The symmetry groups vary between C3V and C1, for the first case, and D3h and Cs for thesecond 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 afunction 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 frequenciesof the normal modes at the Γ point, which are obtained by diagonalization of the dynamical matrix. Itis found that some configurations exhibit mechanical instabilities because some of their frequencies areimaginary. For the most stable configurations structural and electronic characteristics, such as bondlengths, separation between silicon atom and the graphene sheet, density of states (DOS) andelectronic 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 functionaltheory (DFT). Configurations are simulated by means of the slab model, which consists a 3 x 3graphene supercell and a vacuum of ~ 15.0 Å. This supercell is used in order to guarantee that theseparation between images of Si atoms will be greater than 7 Å and the auto-interaction will be veryweak. A use of a supercell greater than 3x3 increases the time of calculation and the changes betweenresults are negligible.












Crecimiento de películas delgadas de au en atmosfera reactiva denitrógeno por medio de magnetron sputering

Obtaining au thin films in atmosphere of reactive nitrogenthrough magnetrón sputtering

J H Quintero1, R Ospina2 and A Mello2 1 Materiales Nanoestructurados y Biomodelación, Universidad de Medellín, Colombia2 Centro Brasileiro de Pesquisas Física (CBPF), Rio de Janeiro, Brasil


Resumen. La síntesis de los nitruros de la serie 4d y 5d ha comenzado a principios de este siglo debidoa la aparición de PtN, AgN y AuN. Sistemas PAPVD son usados para la síntesis de la gran mayoría deellos, gracias a sus altas energías de ionización. En este trabajo fue usado un sistema magnetronsputtering (AJA International) para obtener películas delgadas de Au. Una capa de Ti fue obtenida paraevitar 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 altastemperaturas mostraron componentes de Si, Au, N y Ti, donde se evidencia que los átomos de Simigraron hacia la superficie.

Abstract. The serie of 4d and 5d metals transition are used to the obtaining of nitrides thin film, due tothe synthesis of PtN, AgN and AuN in the last years. The PAPVD systems are used to obtaining ofmuch 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 wasobtained 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 hightemperatures shown Au, Ti, Si and N components, where is evidenced that Si atoms emigrated tosurface.




Películas Delgadas y Nanomateriales - TFN

Thin Films and Nanomaterials – TFN




Caracterización de películas delgadas de iton crecidas porevaporación

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, SantoAndré, São Paulo, Brasil2 Laboratório de Microeletrônica, Departamento de Engenharia de Sistemas Eletrônicos,Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo, Brasil


Resumen. Los oxinitruros de muchos metales han sido investigados durante la última década. Óxidode indio y estaño (ITO) es un semiconductor de tipo n degenerado con una brecha de banda que oscilaentre 3,2 y 4,0 eV. Recientemente se ha obtenido un nuevo tipo de óxido que combina ITO ynitrógeno: el indio-estaño-oxinitruro (ITON). La incorporación de nitrógeno en la película podríamejorar aún más las propiedades ópticas y estructurales de las películas ITON y siendo así la películade ITON un material transparente e ideal para las aplicaciones optoelectrónicas. La deposición deóxido y de oxinitruro de películas delgadas se realiza generalmente en sistemas que contienen plasmacomo 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 (deposiciónquímica de vapor mejorada con plasma) técnica (300 ° C), la formación de películas ITON. El sustratoera 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 serutilizado en las células solares o sensores UV.

Abstract. The oxynitrides of many metals have been investigated during the last decade. Indium tinoxide (ITO) is an n-type degenerate semiconductor with a band gap that varies between 3.2 and 4.0eV. Recently it was obtained a new oxide type that combines ITO and nitrogen: the indium-tin-oxynitride (ITON). The incorporation of nitrogen into the film could improve further the optical andstructural properties of the ITON films and thus making ITON film an ideal transparent andconducting material for opto-electronic applications. The deposition of oxide and oxynitride thin filmsis generally performed in plasma-containing systems like sputtering and pulsed-laser depositionsystems. 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. Thesubstrate 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 BackScattering). RBS spectra showed the presence of nitrogen. The work objective was to confirm thatnitrogen was incorporated in ITON film. In fact, it was verified. Furthermore, this material hasinteresting properties that make it useful in optoelectronic area. It could be used in solar cells or UVsensors.




Estudio de películas delgadas de Cu2ZnSnS4 preparadas porevaporación secuencial

Study of Cu2ZnSnS4 thin films prepared by sequential evaporation

C Calderón1, M Hurtado2, P Bartolo-Pérez3, G Gordillo1 1 Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, Colombia2 Departamento de Química, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, Colombia

3 Departamento de Física Aplicada, CINVESTAV-IPN, Mérida, Yuc., México


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 delgadadebido 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 trabajoreportamos sobre las condiciones para crecer películas delgadas en la fase Cu2ZnSnS4 con estructuratipo kesterita tetragonal preparadas por evaporación secuencial de los precursores metálicoselementales bajo un flujo de S2 suministrado desde una celda de efusión, y sobre resultados obtenidosde caracterización estructural llevados a cabo mediante medidas de difracción de rayos X (XRD) yespectroscopía Raman. Además, la química de superficie y la homogeneidad de la composisiciónquímica en el volumen se estudiaron mediante espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS) yanálisis de espectroscopía de energía dispersiva de rayos X (EDAX). Los estudios de XRD yespectroscopía Raman dieron evidencia de la formación de películas de CZTS de una sola fase conestructura kesterita usando parámetros de crecimiento optimizados; los análisis XPS confirmaron esteresultado. 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)Se 2 which is widely used in the manufacture of thin film solar cells due to its Earth abundant andenvironmental friendly constituents, optimal direct band gap of 1.4-1.6 eV and high absorptioncoefficient (>104 cm-1). In this work we report on the conditions to grow single phase Cu 2ZnSnS4 thinfilms with tetragonal-kesterite type structure prepared by sequential evaporation of the elementalmetallic precursors under a flux of S2 supplied from an effusion cell, and on results obtained fromstructural characterization carried out by X-ray diffraction (XRD) and Raman spectroscopymeasurements. Further, the surface chemistry and the chemical composition homogeneity in thevolume were studied by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and energy-dispersive X-rayspectroscopy (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 analysisconfirmed this result. However the sequence in which the metallic precursors are evaporated,significantly affects the properties of the CZTS films.




Caracterización de nanocristales de PbS anclados sobre nanotubosde carbono dopados con nitrógeno

Characterization of PbS nanocrystals anchored on nitrogen-dopedcarbon nanotubes

B Rebollo-Plata1, E Gracia-Espino2, O Portillo-Moreno3, M A Guzmán-Altamirano1, JG Cabal-Velarde1, K Martínez-Juárez4, C F Bravo-Barrera4 and S Jiménez-Sandoval5 1 Instituto Tecnológico Superior de Irapuato, Irapuato, Gto., México2 Department of Physics Umea University, Umea, Sweden2 Department of Chemistry Umea University, Umea, Sweden3 Laboratorio de Ciencia de Materiales. Facultad de Ciencias Químicas, Benemérita

Universidad Autónoma de Puebla, Puebla, México4 Comisión Federal de Electricidad, Laboratorio de Pruebas de Equipos y Materiales,Irapuato, Gto., México5 Centro de Investigación y Estudios avanzados Laboratorio de Materiales


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 conocidocomo 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 emisoresde luz; y en dispositivos ópticos tales comointerruptores ópticos debido a sus propiedades ópticas nolineales 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 delos nanocristales en la superficie de los nanotubos de carbono dopados con nitrógeno fue realizado conel método de sonicación. Este compuesto puede ser propuesto para distintas aplicaciones.

Abstract. For their unique properties, carbon nanotubes are an interesting platform to study theinteraction with others materials. Moreover, lead sulfide (also known as galena) is chosen because ofits potential use in mid-infrared sensing. As nanoparticle, lead sulfide can be used inelectroluminescent 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. Werealso PbS nanocrystals synthesized using the technique of chemical bath. The anchoring of thenanocrystals on the surface of the nitrogen-doped multi-wall carbon nanotubes was made withsonication method. This composite can be proposed for different applications.






Uso de películas nanométricas para la determinación de la cargatopológica de un haz con momento angular orbital entero

Nanometric films use for determining the topological charge of abeam with orbital angular momentum integer

J H Mendoza-Castro1,2, C F Díaz-Meza1, 2, C H Acevedo-Cáceres1 and Y Torres-Moreno1

1 Grupo de Óptica y Tratamiento de Señales, Facultad de Ciencias, Universidad Industrial deSantander, Bucaramanga, Colombia2 Escuela de Ingeniería Eléctrica Electrónica y de Telecomunicaciones, Facultad deIngenierías Fisicomecánicas, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia


Resumen. El momento angular orbital de la luz ha contribuido, en el campo de la ingenieria como lascomunicaciones opticas, ya que esta propiedad física, permite que se generen estados, propios de larotación del frente de onda 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 lainterferencia electromagnética, permite un aumento en el ancho de banda, la tasa de transmisión y lacapacidad de información. . En este trabajo se muestra la metodología necesaria para que, películasnanométricas de Óxido de Titanio (TiO2), crecidas sobre Titanato de Estroncio (SrTiO3) pulido por lasdos caras, sean usadas para distinguir y discriminar un valor bien definido de la carga topológica de unhaz MAO, de manera que pueda ser integrada a un sistema de decodificación que solucione uno de los

problemas actuales de implementación de esta teconología.

Abstract. The orbital angular momentum of light has contributed in the field of engineering as opticalcommunications, as this physical property, allows states, characteristic of the wavefront rotation on itsaxis of propagation are generated. The nature of these states allow information can be encoded, whichwhen transmitted in free espace, gives immunity to electromagnetic interference, allowing increased

bandwidth, the transmission rate and capacity information. . In this work is shown the necessarymethodology for that nanometric films Titania (TiO2), grown on strontium titanate (SrTiO3) polishedon both sides, are used to distinguish and discriminate a well-defined value of the topological chargean MAO beam so that it can be integrated into a decoding system that solves one of the current

problems of implementing this tech devices.




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


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 dehistéresis [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 uncomportamiento 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 puedeexplicarse teniendo en cuenta que las capas de Co sufren una influencia diferente al del campomagnético aplicado. Particularmente, el fascinante comportamiento ocurre en el intervalo detemperatura de 2 a 25 K. Similar comportamiento (bucle de mariposa) fue observado en sistemasmagnéticos/superconductores y atribuido a una contribución superconductora tipo II. Por otro lado, elcomportamiento magnético exhibido por las muestras se asocia principalmente con la competenciaentre 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

room temperature by magnetron sputtering onto Si(111), in a system with a base pressure of 8

2 10

Torr. An argon pressure of 3 mTorr was used during the deposition. Hysteresis curves [M(H)] of themultilayer, performed in the temperature range from 2 to 300 K, were measured using a commercialPPMS DynaCool system from Quantum Design. The M(H) of the multilayer measured at 300 Kreflects 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 KT 250 K exhibits a step-like feature. The observed step-like behavior can be explained consideringthat the Co layers suffer a different influence of the applied magnetic field. Particularly, the fascinatinghysteretic 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 type-II superconductor contribution to the behavior of the samples. We argue that the magnetic behaviorexhibited by the sample is mainly associated with the competition between the in-plane exchange biaseffect and the perpendicular anisotropy.






Susceptibilidad magnética de un superconductor isotrópico:formalismo GL

Magnetic susceptibility of an isotropic superconductor: GLformalism

C A Aguirre1, J D González2 and J Barba-Ortega1 1 Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia2 Departamento de Física, Universidad del Magdalena, Santa Marta, Colombia


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 nanoprismasuperconductor muestra discontinuidades y una modulación cuasiperiódica hacia los campo detransición de vórtices HT (campos en los cuales uno o más vórtices entran/dejan la muestra). Estasdiscontinuidades o saltos, conducen a la predicción de saltos en el calor específico en HT. En estacontribución, 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 quediferentes tamaños de la muestra (y valores de κ ) conducen a diferentes firmas de la susceptibilidadmagnética.

Abstract. The magnetic signature of a nanoscopic superconductor immersed in an applied magneticfield 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 specificheat jumps at HT. In this contribution we studied the influence of thesize of the sample and the Ginzburg Landau parameter κ on the magnetic susceptibility in a type IIisotropic superconductor. We demonstrated that different sizes of the sample (and κ values) lead to

distinct signatures of the magnetic susceptibility.




Estudio y caracterización de capas de (Ga,As) Mn depositadas pormagnetrón sputtering RF

Characterization and study of (Ga,As) Mn layers deposited bymagnetron 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, Colombia2 Laboratorio de Materiales Cerámicos y Vítreos, Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Medellín, Colombia3 Laboratorio de Magnetismo y Materiales Avanzados, Universidad Nacional de Colombia,

Manizales, Colombia


Resumen. En este trabajo se presentan los resultados de la preparación y caracterización de capas deGaAs:Mn por magnetron sputtering rf sobre sustrato de GaAs(100), Si (100) y vidrio corning con elfin de estudiar sus propiedades estructructurales, morfologicas y opticas. El crecimiento se realizóalternando capas de GaAs:Mn y capas de GaAsMna partir de blancos de GaAs y Mn durante periodosde 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 fuertedependencia 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 efectoHall 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 studytheir structural, morphological and optical properties. The growth was performed alternating layers ofGaAs: Mn layers GaAsMn and whites from GaAs and Mn during certain time periods. In the XRDanalysis (θ - 2θ) was observed a characteristic peak at 2θ = 66.1 ° due to the incorporation of thematrix 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 thesamples from measurements of Hall effect and hysteresis loops (M vs B) and M vs T curves wereanalyzed.






Estudio sobre el efecto de la supersaturación en fase gaseosa sobrelas transiciones morfológicas y propiedades ópticas de lasnanoestructuras de ZnO

Induced morphology transitions on ZnO nanostructures: gas-phase supersaturation effect

D N Montenegro1, V Muñoz-Sanjosé2 and J Jimenez3 1 Grupo de Física de Materiales (GFM), Universidad del Atlántico, Barranquilla, Colombia2 Departamento de Física Aplicada y Electromagnetismo, Universitat de València, Burjassot,España3 GdS-Optronlab, Departamento Física Materia Condensada, Edificio I+D, Universidad de

Valladolid, Valladolid, España


Resumen. En los últimos años se ha sucitado un creciente interés investigativo sobre la síntesis delZnO a escala nanométrica. Esto se debe principalmente a las propiedades únicas que exhibe estesemiconductor que hacen a sus nanoestructuras potenciales candidatos para la aplicación en una ampliagama de dispositivos tecnológicos. Adicionalmente sus propiedades de biocompatibilidad y notoxicidad lo hacen un material atractivo para la integración en dispositivos biomédicos. Este trabajo

presenta un estudio sobre las transiciones morfológicas inducidas en nanoestructuras de ZnO mediantela variación sistemática del gradiente de temperaturas y el tiempo de crecimiento, usando el método detransporte en fase gaseosa. La profundización sobre los mecanismos de crecimiento permitió formularun modelo basado en el efecto del nivel de supersaturación de las especies gaseosas, fuentes dematerial, a lo largo de la zona de cristalización. Adicionalmente, tambien se profundizó en lainfluencia de las condiciones de crecimiento sobre las propiedades ópticas vibracionales ycatoluminiscentes de las nanoestructuras de ZnO.

Abstract. In recent years, special attention is being paid to ZnO nanostructures and related alloys dueto 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 inseveral 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 changingcontrollably temperature gradient and time growth parameters. From our results, we have proposed ananostructures growth model based on the gas-phase supersaturation along the whole crystallizationzone during synthesis process. In addition, we have emphasized on the influence of growth conditionson the optical properties, vibration modes and cathodoluminescence, of ZnO nanostructures.




Tratamiento térmico con láser IR de películas de ZnO elaboradaspor deposición por láser pulsado (PLD): durante el crecimiento vspost-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, Colombia2 Department of Analytical Chemistry, Faculty of Science, University of Malaga (UMA),Malaga, Spain


Resumen. Se han elaborado películas de ZnO, a temperatura ambiente, sobre sustratos de vidrio, conun sistema de Deposición por láser pulsado (PLD) modificado para realizar recocido por láser pulsadodurante el crecimiento. El láser pulsado IR fue dividido en dos haces: uno para el proceso de ablacióny el otro para hacer recocido sobre la película durante el crecimiento. Los haces sonindependientemente ajustados. La composición química y las propiedades morfológicas, estructuralesy ópticas de las películas se caracterizaron en función de la energía del láser de recocido. Las películassin tratamiento tienen excelentes propiedades morfológicas y ópticas, con un band gap en 3.29 eV. Elespectro 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). Elincremento 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 bandavisible y la transmitancia óptica. El band gap se desplaza (3.28 eV). Este sistema permite laelaboración 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 pulsedlaser 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 beamfor pulsed annealing of the substrate. Both beams were independently adjusted. The chemicalcomposition and morphological, structural and optical properties of films was studied as a function oflaser annealing fluence. As-grown films exhibit excellent morphological and optical properties withoptical gap in 3.29 eV. Photoluminiscence spectra show two main bands: UV and visible. Increasinglaser 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 isimproved the stoichiometry and the cristallinity, the intensity of the UV band increases with theincrement of energy of laser annealing; the film thickness, grain size, the intensity of the visible bandand the optical transmittance decreases. The optical gap shifts 3.28 eV. Our instrumental approachallows the elaboration of films with tailored characteristics over substrates that it can not be directlyheated.




Método automatizado y de bajo coste para la producciónlocalizada de nanoporos de estado sólido

Automated and low cost method to manufacture addressable solid-state 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, Argentina2 MEMS Group, National Atomic Energy Commission, Buenos Aires, Argentina3 INTEC (UNL-CONICET), Santa Fe, Argentina4 Institute of Genetics Ewald A. Favret INTA-Castelar, Buenos Aires, Argentina


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 basaen 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 utilizóKOH 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 obleacon HCl 12M y en la cara trans KOH 4M. Se utilizó esta estequiometria con el fin de garantizar elexceso 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 solidstate nanopores, using silicon wafer substrate is proposed. The technique is based on control of poreformation, by neutralization etchant (KOH) with a strong acid. Thus, a local neutralization is producedaround the nanopore, which stops the silicon etching. The etching process was performed with 7MKOH 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 anddifferent extreme conditions: i) at 25ºC, ii) at 80°C and iii) at 80°C applying a potential. In thesestudies, 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 atlow cost nanopores.




Efecto de la técnica de conformado de recubrimientos BixSiyOz obtenidos vía sol-gel y soportados sobre sustratos de acero 316L

Technical effect coatings forming BixSiyOz obtained from sol-geland 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, Colombia2 Universidad Nacional de Colombia, Bogotá D.C., Colombia3 School of Engineering, Universidad Militar Nueva Granada, Bogotá D.C., Colombia


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 comosolventes y, monoetanolamina como acomplejante. Los recubrimientos fueron soportados sobresustratos de acero inoxidable AISI 316L mediante las técnicas de inmersión y centrifugado. El estudiomostró que la técnica de centrifugado es eficiente que la de inmersión porque permite obtener películasmás densas y homogéneas.

Abstract. BixSiyOz type coatings via sol-gel synthesized from bismuth nitrate pentahydrate, andtetraethyl orthosilicate as precursors; glacial acetic acid and 2-ethoxyethanol as solvents, andethanolamine as complexing. The coatings were supported on stainless steel AISI 316L substratesthrough 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.






Evaluación del fenómeno de micro abrasión-corrosión enrecubrimientos SiO2-TiO2- ZrO2 sintetizados a partir del métodosol-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, Colombia2 School of Engineering, Universidad Militar Nueva Granada, Bogotá D.C., Colombia


Resumen. Las empresas de energía eléctrica cuentan con infraestructura conformada de manerageneral 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 aceroel cual está expuesto a ambientes corrosivos; por esta razón tradicionalmente dicho alambre esrecubierto con zinc o aluminio, y alternativamente se puede nitrurar. Teniendo en cuenta la diversidadgeográfica de nuestro país y la exposición a entornos climatológicos extremos, la corrosiónatmosférica presenta tasas representativas que afectan la vida útil de las estructuras. Por ejemplo, enambientes 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 elcomportamiento electroquímico comparativo del núcleo de acero desnudo, recubierto con zinc, ynitrurado por implantación iónica.

Abstract. The electric companies generally conformed infrastructure for transmission and distributionlines, 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 wireis coated with zinc or aluminum, and may alternatively be nitrided. The geographic diversity of ourcountry and exposure to extreme weather environments, presents representative atmospheric corrosionrates affecting the life of the structures. For example, in high humidity environments such as coastalareas and areas of high altitude, time of wetness (TOW) parameter that meets the conditions oftemperature and relative humidity affects a large proportion, accelerating the corrosion of ferrousmaterials. In this paper the comparative electrochemical behavior of bare steel core coated with zincand nitrided by ion implantation is evaluated.




Estudio tribocorrosivo de los recubrimientos multicapas[HfN/VN]n, depositados sobre acero AISI 4140

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, Colombia2 Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia Tunja, Colombia3 School of Engineering, Universidad Militar Nueva Granada, Bogotá D.C., Colombia


Resumen. Se presenta el comportamiento sinérgico corrosión/desgaste (tribocorrosión) de losrecubrimientos multicapas [HfN/VN]n, depositados sobre acero AISI 4140 por medio de la técnica dedeposición 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 detres electrodos. Se determinaron los parámetros tribocorrosivos tales como: Coeficiente de fricciónentre el recubrimiento y el contracuerpo (bola de acero 100 Cr6); resistencia a la polarización pormedio de la técnica espectroscopía de impedancia electroquímica y velocidad de corrosión mediantecurvas de polarización. En cuanto a los resultados obtenidos, se observó un aumento en la resistencia ala polarización, una disminución en la velocidad de corrosión y un bajo coeficiente de fricción amedida que aumenta el voltaje de polarización el número de bicapas, todo esto en comparación alsustrato.

Abstract. Is presented the synergistic behavior corrosion / wear (fretting corrosion) of the multilayercoatings [HfN / VN] n, deposited on AISI 4140 steel using the technique of physical vapor depositionPVD magnetron sputtering, the tests were performed on a potentiostat galvanostat equipment adaptedto 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 (100Cr6 steel ball); Polarization resistance by means of electrochemical impedance spectroscopy techniqueand corrosion rate by polarization curves. As to the results an increase in the polarization resistance adecrease in the corrosion rate and a low coefficient of friction with increasing bias voltage the numberof bilayers was observed this compared to the substrate.




Efecto del contenido de plata sobre la microestructura ycomportamiento a la corrosión de los recubrimientos de nitruro detitanio dopado con nanopartículas de plata TiN(Ag)

Effect of silver content on the microstructure and corrosionbehavior of tantalum nitride coatings doped with silvernanoparticles TiN(Ag)

A Quirama-Ossa1, G Bejarno1 and J Osorio2 1 Centro de InvestigaciónInnovación y Desarrollo de Materiales (CIDEMAT), Universidad deAntioquia, Medellín, Colombia2

Grupo de Estado Sólido, Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia


Resumen. El nitruro de titanio ha sido utilizado ampliamente como recubrimiento protector aldesgaste y a la corrosión en diferentes tipos de aceros y aleaciones de titanio. Una estrategia paramejorar estas propiedades de los recubrimientos es su dopaje con elementos pasivos y autolubricantescomo la plata, el cobre, el vanadio y el carbono, entre otros. Sin embargo el efecto autolubricante deldopante 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 enfocóen 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 campomagnético a partir de blancos confrontados de titanio y de plata. El porcentaje atómico de plata en elTiN, entre 2,5 y 12,4%, se controló variando la potencia aplicada al blanco de plata. Lamicroestructura, composición química y de fases, fueron evaluados por Microscopia Electrónica deBarrido (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 fluidosimulado (SBF) en función del contenido de plata, se determinó mediante mediciones de impedanciaelectroquímica (EIS) y curvas de polarización. Se pudo observar una densificación y un aumento delespesor 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 ladirección 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 quemejoró 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 másseguras y efectivas en partes de implantes e instrumentos quirúrgicos que llegan a estar en contactocon fluidos corporales.

Abstract. Titanium nitride has been widely used as wear and corrosion protective coatings fordifferent 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 anddistribution, affecting the microstructure, mechanical, tribological, electrical and biological properties.




This work focused on the deposition of titanium nitride doped with different amounts of silvernanoparticles to determine the influence of silver content on the microstructure, the chemicalcomposition, phase distribution and corrosion resistance of the nanocomposite coatings of TiN (Ag).The coatings were deposited by magnetron sputtering technique using confronted titanium- and silver-targets. 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 wereevaluated 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 decreasingcrystallinity of TiN, which according to XRD analysis showed a preferential growth in thecrystallographic orientation (111) . The samples coated with TiN(Ag) presented a higher corrosionresistance 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 silvernanoparticles allowing safer and more effective applications in parts of implants and surgicalinstruments that become in contact with body fluids.




Síntesis de nanopartículas de plata utilizando agentes reductorespresentes en extracto de hojas de mangifera indica

Synthesis of silver nanoparticles using reducing agents present inthe 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 Cartagena2 Facultad de Ingeniería Ambiental, Universidad Pontificia Bolivariana


Resumen. Se estudió la síntesis de nanopartículas de plata (AgNPs) a partir de la reducción de nitratode plata (1 y 10 mM) en presencia de un extracto de hojas de Mangifera indica. Las nanopartículassintetizadas fueron caracterizadas utilizando espectroscopia de ultravioleta visible (UV-vis) mostrandoabsorbancias 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 lasnanopartículas 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 dequímica verde para la obtención de nanopartículas metálicas.

Abstract. It was studied the synthesis of silver nanoparticles (AgNPS) from the reduction of a silvernitrate solution (1 to 10 mM) in the presence of an extract of Mangifera indica leaves. The synthesizednanoparticles 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 thesenanoparticles. Dynamic light scattering (DLS) was used to determine the hydrodynamic size of thenanoparticles suspended in aqueous media. From this measurement, it was a observed an averagehydrodynamic size of about 187 nm (AgNPS-1) and 175 nm (AgNPS-10), suggesting the advantage ofthe green chemistry systhesis to obtain metal nanoparticles.




Fotodegradación de fenol usando un nanocompuestomultifuncional magnético/fotocatalítico

Photodegradation of phenol using a multifunctionalmagnetic/photocatalytic nanocomposite

A M Reyes-Ramos1, J Colina-Márquez1 and Herrera Adriana1 1 Facultad de Ingeniería. Programa de Ingeniería Química, Universidad de Cartagena


Resumen. Nanocompuestos magnético/fotocataliticos se prepararon a partir de la encapsulación denanopartículas de Fe3O4 (46 nm y 48 emu/g) en una matriz de poli-siloxano, que permitió la adhesiónde nanopartículas de dióxido de titanio (TiO2) (19 ± 4 nm y 96% anatasa). Las capacidades defotodegradación de los nanocompuestos se ensayaron en suspensión acuosa a un pH de 3,0 utilizandouna solución de fenol preparado a 50 ppm. Los nanocompuestos sintetizados se añadieron aconcentraciones de 0,2, 0,5, y 1,0 g / L. El proceso de fotodegradación se llevó a cabo mediante el usode 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/Ldel nanocompuesto preparado con 0,3 g de nanopartículas de TiO2. Después del proceso defotodegradación, las nanopartículas multifuncionales fueron retiradas del medio acuoso mediante laaplicación de un campo magnético. También se evaluó la posibilidad de volver a utilizar estosnanomateriales, observando una disminución del 25% de su actividad fotocatalítica después de 5 cicloscontinuos de fotodegradación, lo que sugiere la versatilidad de estos nanocompuestos para lafotodegradación de contaminantes orgánicos.

Abstract. Magnetic/photocatalyst nanocomposites were prepared from the encapsulation of Fe3O4nanoparticles (46 nm and 48 emu/g) in a poly-siloxane matrix, which allowed the graft of titaniumdioxide (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 atconcentrations ranged from 0.2, 0.5, and 1.0 g/L. Photodegradation process was carried out by usingultraviolet irradiation UV (λ=375 nm) during 6 h with a constant agitation of 100 rpm. Afterwards, itwas 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 multifunctionalnanoparticles were removed from the aqueous media by applying a magnetic field. We also evaluatedthe possibility to re-use these nanomaterials observing a 25% decrease of their photocatalytic activityafter 5 continuos cycles of photodegradation, suggesting the versatility of these nanocomposites for the

photodegradation of organic pollutants.




Efecto de la anisotropía estructural sobre las propiedadeselectrónicas de un punto cuántico bajo campos magnéticos

Effect of structural anisotropy on the electronic properties of aQuantum Dot under magnetic fields

A L Gelvez1 and W Gutiérrez1 1 Escuela de Física, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga


Resumen. Se analiza el efecto de la anisotropía estructural de un punto cuántico autoensamblado deInAs/GaAs sobre el espectro energético de un electrón y en presencia de un campo magnético aplicadoen la dirección de crecimiento. Dicha anisotropía es modelada mediante variaciones periódicas en laaltura del punto respecto al ángulo azimutal. Se considera primero un problema de QD lenticular consimetría axial el cual se puede resolver completamente mediante la aplicación de la aproximaciónadiabática. El problema del QD anisótropo es resuelto haciendo uso del método de Galerkín tomandocomo base la solución obtenida para el punto lenticular axialmente simétrico. Se encontró que paraestructuras con simetrías rotacionales C2 y C4 se destruye la degeneración de los niveles presentada enel caso isotrópico y aparecen anti-cruces entre ellos debido a la ruptura de la simetría rotacional. Seanalizó la dependecia de los niveles energéticos correspondientes a los estados más bajos del QD enfunción del tamaño del punto para diferentes configuraciones de anisotropía. Nuestros resultadosrevelan que la existencia de cierto grado de anisotropía en un QD puede favorecer la aparición deestados 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 ofInAs/GaAs on the energy spectrum of an electron and in the presence of an external magnetic fieldapplied along growth direction. The anisotropy is modelled by periodic variations in the dot heightwith respect to the azimuthal angle. First, we considered a problem of a lens-shaped axially symmetricquantum 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 symmetriesC2 and C4, the degeneration of the levels that was observed in the isotropic case was destroyed andanti-crosses appear between them because the breaking of the rotational symmetry. We analysed thedependency of energy levels corresponding to low-lying states of the quantum dot as a function of thedot size for different anisotropy configurations. Our results reveal that the existence of some degree ofanisotropy on a QD can allow the formation of molecular states such as those arising in systems ofcoupled quantum dots.






Propiedades termoeléctricas de transporte a través de puntoscuánticos acoplados

Thermoelectric transport properties through coupled quantumdots

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., Colombia2 Instituto de Física, Universidade Federal Fluminense, Niterói, Rio de Janeiro, Brasil


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 elmodeo dela impureza de Anderson y la denominada aproximaciòn atòmica para U finito, sin tener encuenta un término de correlación electrónica directa entre los puntos cuànticos, pero describiendo unainteracciòn mediada por los electrones de conducciòn. Calculamos dentro de la teoria de respuestalineal, las conductancias elèctrica G y tèrmica K, la termopotencia S y la figura tèrmica de mèrito Z enfunciòn 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 dependende los diferentes regìmenes en cada punto y la configuraciòn geomètrica del sistema, interpretamos losresultados 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 configuracionesque maximicen la figura tèrmica de mèrito, estudiamos ademàs la valides de la ley de Wiedemman-Franz.

Abstract. We study a system of two quantum dots coupled to a conduction channel, taking intoaccount a strong but finite Coulomb repulsion U in each dot; we employ the impurity Anderson modeland 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 conductionelectrons. We compute the linear electrical conductance G, themopower S, thermal conductance K, andthermoelectric figure of merit Z as function of the dots energies, hibridization between the dots and theconduction channel, and temperature. Our results shows that the thermoelectric properties depends ofthe different quantum dots regimenes, and the geometric configurations of the system; we interpretatethe results in terms of the different quantum interference process in the system and the indirectcoupling between the dots, mediates for the conduction channel (RKKY interaction).






Caracterización mecánica de recubrimientos TiN, ZrN ymulticapas de (TiN/ZrN) depositados por magnetrón sputteringreactivo

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


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 pulverizacióncatódica reactiva en ambiente de argón y nitrógeno, variando el periodo (Λ) entre 150 nm y 75 nm (3μm espesor total). Para determinar la rugosidad se realizaron medidas de perfilometría de contacto y sedeterminaron los esfuerzos residuales aplicando el modelo de Stoney, encontrando un aumento en larugosidad al incrementar el número de capas. Además, se determinó la dureza (H), el módulo deelasticidad (E) y la resistencia a la deformación plástica (H3/E2) por medio de nanoindentacioninstrumentada y el modelo de Oliver y Pharr. Observando mayor dureza y módulo de elasticidad aldisminuir el periodo, con valores de hasta 24,28 Gpa y 249,12 Gpa respectivamente. Durante el ensayode 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 elcomportamiento 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 multilayersthin films coatings were deposited on (111) silicon substrates using reactive magnetron sputtering in acombination 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 andthe 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. Anincrease in hardness and elastic moduli was observed when period decreased, with values up to 24, 28GPa 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 elasticmoduly.




Excitaciones de plasma en cristales fotónicos unidimensionales deaislantes topológicos dopados

Plasma excitations in one dimensional photonic crystals of dopedtopological insulators

J C Granada1 and G Becerra1 1 Universidad del Valle, Cali, Colombia2 Universidad San Buenaventura, Cali, Colombia


Resumen. Las excitaciones electromagnéticas en sistemas con una topología no trivial asociada a lasimetría de inversión temporal (aislantes topológicos) han sido el objeto de estudio durante los últimosaños. En este trabajo, en el marco de la electrodinámica del axión, se describen las excitacioneselectromagnéticas que surgen en cristales fotónicos unidimensionales con aislantes topológicosdopados. Se demuestra que en el límite no retardado la rotación del plano de polarización inducida porla topología no trivial es una función lineal del término topológico para todos los espesores de la celdaunitaria del cristal fotónico. Por otro lado, en el límite retardado el término topológico lleva a undesdablamiento de las frecuencias de los modos homogéneos de ondas guiadas, el cual depende de laraíz cuadrada del término topológico y es inversamente proporcional al espesor de la celda unitaria delcristal fotónico. Adicionalmente, se encuentra un modo de tipo helicón, con frecuencias muchomenores que las frecuencias de los modos guiados y cuya magnitud crece con el cuadrado del vectorde onda.

Abstract. Electromagnetic excitations in systems with non trivial topology associated to time reversalsymmetry (topological insulators) have been the subject of interest during last years. In this work theelectromagnetic excitations arising in one dimensional photonic crystals of doped topologicalinsulators are described in the frame of axyon electrodynamics. It is shown that in the long wavelengthnon retarded limit the rotation of the polarization plane induced by the non trivial topology is a linearfunction 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 homogeneouswaveguided modes, which depends on the square root of the topological term and depends inverselyon the thickness of the photonic crystal unit cell. Additionally, a low frequency mode of the helicontype is found, with frequencies much lower than the characteristic frequencies of the waveguidedmodes and increasing with the square of the wave vector.






Estudio de nanocompuestos de YBCO-BZO e YBCO-BYTOdepositados sobre sustratos CZO/YSZ

Study of nanocomposites YBCO-BZO and YBCO-BYTODeposited on CZO/YSZ Substrates

P Garcés1, M Coll2, H Castro1, T Puig2 and X Obradors2 1 Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, Colombia2 Instituto de Ciencia de Materiales, Universidad Autónoma de Barcelona, España


Resumen. La producción de conductores recubiertos (CC) de YBa2Cu3O7-δ (YBCO), para aplicacionesindustriales, es un trabajo bastante desafiante. Grandes esfuerzos se dedican a encontrar arquitecturasde 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 yuna 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 denanocompuestos de YBa2Cu3O7-δ, con impurezas de nanopartículas diluidas de Ba2YTaO6 (BYTO) yBaZrO3 (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 inductivamentecon un SQUID. En todos los patrones de difracción de rayos-X, se observó la presencia de BaCeO3. Esconocido que este compuesto genera reactividad con el YBCO, lo cual probablemente causó eldecrecimiento de la Jc obtenida ~ 1.3 MA/cm2 at 77K.

Abstract. The production of affordable YBa2Cu3O7-δ (YBCO) coated conductors (CC), for industrialapplications, is an extremely challenging issue. Great effort is being devoted to finding simplemultilayer architectures, which simultaneously satisfy the following conditions: present an effectiveoxidation protection for the metallic substrate, an effective chemical barrier to cation diffusion, and agood lattice matching with the substrate and superconducting layer.

In this work we report the study of chemical solution deposited (CSD) YBa 2Cu3O7-δ nanocompositethin films, with diluted Ba2YTaO6 (BYTO) and BaZrO3 (BZO) impurity nanoparticles. Films weredeposited 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 temperaturetreatment consisting on a single step at 770°C. The films were characterized by X-ray diffraction, andTc and Jc were inductively measured with a SQUID. In all X-rays diffraction patterns, presence ofBaCeO3 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.




Espectroscopia raman de películas delgadas de ZnMnO crecidaspor ablación láser

Raman spectroscopy of ZnMnO thin films grown by pulsed laserdeposition

S Orozco1, H Riascos1 and D C López 1 1 Plasma Láser y aplicaciones, Universidad Tecnológica de Pereira, Pereira, Colombia


Resumen. Se crecieron películas delgadas de ZnMnO por medio de Ablación Láser, PLD, sobresustratos de Silicio (100) a diferentes condiciones de crecimiento. Las películas delgadas fuerondepositadas variando concentración de Mn, temperatura del sustrato y presión de oxígeno. Las

propiedades ópticas fueron analizadas usando espectroscopia Raman, la cual determinó un corrimientohacia el azul de todos los modos de vibración tanto del ZnO dopado con Mn como del sustrato deSilicio. Los espectros Raman revelaron que el ZnO conserva su estructura wurzita hexagonal, sinembargo se observa desorden estructural debido a la variación del ancho y la forma de los modosE2(high) y E2(low) localizados en 99 y 434cm-1 respectivamente. Este desorden se debe probablementea la incorporación de iones de Mn en la red cristalina del ZnO. En los espectros se observaron algunosmodos 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 RamanSpectroscopy that shows a blue shift for all vibration modes, including ZnO with Mn-doped and Simodes. Raman spectra revealed that ZnO preserved its wurzite hexagonal structure. The estructuraldisorder was manifested in the line width and shape variations of E 2(high) and E2(low) modes locatedin 99 and 434cm-1 respectively, which may be due to the incorporation of Mn ions inside the ZnOcrystal lattice. Some vibration modes related with Si substrate were found in Raman spectra such as299, 518, 616 and 667cm-1.




Polarización de intercambio en multicapas [Co/Pt]3/IrMn conacoplamiento bicuadrático

Exchange bias in [Co/Pt]3/IrMn multilayers with biquadraticcoupling

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.


Resumen. Este trabajo presenta la caracterización magnética de multicapas [Co/Pt]3/IrMn con capasultrafinas de Pt (~1.5 Å) preparadas por la técnica de dc magnetron sputtering. Las muestras sedepositaron sobre substrates de Si (111) a temperature ambiente y sin campo magnético aplicado. Lacaracterización estructural se realizo por difracción de rayos-X. Las mediciones de magnetizaciónmuestran 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 unacoplamiento 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, ladensidad pinhole en la capa espaciadora de Pt, la rugosidad interfacial o de la estructura de domíniomagnético.

Abstract. This work presents the magnetic characterization of [Co/Pt]3/IrMn multilayers with ultrathinPt 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 structuralcharacterization was performed by X-ray diffraction. Magnetization measurements show that themultilayer exhibit favourable exchange bias effect in the film plane. Additionally, the hysteresis showsa double-loop structure. This effect is related to biquadratic coupling, unusual interlayer coupling inlayer magnetic systems, which could be the result of an inhomogeneity of the magnetic anisotropy ofthe single Co layer, pinhole density in the Pt spacer layer, interface roughness or of the magnetic

domain structure.






Formación de películas anódicas por oxidación electrolítica porplasma (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,Colombia2 Grupo Integridad Mecánica de Activos (CEO), Instituto Colombiano del Petróleo (ICP),Piedecuesta, Colombia


Resumen. Se desarrollaron películas cerámicas sobre la aleación de aluminio AA2024-T3, usandooxidación electrolítica por plasma ( PEO) en una solución de 10.5 g/l Na 2SiO3, 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 microscopíaelectrónica 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, roughnessand 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.






Eliminar ID 310 (Posiblemente no Presenta) Preparaciónelectroquímica y caracterización estructural de películas delgadasde CuGaSe2

Electrochemical preparation and structural characterization ofCuGaSe2 thin films

L Manfredy1, O P Márquez1, S A López-Rivera2, J Márquez1, Y Martínez1 and David AMiranda3 1 Laboratorio de Electroquímica, Facultad de Ciencias, Departamento de Química,Universidad de los Andes, Mérida, Venezuela2 Laboratorio de Física Aplicada, Facultad de Ciencias, Departamento de Física, Universidad

de los Andes, Mérida, Venezuela3 CIMBIOS, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia


Resumen. Mediante la técnica de electrodeposición en un solo paso se sintetizaron películas delgadasde CuGaSe2 sobre Ti y SnO2/vidrio usando soluciones que contenían como agente complejante ionestiocianato. El efecto de los iones tiocianato fue examinado para cada ion. Además, se realizaronestudios por voltametría cíclica para dilucidar los procesos electródicos que se producen en lossistemas binarios Cu-Se, Ga-Se y Cu-Ga; y en el sistema ternario Cu-Ga-Se. Adicionalmente, seestudió el efecto del potencial de deposición y la concentración de las especies precursoras con el finde encontrar las condiciones optimas de síntesis. Los estudios morfológicos, estructurales y decomposición, demostraron que aplicando un potencial de deposición de -0.55 V vs SCE durante 20minutos y usando soluciones que contenían de 4,6 mM de CuCl, 25,0 mM de GaCl3 y 9,2 mM de SeO2 en 2,0 M de KSCN a pH 2,5fue posible obtener películas delgadas de CuGaSe2. También, para mejorarla cristalinidad de la película, se realizó tratamiento térmico en atmósfera inerte a 520 0C durante 20minutos. Todas las muestras fueron caracterizadas por difracción de rayos X, SEM y EDX. La películadelgada de CuGaSe2 presentó una brecha energética de 1.65 eV. Este material presenta potencialesaplicaciones para su uso en celdas solares.

Abstract. CuGaSe2 thin films have been synthesized by one-step electrodeposition on titanium andSnO2/glass substrates from aqueous solutions that contain thiocyanate ion as a complexing agent. Theeffects of the thiocyante ion on the reduction potentials for Cu+, Ga3+ and Se4+ were examined for eachion. 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 ofdeposition potential and concentration was studied to determinate the optimum condition forelectrodeposition 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 of4.6 mM CuCl, 25.0 mM GaCl3 y 9.2 mM SeO2 in 2.0 M de KSCN at pH 2.5 is considered optimum forobtain the ternary semiconductor CuGaSe2 thin films with good stoichiometric. To improve theircrystallinity, 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. Thismaterial it has potential application in solar cells.




Influencia de la atmósfera de deposición en películas delgadas deBiFeO3 obtenidas por pulverización catódica

Influence of the deposition atmosphere on the phase purity ofBiFeO3 obtained by RF magnetron sputtering

J A Rincón-López1,3, J I Uribe2, J Gil-Monsalve1, J A Osorio2, B Cruz1 and J Muñoz-Saldaña3 1 Departamento de física, Universidad Tecnológica de Pereira, Colombia2 Instituto de Física, Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia3 Centro de Investigación y Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional,CINVESTAV Querétaro, México


Resumen. En este trabajo se estudió la influencia de la atmósfera de depósito en las propiedadesestructurales, morfológicas y magnetoeléctricas (ME) de películas delgadas de BiFeO3 obtenidas por latécnica Magnetron Sputtering. Las películas delgadas fueron crecidas a partir de un blanco deBi1.1Fe0.9O3, sobre sustratos de Pt/TiO2/SiO2/Si a 550 ºC y utilizando 3 relaciones de Ar/O en laatmósfera de depósito: 70/30, 80/20 y 90/10. Se identificó por difracción de rayos x que todas lasmuestras presentan fase pura de BiFeO3 con estructura tipo perovsquita romboedral. Mediantemicroscopía electrónica de barrido, se observó un aumento en el tamaño de grano con la disminucióndel contenido de oxígeno en la atmósfera. Se encontró para todas las muestras respuesta ME de bajamagnitud y con saturación para campos DC del orden de 30 mT. Se concluyó que con las condicionesde 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, andmagnetoelectric (ME) properties of BiFeO3 thin films obtained by magnetron sputtering is studied. Thethin 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 samplesare single phase of BiFeO3 with perovskite rombohedral structure. An increase of the grain size withthe oxigen content was observed in SEM micrographs. All the samples have low ME magnituderesponse with saturations fields around 30 mT. As a conclusion, the implemented depositionconditions allow to prepare single phase BiFeO3 thin films with magnetoelectric behavior, Theincrease of the oxigen, improved the quality of physical properties in the studied BiFeO3 thin films.




Síntesis, caracterización morfológica y estructural de la aleaciónnanoestructurada Fe65Co35

Synthesis, morphological and structural characterization ofFe65Co35 nanostructured alloy

K Echeverría1, Z Caamaño1, M D Baró2, S Suriñach2 1 Grupo Ciencia y Caracterización de Materiales, Universidad del Atlántico, Colombia2 Grupo de Física de Materiales 2, Universidad Autónoma de Barcelona, Bellaterra, España


Resumen. La aleación nanoestructurada Fe65Co35 fue sintetizada por el método de Aleado Mecánicode elevada energía, para tiempos de molienda de 7.5, 15 y 25 horas. Para el estudio morfológico yestructural de la aleación, se utilizaron las técnicas de microscopía electrónica de barrido (SEM) ydifracción de rayos X (DRX). El estudio morfológico por SEM mostró la fractura y compactación delas partículas iniciales con el tiempo de molienda. También se determinó la evolución del tamañomedio de polvo por SEM. Se obtuvo un diámetro promedio del tamaño del polvo de 2.36 µm a 7.5horas hasta 0.9 µm a 25 horas de molienda. Por DRX se calculó el tamaño de cristalito en función deltiempo 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 thealloy, Scanning Electron Microscopy (SEM) and X-Ray diffraction (XRD) techniques were used. Themorphological study by SEM showed the fracture and compaction of the initial particles with themilling time. Also, the evolution of the powder size with the milling time was determined by SEM. Anaverage diameter of powder size of 2.36 µm at 7.5 hours up to 0.9 µm at 25 hours of milling wasobtained. By XRD, the crystallite size was calculated as a function of the milling time. The crystallitesize value decreases depending on the milling time, being of 22 nm at 25 hours of milling for Fe. Atthe same time, the cell parameter decreased, indicating that a solid solution of Co in Fe is formed.




Oscilaciones ópticas cuánticas de la densidad de estados deelectrones vestidos de fotones en una capa de grafeno

Optical quantum oscillations of the density of states ofphotondressed electrons in a graphene layer

O Martinez-Castro1 and R Vega-Monroy1 1 Facultad de Ciencias Basicas, Universidad del Atlantico, Colombia, Barranquilla, Colombia


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 lafrecuencia del campo, de una estructura periódica de estados electrónicos vestidos de fotones, dentrode un intervalo de energía, conduce a un cambio periódico de las singularidades electrónicas en ladensidad de estados y consecuentemente en las propiedades termodinámicas y de transporte de lamonocapa 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 periodicstructure of photon-dressed electron states, within an energy gap, leads to a periodic change of electronsingularities in the density of states and consequently in thermodynamic and transport properties of thegraphene monolayer.




Análisis de la influencia del voltaje aplicado y la velocidad debarrido en la técnica de oxidación local usando microscopia defuerza atómica

Analysis of the influence of the applied voltage and the scan speedin 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


Resumen. La técnica de nanolitografía por Oxidación local es implementada usando un Microscopiode Fuerza Atómica (AFM) para la fabricación de estructuras a escala nanométrica en un sustrato desilicio recubierto con una película de nitruro de silicio. Durante el proceso de fabricación, elmicroscopio es operado en aire y en modo contacto empleando una punta de silicio con recubrimientoduro de cobalto cromo. Se estudia la dependencia de la tasa de crecimiento del óxido con el voltajeaplicado, variando este parámetro en un rango de 0.1 a 10 V a una velocidad de barrido constante; lainfluencia 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 pormicroscopia de fuerza atómica y Microscopia Electrónica de Barrido.

Abstract. The atomic force microscopy (AFM) local oxidation nanolithography technique isimplemented 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 tipwith hard Cobalt-Chromium coating. The dependence of the rate of oxide growth with the aplied biaswas investigated varying this parameter in a range of 0.1 to 10 V at a constant scanning speed; theinfluence of the writing speed in the dimensions of the oxide formed is also analyzed, varying thespeed values between 0.05 to 1 µm/s. The modified surface is characterized by Atomic ForceMicroscopy and Scanning Electron Microscopy.




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 ofthe external probes on the turning point

Y Montes1, Y Suaza1, M R-Fulla1 and J H Marín1

1 Universidad Nacional de Colombia, Medellín, Colombia


Resumen. Últimamenete ha habido una gran atención sobre estructuras semiconductoras de bajadimensionalidad a fin de impulsar el desarrollo de la computación cuántica. En este sentido, un sistemade dos donadores acoplados, D2

+, confinados en sistemas de baja dimensionalidad han sido prouestos para codificar información cuántica. Motivados por estos hallazgos teóricos, analizamos elcomportamiento electrónico de un D2

+ confinado en un anillo cuántico bajo presión hydrostática ycampo magnético. Adicionalmente, también se estudia el efecto de la concentración de aluminio sobrela estructura electrónica del D2

+. En particular, estamos interesados en establecer la incidencia de estoscampos externos sobre el punto de retorno del D2

+. Este turno permitira determinar valores críticos delradio medio del anillo y de la separción donador-donador para la cual la energía cinética predominasobre la potencial. Este hecho llega a ser importante para analizar la estabilidad del D 2

+ bajo fuertescondiciones de confinamiento y de campos externos. En este sentido, calculamos la longitud deequilibrio y la energía de disociación como una función de la presión hidrostática y de la intensidad delcampo magnético para diferentes valores de laconcentración de aluminio. Para realizar este análisis,resolvemos la ecuación de Schrödinger usando aproximación adiabática y el método dediagonalización exacta.

Abstract. Lately, there has been great deal of attention on semiconductor low-dimensional structureswith the intention of boost the development of the quantum computation. In this regard, a two-coupleddonors system, D2

+, confined in low-dimensional systems has been proposed to encode logicalinformation. Motived by these theoretical founds, we analyze the electronic behaviour of a D2

+systemconfined in a semiconductor quantum ring under external probes: hydrostatic pressure and magneticfield. 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 thedonor-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 ofthe hydrostatic pressure and magnetic field strength for different values of the aluminumconcentration. To achieve this analysis, we solve the D 2

+ Schrodinger equation by using the adiabaticaproximation scheme and the exact diagonalization method.




Análisis de los mecanismos de fuga de corriente en el sputtered-ion-reactivo y en la deposición-post-recocido de Al2O3 en 4H-SiC

Analysis of leakage current mechanisms in reactive-ionsputteredand post-deposition-annealed Al2O3 on 4H-SiC

M Shukla1, G Dutta1 and N DasGupta1 1 Indian Institute of Technology Madras, India


Resumen. En este trabajo, metal-óxido-semiconductor (MOS) condensadores fueron fabricadosutilizando reactiva ionsputtered (RIS) y alta temperatura de recocido post-deposición (PDA) -Al2O3en tipo n 4HSiC. Se ha informado que el análisis sistemático de los mecanismos actuales de fuga através 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 seextrajo ajustando el modelo de túnel FN y el modelo SE a la densidad de corriente de fugaexperimental de óxido de puerta (JG) vs. campo eléctrico de óxido de puerta (EG) curva. Valorextraído 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-PDA-Al2O3 se atribuye a la formación de la capa de SiO2 en la interfaz / SiC Al2O3 durante PDA en O2ambiente. Formación de interfacial SiO2 se ha confirmado a partir de resultados de rayos X defotoelectrones espectroscopia. Este aumento en ΦB mejora significativamente la fiabilidad deldispositivo basado SiC MOS con RIS-PDAAl2O3 como su óxido de puerta mediante la reducción dela corriente de fuga puerta a través de él.

Abstract. In this work, metal-oxide-semiconductor (MOS) capacitors were fabricated using reactive-ionsputtered (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. Atlow 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 lowtemperatures (T<303 K) and for higher temperatures presence of both FN tunnelling and Schottky-Emission (SE) mechanisms were observed. Effective barrier height (ΦB) between SiC Fermi level andRIS-PDA-Al2O3 conduction band edge was extracted by fitting the FN tunnelling model and SE modelto 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 ofconduction 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. Thisincrease in ΦB significantly improves the reliability of SiC MOS based device with RIS-PDAAl2O3 asits gate oxide by reducing the gate leakage current through it.




Influencia del espesor del BaTiO3 en las propiedades magnéticasde las bicapas de La2/3Sr1/3MnO3/BaTiO3 depositadas sobre SrTiO3 por pulverización catódica DC y RF

Influence of BaTiO3 thickness on magnetic properties ofLa2/3Sr1/3MnO3/BaTiO3 Bilayers deposited on SrTiO3 bySputtering DC and RF

J E Ordoñez1, M E Gomez1,2 and W Lopera1 1 Department of Physics, Universidad del Valle, Cali, Colombia


Resumen. Estructuras hibridas de multiferroicos extrinsecos en las cuales compuestos ferroelectricos yferromagneticos son ensamblados artificialmente son cadidatos promisorios en la exploración deefectos de acople a temperatura ambiente. Permitiendo el estudio del acople elastico entre los dosconstituyentes, llevando a efectos magnetoelectricos extrinsecos. Por lo cual, se ha direccionado aldeposito de la fase ferromagnetica de La1−xSr xMnO3 y el ferroeléctrico BaTiO3 para una posibleheteroestrucutra hibrida de un multiferroico. En este trabajo, hemos optimizado los parámetros decrecimiento de bicapas de La2/3Sr 1/3MnO3(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 estetrabajo 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 delLSMO el crecimiento es epitaxial, mientras que la capa de BTO para cualquier espesor siempre estarelajada. Las medidas de magnetización y transporte eléctrico indican un comportamientoferromagnético cerca a temperatura ambiente. Las histéresis magnéticas de las bicapas muestran uncomportamiento ferromagnético debido a la presencia del LSMO. Este trabajo fue soportadofinancieramente por el “Instituto de Nanociencia de Aragón”, Zaragoza, España, donde las muestrasfueron 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 7917COLCIENCIAS-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 atroom temperature by exploiting the elastic coupling between the two constituents, leading to extrinsicmagnetoelectric effects. We addressed to deposit the ferromagnetic phase of the La1−xSr xMnO3 and theferroelectric BaTiO3 for possible hybrid multiferroic heterostructure. We have optimized the growth

parameters for depositing La2/3Sr 1/3MnO3(LSMO)/BaTiO3(BTO)/(001) SrTiO3 by sputtering RF andDC, respectively, in pure oxygen atmosphere and a substrate temperature of 830°C. Keeping fixed themagnetic 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 andmagnetic properties on LSMO. From Reciprocal Space Maps (RSM) analysis, we found that forLSMO the growth is epitaxial, whereas BTO layer is always relaxed for any thickness. Magnetizationand electrical transport measurements indicate a ferromagnetic behaviour at temperature near 300 K.




Isothermal magnetic hysteresis loop of bilayers show ferromagnetic behaviour due to the presence ofthe 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 NovelMaterials (CENM), Research Projects: “Study of struc. and phys. properties in oxide materials andinterfaces as potential sensor and control systems”; No 110656933104 contract No.2013 -0002, CI

7917 COLCIENCIAS-UNIVALLE and CI 7978 UNIVALLE.




Síntesis y caracterización de nanocompositos de Au@Ag@rGO ysu aplicación en la degradación de los colorantes Naranja deMetilo y Rodamina B

Synthesis and characterization of nanocomposites ofAu@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 deSantander, Bucaramanga, Colombia


Resumen. En este trabajo, hemos desarrollado un método simple para la obtención de materialescompuestos de óxido de grafeno reducido (RGO) y nanopartículas Oro y Plata (Au @ AGNPS). Óxidode grafeno (GO) se preparó usando el método Hummer's y luego se redujo usando radiación demicroondas. Las nanopartículas Au y Ag se prepararon por el método de ablación in situ utilizando elsegundo 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 desus propiedades morfológicas, estructurales, ópticas y catalíticas. Para la degradación catalítica decolorantes 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 yRB, aproximadamente el 90 y 95%, respectivamente.

Abstract. In this work, we developed a simple method for obtaining composites of reduced grapheneoxide (rGO) and Gold and Silver Nanoparticles (Au@AgNPs). Graphene oxide (GO) was preparedusing Hummer´s method and then it was reduced using microwave radiation. Au and Ag nanoparticleswere prepared by in-situ ablation method using a second harmonic of a Nd:YAG laser on thedispersion of GO. Finally, GO was reduced using microwave radiation and the nanocompositeAu@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 asa model compound. This study reveals efficient catalytic activity of Au@Ag@rGO, for thedegradation of EBT and RB, about 90 and 95%, respectively.




Fabricación de un dispositivo basado en la resonancia de plamonesde superficie integrado y alimentado eléctricamente paraaplicaciones de biosensores

Fabrication of an integrated and electrically driven surfaceplasmon 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 laInnovación en Tecnología (3IT), Universidad de Sherbrooke, Sherbrooke, Québec, Canadá


Resumen. El desarrollo de dispositivos miniaturizados para la detección temprana de biomoléculasdañinas para los humanos y otros seres vivos es de gran importancia a los esfuerzos que abordan elcontrol y prevención de enfermedades. Se presenta el desarrollo de un dispositivo basado en laresonancia de plasmones de superficie (SPR) que ha sido integrado monolíticamente con una fuenteóptica de excitación de plasmones. La integración se logra mediante el empleo de un diodo de emisiónvertical (VLED) disponible comercialmente que fue recubierto con una capa de SiO 2 de 260 nm deespesor 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. Laseñal 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 cadauna. El análisis de las condiciones SPR dentro de cada ventana fue llevada a cabo con la ayuda de unsistema de imágenes hiperespectrales SPR de diseño personalizado. La calibración del dispositivo y su

respuesta fueron investigadas para muestras inmersas en soluciones acuosas salinas. Los resultadosrecogidos hasta la fecha indican que éste dispositivo es capaz de resolver cambios del Indice deRefracción de 9.5x10-5 RIU. Se discuten los posibles enfoques para el mejoramiento de éste resultadoy el aprovechamiento de las técnicas de producción escalables en la fabricación con costo atractivo dedispositivos SPR integrados monolíticamente para aplicaciones de biosensores.

Abstract. The development of miniaturized devices for rapid detection of biomolecules harmful tohumans 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) devicemonolithically integrated with a plasmon exciting optical source. The integration was achieved byemploying a commercially available vertical light emitting diode (VLED) coated with a 260 nm thicklayer 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 signalwas extracted in far field using a 2D nano-grating structure of Au. The device surface area of 10 mm x10 mm was divided into 25 windows, 1 mm x 1mm each. The analysis of SPR conditions within eachwindow was carried out with a custom designed hyperspectral SPR imaging system. The devicecalibration and response was investigated for samples immersed in saline water solutions. The resultscollected to date indicate that this device is capable of resolving refractive index changes of 9.5 x 10-5RIU. We discuss possible approaches towards improvement of this result and taking advantage of thescalable production techniques in the fabrication of cost-attractive monolithically integrated SPRdevices for biosensing applications.




Wear and Corrosion/Oxidation - WCO

Desgaste y Corrosión/Oxidación – WCO




Revisión de capas de carburos de metales de transición con altadureza y resistencia al desgaste

Review of transition metal carbides layers with high hardness andwear resistance

A Orjuela-Guerrero1, R Ardila-Rodríguez2 and R Rincón-Romero1 1 Ingeniería Mecánica Facultad de Ingeniería, Fundación Universitaria los libertadores, Colombia 2 Servicio Nacional de Aprendizaje SENA, Colombia


Resumen. En el presente trabajo se revisan recubrimientos de carburos de elementos de transición,obtenidos por medio de técnicas como Deposición Química de Vapor (CVD), Pulverizacióncatódica (Sputtering) y proyección térmica Combustible-Oxígeno de Alta Velocidad (HVOF),realizando análisis del efecto de los parámetros de depósito en la dureza, resistencia al desgaste ycoeficiente de fricción, respecto a las capas obtenidas mediante el proceso de difusión termoreactiva(TRD). El espesor de los recubrimientos obtenidos mediante TRD varía con la temperatura detratamiento y el contenido de carbono del sustrato, pero solo la temperatura afecta su dureza. En

procesos por Sputtering como la Deposición Física de Vapor (PVD), se pudo determinar que la durezase ve afectada por parámetros de depósito como la presión, el flujo de gas reactivo y el voltaje de

polarización. La dureza para capas de carburo obtenidas por TRD se encuentra dentro del rango dedurezas presentado por técnicas como PVD, aunque con esta técnica se pueden obtener valoresmayores de dureza como consecuencia de una alta concentración de esfuerzos dentro de la película.Los recubrimientos fabricados por sputtering muestran los menores valores de coeficiente de friccióncuando se presenta exceso de carbono en la película aumentando su lubricidad.

Abstract. In this paper we review some transition metal carbides (TMC), obtained through techniquessuch as Chemical Vapor Deposition (CVD), magnetron sputtering and thermal spray High SpeedOxygen Fuel (HVOF), analyzing the effect of deposition parameters in hardness, wear resistance andfriction coefficient with respect to layers produced by thermo-reactive diffusion process TRD. The

present work shows that the thickness of the coatings obtained by TRD varies with temperaturetreatment and the substrate carbon content but only temperature affects its hardness. In sputtering

processes like Physical Vapor Deposition (PVD), it was determined that the hardness is affected bydeposition parameters such as pressure, reactant gas flow and the bias voltage. Hardness values forcarbide layers obtained by TRD are within the ranges of hardness presented by techniques as PVD,

although this technique can obtain higher hardness values due to a high stress concentration within thefilm. Regarding the friction coefficient, the coatings produced by sputtering in most cases show lowervalues when an excess of carbon in the film is presented to increase its lubricity.






Mejoramiento de la resistencia al desgaste del acero inoxidable420 mediante el uso de un recubrimiento dúplex nitruración porplasma y nitruro de titanio

Wear resistance enhancement of stainless steel 420 using a duplexcoating of plasma nitriding and titanium nitride

J P Molina-Rúa1, G Bejarano-Gaitán1, F J Bolivar1 1 Centro de InvestigaciónInnovación y Desarrollo de Materiales (CIDEMAT), Universidad deAntioquia, Medellín, Colombia


Resumen. El acero inoxidable 420 ha sido utilizado en estado templado para la fabricación deherramientas 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 deuso, cuando están piezas son utilizadas en condiciones severas de trabajo. El objetivo principal de estainvestigación fue el de mejorar la dureza y resistencia al desgaste del acero inoxidable 420 aplicandoun tratamiento superficial dúplex consistente en su nitruración por plasma pulsado y la posteriordeposición de un recubrimiento duro de nitruro de titanio TiN. Previo a la deposición del TiN, lossustratos de acero 420 se sometieron a un proceso de nitruración por plasma pulsado durante 8 horas

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 lacorrosión de la muestra de acero sin recubrir y tratada con el recubrimiento dúplex se determinómediante mediciones de impedancia electroquímica (EIS) y curvas de polarización, para lo cual seutilizó una solución de fluido simulado (SBF). La muestra recubierta presentó una dureza de 17,4 GPafrente 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 potencialde corrosión tres veces mayor que el acero sin recubrimiento, sugiriendo una mayor resistencia a lacorrosión del acero recubierto. Con base en estos resultados primarios, los tratamientos dúplex son unaapropiada estrategia para mejorar la resistencia al desgaste y a la corrosión del acero inoxidable 420, yque probablemente permitirían una utilización más eficiente y económica en muchas aplicacionesindustriales.

Abstract. Hardened stainless steel AISI 420 has been used for manufacturing of cutting tools, polymerextrusion dies and for dental and surgical instrumentation, among other. However, its relatively lowhardness and wear resistance leads to a short lifetime, when this steel is used under severe workconditions. The main objective of this research was to improve the hardness and wear resistance ofstainless steel 420 by applying a surface duplex treatment consisting of pulsed plasma nitriding andsubsequent deposition of a hard coating of titanium nitride. Prior to the deposition of TiN, 420 steelsubstrates 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 themagnetron sputtering technique, using a titanium target. The microstructure, chemical and phasecomposition were evaluated by scanning electron microscopy (SEM), Dispersive X-ray Energy




Spectroscopy (EDX), X-ray Diffraction (XRD) and Microraman Spectroscopy. The corrosion behaviorof the uncoated sample and treated with the duplex coating was determined by ElectrochemicalImpedance 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 theuncoated 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 duplextreatments are an appropriate strategy to improve the wear and corrosion resistance of 420 stainlesssteel, and probably could enable a more efficient and economical use in many industrial application.




Recubrimientos de alúmina y dióxido de titanio depositados através de rociado térmico

Alumina and titanium dioxide coatings deposited through thermalspray

A Santos1, A Remolina2 and J Marulanda1 1 Facultad de Ingeniería Mecánica, Universidad Pontificia Bolivariana SeccionalBucaramanga, Colombia2 Facultad de Ingeniería Mecánica, Universidad Tecnológica de Pereira, Risaralda, Colombia


Resumen. Este proyecto busca comparar el comportamiento de la dureza y la resistencia al desgasteabrasivo 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 realizancon base en las normas ASTM E384-11 (Standard Test Method for Knoop and Vickers Hardness ofMaterials) y la ASTM G65-04 (Standard Test Method for Measuring Abrasion Using the DrySand/Rubber Wheel Apparatus). Los resultados obtenidos muestran que la microdureza no varía con lacarga utilizada para realizar el ensayo; además el tratamiento térmico de temple-revenido y losrecubrimientos con alúmina y dióxido de titanio, nanoparticulado, incrementan está propiedadmecánica superficial en un 21.73, 220.33 y 144.76% respectivamente. Con respecto a la resistencia aldesgaste abrasivo se observó que la cantidad de material perdido aumenta linealmente con la distanciarecorrida; también se determinó que el tratamiento térmico de temple-revenido y los recubrimiento conalúmina y dióxido de titanio disminuye en promedio un 12.86, 39.57 y 29.31% respectivamente elvolumen de material desprendido durante el ensayo.

Abstract. This project aims to compare the behaviour of hardness and abrasive wear resistance ofAISI 1045 steel when is coated with aluminium dioxide (Al2O3) or titanium dioxide (TiO2) ofnanometric 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 TestMethod for Knoop and Vickers Hardness of Materials) and ASTM G65-04 (Standard test method formeasuring abrasion using the dry sand/rubber wheel apparatus). The obtained results show that microhardness do not vary with the used load to perform the test; also the heat treatment of hardening-tempering and the alumina and titanium dioxide coatings, nanoparticulate, increase this superficialmechanical 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; itwas also determined that the heat treatment of hardening-tempering and alumina and titanium dioxidedecreases on average 12.86, 39.57 and 29.31% respectively the volume of released material during thetest.




Ensuciamiento generado por un crudo pesado colombiano sobreun acero al carbono bajo condiciones de precalentamiento

Formation of fouling deposits on a carbon steel surface fromcolombian heavy crude oil under preheating conditions

D A Muñoz-Pinto1, S M Cuervo-Camargo1, M Orozco-Parra1, D A Laverde-Cataño1, SJ García-Vergara1 and C E Blanco-Pinzón2 1 Grupo de Investigaciones en Corrosión, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga,Colombia2 Grupo Integridad Mecánica de Activos (CEO), Instituto Colombiano del Petróleo (ICP – VIN), Piedecuesta, Colombia


Resumen. El ensuciamiento en intercambiadores de calor definido como la acumulación de materialno deseado en las superficies produce con el paso del tiempo incrementos en la caida de presión y engeneral 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 generadosobre 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 adifferentes temperaturas y tiempos de exposición. Para evaluar los depósitos sobre la superficie delmaterial, las muestras de acero fueron caracterizadas por análisis gravimétrico y MicroscopíaElectrónica 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 alcalinosen la superficie de las muestras. La temperatura y el tiempo de exposición, modularon el fenómeno deensuciamiento, siendo la temperatura la variable más influeyente en el proceso y la que determina elmecanismo de ensuciamiento.

Abstract. Fouling in heat exchangers is produced by the deposition of undesired materials on metalsurfaces. As fouling progresses, an increase in pressure drop and heat transfer resistance is observedand, 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 ofcertain salts, and some corrosion processes. In order to understand the formation of fouling depositsfrom Colombian heavy oil (API≈12.3) on carbon steel SA 516 Gr 70, a batch stirred tank reactor wasused. 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 werecharacterized by gravimetric analysis and Scanning Electron Microscopy (SEM). On the exposedsurfaces, the results revealed an increase in the total mass derived from the deposition of saltcompounds, iron oxides and alkaline metals. In general, fouling was modulated by both thetemperature and the reaction time, but under the experimental conditions, the temperature seems to bethe predominant variable that controls and accelerates fouling.






Análisis superficial y caracterización mecánica de películasdelgadas de bisulfuro de tungsteno titanio WS2-Ti depositadas pormedio de magnetrón Co sputtering a diferentes concentraciones de

titanio

Surface analysis and mechanical characterization of titaniumdoped tungsten disulphide (WS2-Ti) thin films deposited bymagnetron 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


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 seestudió el efecto de diferentes cargas en las propiedades mecánicas de la película, generando un perfilde 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 microscopiaelectrónica de barrido. Se observó la generación de grietas radiales asociadas con delaminación y fallaadhesiva. Este procedimiento permitió evaluar la carga crítica de adhesión y determinar elcomportamiento de la tenacidad a la fractura de la película delgada. Además se determinó el perfil deesfuerzos a partir del modelo de contacto tipo Hertziano usando la dureza y módulo de elasticidadobtenidas 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 weredetermined (thickness, roughness and intrinsic stress). Subsequently the effect of different loads in themechanical properties of the films were studied, generating a hardness profile, determining theinfluence of the substrate on the mechanical properties of the system, using the Korsunsky model andevaluating the indentation impression using scanning electron microscopy. The generation of radialcracks was observed associated to delamination and adhesive failures. This procedure allowed theevaluation 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 thehardness and the elastic moduli obtained from the Oliver and Pharr model.




Influencia de la temperatura de nitruración en el desempeñoelectroquímico del acero 316L en solución corporal simulada

Influence of nitriding temperature in the electrochemicalperformance of 316L steel in simulated body solution

D S Galeano-Osorio1, H A Estupiñán1, J Manuel-Vélez1, A Mello- da-Silva2, S Vargas3 and Ro Ospina2 1 Universidad Nacional de Colombia, Medellin, Colombia2 Centro Brasilero de Pesquisas Físicas, Rio de Janeiro, Brasil3 Ion Heat S.A.S., Colombia

E-mail: [email protected]. Se nitruraron iónicamente muestras de acero 316L, fijando el tiempo a 2h y variandotemperatura de nitruración (380°C, 400°C, 420°C). Se investigó la fase formada y el comportamientoelectroquímico 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 microestructurade la temperatura, iniciándose su degradación a 10h; y hallando mediante XPS evolución de especiesde CrN/FeN en las superficies. Las curvas de polarización mostraron un aumento en la resistencia a lacorrosión 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 presenteen la superficie; la nitruración aumentó Rp, aún mas a 400°C, decreciendo a 10h; todas las muestrasnitruradas a 2h aumentaron la impedancia. El proceso de nitruración iónica mejoró la resistencia a lacorrosión 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 wasvaried (380°C, 400°C, 420°C). The phase composition and electrochemical behavior in SBF of thenitrided surfaces were investigated and the results were compared with those obtained for HNS and atreatment carried out for 10h. The processes yielded S phase and their microstructure depended on thetemperature, appearing its degradation at 10 hours, and finding by XPS evolution of CrN and FeN onthe 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 ofCrN and FeN. Electrochemical impedance spectroscopy gave information about the mechanism ofdissolution 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 nitridessample 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 corrosionresistant in SBF in comparison to HNS with nitrogen in its whole volume.




Análisis de Falla Rotor de Cavidades Progresivas conrecubrimiento 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, UniversidadPedagógica y Tecnológica de Colombia, Colombia


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 observaroncambios localizados en la microestructura del sustrato, producto de afectaciones térmicas, en dichoslugares, luego del agrietamiento del recubrimientos duro de cromo, lo cual permitía el contacto deagentes 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 lazona martensítica actúa como ánodo mientras que la matriz bainítica actúa como cátodo, al presentarsegran diferencia en los tamaños de las zona involucradas, el proceso ocurre rápidamente. Teniendo encuenta que el cromo del recubrimiento actúa anódicamente comparado con el sustrato, se presentó undeterioro en este en las zonas localizadas justo encima de los cambios microestructurales, actuandocomo 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 wasaffected by corrosion and wear, for the development of fault analysis proceeded to the characterizationof materials present, by metallographic analysis, composition will be reflected chemistry, hardness andelectron microscopy. During the characterization microestrcutura located on the substrate, the productof thermal damages, in such places, then cracking the hard chromium coatings, which allowed changesoutsiders contact with the substrate galvanic corrosion is gender were observed due to themicrostructural 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 chromiumacts 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 andlocalized wear of the coating.




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


Resumen. El interes por el estudio de los procesos de oxidación en el cobre metàlico, surge de lanecesidad de usar el cobre como conductor tèrmico y aislante elèctrico a la vez en aplicaciones detransferencia térmica. Se diseño y construyo varios prototipos de calentadores en los que la resistenciaelèctrica 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 detranferencia de calor. El oxido que se forma en la superficie, es un semiconductor, que se constituye enel material aislante entre la resistencia eléctrica y la superficie de cobre. Estudios eléctricos ytermogravimètricos para la oxidación del cobre en aire y oxigeno, muestran que para la dependencia delas tasas de oxidación, se han identificado diferentes procesos para la oxidación del cobre: difusión enel 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 thecopper as thermal conductor and electrical isolate at the same time, in thermal transferenceapplications. Particulary has been designed and builded devices of heater in which the electricresistance, is in direct contact whith the copper oxidated surface, obtaining the major thermal couplingand therefore the optimal temperature control, minimizing the loss by heat tranference. The oxide thatis 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 thedependence of oxidation rates, different processes can be identified: bulk diffusion, grain-boundarydiffusion, and surface control with whisker growth.






Efecto corrosivo de los tipos de terreno en los sistemas de puestas atierras más usados (cobre y acero inoxidable) para muestras desuelos locales de la ciudad de Tunja (Colombia) mediante técnicas

electroquímicas

Corrosive effect of the type of ground in the systems of groundingmore used (copper and stainless steel) for local soil samples fromthe city of Tunja (Colombia), by means of electrochemicaltechniques

L Guerrero1

, Y Salas2

, J Blanco3

and F Medina3

1 Universidad Pedagogica y Tecnológica de Colombia, Tunja, Colombia2 Group Research on Energy and Materials, Universidad Antonio Nariño, Colombia


Resumen. En este trabajo se utilizaron técnicas electroquímicas para determinar el comportamientofrente a la corrosión de electrodos base cobre y acero inoxidable, usados en puestas a tierra variando eltipo de suelo con el que reaccionarían. Se encontró una variación leve pero significativa en lavelocidad de corrosión, resistencia a la polarización lineal y parámetros del circuito equivalente en latécnica de espectroscopía de impedancias electroquímica. Los electrolitos en los suelos es levementediferente según el estudio de laboratorio, pero se notó la influencia en la capacidad de retención deagua, 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 elcobre, aunque la velocidad de corrosión sin importar el tipo de suelo, era mucho mayor para loselectrodos en base a acero inoxidable, en varios órdenes de magnitud.

Abstract. In this work electrochemical techniques were used to determine the corrosion behaviour ofcopper and stainless steel electrodes, used in grounding varying soil type with which they react. Aslight but significant change in the corrosion rate, linear polarization resistance and equivalent

parameters in the technique of electrochemical impedance spectroscopy circuit. Electrolytes in soils isslightly different depending on laboratory study, but the influence was noted in the retention capacityof 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 ofthe type of soil, was much higher for electrodes based on stainless steel, by several orders ofmagnitude.




Evaluación electroquímica del comportamiento frente a lacorrosión para acero estructural SAE 1005 expuesto a dosatmósferas diferentes (urbana e industrial) y comparación con

mediciones gravimétricas de corrosión atmosférica

Electrochemical evaluation of the corrosion behavior forstructural steel SAE 1005 exposed to two different atmospheres(urban and industrial) and comparison with atmosphericcorrosion gravimetric measurements

Y Salas1

, C Torres1

, A Palacios1

and D Mesa1

1 Group Research on Energy and Materials, Universidad Antonio Nariño, Colombia


Resumen. La corrosión atmosférica es un fenómeno que vemos todos los días en nuestro entorno quese presenta debido a la contaminación ambiental que generamos, en la actualidad existe muy pocainformación 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 secorroe más rápido. Para analizar este fenómeno muestras realizadas en acero SAE 105 fueronexpuestas durante diez meses a la atmósfera en los municipios de Tunja y Nobsa (un ambiente urbanoy la otra atmósfera industrial), se realizó un monitoreo para verificar la cantidad de tiempo que seexpone 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 acabo para calcular la velocidad de corrosión y resistencia a la polarización, también se llevó a cabo elmétodo gravimétrico para comparar lo que era la cantidad de masa perdida durante el tiempo deexposición de cada una de las muestras.

Abstract. The Atmospheric corrosion is a phenomenon we see every day in our environment thatarises due to environmental pollution we generate, there is currently very little information onatmospheric corrosion in the department of Boyacá and in general, in Colombia. The aim of this paperis 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 theatmosphere in the municipalities of Tunja and Nobsa (a urban atmosphere and other industrialatmosphere) 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. Forthe analysis of these samples electrochemical tests were carried out to calculate the rate of corrosionand resistance to polarization, also the gravimetric method be conducted to compare what was theamount of mass lost during the time of exposure to each of the samples.




Breve revisión de las técnicas y desafíos técnicos en el estudio delefecto del hidrógeno en aleaciones de ingeniería

Brief review of techniques and technical challenges studying theeffects of hydrogen on engineering alloys

L F Lemus1, J M Matsushita1 and A D Martinez1 1 Centro de Tecnologia Halliburton Brazil, Rio de Janeiro, Brazil2 Universida de Santander, Bucaramanga, Colombia3 Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia


Resumen. La interacción del hidrógeno con metales y aleaciones afecta severamente diversasindustrias incluyendo la química, petroquímica, producción de petróleo, transporte y almacenamientode hidrógeno. Al interaccionar con los constituyentes presentes en la red cristalina de los metales, sumicroestructura y con los gradientes de tensión, el hidrógeno puede generar deterioro de las

propiedades mecánicas. En condiciones adecuadas, el hidrógeno puede promover mudanzasmicroestructurales, modificación de propiedades fisicoquímicas e inclusive reaccionar químicamentecon 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 paraalmacenamiento seguro de hidrógeno. Consecuentemente, es de gran interés caracterizar y medir lasmodificaciones en las propiedades de ingeniería inducidas en el material durante la exposición alhidrógeno. En este trabajo presenta una breve revisión de las técnicas experimentales más ampliamenteusadas para estudiar fragilización, aprisionamiento, difusión y almacenamiento que resultan de lainteracción del hidrógeno con las aleaciones metálicas de interés en la ingeniería. Incluyedescripciones de los resultados que pueden ser típicamente obtenidos, su interpretación y los

problemas experimentales más frecuentemente encontrados cuando se ejecutan los procedimientos deensayo.

Abstract. The interaction of hydrogen with metals and alloys greatly affects several industries,including chemical, petrochemical, oil production, and hydrogen transport and storage. Whenhydrogen interacts with the crystal lattice, microstructures, and stress gradients, the material canundergo a degradation of mechanical properties. Under appropriate conditions, hydrogen can promotemicrostructural modifications, physiochemical properties modifications, and even react with thealloying elements to form additional phases, such as gases or hydrides. This effect makes the use ofmetal 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 thematerial during hydrogen exposure. This paper presents a brief review of widely used experimentaltechniques to study embrittlement, trapping, diffusion, and hydride formation that result from theinteraction 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 frequentlyencountered when performing test procedures.

Book Abstracts 3rd IMRMPT

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