Scielo RSS <![CDATA[Revista mexicana de física]]> http://www.scielo.org.mx/rss.php?pid=0035-001X20140001&lang=es vol. 60 num. 1 lang. es <![CDATA[SciELO Logo]]> http://www.scielo.org.mx/img/en/fbpelogp.gif http://www.scielo.org.mx <![CDATA[<b>Improved spatial resolution in time-resolved transillumination imaging using temporal extrapolation with the cumulant expansion solution to the transport equation</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2014000100001&lng=es&nrm=iso&tlng=es This paper presents results of a time-resolved transillumination imaging method using temporal extrapolation. The temporal extrapolation is performed with the cumulant expansion solution to the transport equation. The results obtained are compared to results of the same method but using the diffusion approximation solution. It is found that the results are consistent but that the cumulant expansion method gives better resolution, by a factor of approximately 3, for the imaging process, because it gives a better estimation of the photon contribution for shorter integration times.<hr/>Este artículo presenta resultados de un método para la formación de imágenes resueltas temporalmente mediante la transmisión de luz usando una extrapolación temporal. La extrapolación temporal se realiza mediante la solución a la ecuación de transporte mediante la expansión en cumulantes. Los resultados obtenidos se comparan con los resultados del mismo método pero usando la solución mediante la aproximación de difusión. Se encuentra que los resultados son consistentes pero la el método usando la expansión en cumulantes da mejor resolución, en un factor de aproximadamente 3, para el proceso de formación de imágenes, esto debido a que da una mejor estimación de la contribución de los fotones con tiempos de integración menores. <![CDATA[<b>Experimental accelerated method for determining fatigue in aluminum 2024 alloy</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2014000100002&lng=es&nrm=iso&tlng=es The time of developing a main fatigue crack resulting in a fracture represents only 10 to 30% of the life of a specimen. The method proposed by Paris and Erdorgan analyzes the kinetics of developing a main fatigue crack based on the theoretical framework of fracture mechanics. However, this method cannot be applied to fully analyze the crack incubation process stage, which is a fundamental part of the specimen life time according to this theory. Therefore we propose to solve this problem of fracture mechanics approach by means of a high resolution photometric and phase analysis for structure images (PHASI), evaluating the life of the material by analyzing structural damage of the specimen surface fragments by PHASI, experimentally constructing fatigue curves using 2-4 specimens and photometrically analyzing the specimen surfaces before and after the tests.<hr/>Al momento de desarrollarse una grieta magistral como resultado de un proceso de fatiga, se representa solo un 10 al 30 % de la vida del espécimen. El método propuesto por Paris y Erdogan analiza la cinética de desarrollo de una grieta causante de la fractura por fatiga, dentro del marco teórico de la mecánica de la fractura. Sin embargo, de acuerdo a esta teoría, este método no es aplicable para analizar completamente la etapa del proceso de incubación de la grieta, que es una parte fundamental del tiempo de vida del espécimen. Por lo tanto, se propone para resolver esta inconsistencia de la mecánica de la fractura, un método fundamentado en el análisis fotométrico de imágenes estructurales (PHASI), evaluando la vida del material por análisis del daño estructural de los fragmentos superficiales del espécimen, y construyendo experimentalmente las curvas de fatiga usando 2-4 especímenes, y analizando fotométricamente las superficies del material antes y después de los ensayos de fatiga. <![CDATA[<b>One pot synthesis of PbS/Cu<sub>2</sub>S core-shell nanoparticles and their optical properties</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2014000100003&lng=es&nrm=iso&tlng=es The synthesis of PbS/Cu2S core-shell nanoparticles with emission on the visible range and with improved luminescence properties was carried out by the colloidal solution-phase growth method by using simple stabilizers such as trisodium citrate and 3-mercaptopropionic acid. The core shell arrangement for particles with different crystalline structure was achieved, in addition this is the first report related to the synthesis PbS/Cu2S core-shell system. The data obtained from absorption spectra, PL spectra, and HRTEM image provided direct proof of the formation of PbS core with size around 11 nm and Cu2S shell of 5 nm thickness. According to the UV-vis absorption and PL spectrum, the optical characteristics observed in the synthesized material correspond to a PbS/Cu2S system that has a higher confinement effect than the pure PbS nanoparticles. The QY was improved in 15 % from PbS to PbS/Cu2S nanoparticles. The estimated band (HOMO-LUMO) alignment determined by CV measurements corresponds to a type-I core shell arrangement. <![CDATA[<b>Propiedades de transporte en el transistor</b> <b>δ-FET</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2014000100004&lng=es&nrm=iso&tlng=es El transporte electrónico en el transistor δ-FET ha sido estudiado en GaAs. Se utiliza un modelo teórico del transporte basado en la estructura electrónica para calcular su movilidad y conductividad. Los resultados muestran que las propiedades eléctricas del δ-FET dependen de los parámetros intrínsecos del dispositivo (la position del pozo delta dopado y la densidad del bulto) y de la magnitud del potencial de contacto. Tales resultados son útiles en aplicaciones con dispositivos insensibles a la temperatura.<hr/>Electron transport in the δ-FET transistor has been studied in GaAs. A theoretical model of transport based on the electronic structure is used to calculate mobility and conductivity. Results show that the electrical properties of δ-FET depend on device intrinsic parameters (position of delta-doped quantum well, background density) and the magnitude of the voltage contact. Such results are useful in applications in temperature-insensitive devices. <![CDATA[<b>Aluminum-doped ZnO polycrystalline films prepared by co-sputtering</b> <b>of a ZnO-Al target</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2014000100005&lng=es&nrm=iso&tlng=es Aluminum-doped Zinc oxide polycrystalline thin films (AZO) were grown on 7059 Corning glass substrates at room temperature by co-sputtering from a ZnO-Al target. The target was designed as follows, high purity elemental Aluminum was evaporated onto a ZnO target covering small areas. The structural, optical, and electrical properties were analyzed as a function of Al content. The Al doped ZnO polycrystalline films showed an n-type conductivity. It was found that the electrical resistivity drops and the carrier concentration increases as a consequence of Al incorporation within the ZnO lattice. In both cases the changes are of several orders of magnitude. From the results, we conclude that, using these ZnO-Al targets, n-type Al doped ZnO polycrystalline films with high transmittance and low resistivity can be obtained.<hr/>Películas delgadas policristalinas de óxido de zinc impurificadas con aluminio fueron crecidas en substratos de vidrio Corning 7059 a temperatura ambiente por Co-erosión catódica a partir de un blanco de ZnO-Al. El diseño del blanco fue el siguiente: Aluminio de alta pureza fue evaporado sobre el blanco de ZnO cubriendo pequeñas áreas. Las propiedades estructurales, ópticas y eléctricas se analizaron en función del contenido de A1. Las películas policristalinas de ZnO impurificadas con A1 presentan una conductividad tipo n. Se encontró que la resistividad eléctrica de las películas disminuye y la concentración de portadores aumenta, como resultado de la incorporación de A1 dentro de la matriz de ZnO. En ambos casos, los cambios son de varios órdenes de magnitud. Partiendo de estos resultados, se concluye que usando este tipo de blancos de ZnO-A1, se pueden obtener películas policristalinas de ZnO impurificadas con Al con una alta transmitancia y baja resistividad. <![CDATA[<b>A physical interpretation of fractional calculus in observables terms</b>: <b>analysis of the fractional time constant and the transitory response</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2014000100006&lng=es&nrm=iso&tlng=es This work presents the analysis of the fractional time constant and the transitory response (delay, rise, and settling times) of a RC circuit as a physical interpretation of fractional calculus in observables terms, the definition of Caputo fractional derivative is applied. The physical interpretation of these observables allows a clearer understanding of the concept of fractional derivative.<hr/>Este trabajo presenta el análisis de la constante de tiempo transitoria y de la respuesta en frecuencia (tiempo de retraso, elevación y asentamiento) de un circuito RC como una interpretación física del cálculo fraccionario en términos de estos observables, la definición de derivada fraccionaria de Caputo es aplicada. La interpretación física de estos observables permite tener un entendimiento claro del concepto de derivada fraccionaria. <![CDATA[<b>First-principles study of electronic structure of Bi<sub>2</sub>Sr<sub>2</sub>Ca<sub>2</sub>Cu<sub>3</sub>O<sub>10</sub></b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2014000100007&lng=es&nrm=iso&tlng=es We present for the first time the electronic structure calculation of Bi2Sr2Ca2Cu3O10 compound in the tetragonal structure (space group 14/mmm). We used the Local Density Approximation (LDA) as in the Wien2k code. We analyze in detail the band structure, density of states, and Fermi surface (FS) for this compound. The FS calculated shows the feature known as the Bi-O pocket problem which we associate with the interaction of the Cu2-O2 and Bi-O4 planes through O3 atoms. However, our FS in the nodal direction is in very good agreement with the FS measured using angle-resolved photo-emission spectroscopy (ARPES). This calculation is useful, since Bi2Sr2Ca2Cu3O10 compound show a transition to the superconducting state at ~ 110 K and to date there are no reports in the literature of its electronic structure known to us. <![CDATA[<b>Geophysical exploration to estimate conductivity and permittivity model of an excavated soil block</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2014000100008&lng=es&nrm=iso&tlng=es An electrical módel fór a real stratified sóil blóck is proposed in this paper. The módel is suitable tó estimate the physical properties óf electrical cónductivity and permittivity, as well as the thickness óf each óf the layers óf the subsóil. Fór the estimatión, we implement a methódólógy based ón the efficient numerical sólutión óf the Takahashi et al. infinite integrals fór calculating the vector pótentials at the sóil surface. Fór the truncatión óf the infinite integrals, a new expónential based truncatión criterión is própósed. Subsequently, tó evaluate a móre accurate fitting óf the apparent resistivity curves óbtained by measurements and by the Takahashi et al., integrals, twó numerical óptimizatión techniques based ón genetic algórithms, and least squares methód are implemented fór accuracy assessment. Finally, a fórmal quantitative validatión methódólógy is presented in this paper based ón the cómparisón óf the numerical óptimizatión results with respect tó a data set óbtained by direct measurements óf the electrical resistivity ón the vertical excavatión profiles ón each subsurface layer dówn the experimental wórkstatións named Site-1, 2, ... 4.<hr/>En este artículo se propone el modelo eléctrico de un bloque de suelo real estratificado basado en la estimación de sus propiedades físicas de conductividad y permitividad eléctrica así como del grosor de cada una de las capas de tierra que conforman el subsuelo. Para dicha estimación, se implementa una metodología basada en la solución numérica eficiente de las integrales infinitas de Takahashi et al. para el cálculo del potencial vectorial en la superficie del subsuelo. Para la evaluación numérica de estas integrales infinitas se propone un criterio de truncamiento basad en la función exponencial. Posteriormente, para encontrar el ajuste más preciso entre las curvas de resistividad aparente obtenidas por mediciones y por la solución numérica de dichas integrales, se utilizan por comparación dos técnicas de optimización numérica basadas tanto en algoritmos genéticos como en mínimos cuadrados. Finalmente, se presenta una validación cuantitativa formal de la metodología aquí propuesta basada en la comparación de los resultados obtenidos de la optimización numérica con respecto a los nuevos datos de resistividad eléctrica obtenidos por medición directa sobre los perfiles verticales de cada una de las capas del subsuelo en las excavaciones realizadas bajo las estaciones de trabajo experimentales denominadas como Sitio-1, 2,. . . 4. <![CDATA[<b>Láser de Brillouin con cavidad corta de fibra estabilizado pasivamente en la resonancia de bombeo por fenómeno de auto-encadenamiento</b> <b>por inyección óptica</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2014000100009&lng=es&nrm=iso&tlng=es Presentamos un láser de Brillouin con cavidad corta de fibra, el cual es estabilizado pasivamente en la frecuencia de resonancia del bombeo utilizando el fenómeno del auto-encadenamiento por inyección óptica. Demostramos un simple y eficiente algoritmo para el ajuste de la doble resonancia en la corta cavidad del láser de Brillouin de fibra. El láser de Brillouin demostró una operación de frecuencia única, estable en la frecuencia del bombeo hasta de 3 minutos y emisión de Stokes con un ancho de línea menor a 1.2 kHz.<hr/>We demonstrate a short cavity Brillouin fiber ring laser, which is passively stabilized at pump resonance frequency by using self-injection locking phenomena. Simple and efficient algorithm for the adjusting of the double resonance in short cavity Brillouin fiber laser is offered. Locked Brillouin laser exhibited stable single frequency operation at pump wavelength up to 3 minutes and Stokes radiation with linewidth less than 1.2 kHz. <![CDATA[<b>Thermodynamic response functions and Maxwell relations for a Kerr black hole</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2014000100010&lng=es&nrm=iso&tlng=es Assuming the existence of a fundamental thermodynamic relation, the classical thermodynamics of a black hole with mass and angular momentum is given. New definitions of the response functions and TdS equations are introduced and mathematical analogous of the Euler equation and Gibbs-Duhem relation are founded. Thermodynamic stability is studied from concavity conditions, resulting in an unstable equilibrium at all the domain except for a region of local stable equilibrium. The Maxwell relations are written, allowing to build the thermodynamic squares. Our results shown an interesting analogy between thermodynamics of gravitational and magnetic systems. <![CDATA[<b>Right- and left-handed twist in optical fibers</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2014000100011&lng=es&nrm=iso&tlng=es The effect of twist-induced variation of the output state of polarization on clockwise and counterclockwise torsion was measured in two standard optical fibers made by different manufacturers. It was found that standard fiber samples may exhibit a different twist-induced polarization performance for right- and left-handed twists. In this work we compare the results obtained for two commercial fibers using linearly polarized input signals with azimuth angles between 0 and 150°, within the 1520-1570 nm spectral range. In all cases these results could be described using the same theoretical model. We demonstrate that the different behavior observed for right- and left-handed twists for one of the samples can be explained by the presence of a residual torsion. <![CDATA[<b>Generation of solutions of the Hamilton-Jacobi equation</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2014000100012&lng=es&nrm=iso&tlng=es It is shown that any function G(q i ,p i , t), defined on the extended phase space, defines a one-parameter group of canonical transformations which act on any function f (q i , t), in such a way that if G is a constant of motion then from a solution of the Hamilton-Jacobi (HJ) equation one obtains a one-parameter family of solutions of the same HJ equation. It is also shown that any complete solution of the HJ equation can be obtained in this manner by means of the transformations generated by n constants of motion in involution.<hr/>Se muestra que cualquier función G(q i , p i , t), definida en el espacio fase extendido, define un grupo uniparamétrico de transformaciones canónicas las cuales actúan sobre cualquier función f (q i , t), de tal manera que si G es una constante de movimiento entonces a partir de cualquier solución de la ecuación de Hamilton-Jacobi (HJ) uno obtiene una familia uniparamétrica de soluciones de la misma ecuación de HJ. Se muestra también que cualquier solución completa de la ecuación de HJ puede obtenerse de esta manera por medio de las transformaciones generadas por n constantes de movimiento en involución. <![CDATA[<b>Estimación de parámetros concentrados de un proceso estocástico de segundo orden</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2014000100013&lng=es&nrm=iso&tlng=es En este artículo se desarrolla un filtro digital estocástico como estimador - identificador basado en el segundo momento de probabilidad, de acuerdo con un modelo estocástico de segundo orden considerado, que generalmente es aplicado en la física estocástica para sistemas con perturbaciones tales como Van der Pol, Schrödinger y Bernulli. El diseño consiste en formular el modelo con una ecuación de estados con salida acotada y estacionaria basado en la descripción de martingalas y el operador estocástico de esperanza matemática. En los resultados de diseño se desarrollaron las fórmulas de covarianza y varianza para calcular los parámetros concentrados aplicados en el modelo generalizado. El diseño del estimador se describió en manera recursiva, de acuerdo a las condiciones de estacionariedad, para ser implementado en un sistema digital con recursos computacionales mínimos. La convergencia de los parámetros permite observar que la variable de salida identificada cuenta con un error que tiende a cero. Los resultados gráficos se obtuvieron usando MatLab como plataforma de simulación.<hr/>In this paper develops a stochastic digital filter as identification with estimation technique considering the second probability moment, with respect to a second order model applied on stochastic physics such as Van der Pol, Schrödinger and Bernulli equation with perturbations. The mathematical design considered the Martingale form and mathematical expectation into state space model with stationary conditions and bounded output. The variance and covariance are used for internal parametres description model and its recursive form allows implementing into a digital system with minimum computational resources. The parametres estimation results are included into model proving that the convergence answer tends to reference signal, and in consequence, the error tends to cero. The graphical results were obtained using the MatLab software as a platform simulation. <![CDATA[<b>Black holes from Myers-Perry solution</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2014000100014&lng=es&nrm=iso&tlng=es From the five dimensional Myers-Perry solution and consider that de metric MP corresponding to the Kaluza-Klein ansatz (zero mode), we obtained 4D solution with non-minimally coupled scalar and electromagnetic fields, characterized by three parameters, r0 , a, b, related to the mass, angular momentum and electromagnetic field, respectively and proposing that the 4D solution is a solution type black hole. Then for a ≠ 0, b = 0 the electromagnetic field vanishes and the black hole is stationary. For a = 0, b ≠ 0 the solution is static with electric field. If a ≠ 0, b ≠ 0 the solution is stationary with electric field and, due to the rotation, a magnetic field appears. The scalar field that arises from the dimensional reduction is present in all cases. At infinity the solution is asymptotically flat and the trace of the scalar field get lost, turning out that this solution is in agreement with the no hair conjecture. <![CDATA[<b>Graphite thin film characterization using a simplified resonant near field scanning microwave microscope</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2014000100015&lng=es&nrm=iso&tlng=es We describe a highly simplified design for a coaxial resonant near field scanning microwave microscope operating at 7.4 GHz configured to measure surface resistance and obtain topographic images with micrometer resolution. This design for a resonant probe tip combined with a highly stable mechanical system developed to rapidly tune the resonant frequency enables a simplified and effective approach to implementing near field microwave microscopy. We present images and measurements performed on a non-uniform granular graphite film sample and the surface resistance results agree with data in the literature.<hr/>Presentamos una descripción del diseño de un microscopio de microondas altamente simplificado de exploración por barrido con resonador coaxial que opera en el campo cercano a 7.4 GHz configurado para la medición de la resistencia superficial y la obtención de imágenes topográficas con resolución micrométrica. El diseño de una sonda altamente estable permite la sintonización rápida de la frecuencia de resonancia mediante un sistema mecánico, y esto hace posible una implementación eficiente de la microscopía de microondas de campo cercano. Las imágenes y mediciones presentadas corresponden a una película de grafito granular no uniforme cuya resistencia superficial medida concuerda con los datos reportados en la literatura.