Revista mexicana de física

Stability of thermal structures with an internal heating source

We study the thermal equilibrium and stability of isobaric, spherical structures having a radiation source located at their center. The thermal conduction coefficient, external heating and cooling rates are represented as power laws of the temperature. The internal heating decreases with distance from the source r approximately as ~ exp(-τ)/r², τ being the optical depth. We find that the influence of the radiation source is important only in the central region, but its effect is enough to make the system thermally unstable above a certain threshold central temperature. This threshold temperature decreases as the internal heating efficiency increases, but, otherwise, it does not depend on the structure size. Our results suggest that a solar-like star migrating into a diffuse interstellar region may destabilize the surrounding medium.

En este trabajo estudiamos el equilibrio térmico y la estabilidad de estructuras isobáricas y esféricas que tienen una fuente de radiación en su centro. La conducción térmica y las tasas de calentamiento externo y enfriamiento son representadas como leyes de potencia de la temperatura. El calentamiento interno disminuye con la distancia a la fuente r aproximadamente como ~ exp(- τ)/r², siendo τ la profundidad óptica. Los resultados indican que la influencia de la fuente de radiación es importante solamente en la región central, pero su efecto es suficiente para que el sistema se vuelva térmicamente inestable por encima de una cierta temperatura umbral en el centro. Esta temperatura umbral disminuye a medida que la eficiencia del calentamiento interno aumenta, pero por otro lado la misma no depende del tamaño de la estructura. Nuestros resultados sugieren que una estrella de tipo solar que migre a través del medio interestelar difuso puede llegar a desestabilizarlo.

Proton induced luminescence of minerals

This paper presents a summary of Ionoluminescence (IL) for several minerals commonly found in jewellery pieces and/or artefacts of historical interest. Samples including silicates and non-silicates (native elements, halide, oxide, carbonate and phosphate groups) have been excited with a 1.8 MeV proton beam, and IL spectra in the range of 200- 900 nm have been collected for each one using a fiber optic coupled spectrometer. Light emissions have been related to Cr 3+, Mn2+ and Pr3+ ions, as well as intrinsic defects in these minerals. Results show the potential of IL for impurity characterization with high detection limits, local symmetry studies, and the study of the origin of minerals.

En este trabajo se presenta un resumen sobre la Ionoluminiscencia (IL) de varios minerales de uso común en piezas y/o artefactos de joyería de interes histórico. Las muestras estudiadas incluyen minerales del grupo de los silicatos y no silicatos (elementos nativos, haluros, óxidos, carbonatos y fosfatos) y fueron excitadas con un haz de protones de 1,8 Mev, siendo el espectro de IL recogido en el rango de 200-900 nm usando una fibra óptica acoplada a un espectrómetro. Las emisiones de luz detectadas han sido relacionadas con la presencia diversos iones en estos minerales, tales como de Cr 3+, Mn 2+ y Pr 3+ , así como a la presencia de defectos intrínsecos . Los resultados obtenidos muestran el potencial de IL para la caracterización de impurezas a bajo niveles de concentración, el estudio de simetrías locales y estudio de procedencia de minerales.

Multichannel image storage with application to color multiplexing

This paper presents an improvement in the method for storing information using detour type multichannel holograms. This makes in possible to increase the number of image-processing operations at the retrieval stage. One of the main contributions of this work is in showing that this type of hologram is sensitive to color processing. As far as we know, this is the first effort made toward implementing color in binary holograms as shown in the experimental results.

En este trabajo se presenta una mejora al método de almacenamiento de hologramas multicanales. Esto permite incrementar el número de operaciones de imágenes procesadas en la etapa de recuperación. Pero principalmente se muestra que este tipo de hologramas presenta sensibilidad al procesado en color, siendo estos los primeros esfuerzos en implementar color en los hologramas binarios, hasta donde sabemos.

A theoretical quantum study on the distribution of electrophilic and nucleophilic active sites on Cu(100) surfaces modeled as finite clusters

En este trabajo presentamos un estudio teórico cuántico de la distribución de sitios activos sobre una superficie monocristalina de Cu con orientación (100). La superficie de cobre fue modelada como cúmulos de tamaño finito de 14, 23, 38 y 53 átomos. Se realizaron cálculos ab initio tipo Hartree-Fock y funcionales de la densidad (B3LYP) utilizando los pseudopotenciales de Hay y Wadt (LANL1MB y LANL2DZ). De los cálculos se encontró que el valor de la función trabajo es 4.1 eV. El mapeo de los orbitales frontera HOMO y LUMO, sobre una isosuperficie de densidad, bajo la aproximación de core congelado, permitio encontrar la distribución de sitios activos electrofílicos y nucleofílicos, respectivamente. Los resultados obtenidos indican que los sitios electrofílicos en la superficie Cu(100) se encuentran localizados en el hueco y su densidad numérica es de 8.6 x 10(16) sitioscm-2. El cálculo de la blandura local reveló que los sitios nucleofílicos se encuentran formados por un grupo de átomos y su densidad numérica fue de 2.4 x 10(16) sitioscm-2. Los resultados anteriores indican que adsorciones con distribuciones 2 x 2 y 3 x 3, para el caso electrofílico y nucleofílico, respectivamente, se favorecen sobre una superficie limpia de Cu(100).

In this work, it is shown a theoretical quantum study of the active sites distribution on a monocrystalline surface of Cu(100). The copper surface was modeled as finite clusters of 14, 23, 38 and 53 atoms. We performed Hartree-Fock and Density Functional Theory (B3LYP) abinitio calculations employing the pseudopotentials of Hay and Wadt (LANL1MB y LANL2DZ). From calculations, we found a work function value of 4.1 eV. The mapping of the HOMO and LUMO in the frozen core approximation, allowed us finding the electrophilic and nucleophilic active sites distribution, respectively. The results indicated that electrophilic sites on the Cu(100) surface were located on hollow position and its numerical density was 8.6x 10(16) sitescm-2. From the nucleophilic local softness study, it was found that the nucleophilic sites were formed by a group of atoms and it had a numerical density of 2.4 x 10(16) sitescm-2. Last results indicated that adsorptions with 2 x 2 and 3 x 3 distributions can be favored onto a Cu(100) surface for the electrophilic and nucleophilic cases, respectively.

Structural, optical and electrical properties of CdS thin films obtained by spray pyrolysis

Cadmium sulphide (CdS) thin films were prepared by means of the chemical spray pyrolysis technique. The substrate temperature was varied in the range from 200 to 400°C. The structural properties of the semiconductor were characterized by X-ray diffraction; XRD patterns indicated the presence of single-phase hexagonal CdS. Direct band gap values of 2.37-2.41 eV were obtained. The refractive index is reported on depending on the substrate temperature, and was obtained from transmission spectra and from spectroellipsometry measurements. As a consequence, the optical parameters of the films were determined using the Swanepoel, Cauchy, Sellmeier and Wemple models. The resistivity of the films was found to vary in the range 10³ 10(5)Ω.cm, depending on the substrate temperature.

Películas delgadas de sulfuro de cadmio han sido preparadas por el método químico de rocío pirolítico, variando la temperatura del substrato en el intervalo de 200 a 400°C. Las propiedades estructurales del material obtenido fueron estudiadas utilizando la técnica de difracción de rayos X, y los patrones de difracción muestran la presencia de la fase hexagonal del CdS. Se obtuvo un ancho de banda entre 2.37 y 2.41 eV, en función de la temperatura de depósito. Las curvas de índice de refraccion fueron obtenidas a partir del espectro de transmisión y por mediciones espectroelipsometricas, de manera que los parámetros ópticos fueron obtenidos usando los modelos de Swanepoel, Cauchy, Sellmeier y Wemple. La resistividad eléctrica en condiciones de oscuridad varío en el rango de 10³-10(5)Ω.cm, dependiendo de la temperatura del substrato. Un análisis de los efectos del método de depósito en las propiedades de las películas es presentado.

Fugas de calor y aprovechamiento de efluentes en la optimización de ciclos Brayton totalmente irreversibles

En este trabajo se realiza optimización de máxima potencia y mínima generación de entropía sobre un modelo totalmente realista de un ciclo Brayton (maquinas irreversibles, flujos disipativos, consumo de potencia en todo trasiego de fluídos, transmisiones de calor a gradientes de temperatura finitos, fugas de calor, desaprovechamiento de efluentes, restricciones en caídas de presión y tamaño de intercambiadores). A manera de ejemplo se presenta un caso de estudio, en el cual, para unos parámetros de funcionamiento dados y variables dentro de rangos típicos, se determinan los conjuntos de valores optimizantes para las funciones objetivo, y se analiza la influencia de las fugas y del nivel de aprovechamiento de la exergía de los efluentes sobre estos conjuntos y sobre el comportamiento general del sistema. Los resultados obtenidos muestran comportamientos difícilmente predecibles. Este artículo ilustra un procedimiento implementable en computadora y que permite hacer evaluación de sistemas existentes y mejoramiento de diseños.

Optimization of maximum power and minimum rate of entropy generation is performed on a complete and realistic Brayton cycle-irreversible components, dissipative flows, power consumption on fluids movement, heat exchange through finite temperature gradients, heat leaks, and effluents unrecovered exergy-. The sets of values that produce optimum objective results are determined using fixed design parameters and variables under typical operational ranges. This work analyzes the heat leaks and effluents exergy recovery level on the optimizing set and on the system behavior. An illustrative example is presented as a study case, showing difficult-to-predict performances. This article illustrates a method which can be implemented in a computer and allows to asses existing systems and upgrade designs.

Making hidden symmetries obvious

It is shown that the Hamiltonian of a particle in a uniform gravitational field which possesses a constant of motion not related to transformations in the configuration space, can be expressed in a system of canonical coordinates such that a maximal set of independent constants of motion follows from the existence of ignorable coordinates.

Se muestra que la hamiltoniana de una partícula en un campo gravitacional uniforme, la cual posee una constante de movimiento no relacionada con transformaciones en el espacio de configuración, puede expresarse en un sistema de coordenadas canónicas tal que un conjunto máximo de constantes de movimiento sigue de la existencia de coordenadas ignorables.

Eliminación de ruido de ASE en una fibra dopada con erbio empleando un filtro basado en el interferómetro de Sagnac con fibra de Hi-Bi en el lazo

Investigamos experimentalmente la aplicación de un filtro térmicamente sintonizable, basado en el interferómetro de Sagnac (SI, Sagnac interferometer) con fibra de alta birrefringencia (Hi-Bi, high birrefringence) en el lazo para eliminar la mayor contribución del ruido producido por amplificacion de emisión espontánea (ASE, amplified spontaneous emission) en una fibra dopada con erbio. El SI proporciona una transmitancia periódica que depende de la longitud de onda, la cual es empleada como filtro pasa banda si se selecciona adecuadamente la longitud de la fibra de Hi-Bi en el lazo, además, debido a su alta sensibilidad a variaciones de temperatura, es posible ajustar la transmitancia del SI y emplearlo como filtro térmicamente sintonizable. Los resultados experimentales muestran que es posible eliminar la mayor contribución del ruido de ASE (pico alrededor de 1530 nm), por lo que este dispositivo ofrece un gran potencial para ser empleado en amplificadores de fibra dopada con erbio (EDFAs, Erbium-doped fiber amplifiers) como supresor de ruido de ASE.

We experimentally investigate the application of a thermically tunable filter based on a Sagnac interferometer with high birefringence (Hi-Bi) fiber in the loop to eliminate the biggest contribution in the amplified spontaneous emission (ASE) noise in an Erbium-doped fiber (EDF). The Sagnac interferometer provides a periodic transmitance that depends on the wavelength, which is used as a bandpass filter if it is selected the length of the Hi-Bi fiber appropriately in the loop. Furthermore due to its high sensibility to temperature variations, it is possible to adjust the transmitance of the interferometer and to use it like thermically tunable filter. The experimental results show that it is possible to eliminate the biggest contribution of ASE (peak around 1530 nm) and teherefore this device offers a great potential to be used in Erbium-doped fiber amplifiers (EDFAs) like suppressive of ASE noise.

Numerical simulation of the dynamical properties of the human tympanum

A numerical simulation of the dynamical properties of the tympanic membrane is presented. A simple and different simulation of the vibratory patterns of the coupled system of the tympanum-malleus have been assessed by proposing the modeling of the tympanum through the vibrations of a forced elastic membrane, whereas the effect of the manubrium is introduced through a forced semi-membrane. We propose the superposition of these waveforms as a model for describing the vibrations of the coupled system of the tympanum-malleus. Both waveforms have analytical representations leading to simple computations. The results of the simulation for the vibrational mode (1,1) show an amplitude for the membrane larger than those for the handle of the malleus. The maximum amplitude obtained was around 1 µm, at a test frequency of 2 kHz. Also, level curves corresponding to the simulated vibrational modes were obtained. The numerical model presented can be easily handled to change input parameters, such as sound pressure and frequency. Also, other situations such as the conical shape of the tympanum or some asymmetries could be considered.

Una simulación numérica de las propiedades dinámicas de la membrana timpánica es presentada. Un método simple y distinto de simulación de los patrones de vibración del sistema acoplado tímpano-martillo ha sido evaluado proponiendo la modelación del tímpano a través de las vibraciones de una membrana elástica forzada, en tanto que el efecto del mango del martillo es introducido a través de una semi-membrana. Se propone la superposición de estos dos estados como un modelo para describir las vibraciones del sistema acoplado tímpano-martillo. Ambas soluciones tienen representaciones analíticas que llevan a cálculos computacionales simples. Los resultados de la simulación para el modo vibracional (1,1) muestran una amplitud para la membrana mayor que aquella para el mango del martillo. La máxima amplitud obtenida fue de aproximadamente 1 µm, a una frecuencia de prueba de 2 kHz. Además, curvas de nivel correspondientes a los modos vibraciones simulados fueron obtenidos. El modelo numérico presentado puede ser fácilmente manipulado para cambiar los parámetros de entrada, tales como la presión y frecuencia del sonido. Así mismo, otras situaciones tales como la forma cónica del tímpano o algunas asimetrías pudieran ser consideradas.

Calculation of temporal spreading of ultrashort pulses propagating through optical glasses

The chromatic dispersion of optical materials causes an optical pulse to spread as it propagates through the material. The pulse spreading is produced by the dependence of the group velocity on the frequency. In this paper we evaluate the temporal spreading of a pulse as it propagates through optical glass. We evaluate the dependence of group velocity on frequency in terms of the dependence of the phase refractive index of the glass on the wavelength of light. The dependence of the refractive index on the wavelength in glass is well known through the Sellmeier formula. Results are presented for 50, 80 and 100 fs pulses propagating a distance L, in BK7, SF14 and Fused Silica Schott optical glasses and verified by a model of the sum of Gaussian modulated frequencies.

La dispersión cromática de materiales ópticos ocasiona el ensanchamiento de un pulso óptico conforme se propaga a través del material. El ensanchamiento del pulso se produce por la dependencia de la velocidad de grupo con la frecuencia. En este artículo evaluamos el ensanchamiento temporal del pulso conforme se propaga en el vidrio óptico. Evaluamos la dependencia de la velocidad de grupo con la frecuencia en términos de la dependencia del índice de refracción de fase del vidrio con la longitud de onda de la luz. La dependencia del índice de refracción de fase con la longitud de onda en vidrios es bien conocida a través de la fórmula de Sellmeier. Se presentan resultados para pulsos de 50, 80 y 100 fs propagandose una distancia L en vidrios ópticos de Schott BK7, SF14 y Silica fundida los cuales son verificados usando un modelo de suma de frecuencias moduladas por una gaussiana.

Estudio de las propiedades electrónicas de cúmulos de Pd: un estudio comparativo usando distintas técnicas y aproximaciones

Realizamos un estudio sistemático de las propiedades magnéticas colineales y no-colineales, así como de la metalicidad en cúmulos libres de PdN (2A systematic study of the colineal and no-colineal magnetic properties and the metallic behavior in free standing clusters of PdN (2

Rotational states of asymmetric molecules revisited: matrix evaluation and generating function of Lamé functions

The solutions of the Schrödinger equation describing rotational states of asymmetric molecules are known to be separable as products of Lame functions in spheroconal coordinates. However, the numerical evaluation of such solutions has not been implemented in efficient and practical ways. This paper overcomes this deficiency by presenting a matrix method for evaluating the needed Lame functions, in their two kinds and eight species, to obtain accurate energy eigenvalues and eigenfunctions for the rotational states of molecules with any asymmetry. A generating function for these eigenfunctions, including its series expansions for any asymmetry, is also presented.

Se sabe que las soluciones de la ecuación de Schrödinger que describen estados rotacionales de moléculas asimétricas son separables como productos de funciones de Lame en coordenadas esferoconales. Sin embargo, la evaluación numérica de tales soluciones no ha sido implementada en formas eficientes y prácticas. Este trabajo elimina tal deficiencia presentando un método matricial para evaluar las funciones de Lame necesarias, en sus dos tipos y ocho especies, para obtener valores precisos de los eigenvalores de la energía y de las eigenfunciones para los estados rotacionales de moléculas con cualquier asimetría. También se presenta una función generadora para tales eigenfunciones incluyendo su desarrollo en serie para cualquier asimetría.

Non-laser approach to photochemical tissue bonding

Lasers have been used in the past to activate chemical cross-linking agents in photochemical tissue bonding; however, lasers are expensive and bound to only one wavelength, so that they cannot be used with bonding agents that have different activation wavelengths. Since light activation does not rely on the coherence of the radiation, but only on the wavelength and energy density, it is possible to use light sources other than lasers to generate this activation energy. In this paper the effectiveness of three bonding agents (methylene blue, rose bengal and fluoroscein) on human skin is tested using a non-laser light source. Tension and skin temperature measurements showed that skin adherence is as good as previously published laser-irradiated experiments, and that the light source does not induce thermal-related skin damage.

A pesar de ser costosos y estar sujetos a una única longitud de onda, los láseres son comúnmente utilizados para activar fotoquímicamente agentes utilizados en el proceso de unión de tejidos biológicos, conocido como unión tisular fotoquímica, con la desventaja de no poder ser utilizados con diferentes agentes químicos ya que estos generalmente poseen diferentes longitudes de onda de activación. Debido a que la activación fotoquímica no depende de la coherencia de la radiación sino únicamente de la longitud de onda y la densidad de energía, entonces es posible utilizar otras fuentes de luz diferentes al láser para generar esta energía de activación. En este trabajo se analiza la efectividad de tres agentes utilizados en la unión tisular fotoquímica (azul de metileno, rosa de bengala y fluorosceina) en piel humana utilizando una fuente de luz diferente al láser. Se realizaron mediciones de tensión y temperatura de la piel que demuestran que la adherencia de la piel es tan buena como la obtenida con radiación láser y que esta fuente de luz alterna no induce daño térmico a los pacientes.