Scielo RSS <![CDATA[Revista mexicana de física]]> http://www.scielo.org.mx/rss.php?pid=0035-001X20100002&lang=en vol. 56 num. 2 lang. en <![CDATA[SciELO Logo]]> http://www.scielo.org.mx/img/en/fbpelogp.gif http://www.scielo.org.mx <![CDATA[<b>The problem of glass formation and the low frequency vibrational modes anomalies</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2010000200001&lng=en&nrm=iso&tlng=en In this article, we give a short review of the theoretical problems concerning the formation of disordered materials (known as glasses). Then we show how this problem is related to the anomalies in the low frequency vibrational modes observed in glasses. Rigidity theory and the energy landscape topology picture is used to decode how this relationship is built for network glasses. Finally, the problem of the speed of cooling and the ability to reach thermal equilibrium in glasses is explored using a simple model with non-linear interactions. The results are also interesting in soft-matter and protein folding.<hr/>En este trabajo se presenta una revisión de los problemas concernientes a la formación de materiales con estructuras desordenadas, llamados vidrios, y su relación con el exceso de modos vibracionales de baja frecuencia. La teoría de la rigidez y la topología del paisaje de energías se usan para entender como surge dicha relación. Finalmente, el problema de la velocidad mínima de enfriamiento y la habilidad de formar vidrios se estudia en el mismo contexto, pero usando un modelo de interacción no lineal. Los resultados son interesantes tanto para materia suave como para el problema del doblamiento de proteínas. <![CDATA[<b>Microreología de polímeros asociativos multiuniones en solución acuosa</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2010000200002&lng=en&nrm=iso&tlng=en Las técnicas experimentales de microrreología óptica y reología clásica han sido aplicadas para estudiar las propiedades viscoelásticas de un copolímero asociativo (PA) de tipo multiunión en disolución acuosa en el régimen semidiluido no entrelazado. Este copolímero está constituido de acrilamida en mayor proporción (99 % mol) y una pequeña cantidad de un monómero hidrófobo N,N-dioctilacrilamida (DOAM) (&lt;1 % mol). Bajo ciertas condiciones fisicoquímicas los PA se autoasocian en agregados de tamaño nanométrico formando microgeles físicos temporales con propiedades viscoelásticas. La técnica de microrreología pasiva utiliza la dispersión dinámica de luz (DLS) para obtener información de las propiedades dinámicas locales del PA en solución acuosa, por medio de la difusión de traslación de partículas trazadoras inmersas en el fluido complejo. Con esta técnica experimental el rango de frecuencias es extendido hasta 50,000 s-1, permitiendo obtener mayor información de los módulos viscoelásticos G'(<img src="../../../../../img/revistas/rmf/v56n2/a2s1.jpg">) y G"(<img src="../../../../../img/revistas/rmf/v56n2/a2s1.jpg">). En este trabajo se presenta un estudio de las propiedades viscoelásticas en función de la concentración y tamaño de la partícula trazadora, y también de la concentración del PA. El comportamiento viscoelástico del PA en solución acuosa ha sido interpretado utilizando el modelo de Rubinstein y Semenov [1].<hr/>The experimental techniques of optical microrheology and classical rheology have been applied to study the viscoelastic properties of aqueous solution of an associative copolymer (AP) multisticker in the unentangled semidiluted regimen of concentration. Polymer chains consists of polyacrylamides (99 %mol), hydrophobically modified with low amounts (&lt;1 % mol) of N,N-dioctylacrylamide (DOAM). Under certain physicochemical conditions these AP self assemble in aggregates of nanometric size to form physical transitory microgeles, resulting in viscoelastic fluids. The passive microrheological technique uses dynamic light scattering to obtain the information of the local dynamic properties of aqueous solutions of associating polymers. With these experimental techniques the range of frequencies is extended up to 50,000 s-1, allowing to obtain more information of the moduli G'(<img src="../../../../../img/revistas/rmf/v56n2/a2s1.jpg">) y G"(<img src="../../../../../img/revistas/rmf/v56n2/a2s1.jpg">). In this work, a study of the concentration and diameter of tracer particles also the concentration of AP on the viscoelastic properties has been performed. The viscoelastic behavior of aqueous solutions of AP has been interpreted using the theoretical model of Rubinstein and Semenov [1]. <![CDATA[<b>The action of canonical transformations on functions defined on the configuration space</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2010000200003&lng=en&nrm=iso&tlng=en The effect of an arbitrary canonical transformation on functions defined on the configuration space is defined in such a way that a solution to the time-independent Hamilton-Jacobi equation is mapped into another solution if the Hamiltonian is invariant under the canonical transformation.<hr/>Se define el efecto de una transformación canónica arbitraria sobre funciones definidas en el espacio de configuración en tal forma que una solución de la ecuación de Hamilton-Jacobi independiente del tiempo es enviada en otra solución si la hamiltoniana es invariante bajo la transformación canónica. <![CDATA[<b>Preparación de películas delgadas del sistema Ti-Al-O mediante rf-sputtering</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2010000200004&lng=en&nrm=iso&tlng=en En el presente trabajo se sintetizaron películas delgadas del sistema Ti-Al-O mediante la técnica rf-sputtering sobre sustratos de vidrio y silicio (Si), usando blancos de compuestos intermetálicos de TiAl y Ti3Al en una cámara con atmósfera de Ar-O2. Las películas de Ti-Al-O fueron obtenidas variando parámetros experimentales, tales como el porcentaje de oxígeno alimentado a la cámara de reacción, la densidad de potencia del plasma y la temperatura del sustrato. Las películas depositadas sobre sustratos de vidrio fueron utilizadas para evaluar las propiedades ópticas, mientras que las películas crecidas sobre sustratos de Si fueron empleadas para determinar las propiedades mecánicas y morfológicas. La estructura cristalina, morfología, composición química y propiedades ópticas de las películas fueron evaluadas mediante difracción de rayos X (DRX), microscopía electrónica de barrido de alta resolución (MEB-AR), espectroscopia de electrones Auger (EEA) y espectroscopia UV visible (UV-VIS). El espesor de las películas fue evaluado usando un perfilómetro mecánico. La rugosidad y las propiedades mecánicas, tales como dureza y módulo de elasticidad reducido, fueron analizadas mediante microscopía de fuerza atómica (MFA) y nanoindentación, respectivamente.<hr/>In the present work Ti-Al-O thin films were synthesized by rf-sputtering technique on glass and silicon (Si) substrates using TiAl and Ti3Al targets in a sputtering chamber with an Ar-O2 atmosphere. Ti-Al-O thin films were obtained varying experimental parameters such as oxygen percent fed to the reaction chamber, plasma power density and substrate temperature. The films deposited on glass substrates were used to evaluate their optical properties, while those deposited on Si substrates were used to evaluate mechanical and morphological properties. The crystalline structure, morphology, chemical composition and optical properties of the films were evaluated by X-ray diffraction (XRD), high-resolution scanning electron microscopy (HR-SEM), Auger Electron Spectroscopy (AES) and Visible UV Spectroscopy (UV-VIS). Films thicknesses were measured using a profiler. The roughness and mechanical properties such as hardness and Young's modulus were analyzed by atomic force microscopy (AFM) and nanoindentation technique, respectively. <![CDATA[<b>Performance characteristic of energy selective electron (ESE) refrigerator with filter heat conduction</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2010000200005&lng=en&nrm=iso&tlng=en The cooling load and coefficient of performance (COP) characteristic of an energy selective electron (ESE) refrigerator with filter heat conduction operating in the maximum cooling load regime and the intermediate regime (i.e. between maximum cooling load operation and reversible operation) are analyzed in this paper. In the analyses, the analytical formulae for cooling load and COP of the ESE refrigerator are derived for the two operation regimes, respectively. The performance characteristics are obtained by numerical calculations. The influence of the resonance widths on the performance of the ESE refrigerator in the intermediate regime is discussed. It is shown that, in the maximum cooling load operation regime, when the filter heat transfer is taken into account, the cooling load versus COP characteristic change from monotonic curves (without filter heat conduction) to parabolic-like ones (with filter heat conduction); while in the intermediate regime, the cooling load versus COP characteristic are always loop-shaped ones and the heat conduction of the filter does not change the shape of the characteristic curves. The cooling load is a parabolic-like function of resonance width while the COP is a monotonic one of resonance width. With the increase in thermal conductivity, the COP decreases in both operation regimes. The results obtained herein have theoretical significance for the understanding of thermodynamic performance of the micro-nano devices.<hr/>Se analizan en este trabajo la carga de enfriamiento y el coeficiente de desempeño (COP, por sus siglas en inglés) de un refrigerador de selección de energía electrónica (ESE, por sus siglas en inglés), con filtro de conducción de calor, operando en el régimen de máxima carga de enfriamiento y en el régimen intermedio (i.e. entre la operación a máxima carga de enfriamiento y la operación reversible). Se deducen analíticamente fórmulas para la carga de enfriamiento y el COP del refrigerador ESE, bajo los dos regímenes de operación, respectivamente. Se obtienen, mediante cálculos numéricos, las características de funcionamiento. Se discute la influencia de los anchos de resonancia en el desempeño del refrigerador ESE en el régimen intermedio. Se demuestra que, en el régimen de operación a máxima carga de enfriamiento, cuando se toma en cuenta el filtro de transferencia de calor, la carga de enfriamiento versus el COP cambia de una curva monotónica (sin filtro de calor de conducción) a curvas de tipo parabólico (con filtro de calor de conducción); en cambio, en el régimen intermedio, la carga de enfriamiento versus el COP son siempre curvas en forma de bucle y la conducción de calor del filtro no cambia la forma de las curvas características. La carga de enfriamiento es una función en forma de parábola del ancho de resonancia, mientras que el COP es una función monótona del ancho de resonancia. El COP decrece en ambos regímenes de operación, al aumentar la conductividad térmica. Los resultados que aquí se obtienen son teóricamente significativos para la comprensión del desempeño termodinámico de micronano dispositivos. <![CDATA[<b>Unstable states of In<i><sub>x</sub></i>Al<i><sub>y</sub></i>Ga<sub>1<i>-x-y</i></sub>N quaternary alloys</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2010000200006&lng=en&nrm=iso&tlng=en Regions of unstable states characterized by the spinodal decomposition of high-Al-content In xAl yGa1-x-yN quaternary alloys lattices matched to the GaN (001) substrate are described. The alloy are represented as strictly regular solutions. In the analysis we take into account the internal deformation and elastic strain energies. The regions of unstable states or ranges of spinodal decomposition considering the compositions 0.06 < x < 0.18 and 0 < y < 0.95 with and without elastic energy are demonstrated up to 580°C. We conclude that high concentrations of aluminum dramatically increased the phase separation temperature.<hr/>Se describen las regiones de los estados inestables caracterizados por la descomposición espinodal de las aleaciones cuaternarias In xAl yGa1-x-yN con altos contenidos de Al crecidas sobre el substrato de GaN (001). Las aleaciones son representadas como soluciones estrictamente regulares. En el análisis tomamos en cuenta las energías de deformación interna y elástica. Se muestran las regiones de los estados inestables o los rangos de la descomposición espinodal considerando las composiciones de 0.06 < x < 0.18 y 0 < y < 0.95 con y sin la energía elástica hasta 580°C. Concluimos que altas concentraciones de aluminio incrementa dramáticamente la temperatura de separación de fase. <![CDATA[<b>Optimal ratios of the piston speeds for a finite speed endoreversible Carnot heat engine cycle</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2010000200007&lng=en&nrm=iso&tlng=en The performance of an endoreversible Carnot heat engine cycle is analyzed and optimized using the theory of finite time thermodynamics based on Agrawal and Menon's i model of finite speed of the piston on the four branches and Curzon and Ahlborn's ii model of finite rate of heat transfer. The finite speeds of the piston on the four branches are further assumed to be different, which is unlike the model of constant-speed of the piston on the four branches. The analytical formula between power and efficiency of the cycle is derived for a fixed cycle period. There exist optimal ratios of the finite piston speeds on the four branches. The effects of the temperature ratio of the heat reservoirs on the dimensionless power versus efficiency of the cycle and isothermal expansion ratio are obtained by numerical examples.<hr/>Se analiza y optimiza el funcionamiento cíclico de un motor endoreversible de Carnot, utilizando la teoría termodinámica de tiempo finito basada en el modelo de Agrawal y Menon i de velocidad finita del pistón en los cuatro cilindros, y en el modelo de rapidez finita de transporte de calor de Curzon y Ahlborn ii. También se supone que las velocidades del pistón en los cuatro cilindros son diferentes. Se deduce la fórmula analítica de la potencia y la eficiencia para un período del ciclo. Resultan cocientes óptimos para las velocidades finitas del pistón en los cuatro cilindros. Se obtienen, mediante ejemplos numéricos, los efectos del cociente de temperatura de los focos térmicos sobre la potencia versus la eficiencia del ciclo y el coeficiente de dilatación isotérmica. <![CDATA[<b>Two methods to determine the Hermite-Gaussian beam radius by means of aperiodic rulings</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2010000200008&lng=en&nrm=iso&tlng=en We study the diffraction of Hermite-Gaussian beams by aperiodic rulings by means of the Rayleigh-Sommerfeld theory in the scalar diffraction regime. We extend to Hermite-Gaussian beams the results of a previous paper where Gaussian beams were considered [J. Opt. Soc. Am. A 25 (2008) 2743]. The transmitted power and the normally diffracted energy are analyzed as a function of the beam radius. Two methods to determine the Hermite-Gaussian beam radius by means of aperiodic rulings are proposed. These two methods are based on the maximum and minimum transmitted power, and in the normally diffracted energy.<hr/>En la región escalar estudiamos la difracción de haces Hermite-Gauss con redes de difracción aperiódicas mediante la Teoría de Rayleigh-Sommerfeld. Extendemos a haces Hermite-Gauss los resultados previamente publicados para haces Gaussianos [J. Opt. Soc. Am. A 25 (2008) 2743]. La energía total transmitida y la energía normalmente difractada son analizadas como función del radio de los haces. Se proponen dos métodos para determinar el radio de haces Hermite-Gauss mediante redes de difracción aperiódicas. Estos dos métodos están basados en el máximo y el mínimo de la energía total transmitida y en la energía normalmente difractada. <![CDATA[<b>Análisis cuantitativo de interacciones moleculares proteína-proteína mediante la combinación de microarreglos y un lector óptico basado en el fenómeno de resonancia de plasmones superficiales</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2010000200009&lng=en&nrm=iso&tlng=en The surface plasmon resonance (SPR) finds a directly application like an optical sensor during biomolecular interaction reading. In this work we applied a surface plasmon resonance microscope (SPRM) to simultaneously and in real time detect the protein-protein interactions combined with microarrays. The detection of those biomolecular binding events was carried out label free. The fabricated microarrays contain 144 binding active microsites of protein from (1) human serum albumin HSA (0.1, 05, 1.0 mg/ml), (2) lyzosime Lyz (0.1, 05, 1.0 mg/ml), (3) anti bovine serum albumin anti BSA (1.0 mg/ml), and (4) bovine serum albumin BSA (0.1, 05, 1.0 mg/ml). We determined simultaneously the surface density concentration when anti BSA (1.0 mg/ml) was injected onto the microsites of protein by using the SPR kinetic interaction curves. We found that the surface density concentration of anti BSA (1.0 g/ml) during the interaction with active microsites was 660 ng/cm² for BSA, 366 ng/cm² in the case of HSA, 22.3 ng/cm² with Lyz, and 8.3 ng/cm² for anti BSA.<hr/>La resonancia de plasmones superficiales (SPR) encuentra una aplicación directa como sensor óptico en la lectura de interacciones biomoleculares. En este trabajo empleamos un microscopio de resonancia de plasmones superficiales para la lectura simultánea y en tiempo real de interacciones proteína-proteína mediante su combinación con microarreglos. La detección de dichos eventos moleculares se hacen sin necesidad de marcado fluorescente de la molécula bajo estudio. Los microarreglos fabricados contienen 144 elementos microscópicos activos de proteínas de (1) albúmina de suero de humano HSA (0.1, 05, 1.0 mg/ml), (2) lisozimaLyz (0.1, 05, 1.0 mg/ml), (3) anti albúmina de suero de bovino anti BSA (1.0 mg/ml) y (4) albúmina de suero de bovino BSA (0.1, 05, 1.0 mg/ml). Determinamos simultáneamente las densidades de concentración superficial de interacción de anti albúmina de suero de bovino a 1.0 mg/ml inyectada sobre los micrositios de proteínas previamente descritos, a través de las curvas de cinética de interacción SPR. Encontramos que para concentraciones altas (1.0 mg/ml) de los micrositios impresos interactuando con solución conteniendo anti BSA (1.0 mg/ml), la densidad de concentración superficial de anti BSA anclada fue de 660 ng/cm² para BSA, 366 ng/cm² en el caso de HSA, 22.3 ng/cm² en Lyz y de 8.3 ng/cm² para anti BSA. <![CDATA[<b>Geometric associative memories applied to pattern restoration</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2010000200010&lng=en&nrm=iso&tlng=en Two main research areas in Pattern Recognition are pattern classification and pattern restoration. In the literature, many models have been developed to solve many of the problems related to these areas. Among these models, Associative Memories (AMs) can be highlighted. An AM can be seen as a one-layer Neural Network. Recently, a Geometric Algebra based AM model was developed for pattern classification, the so-called Geometric Associative Memories (GAMs). In general, AMs are very efficient for restoring patterns affected BY either additive or subtractive noise, but in the case of mixed noise their efficiency is very poor. In this work, modified GAMs are used to solve the problem of pattern restoration. This new modification makes use of Conformal Geometric Algebra principles and optimization techniques to completely and directly restore patterns affected by (mixed) noise. Numerical and real examples are presented to test whether the modification can be efficiently used for pattern restoration. The proposal is compared with other reported approaches in the literature. Formal conditions are also given to ensure the correct functioning of the proposal.<hr/>Dos áreas de investigación muy importantes en reconocimiento de patrones son la clasificación y la restauración de patrones. En la literatura, se han propuesto muchos modelos para resolver varios de los problemas relacionados con estas dos áreas. Entre estos modelos, hay que resaltar a las memorias asociativas (MA). Una MA puede ser vista como red neuronal de una sola capa. Recientemente, un nuevo modelo de MA basado en la llamada álgebra geométrica fue desarrollado para la clasificación de patrones: las llamadas memorias asociativas geométricas (MAG). En general, las MA son muy eficientes en la restauración de patrones afectados por ruido ya sea aditivo o substractivo, pero en el caso de ruido mezclado su eficiencia es muy pobre. En este trabajo se utilizan MAGS modificadas para resolver el problema de la restauración de patrones. Esta nueva modificación hace uso de principios del álgebra geométrica conforme y de técnicas de optimización para restaurar patrones afectados con ruido mezclado en forma directa y completa. Se presentan, además, ejemplos numéricos y con datos reales para probar la propuesta. Finalmente, se presenta una comparación con otras reportadas en la literatura. También se proporcionan algunas condiciones que garantizan el funcionamiento de la propuesta. <![CDATA[<b>Anisotropic cosmology in Sáez-Ballester theory</b>: <b>classical and quantum solutions</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2010000200011&lng=en&nrm=iso&tlng=en We use the Sáez-Ballester theory on anisotropic Bianchi I cosmological model, with barotropic flui and cosmological constant. We obtain the classical solution by using the Hamilton-Jacobi approach. Also the quantum regime is constructed and exact solutions to the Wheeler-DeWitt equation are found.<hr/>Usamos la teoría de Sáez-Ballester en el modelo anisotrópico Bianchi I con un fluid barotrópico y constante cosmológica. Obtenemos las soluciones clásicas usando el enfoque de Hamilton-Jacobi. El regimen cuántico también es construido y soluciones exactas a la ecuación de Wheeler-DeWitt son encontradas. <![CDATA[<b>Calorimetric measurements of AC looses in Bi-2213/Ag multifilament tape</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2010000200012&lng=en&nrm=iso&tlng=en We present research work collaboration between the University of Texas at El Paso and The National High Magnetic Field Laboratory. This work presents a series of measurements of AC losses in multi-filamentary Bi-2223/Ag tapes using a calorimetric method as described by Ashworth and Suenaga. The AC losses were investigated at liquid nitrogen temperatures (77 K) for different AC currents and in frequency range form 50 Hz to 500 Hz. The results are compared with the Norris ellipse model for calculating self-field loss in high temperature superconducting tape.<hr/>Presentamos un trabajo de investigación en colaboración con la Universidad de Texas en El Paso y El Laboratorio Nacional de Altos Campos Magnéticos. Este trabajo presenta una serie de mediciones de pérdidas de potencial (AC) en una cinta multi-filamentaria de Bi2223/Ag utilizando un método calorimétrico descrito por Ashworth and Suenaga. Las pérdidas de corriente (AC) son investigadas en bajas temperaturas usando nitrógeno líquido (77 K) para diferentes corrientes AC en un rango de frecuencia de 50Hz a 500 Hz. Los resultados son comparados con el modelo de elíptico Norris para calcular las pérdidas por campo directo en cintas superconductivas de alta temperatura. <![CDATA[<b>Prototipo de microtomógrafo por emisión de positrones</b>: <b>resolución espacial y estudios metabólicos</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2010000200013&lng=en&nrm=iso&tlng=en El Grupo de Dosimetría y Física Médica del Instituto de Física de la UNAM ha desarrollado, en los últimos 4 años, un prototipo de microtomógrafo por emisión de positrones (microPET) para animales pequeños. El sistema está formado por arreglos de cristales centelladores de oxiortosilicato de lutecio con itrio dopados con cerio acoplados a tubos fotomultiplicadores sensibles a la posición. Las señales electrónicas de los detectores son procesadas con módulos de instrumentación nuclear y son digitalizadas con una tarjeta de adquisición de datos multicanal. A partir de un conjunto de proyecciones a diferentes ángulos, corregidas por distorsión geométrica y no uniformidades, se realiza la reconstrucción tomográfica utilizando retroproyección filtrada. En este trabajo se presentan medidas de la resolución espacial de reconstrucción utilizando fuentes lineales obteniendo un valor promedio de 2.36 ± 0.44 mm. Adicionalmente, se muestran los primeros estudios metabólicos de ratones sanos de 30 g inyectados con fluorodesoxiglucosa y fluoruro de sodio (ambos marcados con 18F) con los cuales se obtuvo información de la captación normal de la glucosa y la identificación de la estructura ósea, respectivamente. El microPET es una herramienta de gran utilidad para desarrollar proyectos de investigación básica en física de detectores y su aplicación en medicina nuclear.<hr/>During the past 4 years, the Medical Physics and Dosimetry Group at the Instituto de Física, UNAM, has developed a positron emission tomography prototype for small-animal imaging (microPET). The system is composed of pixelated, cerium-doped lutetium yttrium oxyort-hosilicate scintillation crystal arrays coupled to position-sensitive photomultiplier tubes. Detector electronic signals are processed by nuclear instrumentation modules and are digitized by a multichannel data acquisition board. The tomographic reconstruction is performed by filtered backprojection from a set of distortion- and nonuniformity- corrected projections taken at different angles. In this work, the reconstructed spatial resolution was evaluated from the line spread function with a mean value of 2.36 ± 0.44 mm. In addition, the first metabolic studies of 30 g, healthy mice, injected with 18F labeled fluorodeoxyglucose and sodium fluoride are reported. They display normal glucose uptake and skeletal structure, respectively. The microPET can be a useful tool for radiation detector physics research and its applications in nuclear medicine.