Scielo RSS <![CDATA[Revista mexicana de física]]> http://www.scielo.org.mx/rss.php?pid=0035-001X20110005&lang=es vol. 57 num. 5 lang. es <![CDATA[SciELO Logo]]> http://www.scielo.org.mx/img/en/fbpelogp.gif http://www.scielo.org.mx <![CDATA[<b>Resistencia mecánica ideal de C, Si y Ge con estructura c<b>ú</b>bica</b>: <b>un estudio de primeros principios</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2011000500001&lng=es&nrm=iso&tlng=es Presentamos un estudio de la resistencia mecánica ideal a compresión de Carbono (C), Silicio (Si) y Germanio (Ge) con estructura cúbica (diamante), mediante cálculos de primeros principios. Parámetros de red, módulos de compresibilidad, de corte, Young y constantes de elasticidad son obtenidos como función del esfuerzo aplicado. Obtenemos buen acuerdo de los parámetros de red y constantes de elasticidad en ausencia de esfuerzo con respecto a reportes previos experimentales y teóricos. Mediante los criterios de Born-Wang y estabilidad fonónica estudiamos la resistencia mecánica ideal de cada elemento. Los valores de los esfuerzos máximos (773, 19.5 y 21.7 GPa para el C, Si y Ge, respectivamente) se explican en términos de la estructura de bandas, densidades de carga y poblaciones atómicas.<hr/>We present a study of the compressive ideal strength of Carbon (C), Silicon (Si) and Germanium (Ge) with cubic structure (diamond) by means of first principles calculations. Lattice parameters, bulk modulus, shear and Young modulus and elastic constants are obtained as a function of applied stress. The values obtained about lattice parameters and elasticity constants without stress are in according with previous experimental and theoretical reports. Based on the Born-Wang and phonon criteria we have studied the ideal strength of each element. The maximum stresses values (773, 19.5 and 21.7 GPa for C, Si and Ge, respectively) are explained in terms of the band structure, charge density and atomic populations. <![CDATA[<b>Electronic heat transport for a multiband superconducting gap in Sr<sub>2</sub>RuO<sub>4</sub></b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2011000500002&lng=es&nrm=iso&tlng=es This paper gives a detailed numerical study of the superconducting electronic heat transport in the unconventional multiband superconductor Strontium Ruthenate Sr2RuO4. The study demostrates that a model with different nodal structures on different sheets of the Fermi surface is able to describe quantitatively experimental heat transport data. The contribution of the density of states DOS is given for each sheet of the Fermi surface and the total contribution is also calculated. Finally, a discussion of the universal character of the electronic heat transport in unconventional superconductors and its relation to the DOS based on the type of nodal structure of the superconducting gap in Sr2RuO4 is given.<hr/>En este trabajo se presenta un estudio numérico detallado de la termoconductividad electrónica en el superconductor no convencional Rutenato de Estroncio Sr2RuO4. Se muestra que un modelo con diferentes estructuras nodales en diferentes láminas de la superficie de Fermi es capaz de describir cuantitativamente datos de transporte térmico obtenidos experimentalmente. La densidad de estados se calcula para cada lámina de Fermi y se presenta su contribución total. Por último, se discute el carácter universal de la termoconductividad electrónica en los superconductores no convencionales con diferentes estructuras nodales en la brecha superconductora como es el compuesto Sr2RuO4. <![CDATA[<b>Oriented matroid theory and loop quantum gravity in (2+2) and eight dimensions</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2011000500003&lng=es&nrm=iso&tlng=es We establish a connection between oriented matroid theory and loop quantum gravity in (2+2) (two time and two space dimensions) and 8-dimensions. We start by observing that supersymmetry implies that the structure constants of the real numbers, complex numbers, quaternions and octonions can be identified with the chirotope concept. This means, among other things, that normed divisions algebras, which are only possible in 1,2, 4 or 8-dimensions, are linked to oriented matroid theory. Therefore, we argue that the possibility for developing loop quantum gravity in 8-dimensions must be taken as important alternative. Moreover, we show that in 4-dimensions, loop quantum gravity theories in the (1+3) or (0+4) signatures are not the only possibilities. In fact, we show that loop quantum gravity associated with the (2+2)-signature may also be an interesting physical structure. <![CDATA[<b>The Jones vector as a spinor and its representation on the Poincaré sphere</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2011000500004&lng=es&nrm=iso&tlng=es It is shown that the two complex Cartesian components of the electric field of a monochromatic electromagnetic plane wave, with a temporal and spatial dependence of the form e i(kz-wt), form a SU(2) spinor that corresponds to a tangent vector to the Poincaré sphere representing the state of polarization and phase of the wave. The geometrical representation on the Poincaré sphere of the effect of some optical filters is reviewed. It is also shown that in the case of a partially polarized beam, the coherency matrix defines two diametrically opposite points of the Poincaré sphere.<hr/>Se muestra que las dos componentes Cartesianas complejas del campo eléctrico de una onda plana electromágnetica monocromática, con dependencia temporal y espacial de la forma e i(kz-wt), forma un espinor SU(2) que corresponde al vector tangente a la esfera de Poincaré que representa el estado de polarización y fase de la onda. Se revisa la representación geométrica en la esfera de Poincaré del efecto de algunos filtros ópticos. Se muestra también que en el caso de un haz parcialmente polarizado, la matriz de coherencia define dos puntos diametralmente opuestos de la esfera de Poincaré. <![CDATA[<b>Identificador con comparación entre dos estimadores</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2011000500005&lng=es&nrm=iso&tlng=es En este artículo se hace una descripción del proceso de identificación considerado como un filtro digital adaptivo en el que es necesario contar con: la función de transición estimada, el error de identificación y la función de ganancia. Lo que genera un problema con respecto a la evolución del sistema de referencia por el tiempo de procesamiento del filtrado al requerir cumplir con sus operaciones dentro del mismo intervalo de tiempo. En términos generales, la calidad de su respuesta se ve afectada por el parámetro usado en la función de transición estimada al intervenir este de manera indirecta en las demás operaciones del filtrado. Esto dio origen a probar dos estimadores, el primero expresado de manera recursiva y el segundo seleccionando la ganancia dentro de una base de conocimiento de acuerdo con la lógica difusa. Los resultados muestran que ambos estimadores dentro del identificador cuentan con buena convergencia con diferencias de error mínimas que permiten su aproximación a las condiciones estocásticas del modelo en el tiempo para k muestreos, utilizando al MatLab® como software de simulación.<hr/>This paper describes the identification process as an adaptive digital filter using the estimated transition matrix, identification error and gain functions. Óne problem that the filter has is the time process, affecting the quality response and agreeing with the estimated transition function, which is a condition to be accomplished with respect to the reference time evolution system. Thus, the time process required must be met in all operations within the same time interval. Generally, the identifier filter answer is affected by the parameter used in the estimated transition function indirectly used in the other filter operations. In this case, seeking a better time estimation response two estimators were considered: the first expressed in a recursive form and the second, selected within the knowledge base gain used in accordance to fuzzy logic. The results show the convergence observed in the error differences and their approximations to the stochastic time model conditions with k samples, using, MatLab® as a simulation software. <![CDATA[<b>Soluciones exactas a la ecuación de Schrodinger para una fibra óptica quiral</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2011000500006&lng=es&nrm=iso&tlng=es Este artículo presenta soluciones exactas a la ecuación de Schrodinger asociada a una fibra óptica monomodo quiral dispersiva y no lineal. La quiralidad está caracterizada a través del formalismo planteado por Born-Fedorov. Este trabajo nos permite analizar el efecto de la quiralidad sobre la ecuación de propagación de los pulsos ópticos. Los resultados presentados en este manuscrito pueden ayudar en el estudio de la fibra óptica.<hr/>This paper presents exact solutions to Maxwell's equations in a dispersive and nonlinear chiral singlemode optical fiber. The chirality is characterized through the Born-Fedorov formalism. This work allows us to analize the effect of chirality over the propagation equation of optical pulses. The results we present in this paper may help in the study of optical fiber. <![CDATA[<b>Viscosity enhancement in dilute magnetorheological fluids through</b> <b>magnetic perturbations</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2011000500007&lng=es&nrm=iso&tlng=es The influence of a sinusoidal magnetic field on the effective viscosity of a magnetorheological dispersion in the low particle concentration regime is studied experimentally. When a sinusoidal magnetic field of low amplitude, conceived as perturbation, is applied transversally to the static field, a significant enhancement occurs in the measured effective viscosity. The magnitude of changes depends on a number of factors such as the amplitude and frequency of the perturbation, the particle concentration, the application time of the fields, and the shear rate. It has also been found that the behavior of the effective viscosity as a function of frequency presents a critical behavior. Therefore, an average Mason number is proposed, whose behavior as a function of frequency is similar to that shown by the effective viscosity.<hr/>El efecto de un campo magnético senoidal sobre la viscosidad efectiva de una dispersión magneto-reológica en el régimen de baja concentración de partículas es estudiado experimentalmente. Cuando un campo magnético senoidal de baja amplitud, considerado como perturbación, es aplicado transversalmente al campo esttico, ocurre un significativo incremento en la viscosidad efectiva. La magnitud de los cambios depende de factores tales como la amplitud y la frecuencia de la perturbación, la concentración de partículas, el tiempo de aplicación de los campos, y la rapidez de corte. Se ha encontrado que el comportamiento de la viscosidad efectiva como función de la frecuencia presenta un comportamiento crítico. Por lo tanto, un numero de Mason promedio es propuesto, cuyo comportamiento es similar al mostrado por la viscosidad efectiva. <![CDATA[<b>Study of bone cells by quantitative phase microscopy using a Mirau interferometer</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2011000500008&lng=es&nrm=iso&tlng=es The article presents the use of an interference microscope, using a Mirau objective for the study of the early adhesion process of osteoblast-like bone cells, using the phase shifting technique. The process is carried out on surgical stainless steel surfaces of interest for the development of bone implants. Experimental phase maps are directly related to cell profiles. These phase maps are obtained for several adhesion times, which indicate morphological changes in cells. Mainly the change in height profiles through time and the interaction with other surrounding cells are observed. The experimental system used is appropriate for the time scales observed, in the order of hours, showing strength and precision in the calculation of the optical phase.<hr/>El artículo presenta el uso de un microscopio interferencial, empleando un objetivo de Mirau, para el estudio del proceso de adhesión temprana de células óseas tipo osteoblasto, por medio de la técnica de desplazamiento de fase. El proceso es llevado a cabo sobre superficies de acero quirúrgico, que son de interés en el desarrollo de prótesis óseas. Los mapas de fase óptica obtenidos a diversos tiempos de adhesión muestran cambios morfológicos en las células; principalmente se observa el cambio en la altura de los perfiles de la fase a través del tiempo y la formación de conexiones intercelulares. El sistema de medición empleado es apropiado para las escalas de tiempo de evolución exhibidas por el sistema celular (del orden de horas), presentando además alta robustez y precisión en el cálculo de la fase óptica. <![CDATA[<b>Cu(In,Ga)Se<sub>2</sub> thin films processed by co-evaporation and their</b> <b>application into solar cells</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2011000500009&lng=es&nrm=iso&tlng=es Polycrystalline Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) solar cells are attractive because low cost techniques can be used to obtain high efficiency thin film photovoltaic devices. Several research groups around the world have developed CIGS/CdS solar cells with efficiencies larger than 15% [1] using evaporation, making it an attractive and reliable technique for thin film deposition. Our PVD system is provided with MBE-type Knudsen cells to deposit CIGS thin films on glass/Molibdenum (Mo) substrates. The deposition conditions for each metal source have been established by doing a deposition profile of temperature data vs. growth rate by co-evaporation to obtain CIGS thin film for solar cells. Characterization of the co-evaporated CIGS thin films was performed by X-ray diffraction (X-RD), scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive x-ray spectroscopy (EDS) techniques. Good quality polycrystalline films were obtained as shown by X-RD patterns. SEM micrographs show films having a very uniform appearance with large grain sizes (~1 µm). Photoluminescence (PL) studies on CIGS samples with different Ga and Cu concentrations (Ga/Ga+In) = 0.25 and 0.34 and (Cu/In+Ga) = 0.83, 0.88 and 0.94) have been performed. The EDS results have shown that is possible to control very precisely the CIGS thin film composition using these Knudsen cells. Film thicknesses of ~3-4 µm, were measured with an Ambios profilemeter XP 100 stylus type. A conversion efficiency of 10.9 % has been achieved for solar cells made from the co-evaporated absorbers. <![CDATA[<b>Dos configuraciones diferentes para la descripción temporal de actividad de <i>Escherichia coli</i> mediante speckle dinámico</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2011000500010&lng=es&nrm=iso&tlng=es Se presentan los resultados experimentales de la aplicación de la técnica de speckle dinámico para describir actividad de células bacterianas de la especie Escherichia coli (ATCC 25922) cultivadas en placas de Petri de dos compartimientos, empleando uno de ellos como control no inoculado. En los experimentos se registraron imágenes de cuadros de speckle que se procesaron y posteriormente, se obtuvieron seriales (ópticas de la actividad bacteriana utilizando una única concentración de inóculo y dos configuraciones diferentes de incidencia del haz de luz láser sobre el medio bajo estudio. Los resultados obtenidos para ambas configuraciones son discutidos. Se concluye que el método, la instalación diseñada y montada y el procesamiento de imágenes asociado, permitieron detectar y describir la actividad bacteriana.<hr/>We present the experimental results of applying the laser dynamic speckle technique to describe bacterial cells activity corresponding to the species Escherichia coli (ATCC 25922) cultivated in two-compartment Petri dishes, using one of them as a non-inoculated control blank. In the experimental series we registered speckled images and after processing them, we obtained optical signals of the bacterial activity corresponding to a single cell concentration and two different laser beam impact configurations. The results for both configurations are discussed. We conclude that the method, the designed and mounted set-up and the associated image processing allowed the detection and description of the bacterial activity. <![CDATA[<b>Photoacoustic technique in the transmission configuration for quantitative analysis of liquids</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2011000500011&lng=es&nrm=iso&tlng=es A photoacoustic methodology for the measurement of optical absorption coefficient for pigments in liquid solution is introduced. The mathematical model, involving the Beer-Lambert model for light absorption, is a generalization of a previously reported photoacoustic methodology, involving a surface absorption model, used for thermal diffusivity measurements of liquids. The optical absorption coefficient for aqueous solutions of copper sulfate and methylene blue at various concentrations where measured at a wave-length of 658 nm, to show the range of optical absorption coefficients where the Beer-Lambert model for light absorption applies. It was experimentally shown that at high pigment's concentrations the surface absorption limit is more adequate and, consequently, the sample's thermal diffusivity is obtained instead of the optical absorption coefficient. Optical and thermal properties obtained by means of this photoacoustic methodology resulted in close agreement with the corresponding ones obtained by means of conventional optical spectroscopy and the previously reported photoacoustic methodology for thermal diffusivity measurements, respectively. Results show that this technique has promise applications in the field of quantitative analysis.<hr/>Se presenta un método fotoacústico para la medición del coeficiente de absorción óptico de pigmentos en solución líquida. El modelo matemático, el cual involucra el modelo de absorción luminosa de Beer-Lambert, es una generalización de un método fotoacústico previamente reportado que utiliza un modelo de absorción superficial que es adecuado para la medición de la difusividad térmica de líquidos. Se determine el coeficiente de absorción óptico, a una longitud de onda de 658 nm, de soluciones acuosas de sulfato de cobre y azul de metileno a varias concentraciones para mostrar el rango de coeficientes de absorción ópticos a los cuales se aplica el modelo de absorción de Beer-Lambert. Experimentalmente se demostró que el límite de absorción superficial es mas adecuado para soluciones de altas concentraciones de pigmento y, como consecuencia, se obtiene la difusividad térmica de las muestras en vez del coeficiente de absorción óptico. Las propiedades ópticas y térmicas medidas por medio de esta metodología fotoacustica resultaron en excelente concordancia con las correspondientes obtenidas por medio de la espectroscopia convencional y de la metodología fotoacústica previamente reportada para mediciones de difusividad térmica. Los resultados muestran que esta técnica puede ser de gran utilidad en el campo del análisis cuantitativo. <![CDATA[<b>Constantes fundamentales</b>: <b>la última frontera para el Sistema Internacional de Unidades</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2011000500012&lng=es&nrm=iso&tlng=es La frase "una misma medida para todos los hombres y para todos los tiempos" resume el ideal que llevaría al desarrollo del Sistema Internacional de Unidades, SI. La evolución en las definiciones de las unidades de medida del SI puede considerarse, de alguna manera, como una serie de aproximaciones hacia el ideal en el que las unidades de medida son invariantes en el tiempo y en el espacio, inmutables, y susceptibles de materializaciones equivalentes, reproducibles, y accesibles, a fin de ser útiles en procesos de medición de orden práctico, industrial, tecnológico y científico. En el estado actual del desarrollo científico y tecnológico las constantes fundamentales se presentan como la última frontera para definir las unidades de medida del SI. El abandono de artefactos que sustentan las definiciones de las unidades del SI dio inicio en 1960, cuando la longitud de onda de una de las radiaciones del Kriptón 86 fue utilizada para redefinir la unidad de longitud. Por otro lado, la unidad de tiempo, definida en 1967 en términos de la separación de los niveles hiperfinos del estado base del átomo de Cesio-133, fue otro importante paso hacia la incorporación de las constantes fundamentales en las unidades del SI. En 1982, la unidad de longitud quedo establecida en términos de la velocidad de la luz en el vacío y mediciones de tiempo. Lo anterior ilustra claramente la forma en que el SI evoluciona hacia la incorporación de constantes fundamentales, o combinaciones de ellas, para el sustento de las unidades de medida. Todas las unidades de medida del SI han pasado, de alguna u otra manera, por un proceso de redefinición con la notable excepción de la unidad de masa, el kilogramo. Actualmente, de las siete unidades base del SI, el kilogramo es la única que se sustenta en las propiedades de un artefacto específico, a saber un cilindro de platino. Sin embargo, esto último puede cambiar en el futuro próximo al fijar un valor sin incertidumbre para la constante de Planck y definir el kilogramo en términos de las fuerzas electromagnéticas generadas en una balanza electromagnética, denominada usualmente "balanza del watt". De esta manera, la definición del kilogramo quedaría enmarcada en el contexto de la mecánica cuántica, ya que se apoyaría en la realización experimental de la unidad de tiempo, y por lo tanto en la separación hiperfina del estado base del átomo de Cesio-133, la reproducción del volt en términos del efecto Josephson y la realización del ohm en términos del efecto Hall cuántico. Definiciones para el kelvin, en términos de la constante de Boltzmann, del mol en términos del número de Avogadro y la candela en términos de la eficacia luminosa de cierta radiación monocromática harían de las constantes fundamentales los puntos de apoyo del SI, a fin de aportar los sistemas de medición de muy alto nivel de exactitud necesarios en la consecución de los avances científicos y tecnológicos por venir.<hr/>The phrase "one measure for all men and all times" summarizes the ideal that would lead to the development of the International System of Units, SI. The evolution of the definitions of the SI units of measurement may be somehow considered as a series of approximations to such an ideal in which the units of measurement are invariant in time and space, immutable, and susceptible to equivalent realizations, reproducible, and accessible to be useful in measuring processes of practical, industrial, technological and scientific purposes. In the current state of the science and technology the fundamental constants appear as the last frontier to define the SI units of measurement. The abandonment of artifacts to support the definitions of SI units began in 1960 when the wavelength of a krypton 86 radiation was used to redefine the unit of length, the meter. Moreover, the time unit, defined in 1967 in terms of the separation of the ground state hyperfine levels of the Cesium-133 atom, was another important step towards the incorporation of the fundamental constants in the SI units. In 1982, the unit of length was established in terms of the speed of light in vacuum and time measurements. This clearly illustrates how the SI evolves towards the incorporation of fundamental constants, or combinations of them, to support the units of measurement. In some way or another, all units of measurement have gone through a process of redefinition with the notable exception of the mass unit, the kilogram. Currently, among the SI seven base units, the kilogram is the only one based on the properties of a specific artifact, namely a cylinder of platinum. However, this may change in the near future by setting a value without uncertainty for Planck's constant and by defining the kilogram in terms of electromagnetic forces generated in a balance, usually called "watt balance". Thus, the definition of the kilogram would be framed in the context of the quantum mechanics, since it would rely experimentally on the time unit, and therefore on the hyperfine separation of the ground state of Cesium-133 atom, on the realizations of the volt in terms of the Josephson effect and on the ohm in terms of the quantum Hall effect. Definitions for the kelvin in terms of the Boltzmann constant, the mole in terms of Avogadro's number and the candela in terms of luminous efficacy of monochromatic radiation will allow the fundamental constants to be the support of the SI in order to provide measurement systems with a very high accuracy to pursuit the scientific and technological advances to come.