Scielo RSS <![CDATA[Revista mexicana de física]]> http://www.scielo.org.mx/rss.php?pid=0035-001X20120001&lang=en vol. 58 num. 1 lang. en <![CDATA[SciELO Logo]]> http://www.scielo.org.mx/img/en/fbpelogp.gif http://www.scielo.org.mx <![CDATA[<b>Manto de invisibilidad en microondas</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2012000100001&lng=en&nrm=iso&tlng=en Se presentan resultados experimentales de un manto de invisibilidad operando en el rango de las microondas a una frecuencia de 10.525 GHz. El análisis teórico está basado en un análisis por mapeo conforme. Los resultados experimentales se obtuvieron a partir de la construcción de un metamaterial con anillos resonantes en cobre. Se encuentra buen acuerdo entre el planteamiento teórico y los resultados experimentales.<hr/>We present experimental results of an invisibility cloak operating in the microwave range at a 10.525 GHz frequency. The theoretical analysis is based on a conformal mapping. The experimental results were obtained from the construction of a resonant metamaterial with copper rings. A good agreement is found between both results. <![CDATA[<b>Complex dynamics and chaos in commutable pendulum</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2012000100002&lng=en&nrm=iso&tlng=en This paper deals with a commutable pendulum which has two different natural frequencies in two space regions. The first region corresponds to the first three quadrants of the phase space; while the second region coincides with the fourth quadrant. This apparently trivial system shows a very complex behavior, regardless of the fact that it is based on the simple pendulum model. In the case where the two natural frequencies coincide, the flow is stable. However, just by varying the natural frequency in the fourth quadrant, the system may be asymptotically stable or unstable and also may have simple limit cycle, complex limit cycles and even chaotic behavior. In all these cases the trajectories have simple analytical descriptions.<hr/>En este trabajo se estudia el péndulo con conmutaciones de frecuencia en dos regiones del plano. La primera región coincide con los tres primeros cuadrantes del plano, mientras que la segunda región coincide con el cuarto cuadrante. Este sistema, aparentemente trivial, presenta un comportamiento realmente complejo a pesar de estar basado en el modelo del péndulo simple. En situaciones cuando las dos frecuencias naturales coinciden, el comportamiento es estable. Sin embargo, cuando se cambia la frecuencia natural en el cuarto cuadrante, el sistema puede ser asintóticamente estable o inestable, puede tener un ciclo límite sencillo, ciclos límites complejos y más aún, puede presentar comportamiento caótico. Otra característica importante es que en todos estos casos las trayectorias pueden ser descritas analíticamente de forma sencilla. <![CDATA[<b>Algorithm to compute the electric field gradient tensor in ionic crystals</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2012000100003&lng=en&nrm=iso&tlng=en A simple algorithm and a computational program to numerically compute the electric field gradient and the concomitant quadrupolar nuclear splitting is developed for an arbitrary ionic crystal. The calculations are performed using a point charge model. The program provides three different ways for the data input: by Bravais lattices, by lattice parameters, or by introducing any spatial structure. The program calculates the components of the electric field gradient, the asymmetry parameter and the quadrupolar splitting for a given number of nearest neighbors with respect to the nuclear charge as origin. In addition, the program allows the use of different Sternheimer antishielding factors. <![CDATA[<b>Natural convection and surface thermal radiation in a tilted open shallow cavity</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2012000100004&lng=en&nrm=iso&tlng=en In this paper the numerical calculations of heat transfer by natural convection and surface radiation in a tilted open shallow cavity are presented. The cavity maintains the opposite wall to the aperture at a constant temperature while the remaining walls are adiabatic. The results in the steady state are obtained for a Rayleigh number range from 10(5) to 10(7), inclination angles from 45° to 135° and aspect ratios equal to 2 and 4. It was found that the exchange of thermal radiation between walls is considerably more relevant that the convective phenomenon for an inclination angle of 135°. Oscillations in the convective Nusselt number were observed for inclination angles of 45° (AR=4) and 90° (AR of 2 and 4) caused by the formation of thermal plumes in the bottom adiabatic wall that travel and mix with the thermal layer of the hot wall. <![CDATA[<b>Computer simulation of the energy dynamics of a sinusoidally perturbed double sine-Gordon equation: an application to the transmission of wave signals</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2012000100005&lng=en&nrm=iso&tlng=en In this work, we employ a numerical method to approximate the solutions of a damped, double sine-Gordon equation spatially defined over a closed and bounded interval of the real line, subject to a harmonic perturbation of the Dirichlet type on one end, and a homogeneous Neumann condition on the other. The method has schemes to approximate consistently the temporal dynamics of the local energy density and the total energy of the medium, and the total energy over any finite interval of time and, additionally, it preserves the positivity of the corresponding energy operators. As an application of this method, we establish numerically that the phenomenon of nonlinear bistability (which is physically characterized by the coexistence of conducting and insulating regimes) is present in media governed by damped, double sine-Gordon equations when the systems are driven harmonically at a frequency in the forbidden band-gap. We employ this nonlinear process in order to accurately propagate localized pulses from the perturbed end to the free boundary. Two different methods for the transmission of monochromatic waves are employed in this study, and our results demonstrate that an efficient propagation of information is feasible, indeed.<hr/>Este trabajo hace uso de una técnica numérica para aproximar las soluciones de un modelo amortiguado de doble seno-Gordon definido en un intervalo cerrado y acotado de números reales, sujeto a perturbaciones armónicas de Dirichlet en el extremo izquierdo, y condiciones homogéneas de Neumann en el derecho. El método incluye integradores para estimar consistentemente la dinámica temporal de la densidad local de energía, la energía total del modelo, así como la energía acumulada en intervalos finitos de tiempo; además, el método respeta la positividad de los correspondientes operadores de energía. Dicha técnica se aplica en la demostración computacional de la presencia del fenómeno de biestabilidad alineal (el cual se caracteriza físicamente por la coalescencia de regímenes conductores y aislantes) en medios descritos por ecuaciones amortiguadas de doble seno-Gordon y perturbados armónicamente por una frecuencia en el ancho de banda prohibido. Este proceso alineal es usado para propagar pulsos localizados del extremo perturbado a la frontera libre. Se proponen dos técnicas para la propagación confiable de ondas monocromáticas; los resultados de este trabajo indican que es posible transmitir la información de manera eficiente. <![CDATA[<b>Structural and electronic properties of RuN/GaN superlattices: a first-principles study</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2012000100006&lng=en&nrm=iso&tlng=en In this work, we investigate the structural and electronic properties of RuN/GaN superlattices, using first-principles calculations within density functional theory (DFT) and generalized gradient approximation (GGA). We have employed the full potential linearized augmented plane waves (FP-LAPW) method as implemented in the WIEN2k code. The 1×1, 1×2, 1×3 and 1×4 RuN/GaN superlattices are studied in the wurtzite phase, which is the most stable structure of the GaN. In order to determine the best parameters, we have optimized the total energy as a function of: (i) the unit cell volume, (ii) the c/a ratio and (iii) the z-coordinate of Ga and Ru atoms. Lattices constant, bulk moduli, cohesive and formation energies are reported as a function of the period for each RuN/GaN superlattices, and trends are discussed. On the other hand, a study of the density of states show that the superlattices present a metallic behavior. The results suggest that the RuN/GaN superlattices can be used as compounds for the fabrication of semiconductor-metal-semiconductor or semiconductor-metal devices. <![CDATA[<b>Electronic band structure of platinum low-index surfaces: an <i>ab initio </i>and tight-binding study. II</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2012000100007&lng=en&nrm=iso&tlng=en We present the calculated electronic band structure of ideal Pt(100) and Pt(110) surface by using density functional theory and the empirical tight-binding method. A detailed discussion of the surface- and resonance-states is given. It is shown that the calculated surface- and resonance-states of ideal Pt(100) surfaces agree very well with the available experimental data. For Pt(110), some of the surface- and resonance-states are characteristic of the low symmetry of the surface and are identified as being independent of surface reconstruction effects. As in the previous paper, the density functional calculations were performed using the full potential linearized augmented plane wave method, and the empirical calculations were performed using the tight-binding method and Surface Green's Function Matching Method.<hr/>Presentamos el cálculo de la estructura electrónica de bandas de la superficie ideal del Pt(100) y Pt(110). El cálculo se realizó utilizando la teoría del funcional de la densidad y el método de enlace fuerte. Como resultado de nuestro cálculo presentamos una discusión detallada de los estados resonantes y los estados de superficie. Para la superficie ideal del Pt(100) mostramos que tanto los estados de superficie como los estados resonantes concuerdan aceptablemente con datos experimentales. Para el caso de Pt(110) hallamos que los estados resonantes y de superficie característicos de la dimensionalidad de la superficie, son independientes de la reconstrucción y se reproducen aceptablemente en nuestro cálculo. Al igual que en el trabajo anterior, utilizamos la teoría del funcional de la densidad con el método de ondas planas aumentadas, mientras que los cálculos empíricos se han hecho utilizando el método de enlace fuerte junto con el método de empalme de las funciones de Green. <![CDATA[<b>On the centre of mass velocity in molecular dynamics simulations</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2012000100008&lng=en&nrm=iso&tlng=en Molecular dynamics simulations are performed on a fluid at supercritical conditions to analyze the effect that the velocity of centre of mass (VCOM) of the system has on temperature and phase stability. Standard rescaling velocities and Nosé-Hoover chains of thermostats methods are used to carry out simulations on Square Well, Lennard-Jones and Soft Primitive potential models. Removing the VCOM at the beginning or during the simulation is not required for the Nosé-Hoover chain of thermostats to keep the correct temperature of the system, however, it is fundamental to keep null the VCOM when the traditional rescaling velocity scheme is used. It is shown that if the VCOM is removed only at the beginning of the simulation the internal and external temperatures are not the same for very long simulations and the fluid becomes a solid. The temperatures and physical properties obtained using the Nosé-Hoover chain method are the same as those obtained by removing the VCOM during the simulation in the rescaling velocity procedure.<hr/>Realizamos simulaciones de dinámica molecular en fluidos a condiciones supercríticas para analizar el efecto que la velocidad del centro de masa (VCM) del sistema tiene sobre la temperatura y la estabilidad de fases. Escalamiento estándar de velocidades y cadenas de Nosé-Hoover son usados como métodos de termostato para realizar simulaciones en modelos de potencial de pozo cuadrado, Lennard-Jones y el modelo primitivo suave. Remover la VCM al inicio o durante la simulación no es requerido para que el termostato de cadenas de Nosé-Hoover mantenga la temperatura correcta del sistema, sin embargo es fundamental mantener nula la VCM cuando se usa el esquema tradicional de escalamiento de velocidades. Se muestra que si la VCM es removida solo al inicio de la simulación las temperaturas interna y externa no son iguales para tiempos de simulación muy grandes y el sistema se solidifica. La temperatura y las propiedades físicas obtenidas usando el método de cadenas de Nosé-Hoover son iguales a aquellas obtenidas usando escalamiento de velocidades donde se remueve la VCM durante la simulación. <![CDATA[<b>On singular lagrangians and Dirac's method</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2012000100009&lng=en&nrm=iso&tlng=en We show some instances of singular lagrangians from the classical mechanics of particles and apply Dirac's method for building the canonical equations. We find then the reason for the singularity, and therefore, we get the Hamilton equations with the familiar procedure, that is without the need of Dirac's procedure. Known cases of singular lagrangians in special relativity are also presented, and their non-singular alternatives.<hr/>Se presentan algunos lagrangianos singulares del ámbito de la mecánica clásica de partículas, y se les aplica el método de Dirac para construir las ecuaciones canónicas. Se halla la razón de la singularidad, y, con ello, se obtienen las ecuaciones de Hamilton por el camino acostumbrado, esto es, sin necesidad del metodo de Dirac. Se presentan también casos conocidos de lagrangianos singulares en la relatividad especial y sus alternativas no singulares. <![CDATA[<b>A <i>m</i>-dimensional stochastic estimator</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2012000100010&lng=en&nrm=iso&tlng=en This paper shows the development of a optimal stochastic estimator for a black-box system in a m-dimensional space, observing noise with an unknown dynamics model. The results are based in state space, described by a discrete stochastic estimator and noise characterization. The proposed result gives an algorithm to construct diagonal form for the state space system. It is a new technique for a instrumental variable tool, and a diagonalization process avoiding the calculation of pseudo-inverse matrices is presented with a linear computational complexity O(j) and j as the diagonal matrix dimension. The results show that it is possible to reconstruct the observable signal with a probability approximation.<hr/>Este artículo muestra el desarrollo de un estimador estocastico óptimo para un modelo de sistemas tipo caja negra con ruido en un espacio m-dimensional. Se propone un algoritmo para evaluar y construir la forma diagonal del sistema en espacio de estados para estimar las ganancias internas. El algoritmo permite eliminar el cálculo de matrices pseudoinversas y tiene una complejidad computacional de orden lineal O(j), donde j es la dimensión de la matriz diagonal y que computacionalmente representa una menor complejidad que los métodos utilizados tradicionalmente a través de la pseudoinversa. Los resultados muestran que es posible reconstruir la señal observable con una buena aproximación en un sentido de probabilidad. <![CDATA[<b>Nature of the bonding, surface relaxation and charge transfer of Au dimmers on an MgO(100) surface</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2012000100011&lng=en&nrm=iso&tlng=en First principles electronic structure investigations of the nature of adsorption, relaxation of the atoms near the adsorption site, and the charging of the Au2 particle on the relaxed-rumpled MgO(100) surface have been carried out within the density functional theory-cluster-embedding approach. The investigations focus on an Au2 molecule, perpendicular to the surface, adsorbed at different locations. Three bonding sites are studied: a five coordinated oxygen regular terrace site O5c, an Fs neutral color center (two electrons in an O vacancy), and an F+s positive charged color center (one electron in an O vacancy). The studies indicate that large relaxation of the neighboring atoms and large charge transfer occurs for an Au2 over the color centers. An analysis of the one-electron energy levels of the Au dimer, the MgO surface and the Au2MgO(100) complex for each absorption site allows us to rationalize the nature of the bonding, surface relaxation, calculated absorption and dimerization energies and electron charge transfers. <![CDATA[<b>A 1.7 MHz Chua's circuit using VMs and CF+s</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2012000100012&lng=en&nrm=iso&tlng=en In this paper, a high-frequency Chua's chaotic oscillator based on unity gain cells (UGCs) is introduced. Leveraging the internal buffers of the integrated circuit AD844, a voltage mirror (VM) and a positive current follower (CF+) are designed, taking into account the parasitic elements associated to each UGC. Afterwards, the behavior of the nonlinear resistor and of the grounded inductor are designed by using several VMs, CF+s, discrete capacitors and resistors. In this way, Chua's circuit is built by coupling a nonlinear resistor and an active LC tank circuit by using an RC passive filter. Hspice simulations performed at the state space and in the time and frequency domains show that the proposed topology generates chaos at 1.7 MHz. Experimental results are given, verifying that the chaotic spectrum is extended to high-frequency and showing close agreement with theoretical analysis. The proposed topology is compared with other topologies reported in the literature, showing that a number reduced of active devices and passive elements along with smaller supply voltages can be used to generate chaotic oscillations at high-frequency. Sensitivity and Monte Carlo analysis are also done in order to research the robustness of the proposed chaotic circuit.<hr/>El diseño de un oscilador caótico de Chua basado en celdas de ganancia unitaria y operando en alta frecuencia es presentado. Aprovechando los buffers internos del circuito integrado AD844, un espejo de voltaje y un seguidor de corriente positivo son diseñados, incluyendo los elementos parásitos asociados a cada celda de ganancia unitaria. Posteriormente, el comportamiento de un resistor no lineal y de un inductor aterrizado son realizados usando varios espejos de voltaje, seguidores de corriente, resistores y capacitores discretos. De esta manera, el resistor no-lineal es acoplado a un circuito tanque LC usando un filtro pasivo RC. Resultados de simulación en el plano de fase, en los dominios de tiempo y frecuencia, realizados en Hspice, muestran que la topología propuesta genera formas de onda caóticas a 1.7 MHz. Resultados experimentales son también mostrados a fin de verificar el comportamiento caótico en alta frecuencia y la similitud de los resultados experimentales con el analisis teorico. La topología propuesta se compara con otras topologías reportadas en la literatura, mostrando que un numero reducido de dispositivos activos y elementos pasivos junto con voltajes de alimentacion mas pequeñas, pueden ser usados para generar oscilaciones caooticas en alta frecuencia. Analisis de sensibilidad y de Monte Carlo son realizados con el fin de investigar la robustez del circuito caotico propuesto. <![CDATA[<b>Hermitian operators and boundary conditions</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2012000100013&lng=en&nrm=iso&tlng=en The case of the hermeticity of the operators representing the physical observable has received considerable attention in recent years. In this paper we work with a method developed by Morsy and Ata [1] for obtaining Hermitian differential operators independently of the values of the boundary conditions on wave functions. Once obtained these operators, called intrinsically Hermitic operators, we build the Hamiltonian for the harmonic oscillator, hydrogen atom and the potential well of infinite walls. In the first two cases we use the factorization method of ladder operators (also intrinsically Hermitic) and show that results obtained with conventional operators, based on the annulation ofthe wave functions on the boundaries, are preserved. For the infinite well we show that the version of the Hamiltonian intrinsically Hermitic provides a solution to a paradox that appears in a particular wave function.<hr/>El caso de la hermiticidad de los operadores que representan a los observables ha recibido una atención considerable en los últimos años. En este trabajo tratamos con un método desarrollado por Morsy y Ata [1] para obtener operadores diferenciales hermíticos independientemente de los valores en la frontera que se impongan sobre las funciones de onda. Una vez obtenidos estos operadores, llamados intrínsecamente hermíticos, construimos hamiltonianos para el oscilador armónico, el átomo de hidrógeno y el pozo de potencial de paredes infinitas. En los dos primeros casos utilizamos el método de factorización con operadores de escalera (tambien intrínsecamente hermíticos) y mostramos que se preservan los resultados obtenidos con los operadores convencionales que se basan en la anulación de las funciones de onda en las fronteras. En el caso del pozo infinito mostramos que la version intrínsecamente hermítica del hamiltoniano proporciona una solución a una paradoja que se presenta en una función de onda particular. <![CDATA[<b>Orientational distribution for dipolar and quadrupolar colloids driven by an external field</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2012000100014&lng=en&nrm=iso&tlng=en We study the ordering in dipolar and quadrupolar colloids driven by an appropiate external field, which is low structured at zero field strength. This study consists of analyzing the predictions involved by the one body probability density function, as function of the strength of the field, which is the solution of the equilibrium Smoluchowski equation, without hydrodynamic interactions. Because of the symmetry of the dipole and quadrupole, for the former an axial nematic-like phase is predicted, wheras for the latter a biaxial nematic-like phase is predicted. In the study we consider different fields, for the dipole only the orientation of the field is changed, whereas for the quadrupole the gradient of the field is also changed. The alignment of the multipolar colloids for high values in field is independent of the different fields studied in both moments, but their alignment for low values depends on the field features. The change in curvature of the one body probability density functions for the moments analyzed is predicted in field strength values with a different meaning. For the quadrupole moment an anomalous perpendicular alignment of the particles is predicted, which does not ocurr for the dipole moment. Our results are described as a generalized point of view in the Landau-de Gennes theory for the nematic isotropic phase transition driven by an external field.<hr/>Estudiamos el ordenamiento en coloides dipolares y cuadrupolares por inducción de un campo externo apropiado, los cuales sin campo son poco estructurados. El estudio consiste en analizar las predicciones de la densidad de probabilidad de un cuerpo como función de la intensidad del campo, la cual es solución de equilibrio de la ecuación de Smoluchowski, sin interacciones hidrodinámicas. Debido a la simetría de el dipolo y el cuadrupolo, para el primero una fase tipo nemática axial es predicha, mientras que para el cuadrupolo una tipo nemática biaxial es predicha. En el estudio se consideran diferentes campos, para el dipolo solo la orientación es variada, mientras que para el cuadrupolo tambien se cambia el gradiente del campo. A valores grandes del campo el proceso de alineamiento es independiente de los diferentes campos usados, en ambos momentos, aunque el alineamiento a campos pequeños depende de la orientación del campo. El cambio en curvatura de la densidad de probabilidad de un cuerpo de los diferentes momentos estudiados aparecen en puntos con diferente interpretación. Para el coloide cuadrupolar un alineamiento anómalo perpendicular es observado, lo cual no ocurre para el coloide dipolar. Desde un punto de vista generalizado, nuestros resultados son interpretados en el esquema de la teoría de Landau-de Gennes para la transición de fase nemático isotrópica en presencia de un campo externo. <![CDATA[<b>Hyperfine interaction of V<sub>k</sub> centres in Cs<sub>2</sub>NaYCl<sub>6</sub> crystals</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0035-001X2012000100015&lng=en&nrm=iso&tlng=en In this work we present the results obtained through electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy of the study of the hyperfine interaction of the Vk centres in the Cesium, sodium, yttrium hexachloride (Cs2NaYCl6) crystals. These electron defect centres are created by γ-irradiation at liquid nitrogen temperature of the Cs2NaYCl6 crystals. Our results are: g|| =2.008, g┴ =2.023, A|| =91.21 (gauss) and A┴ =3.10 (gauss) and these results are compared with those obtained by Th. Pawlik and J.M. Spaeth [24] for the same system and those of D. Shoemaker [23] for sodium chloride.<hr/>Presentamos los resultados obtenidos por medio de la espectroscopía de resonancia paramagnética electrónica (EPR) del estudio de la interacción hiperfina de centros Vk en los cristales de hexacloruro de cesio, sodio, itrio (Cs2NaYCl6). Éstos centros de defecto electrónico se crean por irradiación γ a temperatura de nitrógeno líquido en los cristales de Cs2NaYCl6. Nuestros resultados son: g|| =2.008, g┴ =2.023, A|| =91.21 (gauss) and A┴ =3.10 (gauss) y éstos resultados se comparan con los obtenidos por Th. Pawlik y J.M. Spaeth [24] para el mismo sistema y los de D. Shoemaker [23] para cloruro de sodio.