Maestría Facultad de Ciencias Físicas

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Estudio físico químico de barros (pasta primaria) utilizados por los pobladores a orillas del rio Ichu de la provincia de Huancavelica
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2025) Castillo Corzo, Miguel Ángel; Peña Rodríguez, Víctor Antonio; De los Santos Valladares, Luis
El objetivo de la investigación es la caracterización fisicoquímica de cinco muestras de suelos contaminados por la mina Santa Bárbara, cerca al rio Ichu, en Huancavelica (Perú). La metodología de investigación consistió en el plantemiento del problema, ubicación geográfica del lugar de recolección de muestras, la preparación para sus análisis, el estudio y ejecución de mediciones con las técnicas de Microscopía Electrónica de Barrido (MEB), Microscopía Óptica (MO), Espectroscopía de Rayos X por Dispersión de Energía (EDX), Difracción de Rayos X (DRX), Magnetometría (M) y Espectroscopía Mössbauer (EM). Con la técnica MEB se identificaron partículas con dimensiones desde 0.0727 hasta 0.090 μm. Con la Microscopía óptica se identificaron granos de formas filosas y redondas. Con la Técnica EDX se identificaron elementos químicos contenidos en todas las muestras, como el silicio (Si), calcio (Ca) y hierro (Fe). La técnica DRX evidenció que las muestras de suelos están compuestas mayoritariamente por silicato. Se describe, explica y analiza los resultados según la técnica de Magnetometría (M) acerca de las curvas de calentamiento de campo Field Heating (FH) y enfriamiento de campo Field Cooling (FC) de magnetización, en función de la temperatura, ℳ(T), tomadas bajo la intensidad de campo aplicado de 500 Oe. Se caracterizó e identificó los óxidos de hierro (FeO) como la magnetita, hematita y goetita mediante las técnicas de la Magnetometría (M) y Espectroscopía Mössbauer (EM). Se concluye que las técnicas aplicadas en el presente trabajo permitieron identificar, caracterizar y analizar propiedades físicas y químicas de los suelos estudiados. Tambien se realizó el análisis de las muestras de suelos mediante las técnicas de Fluorescencia de Rayos X (FRX), Plasma Acoplado Inductivamente: Espectroscopía de Masas (ICP-MS) y Espectroscopía Gamma (EG). Se encontraron altos niveles de contaminación de As, Cd, Pb, Zn, Ni y Cu, y bajos niveles de Hg y Cr en comparación con los estándares locales e internacionales. El bajo nivel de mercurio encontrado en las muestras sugiere su volatilización, pero algunos restos quedan atrapados en las zonas cercanas a la mina. Los niveles más altos se han identificado de Ni (184,29 mg kg-1), Cu (1222,61 mg kg-1), Zn (1525,86 mg kg-1) Cd (11,41 mg kg-1) y Hg (6,2 mg kg-1) Se encuentran en Yananaco, el distrito más cercano a la mina. Es de resaltar que los altos niveles de PTE van acompañados de la presencia de calcita en los suelos, lo que sugiere la inmovilización de los PTE debido a la presencia de este mineral. Por otro lado, las actividades específicas de los tres materiales radiactivos naturales (NORM), 226Ra, 232Th y 40K, varían de 38,0 a 137,3 Bq kg-1, de 40,1 a 50,5 Bq kg-1 y de 505,5 a 793,3 Bq kg-1, respectivamente. La tasa de dosis absorbida promedio (D) para las muestras es 85,9 nGy/h, que es 1,7 veces mayor que la tasa de dosis promedio mundial. De manera similar, la dosis equivalente efectiva anual (E) promedio es de 0,105 mSv/año, 1,5 veces mayor que el promedio mundial. Además, los datos revelan correlaciones de Pearson positivas para los pares Hg-Ni (0,981) y 226Ra-232Th (0,960); y correlaciones negativas para los pares 226Ra-As (-0,984) y 232Th-As (-0,962). Por lo tanto, los resultados sugieren que las actividades pasadas de extracción de mercurio aumentaron la exposición de PET y NORM en Huancavelica, que aún permanecen cerca en las áreas cercanas a la mina abandonada hasta la fecha.
Propiedades geométricas y dinámicas del espaciotiempo de Reissner-Nordstrom-De Sitter interactuante con una quintaesencia mínimamente acoplada
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2024) Villata Ribbeck, Franco Augusto; Vargas Auccalla, Teófilo
En el presente trabajo de investigación se obtiene una solución exacta a las ecuaciones de campo gravitacional de Einstein que incluyen una constante cosmológica positiva, para el caso de un objeto cargado con simetría esférica, carente de momento angular e inmerso en un espacio-tiempo vacío, estático, homogéneo e isotrópico. Esta es la muy conocida solución de Reissner-Nordstrom-De Sitter (RNdS). Para lograr esto se emplea de manera fundamental la aproximación del campo gravitatorio débil, lo que permite linealizar la ecuación tensorial de campo, y las propiedades del tensor de energía momento para el campo electromagnético expresado en términos del tensor de campo electromagnético o tensor de Maxwell. Logrado esto, se procede a estudiar las propiedades de la estructura causal impuestas por la geometría de esta nueva métrica para las trayectorias geodésicas de partículas y señales luminosas que se propagan en el espacio-tiempo de RNdS, para lo cual se efectúa la correspondiente transformación de la métrica obtenida en coordenadas esféricas a las coordenadas de Kruskal. Donde su carácter más general permite evitar las singularidades matemáticas que suelen obtenerse en el sistema polar esférico, ya que las coordenadas de Kruskal, al poder abarcar todo el espacio-tiempo posible de forma regular y convergente, nos permiten un análisis más preciso y completo de las propiedades de este tipo de espacio-tiempo desde un punto de vista estrictamente geométrico. Posteriormente, se procede a estudiar las propiedades dinámicas dentro del espacio de RNdS mediante la obtención de las ecuaciones geodésicas (y en particular la radial) que nos permiten describir el movimiento de una partícula de prueba clásica (sin spin) no cargada y junto con ello se logra obtener la forma exacta del potencial gravitacional en el exterior del agujero negro de RNdS. Finalmente, se trata de acoplar el campo escalar de Quintaesencia al campo gravitacional del agujero negro de RNdS en la vecindad o cercanías a su horizonte de sucesos, donde la deformación de la geometría del espacio-tiempo alrededor de su horizonte cobra una importancia relevante, por lo que se emplea un modelo de campo escalar no homogéneo, pero aún isotrópico, de modo tal que dicho campo se comporta como un fluido perfecto inhomogéneo cuyas propiedades dependen únicamente de la distancia. Debido a que, a diferencia de la mayoría de los trabajos dedicados a este punto, dicho modelo no se enfoca al estudio de las propiedades de la energía oscura a escalas cósmicas de distancia, donde gracias al Principio Cosmológico sabemos que se impone de manera aproximada la homogeneidad e isotropía del espacio. En tal sentido y conforme con esto, los cálculos respectivos se efectúan y desarrollan tomando como base el aporte del modelo de Kiselev, donde la presión de este campo escalar es proporcional a la densidad de energía oscura, manteniéndose negativa para un parámetro de estado constante y siempre negativo. Por último, los resultados que se obtienen para la presión, densidad de energía y potencial escalar de acuerdo a este modelo se comparan con los que se obtienen en el modelo del gas de Chaplygin adecuado al caso físico referido y señalado.
Análisis estructural y microestructural de pigmentos arqueológicos por técnicas físicas y refinamiento Rietveld: contribuyendo con la preservación de pinturas murales
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2024) Lizarraga Matto, Luis Miguel Angel; Zeballos Velásquez, Elvira L.
Durante el período 2018 se realizaron trabajos de excavación y se registraron pinturas murales del periodo Moche en el sitio arqueológico Pampa La Cruz; dichas estructuras se encontraban en mal estado de conservación. Con el propósito de contribuir con la preservación de estos murales y de sus pinturas, en el presente trabajo se ha investigado los pigmentos empleados en el decorado de estos murales, en particular, el pigmento blanco; asimismo, fueron estudiados los enlucidos asociados. Análisis cualitativo y cuantitativo fueron realizados mediante la técnica de difracción de rayos X y métodos analítico/computacionales, para determinar la composición mineralógica de los materiales y su cuantificación mediante refinamiento Rietveld. Adicionalmente, y para complementar el estudio estructural, fue realizado un análisis microestructural de los materiales en relación al tamaño de cristalito. Mediante el análisis cualitativo, en los pigmentos fueron identificadas fases de cuarzo y diversas arcillas y otros minerales (albita, andalucita, andesina, calcita, caolinita, clorita, cuarzo, halita, moscovita, ortoclasa y yeso). La calcita y yeso podrían ser los responsables del color en estos materiales. Fases mineralógicas similares fueron identificadas en los enlucidos asociados, aunque en porcentajes diferentes respecto a los pigmentos. La presencia de halita tanto en los pigmentos como en enlucidos se debería a contaminación externa proveniente del mar.
Estudio de las propiedades magnéticas en multicapas de hierro y titanio con acoplamiento antiferromagnético
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2024) Yactayo Yaranga, Melissa Sonia; Quispe Marcatoma, Justiniano
Esta investigación estudia las propiedades estructurales, morfológicas, magnéticas (estáticas y dinámicas) de multicapas de hierro titanio acopladas antiferromagneticamente. Para ello se sintetizaron dos familias de muestras por pulverización catódica (magnetron sputtering) con condiciones de crecimiento similares para ambas familias, diferenciándose en la variación del espesor de la capa no magnética. Además, estudia la mejora de la constante de acoplamiento de intercambio intercapa entre estas dos series al aumentar el número de apilamientos. Se realizaron caracterizaciones estructurales, morfológicas, magnéticas tanto estáticas como dinámicas mediante difracción de rayos X, reflectividad de rayos X, microscopia electrónica de transmisión, magnetometría SQUID y resonancia ferromagnética, respectivamente. Los resultados obtenidos por difracción de rayos X permitieron identificar la presencia de la ´ fase cristalina del hierro orientada en la dirección (110). A partir de los resultados obtenidos por reflectividad de rayos X, se estudiaron los espesores experimentales de la multicapa. Por otro lado, microscopía electrónica de transmisión, permitió la identificación experimental de los espesores individuales de cada capa, encontrando una variación respecto a los valores nominales, debido al grado de Inter difusión entre los materiales. Mediante la técnica EELS (complementaria a TEM) se obtuvo información composicional de los elementos presentes en la superred, identificando hierro, titanio y adicionalmente la difusión del oxígeno actuando como contaminante en las muestras. A partir del patrón de difracción de electrones, se identificaron las distancias inter-planares características de un hierro cubico de cuerpo centrado, acorde a los resultados obtenidos por difracción de rayos X. La caracterización magnética se realizó mediante magnetometría SQUID, se identificó los lazos de histéresis de dos pasos características de un sistema acoplado antiferromagneticamente (SAF), determinándose la constante de intercambio Inter capa, con valores máximos de −0.065 erg/cm2 y −0.046 erg/cm2 para las series 1 y 2, respectivamente. Además, se determinó una reducción en la magnetización de saturación, esta disminución de la magnetización podría estar asociada a capas magnéticamente muertas de 1 nm y 1.4 nm generadas en las interfaces en la serie 1 y serie 2, respectivamente. Las propiedades dinámicas se estudiaron por resonancia ferromagnética hallándose las constantes de anisotropía superficial y volumétrica, indicando esta ultima una orientación preferente al plano de la película, acorde a los resultados obtenidos mediante magnetometría SQUID. Además, se determinó la anisotropía superficial o de interface (perpendicular al plano de la película), así como el espesor crítico en el cual la magnetización dejara de tener una orientación preferente al plano de la película. A partir de la fórmula de Kittel, se determinó el valor de la constante de amortiguamiento de Gilbert (damping), encontrándose ´ valores en el orden de 10−2, típicos de materiales ferromagnéticos
Aplicaciones del monitoreo microsísmico para el modelamiento estructural mediante la correlación de velocidades de onda con el mapeo geomecánico usando la tabla GSI
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2024) Espinoza Saenz, Peter Andree; Jimenez Tintaya, Cesar Omar
Presenta un análisis exhaustivo y riguroso acerca de la microsismicidad y su relevancia en el análisis de estructuras geológicas, con un enfoque particular en la aplicación de la tabla GSI y su relación con la seguridad en el entorno minero. La microsismicidad, una técnica dedicada a la detección y análisis de eventos sísmicos de pequeña magnitud que suceden durante las operaciones de avance y explotación minera, constituye un elemento fundamental para garantizar la operación segura y eficiente de instalaciones subterráneas. La ocurrencia de estos eventos sísmicos revela la existencia de tensiones y deformaciones en las estructuras geológicas, factores que pueden ejercer un impacto considerable en la seguridad operativa. En este sentido, el monitoreo de la microsismicidad emerge como una herramienta indispensable en la gestión del riesgo geomecánico. Al analizar las variaciones en las velocidades P y S aparentes, así como las velocidades reales (Vp y Vs), durante dos períodos específicos. Se observa un aumento del 1% en las velocidades P aparentes y un descenso del 0.9% en las velocidades S aparentes entre los períodos analizados. Estos cambios sugieren presiones intensas en el macizo rocoso, afectando las condiciones geomecánicas y estructurales de la roca. Además, se detecta un aumento en las velocidades reales Vp y Vs, lo que indica compresión en las microfracturas y el cierre de juntas. Estas variaciones pueden estar asociadas con eventos microsísmicos de magnitud elevada y un posible estado de subsidencia o hundimiento en áreas cercanas; estos valores son patrones que se modifican a medida que se avanza en el laboreo minero (sismicidad inducida). La combinación de la tomografía sísmica con otras técnicas, como el mapeo GSI, fortalece la fundamentación de hipótesis sobre procesos de subsidencia. Se observan zonas con velocidades atípicas en el volumen de adquisición de Pencas, lo que revela la naturaleza dinámica de las presiones litostáticas. Aunque no se puede predecir la ocurrencia de eventos microsísmicos, sí se puede discernir la escala de magnitud con la que pueden ocurrir. El análisis de las velocidades de onda para Vp y Vs ofrece una solución sistemática para el mapeo geomecánico y permite determinar las variaciones temporales de esta condición geomecánica.
Síntesis y caracterización de bionanocompuestos de TPS/NCC/Ag-NP
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2024) Neciosup Puican, Antony Alexander; Landauro Sáenz, Carlos Vladimir; Quispe Marcatoma, Justiniano
En el presente trabajo de investigación se llevó a cabo un estudio experimental de un bionanocompósito compuesto por almidón, nanocristales de celulosa (NCC) y nanopartículas de plata (Ag-NP). Para lograrlo, el almidón fue sometido a un proceso que involucró la aplicación de calor y tratamiento mecánico junto con la adición de un plastificante, lo que resultó en la obtención de un termoplástico de almidón (TPS). Con el objetivo de mejorar las propiedades mecánicas de este producto, se llevó a cabo la incorporación de los NCC, los cuales fueron extraídos mediante el método de hidrólisis ácida a partir de celulosa microcristalina comercial. Adicionalmente, se introdujeron Ag-NP sintetizadas de forma coloidal, con el fin de proporcionar al material propiedades bactericidas. La identificación estructural tanto física como química de las muestras se llevó a cabo mediante las técnicas de difracción de rayos X (DRX) y espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), respectivamente. Asimismo, se llevaron a cabo análisis termogravimétricos (TGA) de las muestras con el propósito de estudiar las transiciones de fase y su descomposición térmica. Por otra parte, la presencia de las Ag-NP se confirmó mediante la técnica de espectroscopía ultravioleta-visible (UV-visible). Finalmente, se realizaron pruebas mecánicas utilizando la técnica de nanoindentación a través de microscopía de fuerza atómica (AFM), y ensayos de difusión de disco para evaluar su capacidad bactericida.
Estudio de las transiciones de fase inducidas por temple en agua y revenido en el acero 1045
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2024) Trujillo Quinde, Alejandro Ladislao; Bravo Cabrejos, Jorge Aurelio
Estudia las transiciones de fase que se dan en el acero 1045 cuando es sometido al tratamiento térmico de temple en agua y de revenido, partiendo de de la caracterización de una muestra de acero 1045 en estado de suministro utilizando las técnicas de Microscopía Óptica, Fluorescencia de Rayos X por Dispersión de Longitud de Onda, Difracción de Rayos X y Espectroscopía Mössbauer por Dispersión; y relacionamos estos resultados con las mediciones de dureza y microdureza. Este proceso de caracterización se repite cuando la muestra es sometida a los tratamientos térmicos de temple en agua y revenido, para estudiar las transiciones de fase que se suscitan. Las micrografías de la muestra en estado de suministro, identificada como “acero-ST” dan cuenta de la presencia de ferrita y perlita; las micrografías de la muestra en estado de temple en agua, identificada como “acero-agua” presentan martensita; y las micrografías de la muestra en estado de bonificado, es decir, sometida al tratamiento de temple en agua y revenido, denominada “acero-agua R”, ponen en evidencia la presencia de la denominada martensita revenida. Los resultados de la Fluorescencia de Rayos X por Dispersión de Longitud de Onda, muestran que las piezas analizadas tienen, en promedio, similar composición química, como es de esperarse en piezas libres de segregación química. En todas las muestras se logró identificar hierro (en torno de 97.9%), manganeso (en torno de 0.8%), cromo (0.16%) y cobre (en torno de 0.5%). Como es de esperarse, el hierro se encuentra en mayor concentración seguido del manganeso. El cromo y el cobre se encuentran en bajas concentraciones por lo que no se consideran elementos de aleación en este caso. Los difractogramas de rayos X dan cuenta de la presencia de ferrita, martensita y martensita revenida en las muestras “acero-ST”, “aceroagua” y “acero-agua R” respectivamente. El espectro Mössbauer por Dispersión de la muestra “acero-ST” presenta dos sextetos magnéticos asociados a la ferrita y a la perlita; en la muestra “acero agua” se han identificado tres sextetos magnéticos adjudicados a los átomos de hierro que son vecinos cercanos al átomo de carbono presente en la celda unitaria de la martensita. El espectro Mössbauer por Dispersión de la muestra “acero-agua R” es similar al espectro de la muestra “acero-agua”. Los espectros Mössbauer por Dispersión de las muestras en estudio confirman y complementan los resultados obtenidos Microscopía Óptica, Difracción de Rayos X y Fluorescencia de Rayos X por Dispersión de Longitud de Onda; estos resultados fueron relacionados con las mediciones de dureza
Estimación del índice de vegetación procedente del sensor AVHRR transportado por la serie de satélites NOAA (1981-2012) y su aplicación como un indicador de la desertificación en el Perú
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2024) Xu, Han; Rojas Acuña, Joel
Estima el índice de vegetación (NDVI) en el Perú usando datos imágenes del sensor AVHRR/NOAA para proponerlo como un indicador de la desertificación en el Perú. Los datos son adquiridos del portal de CLASS/NOAA, de nivel 1b, de resolución espacial de 1 km y temporal de 12 horas. Los datos originales están almacenados en números digitales binarios de 10 bits en archivos de formato LAC. Se procesaron un total de 15988 imágenes de los sensores AVHRR/2 y /3 de la serie de satélites NOAA para el área de estudio que abarca entre las latitudes de 0º a 19º S y las longitudes de 82º a 68. 5º W. Se desarrolló un algoritmo en lenguaje de programación IDL que automatiza el procesamiento de las imágenes que incluye las correcciones atmosférica y geométrica, el filtrado de nubes y redimensionado de los datos de cada imagen diaria. Al comparar con los resultados obtenidos usando el software ENVI, se obtuvieron los mismos valores de la reflectancia de los canales 1, 2 y 3a, y una mínima diferencia de valor de temperatura para los canales 3b, 4 y 5. Se discutió la consistencia de la base de datos de la serie de satélites NOAA y la eficiencia de la técnica de filtrado de nubes CLAVR. Se calculó los índices de NDVI y VCI diarios a partir de la reflectancia estimada, y los datos mensuales usando el compuesto de valores máximos para el periodo de enero de 1982 a abril de 2019 (448 meses). Se compararon los ciclos anuales del NDVI de AVHRR de distintos periodos con el de MODIS para encontrar una climatología más adecuada, con la cual se calculó la anomalía mensual de los índices. Se analizó los mapas anuales, estacionales del NDVI y de su anomalía, también de la desviación estándar y los diagramas de Hovmoller. Se obtuvo las series de los índices y sus tendencias por regiones y departamentos. Se identificó siete posibles zonas de desertificación mediante mapas de tendencias del NDVI y VCI. De acuerdo de los resultados obtenidos, el NDVI tuvo un valor inferior a 0.2 en la región costera, un rango de 0.2 a 0.5 en la sierra, se registró mayor intensidad (> 0.5) y anomalías positivas en la selva durante el periodo de 1985 a 2019. La tendencia decadal fue positiva en todas las regiones, donde, la intensidad fue mayor en la selva (+0.14 por década) y menor en la costa (+0.05 por década), mientras que, se observó regiones pequeñas de tendencias negativas del NDVI (hasta -0.2 por década) y del VCI (hasta -0.11 por década), éstas son consideradas como posibles zonas desertificadas, se propusieron dos posibles causas de la desertificación, entre ellas, cinco zonas de la región de costa (Piura, Chiclayo, Chicama, Pisco y Majes) fueron calificadas como consecuencia de la agricultura intensiva mientras que, la desertificación de Pucallpa y de Huepetuhe fue considerada como producto de la expansión urbana. El proceso de desertificación de las zonas costeras fue observado en el periodo de 1997 a 2006, donde, la mayor decrecimiento fue registrado en las zonas de Piura, Chiclayo y Chicama con tendencias de -0.29, -0.36 y -0.27 por década respectivamente, durante el periodo de 2007 a 2018, se ocurrió un proceso de recuperación registrándose tendencias positivas en dichas zonas mientras que, se observó tendencias negativas en las dos zonas de la selva alcanzando un valor de -0.25 por década en Huepetuhe.
Dinámica y modelado numérico del campo de la velocidad de flujo en un maremoto
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2024) Avalos Carrión, Juan Pablo Alberto; Jimenez Tintaya, Cesar Omar
Determina la distribución del campo de la velocidad de flujo, es decir las velocidades de las partículas de agua, en un maremoto mediante la simulación numérica, considerando como escenario el Maremoto de Perú de 1746 en el área de Costa Verde. Tomando como base el modelo numérico TUNAMI. El impacto de un maremoto es causado por el arribo de agua a la costa, donde el proceso de inundación tiene lugar. La interacción con las estructuras costeras está determinada por la velocidad de las masas de agua. La velocidad cambia dependiendo de la batimetría y la topografía costera, teniendo un comportamiento no lineal. La velocidad del agua, la velocidad de flujo, es difícil de medir, lo cual motiva el uso del modelado numérico. TUNAMI es el modelo numérico utilizado en las simulaciones de maremotos, el cual considera la propagación no lineal de ondas en la fase de inundación. TUNAMI escribe los valores del nivel del agua pero no escribe los valores de la velocidad de flujo. Con el fin de calcular y guardar los datos de la velocidad de flujo, se han implementado rutinas de programación. En el trabajo se estudia la velocidad de flujo, módulo y dirección, en el proceso de inundación en el maremoto de Callao de 1746. Los resultados muestran que los mayores valores de la velocidad de flujo son cercanos a 10 m/s. Se concluye que en las regiones costeras con mayor pendiente tienen lugar estos mayores valores. Debido al incremento de la velocidad de flujo, el comportamiento no lineal es relevante en el proceso de inundación.
Caracterización de materiales nanoestructurados dopados con tierras raras por conversión ascendente de frecuencias
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2023) García Santiváñez, Moisés Humberto; Lozano Bartra, Whualkuer Enrique
Sintetiza las nano partículas de (LaF3)0.75Er0.0325Yb0.3225 y ( ) 3 3 LaF3 0.75Er0.015Yb0.235 utilizando el método de coprecipitación química y sometidas a tratamiento térmico de 200 °C, 400 °C y 600 °C, respectivamente, durante 2 horas. La estructura de cada muestra fue analizada a través de la técnica de difracción de rayos X (DRX) y modelamiento RIETVELD por parámetros fundamentales usando el software TOPAS. El tamaño de los cristalitos se determinó a nivel nanométrico (entre 11.9 nm y 140.7 nm) y se verifico el aumento del tamaño a medida que la temperatura del tratamiento térmico se incrementaba. Se pudo verificar el cambio de estructura hexagonal a romboédrica para las muestras sometidas a 600 °C de temperatura y un aumento significativo en la cristalinidad de las muestras por efecto del tratamiento térmico. Se pudo establecer que el método de coprecipitación química utilizado en la preparación de las muestras logro la formación de nano partículas, que era lo que se requería para afrontar el presente estudio. Las muestras fueron sometidas a análisis SEM-EDS. Las imágenes SEM-EDS muestran los efectos descritos y proporcionan una vía para corroborar el crecimiento de las partículas (entre los 538nm y 778nm), así como para obtener la composición elemental de las muestras. Del análisis EDS se pudo corroborar que no existen impurezas en las muestras preparadas. Se han tomado espectros Raman de las muestras que han corroborado una baja energía fonónica de las mismas (entre 1 360 cm and 1 608 cm ), asegurando así que la perdida de las propiedades de emisión de los estados excitados de los iones lantánidos en las muestras por el efecto de quenching y otros no radiativos sea mínima. Seguidamente, se presenta el análisis de emisión de las muestras, donde se verifica que el tratamiento térmico influye directamente en las propiedades luminiscentes. Se han caracterizado los espectros de emisión obteniéndose los estados de emisión. Luego se ha presentado el estudio de la potencia de excitación y la emisión de las muestras con el objetivo de determinar el número de fotones que intervienen en las transiciones. Se ha corroborado que el proceso de CAF (conversión ascendente de frecuencias), es el que prevalece durante la emisión. Dicho esto, se presentan los posibles diagramas de transferencia de energía entre los niveles del erbio e iterbio, que explican las emisiones en el azul. Verde y rojo. Se determinó que para ciertas transiciones, el número de fotones involucrados fue de 2 (emisión en el verde y rojo) y para el azul hemos determinado un proceso de 3 fotones. Finalmente, se tomaron las medidas del tiempo de vida media y a partir de las gráficas se determinó con ayuda del ORIGIN PRO 2023 los tiempos de emisión, todos estos tiempos están en la escala de micro segundos.
Diseño y construcción de un equipo para medida de transporte eléctrico de nanosistemas
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2023) Yactayo Yactayo, Gilberto; Rojas Tapia, Justo Alcides
Realiza el diseño, ensamblaje y fabricación de un sistema simple y efectivo asistido por computadora para la medición de la conductividad en nanomateriales 2D. El ensamblaje de este sistema consta de un porta muestras, un conmutador, un sistema eléctrico con adquisición de datos y un control de temperatura que permite cambio de nanosistemas en películas delgadas y mediciones rápidas de estas. Con este sistema de medida se obtuvieron los datos del comportamiento de los materiales mediante la conductividad en función e la temperatura, además se puede medir comportamientos de nanosistemas a bajas temperaturas, también el efecto Hall con solo conmutar el sistema de medidas y acondicionar una cámara de enfriamiento, que no es el objetivo de este trabajo. Este sistema de medición aplicando la técnica de las cuatro puntas con los instrumentos KEITHLEY 181 y KEITHLEY 617 permitieron ampliar el rango de medición de resistencia en las películas delgadas hasta el orden de GigaOhms. Este medidor de parámetros esta diseñado para realizar el estudio de la conductividad en películas delgadas de cobre y grafeno, depositados en sustrato de vidrio y oxido de silicio. Nuestro dispositivo principal de interfaz que permite el control del medidor de parámetros es de National Instruments, modelo NI GPIB-USB-HS IEEE 488, es un dispositivo controlador IEEE 488 para computadoras y/o laptops con puertos USB, y El software que permite la comunicación de los instrumentos, porta muestra y sistema de adquisición de datos es LABVIEW. La validación y calibración de las medidas realizadas en el sistema se hizo con una muestra patrón película delgada de cobre.
Pronóstico de precipitaciones extremas en la cuenca del río Mantaro – aplicación del modelo meteorológico WRF
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2023) Saavedra Juan de Dios, Miguel Fidencio; Jimenez Tintaya, Cesar Omar; Moya Álvarez, Aldo Saturnino
Efectúa pronósticos de eventos de precipitación extrema, utilizando el modelo WRF, y evalúa su eﬁcacia, utilizando información in-situ de registros meteorológicos, mediante las estaciones meteorológicas del SENAMHI ubicadas en la zona de estudio e información satelital. La zona de estudio es la cuenca del río Mantaro, que tiene mucha importancia en el desarrollo económico local y nacional, porque proporciona agua y alimentos a la ciudad de Lima, la capital del Perú. En los últimos años, esta zona ha sido afectada por eventos de precipitación extrema que produjeron inundaciones, ocasionando pérdidas materiales y humanas. Para considerar cuando la lluvia es extrema, se ha tomado como referencia la Nota Técnica 001 de SENAMHI (2014), que se basa en y las recomendaciones del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) y los criterios del “Statistical and Regional Dynamical Downscaling of Extremes for European Regions” (STARDEX), quienes deﬁnen precipitación extrema, a aquellos eventos que superan el percentil 90. Para poder pronosticar la ocurrencia de eventos de lluvias extremas, se ha utilizado modelización numérica, como herramienta para realizar previsiones con el ﬁn de mitigar los efectos producidos por los eventos extremos. Las simulaciones se llevaron a cabo en los recursos computacionales, “HPC-Linux- Cluster, del Laboratorio de Dinámica de Fluidos Geofísicos Computacionales del Instituto Geofísico del Perú´”.
Síntesis, caracterización estructural de las ludwigitas de Co2InBO5, Co5Ge (BO5)2, y Ni2InBO5 preparadas por reacción de estado sólido
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2023) Zavala Trujillo, Augurio Narciso; Quispe Marcatoma, Justiniano; Sánchez Candela, Dalber Rubén
Sintetiza los compuestos Co5Ge(BO5)2, Co2InBO5 y Ni2InBO5 por la técnica de reacción de estado sólido y se mejoraron la pureza del primer y último compuesto. El estudio de los boratos siempre es de gran interés, entre los materiales funcionales, debido a sus ricas variedades en estructura cristalina, gap de banda ancha, baja temperatura de síntesis, amabilidad ambiental, alta estabilidad química y física. Las ludwigitas son una clase de boratos que en su composición química no contienen agua y debido a eso se les denominan oxiboratos. Su fórmula química tiene la forma M(II)M´(III)O2BO3, donde M y M´ son iones de metal, principalmente metales de transición 3d. La caracterización estructural se realizó mediante la difracción de rayos X (DRX) en polvo. Las fases de los compuestos fueron obtenidos mediante la aplicación del programa Match a los datos de la DRX en polvo. La cuantificación de los porcentajes de las fases de los compuestos se realizó mediante el refinamiento Rietveld aplicado a los datos de la DRX en polvo. El refinamiento Rietveld, reveló que se obtuvo la ludwigita Co5Ge(BO5)O2, con un porcentaje de fase de 98.75%, y la impureza Co2GeO4, con porcentaje de fase de 1.25%. De igual forma, se sintetizó la ludwigita Co2InBO5, con un porcentaje de fase de 98.18%, y la impureza In2O3, con un porcentaje de fase de 1.82%. La síntesis de la ludwigita de Ni2InBO5 fue para mostrar una técnica de mejoramiento de la pureza del compuesto, con resultados sorprendentes. El programa Vesta permitió visualizar las estructuras de bajas dimensiones en forma de escaleras de tres patas (three leg ladder) 313 y 424 y las celdas unitarias de los compuestos sintetizados. Las estructuras de bajas dimensiones son los que los diferencian de otros tipos de oxiboratos y que les dan el carácter de únicos en su especie y responsables de sus extraordinarias propiedades físicas.
Preparación y caracterización del sistema CaLaBaCu3-x (BO3) x O7-δ con 0.0≤X≤0.5
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2023) Bellido Quispe, Richard; Bustamante Domínguez, Ángel Guillermo
Prepara y caracteriza el sistema CaLaBaCu3-x(BO3)xO7-δ con 0.0 ≤ x ≤ 0.5, estudiando la estructura cristalina del sistema a través del refinamiento Rietveld a los datos proporcionados por la difracción de rayos X (DRX), la superconductividad y los parámetros físicos del estado normal por medio de la ley de Curie–Weiss. Se reporta los estudios realizados del CaLaBaCu3-x(BO3)xO7-δ con 0.0 ≤ x ≤ 0.5 preparado por el método de reacción de estado sólido. El análisis de las muestras son realizadas por intermedio de las técnicas experimentales de difracción de rayos X (XRD) y el sistema de medida de propiedades magnéticas (MPMS) con dispositivo SQUID. Mediante el análisis de los patrones de difracción de rayos X de las muestras se lograron identificar fases ortorrómbicas con grupo espacial Pmmm y una fase tetragonal con grupo espacial P4/mmm para la muestra x=0.0. También en todas las muestras se detectan en pequeñas proporciones las fases secundarias BaCuO2 y CuO. Con el propósito de encontrar la estructura cristalina se realiza el refinamiento por el método de Rietveld a todas las muestras, utilizando modelos estructurales.
Geometría y descripción relativista de los grados de libertad electrónicos en el grafeno
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2023) Fernandez, Nicolás; Vargas Auccalla, Teófilo
Estudia los grados de libertad electrónicos del grafeno en presencia de defectos topológicos. La estructura de bandas del grafeno fue descrita por primera vez por Philip Russell Wallace en 1946 y recién en el año 2004 Novoselov y Geim lograron aislarlo en laboratorio. La presencia de conos de Dirac en la estructura de bandas del grafeno hace posible la utilización de conceptos existentes en materia condensada en el estudio del comportamiento de los electrones y sus propiedades mediante la aplicación de la ecuación Dirac perteneciente a la física de partículas. Utilizando el método de enlaces fuertes, puede demostrarse que las excitaciones de baja energía del grafeno corresponden a fermiones de Dirac sin masa, lo que permite el estudio de algunas propiedades inusuales de la electrodinámica cuántica (QED). Para el estudio, se resuelve la ecuación de Dirac sin masa mencionada, considerando el comportamiento de la función de onda en las cercanías del defecto; se obtiene la densidad local de estados y, por último, se adopta una condición de frontera de tipo billar de la cual se extrajo el espectro de baja energía del grafeno en presencia de dislocaciones de cuña, el cual presenta una dependencia en el módulo de Poisson de dicho material.
Estudio de las propiedades magnéticas y estructurales de las aleaciones fuera de la estequiometría de Heusler Fe50 Mn25+x Sn25-x
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2023) Fachin Cárdenas, Wilber; Peña Rodríguez, Víctor Antonio; León Hilario, Ludwin Misael
Estudia las propiedades estructurales y magnéticas de las aleaciones Fe50Mn25+xSn25−x con x = -1.25, 0.0, 2.5, 5.0 y 7.5 dentro y fuera de la estequiometría de Heusler. Estas aleaciones fueron producidas mezclando Fe, Mn y Sn, elementos metálicos en forma de polvo de alta pureza (mejor que 4N), para cada composición x. Posteriormente, las aleaciones obtenidas se encapsularon en tubos de cuarzo rellenados con argón y luego fueron recocidas durante 4 días a una temperatura de 900 ◦C usando un horno tubular programable. Después del recocido, todas las aleaciones se enfriaron rápidamente en una mezcla de agua y hielo. Finalmente, las pepas policristalinas se pulverizaron. La caracterización estructural y magnética de las aleaciones preparadas y recocidas se realizaron por difracción de rayos X y magnetometría de muestra vibrante a temperatura ambiente, respectivamente.
Dinámica de quasipartículas en un modelo relativista para el estudio de nanotubos de carbono deformados
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2023) Acuña Huamaní, Jonathan; Carita Montero, Raúl Félix; Jirón Vicente, Andrés Guiseppe
Se propone un modelo matemático basado en la implementación del espacio-tiempo de un agujero de gusano para estudiar las propiedades de transporte electrónico de nanotubos de carbono deformados. Demuesta que las deformaciones causadas por estas estructuras pueden ser estudiadas a partir de la implementación del espacio-tiempo de un agujero de gusano de Ellis-Bronnikov en la ecuación relativista de Dirac. En consecuencia, ello permitió entender las propiedades de transporte electrónico en la superficie de esta estructura a partir del comportamiento colectivo de sus estados electrónicos. Por lo cual, las ecuaciones dinámicas de este sistema mostraron que las propiedades electrónicas en esta estructura se ven afectadas por la deformación de la red representadas por la presencia de un potencial efectivo. En ese contexto, usando el formalismo de Landuer, se utilizó el coeficiente de transmisión de este potencial para encontrar una expresión analítica de la conductancia, con la cual se demostró que esta estructura presenta una movilidad electrónica mínima igual al cuanto de conductancia. Asimismo, para explicar los resultados de la conductancia, se calculó la densidad local de estados, encontrando una concentración electrónica en regiones próximas al centro del nanotubo deformado.
Desarrollo de una metodología basada en el empleo de imágenes de satélite para el estudio de los sistemas de humedales de Puna y Jalca, y su influencia sobre el balance hídrico en la cuenca Chancay-Lambayeque
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2022) Leyva Molina, Walter Martín; Willems, Bram Leo
Desarrolla una metodología para la detección, mapeo y monitoreo de HAA en la cabecera de la cuenca Chancay – Lambayeque, utilizando imágenes gratuitas procedentes de los sensores TM, ETM, OLI y MODIS de los satélites Landsat y Terra, respectivamente. El área de estudio corresponde a la cabecera de cuenca Chancay – Lambayeque ubicada sobre los 3 200 m.s.n.m, dentro de la biorregión Jalca. Esta se dividió en dos zonas de análisis, la Zona 1 corresponde a la cabecera ubicada sobre el distrito de San Juan de Licupis (provincia de Chota), y la Zona 2 está ubicada sobre los distritos de Pulan (provincia de Santa Cruz) y Hualgayoc (provincia de Hualgayoc), ambas en Cajamarca. En una primera fase, se analizaron 12 imágenes TM, ETM+ y OLI, con el objetivo de identificar y delimitar HAA. Se seleccionó como área piloto a la Zona 1, ya que en esta se puede obtener el comportamiento espectral más puro de los HAA debido a la menor actividad antrópica. Como primer paso se realizó el preprocesamiento (corrección radiométrica y atmosférica) de las imágenes para obtener la imagen de reflectancia de la superficie y luego aplicar la Transformación Tasseled Cap (TCT), la cual nos permite reducir el número de datos en las bandas multiespectrales a los tres componentes principales denominados: Brillo, Verdor y Humedad. Luego de ello, se realiza una categorización monitoreada con el método de Máxima Verosimilitud de la imagen compuesta por las tres bandas TCT, a partir de la cual se determinó la distribución y extensión de los HAA. El proceso de validación involucró la correlación de la información obtenida del proceso de clasificación de la data satelital con los puntos de control recolectados en campo (puntos GPS y fotografías). Esta comparación es expresada a través de una matriz de error. Los resultados obtenidos han logrado detectar y mapear 759.87 ha de HAA de un área total de análisis de 3 736.9 ha, conformando el 20.34% del área total, con fiabilidad de 96.1%, en un área donde los tipos de cobertura del suelo tienen una firma espectral similar, lo cual, aunado con la presencia constante de humedad, que es propio de la biorregión jalca, generan mayor valor para el trabajo. La segunda fase, se centró en la generación de series temporales de las imágenes de NDVI, NDWI y las bandas TCT calculados a partir de las imágenes producto de reflectancia de la superficie del sensor MODIS (MOD09A1), en los HAA’s ya identificados. Dichas series fueron correlacionadas con datos de precipitación de la misión TRMM para poder inferir posibles relaciones de causa-efecto. Para esta segunda fase se analizó el comportamiento promedio de cinco HAA’s de la Zona 1 y seis de la Zona 2. Se observó una alta correlación entre el NDWI con la Precipitación con un nivel de confianza mayor al 99%. En caso de las bandas TCT, se obtuvo una alta correlación entre el Verdor con la Precipitación y el Índice C, con un nivel de confianza mayor al 99%; y la Humedad obtuvo una alta correlación con el Índice C, con un nivel de confianza mayor al 99%.
Pintura mural del sitio Pampa La Cruz y su conservación: un estudio por difracción de rayos-X y refinamiento estructural por el método de Rietveld
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2022) Asto Ramos, Esteban Elvis; Zeballos Velásquez, Elvira Leticia
Busca determinar la presencia de posibles agentes degradantes en estos murales. Para ello se analizó la composición mineralógica de los pigmentos y enlucidos asociados de uno de los murales (Mural 1), a partir de muestreos periódicos durante el tiempo de exposición del mural al medio ambiente por 6 meses. En el presente trabajo se presenta resultados del estudio del pigmento blanco y su enlucido asociado, aplicando la técnica de difracción de rayos X según el método del polvo. El análisis de los resultados fue realizado mediante el método de Rietveld, lo cual permitió confirmar la identificación de fases previamente realizada, así como determinar el porcentaje en peso de cada fase. En el pigmento blanco fueron identificadas fases de cuarzo y arcillas (calcita, albita, andesina, moscovita, ortoclasa, andalucita, clorita, hornblenda, caolinita y yeso); también fue identificada fase de halita (sal). En los enlucidos fueron identificadas fases de illita, yeso, cuarzo, calcita, andesina, albita, moscovita, ortoclasa, andalucita, clorita, halita, hornblenda y caolinita. La coloración blanca de los pigmentos investigados se debería principalmente a la presencia de calcita y yeso en las muestras. La presencia de halita tanto en pigmentos como en enlucidos, en mayor porcentaje en los primeros que en los segundos, se debería a que la sal actúa como un factor externo de contaminación, debido a la ubicación del sitio arqueológico muy próximo al mar. El corto período de tiempo de muestreo no permite visualizar acumulación de halita en el pigmento; esto se debería a que este período de tiempo no resulta significativo estadísticamente.
Caracterización y estudio de la textura en capas superconductoras de YBa2Cu3O7-δ sobre el sustrato MgO
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2020) Sanchez Cornejo, Henry Elías; Bustamante Domínguez, Ángel Guillermo
La tesis reporta la caracterización magnética y estudio de la textura en capas superconductoras de YBa2Cu3O7-δ sobre el sustrato MgO. Se divide en dos partes. En la primera se reporta la caracterización tanto estructural, morfológica y magnética y la segunda parte consta de un estudio de la dinámica de vórtices de un filme superconductor del compuesto de YBa2Cu3O7-δ (YBCO), el cual ha sido crecido sobre el sustrato monocristalino de MgO (100) tipo-E, la cual fue donada por la empresa Ceraco. Para la primera caracterización estructural se emplea la Difracción de rayos-X (DRX), donde se observa picos del tipo (00l) pertenecientes al YBCO con crecimiento orientado. Fases secundarias, como el Y2BaCuO5 (Y211) y óxido de Cobre (CuO) también son detectados. El crecimiento ordenado, mostrado mediante DRX, es confirmado con micrografías de sección transversal, usando Microscopía electrónica de transmisión (TEM), donde se observa el ordenamiento y la presencia tanto de la fase principal de YBCO como del sustrato MgO. Una posterior caracterización de la morfología y topología superficial del filme se realiza mediante Microscopía de Fuerza Atómica, encontrándose una rugosidad media cuadrática RMS = 3,6824 nm; es decir, la superficie de la película es relativamente suave respecto a filmes superconductores anteriormente fabricados en el laboratorio. Para la caracterización magnética y comprobación de la superconductividad se realizan unas primeras mediciones bajos los campos magnéticos aplicados 0.05, 0.2 y 2 T, encontrándose experimentalmente un TC = 88 K. Medidas posteriores en estado no superconductor permiten obtener dos regiones con una temperatura de Curie equivalente a 35.77 y 71.47 K, observándose la respuesta ferromagnética de la muestra para ambos casos. De las medidas de magnetización versus campo aplicado M(H) a T=10, 20, 30, 40, 50, 60 y 70 K se calculan los campos críticos experimentales HC1, HC2, HP y Hirr, obteniéndose el Diagrama de Fase Magnético para la muestra. Usando el modelo de Bean se realizan cálculos de Densidad de Corriente Crítica JC, de cuyas curvas se observa la presencia del efecto pico, calculándose los campos Bpico dependientes de la temperatura. La dinámica de los vórtices se estudia a partir de las curvas de densidad de corriente crítica en escala log-log, observándose la presencia de 4 regiones muy diferenciadas de comportamiento de líneas de flujo respecto al campo aplicado. Se obtienen las curvas de Fuerza de Fijación de vórtices (también llamada Fuerza de anclaje) y Fuerza normalizada. Finalmente, medidas de relajación magnética en modo Field Cooling (FC) a T = 10, 30, 40 y 60 K permiten estudiar la evolución temporal de los vórtices mediante el modelo de vortex glass, calculándose la energía característica de anclaje mediante el método de Maley, además de estimar el tiempo de salto de vórtices entre sitios de anclaje en el orden de microsegundos. De las curvas de relajación magnética y B(t) en los ciclos de Histéresis se pueden esbozar las curvas características E(J). Finalmente, la medición de la relajación magnética en el estado no superconductor permite confirmar el carácter ferromagnético de la muestra. Con la finalidad de estudiar cómo la anisotropía magnética, propia del YBCO, afecta los distintos valores obtenidos anteriormente, se realizan mediciones bajo las distintas intensidades de campo: 50, 100, 500, 1000, 5000 y 10 000 Oe con y , observándose un comportamiento anisotrópico. Curvas permiten estudiar más a detalle esta variación. Mediciones de histéresis a T = 10 y 30 K en disposición de campo externo longitudinal a la muestra permiten graficar las curvas J(H), las cuales son comparadas con sus campos BC2 similares medidas a campo transversal, calculándose la el factor de anisotropía experimental , además de las longitudes de coherencia para las temperaturas T = 10, 20, 30, 40, 50 , 60 y 70 K. De estas curvas M(H) se calculan los campos característicos y se esboza el diagrama de fase magnético de la muestra cuando el campo externo está en disposición longitudinal a éste. De las curvas log-log J(H) se estudia la dinámica de vórtices en esta disposición de campo aplicado. Finalmente, mediciones de Rocking curves permiten obtener un .

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