Determinación estructural de cristales líquidos mediante difracción resonante de rayos x

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Simulación del diagrama de difracción de un cristal polidominio

La estructura microscópica de una gran cantidad de materiales sólidos es cristalina. Es decir, sus moléculas, o grupos de moléculas, están ordenadas de forma regular en un espacio tridimensio- nal que se extiende a lo largo de distancias correspondientes a miles de dimensiones moleculares. Desde el punto de vista académico, los materiales cristalinos (o, simplemente, cristales ) son dis- tribuciones periódicas e infinitas de átomos. Es de esta periodicidad microscópica de la que se vale la Física del Estado Sólido y en particular, la Cristalografía, para simplificar el estudio de los materiales cristalinos. No obstante, ciertos materiales presentan una forma más compleja: están formados por dos o más cristales ( dominios ) de la misma especie que se juntan con una orientación relativa deter- minada. A estos cristales, objeto central del presente estudio, se les da el nombre de twins . Actualmente, los métodos más comunes para el análisis de estructuras cristalinas se basan en fenómenos de difracción causados por la interacción de la materia con un cierto tipo de haz, ya sea de rayos-X, de electrones o de neutrones. El diagrama de difracción revela, al menos en parte, la simetría del cristal y ayuda a clasificarlo debidamente. Por lo general, el diagrama de difracción de un solo cristal no suele ser difícil de interpretar. El problema llega cuando se quieren analizar los mencionados twins. En ese caso, dado que poseen más de un dominio, el diagrama de difracción que se observa es el resultado de la superposición de los diagramas individuales de cada uno de los cristales que conforman la muestra. Incluso conociendo el número de los dominios y su orientación relativa, entender el diagrama puede ser una tarea complicada

Medida de la intensidad de la luz en las experiencias de interferencia y difracción

Resumen tomado de la publicación

Medidas de longitudes de ondas con red de difracción : práctica para sexto curso.

Se trata de medir longitudes de onda del espectro visible. El valor exacto es de 656 milimicras. Se puede comprobar que esta raya corresponde al salto electrónico entre la tercera y la segunda órbita, según la fórmula de Balmer y siendo la constante de Rydberg.

Estudio de fronteras de grano en hidroxiapatita de origen natural mediante difracción de electrones

Programa de doctorado en Física fundamental y aplicada.

Estudio de la corrosión atmosférica del acero al carbono y sus productos de corrosión mediante el empleo de técnicas electroquímicas, difracción de rayos x y microscopía electrónica

[ES] El problema de la corrosión en Canarias es un tema muy importante que no ha sido abordado hasta la actualidad. Dada la naturaleza de los ensayos necesarios para caracterizar el nivel de corrosividad de una atmósfera, ensayos muy costosos tanto en tiempo como en materiales, se pone énfasis en determinar la velocidad de corrosión mediante técnicas electroquímicas. En el presente artículo se desarrollan dichas técnicas, determinando el efecto relativo de los contaminantes en la velocidad de corrosión y caracterizando los productos de corrosión formados, concluyendo que el SO2 ejerce un efecto más acusado que los iones cloruros en la velocidad de corrosión del acero al carbono. La técnica de Espectroscopia de Impedancia electroquímica (EIE) se presenta como una herramienta válida para caracterizar la capa de productos de corrosión formados sobre el acero al carbono.

Estudio de redes de difracción en fibra para su aplicación en comunicaciones ópticas

La Tesis Doctoral que a continuación se presenta se ha desarrollado en el marco de trabajo de los componentes fotónicos pasivos conocidos como redes de difracción de Bragg en fibra. En primer lugar, se ha hecho una breve revisión histórica de la evolución de los sistemas de comunicaciones ópticas por fibra, para situar el nacimiento de estas redes de difracción y poder explicar porqué se han convertido en un componente clave para la evolución de las futuras redes ópticas. En la primera parte de la Tesis, que se compone de los Capítulos 3, 4 y 5, se desarrolla el modelo general que se utilizará para la caracterización y estudio de las redes de difracción, y se aplica al proceso de crecimiento de estas redes en el núcleo de la fibra y a la caracterización completa de los diferentes tipos de redes de difracción. El modelo desarrollado constituye la base de los resultados que han sido obtenidos, y está basado en la discretización del componente por debajo del periodo de red, en teoría de matrices de transferencia y en propagación de ondas electromagnéticas a través de medios dieléctricos. Este modelo ha permitido explicar los distintos fenómenos que se observan experimentalmente en el proceso de fotoimprimir la red de difracción en el núcleo de la fibra, así como caracterizar completamente al dispositivo mediante el cálculo de los campos internos, en el dominio de la frecuencia y en el dominio del tiempo, que viajan a su través en los sentidos codireccional y contradireccional. La segunda parte de la Tesis está orientada a la aplicación de herramientas de teoría de señal al análisis y síntesis de redes de difracción. Primeramente, en el Capítulo 6 se desarrolla un algoritmo, basado en las transformadas de Hilbert y Wienner-Lee, para recuperar la característica de fase del coeficiente de reflexión en campo a partir de su característica en amplitud. Los resultados demuestran que esta reconstrucción es posible cuando el coeficiente de reflexión en campo es una función de fase mínima. El Capítulo 7 se orienta más a la síntesis de redes de difracción desde una nueva perspectiva, haciendo uso de la ya conocida aproximación de Fourier e introduciendo el análisis Tiempo - Frecuencia para la identificación de estructuras de red de difracción y reconstrucción del periodo de red. La tercera y última parte de la Tesis (Capítulo 8) se centra en la propuesta de nuevos dispositivos fotónicos basados en redes de difracción, para su aplicación en sistemas de comunicaciones ópticas. En particular, se ha trabajado en el campo de los sistemas de comunicaciones con multiplexación por longitud de onda, para los cuales se han propuesto un selector de canal sintonizable que trabaja en transmisión, y un nuevo diseño de red de difracción en fibra cuya característica de filtrado espectral se aproxima al filtro ideal. Para finalizar, en el Capítulo 9 se resumen las conclusiones que se han obtenido y se describen las líneas futuras de trabajo que quedan abiertas.

Implementación de un interferómetro de difracción puntual con un monopíxel de cristal líquido

En este trabajo se presenta la implementación de un interferómetro por difracción puntual construido con un monopíxel de cristal líquido. En primer lugar se ha fabricado un monopíxel de cristal líquido con alineamiento paralelo de unas dimensiones de 3x3 cm2, en el que el electrodo cubre toda la superficie excepto en un orificio central de unas 50 ?m. Este orificio es el que actuará como punto difractor. Aplicando diferentes tensiones se puede cambiar la fase de la onda que llega al píxel en relación al punto central. Se ha construido un interferómetro con este elemento. Se captan 4 interferogramas con lo que se puede obtener la distribución de amplitud y fase de la onda. Se aplica este sistema para obtener un holograma digital y enfocar digitalmente diferentes planos de un objeto tridimensional.

Identificación de minerales mediante difracción de rayos X utilizando bases de datos online de libre acceso

El artículo proporciona una metodología sencilla para la identificación de minerales mediante la técnica de difracción de rayos X de polvo utilizando bases de datos mineralógicos de libre acceso y online. Las bases de datos utilizadas son la base de datos mineralógicas webmineral y la base de datos de estructuras cristalinas de la American Mineralogist Crystal Structure Database, AMS. En el presente trabajo se han elaborado 3 actividades resueltas de estudios reales y en orden creciente de dificultad. Se ha pretendido hacer hincapié en puntos donde el profesor puede interactuar con el alumno y promover la capacidad de análisis, síntesis y razonamiento crítico del alumno ante un problema de investigación en geología. Finalmente se ha elaborado un Anexo donde se recogen recomendaciones para que el profesor desarrolle sus propias actividades.

The structure and the dynamics of poly(vinyl methyl ether) PVME and in PVME concentrated water solution : a study by neutron scattering and fully atomistic molecular dynamics simulations

175 p. : il.

Crystal structure and phase transition studies in perovskite-type oxides using powder-diffraction techniques and symmetry-mode analysis : SrLnMRuO6 (Ln=La,Pr,Nd; M=Zn,Co,Mg,Ni,Fe) and ALn2CuTi2O9 (A=Ca,Ba; Ln=La,Pr,Nd,Sm)

La tesis se ha centrado en la síntesis y caracterización estructural de materiales tipo perovskita: SrLnMRuO6 (Ln=La,Pr,Nd; M=Zn,Co,Mg,Ni,Fe) y ALn2CuTi2O9 (A=Ca,Ba; Ln=La,Pr,Nd,Sm). El estudio de las estructuras de los materiales se ha realizado mediante el análisis de los patrones de difracción en polvo de rayos-X, sincrotrón y/o neutrones. En el refinamiento por el método de Rietveld de las estructuras se han sustituido las coordenadas atómicas (el método más común), por coordenadas colectivas: las amplitudes de los modos que describen la distorsión de la fase prototipo. Los resultados generales para la serie SrLnMRuO6 (Ln=La,Pr,Nd; M=Zn,Co,Mg,Ni) a temperatura ambiente se ha recogido en un diagrama en el que se han indicado las amplitudes de los modos que transforman de acuerdo a las irreps en función del factor de tolerancia, ya que todos ellos cristalizan en la misma fase monoclínica (P21/n); y a temperaturas altas se ha construido un diagrama de fase. Los materiales SrLnFeRuO6 ( Ln=La,Pr,Nd) y CaLn2CuTi2O9 cristalizan en la fase ortorrómbica Pbnm a temperatura ambiente; mientras que BaLn2CuTi2O9 tienen una estructura más simétrica, I4/mcm. A altas temperaturas se han identificado las transiciones de fase inducidas por el cambio de temperatura.A temperaturas bajas se han analizado las estructuras magnéticas de algunos de los compuestos mediante difracción de neutrones.

La estructura y propiedades magnéticos de las nanopartículas de Fe50Ni50 obtenidas mediante el método de explosión eléctrica de hilo

[Es]Actualmente ninguna área científica es ajena a la revolución de la nanociencia; las nanopartículas atraen el interés de muchos investigadores desde el punto de vista de la ciencia fundamental y para sus aplicaciones tecnológicas. Las nanopartículas ofrecen la posibilidad de fabricar sensores que sean capaces de detectar desde un virus hasta concentraciones de substancias patógenas que no pueden ser detectadas por los métodos convencionales. Hoy en día existes 82 tratamientos contra el cáncer basadas en la utilización de nanopartículas y los materiales composite con nanopartículas se utilizan como medio de protección frente la radiación del rango de microondas. En la rama de ciencias ambientales, las nanopartículas metálicas sirven como materiales anticontaminantes. En este trabajo se ha estudiado la estructura y las propiedades magnéticas de las nanopartículas de FeNi preparadas mediante el método de explosión eléctrica de hilo. Con la técnica de Rayos–X(DRX) se ha determinado que las nanopartículas se cristalizan en un sistema cúbico FCC con un parámetro de celda de 3.596 Å, también, se ha obtenido el tamaño de dominio coherente que es de 35 nm. La muestra se ha sometido a un programa de temperatura controlada para seguir la evolución de la estructura cristalina y del tamaño del cristal, tanto en atmósfera oxidante como en vacío. Para el aprendizaje de los microscopios utilizados en este trabajo, se ha asistido al curso “Fundamentos de microscopia electrónica de barrido y microanálisis” impartido por SGIker de la UPV/EHU. Se han empleado los microscopios electrónicos SEM y TEM para obtener imágenes de gran resolución de la muestra y analizar su contenido elemental. Partiendo de las imágenes sacadas por el SEM se ha calculado el valor medio del tamaño de las partículas de la muestra, 58 nm. Mediante el Mastersizer 2000 se ha medido el tamaño de las partículas y/o agregados por método de difracción láser, disgregando la muestra todo lo posible hasta conseguir el tamaño medio que se aproxime al de una sola partícula, 100nm. Por último, para la caracterización magnética se ha servido del VSM que mide el momento magnético de una muestra cuando ésta vibra en presencia de un campo magnético estático, consiguiendo una imanación de saturación de 125 emu/g. Hemos fabricado y caracterizado las nanopartículas magnéticas de hierro-níquel y los resultados obtenidos han sido enviados a un congreso especializado de ciencia de materiales (ISMANAM - 2013, Italia).

El tiempo como observable en mecánica cuántica

121 p.

Estudio de las estructuras cristalinas y de las transiciones de fase en nuevos materiales de wolframio (SrM2+W6+O) y de antimonio (AM3+Sb5+O) con estructura de perovskita doble.

Los óxidos mixtos con estructura tipo perovskita doble A2BBO6 presentan gran interés desde el punto de vista científico y tecnológico debido a la gran variedad de propiedades que poseen: superconductoras, catalíticas, magnéticas y magnetorresistentes, por ejemplo. La temperatura es un variable que permite modificar la simetría de la estructura cristalina y, consecuentemente, las propiedades físicas del material. El trabajo describe la síntesis, caracterización estructural y de las transiciones de fase en nuevos materiales de dos familias de perovskitas dobles: la familia de wolframio (Sr2M2+W6+O6) y la familia de antimonio (A2M3+Sb5+O6). Se ha llevado a cabo la síntesis de 29 compuestos, 22 de ellos sintetizados por primera vez. Los compuestos se han caracterizado mediante técnicas de difracción de rayos X y de neutrones, determinando su estructura cristalina a temperatura ambiente, así como las posibles transiciones de fase a bajas y altas temperaturas, y en algunos casos, también las estructuras de altas y bajas temperaturas. Los materiales de la familia de wolframio estudiados en este trabajo presentan un ordenamiento total entre los cationes M2+ y W6+ en los sitios B y B de la perovskita doble (A2BBO6); y presentan, además, una única secuencia de transiciones de fase a altas temperaturas: P21/n -> I4/m -> Fm3m. Las temperaturas de las transiciones de fase observadas en estos compuestos en función del factor de tolerancia (t), muestran una tendencia general de disminución según t se aproxima a 1. En esta familia, se observa, también, que el rango de existencia de la fase tetragonal intermedia es más amplio para valores de t mayores. Con respecto de la familia de antimonio, el ordenamiento catiónico en los sitios A y B, de una parte, y en los sitios B y B de otra, depende del tamaño de los cationes. Los compuestos de esta familia presentan una gran variedad de grupos espaciales a temperatura ambiente: P2_1 /n, I2/m, I4/m, R-3 y Fm-3m. Además, dependiendo de la diferencia entre los tamaños de los cationes M^3+ y Sb^5+ , los compuestos presentan dos secuencias de transiciones de fase en todo el rango de temperatura: P21/n->I2/m->I4/m->Fm-3m, la misma que en la familia del wolframio pero con una simetría intermedia monoclínica I2/m (compuestos con cationes M^3+ de tamaños similares al del Sb^5+ ); y P21/n -> R-3 -> Fm-3m, con una simetría intermedia trigonal en vez de tetragonal, como en la familia del wolframio (compuestos con cationes M3+ de tamaños mayores que el del Sb5+ ). En esta familia, las temperaturas de las transiciones de fase disminuyen conforme aumenta t.