RCF

 Vol. 26,  No. 1, 2009    Otros números


Número especial:  nanociencia cubana 2009

 

Editorial:  Nanociencia y nanotecnología cubanas

Dr.  Osvaldo de Melo, Presidente Sociedad Cubana de Física

 

Este número recoge un grupo de trabajos relacionados con la ciencia y la tecnología en la escala del nanómetro, cuyo elemento en común es que en todos se presentan resultados de científicos cubanos de diferentes especialidades.  Ninguna antología es completa; podrán encontrarse algunas ausencias también en este número.  Más de 20 investigadores fueron invitados a participar a partir de las propuestas de las diferentes secciones de la sociedad y de especialistas con reconocido prestigio en el tema de la nanociencia.  Sin embargo, no todos han deseado o podido colaborar con el número.  No obstante este muestrario parece ser representativo del trabajo cubano en la temática.

 

 

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Almacenamiento de hidrógeno en nanocavidades

 E.  Reguera

 

Sumario.  El hidrógeno, dado su alto calor de combustión, 572 kJ/mol, tres veces el de la gasolina, y a que el subproducto que genera (agua) es compatible con el medio ambiente, está siendo considerado como una alternativa a los derivados de combustibles fósiles, en particular, para aplicaciones en transporte automotor.  La aplicación del hidrógeno en tecnologías móviles supone tres retos: la producción a partir de alguna fuente renovable como podría ser la disociación del agua; disponer de un método reversible, seguro y económicamente viable para su almacenamiento; e implementar su uso mediante celdas de combustible donde la energía química se transforma directamente en electricidad.  El H2 libre prácticamente no existe en la naturaleza; es por ello que hay que producirlo, no es una fuente primaria de energía como sí lo es el petróleo, sino un portador secundario.  Su almacenamiento es, probablemente, el más difícil de esos retos debido a que el H2 tiene muy baja temperatura crítica (Tc = 32.97 K) y a temperaturas ordinarias es un gas en estado supercrítico.  La licuefacción del H2 es posible cuando la fortaleza de las interacciones H2-H2 (de tipo van der Waals y cuadrupolo-cuadrupolo) supera a la energía térmica (kT).   Esto sugiere la posibilidad de lograr su almacenamiento a temperaturas por encima de Tc a través de una fuerte interacción H2-superficie en sólidos de elevada superficie específica, por ejemplo, en materiales laminares o nanoporosos.  En esta contribución se evalúan las posibles interacciones H2-superficie que podrían estar presentes en este método de almacenamiento y su contribución relativa a la energía de adsorción del H2 en materiales de superficie extendida.  El alcance de esas interacciones se discute a partir de resultados experimentales acerca del almacenamiento de H2 en nanocavidades.  Asimismo, se evalúa el estado del arte y las perspectivas de este método de almacenamiento. 

 Abstract.   Hydrogen, because of its large combustion heat, 572 kJ/mol, three times that of gasolines, and an environmentally compatible byproduct, water, is being considered as an alternative to fossil fuels derivatives; particularly in vehicular applications.  The application of hydrogen as combustible in mobile technologies involves three challenges: the production from the water splitting, for instance; the availability of a reversible, safe and economically viable storage method; and its use through appropriate fuel cells where the chemical energy is directly transformed in electricity.  Nature practically has no free H2.  From this fact, H2 must be produced.  It is a secondary energy bearer, not a primary source like petroleum.  The storage is probably the main of these challenges because H2 has very low critical temperature (Tc = 32.97 K) and at ordinary temperatures it is supercritical gas.  The H2 liquefaction is possible when the strength for the H2-H2 interactions (of van der Waals and quadrupole-quadrupole type) surpasses the thermal energy (kT).  This suggests the possibility of be able the H2 storage at temperatures above Tc through a strong H2-surface interaction in solids of extended surface, layered or nanoporous materials, for instance.  In this contribution the possible H2-surface interactions that could be present in such storage method and their relative contributions to the H2 adsorption energy in materials of extended surface are discussed. The role of these interactions is dicussed from experimental results on H2 in nanocavities.  The state of art and perspectives on this storage method are also evaluated. 


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Construction of sea anemone cytolysin-based immunotoxins for selective killing of cancer cells.  M. Tejuca, V. Pérez-Barzaga, F. Pazos , C. Álvarez and M.E. Lanio

 

Sumario.  Las inmunotoxinas (ITs) son proteínas quiméricas constituidas por una toxina y un componente guía que dirige su acción hacia un tipo de célula que se desea eliminar. Las toxinas más utilizadas en la construcción de las ITs afectan la síntesis proteica de la célula blanco. Sin embargo, la citotoxicidad de los inmunoconjugados construidos a partir de esta clase de toxina depende de la internalización de la entidad tóxica hacia el citosol, a lo que se suma que la mayoría de estas ITs son transportadas hacia los lisosomas donde son degradadas. En este sentido las ITs que utilizan como componente tóxico las citolisinas de anémonas de mar (actinoporinas), constituyen una alternativa con ventajas potenciales, pues su mecanismo de acción es a través de la formación de poros en la membrana. Sin embargo, la actividad inespecífica asociada a la toxina ha sido un factor común en todas las construcciones obtenidas hasta el momento con actinoporinas. Una posibilidad de superar esta limitación es la construcción de ITs inactivas con un mecanismo de activación que responda a un estímulo biológico. En particular las citolisinas pueden activarse por la acción de proteinasas asociadas a tumores. En este trabajo se discuten los avances en el diseño de ITs basadas en actinoporinas activables por metaloproteasas de matriz (MMP) así como las perspectivas de su uso como parte de cocktails quimioterapéuticos. Se discuten además las ventajas potenciales de emplear solamente la región aminoterminal de las actinoporinas en la construcción de ITs.

 Abstract.  Sea anemone cytolysins based Immunotoxins (ITs) constitute an attractive alternative for construction of IT for selective killing cancer cells.  In fact the pore-forming cytolysins from sea anemones, actinoporins, are one of the most potent groups of pore-forming proteins in nature.  The requirement of internalization and translocation to the cytosol and the degradation of most of the IT routed to the lysosomes after internalization would be some of the critical factors determining the cytotoxicity of the classical ITs that would be overcome in such constructions.  The results obtained using as toxic moiety actinoporins have supported the feasibility of directing these cytolysins to the surface of either cancer cells or even the parasite Giardia duodenalis.  However the main problem of the IT constructed in such fashion is the lack of the specificity associated with the toxin moiety, a common problem of most membrane-acting ITs.  An approach designed to overcome this limitation is the production of ITs using PFTs activated by tumour-associated proteases.  Currently, the construction of an MMP-activated IT based on an actinoporin is in development.  The alternative of using actinoporin based ITs as components of chemotherapeutic cocktails and the future prospects of employing only the N-terminal region of actinoporins for construction of IT are discussed.


 

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Las vesículas liposomales: obtención, propiedades y aplicaciones  potenciales en la biomedicina.  M.E. Lanio, M.C. Luzardo, R. Laborde, O. Sánchez, Y. Cruz-Leal, F. Pazos, M. Tejuca, A. Valle, M.E. Alonso, L.E. Fernández, C. Alvarez

 

Sumario. Los liposomas han sido empleados como modelos de membrana  y  vehículos de una gran diversidad de moléculas, con propósitos bioquímicos, nanobiotecnológicos y biomédicos. Considerando la versatilidad de las propiedades físico-químicas de estas vesículas, ellas resultan atractivas para el diseño de vehículos de proteínas, ADN, drogas, etc. En este trabajo, se resumen las tecnologías liposomales y los procedimientos más frecuentemente empleados para el estudio de las características físico-químicas de estas vesículas, tales como: tamaño, rasgos estructurales, estabilidad química y física, propiedades eléctricas y transiciones de fase. Los liposomas se emplean como inmunoadyuvantes al favorecer la direccionalización de los antígenos a las células del sistema inmunológico. En el presente artículo se describen, además, algunos de los resultados obtenidos por nuestro grupo en el estudio de la función inmunomoduladora de los lípidos liposomales con antígenos como el EGFhr, entre otros.

 Abstract.  Liposomes have been used as membranes models and carriers of enormous diversity of molecules with biochemical, nanobiotechnological and biomedical purposes. Considering the versatility in physico-chemical properties of these vesicles, they are attractive to design vehicles for proteins, DNA, drugs, etc. In this work, we summarize the liposomal technologies and the procedures most frequently used to study the physico-chemical characteristics of these vesicles, such as size, structural features, physical and chemical stability, electric properties and phase transitions. Liposomes are employed as immunoadjuvants due to their ability to address antigens to cells of the immune system. Additionally, the present paper describes results obtained by our group in the study of the immunmodulating properties of liposomal lipids for antigens such as EGFhr, among others.


 

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Obtención de nanodispositivos a partir del autoensamblaje de mono y multicapas sobre superficies de oro y plata.  R. Cao

 

Sumario. Aquí presentamos una serie de nanodispositivos obtenidos a partir del auto-ensamblaje de mono- y multicapas sobre superficies de oro y plata.  Las multicapas moleculares se formaron usando el método capa-a-capa. Las mono- y multicapas sirvieron para  modificar electrodos y nanopartículas de oro y plata. Se utilizaron ciclodextrinas pertioladas y alcanotioles, así como compuestos de coordinación. Los nanodispositivos así obtenidos fueron utilizados como sensores y sistemas de reconocimiento molecular de biomoléculas. Los resultados presentados aquí permiten concluir que los procedimientos utilizados para formar mono- y multicapas auto-ensambladas son relativamente sencillos y permiten obtener una amplia variedad de nanodispositivos con diferentes propiedades.

 Abstract. Here we present a series of nanodevices based on these lf-assembly of mono- and multilayers on gold and silver surfaces. The molecular multilayers were obtained using the layer-by-layer method. The formed mono- and multilayers served to modify electrodes and nanoparticles.  Perthiolated cyclodextrins and alkanethiols, and also coordination compounds were used. The obtained nanodevices were employed as sensors y molecular recognition systems of biomolecules. The results presented here permit to conclude that the procedures used to form self-assembled mono- and multilayers are of relative simplicity and permit to obtain a wide variety of nanodevices with different properties.


 

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Crecimiento controlado a capas atómicas.  O.  de Melo, E. M. Larramendi

 

Sumario.  Se resumen las características principales del régimen de crecimiento a capas atómicas.  Para alcanzar este régimen, se deben aplicar los reactantes de forma seriada y en condiciones en las que ocurra una saturación de la reacción superficial entre cada reactante y la superficie de crecimiento.  En cada reaccion la cantidad de material depositado depende de la naturaleza de las reconstrucciones superficiales en el rango de temperatura de interés.  Por lo que el espesor del material depositado depende del número de ciclos realizados sin necesidad de tener un control preciso de los flujos de los reactantes ni de los tiempos de exposición.  Esto hace esta técnica particularmente interesante en nanotecnología donde el control de la cantidad de material depositado y de las dimensiones es determinante.  Además, en este trabajo se presenta una variante del crecimiento controlado a capas atómicas, desarrollada originalmente en los laboratorios de la Facultad de Física y el Instituto de Ciencia y Tecnología de Materiales de la Universidad de La Habana, denominada sublimación isotérmica a corta distancia.  Se presentan los aspectos básicos de la misma y se muestran algunas aplicaciones para el crecimiento de capas muy finas y otros tipos de nanoestructuras.

Abstract.  The main features of atomic layer epitaxy regime are outlined.  In this growth regime the reactants should be supplied periodically under growth conditions that assist the occurrence of a terminated-reaction between each reactant and the growing surface.  In each independent reaction or exposure of a reactant the amount of material incorporated on the surface depends on the atomic reconstructions characteristic on the temperature range.  So, in this way the layer thickness is determined by the amount of reaction cycles and it is not necessary a good control of the reactant fluxes and exposure times.  This makes this technique particularly interesting in nanotechnology where the control of the amount of deposited material and dimensions are crucial.  Moreover, in this paper a variant of the atomic layer controlled growth originally designed in the laboratories of the Physics Faculty and the Institute of Science and Technology of Materials of the University of Havana is presented.  This technique has been designated as isothermal closed space sublimation.  Some characteristics and applications are shown and discussed. 


 

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TeO2-doped ZnO micro and nanostructures grown by the vapour–solid technique.  A. Iribarren, P. Fernández y J. Piqueras

 

Sumario. Se presenta la obtención de micro y nanoestructuras a partir de polvos de ZnO impurificados con TeO2 por un proceso vapor-sólido. Se realizaron mediciones topológicas y catodoluminiscentes (CL) de las muestras y estructuras. Se encontró que las estructuras están formadas por una mezcla de dominios de ZnO y ZnTexO1-x  y que los átomos de Te en los sitios de las vacancias de oxígeno juegan un rol pasivante que puede eliminar los defectos. Las mediciones de CL y el mapeo permitieron describir las características locales de las muestras y de estructuras representativas.

Abstract.  An approach for the obtaining of nano and microstructures from TeO2-doped ZnO powder by vapour-solid process technique is presented. Topological and cathodoluminescence (CL) measurements of the samples and structures were carried out. It was found that the structures are formed by a mixture of ZnO and ZnTexO1-x domains, and that in Te atoms in oxygen vacancy sites play a passivating role that can eliminate the defects. The local features of samples and representative structures were study by means of CL measurements and mapping.


 

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Actividad peroxidasa en nanopartículas de ferrita de manganeso MnFe2O4 V. Figueroa-Espí, A.  Alvarez-Paneque,  A. J. Otero-González y E. Reguera

 

Sumario.  Se estudió la actividad peroxidasa intrínseca de nanopartículas (NPs)  magnéticas de MnFe2O4 (27,5 nm), en presencia de diferentes sustratos de la enzima peroxidasa de rábano picante (HRP).  Las nanopartículas de MnFe2O4  se obtuvieron mediante el método de microemulsión en micelas inversas en el sistema agua/tolueno.  Las muestras fueron caracterizadas por difracción de rayos X y microscopía de electrónica de transmisión.  La actividad observada para las nanopartículas de MnFe2O4 resultó ser dependiente tanto del pH como de la concentración de H2O2. 

Abstract.  The intrinsic peroxidase-like activity of MnFe2O4 magnetic nanoparticles (27,5 nm), using three differents substrates and peroxidase enzyme, was studied.  The magnetic MnFe2O4 nanoparticles were prepared by the reverse micelle method.  The size distribution of these NPs was characterized from X-ray diffraction and transmission electron microscopy data.  The observed peroxidase-like activity of MnFe2O4 nanoparticles was found to be dependent on the used pH and the H2O2 concentration.


 

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Efecto de tamaño en granos superconductores de (Bi,Pb)2Sr2Ca2Cu3O10+y E. Govea-Alcaide, L. Pérez-Acosta, P. Muné, y R. F. Jardim

 

Sumario. Se presenta un estudio experimental de las propiedades magnéticas de muestras superconductoras del sistema (Bi,Pb)2Sr2Ca2Cu10+y (Bi-2223). Las muestras fueron obtenidas mediante la molienda mecánica de alta energía de los polvos sinterizados, para diferentes tiempos de molida entre 120 – 240 min. A través de la difracción de rayos – X fue posible verificar que la fase mayoritaria presente en las muestras es la Bi-2223 y que aparece un ensanchamiento de los picos de esta fase con el aumento del tiempo de molida. Una estimación preliminar, utilizando la fórmula de Scherrer, reveló que, en promedio, el tamaño de los granos se encuentre en el rango entre 31 y 17 nm. El análisis de las curvas de susceptibilidad magnética en función de la temperatura, c(T) mostró cambios cualitativos y cuantitativos apreciables entre las muestras con diferente tiempo de molida.  Para temperaturas inferiores a cierto valor, Teff, las curvas presentan un comportamiento de tipo paramagnético (c ~ 1/T), el cual es interpretado como una manifestación de un efecto de paridad, previsto teóricamente en granos con número impar de electrones.

Abstract.  We have present an experimental study on the magnetic properties of  (Bi,Pb)2Sr2Ca2Cu10+y (Bi-2223) ceramic samples obtained by using the ball-milling method. After the last heat treatment, the resulting material, were ball-milled from 120 to 240 minutes. The compositions of the obtained samples are very similar as inferred from the X-ray diffraction pattern. It was found that all the indexed reflection is related to the Bi-2223 phase. We have also found an increase in the width of peaks, at half the maximum intensity, with increasing the milling time. By using the Scherrer formula we were able to estimate de mean size of grains in the samples yielding in the range between 31 to 17 nm. The analysis of the magnetic susceptibility as a function of temperature, c(T), revealed appreciable qualitative and quantitative changes between experimental curves. For temperature below a certain temperature, Teff, the experimental data show a paramagnetic behavior (c ~ 1/T), which is interpreted by considering a parity effect associated with the number of electrons within the superconducting grains.           


 

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Caracterización del mineral zeolítico para el desarrollo de materiales nanoestructurados G. Rodríguez-Fuentes e I. Rodríguez-Iznaga

 

Sumario. El estudio de muestras representativas de dos yacimientos de clinoptilolita natural ha  demostrado que la morfología de los cristales, produce una influencia significativa en el proceso de intercambio iónico de la zeolita. Los parámetros cinéticos determinados para el intercambio del amonio a temperatura ambiente y 100ºC son diferentes. La energía de activación del proceso de intercambio es 14.1 KJ.mol-1cuando el amonio fue intercambiado en la muestra representativa del mineral de un pozo de perforación (0 – 30 m), mientras que la energía del mismo proceso es alrededor de 3 KJ.mol-1 para una muestra representativa de la zona de intemperismo (0 – 7 m). Los parámetros cinéticos del intercambio de Ni2+ y Co2+ varían entre las muestras de dos yacimientos aún cuando ellas hayan sido extraídas de similares perfiles, debido a la morfología de los cristales.

Abstract.  The study of representative samples from two natural clinoptilolite deposits has shown that the morphology of the crystal, produces a significant influence on the ion exchange process of the zeolite. The determined kinetic parameters of the ammonium exchange at room temperature and 100º C are different. The activation energy of the exchange process is 14.1 KJ.mol-1 when the ammonium was exchanged in the sample representative of the mineral from a drill hole (0 - 30 meters), while the energy of the same process is about 3 KJ.mol-1 for a sample representative of the weathered horizon (0 - 7 meters). The kinetic parameters of the exchange of Ni2+ and Co2+ are different for the samples from both deposits even when the samples were extracted from similar section, as a consequence of the crystal morphology.


 

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Propiedades universales en el espectro de energías de puntos cuánticos semiconductores.   Alexander Odriazola, Alain Delgado, Augusto González

 

Sumario.  En un punto cuántico bidimensional con N electrones en la banda de conducción, confinados lateralmente por un potencial parabólico,  la teoría de Thomas-Fermi predice que la energía del estado básico satisface la relación:, donde la constante de acoplamiento, , es la razón entre las energías características de Coulomb y de oscilador () y es una función universal. Cálculos extensivos mediante el método de Interacción de Configuraciones son llevados a cabo para obtener las energías y funciones de ondas multielectrónicas del estado base y  las excitaciones intrabandas e interbandas (excitónicas y biexcítonicas) en puntos cuánticos con decenas de electrones. Verificamos en los sistemas estudiados la predicción del método de Thomas-Fermi para las energías del estado base. Adicionalmente, mostramos que el número de niveles de energía en los espectros de excitaciones intrabandas e interbandas sigue una dependencia exponencial simple con la energía de excitación, cuyo exponente, , satisface también un ley de escala á la Thomas-Fermi, . Del análisis de los espectros calculados y basándonos en argumentos físicos formulamos expresiones para las funciones universales y g. La estructura de la biblioteca numérica Libqdot, es presentada y descrita en términos de los módulos Fortran 90 que la componen. 

 

Abstract. In a two-dimensional parabolic quantum dot charged with N electrons, Thomas-Fermi theory states that the ground-state energy satisfies the following non-trivial relation: , where the coupling constant,  , is the ratio between Coulomb and oscillator () characteristic energies, and is a universal function. We perform extensive Configuration Interaction calculations in order to verify that the exact energies of relatively large quantum dots approximately satisfy the above relation. In addition, we show that the number of energy levels for intraband and interband (excitonic and  biexcitonic) excitations of the dot follows a simple exponential dependence on the excitation energy, whose exponent, , satisfies also an approximate scaling relation a lá Thomas-Fermi,  . We provide an analytic expression for , based on two-point Padé  approximants, and two-parameter fits for the g functions. The structure of the numerical library Libqdot, as well as the role of each Fortran 90 module is explained.


 

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Estudio microestructural por microscopía electrónica de transmisión de materiales  magnéticos nanocristalinos E. Estévez Rams  A. Pentón Madrigal, J. Fidler

 

Sumario. El trabajo presenta el estudio microestructural sistemático de dos clases de materiales magnéticos: 1) Materiales magnéticamente duros con microestructura submicrónica 2) Sistemas nanoparticulados con respuesta magnética supersuave o superparamagnética. El punto común es el estudio, por microscopía electrónica de transmisión (TEM), de  materiales magnéticos que muestran la ocurrencia de una microestructura nanométrica. Esta microestructura es determinante en el comportamiento magnético. La aparición de la microestructura nanométrica es que propiedades intrínsecas para materiales volumétricos dejan de serlo cuando el tamaño de grano disminuye hasta el orden de los nanómetros. Los sistemas estudiados incluyen materiales magnéticamente duros de HDDR-NdFeB,  nanopartículas de hexaferrita de Bario bajo distintas condiciones de síntesis, sistema superparmagnético Co-Cu.

 Abstract.  A systematic microstructural study of two type of magnetic materials is presented: 1) Hard magnetic materials with a submicronic microstructure and 2) nanosized particle systems with a supersoft ferromagnetic or a superparamagnetic response. The common point is the study, by transmission electron microscopy (TEM), of magnetic materials showing the occurrence of a nanometric microstructure. The microstructure is essential in determining the magnetic behavior where intrinsic properties cease to be so when the grain size decreases to a few nanometres.  The studied systems include the hard magnets HDDR-NdFeB system, the nanoparticle system of Ba-M hexaferrite under different synthesis conditions, the superparamagnetic Co-Cu system.


 

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Micro y nano-biotecnologías en la detección y caracterización de inhibidores de proteasas de interés biomédico R. García-Fernández, E. Salas, A. del Monte, M. Alonso del Rivero, Y. Guerra, M. A. Chávez.

 

Sumario. Los inhibidores de proteasas constituyen herramientas importantes en la biomedicina, la biotecnología y el diagnostico. Varias metodologías micro- y nanobiotecnológicas, basadas en la inmovilización de biomoléculas en superficies sólidas, han permitido la identificación de inhibidores de proteasas en extractos naturales, y su posterior caracterización. Se destacan la atenuación de la intensidad de la señal de espectrometría de masas y la resonancia superficial de plasmones. Su empleo, combinado con métodos tradicionales como la difracción de rayos-X y la dispersión dinámica de la luz, también permite conocer detalles de los complejos proteasa-inhibidor a escala nanométrica.  

 Abstract.  Protease inhibitors have a great importance in biomedicine, diagnostic and biotechnology. Some micro- and nanotechnologies, such as intensity fading mass spectrometry and plasmon surface resonance, have allowed identification and further characterization of natural protease inhibitors. Their combination with dynamic light scattering and X-ray crystallography, allows obtaining nanometric details of protease-inhibitor complexes.


 

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Dependencia térmica de la corriente umbral en láseres semiconductores a pozo cuántico M. Sánchez, N. Suárez Rojas, J. A. Martin y Elis Mon

 

Sumario.  Se presenta un estudio de la dependencia térmica de la corriente umbral en láseres de diferentes materiales  haciendo énfasis los láseres en base a GaInNAs. En este caso se utilizó un modelo que incluye, la recombinación radiativa, la monomolecular y la Auger. El coeficiente de recombinación monomolecular (Am) se tomó independiente de la temperatura, mientras que para el coeficiente radiativo (Br) se utilizó una dependencia tipo Br  T-1 y para el coeficiente Auger (CA) una variación exponencial. Estos coeficientes se utilizaron como parámetros de ajuste en la simulación. Los resultados muestran que la recombinación monomolecular es el mecanismo dominante en estos dispositivos y que la recombinación Auger debe tenerse en cuenta en todos los casos aunque con diferente peso según la estructura.

Abstract.  Results on the temperature dependence of the threshold current density for semiconductor lasers based in different materials are presented, emphasizing in GaInNAs devices. In this case the model considers, the radiative, monomolecular and Auger recombination components. The monomolecular recombination coefficient (Am) was taken independent of temperature; while the radiative coefficient (Br) was taken as Br ≈ T-1 and for Auger coefficient (CA) an exponential dependence was considered. These coefficients were used as adjustable parameters in the simulation. Results shown that while the monomolecular recombination is the main mechanism responsible for the increment of the threshold current with temperature the Auger component should be considered in all cases although with different weight related with the structure.


 

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Puntos cuánticos en microcavidades ópticas.  H. Vinck-Posada, B.A. Rodríguez y A. González

 

Sumario.  El estudio teórico y experimental de los polaritones, propuestos por Hopfield [1] en 1958, ha venido incrementándose en las dos últimas décadas, debido a los avances en las técnicas de crecimiento y control de las heteroestructuras semiconductoras. Este desarrollo experimental ha permitido fabricar microcavidades e insertar en ellas medios activos tales como puntos, hilos o pozos cuánticos, lo cual ha posibilitado el estudio de la interacción fuerte entre excitaciones de la materia (excitones) y la luz, evidenciando así la existencia de los cuasibosones conocidos como polaritones – excitónicos. Estas cuasipartículas se perfilan como posibles candidatos a la condensación de Bose – Einstein en sistemas del estado sólido y proveen de un mecanismo para la construcción de láseres de bajo umbral sin inversión de población. En este trabajo, se muestran resultados teóricos obtenidos por los autores en el tratamiento de estos sistemas y se realiza una rápida revisión de los aportes más importantes en el área, relacionados con nuestro trabajo.

Abstract.  The experimental and theoretical study of polaritons, proposed by Hopfield [1] in 1958, dramatically increased over the past two decades due to advances in the techniques of growth and control of semiconductor heterostructures. This development made it possible to fabricate microcavities with embedded active media such as quantum dots, or quantum wells, and the study of the strong interaction regime between semiconductor excitations (excitons) and light, demonstrating in this way the existence of quasi-bosons known as exciton-polaritons. These quasi-particles emerge as potential candidates for Bose - Einstein condensation in solid state systems and provide a way of constructing very low-threshold lasers without population inversion. In this paper, we show theoretical results obtained by the authors in the treatment of these systems and a short review of the most relevant contributions in the area, related to our work.


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Potencialidades de la magnetometría vibracional en el estudio de nanoinclusiones magnéticas S. Díaz-Castañón y J.C. Faloh-Gandarilla

 

Sumario. La determinación con precisión de la contribución ferromagnética de las nanoinclusiones  presentes en un material que sean 10-4-10-5  veces menores vs. el total,  es un problema muy importante en el desarrollo de Nuevos Materiales asociados a la Nanotecnología. Las potencialidades de la Magnetometría Vibracional (VSM) en la identificación y cuantificación de nanoinclusiones magnéticas se discuten para cuatro casos diferentes: a) láminas delgadas de hexaferrita de Pb-M crecidas sobre zafiro, b) polvos de magnetita dispersos en una matriz polimérica, c) nanotubos de carbono con hierro en su interior dispersos en una matriz de silicio (Fe/CNx/SiO2) y d) nanopartículas de ferrita de manganeso (MnZnO4). En todos los casos el uso de esta técnica permitió la correcta cuantificación de la parte magnética, la identificación de direcciones preferenciales de crecimiento para la lámina  así como la correlación de propiedades estructurales con las condiciones de síntesis a través del comportamiento del campo coercitivo. 

 Abstract.  The accurate determination of the ferromagnetic contribution in a composite in which the ratio of ferromagnetic part vs. total of composite is 10-4-10-5 is a problem of great importance in relation to the development of new materials for the Nanotechnology . The potential of VSM in the identification and quantification of nanomagnetic inclusions is illustrated and discussed in four different cases: Pb-M hexaferrites thin films, nanopowders of magnetite in a polymeric matrix and carbon nanotubes with iron inside in a silica matrix (Fe/CNx/SiO2) and nanopowders of manganese ferrite. In all cases the determination of the existence of preferential orientation, the correct quantification of the magnetic part and the dependence of the coercive field with the synthesis conditions were revealed using this technique.


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