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CLASS MODEL OF HELIUM-LIKE ION ATOMS Analysis of a regular behavior in the ground state energy of the helium-like ion atom series

Resumen Cuando se aplicó anteriormente el modelo de Bohr para predecir la energía de estado fundamental de sistemas atómicos de dos electrones, se encontraron valores en exceso negativos de los reales, particularmente en las especies más livianas: ion negativo de hidrógeno y el helio. Inspirándose en el popular juego de las tronadoras y basándose en un comportamiento regular revelado por los datos experimentales, se propone una nueva interpretación ampliada del modelo de Bohr. Según éste, los electrones giran a una misma frecuencia mientras mantienen una posición angular relativa rígida entre sí, en el momento en que se espera que se produzca una resonancia electrónica entre posiciones simétricas en la estructura atómica. Como resultado, se obtiene una separación angular independiente de Z de 106° para los iones similares al helio, con una de discrepancia energética inferior al 0,04 % en el intervalo Z ≤ 12. La simplicidad de la imagen atómica que emerge anima a utilizar el modelo como ayuda didáctica en física moderna, química-física y otros cursos universitarios de ciencia e ingeniería.

Abstract When Bohr's model was formerly applied to predict the ground state energy of two-electron atomic systems, values in excess negative of the actual ones were found, mainly for the lighter species: negative hydrogen ion and helium. Inspired in the popular clackers toy game and based on a regular behavior revealed by the experimental data, an extended Bohr's model new rendition is proposed. According to that, electrons rotate at a same frequency while keeping a fixed relative angular position one to another, at the time that an electronic resonance is expected to occur between symmetrical positions in the atomic structure. As a result, a Z-independent angular separation of 106° is obtained for the helium-like ions, with an energy discrepancy bar less than 0,04% in the range Z ≤ 12. The simplicity of the atomic picture that emerges encourages the use of the model as a teaching aid in modern physics, chemistry-physics, and other university courses in science and engineering.

MONTE CARLO SIMULATION OF 6, 10 AND 18 MV PHOTON BEAM DOSE DISTRIBUTION IN A BRAIN TUMOR

Resumen El objetivo de este estudio fue obtener la distribución de dosis absorbida en un objeto simulador heterogéneo de cabeza en donde se ubicó un tumor cerebral de 2 cm de diámetro. Para la simulación de la cabeza y tumor se usó la composición elemental (H, C, N, O y otros) y densidad de masa ρ respectivamente. Para las exposiciones se utilizó espectros de rayos X de 6, 10 y 18 MV, proyectando un campo de 3×3 cm2 al tumor, con una distancia fuente isocéntro de 100 cm. Las simulaciones Monte Carlo se hicieron con el código PENELOPE v.2008. Los resultados muestran que la dosis máxima en la piel es de 32 %, 20 % y 14 %, la dosis máxima en cráneo es de 88 %, 74 % y 62 %, y la dosis máxima en el tumor es de 62 %, 67 % y 73 %, para las energías de 6, 10 y 18 MV respectivamente. La dosis máxima que reciben los tejidos piel y cráneo disminuyen con el aumento de la energía, mientras la dosis en el tumor aumenta con el incremento de la energía.

Abstract This study aimed to obtain the absorbed dose distribution in a heterogeneous head simulator object where a brain tumor of 2 cm in diameter was located. Materials equivalent to the head and tumor were created. For head and tumor simulation, elemental composition (H, C, N, O, and others) and mass density ρ respectively were used. X-ray spectra of 6, 10 and 18 MV were used for the exposures, projecting a field of 3×3 cm2 to the tumor, with an isocentric source distance of 100 cm. Monte Carlo simulations were done with PENELOPE v.2008 code. The results show that the maximum dose to the skin is 32%, 20% and 14%, the maximum dose to the skull is 88%, 74% and 62%, and the maximum dose to the tumor is 62%, 67% and 73%, for energies of 6, 10 and 18 MV respectively. The maximum dose received by the skin and skull tissues decreases with increasing energy, while the dose in the tumor increases with increasing energy.

AN INTERFERENCE FREE ABSORPTION IN THE MID-INFRARED TO FOLLOW THE OBTAINING OF BIODIESEL BY TRANSESTERIFICATION OF WASTE FRYING OILS

Abstract To trace the production of biodiesel in a base-catalyzed transesterification of waste frying oils and methanol, mid-infrared spectra were acquired by Attenuated Total Reflectance-Fourier Transform Infrared Spectroscopy (ATR-FTIR) of the organic phases isolated from the reaction medium at 0, 5, 15, 30, and 60 minutes from the start of the process and analyzed qualitatively in comparison with the IR spectrum of the waste oil in its initial condition. Among all the signals or regions of the infrared spectrum proposed by other authors as suitable for monitoring the biodiesel content in blends, which were indeed observed in these ATR-FTIR spectra, the signal at 1195 cm-1, attributable to the stretching of the bond between sp2 carbon and oxygen in methyl carboxylate -(CO)-OCH3 resulted in the most suitable signal to follow the biodiesel production in the reaction medium through the IR spectrum of the corresponding isolated organic phase. The signal at 1195 cm-1 appeared only in the infrared spectra of the organic phases containing some biodiesel, and its intensity increased steadily during the reaction. For the rest of the signals proposed in previous publications as useful for quantifying biodiesel in mixtures, it was demonstrated, by these infrared spectra, that there is interference by signals attributable to species, other than biodiesel, present in the mixture.

Resumen Con el fin de rastrear la producción de biodiesel en una transesterificación catalizada por base de aceites usados de fritura y metanol, se adquirieron los espectros en el infrarrojo medio por reflectancia total atenuada con transformada de Fourier (ATR-FTIR) de las fases orgánicas aisladas del medio de reacción a los 0, 5, 15, 30 y 60 minutos desde el inicio del proceso y se analizaron cualitativamente en comparación con el espectro IR del aceite usado en su condición inicial. Entre todas las señales o regiones del espectro infrarrojo propuestas por otros autores como adecuadas para monitorear el contenido del biodiesel en mezclas, que efectivamente se observaron en estos espectros ATR-FTIR, la señal a 1195 cm-1, atribuible al estiramiento del enlace entre el carbono sp2 y el oxígeno en el carboxilato de metilo, -(CO)-OCH3, resultó la señal más adecuada para seguir la producción de biodiesel en el medio de reacción a través del espectro IR de la correspondiente fase orgánica aislada. La señal a 1195 cm-1 apareció únicamente en los espectros infrarrojos de las fases orgánicas que contenían algo de biodiesel, y su intensidad aumentó de manera regular en el curso de la reacción. Para el resto de señales propuestas en publicaciones anteriores como útiles para cuantificar el biodiesel en mezclas, se demostró, por estos espectros infrarrojos, que existe interferencia por señales atribuibles a especies, distintas al biodiesel, presentes en la mezcla.

SYNTHESIS OF NANOCELLULOSE AS MECHANICAL REINFORCEMENT OF THERMOPLASTIC STARCH

ABSTRACT Nanocellulose was successfully synthetized from microcrystalline cellulose by an acid hydrolysis process. The sample characterization was performed employing X-ray diffraction, zeta potential and confocal Raman microscopy. Nanocellulose-reinforced thermoplastic starch (TPS) composites were prepared by solution casting method, in which a small concentration of nanocellulose improved the elastic modulus of TPS. This property was calculated using the atomic force microscopy nanoindentation method. We conclude that nanocellulose is a good mechanical reinforcement for composites from commercial sources as starch.

RESUMEN Se sintetizó exitosamente nanocelulosa a partir de celulosa microcristalina mediante un proceso de hidrólisis ácida. La caracterización de la muestra se realizó mediante difracción de rayos X, potencial zeta y microscopía Raman confocal. Se prepararon compuestos de almidón termoplástico (TPS, por sus siglas en inglés) reforzados con nanocelulosa mediante el método "casting solution", en el que una pequeña concentración de nanocelulosa mejoró el módulo de elasticidad del TPS. Esta propiedad se calculó mediante el método de nanoindentación por microscopía de fuerza atómica. Llegamos a la conclusión de que la nanocelulosa es un buen refuerzo mecánico para los compuestos de fuentes comerciales como el almidón.

EFFECTIVE MgO /ALUMINA / ITO NANO HETEROSTRUCTURE AS SMART MATERIAL FOR LIGHT-EMITTING DIODE

RESUMEN Los óxidos conductores transparentes (TCO, por sus siglas en inglés) poseen la combinación funcional poco frecuente de ser transparentes y conductores de la electricidad. Por este motivo, este estudio se centra en la preparación de la heterounión triple formada por óxido de magnesio, alúmina e ITO utilizando un método de deposición por láser pulsado con una intensidad de láser de 3 J. Se irradiaron gránulos de alúmina en propanol (Nd:YAG) a una longitud de onda de 1064 nm. La ablación por láser se realizó a una intensidad de 3 J y se depositó sobre ITO, que se dejó secar durante 24 horas. Se utilizó el mismo método para obtener nanopartículas de magnesio, que se recubrieron por rotación sobre la muestra anterior y se secaron en un horno a 500 °C durante 4 horas. Posteriormente, se investigaron las propiedades de las nanopartículas mediante difracción de rayos X, espectroscopia UV y microscopia electrónica de barrido (SEM, por sus siglas en inglés). Los resultados se obtuvieron mediante análisis UV y difracción de rayos X. A partir de las imágenes de SEM, se determinó que el tamaño medio de las nanopartículas sintetizadas era de unos 25-35 nm. El óxido de aluminio, el MgO y el ITO son semiconductores 1-D nanoestructurados que funcionan como películas finas de óxido conductor transparentes al tiempo que aumentan la absorción en el espectro visible. El ITO se identifica como un material de electrodo apropiado para dispositivos fotoeléctricos infrarrojos.

ABSTRACT Transparent conducting oxides (TCO) offer the uncommon functional combination of being both transparent and electrically conductive. For this reason, this study is concerned with the preparation of the triple heterojunction consisting of magnesium oxide, alumina, and ITO using a pulsed laser deposition method with a laser intensity of 3 J. Alumina bulk pellets in propanol were irradiated (Nd:YAG) at a wavelength of 1064 nm. Laser ablation was performed at a laser intensity of 3 J and deposited on ITO, which was then left to dry for 24 hours. The same method was used to attain magnesium nanoparticles, which were spin-coated on the previous sample and dried in a 500 °C oven for 4 hours. Then the properties of nanoparticles were investigated using X-ray diffraction, UV spectroscopy, and scanning electron microscopy (SEM). The results were obtained by UV and XRD analyses. From SEM images, the average size of the synthesized nanoparticles was determined to be about 25-35 nm. Aluminum oxide, MgO, and ITO are 1-D nanostructured semiconductors that function as transparent conducting oxide thin film while also increasing absorption in the visible spectrum. ITO is identified as an appropriate electrode material for infrared photoelectric devices.

RECORDING CONDITIONS AND PROCESSING OPTIMIZATION FOR HOLOGRAMS USING BAYFOL HX200 PHOTOPOLYMER FILM

Abstract This work aims to analyze the process of recording and reconstructing holograms based on Denisyuk's method, as well as calculating the power of the reference ZZZyclops camera laser beam required to record a hologram on the photopolymer film Bayfol HX200. We have studied how ultraviolet light and intense light affect the quality of holograms immediately after recording. Our experimental findings demonstrate that curing a hologram with ultraviolet light improves brightness and enhances color transfer, with better results achieved through longer exposure times. Additionally, our experiment reveals that strong illumination of a newly recorded hologram can severely damage the image and distort the object's information. We have estimated the dosage of emission absorbed by the film and compared our results with the dosages recommended by the manufacturer.

Resumen El objetivo de este trabajo es analizar el proceso de grabación y reconstrucción de hologramas basado en el método de Denisyuk, así como calcular la potencia del haz láser de la cámara ZZZyclops de referencia necesaria para grabar un holograma en la película de fotopolímero Bayfol HX200. Hemos estudiado cómo afectan la luz ultravioleta y la luz intensa a la calidad de los hologramas inmediatamente después de su grabación. Nuestros resultados experimentales demuestran que el curado de un holograma con luz ultravioleta mejora el brillo y potencia la transferencia de color, obteniéndose mejores resultados con tiempos de exposición más largos. Además, nuestro experimento revela que una iluminación intensa de un holograma recién grabado puede dañar gravemente la imagen y distorsionar la información del objeto. Hemos estimado la dosis de emisión absorbida por la película y comparado nuestros resultados con las dosis recomendadas por el fabricante.

ISOSCALAR DIPOLE RESPONSE IN ⁹²Mo AND ¹⁰⁰Mo ISOTOPES

ABSTRACT In this work, the Isoscalar (IS) Giant Dipole Resonance (GDR) and Pygmy Dipole Resonance (PDR) of 92Mo and 100Mo Isotopes were calculated in the farmwork of the self-consistent quasi-particle random phase approximation (QRPA) based on the results of Hartree-Fock-Bardeen, Cooper and Schrieffer (HF-BCS) using 10 Skyrme-type interactions: KDE0v1, eMSL08, SKX, SGOI, v080, SKP, SIV, SIII, SKIII, and SGI. The strength distributions of isoscalar dipole response were compared with the available experimental data. Also, we discussed the statistical relation between the centroid energy and the nuclear matter incompressibility KNM.

RESUMEN En este trabajo se calcularon las resonancias dipolares gigantes (GDR) isoescalares y las resonancias dipolares pigmeas (PDR) de los isótopos 92Mo y 100Mo en el marco de la aproximación de fase aleatoria de cuasipartículas autoconsistente (QRPA) basada en los resultados de Hartree-Fock-Bardeen, Cooper y Schrieffer (HF-BCS) utilizando 10 interacciones de tipo Skyrme: KDE0v1, eMSL08, SKX, SGOI, v080, SKP, SIV, SIII, SKIII y SGI. Se compararon las distribuciones de fuerza de la respuesta dipolar isoescalar con los datos experimentales disponibles. Además, se discutió la relación estadística entre la energía del centroide y la incompresibilidad de la materia nuclear KNM.

PROJECTILE MOTION IN A MEDIUM WITH QUADRATIC DRAG AT CONSTANT HORIZONTAL WIND

ABSTRACT A classic problem of the motion of a projectile thrown at an angle to the horizon is studied. Air resistance force is taken into account with the use of the quadratic resistance law. The action of the wind is also taken into account, which is considered constant and horizontal (tailwind or headwind). The projectile velocity hodograph equation is used to take into account the effect of wind. Comparatively simple analytical approximations are proposed for the main variables of motion (cartesian projectile coordinates and time). All obtained formulas contain only elementary functions. The proposed formulas are universal, that is, they can be used for any initial conditions of throwing. In addition, they have acceptable accuracy over a wide range of the change of parameters. The motion of a golf ball, a tennis ball and shuttlecock of badminton are presented as examples. The calculation results show good agreement between the proposed analytical solutions and numerical solutions. The proposed analytical formulas can be useful for all researchers of this classical problem.

RESUMEN Se estudia un problema clásico del movimiento de un proyectil lanzado con un ángulo respecto al horizonte. Se tiene en cuenta la fuerza de resistencia del aire mediante la ley de resistencia cuadrática. También, se tiene en cuenta la acción del viento, que se considera constante y horizontal (viento de cola o viento en contra). Para tener en cuenta el efecto del viento se utiliza la ecuación hodógrafa de la velocidad del proyectil. Se proponen aproximaciones analíticas comparativamente sencillas para las principales variables del movimiento (coordenadas cartesianas del proyectil y tiempo). Todas las fórmulas obtenidas contienen solo funciones elementales. Las fórmulas propuestas son universales, es decir, pueden utilizarse para cualquier condición inicial de lanzamiento. Además, tienen una precisión aceptable en un amplio rango de cambio de parámetros. Se presentan como ejemplos el movimiento de una pelota de golf, una pelota de tenis y un volante de bádminton. Los resultados de los cálculos muestran una buena concordancia entre las soluciones analíticas propuestas y las soluciones numéricas. Las fórmulas analíticas propuestas pueden ser útiles para todos los investigadores de este problema clásico.