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Dynamical analysis of electron-phonon interactions in quantum dot molecular systems

Abstract Theoretically, we analyze the effect of electron-phonon interaction in the dynamics of an electron trapped in a benzene-shaped quantum dots-molecule. The molecule consists of six small quantum dots coupled locally to a phonon bath. The tight binding model is used to write the model Hamiltonian and to derive the set of equations of motion of different types of benzene quantum dots-molecules. The time-dependent model has a numerically exact solution producing rich dynamics. The values of time-dependent occupations strongly depend on the electron-phonon coupling. A notable result of the present work is that one can tune the energy levels of quantum dots, the quantum contacts energy levels, and the benzene quantum dots-molecule configuration to enhance or diminish the heat flow between electrons and phonons in molecular junctions. This study contributes to the dynamic and expanding field of quantum dot molecular systems, providing insights for broader technological applications.

Resumen Teóricamente, analizamos el efecto de la interacción electrón-fonón en la dinámica de un electrón atrapado en una molécula de puntos cuánticos con forma de benceno. La molécula está compuesta por seis pequeños puntos cuánticos acoplados localmente a un baño de fonones. Se utiliza el modelo de unión fuerte para escribir el Hamiltoniano del modelo y para derivar el conjunto de ecuaciones de movimiento de diferentes tipos de moléculas de puntos cuánticos de benceno. El modelo dependiente del tiempo proporciona una solución numéricamente exacta, revelando una dinámica compleja. Los valores de ocupación dependientes del tiempo dependen considerablemente del acoplamiento electrón-fonón. Un hallazgo notable de este estudio es la posibilidad de ajustar los niveles de energía de los puntos cuánticos, los contactos cuánticos y la configuración de la molécula de puntos cuánticos de benceno para modular el flujo de calor entre electrones y fonones en uniones moleculares. Este estudio contribuye al campo en expansión de los sistemas moleculares de puntos cuánticos, proporcionando ideas para aplicaciones tecnológicas más amplias.

EVALUATING THE NUCLEAR PROPERTIES OF ^120‑130Xe ISOTOPES

Abstract Positive-parity states of 120‑130Xe isotopes were calculated based on the interacting boson model 1 (IBM-1), Semi-Experimental Formula (SEF), and New Empirical Equation (NEE). The calculated results are compared to experimental energy levels, specifically GS, β, and Y bands, in addition to reduced B(E2) transition probabilities. IBM-1, SEF, and NEE accurately represent the comparable energy levels of the GS, Y, and β bands for 120‑130Xe. However, IBM-1 exhibits greater deviations at higher energy levels. The present calculations replicate the experimental results of 120‑130Xe. The potential energy surface (PES) is a nuclear property that determines the ultimate form of nuclei. PES plotting reveals that the 120‑130Xe isotopes are deformed and have a Y-unstable limit.

Resumen Se calcularon los estados de paridad positiva de los isótopos 120‑130Xe basándose en el modelo de bosón interactivo 1 (IBM-1), la Fórmula Semiexperimental (SEF) y la Nueva Ecuación Empírica (NEE). Los resultados calculados se comparan con los niveles de energía experimentales, específicamente con las bandas GS, β y Y, además de con las probabilidades de transición reducidas B(E2). El IBM-1, la SEF y la NEE representan con precisión los niveles de energía comparables de las bandas GS, Y y β para el 120‑130Xe. Sin embargo, el IBM-1 muestra mayores desviaciones en los niveles de energía más altos. Los cálculos presentes replican los resultados experimentales de 120‑130Xe. La superficie de energía potencial (PES) es una propiedad nuclear que determina la forma final de los núcleos. El trazado de la PES revela que los isótopos de 120‑130Xe están deformados y tienen un límite Y inestable.

STUDYING ZINC OXIDE/COPPER OXIDE/CADMIUM SELENIDE NANOSTRUCTURES FOR LIGHT EMITTING DIODES

Abstract The synthesis of zinc oxide, copper oxide, and cadmium selenide as a heterostructure was conducted using a simple co-precipitation method. Structural, optical, and electrical properties were investigated. XRD patterns show hexagonal form for ZnO, cubic for CuO, and wurtzite for CdSe, with an average particle size of 18.5, 22.3, and 38.2 nm for ZnO, CuO, and CdSe, respectively. SEM images show ZnO crystals with a nanorod shape and CuO and CdSe nanoparticles with nano-branch agglomerations in all directions. Optical properties exhibit a redshift in absorbance (460 nm) with photoluminescence peaks at 500 nm for the heterostructure and a broadened band gap (2.5 eV). In light, the heterostructure shows increased light absorption, leading to enhanced electron-hole production and an exponential increase in forward current. These results enhance the success of fabrication of high-amplification light-emitting diodes.

Resumen Se sintetizó óxido de zinc, óxido de cobre y seleniuro de cadmio como heteroestructura utilizando el método de co-precipitación simple. Se investigaron las propiedades estructurales, ópticas y eléctricas. Los patrones de DRX muestran una forma hexagonal para el ZnO, cúbica para el CuO y de wurtzita para el CdSe, con un tamaño de partícula promedio de 18.5, 22.3 y 38.2 nm para ZnO, CuO y CdSe, respectivamente. Las imágenes de SEM muestran cristales de ZnO en forma de nanovarilla y nanopartículas de CuO y CdSe con nano-ramas aglomeradas en todas las direcciones. Las propiedades ópticas exhiben un desplazamiento al rojo en la absorbancia (460 nm) con picos de fotoluminiscencia a 500 nm para la heteroestructura y una brecha de banda ampliada (2.5 eV). Bajo la luz, la heteroestructura muestra una mayor absorción, lo que conduce a un aumento en la producción de pares electrón-hueco y a un incremento exponencial de la corriente de avance.

EFFECT OF ANNEALING TEMPERATURE ON THE STRUCTURAL AND THERMOELECTRIC PROPERTIES OF CuFeS₂ NANOPARTICLES PREPARED BY THE HYDROTHERMAL METHOD

Abstract The current study described precise and simple hydrothermal method used to synthesize CuFeS2 nanoparticles. The thermoelectric properties of CuFeS2 nanoparticles were studied under different conditions of annealing treatment. The phase structure, functional groups, and thermal stability of the CuFeS2 nanoparticles samples were analyzed via X-ray diffractometer (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), and thermogravimetric analysis (TGA). The X-ray diffraction (XRD) results of the synthesized nanoparticles closely matched the CuFeS2 chalcopyrite patterns. FT-IR measurements confirmed the presence of the characteristic S-O, Fe-S, and O-H groups in the structure of the prepared nanoparticles. The TGA results indicate that the CuFeS2 nanoparticles are thermally stable below 650°C. The scan electron microscope (SEM) measurements revealed that the particle size of all the samples was less than 100 nm after the annealing treatment. The optical measurements showed that the absorbance edges of the CuFeS2 samples shifted to longer wavelengths after the annealing treatment. The thermoelectric measurements indicated that the annealing treatment modulated the electrical conductivity, Seebeck coefficient, power factor, and thermal conductivity of the CuFeS2 samples.

Resumen En este estudio, se sintetizaron nanopartículas de CuFeS2 mediante el método hidrotermal. Las propiedades termoeléctricas se estudiaron bajo diferentes condiciones de tratamiento térmico. La estructura de fases, los grupos funcionales y la estabilidad térmica de las muestras de CuFeS2 se analizaron mediante difractometría de rayos X (XRD), espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR) y análisis termogravimétrico (TGA). Se descubrió que los resultados de la difracción de rayos X (DRX) de las nanopartículas sintetizadas coinciden estrechamente con los patrones de calcopirita CuFeS2. Las mediciones de FT-IR confirman la presencia de grupos S-O, Fe-S y O-H en la estructura de las nanopartículas preparadas. Los resultados del análisis TGA indican que las nanopartículas de CuFeS2 son térmicamente estables por debajo de 650 °C. Las mediciones SEM mostraron que el tamaño de partícula de todas las muestras estaba por debajo de 100 nm después del tratamiento de recocido. Las mediciones ópticas mostraron que los bordes de absorbancia de las muestras de CuFeS2 cambiaron a longitudes de onda más largas después del tratamiento de recocido. Las mediciones termoeléctricas indicaron que el tratamiento de recocido modula la conductividad eléctrica, el coeficiente de Seebeck, el factor de potencia y la conductividad térmica de las muestras de CuFeS2.

BENEFITS AND CHALLENGES OF INTEGRATING NANOTECHNOLOGY IN MEDICINE: A SYSTEMATIC REVIEW

Resumen La medicina nanotecnológica ha propiciado progresos importantes, proporcionando soluciones revolucionarias para el diagnóstico y tratamiento de enfermedades, aunque aún existen retos, como asegurar su seguridad y escalabilidad. Esta revisión metódica examina las últimas aplicaciones de la nanotecnología en la medicina personalizada, centrándose en su habilidad para elaborar tratamientos de acuerdo con las particularidades de cada individuo. Las nanopartículas se distinguen por incrementar la exactitud en la administración de medicamentos, disminuyendo los efectos adversos, particularmente en terapias para el cáncer. Adicionalmente, tecnologías tales como biosensores y dispositivos de imagen a nanoescala mejoran los diagnósticos, aumentando las oportunidades de éxito en el ámbito clínico. En el ámbito de la regeneración e ingeniería de tejidos, los nanomateriales, al replicar la matriz extracelular, promueven la regeneración celular y la creación de órganos sintéticos. No obstante, todavía persisten preocupaciones respecto a la biocompatibilidad de estos materiales, dado que aún no se ha entendido completamente su interacción con los sistemas biológicos ni los posibles impactos en el futuro. La producción y supervisión de la calidad de los nanomateriales son costosas y técnicamente complicadas, lo que obstaculiza su accesibilidad y escalabilidad. Además, la ausencia de normativas definidas demora la puesta en marcha de estas innovaciones. Esta revisión no solo aspira a reunir éxitos fundamentales, sino también a impulsar la propagación del saber en América Latina, donde el acceso a datos científicos especializados es restringido, impactando a alumnos e investigadores. Con más estudios sobre interacciones biológicas y normalización de procesos, la nanotecnología podría establecerse como un instrumento de cambio en la medicina, mejorando los tratamientos y potenciando la salud pública en la región.

Abstract Nanotechnology-based medicine has driven significant progress, providing revolutionary solutions for the diagnosis and treatment of diseases, although challenges remain, such as ensuring safety and scalability. This systematic review examines the latest applications of nanotechnology in personalized medicine, focusing on its ability to develop treatments tailored to the specific characteristics of each individual. Nanoparticles stand out for enhancing the accuracy of drug delivery, reducing side effects, particularly in cancer therapies. Additionally, technologies such as biosensors and nanoscale imaging devices improve diagnostics, increasing success rates in clinical settings. In the field of tissue regeneration and engineering, nanomaterials, by replicating the extracellular matrix, promote cell regeneration and the creation of synthetic organs. Nevertheless, concerns persist regarding the biocompatibility of these materials, as their interaction with biological systems has yet to be fully understood, raising questions about potential future impacts. The production and quality control of nanomaterials are costly and technically complex, hindering their accessibility and scalability. Furthermore, the lack of defined regulations delays the implementation of these innovations. This review not only aims to consolidate key achievements but also to promote the dissemination of knowledge in Latin America, where access to specialized scientific data is limited, affecting students and researchers. With more studies on biological interactions and process standardization, nanotechnology could become a transformative tool in medicine, improving treatments and enhancing public health in the region.

SIMULATIONS OF PROPAGATION OF ELECTROMAGNETIC WAVES IN MULTILAYER SYSTEMS THROUGH THE TRANSFER MATRIX METHOD

Abstract This article analyzes the propagation of electromagnetic waves in multilayer systems using the transfer matrix method (TMM). Some fundamental optical properties, which include transmittance and reflectance, are examined in dielectric materials and photonic crystals; the influence on radiation propagation associated to some system variables, including the number of layers, their thickness, and stratified deposition, is analyzed. Our main results include the identification of transmission and reflection bands, the influence of the system geometry and periodicity on the optical efficiency, and the viability of the TMM, which can be accomplished by comparing our results with experimental data. In addition, sets of optimal configurations of multilayer systems are presented that show how transmittance is maximized within the optical spectrum. These findings highlight the versatility of the TMM in order to design coatings of high transmittance (or reflectance) and advanced photonic devices, which have several applications, including the areas of photovoltaic cells and optical sensors.

Resumen Este artículo analiza la propagación de ondas electromagnéticas en sistemas multicapa mediante el método de matriz de transferencia (MMT). Se examinan propiedades ópticas fundamentales, como la transmitancia y la reflectancia, en materiales dieléctricos y cristales fotónicos dieléctricos (CFD), evaluando cómo parámetros como el grosor de las capas, su número y su disposición estratificada afectan la propagación de la radiación. Los resultados principales incluyen la identificación de bandas de transmisión y reflexión, el impacto de las características geométricas y periódicas de las capas en la eficiencia óptica, y la validación del MMT, en comparación con métodos experimentales. Asimismo, se presentan simulaciones que evidencian cómo configuraciones óptimas de sistemas multicapa maximizan la transmitancia dentro del espectro visible. Estos hallazgos subrayan la versatilidad del MMT para el diseño de recubrimientos de alta transmitancia (o reflectancia) y dispositivos fotónicos avanzados, con aplicaciones en celdas fotovoltaicas y sensores ópticos.

CHARGED HIGGS IN 3-3-1 MODEL THROUGH e ^- e ⁺ COLLISIONS

Abstract In this work we present an analysis of production and signature of charged Higgs bosons H 2 ± in the version of the 3-3-1 model containing heavy leptons at the CLIC (Cern Linear Collider). The production rate is found to be significant for the direct production of e - e + → H 2 + H 2 -.

Resumen En este trabajo presentamos un análisis de la producción y señales de los bosones de Higgs H 2 ± cargados en la versión del modelo 3-3-1 con leptones pesados en el CLIC (Cern Linear Collider). Se ha encontrado que la tasa de producción es significativa para la producción directa de e - e + → H 2 + H 2 -.

Nuclear structure of ^182,184Hg isotopes by IBM-1 and IBM-2 models

Abstract The potential energy surface (PES), reduced transition strength B( E2), and three types of bands (g-band, Y-band, and β-band) were computed for the 182Hg and 184Hg nuclei employing the IBM-1 and IBM-2 models. The computed energy levels of these nuclei exhibit certain points of agreement with the data that were previously measured. An examination of experimental data reveals that the precision of the calculations performed by IBM-1 is preferable to that of IBM-2, specifically with regard to low energy levels of ground and Y-states. On the contrary, IBM-2 calculations depict the higher states of ground and other states in comparison to IBM-1. The strengths of quadrupole electromagnetic transitions in these nuclei were established by the IBM-1 and IBM-2 models and compared with prior measured data. The experimental value of B( E2) is reproduced by IBM-2 more accurately than IBM-1. IBM-1 is used to analyze the potential energy surfaces (PES) of 182,184Hg nuclei, which exhibit SU(3)-O(6) dynamical symmetry.

Resumen La superficie de energía potencial (PES), la fuerza de transición reducida B( E2) y tres tipos de bandas (banda g, banda Y, y banda β) se calcularon para los núcleos 182Hg y 184Hg utilizando los modelos IBM-1 e IBM-2. Los niveles de energía calculados de estos núcleos muestran ciertos puntos de concordancia con los datos previamente medidos. Un análisis de los datos experimentales revela que la precisión de los cálculos realizados con IBM-1 es superior a la de IBM-2, específicamente con respecto a los niveles de energía bajos del estado base y los estados Y. Por el contrario, los cálculos con IBM-2 representan mejor los estados más altos del estado base y otros estados en comparación con IBM-1. Las intensidades de las transiciones electromagnéticas cuadrupolares en estos núcleos se determinaron con los modelos IBM-1 e IBM-2 y se compararon con datos experimentales previos. El valor experimental de B( E2) es reproducido por IBM-2 con mayor precisión que por IBM-1. IBM-1 se utiliza para analizar las PES de los núcleos 182,184Hg, que exhiben simetría dinámica SU(3)-O(6).

ARTIFICIAL INTELLIGENCE WITH NEURAL NETWORKS NOBEL PRIZES IN PHYSICS AND CHEMISTRY 2024

Abstract John Joseph Hopfield began his career studying excitons in condensed matter physics, but his most important contributions were in the physics of computation and information, including his 1982 work on neural networks. Geoffrey Hinton, known as the "godfather" of artificial intelligence, laid the foundations for deep neural networks and developed the "backpropagation" method in 1986. These advances, along with Hopfield networks and the "Boltzmann machine", constitute the beginning of artificial intelligence. David Baker is a pioneer in the design and prediction of three-dimensional protein structures, while Demis Hassabis has applied artificial intelligence to neuroscience. John Michael Jumper has investigated the use of AI to simulate protein folding and dynamics. Hopfield and Hinton received the 2024 Nobel Prize in Physics, and Baker, Hassabis and Jumper received the Nobel Prize in Chemistry, sparking debates on interdisciplinarity and academic degrees in the sciences.

Resumen John Joseph Hopfield inició su carrera estudiando excitones en física de la materia condensada, pero sus aportes más relevantes fueron en física de la computación e información, destacando su trabajo de 1982 sobre redes neuronales. Geoffrey Hinton, conocido como el "padrino" de la inteligencia artificial, sentó las bases de las redes neuronales profundas y desarrolló el método de "backpropagation" en 1986. Estos avances, junto con las redes de Hopfield y la "máquina de Boltzmann", constituyen el inicio de la inteligencia artificial. David Baker es pionero en el diseño y predicción de estructuras tridimensionales de proteínas, mientras que Demis Hassabis ha aplicado la inteligencia artificial a la neurociencia. John Michael Jumper ha investigado el uso de la IA para simular el plegamiento y dinámica de proteínas. Hopfield y Hinton recibieron el Nobel de Física 2024, y Baker, Hassabis y Jumper el de Química, generando debates sobre la interdisciplinariedad y los títulos académicos en las ciencias.