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ANALYSIS OF THE OPTICAL PROPERTIES OF TiO₂ ANATASE DOPED WITH N AND F BASED ON FIRST PRINCIPLES CALCULATIONS

Resumen El uso de TiO2 en la construcción de celdas solares tiene una severa limitación: su band gap amplio de aproximadamente 3.2 eV solo le permite absorber radiación en la región ultravioleta (UV) λ < 380 nm. Esto reduce gravemente la eficiencia de la energía solar al 5 %. En la presente investigation se usó el potencial de intercambio-correlación de Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE) en el marco de la teoría funcional de la densidad (DFT) implementada en el código WIEN2k que usa las ondas planas aumentadas linearizadas (FP-LAPW) como aproximación de la base para los orbitales de Kohn-Sham, para calcular las propiedades ópticas y estructura electronica de TiO2 anatasa dopado con N y/o F. Se ha observado que la fase anatasa de TiO2 dopada con F, N o el codopado F-N exhibe una disminución en el band gap hasta en un 17 % para el dopado con N a una concentración de 10.4%, y que esta reducción del gap está asociada a la mejor absorción en la zona visible del espectro de los sistemas estudiados. Los resultados indican que TiO2 anatasa dopado en distintas concentraciones puede aumentar la eficiencia de celdas fotovoltaicas y que este aumento en la eficiencia es proporcional a la concentración del elemento dopante para los sistemas monodopados. El codopado, que continuamente es reportado como mejor, en cuanto a la reducción del gap y la absorción de radiación, en comparación con el monodopado, no ha mostrado serlo en el sistema de codopado por sustitución con N y F.

Abstract The use of TiO2 in the construction of solar cells has a severe limitation: its wide band gap of approximately 3.2 eV that only allows it to absorb radiation in the ultraviolet (UV) region λ < 380 nm. This severely reduces the efficiency of solar energy to 5 %. In the present investigation the exchange-correlation potential of Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE) was used in the framework of the density functional theory (DFT) implemented in the WIEN2k code that uses the linearized augmented plane waves (FP-LAPW) as an approximation of the basis for the Kohn-Sham orbitals, to calculate the optical properties and electronic structure of TiO2 anatase doped with N and/or F. It has been observed that the phase anatase of TiO2 doped with F, N or the FN codoping exhibits a decrease in the band gap up to 17% for doping with N at a concentration of 10.4%, and that this reduction of the gap is associated with the best absorption in the visible area of the spectrum of the systems studied. The results indicate that TiO2 anatase doped in different concentrations can increase the efficiency of photovoltaic cells and that this increase in efficiency is proportional to the concentration of the doping element for monodopated systems. The codoped system, which is continuously reported as better, in terms of reduction of the gap and the absorption of radiation, compared with the monodoped systems, has not shown to be in the codoped system by substitution with N and F.

CONVERGENCE OF CHARGE FRACTIONS OF THE LIGHT ATOMS TO THE UNIVERSAL CURVE OF IONIZATION

Resumen Hace cuarenta años una versión del modelo de carga efectiva se deshizo de la afirmación de que el hidrógeno interactúa como protón en la materia para tener en cuenta para las relaciones de stoping power entre átomos de Helio e Hidrogeno en metales simples. En este trabajo se muestra cómo las fracciones de carga efectiva de Helio y otros elementos ligeros relevantes en aluminio también obedecen la curva universal de ionización de Brandt. Se realiza la comparación en el subsiguiente modelo por Brandt-Kitagawa. El tema sigue en discusión.

Abstract Forty years ago a version of the effective-charge model got rid of the statement that hydrogen interacts as a proton in matter, to account for the stopping power ratios between helium and hydrogen atoms in simple metals. In this paper it is shown how the effective-charge fractions of helium and other relevant light elements in aluminium also obey the Brandt's universal ionization curve. Comparison is done to the succeeding model by Brandt-Kitagawa. The subject keeps on in discussion.

CONTRIBUTION TO THE THERMODYNAMIC THEORY OF BIOLOGICAL EVOLUTION

Resumen La teoría termodinámica de la evolución biológica es un modelo que describe la evolución de los sistemas biológicos, utilizando los principios y leyes de la termodinámica. A diferencia de la teoría de la evolución de Darwin, esta teoría utiliza modelos matemáticos y conceptos termodinámicos. Asimismo, esta teoría plantea que los sistemas abiertos con potenciales energéticos altos evolucionan hacia sistemas con potenciales energéticos mós bajos, y de esta manera buscan alcanzar un equilibrio con sus alrededores. En este trabajo se expone una hipótesis que explica la rápida evolución de los sistemas biológicos.

Abstract The thermodynamic theory of biological evolution is a model that describes the evolution of biological systems, using the principles and laws of thermodynamics. Unlike Darwin's theory of evolution, this theory uses mathematical models and thermodynamic concepts. Likewise, this theory proposes that open systems with high energy potentials evolve towards systems with lower energy potentials, and in this way seek to reach a balance with their surroundings. In this work, a hypothesis that explains the rapid evolution of biological systems is presented.

IMPLEMENTATION OF A DIGITALIZING CARD SPECIALIZED FOR THE DETECTION SYSTEM CHERENKOV RADIATION IN THE LAGO PROJECT

Resumen Se reporta sobre el diseño e implementación de una tarjeta digitalizadora especializada, que se acopla dentro del proyecto LAGO en la etapa electronica para la detección de la radiación Cherenkov. Esta tarjeta consta de un circuito conversor análogo digital de alta frecuencia y de una etapa de amplification para la señal proveniente del PMT. Además contiene un sistema de alimentación, que asegura voltajes específicos requeridos en todo el sistema. Dicha tarjeta junto con la RedPitaya, se encargan de realizar la adquisición, procesamiento y posterior análisis de los datos arrojados. Se simula un pulso de radiación Cherenkov y se ingresa a la tarjeta digitalizadora logrando captar una buena respuesta del sistema, donde se realiza una covarianza entre las dos señales, entrada y salida, arrojando un valor de 0,9936 donde el máximo valor es 1, obteniendo como resultado la confiabilidad del sistema.

Abstract It reports on the design and implementation of a specialized digitizing card, which is coupled within the LAGO project in the electronic stage for the detection of Cherenkov radiation. This card consists of a high frequency digital analog converter circuit and an amplification stage for the signal coming from the PMT. It also contains a power system, which ensures specific voltages required throughout the system. This card together with the RedPitaya, are in charge of carrying out the acquisition, processing and subsequent analysis of the data thrown. A pulse of Cherenkov radiation is simulated and entered into the digitizing card, achieving a good response from the system, where a covariance is made between the two signals, input and output, yielding a value of 0.9936 where the maximum value is 1, obtaining as a result the reliability of the system.

THE BLACK HOLE INFORMATION LOSS PARADOX

Resumen A continuación se hace una revisión de la paradoja de la perdida de la información en los agujeros negros, mostrando su origen, su formulation, y las multiples soluciones que se han dado hasta la actualidad. Con lo anterior se pretende mostrar que una solution a esta paradoja será dada solo cuando se tenga un conocimiento claro de lo que es la gravedad cuántica.

Abstract We present a concise revision of the information loss paradox for black holes, showing the origins, formulations and attempts to settle down the problem. Finally we argue what the solution is farthest to be achieved and is necessary a complete picture of the quantum gravity.

DETERMINATION OF CHARACTERISTIC PARAMETERS OF THE X-RAY BEAM IN RADIODIAGNOSTIC. IMPLEMENTATION QUALITY RQR3

Resumen En este trabajo se presentan los resultados obtenidos al desarrollar la metodología propuesta en la norma IEC 61267 para la caracterización de las calidades de radiación del haz de rayos x para radiodiagnóstico. Las características fueron analizadas por medio de la medición de los parámetros: filtración inherente, primera capa hemireductora (1oHVL) y coeficiente de homogeneidad, estas mediciones se realizaron solo para la calidad de radiación RQR3. Los materiales utilizados en el trabajo fueron: el tubo de rayos x Balteau NDT modelo XSDBip-LS1 instalado en Laboratorio Secundario de Calibración Dosimétrica (LSCD), cámara de ionización de placas paralelas con un volumen de 75cm3 modelo 39060, filtros de aluminio de diferentes espesores con una pureza del 99.9 % y una cámara monitora PTW tipo 34014. Los resultados obtenidos de filtración inherente nos permitieron comprobar que el tubo puede ser utilizado para la implementación de las demás calidades de radiodiagnóstico, además se determinó que la medición de los restantes parámetros encontrados para RQR3 estóan dentro de los lómites propuestos en la norma. Estos resultados son un aporte fundamental al posterior establecimiento de patrones de referencia a nivel de radiodiagnóostico, mamografóa y tomografóa computarizada que en la actualidad no existen en el país.

Abstract This paper presents the results obtained by developing the methodology proposed in the IEC 61267 standard for the characterization of the radiation qualities of the x-ray beam for radiodiagnostic. The characteristics were analyzed by means of the measurement of the parameters: inherent filtration, first hemireductor layer (1oHVL) and homogeneity coefficient, these measurements were made only for the RQR3 radiation quality. The materials used in the work were: the Balteau NDT x-ray tube model XSDBip-LS1 installed in Secondary Calibration Dosimetry Laboratory (LSCD), ionization chamber of parallel plates with a volume of 75cm3 model 39060, aluminum filters of different thicknesses with a purity of 99.9% and a PTW monitor chamber type 34014. The results obtained from inherent filtration allowed us to verify that the tube can be used for the implementation of the other radiodiagnostic qualities, in addition it was determined that the measurement of the remaining parameters found for RQR3 they are within the limits proposed in the standard. These results are a fundamental contribution to the subsequent establishment of reference patterns at the level of radiodiagnostic, mammography and computed tomography that currently do not exist in the country.

OPTICAL CLIPS AND OPTICAL ULTRA SHORT PULSES: A WELL DESERVED NOBEL