Examinando por Materia "Grafeno"

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    PublicaciónAcceso abierto
    Estudio de las propiedades ópticas de estructuras fotónicas con inclusiones de grafeno y variación espacial gradual de sus materiales [recurso electrónico]
    (2019-09-19) Calvo Velasco, Danny Manuel; Porras Montenegro, Nelson (Director de Tesis o Trabajo de Grado)
    En este trabajo se presenta el estudio de las propiedades ópticas de tres diferentes sistemas ópticos, que comprenden estructuras con variación gradual de sus propiedades ópticas (sistemas tipo graded), sistemas con inclusión de capas de grafeno y cristales fotónicos 2D. En el Capítulo 1, se propone un sistema tipo graded, formado por capas de metal y aire, en el cual se considera una variación gradual del ancho de cada una de las bi-capas de metal-aire en la estructura, manteniendo constante la cantidad de material. Se muestra que la variación de los anchos de las bi-capas modifica las condiciones de resonancia asociadas a los sistemas periódicos, favoreciendo la reorganización del campo eléctrico al interior de la estructura, lo que origina la aparición de bandas de transmisión en frecuencias para las cuales los sistemas periódicos, con similar cantidad de material, presentan brechas fotónicas. Por otra parte, en el Capítulo 2 se propone un cristal fotónico 1D formado por capas de materiales dieléctrico, grafeno y un metamaterial con respuesta eléctrica negativa anisotrópica uniaxial, se encuentra que este tipo de cristal fotónico, modifica su respuesta óptica alrededor de la frecuencia del plasmón-polaritón del metamaterial con la variación del potencial químico del grafeno. Así mismo, en el Capítulo 3 se investiga la estructura de bandas fotónica de un cristal fotónico 2D formado por barras rectangulares de metal en aire, se encontro que este tipo de sistemas presenta bandas con poca dispersión, las cuales están asociadas a una alta localización de la radiación electromagnética en la superficie de las barras, junto con la reorganización de la estructura de bandas que depende de su geometría. Los diferentes métodos numéricos utilizados, así como la forma de aplicarlos en cada una de las estructuras estudiadas, son explicados y ampliados en cada uno de los capítulos.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Respuesta óptica en cristales fotónicos 1D con componentes semiconductores, superconductores y grafeno
    (Universidad del Valle, 2023) Giraldo Millán, Juan Manuel; Calero Quintero, Jesus Maria; Porras Montenegro, Nelsón
    Específicamente se analiza la influencia sobre los espectros de transmitancia, de variables termodinámicas como la presión y temperatura, además de la geometría de las estructuras. En el desarrollo del trabajo se consideraron dos tipos de cristales fotónicos, uno compuesto por la sucesión de placas superconductoras y semiconductoras alternadas, mientras que el otro consiste en la superposición de placas superconductoras y un bloque de capas de semiconductor con una lámina de grafeno inmersa entre ellas, cuya caracterización se realizó a partir de modelar teóricamente como un medio efectivo esta estructura. El método de la matriz de transferencia se utiliza para calcular la transmitancia de las diferentes estructuras, considerando la propagación de ondas electromagnéticas con polarización TE. La permitividad eléctrica del superconductor se obtuvo a partir del modelo de los dos fluidos. De otro lado, se emplearon fórmulas empíricas tomadas de reportes experimentales, para caracterizar la variación de la temperatura crítica del superconductor con la presión aplicada y la dependencia con la temperatura de la longitud de penetración, al igual que para la dependencia de la permitividad del semiconductor con la temperatura y presión, y la variación de la conductividad del grafeno como función de la temperatura. Al comparar los espectros de transmitancia de los dos tipos de cristales fotónicos considerados, se logró identificar el efecto de la inclusión de las láminas de grafeno sobre las propiedades ópticas de esos cristales fotónicos. Los principales cambios notados tienen que ver con el desplazamiento, aumento y disminución en el tamaño de las brechas fotónicas de los espectros de transmitancia obtenidos sobre la estructura compuesta por el superconductor y el bloque semiconductor-grafeno- semiconductor, con respecto a los espectros obtenidos sobre el cristal constituido por el superconductor y el semiconductor. En particular, se analizaron los efectos producidos por la temperatura, la presión y la geometría sobre ambos tipos de estructuras, los cuales se reflejan en el corrimiento y alteración de las brechas a medida que cualquiera de estos parámetros varíe.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Síntesis de nano-cebollas mediante tratamiento térmico a partir de un carbón de Cundinamarca
    (Universidad del Valle, 2018) Condé Sánchez, Paul Darío; Noreña Salas, José Fernando; Barraza Burgos, Juan Manuel; Chaur Valencia, Manuel Noé
    Colombia es un país con alta extracción de carbón mineral que suple la demanda nacional y exporta importantes cantidades de este material a diferentes partes del mundo. Sin embargo, a nivel nacional no se han realizado avances importantes en el manejo del carbón, limitando la exportación carbonífera a un producto con bajo valor agregado para la industria. Este trabajo examina la posibilidad de otorgarle valor agregado a carbones minerales obtenidos de minas de cuatro regiones Colombianas: Cundinamarca, Antioquia, Valle del Cauca y Boyacá. Los carbones se beneficiaron con el fin de reducir el contenido de cenizas y posteriormente se sometieron a un tratamiento térmico en atmósfera de nitrógeno a las temperaturas 1200, 1400 y 1600 °C. El objetivo del calentamiento fue carbonizar los carbones para producir nanocebollas, que es un alótropo del carbón de estructura grafénica multicapa. Posteriormente los carbonizados se caracterizaron a través de análisis de densidad aparente, espectroscopia FTIR, Raman, voltamperometría ciclica y análisis termogravimétrico con el fin de determinar si ocurrió la formación de nanocebollas. Los resultados mostraron que los carbones Antioquia, Valle y Boyacá no fueron aptos para obtener carbonizados. Sin embargo, dadas las características del carbón Cundinamarca, este se utilizó en el estudio. La caracterización de los carbonizados del carbón Cundinamarca, mediante diferentes métodos de análisis comprobó que se realizó un importante proceso de carbonización, en el que se obtuvo carbonizado con propiedades similares a las de una nanocebolla de carbono.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Transport Mechanisms Study in Graphite Oxide Platelets Obtained from Bamboo for Possible Applications in Electronic.
    (2019-10-17) Prías Barragán, Jhon Jairo; Prieto Pulido, Pedro; Ariza Calderón, Hernando; Gross, Katherine
    El grafito oxidado (GO) es un interesante candidato para el desarrollo de aplicaciones en el campo de la electrónica, por lo que los esfuerzos importantes se dedican a la producción de GO, tanto a gran escala como a bajo costo, siendo considerado como un producto intermedio en la producción de grafeno. Al mismo tiempo, los esfuerzos de investigación tienen como objetivo identificar el papel de los defectos, las impurezas y el desorden en las propiedades térmicas, eléctricas y magnéticas de las plaquetas de GO para futuras aplicaciones en electrónica. Dado el gran interés en la fabricación, en las propiedades básicas y la aplicación de materiales basados en carbón, por primera vez, en este trabajo presentamos un nuevo método de fácil y bajo costo de implementación, para la síntesis de plaquetas de grafito oxidado (GO), a partir de los ácidos piroleñosos extraídos del bambú-guadua (BPA) como material precursor, el estudio básico de sus mecanismos de transporte térmico, eléctrico y magnético y se discutieron las posibles futuras aplicaciones de estos mecanismos básicos en electrónica avanzada de sensores y dispositivos. Las muestras de GO-BPA se sintetizaron utilizando el método de doble descomposición térmica en un sistema de pirólisis bajo temperatura y atmósfera de nitrógeno controladas, para diferentes temperaturas de carbonización (TCA), las cuales varían de 673 a 973 K. Estas muestras se obtuvieron del bambú-guadua debido a sus altas tasas de crecimiento y producción (aproximadamente de 3 a 5 años), su buen rendimiento de carbonización (de 28 % a 17 %), buena abundancia en la región tropical (1600 especies, 67 % Asia y Oceanía, 30 % América y 3 % África) y que los productos de desecho de la industria del bambú-guadua se consideran en torno al 30 % (aproximadamente 1500 usos). Encontramos que al aumentar la TCA, disminuye el rendimiento de carbonización del 28 % al 18 %, según el método de diferencia de peso, también aumenta la conversión de grafito (presencia de carbono) en el rango de valores comprendido desde 83 % hasta 95 % y la cobertura de oxígeno de 17 % a 5 %; estos valores fueron medidos por XPS (espectroscopía de fotoelectrones de rayos X) y EDS (espectroscopía de rayos de energía dispersiva) y asociados al efecto de la desorción de óxidos multifuncionales por la descomposición térmica de los BPA.