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Video-Manual: Interface de Espectrometro UV-Vis-NIR

CONSTRUIR nuestros propios instrumentos, es algo muy gratificante. Este es un ejemplo de interface de un pequeño espectrometro didáctico que estamos construyendo con un estudiante de licenciatura.



Diseño, construcción de piezas, montaje, calibración, programación, elaboración de manuales (por escrito y video), realizar un practicario con tres actividades, ponerlo a prueba con estudiantes/profesores para el contexto de espectroscopia: todo eso es parte de este trabajo.

¿Suena mucha labor?

Bueno, la tarea completa se dividió en metas a corto plazo, y con un poco de disciplina se logró alcanzar el objetivo.

Si bien es importante la formación de gente que pueda hacer sus herramientas, makers, existe un límite de lo que debe hacer un estudiante. Por ejemplo, para una tesis de licenciatura solo se debería de demostrar capacidad de integrar los conocimientos y habilidades aprendidos durante la carrera. De modo que seria inaceptable que una tesis durara un año por falta de organización. En nuestro caso, el trabajo fue de seis meses.

Somos muy entusiastas de hacer instrumentación con aplicaciones particulares. Pero siempre se debe partir de lo que esta hecho y de lo que es mejor comprar que construir (un chip, por ejemplo).

El siguiente paso es formalizar más el hardware de este instrumento. Buscamos hacer un espectrometro portátil, no de juguete, y llegar a trasformarlo en un dispositivo óptico Raman. Pero todo eso será parte de otro post.

Por el momento. Déjanos un mensaje y dinos que opinas del video-manual. Pronto publicaremos el producto completo para que la gente lo manipule como quiera y necesite. ;)

Fogonazos en mi cuarto oscuro ¿Qué son?

En medio la oscuridad de la noche y del dormitorio, suelo despertar un breve momento, miro en la profundidad... y es cuando aparece un tenue fulgor. 

Resulta que a veces el foco ahorrador, esa lampara blanca y retorcida parece que se prende en un delicado chispazo.

¿Qué es eso?
¿Una alucinación por haber cenado de más?, Tal vez un engaño de mis ojos y cerebro que buscan luz donde no la hay. ¿Podría ser un  efecto físico?

Mi esposa me dice que a veces a visto el fogonazo ―puede que sea amable por unirse a mi historia― unas cuantas veces, aunque poco le  ha llamado la atención a ella, y es que es tan breve y leve la luz. 

¿Cómo funcionan esas lampara?
Estos focos contienen una traza de gas, por lo general mercurio. Al encender el interruptor de la casa, una corriente de electrones sale de un extremo del interior del foco, violentamente golpea a los átomos del gas, y estos a su vez golpean a otros. Como si fuera una "cuna de Newton" o canicas que chocan unas contra otras. Así se va trasmitiendo el impulso inicial hasta alcanzar el otro extremo de la lampara. Pero parte de ese impulso se perdió, pues los átomos al absorber la energía no la devolvieron en su totalidad para pegar a sus compañeras, en su lugar la transformaron en luz. 

Cuando los átomos adquieren energía, su nube de electrones se infla (lo que bien puede promover golpear a un ion u otro átomo) y cuando se colapsa la nube electrónica, se emite un foton, la partícula elemental que constituye a la luz. Aunque este foton es ultravioleta  (nuestro ojos son incapaces de ver la radiación UV) alcanza el recubrimiento fluorescente en el interior del tubo, esté al recibir a los fotones UV los trasforma en otros pedacitos de luz menos energéticos, pero que sí podemos ver; obtenemos luz visible; mejor aún, luz blanca.

Pero mientras el interruptor esta abierto, ¿como se puede excitar un átomo y  enviar un foton UV que haga fluorecer la lampara por un instante?, ¿De donde provienen la energía? Esta es mi lista preliminar de sospechosos:

1) Fuente radiactiva; pese a a mi necesidad por un contador Gaiger para confirmar, creo que mi vecino no esta fabricando bombas, ni que el edificio donde vivo contenga material radiactivo entre los muros. Mi apuesta esta fuera de esta casilla. 

2) Picos de corriente; el circuito esta abierto, la ausencia de corriente eléctrica es clara. Aunque en la zona se produzca un pico de corriente este debe pasar desapercibido para un circuito abierto. Excepto, si tengo un contacto en falso. Lo cual dudo, pues tendría que reemplazar el foco continuamente, o verlo prenderse antes de ir a dormir, o que varia su brillo.

3) Rayos Cósmicos. Esas partículas subatomicas que se producen en el espacio exterior por eventos diversos, explosiones de supernovas por ejemplo, llegan a bombardear la superficie terrestre. A nivel del mar llegan algunas partículas que podrían ser sospechosas de que vea fogonazos:

a) 72 % de estas partículas son muones: cuentan con carga eléctrica negativa podría ser un buen sospechoso para causar un fulgor ocasional.

b) 15 % son fotones, algunos de ellos pueden ser UV, lo que desate un leve fulgor. Aquí falta que peine más distribución de energías de estas partículas.

c) 9 % son neutrinos y el resto no cuentan en este delirio de investigación. Primero, porque son  insignificantes estadisticamente; segundo muchas son neutras; y tercero, un foco fluorescente y mis ojos son una pésima combinación de detector de partículas elementales. 

Entonces...
Mi apuesta va hacia los muones y los fotones UV de rayos cósmicos. Pero estoy en plena etapa de hipótesis. Así que en otra entrada de este blog les contaré como se desarrolla o se ahoga esta idea trasnochada. 

Con todo, dejános un comentario sobre esta idea. Seguro tu tienes una opinión que bien puede servirme para saber que es lo que veo por las noches en la lampara de mi recamara oscura.

Las opciones para la telequinesis o como un pensamiento puede mover objetos

Imagen original del artículo
Médicos que desean que el espiritismo sea real, soldados dando choques eléctricos en los cerebros de sus compañeros fallecidos, animales muertos que pueden mover sus patas cual proto zombies; todos ellos son la sal de una misma historia, la que llevó al desarrollo de la electroencefalografía, uno de los pilares más respetados en el estudio del cerebro y sus funciones.

Pero en realidad, yo fui atraído por otro tema pintoresco: la telequinesis, esa capacidad que les permite a los mentalistas de los hombres-X y a Darth Vader levantar objetos con solo desearlo. Si bien ese superpoder no existe, tal vez una tecnología emergente podría emularlo de modo que satisfaga los deseos más febriles de los amantes de la ciencia ficción.

Tal no sería una muleta ridícula. Pues un auto nos permite ir más rápido que un caballo de carreras, los aviones nos facilitan volar, una red de cámaras nos brinda omnipresencia. En esos términos, en esos límites podemos obtener "superpoderes" diversos. Pronto una sutil diadema nos permitirá escribir en el ordenador, manejar un carro o mover un robot.

De eso trata en extenso el artículo (gratis para ti): Mover objetos con el pensamiento: ilusión y realidad, del número 183, de la revista de divulgación científica "¿Cómo ves?"

La experiencia de escribir para la revista de mayor circulación de la UNAM fue grandiosa, pero es mejor saber que esas palabras que provienen del pensamiento logren mover el objeto de tus emociones.

Participaciones en Edición LIV Carnaval de la Física

Hasta este momento, estas son  las contribuciones para este carnaval de la física.  Vamos añadir las demás conforme lleguen. Sigan participando y divirtiéndose :)

Si el sol tuviera el tamaño de una pelota de fútbol y se colocara en el centro de una portería. ¿donde estarían el resto de los planetas? Esta creativa entrada te lo cuenta.

Entrada que nos recuerda las contribuciones astrofísicas de este notable brasileño

El arte suele estar lleno de motivos oníricos, pero esta obra de Minjeong An contiene grafías científicas envueltas de otros motivos abstractos en conjunto hacen una obra interesante.

Algunas ciudades han adoptado relojes que corren en sentido anti-horario. ¿Tiene alguno sentido estas extravagancias mecánicas?

Entrada que nos recuerda un poco de la vida e impacto cultural del físico que imprimió su nombre en la radiación azul que se ve en el agua de los reactores nucleares.

6) Literatura es aprehender a la realidad: Einstein
Un poema inspirado en el personaje más icónico en la historia de la física.

7) La Ciencia de la Mula Francis: Cómo funciona la peonza celta o rattleback
Una pequeña diferencia en la simetría es suficiente para hacer un juguete curioso, pero usando el puede de vista de conservación de la energía se puede explicar su comportamiento

Una fracción del poder de computo tu teléfono celular fue suficiente para llevar al hombre a la luna. He aquí un recuento de las caracteristicas de la computadora usada por  astronautas de finales los años 60s.

9) Literatura es aprehender a la realidad: Átomos.
"físicos ahora propensos/ hacia la Química, inmersos/ en más reacciones ignotas."

10) ztfnews: James Chadwick descubrió el neutrón
Una entrada que recuerda de modo conciso al descubridor del tritio y del neutrón, que condujo directamente al desarrollo de la fisión nuclear.

11) La Ciencia de la Mula Francis: La corriente eléctrica puede resolver un laberinto en un circuito impreso

Detalla explicación de como la corriente eléctrica sigue el camino de menor resistencia y a la vez calienta más su recorrido, por lo que se puede resolver un laberinto en un circuito impreso.

12) MarioGonzalez: Frecuencia, periodo, longitud de onda, número de onda y los colores del Mundial
Extensa entrada que explica la física y fisiología del color, usando de "hilo conductor" el fútbol.

13) ztfneews: Friedrich Wilhelm Bessel, astrónomo y matemático
Recordando quien le da nombre a las funciones que se asocian a geometrías cilíndricas de toda clase de fenómenos naturales.

14) Meditaciones dactilares: Los murciélagos que navegaban como vikingos.
Aunque suelen semi-ciegos algunos de estos mamíferos, parece, son capaces de identificar la polarización de la luz para guiarse en sus vuelos.

15) MasScience: La geometría de un tornado
Fenómenos extraordinarios que requieren matemáticas fractales y otra cosita para explicarse con holgura.

16) ztfnews: Zworykin, el padre de la tele
Siempre me ha llamado la atención como un cacharro científico evoluciona para ser parte de una tecnología de entretenimiento. Fue el caso del tubo de rayos catódicos, que a la postre se convirtió en el televisor de cinescopio que tanto disfrutaron tus abuelos. Ahora, para estas alturas de la tecnología y mercado, ya está en etapa de jubilación tu TV y se va a un lindo museo de retiro. La entrada sugerida es breve sobre una parte de esta historia y cuenta con bonitos diagramas de la época.

17) ztfnews: Gaspard de Prony, uno de los 72 nombres de la Torre Eiffel
¿Por qué Napoleón pondría a llenar a mano tablas larguísimas con cálculos de funciones trigonométricas y logaritmos? La entrada no responde tal pregunta. Pero si recuerda al hombre que fue encargado (¿o castigado?) y que por sus méritos se encuentra recordado, junto con otros 71 científicos, en la emblemática torre Eiffel de Paris.

Imagen de cuatro glóbulos rojos formada con el sonido que emiten

PARA FINES CLÍNICOS existen muchos tipos de microscopias, pero aún se busca una técnica que brinde la mayor resolución, una profunda penetración entre los tejidos y que sea inocua incluso a largo plazo.

Por ejemplo, la microscopia óptica confocal es la que brinda mejor resolución lateral (mostrando detalles de organelos celulares) pero tiene una penetración baja (0.1 mm aprox.), incluso superficial. En contraste, la ultrasonografía de 5 MHz puede penetrar hasta 10 cm (ideal para estudios en estomago hinchado), con una pequeña resolución que apenas puede distinguir entre tejido y órgano. También se pueden usar los populares rayos-X, pero su uso desmesurado y altas exposiciones pueden ocasionar mutaciones celulares por los efectos de la radiación ionizante.

Una alternativa que evita la radiación ionizante, y que nos brinda un punto intermedio entre las técnicas puramente ópticas o acústicas es la fotoacústica. Básicamente consiste en que las muestras biológicas absorban la luz pulsada de un láser, en un proceso donde la energía se transforme en una onda sónica detectable.

Si se escoge bien la longitud de onda (color) del láser, esta energía se absorberá en una zona precisa, lo que brinda una buena resolución, y la señal acústica viajara una larga distancia hasta el micrófono detector, lo que implica una gran penetración. Mejor aún, se puede usar luz infrarroja que es no-ionizante, es totalmente inocua a largo plazo.

¿Hasta donde podemos llegar a ver con esta nueva microscopia?

Esta entrada esta ilustrada con imágenes obtenidas por fotoacústica convencional. Son cuatro glóbulos rojos antes (arriba) y después  (abajo) de un proceso de sobre exposición de luz (fotoblanquo o photo-bleaching) causado por una fuente luminosa auxiliar. De hecho, en la imagen inferior se aprecia la "forma de dona" o de "cojín con botón" tan característica de estas células. Sin necesidad de colorantes para mejorar el contraste, estas células absorbieron luz para emitir un sonido particular que llego a los sensores de posición que transformaron la señal mecánica en una eléctrica que se puede desplegar en una imagen digital, como la que aquí mostramos.

Hasta hace poco la mejor resolución axial por fotoacústica de 50 MHz alcanzaba a distinguir entre tejido y célula; parece claro: tenemos un nuevo récord. Lo que me emociona, pues la fotoacústica es un campo donde suelo hacer investigaciones. 

Esta curiosidad de laboratorio bien puede llegar a usarse como una una vía para detectar cáncer en una etapa muy temprana con todas las ventajas de las microscopias ya mencionadas al principio de esta entrada.

Más información al respecto la puedes encontrar en el sitio de noticias de la APS. o leer el articulo original:

ResearchBlogging.org
Junjie Yao, Lidai Wang, Chiye Li, Chi Zhang, and Lihong V. Wang (2014). Photoimprint Photoacoustic Microscopy for Three-Dimensional Label-Free Subdiffraction Imaging Phys. Rev. Lett. DOI: 10.1103/PhysRevLett.112.014302

Póster de láseres mulltimodo para el CNF-2013

Estoy preparando un póster presentarse en el Congreso Nacional de Física de este año, este este es su apariencia actual. ¿Alguna idea para mejorarlo? igual sus comentarios son bienvenidos.


¿Ya conoces el blog 5-minutos-de-Matlab?

He estado haciendo un blog educativo sobre programación en Matlab, por favor, visítenlo y denme sus comentarios.

Mi idea es integrar en el blog diversos multimedios para hacer más fácil el aprendizaje de estos temas. 

Después que sienta confianza, me lanzare a hacer un equivalente para cursos de física y matemáticas.

Ayúdenme a difundirlo y a mejorarlo, Gracias.

¿Qué palabras definen tu trabajo cómo científico?

La nube de palabras de mis primeros 12 artículos de alto nivel 
La nube de palabras es uno de esos adornos populares en la web 2.0. Consiste en asignar tamaños de fuente a palabras a partir del número de veces que aparecen cada palabra en una base de datos. Y finalmente se presentan visualmente todas las palabras en un orden aleatorio y compacto. Es decir el resultado es como la imagen que ilustra esta entrada.

Lo curioso del caso es que la imagen la obtuve de la base de datos de Scopus. La cual esta principalmente dedicada para encontrar artículos científicos de alto nivel y realizar análisis estadístico del desempeño de los investigadores. Es decir, esta  nube de palabrasmuestra que palabras he utilizado más frecuentemente en los títulos de los 12 artículos que marca actualmente Scopus. Por cierto, Scopus me debe dos artículos en esta base de datos, pero eso es error menor para esta entrada.

Así, esta infografía es útil para definir rápidamente el trabajo de un investigador. En mi caso, salta a la vista del conjunto de palabras que la óptica es el tema al que más acudo. Sin embargo, esta nube es un adorno que cuenta esta historia de forma desordenada. Presentar esta misma estadística de forma ordenada, tal vez con barras horizontales, y con los valores estadísticos sea una mejor visualización, pero no un mejor adorno. Así es como comentan el blog storytelling with data al respecto.

Con todo, en el área de infografías, creo que mi CV gráfico define mejor mi trabajo de investigación que esta nube. Lo interesante será observar cómo evoluciona esta nube cuando alcance los 20 registros en Scopus. Más interesante será ver si Scopus va incorporando otras herramientas… tal vez se convierta en una imitación académica de Facebook LOL

Preguntas para pensar: ¿Qué estadísticas definen mejor el desempeño de un científico?

Cartel para el LV Cong. Nal. De Física en Morelia, Michoacan

Soy asesor de un excelente estudiante de licenciatura: Saulo Carmona. Juntos fabricamos y caracterizamos las propiedades ópticas lineales y no-lineales de materiales híbridos a base de la combinación de sonogel (inorgánico) y violeta de metilo (orgánico). La imagen, a la izquierda de este artículo, es el resultado parcial de lo que hemos encontrado hasta el momento.

Anteriormente, ya había investigado las propiedades de este compuesto orgánico dispersado en el vidrio sonogel, pero en un formato en bulto. Ahora, esta parte de la investigación se concentra en manufacturar recubrimientos con la máxima cantidad de colorante ópticamente activo. Es decir, intentar insertar una mayor cantidad de violeta de metilo causa precipitación en la fase liquida del sonogel, por lo cual se pierde la homogeneidad de la muestra y puede ser causa de imperfecciones estructurales en la muestra, como fracturas.

Los materiales híbridos obtenidos son uniformes, estables y homogéneos. Por medio de perfilometría medimos su espesor, y lo verificamos utilizando la ley de Beer-Lambert, técnica que además nos permitió obtener el coeficiente de extinción de la molécula dopante. Empleando dos técnicas de polarimetría lineal obtuvimos el índice de refracción de las muestras. Y finalmente, observamos generación de segundo armónico óptico.

Sin embargo, nos falta realizar un estudio de Z-scan para estudiar el índice de refracción no-lineal y estudiar la foto-degradación del sistema híbrido. Seguramente, tendremos que hacer más muestras, mejorar la calidad y verificar estos resultados parciales antes de empezar a escribir un artículo formal de alto nivel.

Por el momento, les dejo esta pequeña imagen del cartel. Sí en Morelia ven a Saulo, salúdenlo y platiquen con él sobre su investigación. En otro caso, pueden dejar un comentario en este post, seguro sus observaciones nos ayudaran a realizar un mejor trabajo :)

Estudio de técnica Z-scan a nanopartículas de metales nobles confinadas en vidrios sonogel.

Estudio de Z-scan de nanoparticulas de oro y plata
soportadas en silice pura
Les comparto el artículo más reciente donde colabore para fabricar un nuevo material con potencial a ser parte de un dispositivo fotónico.

En varias investigaciones se ha demostrado que las nanoparticulas cuentan con propiedades físicas muy diferentes a las del mismo material pero en una escala mucho más grande. Por ejemplo, las nanopartículas de oro son de color naranja, y el oro en bulto es amarillo. Muchos científicos han apuntado que estas nanopartículas metálicas pueden emplearse en diversos dispositivos donde la conversión de intensidad o frecuencia óptica es relevante. Sin embargo, el producto final de la síntesis de nanopartículas es un polvo que no se puede incorporar inmediatamente a algún prototipo. Antes se deben insertar las nanoparticulas en un soporte en estado-sólido, el cual permita incorporar controladamente muchas nanoparticulas, además de asegurar estabilidad termo-mecánica y que sea químicamente neutro, aahh y de preferencia transparente (pues lo queremos para aplicaciones ópticas).

En el articulo les contamos los detalles. Nanoparticulas de oro y plata sobre silicio (~10 nm de diámetro) fueron depositas en películas delgadas sonogel, un material del que ya les he platicado en entradas anteriores. En este composito, las nanoparticulas son opticamente activas, mientras que el sonogel brinda un soporte neutro y estable.

Encontramos que las nanopartículas y la sonogel muestran una alta afinidad reflejada por una ligera cristalidad y alta homogenidad. Así, logramos obtener muestras que se les puede considerar dieléctricas (pues es baja la densidad de la parte metálica en el sistema neto) y son adecuadas para caracterizaciones ópticas lineales y no-lineales cubicas; como análisis espectroscópicos UV-Vis-NIR y técnica Z-scan, descritas en el artículo científico.

Ahora, nuestro reto es construir un prototipo fotónico preliminar de estos nuevos materiales. De modo que aprovechemos las propiedades ópticas de las nanoparticulas inorgánicas y las cualidades de estabilidad y transparencia del sonogel… Pero eso es otra historia, que ya les contaremos.

ResearchBlogging.org O. G. Morales-Saavedra, R. Zanella, V. Maturano-Rojas, V. Torres-Zúñiga, J. O. Flores-Flores, A. A. Rodríguez-Rosales and R. Ortega-Martínez (2012). Preparation and Z-Scan nonlinear optical characterization of Au/SiO2- and Ag/SiO2-supported nanoparticles dispersed in silica sonogel films Journal of Sol-Gel Science and Technology DOI: 10.1007/s10971-012-2793-8

Nota de la Gaceta-UNAM: experimentos para desarrollar nuevos dispositivos fotónicos

Estructura molecular del violeta de metilo,
que utilizamos en experimentos
de óptica no-lineal cuadratica
Para mi sorpresa, la Gaceta UNAM, el medio de comunicación más longevo e importante de la UNAM, publicó un balazo en primera plana y un resumen (en dos cuartillas, pag. 12) del trabajo de investigación que realizamos en el laboratorio de óptica no-lineal en el CCADET.

En particular se interesaron por nuestros resultados sobre el uso del violeta de metilo en experimentos de generación de segundo armónico óptico, tema que me entusiasma mucho y espero seguir trabajando en esa línea de investigación :)

La Gaceta UNAM suele presentar notas formales sobre la investigación que realizamos en la universidad. Sin embargo, fue inesperado para mí que aparecieran estas publicaciones periodísticas, ayer (lunes, 11-junio-2012). Claramente, este trabajo es un esfuerzo conjunto, donde ahora me tocó ser el portavoz.

Somos indignos de tal distinción, pero es agradable tenerla.

Violeta de genciana y óptica no-lineal de segundo-orden

Fig 1. Esquema tridimensional de la
estructura molecular
del violeta de genciana.
Los efectos ópticos no-lineales  (ONL) prometen una nueva generación de dispositivos fotonicos innovadores, que incluso pueden desbancar a muchos aparatos electrónicos de hoy. Mientras esa vaticinio se acerca, los investigadores hacemos experimentos con diferentes materiales en la búsqueda de los más eficientes, duraderos y económicos para exhibir fenómenos ópticos particulares.

Tal es el caso del fenómeno no-lineal de la generación de segundo armónico óptico. En este efecto dos fotones láser de la misma frecuencia se transforman en un solo foton láser con el doble de frecuencia. Por ejemplo, la radiación infrarroja se trasforma en una emisión verde. Tradicionalmente, se emplean materiales inorgánicos (como el BaTiO2) para mostrar este fenómeno. Sin embargo, para obtener estos materiales se requiere de un delicado procesamiento, mucha infraestructura, bastante tiempo y una gran inversión para obtener cristales de un par de centímetros cuadrados. Una ruta que puede ser muy prometedora es utilizar materiales orgánicos. En esta ocasión, nosotros exploramos esta vía dispersando violeta de genciana en un vidrio sol-gel. Y obtuvimos resultados muy buenos :)

Fig. 2. a) Fase liquida del sonogel con la solución
de violeta de  violeta de genciana. b) Después de un par
de semanas, en condiciones estándar,
se obtiene un monolito estable.  
El violeta de genciana es un compuesto orgánico comercial muy popular. Se le utiliza como tinte de cabello, para revelar huellas dactilares. También se le puede emplear como antiseptico, entre otras aplicaciones industriales. Para óptica es un material interesante por tener una alta transferencia de carga eléctrica que le brinda propiedades fluorescentes, pero también este material es adecuado para desplegar efectos ONL. Así, en el régimen octupolar presenta efectos ONL de segundo orden. En la Fig. 1, se puede ver la estructura simétrica de la molécula en una representación 3D. 

Entonces, disoluciones saturadas de violeta de genciana se dispersaron en la fase líquida del sonogel (material del que hablando anteriormente). De tal modo, en este material híbrido, el violeta de genciana brinda la propiedad óptica deseada, mientras que el sonogel aporta un soporte transparente, inerte y estable. En la Fig. 2. se aprecia  un molde de teflon de 2 mL de capacidad donde se han añadido el sonogel y la solución orgánica; después las muestras son aisladas y tapadas por tres semanas a temperatura y presión ambiente. Luego de este tiempo, se obtienen pastillas sólidas y estables: nuestro material híbrido. Él que esta listo para ser analizado en diferentes pruebas fotofísicas.

Señales de generación de
segundo armónico óptico
Efectivamente, encontramos que las propiedades ópticas del material son dependientes de la cantidad de material orgánico dispersado en la matriz vítrea. Propiedades como el índice de refracción, absorción y fluorescencia  pueden ser controladas fácilmente al variar las razones entre los materiales constituyentes.

De mismo modo, la generación de segundo armónico también depende del la cantidad de violeta de genciana en el material. Mejor aún, en algunas muestras, obtuvimos señales de ONL del orden de una muestra estándar de cuarzo. Lo cual es importante pues demuestra la vialidad y alta eficiencia que pueden brindar los materiales orgánicos y especialmente los octupolares.

De hecho, no se realizaron más procesamientos a estas muestras, pues los materiales octupolares, pese a ser de la clase centrosimetrica, pueden mostrar efectos ONL de segundo-orden. Otros materiales orgánicos necesitan una pre-orientación en sus moléculas para mostrar tales fenómenos ópticos. Tales procesos, en la mayoría de los casos, son muy lentos y no prometen una estabilidad duradera. Por ello, los compuestos octupolares son una gran opción de investigación en óptica no-lineal. Por su puesto, más detalles de esta investigación se encuentran en el documento de referencia.

Ciertamente, el sonogel es un material al que hay que seguirle la huella por sus destacadas propiedades. Pero... pero esa es otra historia.

Referencia
ResearchBlogging.org
Torres-Zúñiga, V., & Morales-Saavedra, O. (2012). Structural and nonlinear optical properties of Crystal-Violet octupolar dyes dispersed in bulk SiO2-sonogel optical-glasses Materials Chemistry and Physics, 133 (2-3), 1071-1082 DOI: 10.1016/j.matchemphys.2012.02.018


Por cierto, esta entrada participa en el XIV Carnaval de Química que hospeda el blog educación química.

Mi presentación en el ICPPP16: fotoacústica en una celda electro-óptica

El ICPPP16 (realizado en bella ciudad de Mérida, México) fue un éxito. Pues además de contar con una nutrida participación, la calidad de los exposiciones fue alta.

Nuestro equipo de trabajo participó, y por ello les dejo la presentación de la que soy culpable:

Básicamente, este trabajo consiste en una variación de los experimentos electro-ópticos en cristales líquidos, donde además se extrae la información fotoacústica. Mostramos que se pueden obtener mucha información estructural de las señales opto-acústicas cuando se realizan análisis en su frecuencia, corrimiento de fase y amplitud promedio por RMS.

Pronto les daremos el link del artículo que describe ampliamente estas ideas. Además les comentaremos de los resultados de estos estudios en tejidos biológicos.
Claro que si nos ayudan con sus ideas o saben de una referencia interesante, pues nos ayudan a mejorar este trabajo. :D

Ley de Malus óptica y la fotoacústica.

Publicamos un artículo en Optics Express, puedes leerlo gratis, y te presentamos el resumen del artículo, con tono de divulgación general para que todos lo disfruten.

Primero la ley de Malus es una descripción de la intensidad de la luz polarizada linealmente cuando pasa a través de otro polarizador lineal (llamado analizador). Es una ley bien conocida y tiene aplicaciones para diseñar pantallas planas de cristal líquido, también en cine tridimensional.

La ley de Malus para materiales absorbentes se puede escribir como:donde


Aquí, I_A es la intensidad a la salida del polarizador analizador, I_M es la intensidad máxima que puede salir, I_m es la intensidad mínima registrada, el ángulo theta es el ángulo de incidencia. P también es llamado el contraste.

Ahora, bien, muchos materiales presentan estructura diferente cuando los ves en una dirección u otra. Por ejemplo, los resortes que forman una cama, de canto se ve diferente la distribución de los resortes, que cuando vez a los resortes desde arriba. En estos casos se puede emplear la transmisión de la luz para encontrar la estructura de los materiales. Sin embargo, muchos materiales no son transparentes (e.g. polímeros densos).

Una alternativa barata para encontrar las direcciones y simetrías de muchos materiales opacos es la fotoacústica, en particular la fotoacústica de láser pulsado. Esta técnica consiste en usar pulsos láser en una muestra absorbente, la luz calentará momentáneamente a las moléculas, ellas vibraran y causará una onda mecánica (sonido), la perturbación se puede detectar con un micrófono y después se puede analizar en una computadora.

Para demostrarlo empleamos un polarizador lineal convencional
, el cual es ligeramente absorbente de la luz. Repetimos el experimento óptico de la ley de Malus (como experimento de control) y a la vez detectamos la señal fotoacústica. Encontramos una excelente correlación entre las dos señales, son complementarias y simétricas.

Esta experiencia puede servir para estudiar estructuras opacas o translucidas en otros materiales. Pero también, es una plataforma para estudiar la relación de los fotones y sus homólogos en las ondas mecánicas.


Referencia:

ResearchBlogging.orgTorres-Zúñiga, V., Castañeda-Guzmán, R., Pérez-Ruiz, S., Morales-Saavedra, O., & Zepahua-Camacho, M. (2008). Optical absorption photoacoustic measurements for determination of molecular symmetries in a dichroic organic-film Optics Express, 16 (25) DOI: 10.1364/OE.16.020724

Mi ejemplo de CV gráfico de científico

CV gráfico de Vicente Torres Z, actualizado febrero-2014

La imagen de este post es mi CV-gráfico. Inicialmente, esta inspirado en un resumen de la trayectoria de Lord Kelvin.

Este CV se divide en tres secciones: 1) publicaciones especilaizadas, 2) actividad docente y 3) divulgación de la ciencia en Internet.

Primero, intente desglozar rápidamente mi actividad de publicaciones, enfatizar que suelo ser el primer autor (pues aporte lo necesario para serlo) y dejar en claro que hay publicaciones en proceso y unas sin la denominación que da la WOK. Al final de esa sección, muestro las temáticas de los artículos.  Por su puesto, puedes consultar Google Schoolar Citations los artículos que ya se han publicado.

Después, presento un análisis de mi trabajo docente. Y finalmente, mi actividad en la red, la que tiene un enfoque exclusivamente académico.

Seguro hay mejores propuestas a la que ahora presento, y me gustaría conocerlas. Sin embargo,  los CV-gráficos de los diseñadores gráficos además de ser difíciles de reproducir son poco adaptables para gente que se dedica a la ciencia o enseñanza. Como sea, me gustaría saber de otras propuestas de esta área.

Google de lleno en la competencia con Scopus y WOK por mostrar el desempeño de los científicos

En estos días digitales, es crucial para los científicos obtener una buena difusión de su trabajo en Internet; de tal suerte, que un investigador logra que sus publicaciones trasciendan más allá de su grupo de amigos. Bases de datos especializadas y muy costosas como Scopus y la WOK han realizado el trabajo de medir el desempeño de los investigadores y sus centros de afiliación. Afortunadamente, están apareciendo otros competidores en este mercado de análisis de producción científica.

Tal es el caso de Google, que es una compañía con gran interés en las bases de datos científicas y de bibliometria, lo ha demostrado con diversos productos: Google académico, google books, google trends, entre otros ejemplos.

Desde hace unos cuantos meses, Google tiene en etapa beta su Scholar Citations, donde un investigador puede añadir su imagen distintiva, también se puede ver su afiliación (universidad o empresa), sus intereses de investigación, correo electrónico, y link a página personal. Adicionalmente, Google marca cuantas citas puede contar el investigador y las grafica anualmente; por si fuera poco, calcula el factor h el factor i10.

Mejor aún, hace un desglose de publicaciones con el número de citas bibliográficas. Toda una joya para los científicos interesados en difundir ampliamente su trabajo en la red de redes.

Sin embargo, por estar en etapa de pruebas, este perfil solamente es público cuando se inserta la dirección de correo electrónico de una universidad o empresa. La imagen que ilustra este post es mi perfil en Google Académico, lo cual es una muestra de lo que les he platicado para extender el CV. Por cierto, dando clic en esa imagen, se puede ver en grande.

Pero lo importante es tu opinión. Dinos cómo usas tú Google para mejorar tu trabajo académico.

Apoya a la fotografía científica con tu voto: licores de arco-iris

Este año, en tuciencia.org organizan el 5to Concurso de Foto Cientifica. Puedes darte una vuelta por la galería y calificarlas. Proceso de comunicación importante para mejorar las fotos para que las comprendan mejor el público.

Nosotros concursamos con la fotografía: licores de arco-iris. Que consiste de tres copas transparentes de plástico entre filtros polarizadores.
Licores de arco-iris

Por su puesto, posteriormente daremos más detalles de esta imagen y del concurso.

De adelantado gracias por sus votos :D

Comportamiento Z-Scan de nueva molécula dendrímera

Los dendrímeros son polímeros con muchas ramas en una muy bien definida estructura. Están compuestos por un núcleo de donde las ramas se conectan. De acuerdo con su forma se dividen en dos tipos: los que repiten sus unidades uniformemente alrededor del núcleo, por lo que muestran una forma circular o elíptica; y los que repiten su estructura en una dirección, por lo que el núcleo es la zona más estrecha de la molécula, por lo cual tienen una forma cónica.

A estas moléculas se les puede agregar diferentes tipos de grupos funcionalizados al núcleo, por lo cual son versátiles para aplicarlos en diferentes campos tecnológicos: catálisis, biomedicina, energía o sistemas de transferencia de carga, sensores, entre otros.


En nuestro más reciente artículo de colaboración (que puedes bajar gratis), aplicamos la técnica de Z-scan para analizar las propiedades óptico no-lineales de una recién sintetizada familia de moléculas dendrimeras en el formato de película delgada, depositadas por medio de la técnica spin-coating.


Comprobamos que en el régimen no resonante de la molécula (región de poca absorción óptica) el coeficiente refractivo no-lineal es del orden de 10^{-2} esu, lo que es un valor alto. Posiblemente promovido por los pirenos en la molécula. Además, con mediciones de Z-scan en función de la polarización comprobamos la estructura amorfa de las películas y actividad positiva del índice de refracción.

Futuros trabajos de esta molécula se deben pueden centrar en las contibuciones electrónicas y térmicas en las no-linealidades cubicas y su comportamiento insertados en diferentes matrices.

Referencia:
ResearchBlogging.org
Morales-Espinoza EG, Lijanova IV, Morales-Saavedra OG, Torres-Zuñiga V, Hernandez-Ortega S, & Martínez-García M (2011). Synthesis of porphyrin-dendrimers with a pyrene in the periphery and their cubic nonlinear optical properties. Molecules (Basel, Switzerland), 16 (8), 6950-68 PMID: 21844843


Fotoacústica polarizada para detectar orientación en moléculas de azobenceno de una película delgada

A principios de febrero de este año les mostramos la imagen de un arreglo experimental y les preguntamos qué se podía medir con ese dispositivo.

Pues bien, ese arreglo experimental, ahora, corresponde a nuestro más reciente artículo de aplicaciones de fotoacústica de láser pulsado con haces polarizados en materiales birrifringentes organicos. : D

Es decir, la rápida absorción/desabsorcion de la energía proveniente de los energéticos pulsos laser, puede provocar la generación de una onda de presión (acústica). La onda acústica tiene información sobre la estructura del material en que viaja, información obtenida en el momento que se absorbe la luz, como en el transcurso del viaje de la onda acústica.

Pues bien, como una continuación de nuestro artículo sobre la reconstrucción de la ley de Malus desde un punto de vista de absorción de la luz, en este nuevo artículo reportamos el monitoreado y desalineación promedio en unidades de azobenceno (inicialmente orientadas por medio del proceso de corona poling), que son usadas en materiales paraóptica no-lineal de segundo orden.

Hemos encontrado el análogo fotoacústico del parámetro de orden molecular óptico, por medio del cual se puede estudiar el grado de birrefringencia del material, e incluso el campo eléctrico en la película orgánica. Con todo, el resultado que más me llama la atención es la diferencia entre señales fotoacústicas inducidas por pulsos con polarización ortogonal P y S (que se muestra en el gráfico de abajo)  de donde se pueden obtener el parámetro de orden molecular fotoacústico.


Las señales fotoacústicas fueron estudiadas por medio de un proceso numérico de RMS, que es sencillo de implementar e interpretar.

En siguientes trabajos realizaremos investigaciones en sistemas dinámicos: en un obturador fotoacústico y en muestras biológicas.

Enlaces relacionados:


Referencia:


Poster para ICO22, en Puebla-México

Este el poster que presentaremos en el 22nd General Congress of the International Commission for Optics (ICO22). Esperamos obtener la publicación del trabajo intitulado “Photophysical properties of metallic-phthalocyanines dispersed in sonogel optical glasses”


Todos mis posters los hago en Corel, pues siendo un programa de dibujo vectorial me da la flexibilidad que requiero para manipular imágenes y objetos gráficos. Después, convierto el archivo en jpg o pdf para su impresión final. 

Cuando comencé la carrera de físico, desconocía que también haría labores de diseño gráfico. Sin embargo, no me considero un profesional de la comunicación con imágenes. Simplemente, los científicos debemos mejorar nuestras habilidades de comunicación, a la medida de nuestros objetivos y posibilidades, ya que es sinsentido pasar muchas horas haciendo cuando nuestro propósito es otro.

Yo me siento relajado haciendo los posters, también espero que los que lo vean y lean les agrade visualmente, como también el trabajo científico que se presenta, es cuestión de equilibrio en la comunicación: fondo y forma en armonía.

Steve Jobs tiene también esta filosofía al presentar productos, pues más allá de mostrar un nuevo gadget, hace un espectáculo emotivo para trasmitir su mensaje. Tal vez, algún día, pueda impactar positivamente mi trabajo en el resto de la gente, como el de Jobs lo hace :)
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