Física
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Publicación Acceso abierto Absorción Óptica en pozos cuánticos dobles de InGaN/AlGaN con deformación uniaxial: efectos de la estequiometría y los campos eléctricos autoinducidos(Universidad EIA, 2024) Botero Correa, Maximiliano; Restrepo Arango, Ricardo LeónRESUMEN: En este trabajo se calcula la absorción óptica no lineal para las transiciones intersubbandas de electrones en un sistema de cuatro niveles de energía en pozos cu{anticos dobles de AlGaN/InGaN con tensión uniaxial, teniendo en cuenta el efecto de las concentraciones de aluminio y de indio en la polarización de la nanoestructura, y se estudia la modificación del tamaño de los pozos y de la barrera central. La dependencia de la estequiometría de las barreras de AlGaN y de los pozos de InGaN afecta al perfil de la banda de conducción, la masa efectiva del electrón y la constante dieléctrica estática, además de la magnitud de los campos eléctricos autoinducidos. El potencial de confinamiento de los electrones está determinado por las diferencias en las constantes de red de los materiales de las barreras y de los pozos cuánticos, y el perfil queda configurado de la siguiente manera: AlρGa1−ρN/InyGa1−yN/AlϕGa1−ϕN/InyGa1−yN/AlρGa1−ρN. Estas diferencias generan no solo brechas de energ´ıa entre los materiales, sino también campos eléctricos autoinducidos y autopolarizaciones. En este trabajo se estudian y discuten los resultados de la dependencia de la energía con la concentración de los materiales del pozo y la barrera, y también se varían las longitudes de ambos. Estos efectos afectan a los valores de las transiciones intersublime de los estados de electrones confinados y a los elementos de la matriz de dipolo. Los valores de energ´ıa y las funciones de onda se calculan dentro de la aproximación de masa efectiva en función de las coordenadas y se utiliza la técnica de elementos finitos (FEM). Debido al perfil asimétrico del potencial generado, las probabilidades electr´onicas pueden estar bien localizadas para diferentes configuraciones del ancho del pozo cuántico, el ancho de la barrera central y las concentraciones de cada material. Los cálculos de las propiedades ópticas se realizan en el marco del enfoque de la matriz de densidad compacta y el método iterativo. Sin embargo, el acoplamiento entre ambos pozos cuánticos puede manipularse modulando la deformación. Los resultados revelan una dependencia significativa de las resonancias ópticas no lineales en las concentraciones de In y Al, así como en la anchura de los pozos cu{anticos. Las resonancias de las respuestas ópticas se encuentran en el espectro entre el infrarrojo lejano y el visible.Publicación Acceso abierto Aplicación del método expansión perturbiner a las ecuaciones de Navier-Stokes(Universidad EIA, 2024) Jiménez Santacruz, Mateo; López Arcos, CristhiamRESUMEN: La ecuación de Navier-Stokes es una de las ecuaciones más importantes de la rama de la mecánica de fluidos, ya que es fundamental para comprender fenómenos físicos como los patrones climáticos, las corrientes oceánicas e incluso el flujo sanguíneo en nuestros cuerpos. Sin embargo, debido a su carácter no lineal y al problema de clausura que se obtiene cuando se considera un fluido turbulento, encontrar una solución analítica representa un alto grado de dificultad. Aunque se han realizado diversos avances, por el momento no existe un consenso para el tratamiento matemático de estas ecuaciones en el caso de un fluido turbulento isotrópico. En este orden de ideas, en el presente trabajo se estudió y exploró la utilización del método de expansión de Perturbiner en el tratamiento de la ecuación de Navier-Stokes en el marco teórico de la turbulencia isotrópica.Publicación Acceso abierto Diseño de un modelo de prónostico de ventas para una compañía del sector agroindustrial(Universidad EIA, 2024) Aubad Acebedo, Susana; Valencia Villa, Juan SebastiánRESUMEN: el proyecto se centra en la creación e implementación de un modelo de pronóstico de ventas sólido dentro del departamento de tecnología e informática de una empresa. El pronóstico será generado para el área financiera y gerencial de la compañía. (Xiong & Comite, 2022) El objetivo principal es mejorar el procesamiento, el análisis y la presentación de informes de datos para facilitar la toma de decisiones informadas, garantizar el cumplimiento de las regulaciones financieras y aumentar la eficiencia operativa en general. El marco teórico que sustenta el proyecto combina el método científico con las técnicas formales, destacando la relevancia de los modelos analíticos. La integración y transformación de los datos, el diseño del fujo de trabajo, el procesamiento de los datos, las predicciones y herramientas analíticas son componentes claves del proyecto. El proyecto garantiza que los datos sean consistentes, confiables y fácilmente accesibles al armonizar datos de diferentes fuentes, convertirlos en un formato estandarizado y automatizar el proceso de predicción de las ventas. Usando el proyecto como una herramienta, los analistas financieros y demás colaboradores del proceso podrán crear informes oportunos y precisos y obtener información útil para la planificación estratégica gracias a la optimización del proceso. Por las numerosas ventajas que ofrece, el proyecto es esencial para la empresa. Mejora la toma de decisiones al permitir a los profesionales financieros optimizar los presupuestos, encontrar ahorro de costos y adaptarse a los cambios en el mercado. La seguridad de los datos y procesos estructurados garantiza el cumplimiento de la normativa financiera. El proyecto también automatiza el manejo de datos, lo que reduce el tiempo y los costos.Publicación Acceso abierto Energía de enlace para excitones en un pozo armónico gaussiano(Universidad EIA, 2024) Ruiz Mejía, Daniel; Giraldo Tobón, EugenioRESUMEN: en este estudio se realiza una investigación teórica en excitones, los pares electrón hueco ligados, confinados en pozos cuánticos dobles. Se resuelve la ecuación de Schrodinger para las energías y los estados tanto de los electrones como de los huecos, por medio del método de diagonalización directa, con la implementación del método variacional para abordar los excitones. Se examinó el efecto del campo eléctrico aplicado y los parámetros geométricos de los potenciales en la formación y comportamiento de los excitones, lo que proporciona información valiosa para comprender propiedades ópticas y electrónicas en nanoestructuras semiconductoras. Adicionalmente, se profundiza en el análisis del comportamiento de los excitones al introducir un pozo cuántico doble con una forma armónica gaussiana, posterior al desarrollo del doble pozo cuadrado, ampliando así el espectro de consideraciones en la modelización teórica.Publicación Acceso abierto Estudio de la inestabilidad tipo tearing en plasmas colisionales(Universidad EIA, 2024) Moreno Mosquera, Luisa Fernanda; Agudelo Rueda, Jeffersson AndrésRESUMEN: en el universo observable, el 99 % de la materia bariónica se encuentra en estado de plasma, el cual es un gas compuesto por partículas ionizadas. Las dinámicas de un plasma comprenden comportamientos macroscópicos y microscópicos. En los plasmas es común la presencia de inestabilidades, las cuales modifican el estado y evolución de estos. Una inestabilidad relevante dentro del amplio conjunto de inestabilidades que pueden presentarse en un plasma es la inestabilidad de tipo tearing. La cual está presente en el proceso de reconexión magnética y tiene un papel importante en la evolución de plasmas astrofísicos y de laboratorio. En este trabajo se estudia la inestabilidad de tipo tearing, específicamente en el contexto de plasmas colisionales a grandes escalas espaciales. Se analiza el comportamiento de esta inestabilidad frente a la variación de parámetros relevantes del sistema como el número de onda de la perturbación inicial, el valor de la resistividad del plasma y la tasa de crecimiento de la inestabilidad. Finalmente, se presenta la evolución en el tiempo de magnitudes macroscópicas clave como el campo magnético y el campo de velocidades.Publicación Acceso abierto Modelación y simulación de los efectos de los compuestos orgánicos volátiles (COV) en la mecánica respiratoria(Universidad EIA, 2024) Grajales Grisales, Ana Cristina; Montagut Ferizzola, Yeison Javier; Montoya Góez, Yesid de JesusRESUMEN: La mecánica respiratoria está influenciada por la presencia de compuestos orgánicos volátiles (COV) en el ambiente, los cuales representan un riesgo significativo para la salud humana. Estos compuestos, ampliamente emitidos en entornos urbanos e industriales, pueden alterar la función pulmonar al incrementar la reactividad de las vías respiratorias, afectar los mecanismos de defensa naturales y generar síntomas como irritación, tos y mayor producción de moco. No obstante, la investigación exhaustiva sobre sus efectos directos en la mecánica respiratoria enfrenta retos importantes, debido a lo invasivo de los métodos necesarios para evaluar el funcionamiento de las vías respiratorias y las limitaciones éticas asociadas al estudio en humanos. Este proyecto tiene como objetivo implementar un modelo matemático que permita analizar de manera segura y no invasiva los efectos de los COV en la mecánica respiratoria, utilizando herramientas de mecánica de fluidos computacional (CFD), facilitando el análisis en condiciones que simulan situaciones fisiológicas reales. La metodología propuesta se basa en tres etapas principales: modelación geométrica de las vías respiratorias, simulación computacional del flujo de aire y los COV bajo diferentes condiciones fisiológicas, y evaluación experimental del modelo mediante pruebas comparativas en un simulador. Este enfoque busca validar el desempeño del modelo y establecerlo como una herramienta efectiva para el estudio de los efectos respiratorios de los COV.Publicación Acceso abierto Monopolos magnéticos: una mirada y su relevancia en cosmología(Universidad EIA, 2024) Restrepo Hernández, Sebastián; López Arcos, Cristhiam ManuelRESUMEN: en este trabajo se explora el concepto de monopolos magnéticos con un enfoque en el contexto de la cosmología. Se realiza una revisión de distintas construcciones matemáticas y físicas que respaldan la posible existencia de estos monopolos en la naturaleza, abarcando la teoría clásica de campos, la teoría de grupos y la teoría del electromagnetismo como teoría gauge. Primero, se presenta la idea del monopolo de Dirac y su formulación abeliana. Posteriormente, se aborda la formulación no abeliana de los monopolos de t’Hooft-Polyakov. Con esta base, se discute la relevancia de los monopolos magnéticos en la cosmología, destacando, en particular, el problema del monopolo.Publicación Acceso abierto Simulación computacional de la microcirculación usando redes neuronales(Universidad EIA, 2024) García Escobar, Daniel; Ospina Muñoz, Walter Antonio; Palacio Cárdenas, Guillermo Alberto; Guillermo Alberto Palacio CárdenasRESUMEN: la medicina y la inteligencia artificial han avanzado conjuntamente en los últimos años destacándose los resultados en el análisis de imágenes médicas, procesamiento de datos y la simulación de sistemas biológicos con condiciones específicas. Esto ha contribuido a que la medicina sea cada vez más personalizada, permitiendo un entendimiento detallado del caso de cada paciente al analizar ampliamente la información sobre sus particularidades. Las redes neuronales tienen la capacidad de simular sistemas reales, aprendiendo directamente de las leyes de la física presentadas mediante ecuaciones diferenciales y condiciones de frontera. En este trabajo se estudia el flujo sanguíneo de la circulación en capilares, la región del sistema vascular donde ocurre el intercambio de nutrientes entre la sangre y los tejidos del cuerpo, siendo los vasos sanguíneos más pequeños con solo unas cuantas micras de diámetro. El flujo sanguíneo a través de estos vasos se denomina microcirculación y los daños a esta escala no pueden ser detectados en la mayoría de los hospitales. Sin embargo, se ha visto que de la microcirculación se obtiene información de daños iniciales que, de ser detectados a tiempo, pueden prevenir repercusiones más graves en el sistema cardiovascular. Los modelos y las simulaciones basados en fundamentos teóricos y experimentales ayudan a comprender mejor esta parte del sistema circulatorio a la vez que pueden complementar futuros dispositivos de medición. La microcirculación tiene condiciones físicas particulares que la convierten en un sistema complejo: (1) es un fluido granular, no newtoniano, con viscosidad dependiente del radio del capilar; (2) además del flujo sanguíneo, el sistema involucra la filtración del plasma hacia el exterior del capilar. Para describir de manera correcta este sistema se usaron dos modelos teóricos, desarrollados en la universidad de Florencia (Italia), basados en adaptaciones de las ecuaciones clásicas de transporte de momento y de masa. Debido a la complejidad del problema, en este trabajo se desarrollaron diversas arquitecturas de redes neuronales que fueron probadas en condiciones menos específicas como fue la resolución de las ecuaciones de Navier-Stokes para fluidos newtonianos. Posteriormente estos métodos se aplicaron a los modelos de microcirculación, con el objetivo de recrear los resultados documentados en la literatura sobre concentraciones de glóbulos rojos y velocidades en el sistema. En este trabajo se encontró que es posible recrear la microcirculación utilizando redes neuronales informadas por física, sin la necesidad de bases de datos. Al validar el modelo con la literatura se confirmó que la simulación puede ser usada en investigaciones con datos reales y así aportar a estudios y desarrollos en esta área.
