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https://www.innovacioneducativa.unam.mx:8443/jspui/handle/123456789/6026| Título : | Transiciones de fase |
| Autor : | HERNANDEZ GONZALEZ, EDNA MAGDALENA |
| Fecha de publicación : | 2017 |
| Resumen : | En este proyecto se desea utilizar materiales biestables desarrollados en los últimos años (materiales con transición de espín o transición de carga) que presenten un cambio claro en sus propiedades ópticas al transitar de un estado a otro para generar una serie de prácticas y demostraciones experimentales que permitan a los alumnos observar y comprender los diferentes tipos de transiciones de fase, la ventaja del uso de agentes fluorescentes cuando se trabaja con bajas concentraciones de material y el solvatocromismo entre otras cosas. |
| URI : | http://132.248.161.133:8080/jspui/handle/123456789/6026 |
| metadata.dc.contributor.responsible: | HERNANDEZ GONZALEZ, EDNA MAGDALENA |
| metadata.dc.coverage.temporal: | 2017-2018 |
| metadata.dcterms.educationLevel.SEP: | Licenciatura |
| metadata.dc.description.hypothesis: | Los materiales con transición de espín, son materiales biestables entre dos estados un estado paramagnético y un estado diamagnético. Al transitar varias de sus propiedades cambian debido a un acoplamiento espín red cristalina. En particular sus propiedades ópticas (índice de refracción y su absorbancia.) y sus propiedades de conducción cambian. Dependiendo de su configuración pueden presentar macroscopicamente una transición de primer orden o de orden cero. La transición de primer orden viene acompañada de puntos de nucleación seguido de un crecimiento de la nueva fase, con un borde bien definido. Estos materiales son candidatos ideales para mostrar visualmente a los alumnos la diferencia entre estos dos tipos de transiciones y profundizar en el estudio de materiales. Además se pueden estudiar ópticamente en diferentes escalas, uno de los objetivos es mostrar como la humedad y algunos alcoholes afectan la transición y posteriormente mostrar como el tamaño de las partículas afectan las propiedades de transición de estos materiales. |
| metadata.dc.description.strategies: | 1. Adaptar un microscopio para estudiar transiciones de fase en función de la temperatura, para lo cual se necesita adquirir cámaras, calentadores adaptables para el microscopio, objetivos de microscopio con una distancia focal larga y filtros.
2. Diseñar una serie de prácticas que permitan el estudio de las propiedades de estos materiales en bulk y de películas delgadas. Entre las prácticas propuestas se encuentran:
i. Observar ópticamente la reflectividad y la transmitancias en función de la temperatura de cristales que presenten una transición de fase de primer orden y de orden cero. Comprender la diferencia entre estos dos tipos de transiciones.
ii. Observar el espectro de absorción y de transmisión de una película delgada de estos materiales y compararlo con el espectro obtenido de una capa gruesa del material. Comprender y explorar como los fluoroforos pueden ser utilizados para aumentar el contraste óptico de estos materiales durante la transición y las características que se deben cumplir para que esto suceda.
iii. Analizar la transición de una muestra con transición de espín hidratada y otra deshidratada, ver las diferencias en la temperatura de transición y el tamaño de la histéresis. Comprender los mecanismos detrás de estas diferencias. Observar como cambia la temperatura de transición al añadir etanol y otros alcoholes.
3. Generar manuales en LaTex que sirvan como material de apoyo para incluir esta práctica en las que se ofrecen en el Laboratorio de Contemporánea I y el Laboratorio de Contemporánea II.
4. Generar una serie de videos a niveles bachillerato y licenciatura que muestren y expliquen las prácticas diseñadas en el punto anterior y que puedan ser subidos a RUA o en su defecto a Youtube. El objetivo principal de este proyecto es enseñar experimentalmente transiciones de fase entre dos estados magnéticos. En particular entre los estados diamagnético y paramagnético. Mostrar la diferencia entre transiciones de fase de orden cero y de primer orden. Enseñar el acercamiento termodinámico de estos materiales que presentan coperatividad 1. Crear una infraestructura para experimentos de docencia en el área de materia condensada mediante la adaptación de un microscopio de fluorescencia para el estudio en temperatura de transiciones de fase. El dispositivo pretende ser didáctico y que sea una innovación dentro de los productos educativos actuales. La infraestructura se complementará con la que existe actualmente en el Taller de Láseres en el Tlahuizcalpan, en la Facultad de Ciencias. 2.- Diseñar un conjunto de prácticas experimentales nuevas y de frontera con la finalidad de apoyar la experiencia experimental directa el aprendizaje de la termodinámica de materiales biesta les. Se pretende utilizar fondos del actual proyecto para la compra de equipo y material de laboratorio que formen la base para el conjunto de prácticas arriba descrito. 3.- Preparar y escribir las notas detalladas de cada práctica, con el sistema de escritura científica latex. 4.- Generar una serie de videos de la transición de estos materiales en función de la temperatura que se pondrá en línea junto con una explicación detallada de los diferentes tipos de transiciones y la termodinámica de estos materiales. 5.- Ofrecer las prácticas desarrolladas en el punto 2 dentro de las prácticas que se ofrecen para la material de Laboratorio de Contemporánea I y el Laboratorio de Contemporánea II. |
| metadata.dc.description.goals: | 1.- Se compró un microscopio y equipo para el microscopio junto con los compuestos biestables. Además se construyó un sistema de calentamiento que aumenta o disminuye la temperatura a una velocidad constante de 0.2 K/min. 2.- Las cámaras no se han instalado porque no han llegado a pesar de que la compra se hizo en febrero del 2017. Pero se consiguieron otras cámaras prestadas para realizar los experimentos dichos en el proyecto. 3.- Se desarrollo e implementó un macros en imagej para el análisis de las cientas de imágenes que se deben analizar. Una vez abiertas todas la imágenes como un stack, el programa las alinea (ya que al calentar existe dilatación térmica que es observable en el microscopio), y toma un promedio de la intensidad luminosa en cada area de interés para cada imágen del stack. 4.- Durante el semestre 2018-I y lo que llevamos del semestre 2018-II se ha realizado seis veces la práctica de transiciones de fase como parte del modo rotativo del Laboratorio de Contemporánea II. Junto con los estudiantes he ido afinando la práctica y agrandandola para que sea de su interés. 5.- Se escribió un manual de prácticas el cual forma parte del material a estudiar para realizar la práctica de laboratorio. 6.- Ya se añadió oficialmente a partir de este semestre en curso la práctica al grupo de pŕactica impartidas en el Laboratoio de Contemporánea II. 7.- Los videos de divulgación se subieron a la página de Youtube y se sugirieron como parte del material de RUA. |
| metadata.dc.description.selfAssessment: | El proyecto fue un éxito ya que actualmente se ofrece una práctica más en el Laboratorio de Contemporánea, donde los alumnos interesados en el estado sólido aprenden sobre nuevos materiales, transiciones de fase y técnicas para el estudio de estos materiales. Sin embargo este sigue siendo un primer paso, en un camino largo para tener una grupo de practicas más extenso y completo en estos temas. A pesar de que la burocracia en el sistema de compras de la UNAM a alentado la compra de las cámaras, se logró obtener un sistema óptico que permitiera observar la transición de materiales termocrómicos. No se trabajo en películas delgadas y materiales fluorescentes porque se dejaron de producir los materiales de transición de espín en el Instituto de Nucleares debido a problemas de orden político. Sin embargo se trabajo con cristales y polvo. Además se compró pinturas termocromáticas que no son necesariamente materiales de transición de espín. Además dentro de la práctica se incluye el solvatocromismo que es cuando un material cambia de color según el solvente en el que se encuentra. Se hizo un video de divulgación donde se abordan estos temas. |
| metadata.dc.description.goalsAchieved: | 1. Comprar equipo para el microscopio y los compuestos biestables. 2. Adaptar el microscopio de fluorescencia e instalar las cámaras 3. Desarrollar técnicas de análisis de imágenes usando principalmente image j 4. Trabajo junto con los estudiantes de licenciatura en la implementación de algunas de las prácticas diseñadas. 5. Preparación y escritura de manuales de las prácticas seleccionadas. 6. Añadir las prácticas al grupo de prácticas impartidas en el Laboratorio de Contemporánea I 7. Generación de los videos de divulgación y subirlos a RUA o en su defecto a Youtube. |
| metadata.dcterms.provenance: | Facultad de Ciencias |
| metadata.dc.subject.DGAPA: | Física |
| metadata.dc.type: | Proyecto PAPIME |
| Aparece en las colecciones: | 1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías |
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