Análisis numérico con el método FDTD para estudiar el efecto láser en un sistema 3D con desorden y experimento con nanocristales de ZrO2:Yb

Autores/as

  • Jesús Jonathan Martínez-Ocampo CIICAp, Universidad Autónoma del Estado de Morelos, 62210, Cuernavaca, Morelos, México https://orcid.org/0000-0001-5781-8725
  • Alfredo Díaz-de-Anda Instituto de Física, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, 72570, Puebla, México
  • Gennadiy Burlak CIICAp, Universidad Autónoma del Estado de Morelos, 62210, Cuernavaca, Morelos, México
  • Rosmarbel Morales-Nava Tecnológico de Monterrey, School of Engineering and Sciences, Campus Puebla, 72453, Puebla, México Centro de Química, Instituto de Ciencias, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, 72570, Puebla, México
  • María Eunice de-Anda-Reyes Instituto de Física, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, 72570, Puebla, México
  • Anabel Romero-López Instituto de Física, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, 72570, Puebla, México https://orcid.org/0000-0002-9886-1305
  • Miguel Roque-Vargas Instituto de Física, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, 72570, Puebla, México https://orcid.org/0009-0005-1785-6846

DOI:

https://doi.org/10.30973/progmat/2025.17.3/3

Palabras clave:

Nanoemisores, Percolación, Láser

Resumen

En este trabajo se estudia el campo óptico y el efecto láser sin espejos generado en un sistema desordenado en 3D que contiene nanoemisores. El sistema estudiado es no lineal, complejo y no tiene solución analítica. El objetivo es estudiar numérica y experimentalmente el efecto laser con percolación, lo que resalta la importancia de abordar el estudio de manera numérica utilizando el Método de Diferencias Finitas con Dominio del Tiempo (FDTD). Para complementar los resultados del análisis numérico, se lleva a cabo un experimento en el cual se incorporan nanoemisores de Yb en ZrO2 estos nanoemisores se distribuyen de manera desordenada en el sistema y se excitan de forma no coherente mediante una fuente externa. Se obtiene el espectro de absorción y emisión del ZrO2:Yb para diferentes concentraciones, y los resultados experimentales confirman las predicciones teóricas realizadas.

Biografía del autor/a

Jesús Jonathan Martínez-Ocampo, CIICAp, Universidad Autónoma del Estado de Morelos, 62210, Cuernavaca, Morelos, México

El Mtro. Jesús Jonathan Martínez Ocampo en el año 2018 obtiene el grado de Licenciatura en Ciencias con área terminal en Física en la Universidad Autónoma del Estado de Morelos, en el 2021 obtiene el grado de Maestría en Ingeniería y Ciencias Aplicadas con mención honorífica por la Universidad Autónoma del Estado de Morelos, actualmente realiza una estancia de investigación en la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, dentro del Instituto de Física en las líneas de investigación; Medios Continuos, Óptica y Caracterización de materiales (silicio poroso). Colaboró como docente en la preparatoria La Salle Cuernavaca, en la Universidad Americana de Morelos y en la Universidad Autónoma del Estado de Morelos. Desde el año 2014 ha trabajado como docente logrando mención honorífica nacional para Morelos en el XXIV concurso nacional de aparatos y experimentos de física y se obtiene primer lugar estatal en el 5to. concurso de aparatos y experimentos de física en Morelos, México. Ha impartido cursos de física, cálculo, laboratorio de física y múltiples asignaturas de las ciencias exactas y naturales a nivel medio superior, superior y posgrado. Actualmente se encuentra inscrito y cursando el Doctorado en Ingeniería y Ciencias Aplicadas en la Universidad Autónoma del Estado de Morelos, su tema principal de investigación es el estudio del campo óptico generado en sistemas 3D con nano emisores distribuidos aleatoriamente.

Alfredo Díaz-de-Anda, Instituto de Física, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, 72570, Puebla, México

El Dr. Alfredo Díaz de Anda es Profesor Investigador de Tiempo Completo Definitivo en el Instituto de Física de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. Realizo sus estudios de licenciatura en Física en la Facultad de Ciencias de la UAEM bajo la dirección del Dr. Alejandro Morales, hizo estudios de maestría y doctorado en Ingeniería Eléctrica con el Dr. Gennady Burlak en la misma universidad. Realizó una estancia posdoctoral de dos años en el IFUNAM bajo la dirección del Dr. Guillermo Monsivais. Es miembro del SNII desde 2013 y actualmente tiene el nivel I. Tiene a su cargo dos laboratorios en la BUAP: uno de Opto-Acústica y otro de Óptica no Lineal. En estos laboratorios se han desarrollado sistemas para el estudio de lentes acústica, pinzas acústicas, antenas de parche, láseres de nitrógeno, un sistema para medir frecuencias de resonancia y funciones de onda de análogos cuánticos en sistemas elásticos, entre otros.
Ha desempeñado roles institucionales importantes, tales como Coordinador de Seminarios, responsable de Biblioteca, responsable de los Laboratorios de uso común y, recientemente, fue Secretario de Investigación. Su producción científica consiste en más de 30 artículos de investigación publicados en revistas indexadas. Ha graduado a tres estudiantes de doctorado, tres de maestría y cuatro de licenciatura. Ha impartido 32 cursos en licenciatura y posgrado en diversas universidades, 10 seminarios especializados y participado en 10 talleres y pláticas de divulgación. Ha participado en más de 30 trabajos presentados en congresos.

Gennadiy Burlak, CIICAp, Universidad Autónoma del Estado de Morelos, 62210, Cuernavaca, Morelos, México

El Dr. Gennadiy Burlak estudió en la Universidad Nacional de Kiev (KNU), Ucrania, en el Departamento de Física Teórica. El Doctor en Ciencias Físico-Matemáticas. Trabajó como catedrático en el Departamento de Física Teórica de KNU. A partir de 1998 – a la fecha: Profesor Investigador Titular "C" del Centro de Investigación en Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad Autónoma del Estado de Morelos, México, tiene SNI nivel 3. El Dr. Burlak es Merito estatal en categoría Investigación científica 2022. El Dr. Burlak es autor y coautor de 12 libros y capítulos de libros, 175 artículos publicados en revistas internacionales, 186 ponencias en Congresos nacionales e internacionales. Bajo de su dirección han graduado: Doctorado: 8, de cuales 6 son miembros de SNI. Líneas principales de investigación son: la percolación óptica, teoría electromagnética, microesferas multicapas, radiación óptica de nano-estructuras, entrelazamiento cuántico, física no-lineal, inteligencia artificial.

Rosmarbel Morales-Nava, Tecnológico de Monterrey, School of Engineering and Sciences, Campus Puebla, 72453, Puebla, México Centro de Química, Instituto de Ciencias, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, 72570, Puebla, México

La Dra. Rosmarbel Morales Nava es una destacada investigadora en el campo de las Ciencias Exactas, con un enfoque en el estudio de la actividad antibiótica de la Anfotericina B y sus derivados sintéticos en entornos de membranas biológicas soportadas, así como en su actividad eléctrica en estudios de canal unitario. Además, se encuentra trabajando en el aislamiento y caracterización de compuestos derivados de productos naturales con actividad biológica. En ciencia de materiales, ha trabajado en el estudio de nuevos materiales nanocristalinos dopados con tierras raras para investigar su actividad óptica y su uso como láseres aleatorios. Ha realizado investigaciones sobre la síntesis de varios análogos de la Anfotericina B, un potente antifúngico, con el objetivo de reducir su citotoxicidad analizando el comportamiento espectroscópico y electrofisiológico, estudios con los que se obtuvieron una patente nacional y tres internacionales para un nuevo análogo denominado A21, que presenta el mismo efecto antifúngico que la Anfotericina B, pero con una toxicidad colateral reducida. Fue ganadora de la prestigiosa Beca Fulbright-García Robles, para realizar una estancia posdoctoral en The College of Pharmacy en la Universidad de Iowa, en Estados Unidos. Esta institución es reconocida a nivel internacional como una de las mejores en Ciencias de la Salud. Desde agosto 2019 se ha desempeñado como profesora en el Tecnológico de Monterrey en donde ha recibido diversos reconocimientos por la implementación de estrategias de innovación educativa así como el premio Profesor ECOA Sobresaliente por parte del Tecnológico de Monterrey. Desde diciembre 2022 se desempeña como Investigadora Posdoctoral en el Instituto de Ciencias de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. Cuenta con 7 artículos de investigación y 2 capítulos de libro publicados en revistas y editoriales de reconocido prestigio. Ha participado en la formación de recursos humanos de licenciatura en 5 universidades, impartiendo asignaturas en el área de química y biotecnología, y dirigiendo 13 tesis de licenciatura. Como parte de su actividad de divulgación, ha realizado 6 ponencias orales y ha participado en 9 congresos nacionales y 8 internacionales.

María Eunice de-Anda-Reyes, Instituto de Física, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, 72570, Puebla, México

La Dra. Eunice de Anda actualmente trabaja como técnico académico Titular B, en la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP), en el Instituto de Física “LRT” desde el 2015 (IFUAP). Tiene el grado de Maestría y Doctorado por el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (CINVESTAV), desde el 2012. La Dra. de Anda trabaja en la caracterización superficial y magnética de los materiales, por medio de las técnicas de microscopia de barrido electrónico y magnetometría de muestra vibrante. Además, del apoyo a la investigación de la comunidad de la BUAP, imparte cursos de matemáticas a nivel licenciatura en la Facultad de Ciencias Biológicas de la BUAP. Sus temas principales de investigación son: Síntesis y estudio de los materiales magnéticos, degradación de compuestos orgánicos por medio de la Fotocatálisis y estudio de materiales termo conductores.

Anabel Romero-López, Instituto de Física, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, 72570, Puebla, México

La Dra. Anabel Romero López, actualmente labora en el puesto de Técnica Académica Titular C TC en el Instituto de Física de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP). Obtuvo el grado de Licenciada en Química en la Facultad de Ciencias Químicas en el 2008, posteriormente en el 2010 adquirió el grado de Maestra en Ciencias Químicas y en el 2014 concluyo sus estudios de Doctorado en Ciencias Químicas con la distinción Cum laude, dichos estudios se realizaron en el Laboratorio de Síntesis y Modificación de Productos Naturales en las instalaciones del posgrado en Ciencias Químicas de la BUAP. En el 2009 realizo una estancia de investigación en el Institut de Chimie des Substances Naturelles (ICSN-CNRS) localizado en Gif-sur-Yvette Francia, en 2016 realizo una estancia posdoctoral en la Universidad de las Américas Puebla (UDLAP) realizando estudios de Síntesis Orgánica Asimétrica. La Dra. Romero ha impartido diversas asignaturas, principalmente de química general, química analítica y materias relacionadas con la química orgánica a diferentes programas educativos de licenciatura y posgrado. Ha participado como ponente en congresos nacionales e internacionales, como el Congreso Italo-Latinoamericano de Etnomedicina y en la Reunión Internacional de Investigación en Productos Naturales entre otros. Derivado de su investigación ha publicado diversos artículos científicos en revistas indizadas y ha participado como coautor de un capítulo de libro. Actualmente sus intereses involucran el estudio de las propiedades catalíticas, fotocatalíticas y fotovoltaicas de compositos formados de nanopartículas metálicas plasmónicas y óxidos metálicos con compuestos con propiedades semiconductoras o dieléctricas con aplicación en remediación ambiental y detección y cuantificación de compuestos orgánicos dañinos en organismos vivos.

Miguel Roque-Vargas, Instituto de Física, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, 72570, Puebla, México

Mtro. Miguel Roque Vargas Nació el 10 de abril de 1995 en Tehuacán, Puebla, México, destacando desde temprana edad por su pasión por el conocimiento y su espíritu incansable de superación. Formado académicamente en el campo de las ciencias exactas, Miguel es Licenciado en Física Aplicada y Maestro en Ciencias Físicas, con estudios de doctorado en la misma disciplina, lo que refleja su profundo compromiso con la investigación y el avance científico. Su trayectoria académica no solo demuestra su excelencia intelectual, sino también su dedicación para contribuir al desarrollo de la física y las matemáticas, áreas en las que ha mostrado un talento excepcional. Ha impartido clases a nivel medio superior y superior en áreas de ciencias exactas y ha participado en congresos nacionales e internacionales.

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Publicado

02-10-2025

Cómo citar

Martínez-Ocampo, J. J., Díaz-de-Anda, A., Burlak, G., Morales-Nava, R., de-Anda-Reyes, M. E., Romero-López, A., & Roque-Vargas, M. (2025). Análisis numérico con el método FDTD para estudiar el efecto láser en un sistema 3D con desorden y experimento con nanocristales de ZrO2:Yb. Programación matemática Y Software, 17(3), 25–38. https://doi.org/10.30973/progmat/2025.17.3/3

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