LABORATORIOS DE ESPECTROSCOPÍA

    Espectroscopia FTIR y espectrometría de masas

    Espectroscopia de emisión óptica

    Espectroscopia Raman

MISIÓN: Realizar investigación en plasmas de baja temperatura, procesos de interacción de plasma con láser. Interacción de diversas fuentes de plasmas con superficies y estudio del efecto de los substratos. Estudio y caracterización de la modificación superficial producida por los plasmas.

Laboratorio de espectroscopia de emisión óptica:


El Laboratorio de Espectroscopia ha adquirido experiencia en caracterización óptica y eléctrica en investigaciones en plasmas de baja temperatura. El principal desafío en el diagnóstico de plasma es detectar, identificar y cuantificar la clase de especies en el procesamiento de plasma, la obtención de datos tales como su contenido de energía, las concentraciones. Coeficientes de velocidad de las reacciones implicadas, tiempos de vida, distribuciones geométricas, etc. Todo un diagnóstico permite una comprensión de los principales procesos responsables para el comportamiento de plasma, frecuentemente con la ayuda de modelos cinéticos. El número de especies del plasma puede ser muy grande, sus concentraciones abarcan varios órdenes de magnitud, así como sus energías. Por otra parte, las especies inestables desaparecen rápidamente, una vez que la descarga está apagada, y debe ser estudiado "in situ". Los métodos más comúnmente empleados confían en espectrometría de masas, espectroscopia en diferentes regiones electromagnéticas y sondas eléctricas.

Algunas técnicas son adecuadas para estudiar muchas especies diferentes, pero carecen de sensibilidad para detectar las menos intensas; mientras que los procedimientos más específicos y potentes están restringidos a determinadas especies. Por lo tanto, varias técnicas complementarias deben utilizarse para un diagnóstico de plasma bastante completo. Por otro lado, los reactores de plasma experimentales están diseñados comúnmente para facilitar su caracterización con los más adecuados montajes, sin embargo, en los reactores industriales, el acceso al plasma a menudo es muy restringido.

Al ser intrínsecamente fuentes emisoras de luz, los plasmas pueden ser caracterizados primero que todo por espectroscopia de emisión. Esta técnica no intrusiva se ha utilizado tradicionalmente para identificar especies excitadas con alta selectividad y sensibilidad, y para determinar sus temperaturas; aunque las concentraciones absolutas, basarse en datos complejos, tales como secciones transversales excitación y las probabilidades de transición, son bastante difíciles de estimar. La actinometría permite la determinación de las concentraciones relativas de diversas especies, cuando se compara con una referencia (más comúnmente, un gas noble) introducido a muy baja concentración, mediante la comparación de las intensidades de las líneas específicas que tienen similares comportamientos de sus sección transversal de excitación por impacto electrónico.

  

Otro interés el estudio de la interacción de las diversas fuentes de plasmas con materiales (metales, polímeros, polvos, semiconductores, etc.); así como el estudio del efecto de los substratos en los procesos con plasma, la caracterización de la modificación superficial producida por los plasmas de películas delgadas con aplicaciones en celdas solares, como recubrimientos con mejores propiedades mecánicas-tribologías y químicas (resistencia al desgaste, fatiga y a la corrosión) y estudio de degradación de materiales poliméricos, biopoliméros y nanocompuestos.

  

Laboratorio de espectroscopia FTIR y espectrometría de masas:


Instrumentos dispersivos se emplean para emisiones visibles y ultravioletas (UV), y espectrómetros de transformada son más ventajosas para la región infrarroja, donde la radiación de fondo es mucho mayor que en los intervalos visible y UV, y los detectores menos sensibles. Las fuentes emisoras de luz como cuerpos negros en el IR y visible, o ciclotrones y lámparas deuterio en el UV, permiten el uso de los primeros instrumentos de espectroscopia de absorción de banda ancha. Concentraciones absolutas de las especies pueden ser casi directamente inferir a partir de mediciones de absorbancia, así como las temperaturas del gas. Fuentes de laser sintonizables de alta resolución disponible en la actualidad, combinada con configuraciones ópticas múltiples, son muy ventajosos para los estudios de absorción de las especies a muy bajas densidades, o cuando las transiciones de diferentes especies son muy cerca uno del otro. Láseres pulsados de alta potencia ​​han permitido el desarrollo de técnicas muy sensibles y selectivas, tales como fluorescencia inducida por láser e ionización multi-fotónica.

La espectrometría de masas, más frecuentemente espectrómetro de masas con cuádruplo está basado en la ionización por impacto de electrones y la detección de iones en función de su relación masa/carga, es una técnica versátil y bien establecida para detectar principalmente neutros. Estas especies son extraídas sin perturbar el plasma a través de un pequeño diafragma o una válvula fina orientada hacia el espectrómetro, situado en una cámara de vacío con bombeo diferencial. Sin embargo, la ionización disociativa de moléculas da lugar a patrones de fragmentación característicos que puedan causar un traslape de los picos de masa de diferentes moléculas de diferente origen y hacer la identificación de especies difícil, a pesar de los métodos numéricos actualmente disponibles para extraer esta información o el uso de precursores con diferente composición isotópica. Distinguiendo entre especies estables por sus temperaturas de condensación en programada espectrometría de masas de desorción ha mejorado recientemente la técnica en casos particulares.

La detección de radicales es especialmente estorbosa por la superposición de picos de masa procedentes de las señales mucho más grandes de las especies estables. Espectrometría de masas de enlace de iones con iones ligeros. Como le Li+, y el uso de energías de electrones por debajo del umbral de la ionización disociativa son alternativas útiles para evitar fragmentaciones.

  

Ellos actualmente han hecho la detección de los radicales en concentraciones muy bajas posibles, con un muestreo directo, o incluso que utilizan haces moleculares. Iones del plasma se pueden extraer directamente de la descarga y enfocados en el filtro de masas del espectrómetro, sin producir ionización por impacto electrónico, mediante el uso de lentes electrostáticas disponibles en espectrómetros de masas actuales de monitoreo de plasma. Estos espectrómetros también tienen analizadores de energía que últimamente han permitido la identificación de los iones por su distribución de energía.

  
  
  
  

Laboratorio de espectroscopia Raman:


La esencia de toda espectroscopia óptica consiste en hacer interactuar un haz de radiación electromagnética con un sistema cuyas características se quieren determinar. En términos generales, el haz saliente difiere del entrante por efecto de esta interacción. A partir de las modificaciones sufridas por el haz entrante se puede, en principio, obtener información sobre la estructura del sistema bajo estudio. En algunos casos, la interpretación de tales cambios puede generar un modelo del sistema, como ocurrió en el experimento de Rutherford (aunque, en ese caso, el haz entrante era de partículas). Por otra parte, si ya se cuenta con un modelo general del sistema, el estudio de las modificaciones en el haz entrante permite obtener información cuantitativa asociada con los procesos internos del sistema, así como detalles no contemplados en el modelo general.

Consecuentemente, primero se describirá el mecanismo de interacción de la radiación con la materia. La espectroscopia Raman es una técnica fotonica de alta resolución que proporciona en pocos segundos información química y estructural de casi cualquier material o compuesto orgánico y/o inorgánico permitiendo así su identificación. El análisis mediante espectroscopia Raman se basa en el examen de la luz dispersada por un material al incidir sobre él, un haz de luz monocromático. Una pequeña porción de la luz es dispersada inelásticamente experimentando ligeros cambios de frecuencia de la luz incidente. Se trata de una técnica de análisis que se realiza directamente sobre el material analizar sin necesitar este ningún tipo de preparación especial y que no conlleva ninguna alteración de la superficie sobre la que se realiza el análisis, es decir, es no-destructiva..

  
     
líneas de investigación
  • Diagnostico de plasmas luminiscentes.
    • Electrical and optical characterization of pulsed plasma of N2-H2. Martínez H. and Yousif F. B. European Physics D46, 493 (2008).
    • Diagnostics of parameters by optical emission spectroscopy and Langmuir probe in a discharge of Ar/N2/CH4 ternary mixture. Guerrero A., Salazar-Flores L., Torres-Segundo C., Martínez H., Reyes P. G. and Castillo F., Journal of Physics: Conference Series 370, 012047-4, (2012).
  • Estudio de plasmas luminiscentes de interés atmosférico y astrofísico.
  • 1. DC discharge experiment in a Ar/N2/CO2 ternary mixture: a laboratory simulation of the Martian ionosphere`s plasma environment, García-Cosió G., Martínez H., Calixto-Rodríguez M., Gomez A., Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer 112 (2011) 2787-2793.

    2. Langmuir probe and optical emission spectroscopy studies of low-pressure gas mixture of CO2 and N2, Méndez-Martínez E. F., Reyes P.G., Osorio-González D., Castillo F. and Martínez H., Plasma Science and Technology 12(3), 314-319 (2010).

  • Estudio de plasmas luminiscentes de líquidos.
  • 1. CH2Cl2 thin film formation on low-pressure DC plasma discharge, H. Martinez, O. Flores, B. Campillo, A. Gomez, L. Salazar-Flores and J.C. Poveda, Radiation Effects and Defects in Solids, en prensa (2012).

  • Estudio de la interacción de plasmas con superficies y degradación de hidrocarburos por plasmas.
  • 1. Asphaltene erosion process in air plasma: emission spectroscopy and surface analysis for air-plasma Reactions, Martínez H., Flores O., Poveda J.C. and Campillo B., Plasma Science and Technology 14, 303-311 (2012).

    2. Asphaltene surface erosion in air plasma, Villa M., Calixto-Rodríguez M., Martínez H., Poveda J.C., Reyes P.G., and Altuzar P., Plasma Science and Technology 12(1), 81-86 (2010).

  • Modificación superficial producida por los plasmas de películas delgadas con aplicaciones en celdas solares.
  • 1. Modifications in SnS thin films by plasma treatments, Martínez H., Avellaneda D., Nuclear Instruments and Methods B B272, 351-356 (2012).

    2. Optical and electrical characterization of AglnS2 thin films deposited by spray pyrolysis, Calixto-Rodríguez M., Martinez H., Calixto M.E., Peña Y., Martínez-Escobar D., Tiburcio-Silver A., Sánchez- Juárez A., Materials Science and Engineering B174, 253-256 (2010).

  • Estudio de la interacción de plasmas con monómeros y polímeros.
  • 1. M. E. Romero-Guzman, O. Flores, A. Flores, A. Romo-Uribe, B., Alvarado- Tenorio and B. Campillo. Cold-draw induced microstructure in PVC-bentonite nanocomposites. Polymer Advanced Technologies. 2009, 20 1-11.

    2. Romo-Uribe A., Flores O., Campillo B. and Flores A. Role of Microfillers on Molecular Orientation and Mechanical Properties of ThermotropicCopolyester. PolymericMaterials: Science&Engineering 2011, 105, 1033.

    3. Emission Spectroscopic Analysis of Poly(3-octyl thiophene) Exposed to Plasmas, Rodríguez-Lazcano Y. and Martínez H., Journal of Applied Polymer Science 105(5), 2947-2954 (2007).

    4. Comparative study on decomposition process of N-Isopropylacrylamide in He, N2 and air plasmas, Martínez H., Rodríguez-Lazcano Y. and Castillo F., Plasma Sources Science and Technology 16(3), 427-433 (2007).

  • Estudios de oxidación con plasmas.
  • 1. Oxidation Performance of Mo3Si with Al Additions, Rosales I., Martínez H., Bahena D., Ruiz J.A., Guardian R., Colin J., Corrosion Science 51, 534538 (2009).

  • Estudio teórico-experimental de interacciones ión-átomo.
  • 1. Absolute differential and total cross sections for neutral fragments from dissociative collisions of triatomic hydrogen like ions in He, Yousif F.B., Fuentes B.E., Martínez H., Journal of Physics B: Atomic, Molecular & Optical Physics. 43 (2010) 235206.

PROYECTOS VIGENTES
INFRAESTRUCTURA
COLABORACION INSTITUCIONAL
  • UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO
  • UNIVERSIDAD MICHOACANA DE SAN NICOLAS DE HIDALGO
  • UNIVERSIDAD AUTONOMA DEL ESTADO DE MORELOS
  • CINVESTAV, UNIDAD QUERETARO
  • UNIVERSIDAD AUTONOMA DE NUEVO LEON
  • UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA
  • INTEVEV-VENEZUELA
  • Colaboración con otras dependencias de la UNAM

  • INSTITUTO DE CIENCIAS NUCLEARES
  • FACULTAD DE CIENCIAS
  • FACULTAD DE QUIMICA.
  • INSTITUTO DE INVESTIGACIONES EN MATERIALES
PUBLICACIONES RECIENTES

Artículos en revistas con refereo indizadas en el ISI

J. Vergara, C. Torres, E. Montiel, A. Gómez, P. G. Reyes and H. Martínez, Degradation of the textile dye AB 52 in an aqueous solution by applying a plasma at atmospheric pressure, IEEE Transactions on Plasma Science 45 (3), 479-484  (2017)  ISSN: 0093-3813.
Victor Contreras, Jan Lonnqvist, Juha Toivonen, “Detection of single microparticles in airflows by edge-filter enhanced self-mixing interferometry” Optics Express 24(8) (2016), 8886-8894.
Moreno-Garcia H., Messina S., Calixto-Rodriguez M., Martínez HEffects of Na incorporation and plasma treatment on Bi2S3 ultra-thin layers. Thin Solid fIlms. 2016.  
 P. G. Reyes, A. Gómez, H. Martínez, O. Flores, C. Torres, and J. Vergara. Characterization of Ethanol Plasma Glow Discharge, Decomposition in Several Species and Solid Film Formation. IEEE Transactions on Plasma Science, Vol. 44, NO. 12, December 2016, 2995-3000.
Rosales I., Martinez H., Guardian R. Mechanical performance of thermally post-treated ion-nitrided steels, Applied Surface Science 371 (2016) 576–582. 
Yousif F.B.; Solid films B., Vasquez F., Martinez H., Rivera M., Rodriguez J. Characterization of Ar-O2 dc Discharge employing Langmuir probe in conjunction with photo-detachment. IEEE Transactions on Plasma Science 44 (2016) 1150-1154. ISSN: 0093-3813
López-Patíño, Fuentes B.E., Yousif F.B., MartínezLow energy ionization and fragmentation cross sections for H+ impact on N2 and O2. International Journal of Mass Spectrometry 405 (2016) 59-63. ISSN: 1387-3806
Hernández R.R., Torres-Islas A., Serna S., Bedolla A., Molina A., Colín J., Martínez H. Corrosion behavior of 18Cr-18Mn hot-forged and plasma-nitrided steel. Journal of Advanced Electrochemistry 2 (4), 117–120 (2016).
Rojano-Molina Ma.G., Domínguez-Díaz M., Martínez-Valencia H., Escocia-García J. and Fabiola Balderas-Valadez R., The Hydrophilic to Superhydrophilic Change Induced by Polyhydroxybutyrate in Polyethylene glycol: Polyhydroxybutyrate Electrospun Samples by Plasma Treatment, MRS Advances 1 (29), 2125-2131 (2016).
Fuentes B.E., López-Patiño J., Yousif F.B., Martínez HIonization and fragmentation of CH4 by proton impact, International Journal of Mass Spectrometry 411, 21-26 (2016) ISSN: 1387-3806 
CASTILLO-Ruben, CAMPILLO-Bernado, ROMO-Angel. Incorporación de nanopartículas de SiO2 no modificadas, como nanorellenos a una matriz poliacrílica. ISSN: 2410-3950, , Revista de Sistemas Experimentales ECORFAN, Vol 2., Pag. 66-70.
 
HERNANDEZ, Oscar, CAMPILLO, Bernardo y ROMO, Angel. Propiedades termo-mecánicas de nanocompuestos poliacrílicos-montmorillonita,  Propiedades termo-mecánicas de nanocompuestos poliacrílicos-montmorillonita. Revista de Sistemas Experimentales, ECORFAN 2015, 2-2: 77-81, ISSN 2410-3950.
 
HERNANDEZ, Mireya, CAMPILLO, Bernardo y ROMO, Angel. Estudio de la incorporación de nanopartículas inorgánicas en una matriz polimérica, ISSN 2410-3950, , Revista de Sistemas Experimentales, ECORFAN (2015), Vol. 2, Núm. 2, Pág 71-76.
E. López-Martínez, H. J. Vergara-Hernández, O. Flores, B. Campillo. Hydrogen Diffusivity in the Welding Zone of Two High Strength Experimental Microalloyed Steels. ISIJ International 01/2015; 55(11).
J. C. Poveda, O. Flores, H. Martinez, B. Campillo and F. B. Yousif. LOW PRESSURE CH2Cl2 PLASMA DISCHARGE. JOURNAL OF ADVANCES IN PHYSICS Vol.8, No.3, may 2015.
Hernandez, Oscar, Campillo, Bernardo y Romo, Angel. Propiedades termo-mecánicas de nanocompuestos poliacrílicos-montmorillonita. Revista de Sistemas Experimentales 2015, 2-2: 77-81, ECORFAN, ISSN 2410-3950
Victor Contreras, Jan Lonnqvist, Juha Toivonen, “Edge Filter Enhanced Self-Mixing Interferometer” Optics Letters, 40 (2015), 2814-2817.
R. Sangines, V. Contreras, H. Sobral, A. Robledo-Martinez, “Optimal emission enhancement in Orthogonal Double Pulse Laser Induced Breakdown Spectroscopy”, Spectrochimica Acta part B 110 (2015), 139-145.
 S. Villalobos, F. Castillo, O. Flores, P. G. Reyes, H. MartínezOptical and electrical characterization of C3H6O/Ar glow discharge. Journal of Physics: Conference Series 591 (1), 012063, 2015.

F. Castillo, H. Martínez, ICF-UNAM, J.J.E. Herrera, ICN-UNAM; G. Ramos, CICATA-IPN.  The plasma focus as a tool for plasma-wall-interaction studies; Journal of Physics, 591, 012031, 2015. 
 

Artículos en revistas con refereo no indizadas

Julio C. Villalobos, Sergio A. Serna, Bernardo Campillo, Osvaldo Flores and Edgar Lopez. Acero microaleado experimental sometido a tratamientos térmicos de revenido y su efecto sobre la fragilización por hidrógeno/ Experimental microalloyed  steel subjected to tempering heat treatments and its effect on hydrogen embrittlement. Revista: I+D Tecnológico IDTEC| Vol. 12, n.° 1, enero - junio 2016, p. 16-23.
Edgar López Martínez, Sergio Serna, Osvaldo Flores and Bernardo Campillo. Microestructura y nanoindentación de la zona de la soldadura de un acero microaleado experimental/ Microstructure and nanoindentation of the welding zone of an experimental microalloyed steel. Revista: I+D Tecnológico IDTEC| Vol. 12, n.° 1, enero - junio 2016, p. 42-48.
 

Artículos in extenso de memorias de congresos y procedings

M L Hernanvez-Vargas, A Romo-Uribe and J Baghdachi, Influence of nanoparticle morphology on reaction kinetics, particle size and rheology in acrylic latex. Mater. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 1. 2015. Materials Research Society.  
R Castillo Pérez, A Romo Uribe, J Baghdachi, Dynamic mechanical analysis and morphology of nanostructured acrylic coatings. Mater.Res.Soc. Symp. Proc. vol. 1767. 2015 Materials Research Society.

Capítulos de libros

Román A. M., Galindo R., Campillo B., I. Puente, Martínez H., Flores O. Nitruración iónica de pernos de anclaje para concreto y su comportamiento mecánico a carga por impacto. Tercer Congreso Multidisciplinario de Ciencias Aplicadas en Latinoamérica, COMCAPLA 2016. 6 al 9 de diciembre, La Habana, Cuba.
 
Ignacio Alvarez Torres, Remigio Cabrera-Trujillo, Maria del Carmen Cisneros Gudiño, Horacio Martinez Valencia y Rocio Jauregui Renau, CAPITULO: La Física Atómica, Molecular y Óptica en México, LIBRO: La Física en Mexico Volumen Unico, pags, 293-302 (2016).

 

Divulgación o educación

Ciencia detrás de la historia de un tumor, Martínez Valencia, Horacio, La Unión de Morelos, lunes 28 de Noviembre de 2016,  Págs. 18 y 19.