Localization in fractal and multifractal media

The propagation of waves in highly inhomogeneous media is a problem of interest in multiple fields including seismology, acoustics and electromagnetism. It is also relevant for technological applications such as the design of sound absorbing materials or the fabrication of optically devices for multi-wavelength operation. A paradigmatic example of a highly inhomogeneous media is one in which the density or stiffness has fractal or multifractal properties. We investigate wave propagation in one dimensional media with these features. We have found that, for weak disorder, localization effects do not arrest wave propagation provided that the box fractal dimension D of the density profile is D < 3/2. This result holds for both fractal and multifractal media providing thus a simple universal characterization for the existence of localization in these systems. Moreover we show that our model verifies the scaling theory of localization and discuss practical applications of our results.Comment: 4 pages, 5 figure

Capsize of polarization in dilute photonic crystals

We investigate, experimentally and theoretically, polarization rotation effects in dilute photonic crystals with transverse permittivity inhomogeneity perpendicular to the traveling direction of waves. A capsize, namely a drastic change of polarization to the perpendicular direction is observed in a one-dimensional photonic crystal in the frequency range $10\div 140$ GHz. To gain more insights into the rotational mechanism, we have developed a theoretical model of dilute photonic crystal, based on Maxwell's equations with a spatially dependent two dimensional inhomogeneous dielectric permittivity. We show that the polarization's rotation can be explained by an optical splitting parameter appearing naturally in Maxwell's equations for magnetic or electric fields components. This parameter is an optical analogous of Rashba like spin-orbit interaction parameter present in quantum waves, introduces a correction to the band structure of the two-dimensional Bloch states, creates the dynamical phase shift between the waves propagating in the orthogonal directions and finally leads to capsizing of the initial polarization. Excellent agreement between theory and experiment is found.Comment: 11pages,6figure

Bloch states in light transport through a perforated metal

Light transport in a metal with two-dimensional hole arrays is considered. Analytical expression for a transmission coefficient in periodic, isolated and disordered cases are derived, assuming the existence of waveguide modes transverse tunneling in two-dimensional plane perpendicular to traveling direction of light. The one dimensional case of periodic holes, due to its simplicity, is investigated in detail. In the dilute metal regime, when metal fraction is small, our numerical study of the transmission coefficient of central diffracted wave indicates the existence of a minimum which is completely independent of an incident wavelength. Further increasing of metal fraction leads to the unusual monotonic increasing of central diffracted wave transmission. The role of the surface plasmons is discussed.Comment: 14pages, 2figure

Anderson transition in systems with chiral symmetry

Anderson localization is a universal quantum feature caused by destructive interference. On the other hand chiral symmetry is a key ingredient in different problems of theoretical physics: from nonperturbative QCD to highly doped semiconductors. We investigate the interplay of these two phenomena in the context of a three-dimensional disordered system. We show that chiral symmetry induces an Anderson transition (AT) in the region close to the band center. Typical properties at the AT such as multifractality and critical statistics are quantitatively affected by this additional symmetry. The origin of the AT has been traced back to the power-law decay of the eigenstates; this feature may also be relevant in systems without chiral symmetry.Comment: RevTex4, 4 two-column pages, 3 .eps figures, updated references, final version as published in Phys. Rev.

Diagnostic system failure functional fuel cells through virtual instrumentation and signal processing

Emilio Contreras, Universidad APEC, República Dominicana; Yrvin Rivera, Universidad APEC, República Dominicana; Alvin Rodríguez, Universidad APEC, República Dominicana.Este proyecto de investigación se fundamenta en las Celdas de Combustibles (CC) de membrana de intercambio protónico (PEM), como elemento de producción de energía renovable limpia. En este trabajo de investigación se espera desarrollar algoritmos y técnicas que permitan hacer diagnósticos sobre los fallos que presentan en su funcionamiento las celdas, los cuales no son predecibles. Se plantea que, mediante el uso de software y hardware, se puede caracterizar y generar un modelo capaz de simular el comportamiento electroquímico de la celda de combustible. Para lograr estos objetivos formulados se instalará una celda de 4.5 kW en un área dedicada exclusivamente para estudiar el comportamiento bajo condiciones controlables de los parámetros de funcionamiento de la celda. Los resultados de las pruebas serán capturados utilizando instrumentación virtual y registrada en una base de datos integrada a un sistema computacional, los cuales servirán para diseñar y validar el modelo que define la celda. Como estrategia metodología esta investigación se divide en tres etapas; de las cuales, este trabajo aborda las dos primeras etapas con sus resultados y se plantea la tercera como una expansión futura. Los resultados esperados son: la creación de un Centro de energía renovable localizado en el Campus de Ingeniería de la Universidad APEC, la instalación de la celda de combustible instalada y el diseño de la instrumentación virtual para la captura de información que permitan validar los hallazgos de los estudios sobre las fallas funcionales de la celda PEM. // Abstract: This research project is based on fuel cells (FC) of proton exchange membrane (PEM), as an element of production of clean renewable energy. In this research is expected to develop algorithms and techniques to make diagnoses on the failures that occur in the cells operation, which are not predictable. It is stated that by using software and hardware, can be characterized and generate a model that can simulate the electrochemical behavior of the fuel cell. To achieve these objectives formulated a cell of 4.5 kw will be installed on a dedicated exclusively to study the behavior under controlled conditions of the operating parameters of the cell area. The test results will be captured using virtual instrumentation and recorded in a database integrated with a computer system which will be used to design and validate the model that defines the cell. As a strategy this research methodology is divided into three stages, this paper addresses the first two stages with their results and the third is planned as a future expansion. Expected results at this stage are: the establishment of a Renewable Energy Center located on the campus of Engineering at the University APEC, the installation of the fuel cell, the design and installation of virtual instrumentation to capture information to validate the findings of studies on the functional failures of the PEM cell.Universidad APEC (UNAPEC)

Comparacion de tecnicas de vibracion transversal y longitudinal en la obtencion del modulo de elasticidad dinamico

126 p.En esta memoria se comparo de manera preliminar, dos técnicas no destructivas, alternativas a los métodos estáticos tradicionales, las cuales permiten la determinación del modulo de elasticidad dinámico, haciendo uso de las propiedades vibracionales de la madera. Las técnicas consideradas fueron las de vibraciones longitudinales y transversales. La primera hace uso de la vibración longitudinal de ondas, en tanto que en la segunda, las vibraciones se producen en sentido perpendicular al largo de la pieza. Los ensayos se realizaron en dos grupos de piezas de Pino radiata, uno libre de defectos y otro que contemplaba la presencia de nudos y fibras desviada. Los resultados señalaron que las técnicas fueron bastante precisas, al existir repetitividad en las lecturas del modulo de elasticidad. Ambos módulos disminuyeron su valor con el aumento del contenido de humedad, dentro del rango higroscópico. En tanto que sobre el punto de saturación de las fibras el modulo generado por la técnica de vibraciones longitudinales mostró señales de aumentar su valor con la humedad. Se encontró que los módulos están pobremente correlacionados, con la densidad de referencia a contenido de humedad constante y con la desviación de la fibra. Sin embargo, las pruebas realizadas para determinar la sensibilidad de las técnicas a la presencia de nudos y fibra desviada, señalaron que ambas son capaces de reflejar la presencia de estos. En la mayoría de las piezas el modulo obtenido por vibraciones longitudinales resulto superior al generado por vibraciones transversales, esta diferencia se incremento con el contenido de humedad y fue mayor en piezas que contenían defectos. Se observo una fuerte correlación entre el modulo generado mediante vibraciones transversales y el obtenido por vibraciones longitudinales. La asociación fue mayor en piezas con defectos y a diferencia de piezas libres de defectos se vio mejorada con el incremento de la humedad

Efecto de la aplicacion de altas temperaturas sobre la capacidad mecanica de la madera aserrada lateral de Pinus radiata D. Don.

120 p.El objetivo principal de este estudio fue determinar la incidencia de la temperatura en el proceso de secado sobre algunas propiedades mecánicas de madera aserrada lateral de Pinus radiata D. Don. Para esto se sometió madera adulta de 514" de espesor a dos tipos de tratamientos. El primero de ellos correspondió a secado convencional, con una temperatura de bulbo seco de 90° C y el otro de secado a alta temperatura de 120° C. Las propiedades estudiadas fueron flexión estática (Iímite de proporcionalidad, modulo de ruptura, modulo de elasticidad) y compresión paralela (modulo de ruptura). Los resultados obtenidos de las propiedades mecánicas, se sometieron a un análisis estadístico el que permitió verificar si existió o no diferencia entre los tratamientos, para cada una de las propiedades a los niveles 95% y 99% de significación estadística. Los resultados en general indicaron que no existe diferencia significativa a los niveles de 95% y 99% entre los valores de secado convencional y alta temperatura, es decir no hay incidencia de la temperatura en las propiedades mecánicas de madera adulta de pino radiata