PROGRAMA DE APOYO A PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN E INNOVACIÓN TECNOLÓGICA IN115814

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1 PROGRAMA DE APOYO A PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN E INNOVACIÓN TECNOLÓGICA DATOS GENERALES Clave del proyecto: Título: IN Etapa: Informe Final 2014 Modalidad: Tema prioritario: Tipo proyecto: Disciplina: Especialidad: Adscripción del proyecto: Duración: Palabras clave: Situación: Estudio de policristales y detección por luminiscencia estimulada de alimentos irradiados a) Proyecto de investigación Estudios de física, matemáticas, química y sus aplicaciones Interdisciplinario Física FISICA DEL ESTADO SOLIDO Instituto de Ciencias Nucleares 3 Años Defectos puntuales por radiación, Estado Sólido, Luminscencia estimulada por calor y OSL, Policristales sintéticos, Poliminerales cuarzo y feldespato Proyecto aprobado CANTIDADES ASIGNADAS Primer año: $ 247, Segundo año: $ 214, Tercer año: $ 220, Total: $ 682, TITULAR(ES) DEL PROYECTO Responsable: Adscripción: EPIFANIO CRUZ ZARAGOZA Instituto de Ciencias Nucleares Fecha de actualización: 25/04/2018 IN Informe Final 2014 Página 1 de 10

2 SÍNTESIS DEL PROYECTO Se propone continuar el desarrollo de una línea de investigación básica y aplicada sobre el estudio de la propiedad luminiscente de las fracciones inorgánicas poliminerales que contienen los alimentos irradiados de origen marino y especias vegetales terrestre. Se utilizarán minerales tales como cuarzo y feldespatos sódicos o potásicos que están normalmente adheridos en los alimentos marinos como los moluscos, en especias y hierbas. Las fracciones minerales de cuarzo sedimentario ohidrotérmico se obtendrán del camarón y calamar de origen Mexicano de alto consumo. Los poliminerales cuarzo y feldespatos son de tipo policristalino por lo que pueden contener defectos puntuales como de tipo vacancias, iones intersticiales, substitucionales, y en su banda gap se generan trampas eficientes para retener pares de defectos electrónicos, que a su vez pueden generarse por la interacción de la radiación ionizante con las muestras poliminerales. Las trampas o subniveles de energía, pueden tener distintos valores de los parámetros cinéticos tales como energía de activación, frecuencia y diferentes órdenes de cinética de recombinación de los defectos puntuales. A su vez los defectos atrapados en la banda gap y los iones impurezas pueden excitarse mediante estimulación óptica o térmica, a la primera se le conoce como estimulación ópticamente estimulada (OSL) y la segunda como luminiscencia térmicamente estimulada (TL). Ambas emisiones luminiscentes pueden ocurrir si el material policristalino ha sido expuesto a ciertas dosis, desde dosis relativamente bajas hasta altas del orden de kgy como las que interesa para fines de aplicación en preservación y esterilización de alimentos de alto valor comercial y consumo en el país. Se utilizarán distintas longitudes de onda; verde, azul e infrarrojo, para excitar a las muestras y obtener un mejor análisis de las componentes de las emisiones OSL, TL, afterglow (AG), que a su vez son generadas por la recombinación luminiscente de los defectos. Las emisiones del cuarzo y feldespatos permitirán realizar las comparaciones y determinaciones de las componentes correspondientes del mineral en las muestras de alimentos. Así también de la fotoluminiscencia (PSL) que permitirá identificar si una muestra fue o no expuesta previamente a la radiación y cuya metodología puede ser transferida a la industria como control de calidad de las dosis. También se montará y poner en marcha un equipo en diseño actual de radioluminiscencia (RL) con una fuente de radiación beta de dosis bajas que permitirá ayudar al análisis de la formación de los defectos puntuales durante la irradiación en las muestras sólidas policristalinas, y el estudio de defectos intrínsecos en la red se hará con catodoluminiscencia (CL). Las muestras a estudiar serán alimento marino; el camarón deshidratado y el calamar fresco capturados en el Océano Pacífico frente a Sonora y Baja California, ambos productos comerciales, así también la especia Canela, la hierba Mate de importación, y la Papa del centro del país, y algunas especias más que se adapten al estudio y sean ricas en cuarzo y feldespatos. Entre las propiedades luminiscentes se analizarán la respuesta OSL, TL, AG, PSL y RL de las muestras de alimentos mencionados, mejoras a un modelo cinético, así también la respuesta de fading y ante luz UV y del espectro solar para analizar el efecto en las fracciones minerales simulando el escenario de exposición natural. Este estudio también abrirá una nueva línea de investigación en dosimetría retrospectiva de sedimentos y alimentos procesados por radiación. Fecha de actualización: 25/04/2018 IN Informe Final 2014 Página 2 de 10

3 CONTRIBUCIÓN DE LA INVESTIGACIÓN El proyecto contribuye en la especialidad con dos partes importantes; por un lado la experimental sobre los métodos de luminiscencia térmicamente estimulada (TL) y ópticamente estimulada (OSL), y en la otra parte es en el trabajo básico a través de dos propuestas sobre el modelo de orden general y mixto y otro modelo reciente sobre trampas interactivas que se continuará todavía su desarrollo pero gracias al proyecto se logró ya enviar un primer artículo de este modelo que ha sido bien recibido en su arbitraje de pares. Claramente se tienen tres aspectos importantes de la contribución del proyecto: i). Se contribuye en la discusión de los procesos de luminiscencia de los compuestos policristalinos de interés como fluoruros, cloruros, óxidos y poliminerales naturales contenidos en los alimentos, así como en los métodos de luminiscencia para detección experimental de los alimentos irradiados comerciales de alto consumo en México. Por ejemplo, en medidas de radioluminiscencia (RL) hemos logrado determinar la contribución de los dopantes tanto en distintas concentraciones en la matriz de red huésped del material como en la dependencia de las temperaturas de sinterizado principalmente para encontrar las mejores emisiones tanto en intensidad luminiscentes estimuladas como en la mejora de sus señales TL y de OSL. La relación entre ambas emisiones ha sido en parte aclaradas por las emisiones RL. Buena parte de esta investigación sobre la influencia de la cantidad de iones dopantes tales como de tierras raras o metales transición serán abordados en el proyecto siguiente. Es decir, hemos contribuido de manera sustancial sobre esos efectos en el policristal pero aún no hemos agotado el estudio de los tipos de dopantes en los fósforos sintetizados en nuestro laboratorio. También es de mencionarse que la formación de recursos humanos para la investigación es muy importante por lo que en el proyecto se ha tratado de apoyar a los estudiantes, también se han logrado el diseño y montaje de equipos menores pero muy útiles como el de radioluminiscencia y de luminiscencia ópticamente estimulada, la adquisición de una fuente radiactiva y de blindajes que han venido permitiendo el éxito de los estudios en el proyecto. ii). Se han identificado sistemáticamente las fases estructurales que se forman en los policristales sintéticos, así también de las fracciones minerales contenidas en el alimento en estudio. También se contribuye al estudio de los parámetros cinéticos obtenidos mediante los modelos de cinética de las recombinaciones y que son provocados por la distribución de trampas en el gap de los compuestos y de la fracción mineral. Hemos encontrado también que la distribución de trampas en el gap son muy complejas, y no basta describir tal fenómeno solo con los métodos clásicos de primero, segundo u orden general, sino más bien requieren de mayor indagación lo cual abordaremos en un siguiente proyecto. Se ha logrado analizar las estructuras de las curvas de brillo correspondientes a distintas dosis bajas y altas, del orden de Gy hasta kgy. En casos de alimentos ricos en cuarzos como el camarón hemos encontrado que son detectables sus señales TL y de luminiscencia fotoestimulada PSL hasta dosis muy bajas como 3 Gy, pero no así en alimentos con alto contenido de carbonato de calcio CaCO3 como en el caso de cascarones de huevos comercial en México y en casos de silicatos mezclados con cuarzo las emisiones y detecciones TL, OSL y PSL se vuelven complicadas. De allí la necesidad de contar con compuestos sintéticos simples y complejos, que se ha iniciado y obtenidos las preparaciones, que ayudan a la discusión y a entender mejor el fenómeno de la luminiscencia estimulada en distintas redes del sólido expuesto a la radiación. iii). Se contribuye al conocimiento con disponibilidad de datos que incluyen los parámetros cinéticos y propiedades de la composición de las fracciones minerales e impurezas también, de los alimentos referidos procedentes de sitios ricos en cuarzos y feldespatos en el país. Se continúa generando un banco de datos de luminiscencia cuyo objetivo es ordenar las características luminiscentes de los alimentos de origen Mexicano y de importación de alto consumo con apreciable valor comercial. Las características dosimétricas que hemos encontrado de los poliminerales expuestos a la radiación ionizante y algunos a la no ionizante también los hacen buenos candidatos para determinaciones de dosis como dosis retrospectiva que pueden dar valores de dosis a las que un medio ambiente (vegetales, animales, humanos, ciudades, sitios específicos) pudiera exponerse en condiciones de eventos de ataques o accidentes nucleares. Sobre esta posibilidad de dosimetría retrospectiva lo abordaremos en otro próximo proyecto en el que se podremos trabajar con modelos cinéticos aún más desarrollados. Cabe señalar que los compuestos inorgánicos que hemos logrado sintetizar en el laboratorio han dado evidencias de tener propiedades tanto de TL como de OSL, es decir, se les puede agregar iones divalentes o trivalentes que impliquen trampas y centros de recombinación eficientes pero que se activan ante la estimulación con calor (TL) y/o con luz (OSL). Esto hace importante a los sólidos para fines de aplicaciones en dosimetría en donde faltan materiales compuestos con propiedades dosimétricas de TL y Fecha de actualización: 25/04/2018 IN Informe Final 2014 Página 3 de 10

4 OSL principalmente, que tengan aplicaciones en dosimetría de dosis clínicas y del medio ambiente, este proyecto contribuye en esa dirección también. Cabe decir también que otra de las contribuciones muy importantes de este proyecto ha sido la colaboración que se mantiene en actividades de investigación con colegas de las Universidades de Sonora, de la Autónoma de Puebla, del ININ, del CIEMAT España, Sapienza en Roma Italia, el Instituto de la Sanità en Roma, y de la Universidad de Buenos Aires-Tandil tendientes al estudio de métodos de detección de alimentos irradiados y el análisis de nuevos sólidos policristalinos con el objetivo de entender mejor los procesos de recombinación y emisión luminiscente. Finalmente, como comentario tenemos la necesidad de tener procedimientos seguros de identificación y control de dosis precisa para los productos comestibles para consumo interno y de exportación. Ello hace necesario continuar realizando investigación en el área de los alimentos en México, pues estos difieren en contenido de minerales y otras características propias a los producidos en países desarrollados como los de Europa, Asia o América del Norte, cuyas normativas son claras. En el Código Alimentarius de 1999, se han establecido métodos y la certeza de que los procedimientos y uso de la irradiación se desarrollen con un nivel de seguridad igual al de los países desarrollados y hoy día representa un reto para un país como México que debe competir en el mercado internacional. El desarrollo del proyecto ha permitido mantener a la UNAM como líder en México en el área de propiedades luminiscentes y detección de alimentos irradiados, cuyos métodos puede transferirse para su comercialización si hubiese interés en la industria o en el medio oficial para el control de calidad de algunos alimentos importados. Fecha de actualización: 25/04/2018 IN Informe Final 2014 Página 4 de 10

5 PARTICIPANTES INFORME FINAL NOMBRE TIPO DE PARTICIPANTE PROCEDENCIA ALICIA NEGRON MENDOZA Académico UNAM Instituto de Ciencias Nucleares CEDILLO DEL ROSARIO GUILLERMINA Alumno UNAM I. I. en Materiales CLARA ELISA SANCHEZ BARRERA Alumno UNAM Fac. Química CLAUDIO FURETTA Académico externo UNIVERSIDAD LA SAPIENZA ROMA. DAFNE RAMOS CORDOBA Alumno UNAM Fac. Química DALIA SELENE GOMEZ ACOSTA Alumno externo Facultad de Química UNAM EMANUELA BORTOLIN Académico externo ISTITUTO SUPERIORE DI SANITÀ (ISS), ROMA ERIKA ALEJANDRA GOMEZ CHAYRES Alumno UNAM Fac. Química GIULIANA CAROLINA ORDUÑA AMADO Alumno UNAM HECTOR OCTAVIO MURRIETA SANCHEZ Académico UNAM Fac. Química Instituto de Física ILIANA CELINA MUÑOZ PALMA Académico externo UNIVERSIDAD DE SONORA ISAAC MIRANDA ZAMORA Alumno UNAM Fac. Ciencias JESUS ROMAN LOPEZ Becario posdoctorales Instituto de Ciencias Nucleares JOSE MANUEL HERNANDEZ ALCANTARA Académico UNAM Instituto de Física JULIAN MARCAZZO VILLAR Académico externo UNIVERSIDAD DEL CENTRO DE LA PROVINCIA DE BUENOS AIRES KARINA GUADALUPE FAUSTINO FENTANEZ Alumno UNAM Fac. Química LETICIA SOMERA LEON Alumno UNAM I. I. en Materiales LITUANIA PEREZ CRUZ Alumno UNAM Fac. Química MARIA INES GIL TOLANO Becario posdoctorales Instituto de Ciencias Nucleares MARIA INES GIL TOLANO Académico externo UNIVERSIDAD DE SONORA MAYTE SARAI VALVERDE LABASTIDA Alumno UNAM Fac. Química PEDRO RAMON GONZALEZ Académico externo INSTITUTO NACIONAL DE INVESTIGACIONES NUCLEARES, ININ RODRIGO MELENDREZ AMAVIZCA Académico externo UNIVERSIDAD DE SONORA VALERY GREGORIVICH CHERNOV Académico externo UNIVERSIDAD DE SONORA Fecha de actualización: 25/04/2018 IN Informe Final 2014 Página 5 de 10

6 PRODUCTIVIDAD ARTICULOS CON ARBITRAJE Nombre de la revista Applied Radiation and Isotopes Título del artículo Luminescence detection and dose assessment of irradiated Yerba Mate (Ilex paraguariensis) tea leaves Dirección de descarga ISSN Factor de impacto Año de publicación 2015 DOI Difusión Internacional Idioma Inglés CLAUDIO FURETTA Coautor DAFNE RAMOS CORDOBA Coautor EPIFANIO CRUZ ZARAGOZA Coautor JESUS ROMAN LOPEZ Coautor JULIAN MARCAZZO VILLAR Coautor Nombre de la revista Applied Radiation and Isotopes Título del artículo Photostimulated luminescence detection and radiation effects on cinnamon (Cinnamomum zeylanicum) spice Dirección de descarga ISSN Factor de impacto Año de publicación 2015 DOI Difusión Internacional Idioma Inglés CLARA ELISA SANCHEZ BARRERA Coautor EPIFANIO CRUZ ZARAGOZA Coautor JULIAN MARCAZZO VILLAR Coautor MEMORIAS Nombre de la revista International Symposium on Solid State Dosimetry Título de la publicación Thermoluminescence and F centers of manganese doped NaCl and NaCl-KCl crystals exposed to gamma radiation ISSN Año de publicación 2015 Publicación de Investigación Sello editorial Universidad de Guanjuato Idioma Inglés EPIFANIO CRUZ ZARAGOZA Coautor HECTOR OCTAVIO MURRIETA SANCHEZ Coautor JESUS ROMAN LOPEZ Coautor JOSE MANUEL HERNANDEZ ALCANTARA Coautor LETICIA SOMERA LEON Coautor MARIA INES GIL TOLANO Coautor Fecha de actualización: 25/04/2018 IN Informe Final 2014 Página 6 de 10

7 Nombre de la revista International Symposium on Solid State Dosimetry Título de la publicación Synthesis and luminescence properties of KMgF3:Tm3+ fluoroperovskite ISSN Año de publicación 2015 Publicación de Investigación Sello editorial Universidad de Guanjuato Idioma Inglés EPIFANIO CRUZ ZARAGOZA Coautor HECTOR OCTAVIO MURRIETA SANCHEZ Coautor JOSE MANUEL HERNANDEZ ALCANTARA Coautor JULIAN MARCAZZO VILLAR Coautor LITUANIA PEREZ CRUZ Coautor Nombre de la revista International Symposium on Solid State Dosimetry Título de la publicación Thermoluminescence and radioluminescence properties of tissue equivalent Cu -doped Li2B4O7 for radiation dosimetry ISSN Año de publicación 2015 Publicación de Investigación Sello editorial Universidad de Guanjuato Idioma Inglés CLAUDIO FURETTA Coautor EPIFANIO CRUZ ZARAGOZA Coautor JULIAN MARCAZZO VILLAR Coautor Nombre de la revista International Symposium on Solid State Dosimetry Título de la publicación Stimulated luminescence property of Zn(BO2)2:TbCl3 ISSN Año de publicación 2015 Publicación de Investigación Sello editorial Universidad de Guanjuato Idioma Inglés CEDILLO DEL ROSARIO GUILLERMINA Coautor HECTOR OCTAVIO MURRIETA SANCHEZ Coautor JOSE MANUEL HERNANDEZ ALCANTARA Coautor JULIAN MARCAZZO VILLAR Coautor Fecha de actualización: 25/04/2018 IN Informe Final 2014 Página 7 de 10

8 DIFUSIÓN ORGANIZACIÓN DE EVENTOS ACADÉMICOS Tipo Congreso Nombre del evento XIII INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON SOLID STATE DOSIMETRY, 2014 Lugar CUSCO, PERU País Perú Difusión Internacional Institución UNAM, UNIVERSIDAD DE LOS ANDES, IPN MEXICO, UAM-I MEXICO, ININ Y OTRAS MAS EXTRANJERAS EPIFANIO CRUZ ZARAGOZA Organizador PEDRO RAMON GONZALEZ Ponente Tipo Coloquio Nombre del evento XV INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON SOLID STATE DOSIMETRY Lugar LEON, GUANAJUATO MEXICO País México Difusión Internacional Institución UNIVERSIDAD DE GUANAJUATO, UNIV AUTONOMA METROPOLITANA, IPN, UNAM, CONACYT ALICIA NEGRON MENDOZA Participante EPIFANIO CRUZ ZARAGOZA Organizador JESUS ROMAN LOPEZ Participante JULIAN MARCAZZO VILLAR Participante PEDRO RAMON GONZALEZ Organizador VALERY GREGORIVICH CHERNOV Participante Tipo Congreso Nombre del evento International Symposium on Solid State Dosimetry Lugar Tuxtla Gutiérrez Chiipas País México Difusión Internacional Institución Centro Internacional de Física Téorica, UAM, IPN, UNAM y UACH EPIFANIO CRUZ ZARAGOZA Organizador ERIKA ALEJANDRA GOMEZ CHAYRES Ponente JESUS ROMAN LOPEZ Participante MARIA INES GIL TOLANO Ponente PEDRO RAMON GONZALEZ Ponente Tipo Congreso Nombre del evento XIV INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON SOLID STATE DOSIMETRY Lugar CUSCO, ABRIL 2014 País Perú Difusión Internacional Institución ORGANISMO INTERNACIONAL DE ENERGIA ATOMICA, SOCIEDAD PERUANA DE RADIOPROTECCION, SOC.MEXICANA DE IRRADIACION Y DOSIMETRIA, INSTITUTO PERUANO DE ENERGIA NUCLEAR, UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO, CONSEJO NAL.CYT E INNOVAC TECNOLOGICA Fecha de actualización: 25/04/2018 IN Informe Final 2014 Página 8 de 10

9 CLAUDIO FURETTA Participante DAFNE RAMOS CORDOBA Participante EPIFANIO CRUZ ZARAGOZA Organizador ERIKA ALEJANDRA GOMEZ CHAYRES Participante JESUS ROMAN LOPEZ Participante JULIAN MARCAZZO VILLAR Participante PEDRO RAMON GONZALEZ Participante Fecha de actualización: 25/04/2018 IN Informe Final 2014 Página 9 de 10

10 FORMACIÓN DE RECURSOS HUMANOS Nombre CLARA ELISA SANCHEZ BARRERA Título de la tesis ANALISIS Y DETECCION POR TERMOLUMINISCENCIA Y FOTOLUMINISCENCIA DE CANELA (Cinnamomum zeylanicum) Nivel Licenciatura Fecha de titulación 21/08/2014 Nombre DAFNE RAMOS CORDOBA Título de la tesis DETECCION TERMOLUMINISCENTE Y FOTOLUMINISCENTE DE LA FRACCION INORGANICA IRRADIADA DE LA YERBA MATE (Ilex paraguariensis) Nivel Licenciatura Fecha de titulación 10/06/2014 Nombre ERIKA ALEJANDRA GOMEZ CHAYRES Título de la tesis SINTESIS Y TERMOLUMINISCENCIA DEL CaF2 DOPADO CON IONES DE CERIO PARA APLICACION EN DOSIMETRIA DE LA RADIACION Nivel Licenciatura Fecha de titulación 16/01/2015 Nombre GIULIANA CAROLINA ORDUÑA AMADO Título de la tesis Análisis luminiscente (TL, PSL) de cascarón de huevo comercial irradiado Nivel Licenciatura Fecha de titulación 23/11/2016 Nombre KARINA GUADALUPE FAUSTINO FENTANEZ Título de la tesis Propiedad y detección termoluminiscente de Ostra Mexicana irradiada Nivel Licenciatura Fecha de titulación 30/11/2016 Nombre LETICIA SOMERA LEON Título de la tesis Propiedades de termoluminiscencia de materiales cristalinos NaCl y NaCl-KCl impurificados con ion Manganeso irradiados Nivel Maestría Fecha de titulación 22/06/2016 Nombre LITUANIA PEREZ CRUZ Título de la tesis Síntesis, caracterización y propiedades de dosimetría termoluminiscente de NaMgF3 y KMgF3 impurificados con iones de tulio Tm3+ Nivel Maestría Fecha de titulación 24/05/2016 Nombre MAYTE SARAI VALVERDE LABASTIDA Título de la tesis Preparación de MgO:Mn y su propiedad termoluminiscente para dosimetría Nivel Licenciatura Fecha de titulación 23/06/2016 Fecha de actualización: 25/04/2018 IN Informe Final 2014 Página 10 de 10