Sensores Plasmónicos: Conceptos y Aplicaciones

Un sensor plasmónico emplea la resonancia de plasmones de superficie para detectar con alta sensibilidad variaciones de parámetros físicos en el medio circundate. Estos plasmones de superficie son oscilaciones colectivas de electrones en una interfaz entre un metal y un dieléctrico, generados por la interacción de la luz con dicha frontera. En un sensor plasmónico típico, se utiliza una capa delgada de metal depositada sobre un sustrato dieléctrico. Cuando la luz incide sobre esta estructura, se produce una interacción entre los plasmones de superficie y el campo electromagnético de la luz. Esta interacción puede ser influenciada por cambios en la composición, densidad o índice de refracción del entorno cercano al sensor. Una forma de aplicar la resonancia del plasmón a un sisema de sensado es por medio de sus propiedades como la reflectancia o la transmitancia de la luz, y pueden ser medidas y utilizadas para determinar la presencia o concentración de analitos en la muestra. Los sensores plasmónicos son especialmente útiles en aplicaciones de detección química, biológica y ambiental, donde se busca detectar moléculas específicas o monitorear cambios en el entorno.

Estudio de la relación molar de Cl/Br para la obtención de nano-hojas de perovskita ($CsPbX_{3}$, X = Cl/Br)

Las nano-hojas de perovskita de haluros metálicos ($CsPbX_{3}$, X = Cl/Br) son un material de interés por sus propiedades ópticas, electrónicas y estructurales, lo que indica un material potencial en diversas aplicaciones como en dispositivos fotovoltaicos y biosensores. Ahora bien, las nano-estructuras de perovskita de bromuro de cesio y plomo ($CsPbBr_{3}$) otorgan estabilidad, el cual es un parámetro que influye en la reproducibilidad. De esta manera, integrar el átomo de Br en la estructura garantiza una mayor durabilidad. De esta manera, en el presente trabajo se estudió el efecto de la relación molar entre Cl y Br para la obtención de nano-hojas con estructura perovskita por el método de Inyección Coloidal en caliente. Las nano-hojas fueron sintetizadas por inyección en caliente variando la relación molar de Cl:Br, utilizando 1-octedeceno como solvente, así como ácido oleico y oleilamina como agentes ligantes. La reacción se llevó a cabo a 150 °C. El producto obtenido fue caracterizado por las técnicas de Espectroscopia de absorción UV-vis, Espectroscopia de Fluorescencia, Microscopía Electrónica de Barrido (MEB) y Difracción de Rayos X (DRX). Los resultados obtenidos de la caracterización óptica dieron valores de absorción y emisión en el rango de 400 a 460 nm indicaron un efecto significativo de la relación molar Cl:Br con respecto a estudios previos. Mediante MEB, se corroboró la morfología, distribución y tamaño promedio de las nano-hojas. Por otro lado, la estructura cristalina de perovskita fue confirmada por DRX. En conclusión, se obtuvieron nano-hojas con estructura perovskita con tamaño promedio lateral de 1 x 1 µm y un grosor menor a 100 nm. Las propiedades ópticas mostraron que a mayor concentración de Br, la absorción y emisión se recorre a longitudes de onda más largas. Por consiguiente, las propiedades de este material sugieren que las nano-hojas son un candidato prometedor para su posible aplicación en celdas solares.

Optimización del crecimiento de micro estrellas de óxido de cobre

En el presente trabajo, se muestra un estudio del crecimiento de micro estrellas de óxido de cobre, sintetizadas por un método simple de reducción química a temperatura ambiente. El crecimiento de la forma de estrella se promovió por la relación molar existente entre el agente reductor (NaBH4) y la sal precursora (CuCl2), utilizando como solvente etanol: agua en una relación 1:1. Los productos obtenidos fueron caracterizados por Espectroscopia de absorción ultravioleta-visible (UV-vis) para identificar la banda de absorción característica de la formación de solidos de Cu2O. Por difracción de rayos X (DRX), para identificar la estructura cristalina. Así como por Microscopía electrónica de barrido (MEB), por la cual se identificó la forma, distribución y tamaño de las nanoestructuras. Los resultados indican la obtención de micro estrellas de óxido de cobre con un tamaño promedio de 250 nm y con puntas de tamaño promedio igual a 40 nm.

Respuesta Mecánica de aleaciones de Alta Entropía FeNiCrCoAl: Bulto y Nanopartícula

Los AAE son materiales metálicos que contienen múltiples especies químicas en proporciones similares entre sí, lo que les da propiedades mecánicas innovadoras. Estas aleaciones a nanoescala pueden exhibir propiedades diferentes a las de las mismas aleaciones en bulto. En este trabajo se ha investigado la respuesta mecánica ante la compresión en nanopartículas y materiales bulto, para la aleación FeNiCrCoAl. La investigación se basó en la implementación de simulaciones de Dinámica Molecular utilizando el software LAMMPS, con un potencial de interacción del tipo EAM; principalmente la fase FCC, sin embargo se sabe de la aparición de fases ordenadas FCC L12 y BCC B2 para este sistema, según reportes experimentales. La respuesta mecánica a la compresión es caracterizada a través del estudio de las curvas de tensión-deformación tanto para nanopartícula como para el bulto; los resultados muestran un endurecimiento bastante notable en la compresión en bulto para altos valores de deformación, mientras que el limite elástico sucede a valores de deformación similares a los de las nanopartículas. El análisis de dislocaciones revela la formación de fallas de apilamiento con claras diferencias entre los dos tipos de sistema con las FA en bulto formándose en planos paralelos mientras que en las nanopartículas las FA aparecen en planos no paralelos con formaciones tipo ‘V’. Por otro lado, un análisis de orientación con el método de Polyhedral template matching muestra la formación de nanotwins tanto en la nanopartícula como en el bulto. Además se usó el método de Geometric Phase Analysis (GPA) para obtener mapas de deformación local que puedan ser comparados con datos experimentales de espectroscopia, y se obtuvieron mapas de esfuerzos locales usando la definición de stress de von Misses, con el propósito de correlacionar el stress local con la composición, lo que puede ser de gran utilidad para la interpretación de imágenes de microscopía electrónica de alta resolución.

Electrical characterization of ultra-thin Al2O3 based MIS capacitors from 300 K to 3.6 K and their use as Josephson junctions in superconducting qubits

In this work, results of the electrical characterization of Al/Al2O3/Si metal-insulator-semiconductor (MIS) capacitors are presented. In the fabrication of the devices, atomic layer deposition (ALD) was used to deposit aluminum oxide films with thicknesses of 6 and 2 nm on silicon wafers, e-beam evaporation and photolithography were used to deposit and pattern the aluminum electrodes. With the help of a closed-cycle cryostat system, electrical measurements were performed on the devices going from room temperature down to a 3.6 K base temperature. Current-voltage curves were obtained to study the charge transport through the thin aluminum oxide films. The conduction mechanisms that allow current to travel through the insulator were identified, being Poole-Frenkel emission and Fowler-Nordheim tunneling the predominant mechanisms in the 6 nm aluminum oxide and direct quantum tunneling in the 2 nm aluminum oxide. The analysis of the energetic parameters associated to these conduction mechanisms and their temperature dependance is shown. The aluminum resistivity was also measured throughout the whole temperature range using Kelvin resistors. A linear decrease of resistivity with temperature was observed down to 50 K, when a minimum resistivity value was reached. These experiments were performed as part of the development of a fabrication process for Al/Al2O3/Al metal-insulator-metal structures to be used as Josephson tunnel junctions for superconducting qubits. The MIS capacitors here described are a reference structure in which the aluminum oxide is deposited on the uniform and near defect-free surface of a silicon wafer, allowing a detailed electrical study of the insulator and the optimization of process parameters to minimize defects both in the bulk of the insulator and in the insulator-metal interface. This is important to avoid the formation of quantum two-level systems that have a negative impact on Josephson junction-based qubits.

Positive exchange bias in CoFeB/D019-Mn3Ge triangular antiferromagnetic polycrystalline thin films at room temperature

Different substrate temperatures were used to grow single crystal and polycrystalline antiferromagnetic D019-Mn3Ge thin films on hexagonal GaN (0001) and cubic Pt (111) template layers. Afterwards, a layer of ferromagnetic CoFeB was grown on top of the D019-Mn3Ge films at room temperature to induce a spin coupling. High surface roughness of single crystal D019-Mn3Ge thin films induced an increase in the coercivity of the CoFeB ultrathin films, meanwhile low surface roughness and uniaxial texture were observed on polycrystalline D019-Mn3Ge thin films, which induced positive exchange bias at room temperature by cooling the sample under a magnetic field of 2 T. There was no existence of exchange bias with samples measured at lower cooling magnetic fields. The lower surface roughness of the polycrystalline antiferromagnetic thin films plays a major role on the observation of positive exchange bias, despite magnetic disorder at grain boundaries.

Modelando la levitación superconductora

Los materiales superconductores tienden a expulsar de su interior los campos magnéticos por el llamado efecto Meissner, lo que les permite levitar sobre un imán o viceversa. Los superconductores tipo II admiten la penetración parcial de estos campos, lo que conduce al denominado estado mixto. Se revisan algunos modelos que se han propuesto en la bibliografía para describir la levitación superconductora y se presenta un modelo que permite describir este fenómeno para ambos estados (Meissner y mixto). Se presentan comparaciones con resultados experimentales.

Campos de fuerza de surfactantes basados en solubilidad

Se presenta una nueva metodología para desarrollar la reparametrización del campo fuerza de surfactantes, basados en la solubilidad, en el modelo CHARM36 y united atom (UA). Los campos de fuerza actuales no logran estimar los valores de solubilidad, tensión superficial y radio de micela simultáneamente. Los parámetros intermoleculares se ajustaron para ajustar estas propiedades objetivo a los datos experimentales. La solubilidad en agua se obtuvo escalando la distribución de carga de tensoactivo. Los parámetros de Lennard-Jones se ajustaron para que coincidieran con la tensión superficial y el radio de la micela en agua, respectivamente. Se llevó a cabo simulaciones de dinámica molecular de cuatro tensoactivos diferentes con el modelo de agua TIP3P. Los resultados muestran que la metodología mejora las propiedades objetivo de todos los tensioactivos mencionados. La estabilidad de la estructura de la micela y la configuración líquido-vapor utilizada para calcular la tensión superficial de casi todos los tensioactivos estuvo influenciada por su solubilidad.

Síntesis y caracterización de nanocompositos ternarios de óxido de grafeno/magnetita/TiO2-Fe

La polución de aguas residuales con contaminantes que no son removidos por procedimientos tradicionales, ha impulsado su tratamiento mediante procesos avanzados de oxidación, como lo es la fotocatálisis. Los materiales fotocatalíticos permiten la degradación de reactivos al promover procesos de oxidación y reducción gracias a la generación de pares electrón-hueco en materiales semiconductores. En este trabajo se presentan los resultados del desarrollo de un método para la preparación de un nanocomposito ternario constituido por láminas de óxido de grafeno, nanopartículas de magnetita (Fe3O4) y nanopartículas de titania dopada con Fe, para su potencial uso en la degradación de pigmentos mediante fotocatálisis y su remoción gracias a la respuesta magnética. El método consiste en el dopaje con Fe de nanopartículas de TiO2 por impregnación; en la preparación de nanopartículas de magnetita por coprecipitación en presencia de óxido de grafeno y en la posterior exposición de estas dos preparaciones para conseguir el nanocomposito ternario. Mediante difracción de rayos X se confirmaron la presencia del óxido de hierro y las fases rutilo y anatasa para la titania; por SEM se determinó la morfología de los nanocompuestos y macroscópicamente se evaluó su respuesta ante un campo magnético. Los espectros Raman permitieron identificar la presencia del óxido de grafeno, así como las bandas características de la magnetita y se confirmó la presencia de la titania en ambas fases (anatasa y rutilo).

Control del flujo de corriente en bicapas rotadas de grafeno

Se propone un dispositivo nanoelectrónico basado en la bicapa rotada de grafeno (TBLG por sus siglas en inglés) que permite controlar el flujo de la corriente. La corriente electrónica y balística que es inyectada en el borde de la capa inferior es guiada preferencialmente hacia uno de los bordes laterales de la capa superior. La corriente es guiada hacia el borde lateral opuesto si el ángulo entre las capas es revertido o si los electrones son inyectados en la banda de valencia en lugar de la banda de conducción. Lo anterior hace posisble el control del flujo de corriente mediante compuertas eléctricas. Cuando las dos capas de grafeno se encuentran alineadas, la corriente atraviesa el sistema sin cambiar su dirección inicial. El ángulo de desviación observado supera el ángulo de rotación y se manifiesta para un amplio rango de parámetros accesibles de manera experimental. El origen de este fenómeno yace en el ángulo de giro y la forma trigonal de las bandas energéticas más allá de la singularidad de van Hove que surgen a partir del patrón de Moiré. Dado que la forma de las bandas energéticas depende del grado de libertad de valle, la corriente desviada se encuentra parcialmente polarizada en el valle. Nuestros resultados muestran cómo controlar el flujo de corriente en sistemas TBLG y son de relevancia tecnológica en aplicaciones de twistrónica y valletrónica.

Incremento de la sensibilidad de sensores QCM basados con micro y nanopartículas de etil celulosa para la detección de compuestos orgánicos volátiles

La detección de compuestos orgánicos volátiles (COVs) en las grandes urbes es fundamental, dado que en conjunto con la luz ultravioleta y los óxidos de nitrógeno presentes en la atmósfera, producen el contaminante secundario ozono en la tropósfera. Dado que la concentración de los COVs generados es del orden de unas cuantas partes por billón (ppb), es indisensable incrementar la sensibilidad de los sensores. En trabajos previos reportados por nuestro grupo fue factible la detección, con micro y nanopartículas de etil celulosa (μnPEC) autoensambladas a sensores basados en microbalanzas de cristal de cuarzo (QCM), de concentraciones de etanol, etil acetato y heptano de 813, 1215 y 810 ppm, respectivamente. Estas concentraciones corresponden hasta 1000 veces más a las presentes en la tropósfera. El diámetro promedio de las micropartículas fabricadas correspondió a 131 ± 85 nm. En este trabajo, se fabricaron y utilizaron para la fabricación de sensores con película de μnPEC, partículas de menor diámetro promedio y menor dispersión. Las μnPEC con diámetro promedio de 94 ± 49 nm, permitieron mejorar su auto-ensamblado sobre los electrodos de las QCMs y reducir la señal-ruido en la respuesta misma del sensor. Los resultados de las respuestas del sensor QCM mostraron una reducción del límite de detección hacia etanol, etil acetato y heptano en 75, 80 y 60%, en comparación con sensores QCMs construidos con μnPEC con alta dispersión previamente reportados.

Nanopartículas de plata por síntesis verde y su efecto bactericida

El método de síntesis verde de nanopartículas de plata (AgNPs) es amigable con el medio ambiente y es de bajo costo. Esto es porque las AgNPs se pueden preparar a partir de tres ingredientes: Sal de nitrato de plata (AgNO3), producto natural y agua. El AgNO3 es el precursor de iones de plata Ag+ , el producto natural hace la función de reducir los Ag+ a átomos de Ag, y mediante enlace metálico se forma la nanopartícula. También, desempeña la función de estabilizar las AgNPs en suspensión líquida. Hay una gran variedad de productos naturales y muchos de ellos se producen en México (Oseguera 2019). En este trabajo se presentan resultados del efecto del azúcar y del jarabe de agave en la síntesis de (AgNPs). Debido a que tienen la característica de exhibir un pico de absorción a una longitud de onda alrededor de 400 nm, se presenta absorbancias de las AgNPs por espectrofotometría UV-Vis. Y para tener conocimiento de su apariencia y de su tamaño se adquirieron micrografías por medio de un microscopio electrónico de transmisión. Las AgNPs esta siendo de gran interés en el sector salud y agrícola por su buena actividad antibacteriana. Donde la concentración y el tamaño de AgNPs desempeñan un papel fundamental contra las bacterias (Ma et al., 2017; Bruna et al., 2021). Por tanto, se presenta resultados de las AgNPs contra tres tipos de bacterias, Escherichia coli, Pseudomonas spp y Salmonella spp.

Metasuperficies plasmónicas desordenadas para biosensado: propiedades ópticas de una nanoesfera parcialmente incrustada en un sustrato

Las metasuperfices plasmónicas, arreglos bidimensionales de nanoestructuras metálicas, son buenas alternativas para el biosensado por su capacidad de realce del campo eléctrico cercano y confinamiento de la luz, así como por su bajo costo de fabricación y fácil implementación. En el proceso de biosensado, es común que un líquido fluya por encima del sustrato donde se encuentra la nanoestructura, por lo que existe un riesgo de desprendimiento de las nanopartículas depositadas sobre el sustrato. Por tanto, es deseable una incrustación parcial de la nanostructura en el sustrato, lo que modifica su respuesta óptica de condiciones ideales. En este trabajo, se estudia la respuesta óptica de una nanopartícula esférica de oro de 12.5 nm de radio, adecuada para metasuperficies de biosensado, cuando la nanoesfera se incrusta parcialmente en un sustrato plano de vidrio con una matriz de aire, e iluminada por una onda plana electromagnética con longitudes de onda en el rango óptico, considerando los dos estados de polarización así como diferentes ángulos de incidencia. Se calculan las secciones transversales de esparcimiento, absorción y extinción, así como el campo eléctrico inducido por la nanoesfera en los regímenes de campo cercano y lejano, empleando el método de elementos finitos y se comparan con las soluciones analíticas en dos casos límite: una nanoesfera embebida en una matriz infinita de aire, y en una matriz infinita de vidrio. Con base en los resultados numéricos obtenidos, se encontraron configuraciones óptimas para el biosensado considerando una metasuperficie desordenada conformada por nanoesferas de oro de 12.5 nm de radio en el régimen diluido, así como un posible método para determinar experimentalmente el grado de incrustamiento parcial promedio de una metasuperficie plasmónica con métodos ópticos. Proyecto apoyado por DGAPA-PAPIIT IN107122.

Almacenamiento de energía electroquímica a partir de fibra de coco activada químicamente

La fibra de coco (FC) se activó químicamente usando varias molaridades de KOH. Antes de la activación química, la FC se carbonizó mediante un proceso de calcinación oxidativa a 300 °C. Este proceso, llevado a cabo en condiciones ambientales y a temperaturas relativamente bajas, es una forma económica y sencilla de carbonizar productos de biomasa. A continuación, el proceso de impregnación de KOH sobre el carbón carbonizado se realizó por dos vías: (a) el CC se diluyó en una solución de KOH de cierta molaridad, la cual se agitó durante 4h a temperatura ambiente. Posteriormente se dejó reposar estáticamente durante 20 horas. (b) La solución de FC con KOH con una determinada molaridad se trató hidrotérmicamente durante 4 h a 180 °C y se dejó en remojo estático durante 20 h. Después del proceso de impregnación, los materiales se filtraron y secaron durante la noche. Posteriormente, las muestras se activaron en un horno tubular a 800 °C con atmósfera de Ar a una velocidad de 5 °C/min. Finalmente, el material se lavó hasta neutralidad y se dejó secar durante la noche. En las caracterizaciones electroquímicas se encontró que el material activado a mayor molaridad mediante el tratamiento de impregnación hidrotermal presentó la mayor capacitancia electroquímica. Como resultado, este material tiene una capacitancia electroquímica de 222 F g-1 a 5 mV s-1. En contraste, el mejor material KOH impregnado por agitación magnética presentó una capacitancia electroquímica de 80 F g-1 a 5 mV s-1. Esto demuestra que la temperatura y la presión fueron esenciales para obtener carbones activados para fabricar condensadores electroquímicos de doble capa.

Alta producción de nanopartículas de plata en inulina de agave y su efecto bactericida contra escherichia coli

Las nanopartículas de plata (AgNPs) presentan propiedades antibacterianas (Arif, R., & Uddin, R., 2021), lo cual les confiere un alto potencial para aplicaciones en el sector salud y agrícola. En la fabricación de AgNPs existen métodos con enfoque bottom-up y top-down. El método de síntesis verde tiene un enfoque bottom-up y se fundamentan en el método de reducción química. Consiste en la disolución de sal de AgNO3 con compuestos orgánicos, encargados de reducir los iones plata a estado neutro para la posterior formación de las nanopartículas y de mantenerlas estables. Suelen ser de protocolos seguros, de baja o nula toxicidad, compatibles con el medio ambiente, económicos y sencillos (Singh, et al., 2018). En este trabajo se realizó la síntesis verde de AgNPs usando por primera vez la inulina de agave como agente reductor de los iones metálicos. Para obtener AgNPs con efecto bactericida, se buscó optimizar la producción de AgNPs con tamaños menores a 10 nm. Se analizaron los efectos de la concentración molar de AgNO3, inulina de agave, temperatura y pH en la formación de las AgNPs. Para monitorear la formación de AgNPs, conocer su forma y distribución de tamaños se caracterizaron por Espectrofotometría UV-Vis y TEM. La mayoría de las nanopartículas producidas presentaron un tamaño inferior a 10 nm. Las nanopartículas sintetizadas con 20 mg/mL de inulina de agave, 1 mM de AgNO3, T=23°C, pH=12 y un tiempo de almacenamiento de 40 minutos presentaron la mayor absorbancia alrededor de 400 nm, lo que indica que se utilizó un alto porcentaje de Ag+ en la formación de nanopartículas; asimismo, la muestra preparada con 60 mg/mL de inulina de agave, 10 mM de AgNO3, T=23°C, pH=12 y un tiempo de almacenamiento de 40 minutos mostró efecto bactericida significativo sobre la cepa de E. coli.

Nanopartículas de TiO2 dopadas con plata como agentes antifúngicos activados por luz visible

La nanotecnología permite manipular y aprovechar materiales de escala nanométrica con propósitos diversos. Nanopartículas de dióxido de titanio (TiO2) son candidatas interesantes para aplicaciones biomédicas ya que ha demostrado ser un fotosensibilizador prometedor en la terapia fotodinámica, aunado a sus propiedades fotocatalíticas, biocompatibilidad, alta estabilidad química y baja toxicidad. Sin embargo, TiO2 debe ser excitado con luz ultravioleta (UV), lo que podría ocasionar mutaciones celulares que podrían desencadenar cáncer. Para abordar estos problemas, estudios recientes se han centrado en dopar metales que reemplacen al ion de titanio de la red cristalina, lo que ocasiona la aparición de niveles energéticos en la banda prohibida permitiendo la utilización de luz visible. El dopaje del TiO2 con iones de metales de transición para modificar sus características optoelectrónicas ha dado resultados prometedores. En el presente proyecto, se reporta la síntesis, caracterización y aplicación de nanopartículas (NPs) de TiO2 dopadas y no dopadas con Ag para la terapia fotodinámica antimicrobiana (TFDA) contra Candida albicans utilizando dosis de luz azul (450 nm) que van desde 5 hasta 60 J/cm2, concentraciones de NPs que varían de 50 a 500 µg/ml y diferentes concentraciones de dopaje de Ag (2, 4, 6, 8 y 10 %). Se estudiaron las propiedades estructurales, ópticas y morfológicas que los iones de Ag produjeron en la nanoestructura de TiO2 . Se observó una mejora en la fotoactividad de las NPs de TiO2 en el visible y mejoró la eficiencia de la TFDA, logrando la eliminación del 100% de las células de Candida albicans.

Síntesis y caracterización de nanocompuestos bioinspirados de bio-hidroxiapatita / hidroxiapatita sintética

Este trabajo se centra en la síntesis y caracterización de nanocompuestos bioinspirados de hidroxiapatita/hidroxiapatita (nBio-HAp/HAp) [1]. En primer lugar, el polvo de hueso porcino fue desgrasado y desproteinizado utilizando una solución acuosa de hidróxido de potasio (KOH) 1M [2] y sometido a ultrasonidos durante 10, 20, 30 y 60 minutos [3]. Posteriormente, se sintetizó hidroxiapatita por precipitación química añadida a las nanopartículas (nBio-HAp) [4]. La espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR) confirmó que el tratamiento alcalino eliminó parcialmente la presencia de bandas relacionadas con la materia orgánica [5]. La dispersión dinámica de la luz (DLS) mostró que la ultrasonicación producía nanopartículas de unos 150 nm. La microscopía electrónica de barrido (SEM) evidenció la eliminación parcial de los componentes orgánicos tras el tratamiento alcalino, que la ultrasonicación produjo partículas de nBio-HAp, y la morfología del nanocompuesto biomimético (Bio-HAp/HAp) se correspondía en forma con la biogénica. La difracción de rayos X (XRD) verificó que los procesos combinados generaron nBio-HAp sin dañar los cristales; el análisis de ensanchamiento del pico a la mitad del máximo (FWHM) del pico (002) fue causado por la dispersión simultánea elástica e inelástica de las nanopartículas. Y finalmente, la Microscopía Electrónica de Transmisión (TEM) confirmó el tamaño nanométrico de las (nBio-HAp/HAp) y las formas de placa encontradas en las partículas obtenidas. Palabras clave: Bioinspirados, bio-hidroxiapatita, nanocompuestos, ultrasonicación, precipitación química

Diseño de un nanocompósito basado en nanopartículas de oro y quitosano para potenciales aplicaciones biomédicas

Actualmente, el diseño de sofisticados materiales compósitos basados en polímeros y nanoestructuras representa una importante contribución científica particularmente en el campo de la ciencia de los materiales. La combinación estos materiales tiene muchas ventajas de las cuales destaca que estas macromoléculas, gracias a sus propiedades fisicoquímicas y estructurales, pueden asistir en la formación de nanoestructuras monodispersas. Así mismo, los polímeros pueden proteger a las nanoestructuras de la degradación química y sobre todo dotarlas superficialmente de una funcionalidad química que puede ser aprovechada para aplicaciones novedosas sobre todo en el área biomédica. En el presente trabajo se presenta el uso de un biopolímero (quitosano) para modular la síntesis de nanopartículas de oro (AuNPs) y preparar un interesante nanocompósito dopado con 6-mercaptopurina, fármaco ampliamente utilizado para el tratamiento de cáncer. La selección del quitosano se debe a que exhibe una alta biocompatibilidad, biodegradabilidad, bioadhesividad y bioactividad ideales para aplicaciones biomédicas. Además, su funcionalidad química permite que esta estructura actué como agente reductor, lo que permite obtener las nanopartículas en un proceso in situ. Así mismo, este biopolímero se preparó a través de un proceso sostenible y eco-amigable ya que como materia prima se utilizaron desechos de camarón obtenidos de comercios locales. Por otra parte, las nanopartículas de oro se seleccionaron porque son ampliamente utilizadas como sistemas de transporte de fármacos por su estabilidad, nula reactividad y buena afinidad superficial a ciertos grupos funcionales tales como tioles y las aminas. Por lo tanto estas nanoestructuras son afines tanto al quitosano como a la 6-mercaptopurina. Los resultados muestran nanopartículas monodispersas de ≤15 nm. Así mismo, este nanocompósito posee una buena estabilidad y propiedades en solución que permiten pueda ser utilizado como un hidrogel inyectable.

Propiedades viscoelásticas de las células MG-63 en el proceso de formación de matriz ósea: efecto de la hidroxiapatita y las nanopartículas de plata

Un material atractivo para ayudar en el proceso de regeneración ósea es la hidroxiapatita (HA), ya que su composición química es similar a la del principal mineral que conforma el hueso. Durante este proceso a menudo se presentan complicaciones como infecciones bacterianas. La resistencia desarrollada por las bacterias a los antibióticos ha obligado a utilizar materiales con propiedades antibacterianas para combatir infecciones, tales como la plata. Los efectos de las nanopartículas de HA e hidroxiapatita/plata (HA/Ag) en células se han estudiado desde el punto de vista biológico. Sin embargo, no hay conocimiento sobre los cambios en sus propiedades mecánicas. Las propiedades mecánicas de células están cobrando relevancia y se han propuesto como marcadores de enfermedades. En este trabajo, estudiamos el efecto que producen las nanopartículas de HA y HA/Ag en la línea celular de cáncer de hueso MG-63, usada comúnmente como modelo de osteoblasto. Se obtuvieron parámetros elásticos y viscosos a través de experimentos de relajación con AFM, ajustando las curvas con los modelos fraccional de Zener (FZ) y ley de potencias (PL). Las nanopartículas de HA y HA/Ag aumentaron el módulo elástico de las células MG-63 y redujeron su tiempo de relajación. Los cambios fueron más significativos en el tratamiento HA/Ag, sugiriendo que las nanopartículas de Ag mejoran el efecto producido por las nanopartículas de HA. El modelo que captó más cambios y mostró mayor precisión en los ajustes fue el FZ. Por ello se propone como ideal para estudiar las propiedades mecánicas de células.

Funcionalización de soportes híbridos NTC con aminas, síntesis y evaluación de toxicidad

En el presente trabajo se sintetizaron sustratos híbridos formados por politetrafluoretileno (ptfe) y nanotubos de carbono (ntc) mediante radiación controlada de microondas. Los materiales híbridos obtenidos se clasificaron por su tono derivado de la cantidad de ntc por unidad de área, esta cantidad fue estimada por espectroscopía de absorción. Los cinco tonos principales obtenidos se sometieron a una funcionalización en fase de gas con 1,5 diaminonaftaleno (Dan), los materiales funcionalizados se caracterizaron por espectroscopía raman e infrarrojo comprobando la presencia de Dan por las bandas 1380 y 1612 cm-1 para Raman; y 2920 y 3220 cm-1 para IR. De esos resultados se obtiene que la densidad de moléculas de Dan adheridas por unidad de área al sustrato híbrido se incrementa con respecto al tono (cantidad de ntc por unidad de área) este resultado indica no solo la funcionalización superficial de los ntc, si no también el posible entrelazamiento de ntcs por moléculas de Dan por diferentes mecanismos. Este incremento de grupos amina en la superficie del híbrido, aunado a que todos los procesos de síntesis y funcionalización son libres de solventes y reactivos, convierte a nuestro material en un candidato idóneo para aplicaciones biomédicas, con este objetivo también se realizaron pruebas de viabilidad celular con fibroblastos de piel. Los resultados indican una baja toxicidad y una elevada capacidad de mantener vivas las células por periodos largos.

Caracterización de andamios híbridos NTC-PFTE funcionalizados con ftalocianinas para aplicaciones biomédicas

En este trabajo se aplicó de forma exitosa un proceso de síntesis denominado de un solo paso, el cual involucró la síntesis de un material híbrido “andamio” elaborado con una matriz de politetrafluoroetileno (PTFE) y nanotubos de carbono pared múltiple (NTCPM) como material reforzante, en el mismo proceso de síntesis, el andamio fue funcionalizado con un compuesto metal-ftalocianina (Fe-Pc). Esta síntesis fue asistida por radiación de microondas (MO). Una de las ventajas de este procedimiento es la disminución del tiempo de síntesis (30s) y elimina el uso de solventes y reactivos aprovechando el proceso físico de absorción de radiación electromagnética. Asimismo, se comprobó la viabilidad del proceso planteado comparando las muestras con el proceso de funcionalización en fase de gas, para esto se hizo la caracterización por IR, Raman y respuesta eléctrica, las primeras pruebas nos confirman la presencia y el posible enlace que se lleva a cabo entre el andamio con las Fe-Pcs, mientras que la respuesta eléctrica nos da indicio de un aumento de la conductividad eléctrica al tener los materiales funcionalizados. La cualidad de este proceso de síntesis, al no usar solventes, provee a nuestros materiales sintetizados la posibilidad de ser utilizados de forma directa en aplicaciones biomédicas, con este fin se hicieron pruebas de biocompatibilidad con cardiomiocitos embrionarios de pollo, se realizaron pruebas de fluorescencia para comprobar funcionalmente los cambios en el metabolismo celular, al medir su actividad contráctil por medio de variaciones de calcio intracelular con el fluoróforo Calcium Green AM, obteniendo resultados favorables no solo para el cultivo celular sino también se mantiene la función celular al haber actividad contráctil de las células

Transferencia de momento angular de electrones rápidos a nanopartículas

En este trabajo se estudia teóricamente la transferencia de momento angular (TMA) de electrones rápidos, como los empleados en un microscopio electrónico de transmisión y barrido, a nanopartículas (NPs) esféricas, utilizando un enfoque de electrodinámica clásica. Se consideran electrones relativistas que se desplazan en movimiento rectilíneo uniforme, fuera de una NP. Mediante la expansión en una base esférica de los campos electromagnéticos (EMs) y el conocimiento de la función dieléctrica $\epsilon(\omega)$ de la NP, se obtienen expresiones semi-analíticas para la densidad espectral de la TMA de un electrón rápido a una NP esférica. Se desarrolla una metodología eficiente para estudiar la TMA en la interacción entre un haz de electrones y una NP de hasta 50 nm de radio. Es posible descomponer la contribución del campo electromagnético total a la TMA en tres términos distintos. Uno de ellos corresponde únicamente a la contribución del campo externo del electrón, el cual no tiene efecto en la transferencia de momento angular (TMA). Se implementa un código en C que calcula la contribución del campo EM del electrón a la TMA. Los resultados obtenidos confirman que el campo EM del electrón no contribuye a la transferencia de momento a la NP, lo que funciona como una primera prueba de consistencia de las expresiones semi-analíticas obtenidas. En conclusión, este trabajo proporciona una herramienta poderosa para el estudio teórico de la transferencia de momento angular de un haz de electrones a una NP esférica, con aplicaciones potenciales en nanotecnología y medicina mediante el desarrollo de pinzas electrónicas.

Transporte electrónico y densidad de electrones en el interior de conductores desordenados unidimensionales: análisis de la contribución de los niveles electrónicos

Se trata el problema de transporte electrónico a lo largo de un conductor desordenado unidimensional y se estudia la densidad de electrones para todos los niveles electrónicos. Se propone un modelo para la matriz de densidad reducida del sistema en un estado estacionario fuera de equilibrio; con esta se evalúa el valor esperado termodinámico de la densidad de electrones. Se hace un promedio sobre realizaciones de desorden y se comparan sus predicciones con simulaciones por computadora. Encontramos que la contribución de los niveles bajos es muy diferente a la contribución de los niveles altos, estudiados antes. El problema estudiado es también de interés para el transporte electromagnético, térmico y acústico en sistemas desordenados

Single Particle Quantized Hall Resistance Due to the Invariance of Symmetries

We studied the implications of the non-separable variable solutions for a single charged particle under the effect of a static electromagnetic field perpendicular between them, described by the Hamiltonian \begin{equation} \\{\hat H}=\frac{1}{2m}\left({\hat P}-\frac{q}{c}{\bf A}\right)^{2}+q\phi\\ \end{equation} where, $q$ is the particle's charge, $c$ the speed of light, $m$ the particle's mass, ${\bf A}$ is the vector potential such that the magnetic field is given by its curl, ${\bf B}=\nabla\times{\bf A}$, and $\phi=\phi(x,y,z)$ is the electric field potential such that ${\bf E}=\nabla\phi$. It is found that the particle generates a current on the plane $x-y$, one of them associated to the Hall current which can be used to calculate the Hall resistance for a single particle proportional to the ration of the fields intensities, that is $R_{H}\sim B/{\cal E}$. Then, the invariance of the general solution due to the symmetries of the Hamiltonian show that both fields must be quantized \begin{equation}\label{} \frac{q{\cal E}}{\hbar}\delta t\delta y=2\pi k,\quad k\in\mathbb{Z}, \end{equation} \begin{equation}\label{} \frac{qB}{\hbar c}\delta x\delta y=2\pi l,\quad l\in\mathbb{Z}, \end{equation} which implies that the Hall resistance must be quantized to a rational number times the Klitzing's constant \begin{equation}\label{} R_{H}=\frac{h}{q^{2}}\frac{l}{k}. \end{equation} The longitudinal resistance vanish for times such that $t>>\delta xB/c{\cal E}$.

Predicción teórica de estructuras Oro-Azufre en 2-D

Durante los últimos años la investigación de cúmulos de Oro protegidos con tioles ha despertado un gran interés por su amplia variedad de aplicaciones en biología y medicina por su alta biocompatibilidad, estabilidad química y propiedades ópticas, así como en procesos de catálisis, en donde se ha tenido un aumento en investigaciones tanto teóricas como experimentales. La obtención de estas nanopartículas es sencilla mediante una síntesis en fase liquida, lo que las hace aún más atractivas para los experimentales. En esta investigación hemos desarrollado nuevas propuestas de cúmulos de Oro y Azufre con la principal característica de que son estructuras bidimensionales. Utilizando la Teoría del Funcional de la Densidad implementada en el software Quantum Espresso hemos desarrollado 8 nuevas propuestas de cúmulos de Oro y Azufre, se han encontrado resultados nuevos e interesantes durante la optimización estructural, obteniendo configuraciones diferentes a lo que se espera en este tipo de materiales en el bulto, en los cuales aparecen tetraedros en el arreglo cristalino. En nuestras estructuras hemos logrado caracterizar la distribución de sus enlaces y encontrar un patrón en la estructura del cristal, lo que nos permite saber qué tipo de arreglo esperaríamos encontrar en estos materiales. Se obtuvo la densidad de estados y su densidad de estados proyectados para cada una de las estructuras, logrando obtener información adicional sobre sus propiedades fisicoquímicas, lo cual es vital para poder determinar qué tipo de aplicaciones potenciales podrían tener nuestras estructuras a futuro. Actualmente nos encontramos en una fase de predicción de la configuración óptima para estas estructuras, buscando siempre aquellas que nos den un mínimo de energía, explorando su ya mencionada potencial aplicación, los resultados obtenidos al momento son amplios e interesantes para ser presentados y discutidos por la comunidad.

Estudio computacional de Volleyballenos y sus aplicaciones

El estudio de nuevos materiales con posibles aplicaciones en catálisis, en almacenamiento de hidrógeno y en nanociencias es primordial. En esta plática se abarcarán estudios recientes dedicados a compuestos conocidos como volleyballenes (M20C60). Se verá la importancia de los elementos metálicos, de la carga, de la multiplicidad de espín y de la presencia de anillos hexagonales de carbono para estabilizar las estructuras.

Principios de la estructura electrónica y las propiedades ópticas de tetracianos (3D) Zn[M(CN)4] con M=Ni, Pd y Pt. Una aproximación computacional y experimental

En esta contribución la estructura electrónica de complejos de coordinación isoestructurales de tipo tetracianos con topología PtS Zn[M(CN)4] (M=Ni, Pd y Pt) es descrita mediante cálculos computacionales (DFT) combinados con técnicas experimentales (espectroscopías). Se observan corrimientos de las bandas asociadas al stretching de los ligantes cianos [v(CN)] hacia menores frecuencias ante el intercambio del metal interno M, desde Níquel hacia Platino. Estos corrimientos se asocian a los cambios en la distribución de carga dentro del material, que a su vez, son mediados por el fenómeno de la retrodonación π y la competencia entre los poderes polarizantes entre el metal interno M y el Zinc externo. Esto se corrobora mediante análisis infrarrojo y Raman, en conjunto con las espectroscopía electrónica ultravioleta-visible. Los resultados experimentales son corroborados mediante cálculos periódicos DFT con funcionales híbridos (HSE06). La estructura electrónica es descrita mediante la proyección lm de su densidad de estados y diagramas de dispersión de bandas. EL comportamiento electrónico de estos sólidos difiere notablemente de los tetracianos laminares (2D) pero, las transiciones HOMO-LUMO observadas siguen siendo dominadas por el segmento interno cuadrado plano M(CN)4 y las interacciones π- π* en los tres casos. Se reportan las energías de band gap y la manera en que la estructura y el metal interno influyen en él. Asimismo, se aborda la naturaleza de transiciones indirectas que se observan en los sistemas y se reportan las masas reducidas y efectivas de los electrones asociados al excitón.

Estructuras bidimensionales de $Sc_{3}C_{8}P_{2}$ y $Ti_{2}C_{10}$ interaccionando con moléculas contaminantes ($CO_{x}, SO_{x}; x= 1, 2$)

Mediante cálculos DFT se determinaron dos estructuras novedosas compuestas por átomos de $Sc$ y otra con átomos de $Ti$, partiendo de la configuración 0D del Volleyballeno, se encontró que en el caso de la estructura con átomos de $Ti$, prefiere tener defectos, mientras que la estructura con átomos de $Sc$ no. Esto puede sugerir además del metal, por qué al interaccionar con $CO_{x}$ y $SO_{x}$, se obtuvieron energías de adsorción mayores al tener átomos de $Ti$ en la estructura.

Respuesta óptica de un biosensor plasmónico para la detección de tejido canceroso

En este trabajo se presenta un modelo de teoría de medio efectivo para caracterizar la respuesta óptica de un biosensor espectral consistente en una capa delgada de oro, depositada sobre un sustrato de vidrio, a la que se le han hecho horadaciones formando un arreglo periódico cuadrado de dimensiones nanométricas. El biosensor se está diseñando para distinguir tejido tumoral del tejido sano para un cáncer particularmente agresivo de cerebro, llamado glioblastoma. El modelo está basado en considerar que cada uno de los huecos hechos en el oro responden como un dipolo eléctrico, de modo que para calcular la reflectancia y la transmitancia del sistema, se considera el campo electromagnético generado por todos los dipolos en el arreglo periódico que se supone infinito. El modelo incluye la contribución al campo electromagnético esparcido debido a los dipolos imagen inducidos tanto en el sustrato como en el medio en el que se encuentra el material biológico a sensar, y los resultados para la reflectancia y transmitancia en función de la longitud de onda se contrastan tanto con simulaciones numéricas como con resultados experimentales.

Numerical analysis and optimization of nanodevices featuring 2D-TMD materials

Field-Effect Transistors (FETs) have been the backbone for electronic devices over the last years. It started with the BJTs to later continue with MOSFET, FinFETs and finally to get nanoscale transistors. The nanodevices offer improved performance, higher switching speed and lower power consumption compared with BJT or MOSFET. Recently, the semiconductor industry has foreseen to enhance key characteristics of those by testing new materials. A few materials that arose were those known as Transition Metal Dichalcogenides (TDMs) that naturally features semiconductor characteristics that can be considered to use in electronic devices. In this work we performed a model by using a commercial software COMSOL Multiphysics® to design and analyze a nanostructure. Through a literature review, we selected 3 of the most important 2D materials such as Graphene, Molybdenum Disulfide and Tungsten Disulfide. As a result, a set of I/V and on/off curves will allow us to get the efficiency for each model. Moreover, the switching behavior of the nanostructures were obtained. Finally, we have got the band gap as function of the number of atomic layers at the channel.

El modelo de Anderson con desorden diagonal y no diagonal: estudio de los estados electrónicos con el método del mapa hamiltoniano

En este trabajo se estudia una variante del modelo de Anderson unidimensional con desorden diagonal y no diagonal, esto es, un modelo de enlace fuerte en el que tanto las energías de sitio cuanto las amplitudes de salto a los primeros vecinos son variables aleatorias. Se usa el método del mapa hamiltoniano, que asocia al modelo de Anderson un oscilador paramétrico clásico y reduce el estudio de los estados electrónicos del primer modelo al análisis de las trayectorias en el espacio de fases del segundo. Se obtiene una expresión analítica para la longitud de localización de los estados electrónicos, válida en el caso de desorden débil, y se discuten los efectos de las correlaciones espaciales del desorden sobre las propiedades de localización y transporte del modelo de Anderson considerado. Palabras clave: Localización de Anderson; modelos desordenados; estados electrónicos.

Efecto del solvente e interacciones de dispersión en las propiedades luminiscentes de complejos de oro [Cl-Au-P-(Tx)$_3 ]_n$, Tx=H, Me, Et, n = 1, 2, 3. Un estudio teórico

Los complejos de oro son compuestos de interés porque han demostrado ser útiles como anticancerígenos, además de presentar propiedades luminiscentes que pueden variar en función del estado en el que se encuentren, fase gas, solución o sólido. La descripción de las propiedades luminiscentes de estos sistemas desde el punto de vista teórico no es simple debido a que es necesario incluir los términos de dispersión y espín-órbita, en el marco de la teoría de la funcional de la densidad dependiente del tiempo (TDDFT). En este trabajo seleccionamos la familia de complejos de oro [Cl-Au-P-(Tx)$_3 ]_n$, Tx=H, Me, Et, n = 1, 2, 3 y realizamos un estudio de su luminiscencia cuando se encuentran disueltos en tetrahidrofurano y acetonitrilo. Se hicieron cálculos de optimización dentro de la aproximación ZORA escalar y ZORA espín-órbita (SO) seguidos de cálculos TDDFT y TDFT-SO para determinar los espectros UV-Vis y las vidas media de transición; el efecto del solvente se incorporó usando el modelo COSMO. De acuerdo con nuestros resultados podemos concluir que las transferencias de carga metal-ligando son las responsables de las transiciones no radiativas, mientras que las interacciones aurofílicas dan origen a las transiciones radiativas en estos compuestos. Se reportan además los efectos del solvente en los espectros UV-vis. Los autores agradecen a la DGTIC-UNAM por los recursos de cómputo proporcionados en “Miztli” a través del proyecto LANCAD-UNAM-DGTIC-298.

Impact of the cation's orientation on exciton's mobility in CH3NH3PbI3

Using the density functional theory, we looked at how the orientation of the cation MA (i.e., CH3NH3) affected the mobility of exciton in the hybrid material MAPbI3. We computed how this orientation would affect the band structure, density of states, lattice characteristics, and electric conductivity. The latter was computed as a function of the chemical potential using the Boltzmann transport equation in the relaxation time approximation. To demonstrate the role MA plays in MAPbI3, its conductivity is compared to that of the centrosymmetric material CsPbI3. In particular, the latter's anisotropic conductivity exhibits a notable amplification in the direction of the dipolar moment of MA. If applications are created in a polarized phase, they may benefit from this consequence.

Calor específico a bajas temperaturas de carburos bidimensionales "like graphene"

Calculamos, de primeros principios con la Teoría de la Funcional de la densidad (DFT) y usando la aproximación armónica, el calor específico (Cv) como función de la temperatura, de carburos bidimensionales de compuestos IV-IV de la tabla periódica y para comparación, del grafeno. Obtenemos la temperatura de Debye de estos sistemas bidimensionales. Presentamos resultados para el carburo de silicio (SiC), el carburo de estaño (SnC) y el carburo de germanio (GeC).

Un estudio sobre las propiedades electrónicas y estructurales del hidruro de lutecio y el hidruro de lutecio con defectos

Se ha demostrado que los superhidruros de tierras raras ofrecen un gran potencial como superconductores de alta temperatura. Con ausencia de resistencia eléctrica en condiciones de temperatura y presión ambiente. En particular, se ha descubierto recientemente que el hidruro de lutecio (LuH3) con defectos de nitrógeno es un superconductor en condiciones de presión y temperatura ambiente [1]. Actualmente se encuentran evidencias experimentales, pero el análisis estructural y teórico aún no se ha profundizado. En este trabajo estudiamos las propiedades electrónicas de varias configuraciones de hidruro de lutecio dopado con nitrógeno para caracterizar la estructura más óptima que conduce a la superconductividad deseada. Se demostró que el dopaje con nitrógeno mejora la capacidad superconductora del material a temperatura y presión ambiente, de acuerdo con los experimentos.

Filtros ópticos integrados con metamateriales hiperbólicos

El creciente desarrollo de la nanotecnología, requiere el diseño de dispositivos que integren diversas funcionalidades en una escala reducida. Para aplicaciones de óptica integrada, como las comunicaciones ópticas o el bio-sensado, es necesario transmitir selectivamente sólo una porción del espectro electromagnético. Esta función se realiza a través de filtros pasa-bandas. Aunque hasta ahora se han propuesto diversas nano-estructuras plasmónicas de fabricación compleja que están integradas a guías de onda ópticas, los metamateriales hiperbólicos permanecen casi inexplorados para el diseño de filtros pasa-bandas integrados que operen en longitudes de onda ópticas. Utilizando la teoría del medio efectivo y la técnica de integración finita, en este trabajo se estudia numéricamente un dispositivo integrado que consiste en un metamaterial hiperbólico de una dimensión colocado sobre una guía de onda fotónica. Los resultados muestran que la fracción de llenado, periodo y número de capas modifican la respuesta espectral del dispositivo, pero esto no sucede para metamateriales hiperbólicos del tipo II y metales efectivos. Para el sistema multicapas propuesto, $Au$-$TiO_2$, el filtro opera a una longitud de onda de $760nm$, ancho espectral de $100nm$ y una eficiencia de transmisión por encima del $40\%$. Los dispositivos diseñados abren el panorama hacia el desarrollo de filtros pasa-banda integrados a escala pequeña para aplicaciones en óptica integrada.

Temperature-Tunable Band Structure and Absorption Effects in Two-Dimensional InSb-Air Photonic Crystals

We present a comprehensive study on the complex band structure of electromagnetic waves in two-dimensional InSb-air photonic crystals. Utilizing calculations for both E and H polarization, we investigate the impact of absorption on the band structure, leading to modifications in both the real and imaginary components. Furthermore, we explore the temperature dependence of InSb and demonstrate that the band gap can be dynamically tuned as a function of temperature. Our analysis is specifically applied to a square array of InSb square cylinders in air, providing insights into the behavior of this particular system. This work sheds light on the intriguing interplay between absorption, temperature, and the band structure, highlighting the potential for temperature-controlled modulation in InSb-based photonic crystals.

¿Cómo se compara la reflectividad entre metasuperficies plasmónicas desordenadas y ordenadas?

En este trabajo se presentan resultados de la respuesta óptica de una monocapa de nanopartículas plasmónicas esféricas distribuidas aleatoriamente, denominada como metasuperficie desordenada, al ser iluminada por una onda electromagnética plana. Las nanopartículas que conforman la metasuperficie son idénticas, es decir, todas tienen el mismo radio $a$ y están compuestas por un mismo material, no magnético y con índice de refracción $n_p$. Particularmente, se consideran nanopartículas esféricas hechas de oro. Para el análisis de la respuesta óptica del sistema descrito, primero se estudia el esparcimiento de una partícula esférica aislada, que representa al elemento constitutivo de la monocapa. En esta investigación, se analizaron dos metasuperficies: una compuesta de nanopartículas de radio de 5.78 nm y otra con radio de 7.30 nm. Se estudió el efecto del desorden al mostrar una comparación de la reflectividad de la metasuperficie desordenada con su análogo ordenado (en una red cuadrada). La reflectividad de la metasuperficie desordenada se obtiene mediante dos enfoques: un cálculo numérico y otro analítico. Para el cálculo numérico se empleó el método de elemento finito implementado en el software COMSOL, mientras que, en la parte analítica, la reflectividad se calculó utilizando el modelo de esparcimiento coherente. Este modelo corresponde a una solución aproximada de las ecuaciones de Maxwell para el caso de una metasuperficie desordenada con una fracción de cubierta baja. La comparación de los resultados numéricos con los obtenidos analíticamente ofrece una validación del modelo de esparcimiento coherente como una herramienta eficaz para el estudio de metasuperficies desordenadas.

Mezclas coloidales binarias en bulto mediante dinámica molecular

Se presenta un estudio de dinámica molecular sobre las fases autoensambladas que se presentan en sistemas de mezclas binarias de partículas coloidales del tipo núcleo-corona modeladas con un potencial de tangente hiperbólica. Se realizó un estudio exhaustivo para un porcentaje específico de concentración de las mezclas con una relación 4:1. Los resultados se reportan mediante el diagrama de fases en el ensamble NPT y la caracterización mediante la función de distribución radial y el factor de estructura. Agradecemos a los proyectos UNAM-DGAPA-PAPIIT IN113523 y LANCAD-UNAM-DGTIC-276. Agradecemos al Dr. Julio César Armas Pérez de la Universidad de Guanajuato, a Alejandro de León Cuevas, Alejandro Ávalos y Luis Alberto Aguilar Bautista del LAVIS-UNAM, y a la Dra. Beatriz Marcela Millán Malo del CFATA-UNAM.

Efecto de los iones en las propiedades electrónicas de perovskitas dobles 2D

Las perovskitas son materiales con carga neutra y que pueden ser aprovechados en aplicaciones como en celdas solares, sus propiedades electrónicas varían dependiendo de los iones que conforman su estructura cristalina. Hoy en día se cuentan con nuevas propuestas de perovskitas como por ejemplo perovskitas dobles 2D, con la intención de proponer estructuras libres de elementos tóxicos y que puedan ser competentes en la industria. El trabajo es teórico computacional, se utilizó la Teoría del funcional de la densidad mediante el software libre Quantum espresso para estudiar propiedades electronicas de perovskitas dobles 2D mediante cálculos de estructuras de bandas electrónicas y densidades de estados proyectados

Estudio de primeros principios de cintas de porfirinas de magnesio triplemente fusionadas como componentes electrónicos moleculares

Las porfirinas son moléculas macrocíclicas y aromáticas que poseen roles de importancia en distintos procesos biológicos y químicos, por lo que han sido estudiadas ampliamente. Se ha encontrado que forman materiales cuyas características les confieren la posibilidad de ser usados como componentes en electrónica molecular. En este trabajo estudiamos cintas unidimensionales de porfirinas de magnesio fusionadas con triple enlace en las posiciones beta y meso. Reportamos las propiedades estructurales, electrónicas, mecánicas y vibracionales, así como la energía de formación de las cintas. Los cálculos computacionales fueron realizados dentro del marco de la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT) con el método de pseudopotenciales y una base de ondas planas, utilizando el código Quantum ESPRESSO. Para el funcional de intercambio y correlación utilizamos la aproximación GGA con la parametrización de Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE). Se encontró que en lo concerniente a propiedades electrónicas las cintas poseen un valor pequeño del band gap HOMO-LUMO, mientras que sus propiedades mecánicas muestran un comportamiento robusto, similar al de las cintas de grafeno. Se agradece al clúster Kukulcán por el tiempo de cómputo y el apoyo del Consejo Nacional de Humanidades, Ciencias y Tecnologías (Conahcyt) otorgado mediante la beca de posgrado.

Modos de defecto en cristales fotónicos helicoidales estocásticos

Estudiamos teóricamente el modo de defecto óptico generado por un defecto de torsión en estructuras helicoidales unidimensionales cuyas propiedades dieléctricas y periodo espacial son funciones aleatorias espaciales con características estadísticas específicas. En el sistema de coordenadas que giran con la hélice, escribimos en forma matricial las ecuaciones diferenciales que gobiernan el valor esperado de las amplitudes del campo electromagnético y obtenemos los elementos de la matriz de transferencia y la frecuencia del defecto. Demostramos que las propiedades espectrales de la estructura dependen con la intensidad del ruido introducido en el sistema aleatorio y el coeficiente de autocorrelación. Nuestros resultados son válidos para cualquier tipo de estructuras dieléctricas que posean una simetría tipo helicoidal, como lo son cristales líquidos colestéricos y esméticos C quirales, materiales quirales estructurales y elastómeros colestéricos.

Efecto Aharonov-Bohm y medidas de información cuántica de un electrón en la superficie de un cono

Estudiamos un electrón que se mueve sobre la superficie de una caja circular cónica de tamaño finito, bajo la influencia del flujo magnético de un solenoide infinitesimal a lo largo del eje del cono que induce un efecto Aharonov-Bohm. Resolvemos la ecuación de Schrödinger, independiente del tiempo, en función del flujo magnético $\nu$ del solenoide y la apertura del cono $\theta$ para obtener tanto el espectro energético como las funciones de onda. Se muestra la influencia del potencial vectorial magnético sobre los estados de energía, las cuales están dadas en función de los ceros de las funciones Bessel de primera especie de orden $\left|\mu\right|$, donde $\left|\mu\right|=\frac{\left|m+\nu\right|}{sen\ \theta}$. Se observa que conforme $\mu$ aumenta el electrón se ve entonces confinado a regiones más pequeñas pero cercanas a la frontera del sistema; en consecuencia, tanto las energías propias como el espaciamiento entre ellas aumenta con $\mu$. Además, a partir de las funciones de onda, presentamos los avances realizados en el estudio de las medidas de información para este sistema. Calculamos tanto la entropía de Shannon como la información de Fisher en el espacio de configuración, y se comparan y contrastan con la desviación estándar de la distancia radial, para determinar su efectividad en la medición de localización o deslocalización de partículas. Mostramos como las medidas de la información y la desviación estándar pueden conducir a interpretaciones contradictorias, pues la desviación estándar tiene una fuerte dependencia de la forma y el ancho de la distribución de probabilidad, y en mecánica cuántica esta distribución no siempre es gaussiana, es ahí donde recurrimos a otras medidas que describan mejor la incertidumbre, tales como las medidas de información cuántica.

Fabricación y caracterización de arreglos ordenados de nanoprismas de Oro obtenidos a través de la modificación de mascarillas de microesferas de sílice por efecto de la irradiación de iones de Si a altas energías

En este trabajo la fabricación y caracterización de nanoprismas ordenados de oro (Au) obtenidos a partir de las técnicas de Nanolitografía de Nanoesferas (NLS, por sus siglas en inglés) y la irradiación de iones de Si a altas energías es presentado. Mediante la deformación de mascarillas de microesferas de sílice $(\sim 600 \;\textrm{nm de diámetro})$ debido a la irradiación de iones de silicio a 4 MeV a distintas afluencias $(1\times10^{15} - 2\times10^{15}\; \textrm{iones/cm}^2)$ es posible compactar los intersticios que existen entre las microesferas de sílice, permitiendo que mediante un depósito de Oro $(\sim 50\;\textrm{nm})$ sea posible obtener arreglos ordenados de nanoprismas de Au con dimensiones muy por debajo a las que usualmente se alcanzan utilizando únicamente la NLS $(\sim 33\;\rm{nm} - 80\;\textrm{nm})$. Estos nanoprismas han sido caracterizados mediante Microscopía de Barrido Electrónico (SEM, por sus siglas en inglés) y Microscopía de Fuerza Atómica (AFM, por sus siglas en inglés). Además, debido al gran plasmón de superficie localizado (LSPR, por sus siglas en inglés) que presentan estás nanoestructuras, han sido probados para su aplicación como sustratos SERS (Surface-Enhanced Raman Spectroscopy), utilizando como material de estudio la bien conocida Rodamina 6G (R6G), estableciendo una dependencia de la señal raman y las dimensiones de los nanoprismas.

Exohedrally metal decorated carbon fullerenes $𝑀−C_{60}$ on an inert atmosphere. Dimer percentage $(M−𝐶_{60})_2 $

Fullerenes $𝐶_{60}$ are considered active materials with potential use in nuclear plants that generate volatile products. Its ability to capture atoms like $Kr, Xe, Rb, Cs$, among others, could aid in separating these atoms from other material emanating from industrial energy generating facilities. When these fullerenes capture an alkaline metal, they acquire a powerful permanent dipole. In this work is presented a theoretical semi-empirical study on a dimeric system $(M−𝐶_{60})$ where $M$ is any alkali metal considered as an ensemble of $ N_2$ pair of coupled electric dipoles. The fraction of dimers that can be formed at temperature $T$ is calculated theoretically.

Thermochemical study of the reaction $ (𝑀−𝐶_{60} )+(𝑀−𝐶_{60})⇄(𝑀−𝐶_{60})_2 $

A dimer $(M-C_{60})_2$ is studied to obtain its thermochemical properties. The dimer is formed due to dipolar interaction between two monomers $M-C_{60} $ when they are immersed on a inert gas atmosphere. Each monomer is composed by a alkali metal $M$ and a fullerene $C_{60}$. These are usually treated through a canonical ensemble to evaluate the Keesom energy term but we show this approach is not precise enough for large electric dipoles. Therefore, an expansion of the partition function developed by Battezzati and Magnasco is used for a more precise expression compared to the Keesom term. Using the statistical physics in equilibrium, the mean energy, the Helmholtz, the Gibbs and the Enthalpy were calculated where the results obtained demonstrate that such reaction is exothermal and spontaneous.

Remoción de colorantes iónicos del agua utilizando soluciones micelares

El método de extracción con surfactantes en su punto de nube (ESPN) es un proceso físico usado en la remediación de agua contaminada. Consiste en agregar surfactante no iónico a la disolución de contaminante y luego incrementar la temperatura de la solución para promover la formación de agregados micelares que retienen al contaminante y separan la solución en dos fases inmiscibles. El punto de nube se define como la temperatura a la cual ocurre la separación de fases, que consisten en una fase acuosa en el sobrenadante libre de contaminante y otra con una alta concentración de micelas que retienen al contaminante y se precipita. Se usó el colorante aniónico naranja ácido 7 y el catiónico rodamina B como moléculas de prueba para su extracción de una solución acuosa con el surfactante neutro Tritón X-100 en su punto de nube. El cambio en la concentración de colorante se determinó mediante espectrofotometría UV-Vis para posterioremente calcular el porcentaje de remoción y la cantidad de colorante adsorbida en las micelas de Triton X-100. Se realizó un estudio detallado sobre el efecto de la concentración inicial de colorante, la cantidad de surfactante, el tiempo y la temperatura en el porcentaje de extracción. Se encontró que las cinéticas de extracción de ambos colorantes con 300 mM de Triton X-100 siguen un modelo de pseudo-segundo orden. Se usó una isoterma de Langmuir para determinar la máxima capacidad de extracción del surfactante Triton X-100 y con esto calcular la concentración de surfactante requerida para la óptima eliminación de los colorantes.

FABRICATION OF A ZnO NANOSTRUCTURES-BASED MIS DIODE THROUGH CHEMICAL ROUTES

Because its physical properties, ZnO is considered a potential semiconductor compound for fabricating electronic and optoelectronic functional devices. In this regard, several growth techniques have been developed in order to meet the requirements of commercial devices based in this material. On the pathway for improving the performance of the current devices, low-dimensional ZnO structures seem a promising alternative. Here, we report the fabrication of a metal-insulator-semiconductor (MIS) structure based on ZnO nanostructures grown on the surface of an anodized aluminum substrate (Al2O3/Al). While the semiconductor layer was obtained through a low-temperature hydrothermal route, the insulator-metal interface was fabricated by anodizing the surface of an aluminum foil (previously electropolished). Finally, the MIS structure was annealed at 300 °C in order to ensure solid-contact at the interfaces. The obtained MIS architecture was characterized by scanning electron microscopy/focus ion beam (SEM/FIB), energy dispersive spectroscopy X-ray (EDS), x-ray diffraction (XRD), micro-Raman spectroscopy (µRS), cathodoluminescence (CL) and electrical measurements (I-V, C-V). The formation of a sandwich-like structure was confirmed by SEM/FIB techniques. The EDS analysis suggests formation of three different phases: ZnO, Al2O3 and Al phase; the XRD results confirms the latter. It is shown that the obtained semiconductor layer is constituted by interconnected leaf-like ZnO nanostructures with average thickness of ~ 50-100 nm. According with the Raman spectrum, these ZnO nanostructures are crystalline, although native defects are present as the broad visible-band centered at 533 nm in CL spectrum reveals. Finally, the characteristic response of a metal-oxide-semiconductor junction is observed in the acquired I-V and C-V curves, demonstrating that it is possible to fabricate a ZnO nanostructures-based MIS diode using chemical routes.

Estudio teórico-computacional mediante dft de reacciones químicas de un nuevo alótropo de nitruro de carbono bidimensional

En el presente trabajo se estudia mediante la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT) la reacción química de un nuevo alótropo de nitruro de carbono bidimensional con la molécula de Nitrógeno buscando la potencial aplicación de la nanoestructura como catalizador en la producción de Amoníaco. Se presentan los resultados de la estructura dopada con diferentes elementos considerando la energía de adsorción, energía de cohesión, distancias de enlace, estructura de bandas electrónicas, densidad de estados así como la dispersión de fonones.

Diseño y construcción de un foto convertidor RGB para nanopartículas de plata

En este trabajo se presenta el diseño y construcción de un fotoconversor utilizando LEDs RGB para la transformación de nanopartículas de plata. El diseño del dispositivo se realizó utilizando el software Blender; por otro, determinamos que la cantidad óptima de LEDs a utilizar es de 20, los cuales son similares en cuanto a su espectro e intensidad de luz. Además, se determinó que la estructura más adecuada es de forma cilíndrica, y los LEDs deben estar dispuestos en una configuración paralela. Para probar el fotoconversor, se realizó la fotoconversión de nanopartículas esféricas. En el proceso de transformación, se tuvieron en cuenta variables adicionales, como el tiempo de irradiación, la combinación de colores en RGB. Posteriormente, se llevó a cabo la caracterización utilizando espectroscopía ultravioleta-visible para observar la evolución de los máximos de absorción de las muestras y determinar la final morfología obtenida. Además, se confirmó la morfología mediante microscopía electrónica de barrido.

Evaluación de la fluorescencia de los puntos cuánticos de carbono sintetizados mediante Eriobotrya japónica

Los puntos cuánticos de carbono fluorescentes (PCQ) son un nanomaterial de carbono de dimensión cero. El presente trabajo se dedica a la obtención de los PCQ a base de una síntesis verde utilizando Eriobotrya japónica y empleando diversos métodos de caracterización para comprobar la fotoluminiscencia de estos. Inicialmente la lampara UV, caracteriza la existencia de los puntos cuánticos (QD) en solución. Se identificaron las bandas típicas de absorción de los QD mediante la técnica de espectroscopía de UV-Vis. Mientras que, la difracción de rayos X identificó la estructura cristalina hexagonal de los PQC. Al mismo tiempo, la espectroscopia FT-IR determinó grupos funcionales de O en la superficie de los QD, lo que comprueba su disolución en agua. Finalmente, los termogramas de los QD indicaron un incremento de 8 °C, lo que sugiere que pueden ser aplicados en diversos campos de estudio como en la detección de entrega de fármacos.

Síntesis verde de puntos cuánticos de carbono utilizando cáscara de Citrus reticulata

En el presente trabajo, se expone la síntesis verde de puntos cuánticos de carbono (CQD) utilizando la cáscara de Citrus reticulata, mediante un método hidrotermal. Inicialmente, las fotografías capturadas directamente de la solución de reacción, utilizando una lámpara UV, mostraron un cambio de color de café obscuro en luz visible a azul brillante, lo cual es característico de la existencia de los puntos cuánticos en solución. Se identificaron mediante espectroscopia de UV-vis las bandas típicas de absorción correspondientes a los CQD. La técnica de difracción de rayos X identificó el pico 100% que determina la existencia de su estructura hexagonal. La espectroscopia FT-IR indicó grupos funcionales de O presentes en la superficie de los CQD, lo que permite su disolución en agua. Las imágenes fototérmicas y termogramas indicaron un incremento de 10.5 °C en la presencia acuosa de los CQD, sugiriendo su posible aplicación en los campos de conversión de energía y detección en entrega de fármacos asociados a líneas celulares de cáncer.

Análisis de las características corriente-voltaje de una homounión p-n transparente basada en óxido de zinc

En el presente trabajo se muestra el estudio de los mecanismos de transporte de portadores de carga que afectan el comportamiento ideal de la corriente en función del voltaje en una estructura tipo homounión p-n transparente basada en óxido de zinc. Esta estructura consta de un capa de contacto transparente inferior de óxido de indio con estaño (ITO), una capa tipo p (película de ZnO co-dopada con Ag, N) y una capa tipo n (película de ZnO sin dopar). Todas las capas fueron depositadas mediante la técnica de DC magnetrón sputtering. El contacto transparente se depositó a partir de un blanco de ITO a 60 W y temperatura ambiente, la película tipo p ( ZnO:Ag,N) fue depositada a temperatura ambiente a partir de un blanco de zinc metálico bajo una atmósfera reactiva compuesta por nitrógeno y oxígeno, luego del depósito la película fue tratada térmicamente a 400 °C en una atmósfera rica en nitrógeno. Finalmente, la capa de ZnO se depositó a temperatura ambiente en una atmósfera reactiva de oxígeno y se realizó un tratamiento térmico postdepósito a 400°C. Ambas capas presentan la estructura hexagonal wurtzita característica del ZnO con un crecimiento preferencial en la dirección (002). La curva de corriente en función del voltaje muestra características rectificadoras típicas de una unión p-n con un voltaje umbral de ~1.0 V, una corriente de rectificación de 1.8 µA a 2 V y una corriente inversa de -0.46µA a -2 V. El comportamiento de la curva de rectificación presenta una desviación del comportamiento exponencial ideal, motivo por el cual se investigaron diversos modelos que rigen la conducción no lineal, con la finalidad de establecer los mecanismos de transporte presentes. Entre los mecanismos analizados se presentan el mecanismo de corriente limitada por carga espacial (SCLC), Poole-Frenkel, Schottky-Richardson y Fowler-Nordheim. Resultando dominante el mecanismo SCLC para voltajes pequeños.

Matrices de dispersión diagonalizadas en bloque en dispersión caótica con procesos directos

Se consideran matrices de dispersión que pueden diagonalizarse en una estructura de $2\times 2$ en bloques de matrices de dispersión independientes, de rango $N$, mediante una rotación por un ángulo $\theta$. Suponiendo que las matrices de dispersión se eligen de uno de los $\it{ensembles}$, o del kernel de Poisson, la matriz de dispersión de $2N\times 2N$ puede describir la dispersión a través de cavidades caóticas con simetría reducida en la ausencia o presencia de procesos, respectivamente. Para ilustrar el efecto de esa simetría se analiza analíticamente la distribución de la conductancia adimensional a través de cavidades caóticas en presencia de procesos directos, para en caso $N=1$. Hacemos una conjetura para $N=2$ en ausencia de procesos directos, que verificamos numéricamente con simulaciones de teoría de matricesa aleatoria, y calculamos analíticamente los primeros momentos para $N$ arbitrario.

Nanojets de nanopartículas plasmónicas por fuerza de retroceso inducidas por electrones relativistas

En este trabajo se presentan resultados del cálculo de la fuerza de retroceso que experimenta una nanopartícula esférica de radio $a$, asociada al campo electromagnético que esparce al interactuar con un electrón que se mueve con rapidez relativista constante $v$ en la dirección $z$, a un parámetro de impacto $b$ (distancia mínima entre el centro de la nanopartícula y la trayectoria del electrón). El electrón considerado representa a los electrones típicamente empleados en la microscopía de transmisión y barrido electrónico, donde los electrones alcanzan una rapidez de 0.85 veces la rapidez de la luz. Cálculos previos reportados muestran que el vector de Poynting para partículas pequeñas (de $a$=3 nm de radio) es tal que la fuerza de retroceso es nula. En este trabajo se calcula la fuerza de retroceso en el tiempo para nanopartículas grandes (de hasta 10 nm de radio) considerando la aproximación dipolar del campo electromagnético esparcido. El cálculo de la fuerza de retroceso se realizó para nanopartículas hechas de cada uno de los siguientes materiales: aluminio, oro, bismuto y carburo de silicio. Los resultados mostrados en el presente trabajo demuestran que la fuerza de retroceso es mayor para partículas grandes (1 nm$<a<$50 nm) y en materiales conductores como el oro. La dirección de la fuerza depende tanto de la rapidez $v$ como del parámetro de impacto $b$. Proyecto apoyado por la DGAPA-PAPIIT IN107122.

Estudios de parámetros de síntesis de nanoestructuras de carbono aplicadas en memorias resistivas

Las redes inspiradas en la transmisión de información del sistema nervioso permiten una arquitectura más sencilla que la utilizada en la computación basada en transistores. Algunas ventajas significativas de las memorias resistivas incluyen su versatilidad, como su integración perfecta en sistemas neuromórficos, así como su implementación como elementos de memoria digital no volátil en sistemas tradicionales. Los principales componentes de memorias resistivas consisten en dos electrodos metálicos con una capa activa en el medio, que es responsable de la conmutación resistiva del dispositivo en función del voltaje aplicado a través de los electrodos. Nanotubos de carbono (NCNTs) han encontrado una amplia gama de aplicaciones, como memorias resistivas. Al utilizarse como componente de la capa activa, los NCNTs permiten el paso controlado de portadores de carga de un electrodo a otro. Para lograr esto, es crucial una adecuada dispersión de los nanotubos dentro de esta capa. Este estudio se centra en la respuesta electrónica de las memorias resistivas con una capa activa basada en NCNTs en una matriz de polímero de poliestireno sulfonado entre dos electrodos de aluminio. Se encontró que cuando la concentración de NCNTs es del 1% en peso, los dispositivos muestran un comportamiento regrabable basado en procesos de atrapamiento y liberación de carga. Por otro lado, con una concentración del 3% en peso, el comportamiento regrabable está asociado con la generación de vacantes de oxígeno (VO) en la delgada capa nativa de óxido de aluminio (AlOx) del electrodo inferior durante el barrido inicial de voltaje. Otros dispositivos fabricados con óxido de indio y estaño (ITO) en el electrodo inferior muestran a una concentración inferior al 1% una memoria regrabable con bistabilidad basada en mecanismos de atrapamiento y liberación de carga. Mientras tanto, aquellos fabricados con un 3% de NCNTs muestran un comportamiento eléctrico óhmico.

Batería Redox Orgánica Flexible

En este trabajo se desarrolló un nuevo tipo de batería redox orgánica flexible, con electrodos modificados de PEDOT:PSS a través de la optimización de dopantes secundarios, así como la preparación de un compuesto de celulosa/PEDOT:PSS modificado y el uso de un electrolito polimérico mediante la elaboración de un hidrogel. Entre los componentes activos de la celda, se establecieron correlaciones entre la estructura química, morfológica, las propiedades ópticas y las características eléctricas, determinando así las propiedades requeridas para un rendimiento óptimo. Estas baterías presentaron una diferencia en el nivel de oxidación entre los electrodos, produciendo una tensión de circuito abierto de aproximadamente 0.85 V, la cual se mantuvo casi constante durante varios días en el aire, y una potencia de salida de alrededor de 1.2 μW (para una carga de 265 kΩ). La potencia de salida obtenida se encuentra dentro del rango requerido para la alimentación de sensores y aplicaciones inalámbricas.

Rápida formación de nanopartículas de plata usando té matcha en polvo

Las nanopartículas de plata (AgNP’s) han sido de gran interés en el sector salud y agrícola por su buena actividad bactericida. El método comúnmente utilizado para obtener estas nanopartículas es por reducción química. Sin embargo, el inconveniente es que los reactivos utilizados con este método tienen propiedades tóxicas [1]. En el año 2003, se reportó por primera vez, un método alternativo nombrado síntesis verde o de reducción biológica. Si bien es cierto que se fundamenta en el químico, la diferencia es que en el verde en lugar de reactivos se usa productos naturales [2]. En este trabajo se presenta un método amigable con el medio ambiente, de bajo costo y fácil de elaborar en la síntesis de AgNPs, a partir del AgNO3 en disolución con té matcha. Se presenta, una rápida formación de AgNPs. Para este estudio se prepararon 3 muestras con 10 mM, 7.5 mM y 5 mM de AgNO3 en disolución con la misma cantidad de té. Las muestras fueron analizadas por espectrofotometría UV-Vis y microscopia electrónica de transmisión. A partir del monitoreo de absorbancia de las AgNPs hasta 9 meses de su preparación, se concluye que en el día del experimento aconteció la mayor formación de nanopartículas. Estas son de formas cuasi esféricas y la mayoría son pequeñas (menor de 18 nanómetros). Adicionalmente, las AgNPs mostraon actividad bactericida contra la Escherichia Coli. [1]Sánchez Vieyra, María Teresa (2020). Estudio de condiciones físicas y químicas en la biosíntesis de nanopartículas de plata usando infusión de chía (Salvia hispanica) e inulina de agave. [Tesis de doctorado, Universidad de Guadalajara, Centro Universitario de los Valles. [2]Oseguera-Galindo, D. O., Oceguera-Contreras, E., & Pozas-Zepeda, D. (2020). Silver nanoparticles synthesis using biomolecules of habanero pepper (Capsicum chinense Jacq.) as a reducing agent. Journal of Nanophotonics, 14(3), 036012-036012.

Materiales resonantes en forma de nanopartícula y película continua delgada

Ante la creciente crisis climática muchos investigadores han enfocado sus investigaciones en mitigar esta crisis. Dentro de las acciones tomadas hay estudios que han desarrollado grandes avances en la generación de energía utilizando energías renovables. La ciencia de materiales ha sido un área de mucho interés en la generación de energía, esto debido a la gran aplicación para el desarrollo de dispositivos generadores de energía como es el caso de los paneles fotovoltaicos. El siguiente trabajo usará la teoría del medio efectivo para simular dos diferentes configuraciones de películas delgadas apiladas, que usualmente se utiliza en celdas solares. El material principal o host que se utiliza es el trióxido de molibdeno (MoO3) por su capacidad de absorción. En la primera configuración, se tendrá una película delgada de oro (Au) o plata (Ag) debajo de la película de MoO3 analizando el efecto que tiene sobre la película del MoO3, siendo éste el medio incidente, teniendo así un sistema MoO3/Película-Delgada/Sustrato, donde la “Película-Delgada” se puede cambiar por Au o por Ag. Como segunda configuración, se considera la película delgada de MoO3 dopada con nanopartículas (NPs), ya sea de Au o de Ag. Por lo tanto, este trabajo busca mostrar las diferencias que hay en las propiedades ópticas del MoO3, como la transmitancia, reflectancia o absorbancia óptica. Adicionalmente se estudian estas propiedades en función el ángulo de incidencia y longitud de onda.

Estructura de banda electromagnética de un material estructuralmente quiral giratorio

Consideramos un medio helicoidal electromagnético cuyo tensor dieléctrico gira uniformemente a lo largo del eje de la hélice. Nuestro objetivo es investigar la estructura de la banda óptica cuando el medio gira rígidamente alrededor del eje de la hélice a una frecuencia constante fija. Partiendo de las ecuaciones de Maxwell, establecimos un conjunto de ecuaciones para los campos eléctrico y magnético. Estas ecuaciones nos permiten calcular la estructura de banda del sistema en términos de la frecuencia de rotación impuesta externamente. Encontramos que la estructura de la banda depende en gran medida de la frecuencia de rotación, y mostramos que los modos hacia atrás y hacia adelante se propagan de manera diferente. Se encuentran además comportamientos interesantes de la variación de ancho de banda.

Estudio de películas delgadas de perovskita de oxisulfuro SrTi(O$_{1-x}$S$_{x}$)$_{3}$ para aplicaciones en celdas solares

En la búsqueda de celdas solares de mayor eficiencia, que superen la eficiencia de las celdas de silicio, en los últimos 15 años, se han propuesto las perovskitas de haluro de plomo orgánicas las cuales han mostradado un crecimiento sin precedentes en la eficiencia, pasando del 3% al 26%. Sin embargo, la presencia de plomo, y la inestabilidad de la molécula orgánica ante la humedad y la temperatura, han limitado su implementación a pesar de los esfuerzos de encapsulamiento de alta calidad. Como alternativa, se han propuesto las perovskitas de calcogenuro, que reemplazan el plomo por un metal de transición, la molécula orgánica por un metal alcalino y el anión por un calcógeno. En este estudio, se depositaron películas delgadas de SrTi(O$_{1-x}$S$_{x}$)$_{3}$ mediante la técnica de spin coating utilizando una disolución de alcohol con la perovskita SrTi(O$_{0.5}$S$_{0.5}$)$_{3}$ (relación molar 1:1). Se varió la cantidad de gotas y el número de capas depositadas para controlar el espesor de las películas, logrando espesores en las películas desde los 100 a los 900 nm. Posteriormente, las películas se sometieron a un tratamiento térmico en una atmósfera rica en azufre a 400°C durante una hora. El análisis EDX-RF reveló una variación composicional gradual en las películas delgadas desde SrTi(O$_{0.48}$S$_{0.52}$)$_{3}$ hasta SrTi(O$_{0.37}$S$_{0.63}$)$_{3}$ en las películas con mayor cantidad de azufre. Los difractogramas de XRD mostraron una estructura cristalina predominante de perovskita hexagonal, sin embargo, se logra apreciar un corrimiento a derecha de los picos de la estructura significando esfuerzos de dilatación en la red cristalina. El análisis FT-IR reveló una mayor intensidad de los picos correspondientes a los grupos funcionales de los oxisulfuros conforme a la cantidad de azufre en la película, y por espectroscopia Uv-Vis se observó un corrimiento del ancho de banda prohibida en función de la concentración de oxígeno y azufre.

FABRICATION AND CHARACTERIZATION OF TI$_{3}$C$_{2}$(OH)$_{x}$ MXENES THROUGH HF ETCHING PROTOCOL

MXenes, a relatively new and exciting 2D nanomaterials, exhibit remarkable properties such as high electrical conductivity, chemical stability and biocompatibility, making them highly intriguing for environmental remediation.[1] The use of MXenes in diverse applications, including photocatalysis and energy storage, heavily relies on the surface functional groups.[2][3] In this work, we present a synthesis route for the fabrication of exfoliated MXene monolayers, specifically Ti$_3$C$_2$(OH)$_x$, through HF etching protocol utilizing MAX phase powder precursors of titanium aluminum carbides, followed by an alkalinization treatment with ammonium hydroxide. The morphology and elemental composition of the resulting nanomaterials were examined using a Scanning Electron Microscope (SEM). The presence of -OH groups on Ti$_3$C$_2$ MXenes was confirmed through powder X-Ray Diffraction (XRD) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). Our findings from these analyses underscore the predominant presence of -OH groups as surface terminations on Ti$_3$C$_2$ monolayers. RLC acknowledges CONAHCyT, México, for SNI level III research assistant fellowship (CVU # 1260740) and VIEP-BUAP, Mexico (ID: 00262). References [1] Alhabeb, M., et al. (2017). Chemistry of Materials, 29(18), 7633-7644. doi: 10.1021/acs.chemmater.7b02847 [2] Ur Rahman, U., et al. (2022). Molecules, 27(15), 4909. doi:10.3390/molecules27154909. [3] Guo, Y., et al. (2019). ACS Applied Materials & Interfaces, 11(37), 34241–34250. doi:10.1021/acsami.9b10804

Síntesis de mwcnts a partir de fracción metanólica de la fermentación de caña de azúcar

En el campo de nanotecnología, los nanomateriales de carbono (CNMs) han ganado gran relevancia en diversas áreas de la investigación debido a sus singulares propiedades y sus numerosas aplicaciones. Actualmente hay una amplia variedad de CNMs, como son los fullerenos, nanotubos de carbono, beads de carbono, esferas de carbono, por mencionar algunos. Hoy en día existen diferentes métodos de síntesis para la producción de CNMs, destacando entre ellos la deposición química de vapor (CVD) por ser un método económico, ecológico y escalable, con la versatilidad de obtener distintos tipos de nanoestructuras a partir de diferentes precursores. En este trabajo de investigación nos enfocamos en la síntesis de nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNTs) por CVD a partir de la fracción metanólica proveniente de la fermentación de caña de azúcar. Los MWCNTs se sintetizaron en un reactor de cuarzo utilizando la fracción metanólica en forma de vapor como precursor, una barra de acero inoxidable como catalizador, un flujo de 30-35 ml/min de argón como gas de arrastre y una temperatura de síntesis de 750° C al interior de un horno tubular, con tiempos de reacción de 30 min a presión atmosférica. La caracterización de las nanoestructuras de carbono CNSs se realizó mediante microscopía electrónica de barrido, determinando la morfología de los MWCNTs. El análisis de espectroscopía de energía dispersa mostró contenidos superiores a 92 % de carbono. Los espectros infrarrojos por transformada de Fourier reportaron la presencia de grupos funcionales como: OH, C=O, C=C y CHx en los MWCNTs. Los grupos hidroxilo y carbonilo son de gran utilidad para aumentar la interacción de los CNSs con distintos materiales. Se agradece a la CIC de la UMSNH y a CONAHCYT.

Colisiones de dos cuerpos a bajas energías en dos dimensiones: Estados ligados y de dispersión para potenciales de alcance finito

En este trabajo se aborda el estudio de las interacciones entre pares de átomos a bajas energías en espacio inhomogéneo. El contexto de la presente investigación es el hecho que típicamente los experimentos en gases atómicos ultrafríos ocurren en potenciales de tipo inhomogéneo, y específicamente potenciales de tipo armónico. El objetivo particular es analizar el problema de Cooper, es decir la formación de pares, considerando ambos, la presencia de un confinamiento de tipo armónico, y el hecho que la interacción se representa a través de diversos potenciales modelo de alcance finito. Para realizar el objetivo planteado se investigarán los estados de dispersión y los estados ligados de cinco diferentes potenciales como función de dos parámetros, el alcance y la profundidad. El análisis comprende el problema de dos cuerpos en espacios homogéneo e inhomogéneo, y la consideración del último en presencia del mar de Fermi.

Estudio de la configuración estructural y electrónica de la superficie de sílice amorfa desde el estado líquido hasta el vítreo

A través de simulaciones computacionales de dinámica molecular clásica y ab-initio se analizó la distribución de la carga electrónica de cada uno de los átomos y la configuración estructural de la superficie de sílice amorfa (con 144 partículas en total), desde el estado líquido hasta el vítreo. Además, se usaron dos velocidades de enfriamiento, 4.4 x 1012 K/s y 5.7 x 1014 K/s; con cada una de estas velocidades se realizo tres maneras de enfriar al sistema. Se noto y analizo que en la cara más externa de la superficie existen en mayor porcentaje átomos de oxigeno que de silicio y que la carga electrónica de estos oxígenos es mayor que sus correspondientes, que están mas profundos en la superficie. También, se observo la influencia de las velocidades de enfriamiento en la configuración estructural y electrónica del sistema. En las caras más externas de esta superficie se forman microestructuras, por ejemplo, el anillo de dos miembros y sub- o sobre- coordinación de los átomos de oxigeno y silicio y en ocasiones la combinación de estas coordinaciones con el anillo de dos miembros. Todo lo anterior, puede ayudar a una mejor comprensión de la interacción entre una molécula biológica depositada sobre la superficie de sílice amorfa.

Transmisión y localización en un medio activo aleatorio con desorden correlacionado

En este trabajo se estudia la propagación de ondas en una red aleatoria activa unidimensional. Se considera una barrera desordenada entre dos conductores perfectos semi-infinitos. En el interior de la barrera las energías de sitio son variables aleatorias complejas, cuya parte real corresponde al potencial aletorio en el medio, mientras que la parte imaginaria se asocia a los procesos de absorpción o amplificación que sufre una onda que se propague a través de la barrera. Por medio de la técnica de las matrices de transferencia se calculan los coeficientes de transmisión y reflexión y se analizan los efectos de la acción combinada del desorden y del carácter activo del medio. Se discuten también los efectos de las correlaciones espaciales del desorden. Palabras clave: Localización de Anderson; modelos desordenados activos; estados electrónicos.

Efecto de la temperatura en el proceso de nucleación de nanopartículas de CdSe (pH=8) nanoestructurado

Las nanopartículas (NPs) semiconductoras de Seleniuro de Cadmio (CdSe) son estudiadas por sus amplias posibilidades de aplicación, por ejemplo, en: transformadores ópticos, circuitos nanoeléctricos, interruptores fotónicos, optoelectrónica, entre otros. En la síntesis del material, se considera a la temperatura como un parámetro que induce cambios y variaciones de la fase cristalina, propiedades, tamaño y número de los nanocristales formados durante los procesos de crecimiento y nucleación. En este trabajo, se reportan y discuten los primeros resultados de los cambios inducidos en las NPs de CdSe (pH=8) al variar la temperatura (150, 180, 210 y 240 grados Celsius) en el proceso de nucleación mediante el método coloidal. La caracterización del material se realizó utilizando un microscopio de tunelamiento (STM) con el cual se determinaron la topología, morfología, cristalinidad predominante, distancias interplanares y conductividad del semiconductor, y empleando la técnica de espectrofotometría UV-VIS, por medio de la ley de Lambert-Beer, se calculó el band gap del sistema para cada una de las variaciones de temperatura en la síntesis del material.

Capacitor base carbono (Hollín)

El almacenamiento eficiente de energía es un desafío importante en la actualidad, los capacitores desempeñan un papel crucial en este campo. La capacidad de almacenar y liberar energía en estos dispositivos depende de factores como el área de las placas, el dieléctrico que las divide, entre otros. En este trabajo, se midió el tiempo de carga y descarga de capacitores de placas paralelas de cobre de 7x2cm empleando un osciloscopio, utilizando como materiales dieléctricos: acetato, hollín, carbón y óxido de grafeno. Se obtuvieron los siguientes resultados: Al utilizar acetato como dieléctrico, se alcanzó una capacitancia de 95pF; al emplear hollín se logró una capacitancia de 200pF; al utilizar carbón como dieléctrico, se obtuvo una capacitancia de 4280pF, mientras que al combinar óxido de grafeno con carbón se tuvo una capacitancia de 2800pF.

Estudio de la formación de nanoestructuras de óxido de cobre con forma de flor por un proceso de envejecimiento

El óxido de cobre es un material semiconductor, de bajo costo, abundante y amigable con el medio ambiente por lo tanto un candidato potencial para su aplicación en diferentes áreas. En este trabajo, se expone la síntesis y caracterización de nanoestructuras de óxido de cobre con forma de flor. Las nanoestructuras se sintetizaron mediante un método de reducción química a temperatura ambiente. Las nanopartículas obtenidas se caracterizaron por Microscopía Electrónica de Barrido (MEB), Difracción de Rayos X (DRX) y Espectroscopía Ultravioleta-visible (UV-vis). El análisis por MEB reveló una cantidad significativa de nanopartículas con morfología simétrica bien definida de flores de un tamaño promedio de 200 nm con puntas nanométricas. La estructura cristalina de los productos preparados se confirmó por la técnica de DRX, indicando la fase cristalina cubica de Cu2O. Finalmente, los espectros de absorción UV-vis coinciden con los reportados de óxido de cobre.

Síntesis y caracterización del sistema CuxOy-Bi2W2O9 para la degradación fotocatalítica de contaminantes emergentes

En este trabajo se reporta la preparación del semiconductor Bi2W2O9 impregnado con especies CuxOy con el objetivo de incrementar su comportamiento fotocatalítico en la degradación de contaminantes emergentes de origen farmacéutico. Los fotocatalizadores sintetizados fueron caracterizados por distintas técnicas como difracción de rayos X en polvos (XRD), microscopia electrónica de barrido (SEM), espectroscopia de reflectancia difusa (DRS) y espectroscopia de fotoelectrones emitidos por rayos X (XPS). Las propiedades fotocatalíticas del sistema CuxOy-Bi2W2O9 fueron estudiadas mediante la degradación oxidativa de contaminantes de origen farmacéutico como la tetraciclina, ibuprofeno, ácido salicílico y ciprofloxacina, bajo irradiación de luz solar simulada. Asimismo, se evaluaron diversos parámetros que puedan modificar el comportamiento fotocatalítico como el pH del medio de reacción y la presencia de agentes secuestrantes de especies reactivas (p-benzoquinona, yoduro de potasio e isopropanol).

Importancia de grupos funcionales en nanotubos y esferas de carbono sintetizados a partir de un precursor sustentable

Los nanotubos (CNTs) y esferas de carbono (CSs) pueden ser solubles en ciertos disolventes orgánicos e insolubles en disolventes polares. Esta propiedad de solubilidad condiciona la química de este tipo de nanomateriales de carbono para su aplicación en áreas útiles como en el diseño de fármacos, polímeros, etc. Los grupos funcionales tanto en CNTs y CSs pueden estar presentes en sus estructuras a partir de la composición elemental del precursor empleado, o bien, a partir de la adición de hidrógeno, oxígeno, halógenos y metales. Por lo tanto el objetivo de esta investigación fue analizar los grupos funcionales en CNTs y CSs sintetizados a partir de un precursor sustentable. Los nanomateriales de carbono se produjeron mediante la técnica de deposición química de vapor utilizando la colofonia como fuente de carbono y una barra de acero inoxidable como catalizador y argón como gas portador. La condición de síntesis fue a 800°C/30 minutos; la muestra resultante se analizó por microscopía electrónica de barrido (SEM), espectroscopia de energía dispersiva (EDS), espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR). Los resultados por SEM, mostraron que a partir de la síntesis de la colofonia se pueden obtener CNTs y CSs con diferente longitud y diámetro. En tanto que el análisis EDS, indico que ambos nanomateriales contienen hasta un 91% de carbono, 8% de oxígeno y 1% de trazas de metales. Mientras que por FTIR se registraron los grupos funcionales: OH, C=O, C=C, CHx. Se concluye que los grupos funcionales presentes en los CNTs y las CSs, pueden deberse a la composición química de la colofonia, lo que podría ser útil para su explotación en el diseño de nuevos fertilizantes químico-biológicos. Se agradece a la Coordinación de Investigación Científica de la UMSNH y al CONAHCYT México.

Pasivación superficial bicapa usando cationes 2D en celdas solares de perovskita de triple catión 2D/3D

En esta investigación se fabricaron celdas solares de perovskita $FA_{0.9}Cs_{0.1}PbI_{3}$ incorporando Yoduro de di-iso-propilamonio (DIPI) como catión separador usando un valor de n=80 obteniendo una perovskita 2D/3D . Además, se realizan pasivaciones superficiales con cationes 2D: Yoduro, Bromuro y Cloruro de 4-fluoro-fenetilamonio entre las interfaces de la película de perovskita con una estructura: $ITO/SnO_{2}/catión-2D/perovskita(2D/3D)/catión-2D/Spiro-OMeTAD/Au$. Los dispositivos tratados con los cationes pasivantes mostraron una mejora en el voltaje de circuito abierto “Voc”, factor de llenado “FF” y eficiencia de fotoconversión “PCE”, obteniendo un dispositivo campeón con $20$% de PCE.$\\$ Palabras clave: Pasivación interfacial, perovskita 2D/3D, Celda solar $FA_{0.9}Cs_{0.1}PbI_{3}$.

Efecto de la composición local en la deformación y distribución de esfuerzos en nanopartículas de Pt-Ni: Predicciones de dinámica molecular

En este estudio realizamos una serie de simulaciones de dinámica molecular sobre diversos tipos de sistemas de nanopartículas cúbicas de Pt-Ni con el propósito de investigar las propiedades mecánicas de los sistemas bajo compresión. Se consideraron tanto nanopartículas monocristalinas como policristalinas, con distintos grados de composición, tanto respecto al volumen total de la nanopartícula, como a los distintos dominios cristalinos. Se construyeron las curvas de stress-strain, y se calcularon los módulos de Young usando los datos del régimen elástico de las curvas; en el régimen plástico, se analizó la nucleación y los desplazamientos de dislocaciones, y la formación de fallas de apilamiento y nanotwins como producto de estos desplazamientos. Además, también se implementó el cálculo y mapeo del estrés de von Mises en las estructuras policristalinas para investigar la correlación entre los esfuerzos locales, con los grados de composición, deformaciones locales, y la orientación relativa de las regiones de los sistema policristalino. Se generaron mapas de deformación utilizando la técnica de análisis de fase geométrica sobre imágenes similares a las generadas por STEM para propósitos de comparación con micrografías reales. Nuestros resultados indican una apreciable correlación entre la distribución de deformación en las nanopartículas y su composición local, a un grado de resolución lo suficientemente alto como para que esta correlación sea apreciable en sistemas reales utilizando imagenología TEM y STEM de alta resolución.

Estudio Raman de nanopartículas de CeO2

En el presente trabajo se presenta la síntesis, un estudio estructural y espectroscópico de nanopartículas de CeO2. La espectroscopia Raman es la principal técnica de este estudio, mediante la cual se analizaron los modos de vibración normales característicos en función del tamaño y forma de las nanopartículas; para tales efectos se utilizaron dos fuentes de excitación diferentes: 532 nm (2,33 eV) y 780 nm (1,58 eV) con la finalidad de observar fenómenos de resonancia del fonón óptico (LO) y sus armónicos 2LO, 3LO y 4LO. Se analizaron las tendencias de los sobretonos en función del tamaño de las nanopartículas, este fenómeno de resonancia se atribuye a una interacción de Fröhlich (electrón-fonón) como fuente del proceso de resonancia. Adicionalmente las nanopartículas de CeO2 se estudiaron estructuralmente mediante difracción de rayos X, microscopía electrónica de transmisión y espectroscopia de infrarrojo por transformada de Fourier. Estas técnicas demostraron que dichas nanopartículas tienen un tamaño de [8.11-93.93] nm, el cual fue determinado directamente mediante imágenes de microscopía electrónica de transmisión. Conclusiones: Se empleó el método de las sales alcalinas para sintetizar nanopartículas de CeO2 de diferentes tamaños, variando la temperatura de síntesis entre 300°C y 700 °C. Mediante XRD, las muestras fueron analizadas estructuralmente, obteniendo el tamaño de cristal y el “Strain” de las muestras. Finalmente, la espectroscopia Raman nos demuestras que las nanopartículas presentan defectos estructurales. Asimismo, los modos Raman de CeO2 relacionados con el fonón LO mostraron la existencia de un fuerte acoplamiento electrón-fonón mediado por la interacción de Fröhlich. Se observaron los sobretonos 2LO, 3LO y 4LO, así como las tendencias de estas muestras presentadas en función del tamaño de las NP. Las NP de CeO2 sintetizadas por este método podrían usarse para realizar análisis de catálisis y fotocatálisis

Análisis físico de fibras de capullo de Oiketicus kirbyi, “gusano canasta”

Las larvas del gusano canasta construyen capullos de seda y fragmentos de planta o substrato. La pupación ocurre dentro de la canasta y en el último estado larval ata la canasta a algún soporte y luego invierte su posición con la cabeza hacia abajo. El objetivo principal de este proyecto es estudiar el capullo por pruebas ópticas y mecánicas. Microscopía óptica para visualizar la forma del tejido y el diámetro de grosor de las fibras por interferometría. Por otra parte, la canasta está compuesta de dos partes: una externa y una interna. A estas dos partes se les realizó la prueba mecánica de deformación para conocer la resistencia del tejido del capullo de Oiketicus kirbyi. En conclusión las distintas pruebas a las que fue sometido el capullo nos sirven para encontrar posibles aplicaciones que podrían resultar prácticas como una alternativa con el uso de sus fibras y de manera adicional enriquecer la información existente de la especie Oiketicus kirbyi con los datos obtenidos.

Síntesis de ferritas Zn1-xMnxFe2O4 (0≤x ≤ 1) y estudio de sus propiedades magnéticas

Las nanopartículas de óxido de hierro superparamagnéticas (mejor conocidas como SPION’s por su nombre en inglés) exhiben interesantes propiedades magnéticas que permiten su uso en diferentes áreas, entre la que destaca las aplicaciones médicas como agentes de contrastes, vector de liberación de fármacos y su uso en la técnica de hipertemia magnética. Sin embargo, existen diversos retos a tratar para su completa implementación en este ámbito médico, tales como evitar su aglomeración y oxidación, así como el tener un buen control en su síntesis para garantizar una buena distribución de tamaño. De hecho, este último parámetro es uno de los más importantes ya que el tamaño de estas nanoestructuras es el que da origen a su comportamiento superparamagnético. Motivados por esto, en el presente trabajo se muestra una novedosa estrategia sintética para preparar SPION’s basados en ferritas de zinc-manganeso. La técnica implementada es una modificación del proceso de poliol para la síntesis de nanopartículas, con la cual se desarrolló una serie de ferritas Zn1-xMnxFe2O4 (0≤x ≤ 1). Con el análisis de micrografías SEM y la técnica de dispersión dinámica de la luz (DLS) se comprobó que las nanopartículas presentaban diámetros entre 8 a 10 nm, estando dentro de la región del superparamagnetismo. Difracción de rayos X fue llevada a cabo para comprobar la existencia de la fase cristalina de la magnetita (Grupo espacial 227), además, con los difractogramas y el uso de software Profex se realizó refinamiento Rietveld para conocer el parámetro de red de los materiales. Espectroscopia de rayos X de energía dispersiva (EDS) y fluorescencia de rayos X (XRF) fueron realizadas para obtener los porcentajes de incorporación de cationes de Zn y Mn en la ferrita. Por último, se realizaron pruebas magnéticas a los materiales en un sistema de medición de propiedades físicas (PPMS) y se obtuvieron saturaciones magnéticas (dependientes de la cantidad de Zn incorporado) entre los 5 a 58 emu/g.

Síntesis verde de óxidos de hierro usando café de desecho como agente reductor

Se presenta la síntesis de óxidos de hierro usando extracto de café de desecho como agente reductor en una solución de sulfato ferroso. Mediante espectroscopía Mössbauer y difracción de rayos X se analiza el efecto de la concentración de café en la formación de distintas fases de óxidos de hierro como hematita, magemita y magnetita.

Nanoparticulas de YBaCuO y Superconductividad Reentrar

Nanopartículas superconductoras de YBaCuO fueron sintetizadas por molienda mecánica a partir de una muestra volumétrica inicial sintetizada por reacción en estado sólido, en un proceso de síntesis "top-down", las cuales fueron oxigenadas a una temperatura de 950°C. Se realizaron análisis morfológicos mediante microscopía electrónica de barrido, para conocer los cambios estructurales de las partículas en función del tiempo de molienda, se obtuvieron nanopartículas con tamaños entre 384-827nm. Además, se llevaron a cabo espectroscopia UV-vis y análisis de difracción de rayos X. Mediciones magnéticas mostraron un efecto superconductor reentrante en los modos de medición ZFC y FC, por debajo de 10K en las nanopartículas más pequeñas.

Propiedades electrónicos de Siliceno y Óxido de Siliceno

En años recientes se han dado a conocer las propiedades únicas que poseen los materiales bidimensionales, tal es el caso del Siliceno. Análogo al Grafeno, el Siliceno posee propiedades optoelectrónicas que pueden ser aprovechadas en la siguiente generación de dispositivos optoeléctricos y electrónicos. Así, en este trabajo se plantea analizar la estructura electrónica y fonónica del Silceno Low Buckled que, en seguimiento con la literatura, es la geometría más estable. Adicionalmente, dado que resultados experimentales previos muestran que la oxidación de estas nanohojas de siliceno es inminente, se plantea realizar el análisis del Siliceno dopado con Oxígeno en varias configuraciones. En particular, las propiedades electrónicas estudiadas son estructuras de bandas, densidades de estado y la estabilidad estructural.

Efecto de la temperatura de calcinado en el tono del color del pigmento $Bi_{4}V_{1.5}Fe_{0.5}O_{10.5}$

Se presenta la síntesis por el método de sales fundidas del compuesto $Bi_{4}V_{1.5}Fe_{0.5}O_{10.5}$, se corrobora, por difracción de rayos X, la formación de la fase cristalina. Se analiza el efecto de la temperatura de calcinado en el tono del color del pigmento depositado en forma de pintura acrílica, midiendo sus parámetros colorimétricos.

Crecimiento de nanoestructuras de Silicio para semiconductores

Se realizaron crecimientos de nanoestructuras de Silicio en equipo de PECVD, con una previa semilla de crecimiento de Estaño , al variar tiempos de depósito se obtuvieron distintos largos y anchos de los nanoalambres, al estudiar los crecimientos, encontramos diversas propiedades, una de ellas luminiscencia, la cuál nos habla mucho de su estructura o posibilidades de uso en diversos proyectos, siendo de ellos, en el caso de nuestro laboratorio, el uso de dichos nanoalambres para optimización de celdas solares y biosensores.

Microscopía de Fuerza Magnética Bimodal Híbrida

La Microscopía de Fuerza Magnética (MFM) es una técnica utilizada para caracterizar propiedades magnéticas de materiales ferromagnéticos a nivel nanométrico. La MFM convencional emplea dos modos de escaneo: el modo "tapping" que obtiene la topografía a través de interacciones de fuerzas de corto alcance con la muestra, y el modo "lift" que eleva el cantiléver a una distancia fija entre la punta y la superficie de la muestra para detectar fuerzas magnéticas de largo alcance. Se han realizado mejoras en la técnica, como la MFM Bimodal, [Appl. Phys. Lett. Vol. 84, p. 449 (2004)] en la cual el piezoeléctrico interno del Microscopio de Fuerza Atómica (AFM) hace oscilar simultáneamente la primera y segunda frecuencia de resonancia del cantiléver para detectar topografía y fuerzas magnéticas, respectivamente [Appl. Phys. Lett. Vol 94, p. 163118 (2009)]. Sin embargo, se ha comprobado que las vibraciones del cantiléver inducidas por el piezoeléctrico interno del AFM no son óptimas, y afectan las caracterizaciones de MFM bimodal. También se ha desarrollado la Microscopía de Fuerza Magnética de Resonancia Secundaria (SR-MFM) [Appl. Phys. Lett. Vol 107, p. 103110 (2015)], en la cual una bobina ubicada debajo de la muestra genera un campo magnético alterno externo, el cual excita al cantiléver en su segunda frecuencia de resonancia. No obstante, este campo magnético puede alterar los dominios magnéticos en materiales con baja coercitividad. En este trabajo se propone la técnica de Microscopía de Fuerza Magnética Bimodal Híbrida (HB-MFM), en la cual la segunda frecuencia de resonancia del cantiléver es inducida por el campo magnético de la muestra debido a las vibraciones causadas por un elemento piezoeléctrico colocado debajo de la muestra. Las ventajas de esta nueva técnica se demuestran a través de los resultados preliminares obtenidos por HB-MFM en una muestra de disco duro. Además, se comparan las medidas de MFM tradicional de doble escaneo y las de HB-MFM.

Estudio de las propiedades electrónicas, magnéticas, estructurales y mecánicas de los sistemas $Gd_2RuFeO_7$ y $Gd_2CoFeO_7$ con estructura tipo pirocloro

Los compuestos de óxidos complejos exhiben una amplia gama de propiedades físicas. En los últimos años, ha despertado un creciente interés su potencial desarrollo e implementación en dispositivos como celdas de combustible de óxido sólido, celdas solares, materiales espintrónicos y multiferroicos, entre otros [1-3]. Además de sus propiedades físicas, los compuestos de óxidos complejos de tipo pirocloro también presentan propiedades mecánicas notables. El estudio de las propiedades mecánicas de estos materiales es fundamental para comprender la relación de estas con las interacciones electrónicas y magnéticas de los elementos que componen a estos compuestos, además de su posible aplicación en dispositivos y tecnologías emergentes. En este trabajo, se investigan las propiedades electrónicas, magnéticas, estructurales y mecánicas de los sistemas $Gd_2RuFeO_7$ y $Gd_2CoFeO_7$ utilizando la teoría del funcional de la densidad (DFT) en combinación con la aproximación LDA+U y el funcional CA-PZ [4].$\\$ [1] Gayen, P., Saha, S., y Vijay Ramani, Acc. Chem. Res. 55, 16, 2191–2200 (2022).$\\$ [2] S. K., Sergey, et al., Mendeleev Commun., 2022, 32, 757–758.$\\$ [3] RObail, M., et al., Ceramics International 48 (2022) 2385–2393.$\\$ [4] J. P. Perdew and Alex Zunger, Phys. Rev. B 23 (1981) 5048.$\\$ $\textbf{Agradecimientos}$: Los autores agradecen el apoyo parcial para este trabajo proporcionado por los proyectos DGAPA-UNAM IN100222, IA103923 and IN103923. J. Pilo agradecen la beca posdoctoral otorgada por la DGAPA: Programa de Becas Posdoctorales de la UNAM. Los autores agradecen las facilidades de cómputo del Centro de Supercómputo - DGTIC-UNAM, así como al Laboratorio Nacional de Supercómputo del Sureste de México perteneciente a la red de laboratorios nacionales CONACYT, por los recursos computacionales, el apoyo y la asistencia técnica

Síntesis verde de nanopartículas de $\alpha-FeOOH$ mediante extracto de café y su efecto sobre la morfología y respuesta magnética

La síntesis verde de materiales magnéticos es de interés por todas las posibles aplicaciones que pueden derivar de este tipo de materiales; por ejemplo, como descontaminantes de aguas residuales, sensores de gas, materiales catalíticos, materiales para aplicaciones médicas de terapia – diagnóstico, etc [1]. Por otro lado, el proceso denominado síntesis verde también es de importancia permitiendo la obtención de materiales que reduzcan de forma significativa el impacto ambiental en el proceso de obtención de nuevos materiales comparado con aquellos métodos químicos tradicionales [2]. En el presente trabajo se presenta la síntesis verde de nanopartículas de FeOOH utilizando diferentes concentraciones de extracto de café comercial como agente promotor de la reacción y cloruro ferroso como precursor. La morfología y naturaleza magnética de las nanopartículas se estudió mediante microscopía electrónica de transmisión (TEM), espectroscopía Mössbauer y medidas magnéticas (PPMS en configuración VSM). Se observa que bajas concentraciones de extracto de café favorecen la formación de nanopartículas con forma esférica mientras que para altas concentraciones del extracto se promueve la formación de nanobarras. Agradecimientos J. León Flores y C. Reyes Damián agradecen el apoyo del Programa de becas de estancia posdoctoral CONAHCYT. El presente trabajo recibió el apoyo parcial del Programa de Apoyo a Proyectos de Investigación e Innovación Tecnológica PAPIIT-DGAPA-UNAM IN112422. Los autores agradecen el apoyo técnico de S. Tehuacanero Cuapa, R. Hernandez y D. Quiterio por su apoyo en la adquisición de microscopía TEM. Referencias [1] A. V. Samrot, C. S. Sahithya, J. A. Selvarani, S. K. Purayil, and P. Ponnaiah. A review on synthesis, characterization and potential biological applications of superparamagnetic iron oxide nanoparticles. Curr. Res. Green Sustain. Chem. 4, 100042. https://doi.org/10.1016/j.crgsc.2020.100042. [2] P. T. Anastas and J. C. Warner, Green Chem

Síntesis verde hidrotermal de nanopartículas de oro y $Fe_{3}O_{4}$/$Au$ mediante extracto de café comercial

La síntesis verde de nanopartículas de oro soportadas en materiales magnéticos es de interés por todas las posibles aplicaciones que pueden derivar como sensores, materiales catalíticos y materiales para aplicaciones médicas de terapia y diagnóstico [1]. En el presente trabajo se presenta la síntesis verde hidrotermal de nanopartículas de Au y $Fe_3O_4$/$Au$ utilizando extracto de café comercial como agente estabilizador de la reacción y ácido cloro áurico como precursor. La caracterización de las nanopartículas se realizó mediante microscopía electrónica de barrido y transmisión, difracción de rayos X, espectroscopía Mössbauer, Raman y FTIR. Agradecimientos J. León Flores y C. Reyes Damián agradecen el apoyo del Programa de becas de estancia posdoctoral CONAHCYT. El presente trabajo recibió el apoyo parcial del Programa de Apoyo a Proyectos de Investigación e Innovación Tecnológica PAPIIT-DGAPA-UNAM IN112422. Los autores agradecen el apoyo técnico de R. Hernandez, C. Magaña, D. Quiterio y A. Morales por su apoyo en la adquisición de microscopia SEM/TEM y XRD. Referencias [1] A. V. Samrot, C. S. Sahithya, J. A. Selvarani, S. K. Purayil, and P. Ponnaiah. A review on synthesis, characterization and potential biological applications of superparamagnetic iron oxide nanoparticles. Curr. Res. Green Sustain. Chem. 4, 100042. https://doi.org/10.1016/j.crgsc.2020.100042.

Propiedades ópticas de monocapas y bicapas de nanocilindros de plata

El estudio de las propiedades ópticas de arreglos periódicos 2D de nanopartículas (NPs) metálicas ha sido de gran interés debido a que muestran un comportamiento mejorado de la respuesta plasmónica en comparación con las NPs aisladas. La lista de parámetros para ajustar las resonancias de la red plasmónica incluyen el tamaño y forma de la NP, composición química, índice de refracción del medio ambiente y constante de la red 2D. Sus aplicaciones se centran principalmente para fotocatalizadores, sensores, guías de onda, entre otras. En este trabajo se presenta el estudio de arreglos rectangulares en monocapa y bicapa de nanocilindros de Ag usando el método de aproximación de dipolo discreto (DDA). Para el estudio se considera la función dieléctrica de la plata de los datos de Johnson & Christy y el índice de refracción del medio de m = 1.4, este último se asocia a una matriz sólida de dióxido de silicio. Mostramos los espectros de reflexión, transmisión, absorción, además de las eficiencias ópticas que nos permiten identificar las resonancias plasmónicas de la red. Para el estudio se han variado los tamaños de los nanocilindros y la distancia de separación entre capas

Síntesis de partículas compósitos magnético-metálicos con termorespuesta, Fe3O4@Au, para aplicaciones en hipertermia

En el siguiente proyecto de investigación se sintetizaron nanopartículas tipo compósitos con propiedades superparamagnéticas, usando nanopartículas de Fe3O4 como núcleo y de Au como capa. La recubierta de oro dota al sistema de buenas propiedades ópticas, fototérmicas y de biocompatibilidad ofreciendo una mayor viabilidad en diferentes aplicaciones biomédicas. Además, se protegerá al núcleo contra la oxidación, sumando a este sistema estabilidad térmica y química. De esta forma, se buscarán sistemas multifuncionales que puedan ser usados en aplicaciones biomédicas tales como en diagnóstico, imagenología médica y particularmente en hipertermia oncológica. Se siguió una ruta de síntesis de dos fases. Se apela a procesos “bottom-up” en busca un sistema tipo núcleo-coraza (Fe3O4 @Au) en suspensión coloidal. Los núcleos se sintetizarán por un método solvetermal modificado y mediado poliol, el cual ofrece un excelente control en el tamaño, forma, composición y dispersión, además de poseer una alta cristalinidad debido a las temperaturas cercanas al punto de ebullición del poliol. Se ha reportado el crecimiento de SPIONS de Fe3O4 esféricas con diámetro promedio de 9.6nm y una monodispersidad relativa de 2.59nm (desviación estándar). La caracterización magnética mostró excelentes propiedades superparamagneticas con una satruración magnética de 65.75emu/gr y con un campo coercitivo de 0.009T a 300k. Esta alternativa ofrece control y reproducibilidad a diferencia de otras técnicas. Posteriormente, por el proceso general basado en el método de reducción química mediado por semillas y dependiente del pH , se permite la deposición uniforme y controlada de la capa metálica con simetría espacial esférica, partiendo de la afinidad química entre los grupos carboxilos de los ligandos adsorbidos del núcleo con el precursor de oro. Se observa actividad plasmónica en el cercano infrarrojo con una banda de frecuencia SPR bien localizada en 1419nm controlando el pH de la síntesis a 11.

Estudio teórico de la molécula de ácido siálico y sus aplicaciones médicas

El ácido siálico, también conocido como ácido N-acetilneuramínico, ocurre en la naturaleza en varios grupos de formas moleculares. Sus aplicaciones van desde regulador del crecimiento vegetal o conservante de alimentos y son bien conocidos por la comunidad científica. Aunque el ácido siálico está presente en el cuerpo humano y juega un papel vital en varias funciones fisiológicas, existen cambios en la concentración de algunas de sus variaciones moleculares que pueden establecerse como marcadores de algunos tipos de cáncer. Estas variaciones se pueden cuantificar empleando espectroscopia Raman de muestras de saliva. Aunque una alta concentración de ácido siálico se ha relacionado con algunos tipos de cáncer, caracterizar el tipo de molécula con mayor concentración en la muestra podría ayudar a concretar el diagnóstico. El presente estudio teórico plantea las formas de ácido siálico reportadas con mayor frecuencia en la literatura y relacionadas con algún cáncer u otra patología. Se realizó la optimización de la geometría en estado gaseoso, en estado sólido y en forma acuosa para tener sus formas más probables de acuerdo a la naturaleza de la muestra. Posteriormente se realizó un análisis estructural y de carga, así como la simulación de los espectros Raman para compararlos con los resultados experimentales. En nuestros resultados observamos que es posible identificar el tipo de ácido siálico en el espectro Raman obtenido, lo que indica que es posible encontrar una clara relación entre el tipo de ácido siálico y la patología a estudiar.

$\textbf{ Presión por radiación sobre nanoesferas de oro porosas}$

Las nanopartículas porosas (NP-P) tienen su atractivo en la alta relación superficie/volumen que las caracteriza, lo que les ha conferido una gran atención para aplicaciones como fotocatalizadores, sensores químicos, transportadores y liberadores de fármacos, entre otras. A mayor porosidad, el índice de refracción efectivo y el peso de la NP-P son menores en comparación con su contraparte en bulto. Además, en comparación con el material sólido, la respuesta plasmónica de nanopartículas porosas es más intensa. En este trabajo presentamos un estudio de la presión por radiación ejercida sobre una NP-P de oro cuando se somete a ondas electromagnéticas de distinta longitud de onda. La porosidad se modela con i) teorías de índice de refracción efectivo y ii) con diferente número de poros. La fuerza ejercida sobre las NPs con distinto grado de porosidad se determinó mediante simulaciones numéricas realizadas con la aproximación de dipolo discreto. Como consecuencia de la porosidad, se observa un corrimiento de la resonancia de plasmón de superficie en comparación con el material sólido. También se muestran los cambios en la intensidad del campo electromagnético dentro de la NP-P.

Efecto de la potencia en el método sonoquímico para la obtención de BiVO4 como catalizador fotocatalítico

La fotocatálisis heterogénea es una técnica prometedora para la remoción total de contaminantes emergentes presentes en el agua. Para la aplicación de esta técnica es necesario el uso de un material fotocatalizador quien se encarga de llevar a cabo reacciones óxido-reducción para la descomposición de los contaminantes inmersos en el agua (A. Fujishima, 1972). Este proyecto se enfoca en el desarrollo de vanadato de bismuto (BiVO_4) vía ultrasonido in-situ para ser utilizado como fotocatalizador en la degradación de contaminantes emergentes, en particular fármacos. El BiVO_4 fue sintetizado utilizando el método de ultrasonido in-situ variando la potencia durante su preparación para posteriormente evaluar su desempeño fotocatalítico en la degradación de dos fármacos de amplio espectro e utilizados en una gran medida por la sociedad, la Tetraciclina (TC) y Levofloxacina (LVX). La formación del compuesto fue corroborada por la técnica de DRX a través de la tarjeta de referencia BiVO_4 01-075-1867 (H. He, 2014). La morfología de las muestras fue analizada por SEM observando en particular una morfología homogénea, con un tamaño de partícula entre los 500- 700 nm. La energía de banda prohibida fue de 2.26 y 2.35 nm medida a través de los espectros de reflectancia difusa (DRS) y está de acuerdo con lo reportado en literatura (W. He, 2015) .La muestra que presento el mejor desempeño fotocatalítico fue la obtenida a 170W de potencia debido a que. Como seguimiento de las pruebas fotocatalíticas se determinó el carbón orgánico total (TOC) obteniendo una mineralización del 47% para la TC y de 16% para la LVX. Se agregaron scavengers para evaluar la eficiencia de fotocatalísis y en el caso de la degradación de la TC, la adición de Catalasa presentó el efecto más fuerte sobre la cinética de degradación; para el caso de la LVX, la adición de EDTA fue la que presento el efecto más fuerte.

Análisis preliminar de bioplásticos de romero para vendajes y sus propiedades físicas

En la actualidad, existen métodos para proteger heridas de difícil cicatrización, como vendajes de polietilenos y látex. Sin embargo, estos generan desechos dañinos al ambiente. Los bioplásticos, al ser biodegradables, son una alternativa prometedora, particularmente en el área de medicina. Se pueden sintetizar con plantas medicinales, como el romero (Rosmarinus officinalis). Esta planta tiene propiedades bacteriostáticas, antiinflamatorias y antioxidantes. Este trabajo presentará la síntesis y caracterización de las propiedades físicas de un bioplástico como función de la cantidad de extracto de romero utilizado en su síntesis. Se evaluarán propiedades como la elasticidad, rigidez, opacidad, degradación y absorción en diversas longitudes de onda, para saber si el romero contribuye a las propiedades mecánicas u ópticas necesarias para su posible aplicación en vendajes, al tiempo que ayuda a reducir la proliferación bacteriana en las heridas.

Estudio del Mecanismo de Oxidación del Siligeno Mediante DFT

Density functional theory calculations were implemented to study the oxidation procces of the two-dimensional material siligene. We started studying the interaction of a single O atom with the monolayer and then for the O$_2$ molecule and its dissociation over the surface, the results show that the Si face of the monolayer is more active in the adsorption of oxygene in contrast with the Ge face, which can be compared to the high reactivity of silicene against that of germanene when adsorbing oxygene. Different diffusion pathways in both faces of the monolayer were studied to find the one with the minimum energy barrier and again it is revelead that it is the Si side of siligene the more favorable one for the diffusion of a single O atom on the surface. Finding that the O atom has a more favorable adsorption in the epoxi site of the Si face and considering the feasibility of its diffusion along the monolayer we proceded to study a fully oxidated siligene monolayer (SiOGe). This study gives insight in posible considerations for the use of the two dimensional material siligene due to its easy oxidation and with the fully oxidated monolayer is expected that other potential applications might be found. One of the uses that a siligene monolayer functionalized with O atoms may have is in taking advantage of the high electronegativity of oxygen for the adsorption of ions so we also evaluate the posibility of using the oxidated siligene for the desalination of water by studying the adsorption of ions present in sea water.

Indentación de nanoesferas de AuPd con distribuciones aleatoria y Core-Shell

En este trabajo se estudian las propiedades mecánicas de nanoesferas de AuPd mediante simulaciones de dinámica molecular. El estudio se llevó a cabo con una prueba de indentación, en la que se simuló la compresión de distintas nanoesferas bajo un indentador plano. Se consideraron nanoesferas con distribuciones aleatoria y Core-Shell variando su orientación cristalográfica con respecto a la dirección de compresión. Las simulaciones se realizaron empleando el potencial de Gupta para describir las interacciones atómicas, usando el código Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator (LAMMPS). Los resultados nos permiten analizar el efecto que tienen las distribuciones de AuPd y las orientaciones cristalográficas en la respuesta mecánica de las nanoesferas mediante gráficas de Fuerza-Desplazamiento; encontramos para las nanopartículas con distribución Core-Shell que la curva fuerza-desplazamiento queda ligeramente por encima que la de la distribución aleatoria, lo que indica una mayor dureza. Para analizar la distribución local de esfuerzos, se realizó de manera complementaria el cálculo de stress de von Mises, y para investigar los mecanismos de deformación plástica se realizó análisis de dislocaciones.

Fabricación de un aireador sumergible HomeLab, con núcleos de nanopartículas magnéticas embebidas en resina epoxi y encapsulado en silicón

En este trabajo reportamos la implementación de un método de síntesis aplicado a núcleos con nanopartículas magnéticas para sistemas aireadores en AC, donde se destacan dos principales elementos como es la resina epoxi y Micro y Nanopartículas de magnetita (Fe3O4) y Níquel. El proceso se basa principalmente en embeber dichas nanopartículas magnéticas en una matriz polimérica a compresión y mediante la aplicación de un campo magnético para el ordenamiento estructural de las micro y nanopartículas para mejorar las propiedades magnéticas en la sustitución de Núcleos laminados reduciendo las perdidas por corrientes Foucault y obteniendo mejores propiedades magnéticas y reducción térmica en los núcleos. Su caracterización abarca aspectos de sus propiedades térmicas, análisis de esfuerzo deformación, consumo energético y caracterización magnética. El proyecto pretende a grandes rasgos obtener una manera mucho más sencilla y costeable de generar núcleos magnéticos apostando por un menor consumo energético, menor costo y mucho menor peso para aplicaciones en aireadores.

Simulación por dinámica molecular de las propiedades mecánicas de nanoesferas de silicio sólidas y huecas

En este estudio se investiga la respuesta mecánica de varias nanopartículas esféricas de silicio de 40 nm de diámetro bajo la compresión de un indentador plano, con la finalidad de comparar la dureza entre nanopartículas sólidas y huecas con diferentes orientaciones cristalográficas. La investigación se lleva a cabo utilizando el Simulador Atómico/Molecular Masivo Paralelo a Gran Escala (LAMMPS). Las transformaciones estructurales se investigan mediante el análisis de vecinos comunes y el análisis DXA (algoritmo de extracción de dislocaciones). Los resultados sugieren que las nanopartículas huecas son más blandas que las sólidas y que la orientación cristalográfica sobre la que se ejerce la indentación también puede influir en la dureza de las nanopartículas.

Cálculo de dimensión fractal en sistemas bidimensionales de partículas coloidales elipsoidales mediante simulaciones Monte Carlo

En este trabajo estudiamos la agregación de partículas coloidales elipsoidales en la interfaz de aire-agua. La geometría de este sistema altera la interacción de las partículas de tal forma que forman agregados conforme pasa el tiempo formando así estructuras fractales. Usando simulaciones Monte Carlo implementamos el potencial empírico propuesto en la literatura, en este se tiene en cuenta la geometría elíptica de las partículas así como la naturaleza de los fluidos que forman el sistema; este potencial ha sido utilizado por sus creadores para obtener configuraciones que se han comparado con observaciones experimentales para altas densidades de cubrimiento, obteniendo buenos resultados. Ampliamos el estudio de este sistema para bajas densidades de cubrimiento midiendo la dimensión fractal de los clusters para diferentes razones de aspecto, y comparando los resultados de nuestras simulaciones con resultados experimentales.

PROPIEDADES ÓPTICAS DE POLIVINILPIRROLIDONA (PVP) ELECTROHILADO, PURO E IMPURIFICADO CON Eu3+ Y Dy3+

Mediante la técnica de electrohilado se obtuvieron membranas de nanofibras de polivinilpirrolidona (PVP) puras y dopadas: PVP: Eu3+, PVP: Dy3+, PVP: Eu3+/ Dy3+. El PVP es un polímero conjugado, los cuáles se caracterizan por tener propiedades electro y fotoluminiscentes. El análisis de los espectros fotoluminiscentes mostró que excitando en el ultravioleta cercano, 302 nm, las muestras de PVP tiene una banda de emisión en 393 nm, esta se atribuye a la relajación radiativa de los electrones desde el nivel LUMO al HOMO. En el espectro de emisión de las nanofibras dopadas PVP: Eu3+, bajo excitación de 365 nm, se observan tres bandas principales; una banda ancha centrada en 426 que se atribuye al PVP y otras dos atribuidas al Eu3+ centradas en 590 nm y 615 nm, respectivamente. En los espectros de emisión de PVP: Dy3+, bajo la misma longitud de onda de excitación, se observan cuatro bandas centradas alrededor de 442 nm, 481 nm, 573 nm y 803 nm, estas tres últimas atribuidas al Dy3+. El espectro de emisión de las nanofibras codopadas de PVP: Eu3+/ Dy3 bajo excitación de 365 nm muestra una banda ancha alrededor de 536 nm y de acuerdo con el diagrama CIE1931 esta emisión corresponde a luz blanca fría, con un valor de CCT de 6338 K. Concluímos que el PVP codopado con Eu3+ y Dy3 es un buen candidato como material para la producción de luz blanca.

Estudio del efecto del uso de nanopartículas de SiO$_2$, Al$_2$O$_3$, TiO$_2$, Mn$_2$O$_3$ y C sobre aceros de bajo y medio carbono determinado por la prueba de impacto ASTM E23

Se prepararon muestras de varios tamaños: 10,16x5,08x1,27 cm, las cuales se cubrieron con nanopartículas de diferentes tamaños: TiO$_2$ (21 nm), SiO$_2$ (20 nm), Al$_2$O$_3$ (13 nm), Mn$_2$O$_3$ (50 nm) y C ( 30nm). Cada muestra recibió un tratamiento térmico de 950 °C durante 24 horas, luego del tratamiento se procedió a realizar un desbaste con diferentes lijas de 80 a 1500 granulometría y pulido con alúmina de 0,05, 0,3 y 1 micra. El procedimiento se realizó en los laterales de cada muestra ya que no podemos atacar directamente la superficie de la muestra que fue tratada con nanopartículas. Ya con el pulido espejo se realizó un ataque químico a las muestras para revelar la microestructura. Como parte de la caracterización se realizó Microscopía Electrónica de Barrido para identificar qué sucede con los aceros entre el borde y la capa de nanopartículas. Posteriormente, de acuerdo con la norma ASTM E23, se prepararon las probetas para realizar el ensayo de impacto. Los resultados de la muestra de impacto muestran una mejora en los valores energéticos con respecto a las muestras sin nanopartículas y se indica una variación entre el 10 y el 15% de aporte energético cuando las muestras tienen las nanopartículas. A partir de las micrografías SEM se observan los cambios de tamaño de grano en los aceros; así como las fases principales: perlita y ferrita, de las cuales se determinó la cantidad en porcentaje de acuerdo a la composición química encontrada por EDS.

Ruta de migración de iones cloruro en un modelo molecular del ClC-1

La proteína-canal ClC-1 es una estructura ubicua, con funciones de rol fisiológico en humanos y en otras especies, su papel fundamental es permitir el tránsito de iones cloruro a través de la membrana celular. Pese a su gran importancia aún se desconocen partes del funcionamiento del ClC-1; en el presente trabajo planteamos un modelo molecular de ella, usando la estructura cristalográfica 6COY con el fin de plantear una ruta de migración para los iones cloruro desde el lado intracelular hacia el interior del poro. Mediante DFT, cuantificamos en costo energético para el modelo propuesto de conducción iónica y se analizan los cambios energéticos ante cambios estructurales.

Análisis de la Interacción de grupos contaminantes con redes de carbono dopadas con nitrógeno

La ciencia ambiental es uno de los campos contemporáneos de la ciencia donde se ha dado un crecimiento importante; una de las líneas de mayor aplicación es la de tratamiento de absorción de contaminantes mediante carbono, en el presente trabajo planteamos modelos moleculares de redes carbono dopadas con nitrógeno, las cuales han mostrado tener una alta eficacia en la captura de $C0_2$, $N_2$, $O_2$, metano, etc. Mediante softwares de simulación computacional, planteamos moléculas antes mencionadas en la cercanía de la red de carbono, y cuantificamos cuales son energías de adsorción para la interacción con la red molecular.

Preparación de película fotocatalítica $Ag@Bi_{2}O_{3}$ para la degradación de tetraciclina

Se logró sintetizar con éxito en polvo oxido de bismuto (${Bi}_2O_3$) mediante el método hidrotermal asistido por microondas. Se utilizó la técnica de impresión de serigrafía para obtener películas de $Ag@Bi_{2}O_{3}$ en diferentes porcentajes de plata sobre un sustrato. Las muestras sintetizadas fueron caracterizadas mediante difracción de rayos X (XRD), microscopia electrónica de barrido (SEM), espectroscopia de reflectancia difusa (DRS) y fisisorción de nitrógeno (método BET). Se evaluó la capacidad fotocatalítica de las muestras en la degradación de antibiótico utilizando como molécula modelo la tetraciclina (TC) bajo irradiación UV-vis. Los resultados indicaron que el tratamiento fotocatalítico con películas de $Ag@Bi_{2}O_{3}$ es un semiconductor adecuado para eliminar TC a 10 ppm. Se comprobó que las películas no presentan fotocorrosión en las pruebas de estabilidad. La presencia de plata en el fotocatalizador $Bi_{2}O_{3}$ tiene gran influencia en la fotoactividad disminuyendo la recombinación de cargas para mejorar la eficiencia en la degradación de fármacos.

Estudio de la estructura y morfología de nanopartículas de sistemas metálicos y bimetálicos, formadas por ablación láser de películas delgadas en líquidos

Las nanoparticulas son ampliamente estudiadas debido a las diferencias que existen con la materia en bulto. A nivel estructural, en la nanoescala se puede encontrar la formación de aleaciones, por ejemplo en el sistema Ag/Pt la fase Ag15Pt17 donde la plata y el platino generan una aleación; y morfológico, en donde la nucleación de ciertos metales, puede dar paso a “nano-collares” o estructuras esféricas de gran tamaño (mas grandes que la película irradiada). En este trabajo de investigación se estudian experimentalmente la parte estructural y morfológica de nanopartículas obtenidas a partir de ablación láser en películas delgadas en líquidos, usando como fuente un láser pulsado, e irradiando con longitudes de onda igual a 266nm y 532nm, y duración de pulsos de 6 ns, en un área aproximada de 35 mm2, con una afluencia mayor a 0.5 J/cm2. Esta interacción alcanza la temperatura de fusión de los metales, superando ampliamente la temperatura de evaporación de los líquidos en que están sumergidas las películas. Además, este proceso también genera una alta presión. Las películas se pueden separar en elementos puros Ag, Au y Pt, con un grosor total de 50nm y películas bimetálicas Ag/Pt y Ag/Au, con un grosor total de 100nm, dichas películas pueden estar sumergidas en agua o en etanol. Para analizar las muestras se utilizó microscopía electrónica de transmisión de alta resolución (HRTEM); se obtuvieron las dispersiones de tamaño, las estructuras cristalinas y esféricas. Con esto se llegó a encontrar estructuras tipo "nano-collar", una dispersión de tamaños, para las nanopartículas, que era esperada y se encontraron indicios de la fase Ag15Pt17. Los autores agradecen a Francisco Jaimes Beristain por la operación del acelerador PELLETRON\textregistered, a Roberto Hernández Reyes y a Diego Armando Quiterio Vargas por su ayuda en el laboratorio central de microscopía. Este proyecto fue financiado principalmente por DGAPA-UNAM con número IN108921.

Desarrollo de un material compuesto HAp/SBA-15 para su uso como adsorbente en la disminución de Cr (VI) en agua

Las matrices mesoporosas SBA-15 son materiales nanoestructurados a base de silicio cuyas características le permiten ser modificados en su superficie con distintos grupos funcionales, por lo que este tipo de materiales presentan propiedades químicas específicas que pueden aprovecharse en gran número de aplicaciones. El presente trabajo muestra los resultados de la síntesis de los materiales mesoporosos del tipo SBA-15 mediante ruta sol-gel y su funcionalización con Hidroxiapatita (HAp) mediante síntesis hidrotermal asistida por microondas, así mismo examina la capacidad de este material compuesto para la adsorción de iones de cromo (Cr) en medios acuosos. La tecnología de adsorción es considerada como una alternativa altamente eficiente para la disminución de contaminantes presentes en agua, como lo son los metales pesados, entre ellos el Cr. El análisis de las características de la matriz muestra que éstas son mesoporosas, amorfas y que la HAp se incorporó exitosamente al material. Las propiedades estructurales, texturales y la presencia de Cr en los materiales adsorbentes fueron evaluados mediante fisisorción de nitrógeno (BET), microscopía electrónica de barrido y barrido-transmisión (HR-SEM, STEM), espectroscopia de energía dispersiva (EDS), difracción de rayos X (XRD) a ángulos bajos y ángulos convencionales, Espectroscopía de Infrarrojo por Transformada de Fourier (FT-IR), espectroscopía de reflectancia difusa en el rango UV-vis. Además se toma en cuenta el desempeño de las matrices bajo la influencia de diferentes pH, tiempo de contacto y de la concentración inicial de Cr en las soluciones. Los resultados sugieren que estos materiales compuestos (HAP/SBA-15) son potenciales adsorbentes para la reducción de metales pesados, específicamente Cr(VI) en agua.

Preparación de heteroestructuras $ZIF-8$/$Bi_{2}O_{3}$ para la fotodegradación de tetraciclina bajo irradiación UV-Vis y solar

La síntesis verde del semiconductor $Bi_{2}O_{3}$ con la red metal-orgánica MOF $ZIF-8$ se realizó mediante la reacción hidrotermal. El compósito $ZIF-8$/$Bi_{2}O_{3}$ se realizó mediante la síntesis de sonoquímica a diferentes porcentajes en peso respecto al $ZIF-8$. Se caracterizaron las muestras mediante difracción de rayos X (XRD), microscopia electrónica de barrido (SEM), espectroscopia de reflectancia difusa (DRS) y fisisorción de nitrógeno (método BET). La evaluación fotocatalítica se realizó con la degradación de tetraciclina (TC) como modelo de antibiótico contaminante bajo irradiación de luz solar y UV-Vis. Se obtuvo una mayor degradación (70%) utilizando como fotocatalizador la fase 5% $ZIF-8$/$Bi_{2}O_{3}$ en comparación de su fase pura $Bi_{2}O_{3}$ (30%) con una degradación fotocatalítica más rápida. Se determinó que el $\cdot O_{2}^{-}$ es la especie oxidativa predominante en la degradación de TC, así como, el grado de mineralización mediante el estudio del carbón orgánico total (TOC) utilizando 5% $ZIF-8$/$Bi_{2}O_{3}$ obteniendo 80%, dándonos grandes indicios de ser factible para la degradación del contaminante propuesto.

Evaluación de las propiedades ópticas y electrónicas de nuevos compuestos derivados de bases de Schiff

Hoy en día la ciencia de materiales tiene un enfoque en compuestos orgánicos que tengan funcionalidad química, estructuras y propiedades ópticas y electrónicas específicas, de tal manera que puedan utilizarse en dispositivos optoelectrónicos, y esto es en gran parte a las propiedades que poseen dichas moléculas orgánicas comparadas con las inorgánicas. Recientemente se ha encontrado que moléculas derivadas de bases de Schiff, pueden cumplir con estas características; por lo que en este trabajo se estudió una familia de bases de Schiff que tienen como grupo central derivados de azocompuestos, que de acuerdo a su naturaleza química, podemos inferir que también tienen potencial para utilizarse en la rama de la optoelectrónica. Para ello, se estudiaron las propiedades ópticas de dichas moléculas a través de técnicas de absorción y emisión en disolución; posteriormente se realizaron películas delgadas con la técnica spin coating para después poder comparar las propiedades ópticas en estado sólido, además se analizaron las superficies de las mismas, a través de microscopías AFM y SEM.

Comparación de nanopartículas bimetálicas formadas por implantación de iones, por tratamiento térmico y por irradiación

Las aleaciones bimetálicas han sido estudiadas por mucho tiempo, en gran medida, por las diversas aplicaciones que tienen. Cuando se tienen sistemas bimetálicos en dimensiones nanométricas, se producen nuevas posibilidades de aleaciones, morfologiás y estructuras que las hacen útiles para muchas más aplicaciones, además de ofrecer una posibilidad de mayor entendimiento a escalas nanométricas. En este trabajo , se estudian principalmente los sistemas Au/Ag y Pt/Ag que son termodinámicamente muy diferentes, pues mientras que el primero es completamente miscible formando soluciones sólidas en todo el rango de concentraciones, el segundo presenta una brecha de no miscibilidad importante, donde se ha reportado una fase intermetálica $Ag_{15} Pt_{17}$, pero sólo en dominios de pocos nanómetros. Para este estudio, se prepraron nanopartículas por medio de la implantación de los iones de interés en una matriz de $\alpha$-Al2O3, por medio de tratamientos térmicos y/o por medio de irradiación con pulsos láser cortes de alta potencia. La caracterización se hizo principalmente por medio de Retrodispersión de Rutherford (RBS), espectrometría de extinción óptica, microscopía electrónica de barrido (SEM) y por microscopía electrónica de trasnsmisión de alta resolución (HRTEM). Los resultados muestran que en el sistema Ag/Au se producen nanopartículas con aleaciones, aunque en tamaños y morfologías característicos al método empleado, mientras que en el sistema Ag/Pt predominan las nanopartículasde Ag y Pt separadas. Los autores agradecen Diego Armando Quiterio Vargas y Roberto Hernández Reyes por su ayuda en el laboratorio central de microscopía. De la misma manera se agradece a Francisco Jaimes Beristain por la operación del acelerador PELLETRON. Este proyecto fue financiado por DGAPA-UNAM con número IN108921.

Propiedades ópticas de los puntos cuánticos de carbón: un estudio teórico desde la perspectiva de la teoria del funcional de la densidad

En tiempos recientes, los puntos cuánticos de carbón (PCC) se han posicionado como un tópico de gran interés debido a sus potenciales aplicaciones en diversos campos como la energía, nanomedicina, entre otros. Estas posibles aplicaciones están determinadas mayoritariamente por las propiedades ópticas de los PCC tales como fotoluminiscencia, absorbancia, fosforescencia, fotocatálisis, etc. Para evaluar las potenciales aplicaciones de los PCC, en este trabajo se estudian sus propiedades ópticas a partir de primeros principios, empleando la teoría del funcional de densidad (TFD) implementada en la suite Quantum ESPRESSO que usa un conjunto base de onda-plana y el método de supercelda periódica. Se mostrarán resultados preliminares concernientes a las propiedades ópticas de estructuras simples como anillos bencénicos y su modificación en tamaño y dopaje calculadas a partir de la TFD.

Síntesis y caracterización de dióxido de titanio y su aplicación en la eliminación de colorantes textiles

En este trabajo se llevó a cabo la síntesis química de dióxido de titanio mediante la técnica Sol-gel. La caracterización estructural y morfológica del dióxido de titanio sintetizado, se realizó mediante difracción de rayos-x y microscopia electrónica de barrido, con el fin de verificar la estructura cristalina y la morfología, respectivamente. Se realizaron pruebas de eliminación de dos diferentes tintes textiles en el agua para determinar su tiempo de degradación, cuando se exponen al dióxido de titanio y a la acción de la radiación UV del Sol. Se realizaron pruebas UV-VIS en modo de absorbancia para verificar la evolución del proceso de descontaminación del agua. Se encontró que la total descontaminación del agua se lleva a cabo en 8.5 horas de exposición a la radiación UV.

Elaboración y caracterización de películas delgadas nanoestructuradas de PbS elaboradas por CBD

Se elaboraron películas delgadas de PbS por la técnica de baño químico, cambiando la fuente de azufre y el tiempo de exposición. Las películas delgadas fueron depositadas sobre un sustrato de vidrio Corning, empleando acetato de plomo como fuente de plomo y tioacetamida o tiourea como fuente de azufre. Se presentan 4 tipos de películas delgadas: las elaboradas con tioacetamida como fuente de azufre, a 2 tiempos diferentes (60 min y 90 min) y las elaboradas con tiourea como fuente de azufre, a 2 tiempos diferentes (15 min y 30 min). En cuanto a los demás reactivos, todas ellas fueron elaboradas con: acetato de plomo como fuente de plomo, polietilenimina como agente complejante, y para mantener el pH se eligió un ingrediente libre de amonio, por lo que empleamos el hidróxido de sodio. Las películas delgadas de PbS fueron caracterizadas por espectroscopía UV-vis, difracción de rayos X y microscopio electrónico de barrido. Los resultados muestran películas delgadas constituidas por pequeños granos de PbS con tamaño promedio de 22nm, las películas elaboradas con tioacetamida se orientan preferentemente en el plano (1 1 1), mientras que las películas elaboradas con tiourea se orientan preferentemente en el plano (2 0 0). Por otra parte, se observa una dependencia del grosor de las mismas, dependiendo del tiempo de exposición en el baño químico, pero también en función de la fuente de azufre.

Effects of Width and Edge Passivation on Electronic and Magnetic Properties of MoS 2 Nanoribbons

Of all the possible two-dimensional nanostructures, transition metal dilcogenides (TMDC) have aroused great interest due to their excellent magnetic and electronic properties [1]. Among TMDCs, molybdenum disulfide (MoS2) is one of the most typical and studied, with extensive research on its electronic, optical and magnetic properties [2]. The mechanical stability and flexibility of MoS2 make it a good candidate for the synthesis of different allotropes [3] such as quantum dots and nanoribbons [4]. In these confined systems, the edge configuration is fundamental since it modifies their physical-chemical properties. In this work, the geometric structure of MoS2 nanoribbons is studied, considering the effect of different types of edge passivation and different widths on their electronic and magnetic properties. Zigzag nanoribbons were found to be very stable in their metallic and magnetic nature with increasing width and different edge configurations, contrary to armchair nanoribbons that show transitions from metallic to semiconductor with indirect to direct gap changes. References [1] Rudren Ganatra and Qing Zhang. Few-layer MoS2: a promising layered semiconductor. ACS nano, 8(5):4074-4099 (2014). [2] Hiram J Conley, Bin Wang, Jed I Ziegler, Richard F Haglund Jr, Sokrates T Pantelides, and Kirill I Bolotin. Bandgap engineering of strained monolayer and bilayer MoS2. Nano Letters, 13(8):3626#3630 (2013). [3] Branimir Radisavljevic, Aleksandra Radenovic, Jacopo Brivio, i V Giacometti, and A Kis. Single-layer MoS2 transistors. Nature nanotechnology, 6(3):147 (2011). [4] Q Li, EC Walter, WE Van der Veer, BJ Murray, JT Newberg, EW Bohannan, JA Switzer, JC Hemminger, and RM Penner. Molybdenum disulfide nanowires and nanoribbons by electrochemical/chemical synthesis. The Journal of Physical Chemistry B 109(8):3169-3182 (2005).

Películas superconductoras de Nitruro de Tántalo crecidas por erosión iónica reactiva

Desde su descubrimiento en 1911 por Kamerlingh Onnes, la superconductividad ha sido una propiedad muy prometedora que algunos materiales específicos presentan a muy bajas temperaturas, y la cual es muy interesante para científicos e ingenieros. Particularmente, los materiales superconductores tienen aplicaciones en sistemas de distribución de energía eléctrica, en medicina en aparatos de resonancia magnética, así como en el desarrollo de dispositivos electrónicos a escala nanométrica, entre otros. Estos últimos son superconductores con una banda prohibida angosta y una temperatura de transición intermedia (Tc < 10K), lo que resulta esencial para el desarrollo y mejoramiento de dispositivos electrónicos superconductores en la gama de los GHz. Las películas delgadas de TaN, según trabajos previos, han mostrado temperaturas de transición a la fase superconductora hasta los 10.4K y una brecha energética superconductora menor que el NbN, el material más comúnmente utilizado para los detectores monofotónicos en el intervalo de los GHz. Se ha observado que la Tc del TaN depende fuertemente de la cristalinidad y estequiometría de las películas. En este trabajo se prepararon películas de Nitruro de Tántalo crecidas sobre sustratos de Si utilizando la técnica de erosión iónica reactiva sobre un blanco de Ta (99.95%), variando las presiones parciales de Ar y N2 (99.999%) dentro de la cámara de crecimiento, así como también la temperatura del sustrato. Las películas resultantes fueron analizadas ex – situ por medio de difracción de rayos X con un difractómetro Panalitycal X’pert Pro MRD para estudiar la cristalinidad de las muestras, y por espectroscopía de electrones fotoemitidos (XPS), con un sistema de la compañía SPECS utilizando una fuente monocromática de rayos X y equipado con un analizador hemiesférico, para dilucidar la estequiometría de las películas. Además, se utilizó el método de las cuatro puntas para observar la temperatura de transición al estado superconductor.

Síntesis y caracterización de puntos cuánticos de ZnO y Si con aplicaciones en tecnologías fotovoltaicas

Las celdas fotovoltaicas desempeñan un papel fundamental en la transición hacia un sistema energético más sostenible, proporcionan una fuente de energía limpia, fomentan la independencia energética, reducen la huella ambiental y ofrecen diversas aplicaciones en diferentes sectores. Es por ello que se busca aumentar la eficiencia o producción de este tipo de energías verdes. En el presente trabajo, se realizó la síntesis y caracterización de nanoestructuras semiconductoras (también llamados puntos cuánticos) dado que sus propiedades ópticas los hacen prometedores candidatos para su aplicación en el campo de energías solares. Específicamente, se sintetizaron puntos cuánticos de óxido de cinc (ZnO) y silicio (Si). Se realizaron análisis detallados de su estructura, composición y propiedades ópticas, donde se encontró que las partículas sintetizadas tienen tamaños menores a 20 nm, presentan rangos de absorción de luz ultravioleta mientras que su emisión fotoluminiscente se encuentra en el rango visible. A partir estos resultados, se observó que estos puntos cuánticos pueden ser utilizados como convertidores espectrales o luminóforos en la fabricación de dispositivos fotovoltaicos o de concentración luminiscente de luz solar, ofreciendo un potencial prometedor para mejorar la eficiencia de las celdas fotovoltaicas y contribuir al desarrollo de energías renovables.

BFO–Bi2O3 microstructures: the role of the defects and the ferroelectric response in the Photovoltaic effect

In this research, microstructures of the multiferroic material Bismuth Ferrate (BiFeO3) were obtained in the form of hollow spheres and flower-shaped microstructures with a mixture of phases (BiFeO3-Bi2O3), of which an exhaustive analysis of the photovoltaics response was carried out, whose interest arises from the well-known intrinsic photovoltaic effect of ferroelectric materials. As a result, an excellent photovoltaic response was observed emphasizing the photocurrent response with an increase of more than six orders of magnitude with respect to the dark current, in addition the external quantum efficiency was calculated reaching a value of 10.7% [1]. The results obtained are attributed to numerous factors such as the geometry of the microstructures, the mixture of phases and the large number of defects (oxygen vacancies) present in the material. However, in this analysis special attention is paid to the role of defects and the influence of the ferroelectric response of the microstructures in the enhancement of the photovoltaic effect and how it can be modulated. This results interesting represents an important advance in ferroic materials and their application to photovoltaic devices since, as widely reported, these materials have a low photoresponse and, consequently, a small short-circuit current density (Jsc≪μA/cm2). In this context, the deposit technique used (Ultrasonic Spray Pyrolysis) presents advantages in terms of production costs, ease of deposit and scalability, so the results obtained are competitive with those reported using much more complex techniques and structures, as can be seen. by comparing the results of this work with recent reports of photovoltaic response of the BFO found by other researchers.

SÍNTESIS DE COMPÓSITO HÍBRIDO ZIF-67/TiO2 PARA LA DEGRADACIÓN FOTOCATALÍTICA DE ÁCIDO SALICÍLICO

Se sintetizó TiO2 y ZIF-67 mediante el método hidrotermal. Los nanocompositos ZIF-67/TiO2 se obtuvieron por sonoquímica a diferentes porcentajes en peso de ZIF-67. Los nanocompositos se caracterizaron por difracción de rayos X (DRX), espectroscopia de reflectancia difusa (DRS), microscopio electrónico de barrido (SEM) y espectroscopia de fotoluminiscencia (PL). Los resultados indicaron que la fase 0.25% ZIF-67/TiO2 exhibió una mayor actividad fotocatalítica en la degradación de ácido salicílico (AS) bajo irradiación UV-Vis obteniendo una fotodegradación del 50% en 15 minutos, mientras que del TiO2 fue del 20%. Los experimentos de secuestradores de especies indicaron que los huecos fotoinducidos (h+) son los principales responsables de la degradación de AS. Se determino la estabilidad del 0.25% ZIF-67/TiO2 en 6 ciclos demostrando que no presenta fotocorrosión. El grado de mineralización fue del 95% utilizando 0.25% ZIF-67/TiO2, por lo que la inserción de nanopartículas ZIF-67 no sólo aumenta la capacidad de adsorción de TiO2 sino también promueve la generación y migración de las especies activas fotoinducidas.

Revisión de la transición de fundido en nanopartículas de AuPd: Efectos de Geometría, composición, y tamaño

Se utilizó un algoritmo de dinámica molecular (MD) para realizar una serie de simulaciones del proceso de fusión de nanopartículas de oro-paladio (Au-Pd) a diferentes concentraciones, geometrías y tamaños para estudiar sus puntos de fusión. Un conjunto de tres geometrías; icosaedros, decaedros y cuboctaedros fueron tomados como configuraciones iniciales de nuestro estudio. El potencial interatómico utilizado en las simulaciones fue una forma modificada del embedded atom method (EAM) por Finnis y Sinclair. Para simular el proceso de fusión, aumentamos la temperatura de 425 a 1200 K monitoreando parámetros clave como la energía potencial por átomo, el coeficiente de Lindemann y el parámetro de orden global (Q6). De acuerdo con los resultados de las simulaciones, pudimos determinar y comparar las temperaturas de fusión, mostrando una fuerte dependencia en la composición y el tamaño.

The growth of molybdenum oxides by isothermal close space vapor transport: the role of the atmosphere and the temperature

Molybdenum oxides are currently an interesting subject of research because the variety of their physical properties and potential applications. They are a family of materials with different compositions and arranged in several structural modifications. In dependence of their phase, they present excellent properties as hole transporter for both organic and inorganic solar cells. Moreover, they are interesting materials for gas sensors, photocatalysis and chromism, among other applications. In the work we present two different variants of the Isothermal Close Space Vapor Transport (ICSVT) technique: i) using a reductive atmosphere of H2 carrier gas at temperatures ranging from 550 to 750 oC, and, ii) using a no- reducing atmosphere of N2 at temperatures above 750 oC. In the first case, the growth occurs by the reduction of the MoO3 source through a volatile intermediate compound (a hydrated molybdenum oxide); MoO2 is deposited onto the substrate located very close to and at the same temperature as the source. In the second variant, a different growth mechanism was observed: the MoO3 reduction occurs in a non -reductive N2 atmosphere and the reduction of MoO3 is a consequence of the reaction with the graphite boat used and the formation of Mo(CO)6 volatile specie. In this condition the growth of different types of MoOx based on -micro and nano-structures was observed. These considerations are supported by thermodynamic Gibbs free energy calculations and complementary experiments. The characterization of the samples was carried out by Micro-Raman spectroscopy, x-ray diffraction, scanning electron and atomic force microscopies, and photoluminescence.

Crecimiento de Silicio nanoestructurado

Los nanoalambres se definen como un material unidimensional o lineal con dimensiones entre 1 a 100 nm los cuales se pueden presentar en materiales conductores, aislantes o semiconductores. Dada la gran relevancia del Silicio, es el material en el que nos enfocamos. El estudio de las propiedades de las nanoestructuras ha favorecido la ampliación en distintas áreas como la medicina (con biosensores) o en las energías renovables (en las celdas solares). Se ha observado que los nanoalambres de silicio (SiNW’s) presentan una mejora en la conductividad electrónica, la fotoluminiscencia en el espectro visible, etc. En el presente trabajo, se ha centrado principalmente en el estudio del mecanismo buttom-up (es decir, de forma ascendente) para el crecimiento de nanoestructuras de silicio, obtenidas bajo la técnica vapor-líquido-sólido (VLS). A lo largo del trabajo se muestra que controlando los parámetros experimentales es posible variar los mecanismos de crecimientos en las nanoestructuras crecidas sobre dos tipos de substratos, vidrio u obleas de silicio, cambiando así su estructura final.

Modos de defecto múltiples en un cristal fotónico nanocompuesto unidimensional con una capa helicoidal

Estudiamos el espectro de trasmisión en una estructura fotónica multicapa dieléctrica unidimensional con una capa dieléctrica helicoidal actuando como defecto. La estructura multicapa contiene una capa nanocompuesta que consiste de inclusiones metálicas aleatoriamente dispersas en una de las capas dieléctricas y que está caracterizada por una permitividad efectiva resonante. Analizamos el efecto de las propiedades dieléctricas resonantes sobre las propiedades espectrales del medio unidimensional. Para ondas polarizadas circularmente, encontramos que las características de los modos de defecto ópticos multiples inducidos en el espectro, dependen fuertemente de la concentración de las nanoesferas metálicas, la posición de la frecuencia resonante del medio nanocompuesto y del ángulo de incidencia. Observamos que, al variar la fracción volumétrica de las inclusiones metálicas, el modo de defecto localizado cerca del borde de la banda prohibida, la cual está asociada con el grosor y la anisotropía de la capa helicoidal actuando como defecto, se puede acoplar con el modo de defecto localizado en el borde de la banda prohibida asociada con la periodicidad helicoidal del defecto.

Síntesis de nano-fósforos basados en puntos cuánticos de CdTe para aplicaciones de iluminación

Se presentan resultados de la síntesis y caracterización de nano-fósforos conformados por puntos cuánticos de CdTe recubiertos por $SiO_{2}$ ($CdTe@SiO_{2}$) aprovechando sus propiedades fotoluminiscentes al ser excitados con luz ultravioleta. El espectro de emisión depende del tamaño de los puntos cuánticos debido al efecto de confinamiento cuántico. Para el caso de los puntos cuánticos de CdTe el tamaño de la partícula se puede controlar mediante el tiempo de crecimiento de las partículas, obteniéndose nanocristales coloidales luminiscentes. Se busca obtener nano-fósforos en estado sólido de $CdTe@SiO_{2}$, estables, con emisiones en diferentes longitudes de onda del espectro visible, esto con el fin de aprovechar las propiedades luminiscentes de los puntos cuánticos de CdTe, como alternativa estable y de bajo costo para aplicaciones de iluminación de estado sólido a niveles comerciales-industriales. La modificación de la superficie de puntos cuánticos de CdTe al ser recubiertos por $SiO_{2}$, nos permite obtener polvos de nano-fósforos de $CdTe@SiO_{2}$, estables, con emisiones intensas en el espectro visible y con una mejora en el espectro de excitación en la región ultravioleta ($\sim$ 320 nm), adecuados para aplicaciones de iluminación de estado sólido.

En la teoría de Mie: ¿por qué las frecuencias de resonancia de la sección transversal de esparcimiento y de extinción no coinciden?

Para una partícula esférica iluminada por un campo electromagnético con frentes de onda planos, se pueden calcular tanto el campo electromagnético interno como el esparcido por la partícula utilizando la teoría de Mie. Esto requiere el cálculo de los coeficientes de Mie. Por medio de la minimización del denominador de los coeficientes de Mie, y por lo tanto de la maximización de los coeficientes, se determinan las frecuencias de resonancia tanto de las secciones transversales de extinción como de esparcimiento. Estas frecuencias de resonancia determinan cuáles coeficientes activan o desactivan la contribución de ciertos modos normales de los campos electromagnéticos. En este trabajo se muestra que en general las frecuencias de resonancia de la sección transversal de esparcimiento no coinciden con las de la sección transversal de extinción, considerando como ejemplo tanto nanopartículas plasmónicas hechas de oro, plata y aluminio, así como nanopartículas dieléctricas de silicio y de carburo de silicio. Proyecto apoyado por DGAPA-PAPIIT IN107122.

Effect of Temperature on the Chemical Activation of Carbon Nanospheres and their Efficiency in Supercapacitors

We report the synthesis of carbon spheres (CSs) by pyrolysis of soybean oil and chemical activation employing acid baths to study the effect on the efficiency of these materials for supercapacitor electrodes. The CSs were studied by Raman spectroscopy, FT-IR, BET, XRD, and electron microscopy to reveal the relationship between the electrochemical properties and the structure. In the analysis, the CSs were quasi-spherical carbon structures of ~30-50 nm diameter with remarkable coalescence that contributed to the formation of micro- and mesopores, reaching an S-BET specific surface area of 610 m2 g-1. The CSs were also highly graphic, with large amounts of functional groups. Oxygen functional groups with a double bond to aromatic carbon have a high contribution to conductivity. In contrast, oxygen functional groups with a single bond to aliphatic carbon and a single bond to aromatic carbon significantly contribute to pseudocapacitance. The cyclic voltammograms present a specific capacitance of up to 113 F g-1, identifying the contributions of double-layer capacitance and pseudocapacitance, the latter decreasing as the scanning speed increases. In contrast, the double-layer capacitance remains constant. The capacitive behavior, including the capacitance of the electrochemical double layer and the pseudocapacitance, has been systematically studied in this work. Therefore, we show that controlling the density of oxygenated functional groups anchored on the surface of carbon spheres through an increase in temperature during acid treatment and the generation of high surface areas are excellent parameters. That contributes to a better performance of these materials used as electrodes for supercapacitors, in addition to being low-cost materials and easy, fast, and sustainable synthesis.

Comportamiento de nanotubos en medio líquido

En años recientes, ha sido de gran interés teórico y experimental estudiar el comportamiento de nanotubos de carbono y de nitruro de boro en medios líquidos, así como su interacción con otras moléculas, debido a las aplicaciones que estos sistemas pueden tener. En este trabajo exploramos el comportamiento de diferentes tipos de nanotubos en medio líquido haciendo uso de modelado computacional. Utilizamos software para lograr la construcción y visualización de los sistemas de estudio y para realizar las simulaciones de dinámica molecular que permiten obtener la evolución temporal de las partículas que conforman los sistemas. Determinamos y discutimos los resultados obtenidos de propiedades termodinámicas, de transporte y de estructura promedio en los casos estudiados.

Síntesis de nanomateriales fotoluminiscentes derivados del carbono, caracterización y estudio de sus propiedades

Hoy en día los nanomateriales fluorescentes, como los puntos cuánticos, los tintes fluorescentes orgánicos y las nanopartículas metálicas, han ganado popularidad debido a su amplio rango de aplicaciones, entre ellas destacan la bioimagen, donde se utilizan como sondas para visualizar y rastrear células, así como sensores altamente sensibles y selectivos en la detección de sustancias químicas y variables ambientales. En el campo de la iluminación, se emplean en la fabricación de LEDs de alta eficiencia y colores vibrantes. En esta investigación, se exploraron las propiedades del producto luminiscente obtenido a partir de la reacción entre Theraphthal (sal de cobalto de 4,5-octacarboxifftalocianina) y ácido ascórbico en un medio acuoso, tanto con como sin precursores de carbono, bajo ciertas condiciones de temperatura. Síntesis similar a los métodos utilizados para obtener puntos cuánticos de carbono. Los productos sintetizados se analizaron y caracterizaron mediante técnicas como espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR), espectroscopía de fluorescencia (FLS), espectroscopía UV-visible (UV-VIS), microscopía electrónica de transmisión (TEM) y microscopía electrónica de barrido (SEM). Además, se realizó un estudio sobre el efecto de la variación del pH en la intensidad de la luminiscencia. Los resultados obtenidos proporcionan información relevante para explorar las posibles aplicaciones de estos nanomateriales.

Comparación de las morfologías de superficie del vidrio sódico cálcico implantado con iones de 1.0 MeV Si$^+$ y 1.5 MeV Cu$^+$

Substratos de vidrio sódico cálcico de uso común fueron implantados con iones de silicio y cobre usando el acelerador Tandem Pelletron del Instituto de Física. Los experimentos fueron realizados a un ángulo de incidencia de 70$^o$ con respecto a la normal de la superficie, con corrientes de iones de 200 nA con afluencias totales en el rango de $10^{16}$ cm$^{-2}$ a $2.5\times10^{17}$ cm$^{-2}$ todo en condiciones de temperatura ambiente. Las energías seleccionadas corresponden con la penetración de iones comparables, calculadas a 422 nm con un ancho de 182 nm para los experimentos realizados. Los substratos modificados fueron analizados usando técnicas de superficie incluyendo microscopio de barrido electrónico (SEM) y del microscopio de fuerza atómica (AFM). El análisis topográfico y morfológico reveló formas superficiales con diferencias notables para los dos tipos de iones. Dos tamaños característicos han sido observados, (1) a bajas afluencias consistente con un crecimiento ondulado lineal tipo Bradley-Harper, y (2) a altas afluencias asociado con un crecimiento desordenado debido al esfuerzo-residual inducido por los iones. Dos diferentes tipos de inestabilidades; (1) inestabilidad tipo Bradley-Harper e (2) inestabilidad tipo Muñoz-Cuerno-Castro resultan a partir del bombardeo continuo de iones. Ambos sustratos muestran anisotropía asociada con la dirección del haz entrante. Agradecimientos: Los autores agradecen la asistencia técnica de Francisco Jaimes del Instituto de Física. El soporte financiero proporcionado por el proyecto IN-114120 de DGAPA-PAPIIT de la Universidad Nacional Autónoma de México. Adicionalmente, M. A. García reconoce el apoyo previo de la beca postdoctoral del CONACYT antecesor al CONAHCYT.

Oscilador armónico en la superficie de un cono. Efectos de confinamiento y de campo magnético

En este trabajo, estudiamos efectos de campo magnético sobre un electrón que se mueve en la superficie de un cono circular cuando, además, está confinado al vértice del cono por un potencial de oscilador armónico. El efecto magnético que analizamos es de dos tipos: uno proviene de un campo magnético uniforme, de magnitud $B$, que es paralelo al eje del cono, mientras que el otro es un efecto Aharonov-Bohm debido al flujo magnético $\mathrm{\Phi}$ de un solenoide infinitesimal situado en el eje del cono. Resolvemos de manera analítica la ecuación de Schrödinger independiente del tiempo en función de la frecuencia del potencial armónico, el campo y flujo magnético y la apertura angular del cono, para obtener el espectro energético y las funciones de onda. Se analiza el efecto Aharonov-Bohm para ilustrar el papel que juega el potencial vectorial magnético sobre los estados de energía de electrón, y se demuestra que, al apagar el confinamiento armónico, los estados de energía se reducen a los niveles de Landau.

Estudio de la influencia de la fluencia en la síntesis de nanopartículas metálicas por irradiación láser

Las nanopartículas metálicas han despertado gran interés debido a sus propiedades físicas y químicas únicas, así como su amplio potencial en diversas aplicaciones. El control y ajuste precisos de la morfología, distribución espacial y composición que tengan las nanopartículas es fundamental para su desarrollo tecnológico. En este contexto, la síntesis por irradiación con láser pulsado sobre películas delgadas metálicas ha ganado popularidad. Esta técnica implica la irradiación de películas delgadas metálicas depositadas sobre sustratos sólidos utilizando láseres con pulso del orden de nanosegundos. La morfología final de las nanopartículas está determinada por las propiedades de la película irradiada y los parámetros del láser. El objetivo principal de nuestra investigación es controlar el proceso de formación de nanopartículas metálicas en función de la fluencia del láser, con el propósito de identificar los umbrales que definen sus características. Para lograrlo, utilizamos un perfil de haz cuya intensidad corresponde al disco Airy, el cual permite una distribución espacial precisa de la energía láser en la película inicial, generando una fluencia localizada. En nuestro estudio, irradiamos películas delgadas metálicas sobre sustratos de cuarzo y realizamos un seguimiento detallado de los cambios estructurales y morfológicos mediante análisis microscópicos. Investigamos la influencia de la fluencia del láser en la evolución de la morfología, distribución espacial y tamaño de las nanopartículas de oro. Los resultados obtenidos revelan de manera precisa la relación entre la fluencia del láser y las características de las nanopartículas formadas. Estos hallazgos son de gran relevancia, ya que contribuyen a optimizar la síntesis y el control de las propiedades de las nanopartículas metálicas. Agradecimientos: al CONAHCyT por el financiamiento del proyecto CB-A1-S-23112 y a la DGAPA-UNAM por el proyecto PAPIIT IN103621.

Análisis experimental de micro/nanopartículas de AlO sintetizadas usando arco eléctrico inmerso en agua destilada

El estudio de óxidos de partículas metálicas de diferentes tamaños ha sido extremadamente activo por sus interesantes propiedades distintas a las presentadas en bulto, poseen un área superficial alta, la química de la superficie cambia al decrecer el tamaño. El óxido de aluminio (AlO) es un material con una importancia tecnológica considerable y por sus propiedades ya que posee una brecha de energía amplia (9.9 eV), estabilidad química y excelentes propiedades mecánicas. Muchas modificaciones estructurales de los óxidos de aluminio han sido reportadas, siendo Al2O3 la fase más estable termodinámicamente en condiciones normales de presión y temperatura. Los resultados han demostrado que partículas ultrafinas y nanocristales metálicos exhiben una amplia resistencia a desgaste para distintos coeficientes de fricción. En este trabajo se muestran resultados de micro/nanopartículas de AlO sintetizadas utilizando arco eléctrico inmerso en agua destilada.

Dispersión de electrones en gráficas cuánticas simples. Fases y tiempos de transporte de un anillo con dos terminales

En este trabajo estudiamos el transporte cuántico de electrones en anillos circulares atravesados por un campo magnético que, además, están conectados a terminales externas. Utilizamos el método de gráficas cuánticas en general, con acoplamiento de potencial tipo delta de Dirac entre las terminales y el anillo; en particular, estudiamos el caso de un anillo con dos terminales, una de longitud finita y otra semi-infinita. Resolvemos la ecuación de Schrödinger para obtener la función de onda y calcular la matriz S y tiempos de reflexión y de permanencia como función de la energía, el flujo magnético a través del anillo y de las opacidades de los potenciales de acoplamiento. Presentamos resultados iniciales de un modelo que generaliza uno propuesto por Mello [1] para estudiar fenómenos de dispersión resonante en sistemas mesoscópicos. [1] P.A. Mello and N. Kumar, Quantum transport in mesoscopic systems: Complexity and statistical fluctuations (Oxford University Press: New York, NY, 2005) pp. 70-93.

Síntesis y caracterización de micropartículas de etil celulosa mediante electrospray

El electrospray (o electrorociado) es una técnica que permite sintetizar micro y nanopartículas con diferentes morfologías y diámetros, con baja dispersión. Tiene aplicaciones en medicina para el acarreamiento y encapsulamiento de fármacos; en agronomía para el encapsulamiento de herbicidas y fertilizantes; en la industria alimentaria en el encapsulamiento de compuestos bioactivos y en la construcción de sensores gravimétricos de compuestos orgánicos volátiles (COVs), entre otras múltiples aplicaciones. En el caso particular de los sensores gravimétricos, su uso permite incrementar la sensibilidad hacia los COVs. En el presente trabajo se determinaron experimentalmente la viscosidad, velocidad de inyección, voltaje aplicado, distancia aguja/colector, temperatura y humedad relativa, para la fabricación de partículas por la técnica de electrorociado, de disoluciones de etil celulosa en etanol. Mediante microscopía óptica y microscopía electrónica de barrido se determinó que el diámetro promedio de las partículas fabricadas es de 3.2 ± 1.5 µm para una disolución 0.3% m/v de etil celulosa y de 4.8 ± 0.7 µm para una concentración de 17.5% m/v.

Fósforos nanoestructurados de aluminato de itrio dopados con Dy3+/Eu3+ para la obtención y modulación de luz blanca artificial

Dentro del área de la generación de luz para interiores, los sistemas más comunes son: bombillas incandescentes, lámparas fluorescentes y diodos emisores de luz (LEDs), siendo estos últimos de gran interés debido a su eficiencia lumínica, que ronda los 250 lm/W [1]. En este sentido, se han realizado investigaciones con el fin de mejorar la tecnología LED utilizando la capacidad del granate de itrio y aluminio (YAG) dopado con lantánidos, para generar centros de color (emisores de luz) y favorecer transiciones entre orbitales d y f del cerio, disprosio, europio u otras tierras raras [2]. Según Lin, J. et al 2019 [3], existen indicios de efectos fisiológicos dependientes del tipo de luz que recibimos, específicamente, encontraron que la iluminación en interiores con luz blanca cálida presenta efectos positivos en la salud y ritmo biológico humano, debido a que induce la secreción de melatonina, resultando en la mejora de calidad del sueño. Por ello, en este trabajo se realizó la síntesis química de sistemas nanoestructurados de YAG dopados con diferentes concentraciones de Dy3+, Eu3+ o ambos, con el fin de obtener luz blanca y modular su tonalidad, a partir de su excitación con luz ultravioleta. Dichos sistemas se caracterizaron por SEM, DRX, y espectroscopía FL, y se calcularon las coordenadas de cromaticidad en el espacio de color CIE 1931. Referencias 1. Cho J et al., White light-emitting diodes: History, progress, and future. Laser Photon Rev. 2017;11(2). 2. Uspenskaya YA et al., Light and spins in rare-earth doped garnets. J Lumin. 2022;251:119166. 3. Lin, J. et al., Several biological benefits of the low color temperature light-emitting diodes based normal indoor lighting source. Sci Rep 9, 7560 (2019).

Síntesis y caracterización de nanoestructuras a base de nanodiamantes y nanotubos de carbono

Los nanomateriales de carbono tienen una amplia variedad de propiedades fisicoquímicas dependiendo de su estructura atómica. En particular, los nanodiamantes (ND) se caracterizan por su biocompatibilidad, su baja toxicidad hacia las células, su inercia química, su gran área superficial, y su pequeño tamaño (5 nm de diámetro), lo que les permite tener potencial uso en para aplicaciones médicas y biológicas. Por otro lado, los nanotubos de carbono (CNT) tienen aplicaciones potenciales en circuitos electrónicos, sensores químicos o biológicos, supercapacitores, entre otros. En este trabajo se usaron CNT multipared (MWCNT) funcionalizados con grupos hidroxilo (-OH) y carboxilo (-COOH), por lo que se unieron ND con MWCNT-OH, y ND con MWCNT-COOH. Para esto, los ND fueron tratados con (3-aminopropyl)triethosixilane (APTES) y di-tert-butylperoxide (Luperox) para favorecer la unión entre estructuras. Los nanocompositos sintetizados fueron caracterizados usando espectroscopía FTIR y UV-VIS, microscopía electrónica de barrido (SEM), miscroscopía electrónica de transmisión (TEM), y técnicas de difracción de rayos-X.

Efectos microestructurales de polvos carburo de titanio (TiC) en la escala nanométrica, a través del método modificado de hielo seco en flamas

El carburo de titanio (TiC) es un material muy atractivo para diversas aplicaciones en la industria aeronáutica y automotriz. Además, este material posee una gran estabilidad térmica, química y con una alta dureza. Desde el punto de vista tecnológico, se usa como recubrimiento en películas delgadas sobre diversos tipos de materiales con el fin de mejorar las propiedades mecánicas. Entre la amplia gama de técnicas de obtención del TiC en polvo, la síntesis química a través del método modificado de hielo seco en flamas optimiza en tiempo (6 h) la obtención de polvos en la escala nanometrica con un costo reducido gracias a la accesibilidad de los precursores. La motivación de este trabajo es elucidar los efectos microestructurales de los polvos de TiC obtenidos por el método modificado de hielo seco. En este método se usaron soluciones precursoras de carbono y titanio metálico en polvo. Los polvos de TiC se caracterización a través de la difracción de los rayos X (DRX, Panalytical XpertPRO) obteniendo una fase cubica. Los patrones de DRX se refinaron usando el método de Rietveld a través del programa Fullprof para determinar los parámetros de la celda. Los efectos microestructurales como el tamaño y la forma de las nanopartículas se resolvieron por medio de las micrografías de campo claro usando la microscopia electrónica de transmisión de emisión de campo (JEM-2200FS). El análisis de las micrografías sugiere un tamaño promedio de las partículas del orden de 50 nm. El análisis composicional usando la dispersión de energía de los rayos X (sistema EDS Inca), y los patrones de difracción de electrones de área selecta, complementan la caracterización de los polvos de TiC.

Sintesis de nanoparticulas de plata por ablación láser en diferentes medios líquidos

Una de las técnicas ampliamente utilizadas en la nanotecnología es la ablación láser, que permite la generación y producción de nanopartículas de forma controlada y precisa. La ablación láser implica el uso de un láser de alta potencia para irradiar un material objetivo, lo que resulta en la remoción de pequeñas porciones del mismo a nivel atómico o molecular. En el contexto de la obtención de nanopartículas, la ablación láser se emplea para convertir un material sólido en partículas extremadamente pequeñas, con dimensiones en el rango de los nanómetros. Durante el proceso de ablación, la intensa energía del láser provoca una evaporación y descomposición del material objetivo, generando un plasma compuesto por átomos y moléculas excitados. A medida que el plasma se enfría rápidamente, se forman agregados y se condensan en forma de nanopartículas sólidas. Estas nanopartículas pueden tener diferentes formas y composiciones dependiendo del material objetivo y los parámetros del láser utilizados. Además, la ablación láser permite controlar el tamaño de las nanopartículas al ajustar la energía y la duración del pulso láser, lo que ofrece un alto grado de versatilidad y precisión en la síntesis de materiales a nanoescala. En este trabajo se propuso obtener NPs de Ag por medio de ablación láser pero con la diferencia de utilizar diferentes medios líquidos, diferentes longitudes de onda y diferentes tiempo. Los líquidos fueron: agua, PEG y PVA, en 1064nm y 532nm y en los tiempos 5, 10 y 15 min de ablación. Se expondrán los resultados obtenidos en esta investigación así como la continuación del proyecto al momento de agregar otros materiales tales como dendrímeros, los cuales podrían hacer que las propiedades de la plata sean mejores, ya que la plata cuenta con propiedades antibacterianas.

Síntesis de Carbono Activado como nanoabsorbente mediante química verde usando phoenix canariensis para eliminación de contaminantes del agua

El agua está siendo contaminada por diferentes actividades humanas. Por lo que es necesario descubrir procesos rentables y respetuosos con el medio ambiente para purificar el agua contaminada. El carbono activado (AC) es una buena solucione para eliminar los contaminantes. Por lo que en este trabajo, usando fruta de palma (Phoenix Canariensis) y cloruro de cobre (CuCl2) evitando el uso de la calcinación, se obtuvo carbono activado (AC) para darle la aplicación como un nanoadsorbente, para mejorar la adsorción del colorante azul de metileno (MB). Las técnicas de XRD como FTIR se utilizaron para la caracterización del adsorbente preparado. Mediante mediciones de adsorción para la eliminación de MB. La capacidad máxima de adsorción de CA para el colorante MB a 25 °C y una masa de 20 mg/L se encontró que usando 5 mg en una solución del colorante de 50 ml este elimino el 96% del colorante. Por lo que el adsorbente de CA es un fuerte contendiente para la remedición de aguas contaminadas.

Dinámica molecular de estructuras modificadas de fullereno

Después del descubrimiento y síntesis del fullereno C60, se han propuesto modificaciones de la molécula que tienen potencial para ser usados en diferentes ámbitos. Entre estos modificados de fullereno, destacan aquellos que muestran propiedades antioxidantes, antibacteriales y antivirales. Los métodos comutacionales ofrecen una manera de explorar el comportamiento de estas moleculas a nivel microscópico. En este trabajo usamos Dinámica Molecular (DM) para estudiar el movimiento de moleculas modificadas de fullereno en agua y analizamos el comportamiento del modelo empleado para representar al fullereno. Determinamos propiedades que cuantifican el efecto de los parámetros del modelo.

Desarrollo experimental del mecanismo de adsorción selectiva de partículas coloidales en superficies entrópicas

La adsorción selectiva de partículas es un fenómeno interesante que toma lugar en un sistema inhomogéneo donde la concentración local de las partículas varía. Cuando las partículas son adsorbidas en la pared de un sustrato, pueden producir capas y una organización diferente, las cuales son deseadas en los mecanismos por ejemplo, de autoensamblaje o para entender procesos biológicos como el ensamblaje sustrato-proteína. En este trabajo se pretender entender el mecanismo de adsorción, mediante diferentes interacciones, como el de partícula-partícula y de pared-partícula. Se ha utilizado el formalismo de la Contracción de la Descripción de la Teoría de Ecuaciones Integrales de Líquidos para obtener los potenciales efectivos de una mezcla binaria de coloides en el límite diluido cuando se encuentran con paredes de diferentes geometrías que rompen con la homogeneidad del sistema. La contracción de la descripción nos permite contraer la información de la geometría de las paredes y la información de las partículas de la especie más pequeña, de tal manera que el cálculo de los potenciales efectivos entre partículas, y entre partículas y la pared se simplifica. Las geometrías estudiadas que restringen el sistema son: pared plana, pared con un escalón, superficie cóncava, y superficie convexa. Dichos potenciales permiten predecir el comportamiento del sistema y la adsorción que ocurre en la cercanía de estas geometrías. Los resultados teóricos han sido una guía para el diseño y producción de microestructuras con fotoresinas mediante una plataforma de escritura láser. Estas microestructuras de superficies cóncava, convexa y de escalón se utilizaron para estudiar experimentalmente la adsorción de partículas de polimetilmetacrilato en una suspensión de bromocicloheptano y decalina, cuando éstas se encuentran en la cercanía con las paredes, mediante videomicroscopía confocal de fluorescencia obteniendo funciones de distribución del sistema.

Deposición de nanopartículas de TiO2 mediante condensación y arrastre de gas inerte y en películas delgadas: Análisis comparativo de propiedades ópticas, morfológicas y estructura cristalina con potenciales aplicaciones en dispositivos autolimpiables

El TiO2 es conocido por sus propiedades fotocatalíticas, las cuales se derivan de su capacidad para absorber radiación ultravioleta (UV) y generar pares electrón-hueco. Estos pares fotoinducidos pueden participar en reacciones redox, lo que lleva a la descomposición de contaminantes orgánicos en sustancias más simples y menos tóxicas. Estas propiedades fotocatalíticas hacen del TiO2 un excelente candidato para aplicaciones de auto-limpieza. El band gap del TiO2 desempeña un papel crucial en su comportamiento fotocatalítico. En este proyecto se analizaron y compararon las propiedades ópticas, morfológicas y cristalinas de películas delgadas de TiO2 depositadas por sputtering y nanopartículas de TiO2 depositadas mediante condensación y arrastre de gas inerte, las cuales han generado gran atención debido a sus potenciales aplicaciones en tecnología de autolimpieza.  Para la caracterización de los depósitos se utilizaron diversas técnicas, incluyendo espectroscopía UV-vis para analizar sus propiedades ópticas, microscopía de fuerza atómica (AFM) y microscopía electrónica de barrido (SEM) para el análisis morfológico y topológico, microscopía electrónica de transmisión (TEM) para examinar el tamaño y distribución de las nanopartículas, y difracción de Rayos-X (XRD) para determinar la estructura cristalina. Las diferentes técnicas de deposición empleadas en este proyecto pueden influir en el band gap de los depósitos de TiO2. Comprender la relación entre el band gap y las capacidades de autolimpieza del TiO2 proporciona conocimientos valiosos para optimizar el rendimiento del material. Los resultados obtenidos contribuyen a una mejor comprensión de las relaciones entre estructura y propiedades, guiando el desarrollo de recubrimientos de autolimpieza eficientes y duraderos para diversas aplicaciones en los campos de la arquitectura, la automoción y protección del medio ambiente, ofreciendo conocimientos valiosos para futuras investigaciones.

Depósito de películas delgadas de níquel y óxidos de níquel mediante la técnica RF magnetrón sputtering y caracterización por medio de espectroscopía UV-Vis, AFM y difracción de rayos-X

Las películas delgadas de níquel tienen múltiples aplicaciones debido a sus propiedades ópticas, mecánicas y eléctricas. Se utilizan en la fabricación de dispositivos de microelectrónica tales como sensores, transistores y celdas solares. Además, su resistencia a la corrosión y alta conductividad eléctrica los hace ideales para aplicaciones en revestimientos y en la industria de la energía. En este trabajo se depositaron películas delgadas de níquel mediante la técnica de RF magnetrón sputtering y fueron caracterizadas utilizando espectroscopía UV-vis, microscopía de fuerza atómica (AFM) y difracción de rayos-X (DRX). Se analizaron los efectos del tiempo de depósito en las propiedades ópticas y estructurales de las películas delgadas además de su topología. Se observó una disminución en la transmitancia con el aumento del tiempo de depósito. Por medio de difracción de rayos-X se obtuvo información de la estructura de las películas delgadas confirmando la estructura de níquel y de óxidos de níquel. Con los resultados obtenidos se demostró el potencial de las películas delgadas de níquel y óxidos de níquel en aplicaciones tecnológicas, diseño de materiales, eficiencia energética y el desarrollo de metodologías para la deposición de películas delgadas de níquel y sus óxidos.

Ball-milled Fe 2 O 3 -SiO 2 -Ni nanomaterials as catalysts for the synthesis of sponge-like carbon nanostructures

In the present investigation, we studied the effect of powders containing Fe 2 O 3 , SiO 2 , and Ni as efficient catalysts for the growth of sponge-like materials based on multilayer carbon nanotubes. The spongy materials were synthesized by pyrolyzing a solution containing toluene and N-N-dimethylformamide using the catalytic chemical vapor deposition method at 750-950 °C. Raman spectroscopy, XRD, TGA, SEM, and TEM characterized the samples. The Raman shifts, and peak intensity of D, G, and 2D bands depended strongly on the growth temperature and nickel concentration. High growth synthesis temperatures promoted small I D /I G ratio values and high intensities of 2D Raman-peak, indicating a reasonable degree of graphitization and few-layered graphitic materials. The XRD patterns revealed that the spongy materials are composed by graphite, alpha-Fe, Fe 3 C, and FeO (Wustite) crystal phases. Thermogravimetric analysis showed that the samples are thermally stable to 630 °C under an oxygen atmosphere. Furthermore, we found that the weight of the grown sponge-like carbon material doubled the weight of the initial catalyst for a growth temperature of 950°C.

Estudio de la deposición de películas delgadas conductoras en una matriz polimérica con nanopartículas magnéticas con ordenamiento estructurado para el desarrollo de materiales avanzados para la electrónica flexible

El presente trabajo de investigación se enfoca en la síntesis y caracterización de conductores flexibles basados en polímeros flexibles con nanopartículas magnéticas con ordenamiento estructural, específicamente utilizando el adhesivo termoplástico y el silicón líquido de vulcanización a temperatura ambiente, con la adición de un recubrimiento metálico mediante la técnica de sputtering. Se llevaron a cabo diversas pruebas y análisis para caracterizar los conductores flexibles modificados con el recubrimiento metálico. Se evaluaron propiedades eléctricas, mecánicas, magnéticas y la estabilidad térmica. Los resultados obtenidos demostraron que los conductores flexibles basados en adhesivo termoplástico y silicón líquido, con el recubrimiento metálico mediante sputtering, exhibieron propiedades mejoradas en términos de conductividad eléctrica y adhesión. Asimismo, se observó una excelente flexibilidad de forma, lo que los hace adecuados para aplicaciones en electrónica flexible.

Fotoconversión de Nanopartículas de Plata

Se sintetizaron nanopartículas de plata esféricas, de ellas se utilizaron tres muestras de la solución. A dos de ella se le agregó de AgNO3, una con 0.1 mL y la otra con 0.2 mL, respectivamente. Las tres muestras se irradiaron con luz verde generada por una lampara de LEDs ultrabrillantes. El tratamiento se llevó acabo por 8 horas y cada hora se tomó un espectro de absorción UV-Vis y así monitorizar el proceso de cambio. Pasadas las 8 horas se determinaron pequeños cambios en el espectro como es la aparición del pico de absorción asociado a nanopartículas triangulares, y al duplicar el tiempo el pico de prismas triangulares fue más intenso. Las geometrías se confirmaron con estudios SEM. Y observando que el AgNO3 influye en la formación de prismas triangulares.

Crecimiento de nanoestructuras de Silicio para semiconductores

Se realizaron crecimeintos de nanoestructuras de Silicio en equipo de PECVD, con una previa semilla de crecimiento de Estaño, al variar tiempos de depósito se obtuvieron distintos largos y anchos de los nanoalambres, al estudiar los crecimientos, encontramos diversas propiedades, una de ellas luminiscencia, la cuál nos habla mucho de su estructura o posibilidades de uso en diversos proyectos, siendo de ellos, en el caso de nuestro laboratorio, el uso de dichos nanoalambres para optimización de celdes solares y biosensores.

Analisis preliminar de un supercapacitor utilizando grafeno decorado con nanopartículas de óxido de titanio a través de la voltametría cíclica

La voltametría cíclica es una técnica amperométrica que estudia la respuesta de materiales frente a cambios en el potencial aplicado. El grafeno decorado con nanopartículas de óxido de titanio se ha destacado como un material de interés para aplicaciones capacitivas debido a sus propiedades catalíticas mejoradas. El grafeno, una estructura bidimensional de carbono, exhibe alta conductividad eléctrica y una amplia área superficial. La incorporación de nanopartículas de óxido de titanio (TiO2) en la superficie del grafeno mejora su capacidad de almacenamiento de carga debido a las propiedades dieléctricas del óxido de titanio. Sabemos que el grafeno actúa como un conductor eficiente, facilitando la transferencia de carga, mientras que las nanopartículas de TiO2 aumentan la capacidad de almacenamiento de carga al proporcionar sitios adicionales para la acumulación de iones. Por lo tanto, en este trabajo se presentarán estudios preliminares sobre la sinergia entre estos dos materiales y su posible factibilidad en supercapacitores, se analizarán las propiedades de las nanopartículas de TiO2 y el grafeno por separado, para luego estudiar la sinergia entre ellos. Se compararán las medidas de voltametría cíclica para determinar la capacitancia específica de cada material y evaluar la viabilidad de su uso en el diseño de dispositivos de almacenamiento de energía, como supercondensadores.

Synthesis and characterization of vanadium-doped nickel hydroxides

Methane is the main component of natural gas, it is a greenhouse gas whose negative effects on the environment are significant, its use is inefficient given the conditions in which it is found and its conversion into other value-added products proceed to through routes of high temperatures and pressures. In search of mitigating its effects and taking advantage of its potential, it has been chosen to oxidize it electrochemically under mild reaction conditions. The literature reports nickel hydroxides as effective catalysts in electrocatalytic processes and, according to the structural disorder they present, have more or less electrochemical activity. Nickel hydroxides exhibit fundamental crystalline forms that differ in their structural order, pseudopolymorphs called alpha, beta and interstratified phases consisting of motifs alpha and beta structures. The performance of alpha y beta polymorphs has been compared, experimentally demonstrating that the catalyst with more structural disorder is more efficient in the methane oxidation process. In this work nickel hydroxides doped with different percentages of vanadium are synthesized through rapid precipitation processes using nickel chloride and vanadium chloride as precursors, it is also evidenced the difference in structural order of the materials, color changes when adding more percentage and color changes between alpha and beta polymorphs with the same percentage of vanadium. It is then assumed that the vanadium is being incorporated into the structure of the hydroxides, these are characterized by X-ray diffraction, infrared, Raman and UV-vis spectroscopies, scanning electron microscopy and their magnetic properties are evaluated to verify the structural disorder of the hydroxides the materials and how the incorporation of vanadium ions affects the physicochemical properties of the doped materials.

Synthesis and Characterization of CdS, Cd0.2Ni0.8 and Ni(OH)2 Nanostructures for semiconductor devices

Ing. Ivan Antonio Garcia Garcia1, Dra. María de los Ángeles Hernández Pérez, Dr. Román Cabrera Sierra2,* Department of Metallurgical and Materials Engineering of ESIQIE of the IPN, building 8, Av. Instituto Politécnico Nacional, Lindavista, 07738 Ciudad de México, CDMX, igarciag1702@alumno.ipn.mx. ABSTRACT: The objective of this work is to investigate the potential of CdS, 2Cd:8Ni and Ni(OH)2 nanostructures in various technological applications and to contribute to the advancement of semiconductor research. The results obtained are expected to drive the development of new semiconductor materials and promote nanotechnology innovation. The nanostructures were prepared by the Chemical Bath Deposition method and characterized using techniques such as SEM/EDS, XRD and UV-Vis. In the case of CdS, an absorption edge was observed in the visible wavelength range between 500 and 540 nm. For 2Cd:8Ni and Ni(OH)2 nanostructures, the absorption edge shifted towards higher wavelengths, specifically in the 550 to 650 nm range, with a forbidden band value in the range of 2.2 eV to 1.9 eV. The CdS nanostructure presented multiple small grains separated by grain boundaries, with a flat and uniform surface, but with roughness and irregularities. Individual grains with similar shapes and sizes were observed, as well as larger grains, distinct particles and voids. In the 2Cd:8Ni nanostructure, a flake morphology with higher density and homogeneous distribution was observed. Voids and porosity were identified in the film. In the case of Ni(OH)2, small pearly particles were observed homogeneously distributed, without forming visible agglomerates. This study demonstrated the morphological and structural properties of CdS, 2Cd:8Ni and Ni(OH)2 nanostructures, and suggests applications such as: photocatalysis, solar cells, energy storage and coatings.

Esferas huecas de carbono dopadas: Síntesis y caracterización morfológica

Las esferas huecas de carbono son de gran importancia debido a su versatilidad y propiedades únicas. Su estructura porosa les confiere una alta área superficial, lo que las hace ideales para aplicaciones en catálisis, almacenamiento de energía y adsorción de gases. Además, su baja densidad y propiedades mecánicas superiores las convierten en candidatas prometedoras para aplicaciones en materiales compuestos y nanotecnología. En este trabajo, se sintetizaron esferas de carbono sin dopar, dopadas con nitrógeno y dopadas con boro sobre plantillas de ópalo mediante la técnica de deposición química en fase vapor. Posteriormente, se obtuvieron esferas de carbono huecas al eliminar la plantilla de ópalo mediante un grabado químico. Estas esferas huecas fueron caracterizadas morfológica, química y estructuralmente utilizando microscopía electrónica de barrido y microscopía electrónica de transmisión. Los resultados revelaron que, dependiendo del dopaje, se obtuvieron esferas de ópalo de carbono inverso frágiles o casi quebradas (cuando no había dopaje y también cuando había dopaje con nitrógeno) y esferas casi completas (cuando había dopaje con boro). La síntesis exitosa de esferas de carbono amorfas en estructuras de ópalo inverso fue confirmada por las técnicas utilizadas. Estos hallazgos demuestran el impacto del dopaje en las propiedades morfológicas y estructurales de las esferas de carbono. Estos resultados son relevantes para diversas aplicaciones en áreas como la biomedicina, el medio ambiente y la energía.

Autoensamblado De Partículas Core-Corona En 2D Con Dinámica Mólecular

El presente trabajo se centra en el autoensamblaje de partículas core-corona de una misma especie, a través de simulaciones por dinámica molecular, haciendo un barrido de densidades reducidas en el rango de 0.5 a 0.65. Se consideran condiciones periódicas para simular un sistema bidimensional, y se utiliza una potencial de tangente hiperbólica para las interacciones entre partículas. Se caracterizan las estructuras de la configuración final, mediante la obtención del patrón de difracción, la función de distribución radial, el factor de estructura y el diagrama de Voronoi. Se observó que a densidades cercanas a 0.5 se formaban estructuras cuadradas definidas, mientras que a densidades más altas, se encontraron cuasicristales de orden doce. Agradecemos a los proyectos UNAM-DGAPA-PAPIIT IN113523 y LANCAD-UNAM-DGTIC-087, así como el apoyo técnico de Alejandro de León Cuevas, Alejandro Ávalos y Luis Alberto Aguilar Bautista del LAVIS-UNAM.

Simulación por método Monte Carlo de mezcla binaria de particulas coloidales core-corona

Los sistemas coloidales cuentan con la propiedad de autoensamblarse para formar estructuras complejas, que son de gran interés para las nanotecnologías y los nanomateriales. A través de simulaciones computacionales, realizadas por el método de Monte Carlos, se estudiaron sistemas coloidales en mezcla binaria que se encuentran en confinamiento cilíndrico. Los parámetros principales que modificaron fueron el radio del cilindro, la densidad total del sistema, las proporciones de cada especie de partícula y las coronas de cada una de las especies del sistema. Se encontraron estructuras jerárquicas en ciertos parámetros de los sistemas simulados, las cuales serán descritas . Estos sistemas proponen los principios de diseño molecular para sistemas coloidales experimentales. Agradecemos a los proyectos UNAM-DGAPA-PAPIIT IN113523 y LANCAD-UNAM-DGTIC-276, así como el apoyo técnico de Alejandro de León Cuevas, Alejandro Ávalos y Luis Alberto Aguilar Bautista del LAVIS-UNAM, y de Beatriz Marcela Millán Malo del CFATA-UNAM.

Síntesis y caracterización de puntos cuánticos de grafeno a partir de carbono negro por método verde y sus aplicaciones

El grafeno y los puntos cuánticos de grafeno (GQD) son materiales con un gran número de propiedades increíbles que se pueden aplicar en el campo de la ciencia y la tecnología. Uno de los problemas es que muchos métodos de producción utilizan sustancias perjudiciales para el medio ambiente, además de no ser efectivos cuando se busca la producción en masa. El objetivo de este proyecto fue el estudio de la estructura y la comparación del grafeno obtenido mediante la exfoliación en fase líquida (LPE) de grafito y negro de carbono asistida con dispersantes, ácido ascórbico (un nutriente soluble en agua que se encuentra en diversos alimentos) y el Theraphthal (una sal de cobalto de ftalocianina 4,5-octacarboxílica utilizada como sensibilizador para la terapia sonodinámica del cáncer). Este método generalmente consiste en aplicar ultrasonido a un solvente acuoso, en este caso, agua. Los compuestos utilizados hacen que la técnica sea un método ecológico para la síntesis de grafeno. Los resultados se verificaron utilizando espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR), espectroscopía UV-visible (UV-VIS), espectroscopia de fluorescencia (Espectrofluorímetro) y microscopía electrónica de transmisión (TEM). Los resultados preliminares demostraron que la síntesis utilizando el método ecológico es posible con el material a exfoliar siendo grafito y negro de carbono. La exfoliación del negro de carbono sigue siendo un área interesante para estudiar en la búsqueda de nuevas formas ecológicas de sintetizar grafeno.

Fabricación de nanocelulosa a partir de residuos de papel para su uso en dispotivios de almacenamiento de energía

La energía se ha convertido en un problema ambiental, económico y de seguridad social en años recientes. Debido al impacto negativo que ha tenido el uso de combustibles fósiles en el ambiente, así como también su escasez y difícil acceso. Por esta razón, desarrollar fuentes y métodos de almacenamiento de energía alternativos que sean económicamente eficientes y amigables con el medio ambiente es necesario. Uno de los retos que poseen las fuentes energía renovables es su intermitencia, los cuales requieren almacenamiento del exceso de energía en tiempos de demanda baja para su uso en periodos de demanda alta. Así, encontrar materiales accesibles y renovables es crucial para el desarrollo de dispositivos prácticos de almacenamiento de energía. En este contexto, la celulosa ha emergido como un potencial solución debido a su estructura y alta presencia en los materiales desechados por la industria, proporcionado no solo una materia prima accesible y rentable, si no también propiedades mecánicas únicas como la flexibilidad, la cual no se puede obtener con otros materiales. Este trabajo se enfoca en la producción de nanocelulosa a partir de papel usado (tal como papel de impresora, servilletas y papel para regalo) tratado con TEMPO

Dinámica Molecular de mezclas coloidales binarias en 2D

Los coloides son un tipo de sistemas de interés industrial debido a la gran aplicación y versatilidad que se les ha dado. Una de las características principales de estos sistemas es que se autoensamblan de muy diversas formas debido a la gran variedad de parámetros que se pueden encontrar en su síntesis o producción, que desde el punto de vista microscópico se debe a las interacciones intermoleculares, tamaño y tipo de los componentes, densidades y concentraciones, entre otras. Las simulaciones moleculares permiten estudiar estos sistemas desde un punto de vista computacional. En este trabajo se estudian sistemas coloidales desde el punto de vista molecular modelados por un potencial generalizado del bien conocido potencial de corona suave, en particular se estudia el autoensamblado de una mezcla binaria a partir de dinámica molecular. El modelo que rige la interacción entre partículas es un potencial tangente hiperbólico continuo. Los parámetros de variación en el potencial son el tamaño de la corona determinada por un parámetro λ y el tipo de interacción entre ellas: es atractivo cuando las partículas son del mismo tipo y repulsivo cuando son diferentes. El segundo parámetro a variar es la concentración de cada especie. El objetivo es encontrar una relación entre estos parámetros y el tipo de autoensamblado que se produce. En los resultados se encontraron principalmente estructuras hexagonales cuando las coronas son λA = 1.2 y λB = 2 sin importar la concentración de A y B. Cuando λA = 2 y λB = 4 se presentan fases alineadas "stripes", formación de dímeros y trímeros entre una especie rodeados por la otra, cuando las concentraciones son 65% y 75% respectivamente. Por último, se encontró una fase cuasicristalina de orden 18 para la concentración de partículas B al 11 %. Agradecemos a los proyectos UNAM-DGAPA-PAPIIT IN113523 y LANCAD-UNAM-DGTIC-276, así como el apoyo técnico de Alejandro de León Cuevas, Alejandro Ávalos y Luis Alberto Aguilar Bautista del LAVIS-UNAM.

Dinámica Molecular y Caracterización de fases cuasicristalinas icosaedrales

Los cuasicristales presentan múltiples aspectos de interés como el observar su crecimiento, desarrollo, condiciones y propiedades. El objetivo de este trabajo es llevar a cabo una simulación tridimensional capaz de generar un cuasicristal monoatómico a partir de un gas por sublimación y buscando por medio de cuaterniones la dirección en la que se presenta un cuasicristal icosaedral en nuestro sistema el cual es generado usando un potencial Oscilatorio (OPP) con 3 pozos. Se identificarán estructuras decagonales o dodecagonales en dos dimensiones sabiendo que involucra una icosaedral en 3 dimensiones. La simulación se llevará a cabo utilizando Hoomd-blue y Freud como librerías de Python y con ayuda de Ovito para la visualización tridimensional. Agradecemos a los proyectos UNAM-DGAPA-PAPIIT IN113523 y LANCAD-UNAM-DGTIC-087, así como el apoyo técnico de Alejandro de León Cuevas, Alejandro Ávalos y Luis Alberto Aguilar Bautista del LAVIS-UNAM.

Interacción de Nanopartículas Metálica de Au y Ag con endoesporas de la especie Bacillus Subtillis (Continuación)

El estudio de las nanopartículas metálicas es un área de investigación que actualmente a cobrado importancia dentro de la comunidad científica, debido a su amplio campo de aplicaciones en medicina, óptica, electrónica, bioquímica, agricultura, entre otras, además de su uso esencial para el desarrollo de nuevas tecnologías. La síntesis biológica de nanopartículas metálicas mediante el uso de metabolitos procedentes de plantas, bacterias y hongos, se considera un método económico y sustentable para el ambiente. Una de las principales aplicaciones de las nanopartículas de oro y plata es su uso como antimicrobianos eficaces sin embargo, su efecto ante estructuras biológicas altamente resistentes como las endosporas bacterianas ha sido poco estudiado, por lo tanto nos enfocaremos en aportar conocimiento a la síntesis biológica de las nanopartículas de Au y Ag obtenidas mediante biosíntesis fúngica variando el tiempo de interacción para modificar la morfología y tamaño de las nanopartículas y además la interacción de las nanopartículas obtenidas con endoesporas de la bacteria Bacillus subtilis por medio de la técnica de espectrocopicas como lo son FTIR, UV-vis, XRD, EDX-RF, exhibiendo la existencia de una variación de la efectividad de las nanoparticulas metálicas como agentes antimicrobianos al modificar su tamaño y morfologia.

SÍNTESIS, CARACTERIZACIÓN Y EVALUACIÓN ELECTROQUÍMICA DE NANOPARTÍCULAS DE Pd MEDIANTE SOLVENTES EUTÉCTICOS PROFUNDOS CON APLICACIONES EN CELDAS DE ETANOL DIRECTO

En el nuevo paradigma de las energías renovables y la eficiencia energética, los nano catalizadores metálicos son fundamentales para acelerar y optimizar el rendimiento de las reacciones electroquímicas, en particular las nanoestructuras de paladio tienen un papel fundamental en los procesos de electrocatálisis, ya que son un excelente remplazo para el tradicional uso de platino, dado que tiene un menor costo y mayor vida útil (Dimos, 2010). Sin embargo, los procesos de síntesis de nanoestructuras de paladio cómo el poliol o la reducción química utilizan reactivos bastante contaminantes y las partículas resultantes presentan tamaños muy variado, por lo tanto, los solventes eutécticos profundos, presentan una solución ambiental; ya que provienen de compuestos orgánicos, pueden recuperarse y son poco volátiles, (Foreman, 2018). Además, su aplicación en dispositivos electroquímicos es fundamental para la transición energética, por lo qué caracterizarlos mediante voltamperometrías cíclicas oxidando etanol, es imprescindible para simular su rendimiento en una celda de combustible de etanol directo. En este trabajo se realizaron síntesis de nanoestructuras de Paladio, mediante Deep Eutetic Solvents para obtener tamaños más uniformes y disminuir los impactos ambientales. Se caracterizan mediante imágenes de STEM, SEM, voltamperometrías cíclicas y comparándolas con las simulaciones obtenidas por la ecuación de Laviron Modificada. En donde se concluye que en efecto las síntesis mediante DES produce nanoestructuras de diversas morfologías, las cuales son de crucial importancia porque aumentan los sitios activos y la actividad catalítica, lo cual acelera la oxidación del etanol y produce una mejora en el rendimiento eléctrico de la celda. Agradecemos a los proyectos UNAM-DGAPA-PAPIIT IN113523 y LANCAD-UNAM-DGTIC-276, así cómo el apoyo técnico de M. en C. Manuel Aguilar Franco CFATA-UNAM y la M. en C. Elizabeth Fuentes Romero de la UMDI-Juriquilla, Fac. de Ciencias UNAM.

Efecto del tratamiento térmico de endurecimiento por precipitación y el tratamiento termomecánico de forja caliente en las propiedades mecánicas y la conductividad electrica del metamaterial Cu-10%Ni-20%Zn-3%Al

La obtención de materiales que presenten buena respuesta entre la conductividad eléctrica y las propiedades mecánicas es cada vez mayor en dispositivos electrónicos y en la industria informática y electromecánica donde se requieren de materiales que resistan altas tensiones y que a su vez presenten buena conductividad eléctrica, algunas aleaciones como la Cu-Be ofrecen una excelente respuesta entre la conductividad eléctrica y las propiedades mecánicas, sin embargo emiten humos tóxicos durante sus procesos de producción causados por la toxicidad del elemento Be, los equipos necesarios para proteger la salud hacen que estas sean muy costosas. La aleación ternaria base cobre Cu-10%Ni-20%Zn que generalmente se denomina Alpaca presenta medias propiedades mecánicas y eléctricas, con la adición de un cuarto elemento en este caso Aluminio, esta se convierte en una aleación tratable térmicamente por endurecimiento por precipitación mejorando notablemente sus propiedades mecánicas, por otro lado la recristalización durante el tratamiento termo mecánico favorece el aumento en la conductividad eléctrica.

Método para el control de calidad de agua contaminada por alizarin rojo s, petróleo y aceites

Alizarin Rojo S es un colorante utilizado en la industria textil que puede ser un contaminante del agua, tóxico para los organismos acuáticos, causa graves daños a los ecosistemas si se libera en grandes cantidades. El petróleo crudo, es un contaminante común en los derrames que al final son transportados por el agua, puede causar una amplia variedad de problemas ambientales y problemas económicos, incluida la muerte de la vida silvestre acuática, daños a los ecosistemas y contaminación de las fuentes de agua potable. Los aceites automotrices son un contaminante común del agua, ya sea vehículos con fugas de aceite de motor o manejo y eliminación inadecuados de desechos de aceite. Contaminación del agua con aceites de automóviles puede tener impactos negativos en la salud humana, ya que estos contaminantes pueden infiltrarse fuentes de agua potable y representan un riesgo para la salud pública. Por lo tanto, la remoción efectiva y La detección de estos contaminantes es crucial para garantizar la salud de los ecosistemas acuáticos y la seguridad de las comunidades dependientes del agua. Este artículo describe el uso de carbono de pared múltiple nanotubos (MWCNTs) con y sin grupos funcionales y un detector de fibra óptica adelgazada para la eliminación y detección de diferentes contaminantes, como Alizarin Red S, petróleo crudo y aceites para automóviles. Los mecanismos de adsorción y desorción de los MWCNT y cómo se modifican pueden mejorar su eficiencia de eliminación se discuten. El funcionamiento del detector de fibra óptica adelgazada también se presenta y cómo se puede adaptar para la detección de diferentes concentraciones de contaminantes La espectroscopia IR y UV-vis, Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) y la espectroscopía de microscopía electrónica de transmisión (TEM) se utilizó como método de caracterización.

Desarrollo de un cátodo de LiFe$_{1-x-y}$M$_x$N$_y$PO$_4$ para baterías de ion litio y estudios ab initio

La creciente demanda de las aplicaciones de las baterías de ion litio ha estado aumentando recientemente. La capacidad de la durabilidad ha disminuido su desempeño, para ello se requieren nuevos materiales electroactivo más sofisticados para el almacenamiento de energía y que sean más eficaces y durables. El objetivo de este trabajo es desarrollar un cátodo LiFe$_{1-x-y}$M$_x$N$_y$PO$_4$ dopando con combinaciones de metales de transición para mejorar su rendimiento. Sin embargo, es un gran reto lograr el mecanismo de la reactividad del cátodo LFP (LiFePO$_4$). Para ello será necesario usar y hacer dopajes, utilizando metales con combinaciones. También será necesario buscar nuevas técnicas para su síntesis y al mismo tiempo optimizar el proceso de este material y así obtener el comportamiento electroquímico. Este aporte de nuevos materiales catódicos mostrará nuevos resultados prometedores para el desarrollo de nuevas baterias de iones de litio.

Obtención de oxido de grafeno a partir de materiales pregrafitos

Desde el valor agregado de los residuos de polvo de coque metalúrgico se sintetiza oxido de grafeno. En una primera fase se hará una caracterización de los residuos de coque provenientes del proceso de molienda y selección de tamaños habitual en la industria coquizadora, los cuales se adecúan al tamaño requerido (menor a 0,15 mm) y se evaluará su viabilidad como material pregrafítico para la síntesis de nanomateriales grafénicos esto desde la desmineralización y a través de la oxidación de Hummers. Una segunda fase se realizara la síntesis y caracterización de óxido de grafeno mediante exfoliación en fase liquida (LPE) por sonificación para la obtención del grafeno. Estas propiedades únicas de la exfoliación en fase liquida es la obtención de grafeno de alta calidad y láminas de alto rendimiento además incluyen un bajo costo, fácil ejecución y proyección a producción y escalamiento. Con respecto a lo anterior se obtendrá óxido de grafeno (GO).

Gold recovery from e-waste processors leached in seawater and its recycling for the synthesis of gold nanoparticles

It is 13 times more expensive to extract minerals from the Earth than to recycle them, since obtaining and processing virgin resources requires industrial quantities of water, chemicals, and fossil fuels; it is expected that by 2030, 74.7 Mt of electronic waste will be produced worldwide, so, to counterbalance the environmental impact of the generation of e-waste, this work presents the recovery of gold from computer processors using nitric acid diluted in seawater instead of aqua regia, and proposes the reuse of this metal for the synthesis of nanoparticles. The seawater leaching method presents a much lower risk to the environment, compared to the aqua regia leaching method currently used to obtain gold from electronic waste, since NO and Cl2 are not wasted during extraction. Furthermore, hydrochloric acid is not necessary, as HNO can oxidize Cl ions present in seawater into Cl2, which can transform Au0 atoms into Au3+ ions, allowing us to prepare HAuCl4, the precursor to synthesize bimetallic AuCu nanostars and semispherical gold nanoparticles that can be used for different applications, including SERS.

Localización en redes unidimensionales cuasi periódicas con tunelaje de largo alcance

En el presente trabajo se pretende estudiar el fenómeno de transporte de una partícula moviéndose en una red cuasiperiódica unidimensional. Aunado a ello, se pretende integrar un factor que representará el tunelaje entre sitios de la red, considerando amplitudes de corto y largo alcance. Existe literatura previa del modelo de Aubry-André, sin tomar en cuenta el tunelaje de largo alcance, es decir, sólo considera tunelaje de primeros vecinos, mientras que en el presente estudio se hará uso de un Hamiltoniano extendido que presenta tunelaje para más de un vecino. Para llevar a cabo el análisis del fenómeno de transporte, en este trabajo se estudiará tanto la versión estacionaria, como la dependiente del tiempo de la ecuación de Schrödinger para la partícula confinada en la red cuasiperiódica. Específicamente se estudiarán diversas cantidades que permitirán caracterizar el fenómeno de localización como función de los parámetros que definen el Hamiltoniano modelo. Más allá de un modelo teórico también se presenta como una propuesta de desarrollo experimental al ser este modelo teórico dependiente de factores físicos de fácil acceso experimental, con la inserción de potenciales ópticos generados por láseres que imitan el entorno natural de la red y permiten controlar el desorden .