Efecto de tensión en el coeficiente de absorción intrabanda en puntos cuánticos esféricos core-shell-shell CdSe/CdS/ZnSe

En este trabajo se calcula teóricamente el coeficiente de absorción intrabanda (IAC) entre los estados de banda de conducción 1$s$ y 1$p$ para un punto cuántico esférico core-shell-shell (CSS-QD) como función de los tamaños de las capas interior y exterior con y sin la presencia del efecto de tensión. La estructura electrónica del sistema se calcula en el marco de aproximación de masa efectiva y el efecto de la tensión se considera en el continuum elasticity model. Los resultados muestran que al comparar el sistema tensionado y el no tensionado, el primero provoca que el IAC sufra un pequeño corrimiento hacia el rojo. Un comportamiento similar ocurre a medida que aumenta el tamaño de la capa interna y externa. El efecto de la tensión es un factor importante que debe de considerarse en este tipo de nanoestructuras. El espectro de absorción obtenido es de suma importancia como mecanismo para controlar el diseño de dispositivos optoelectrónicos.

Síntesis de Esferas Huecas de Carbono por medio de Activación Química de Nanopartículas de Carbono para su uso en Condensadores Electroquímicos

En este trabajo se ha utilizado la combustión de naftaleno para sintetizar gramos por hora de esferas sólidas de carbono (CS). El hollín de carbón se activó mediante tratamiento ácido consistente en una mezcla de HNO3 y H2SO4 (1/3 v/v) para producir esferas huecas de carbón (HCS). Se estudió el efecto de dos concentraciones de CS (5 y 10 mg mL-1) en la mezcla ácida, sobre las propiedades fisicoquímicas del HCS activado. Las HSC se sometieron a un tratamiento térmico para aumentar su grafitización y mejorar su conductividad eléctrica. La microscopía electrónica de transmisión de alta resolución (HRTEM) confirmó la formación de HCS debido al tratamiento con ácido, mientras que los espectros FT-IR mostraron que la activación química introdujo grupos funcionales en la superficie de las esferas de carbono y el efecto del tratamiento térmico también eliminó algunos de ellos. Mediante análisis de isotermas de adsorción-desorción de N2 se estimó un área superficial específica de ⁓300 m2 g-1 y una gran densidad de microporos para el CS tratado con ácido, así como para el CS tratado térmicamente. Se calculó una capacitancia específica ⁓70 F g-1 por voltamperometría cíclica del HCS tratados con ácido y con recocido térmico a 5 mV s-1, para ambas concentraciones de CS, indicando la posibilidad de sintetizar estos HCS en grandes cantidades para su uso en condensadores electroquímicos.

Optimización de la densidad de energía y capacitancia de super-capacitores de grafeno y plástico reciclado mediante perovskita Ca$_3$Co$_4$O$_9$

La ventaja de utilizar electrodos basados en grafeno dentro de super-capacitores, radica en el potencial que estos tienen de incrementar la capacidad de carga almacenada y la energía sobre la superficie de los electrodes conductores. Es posible incrementar este efecto al utilizar electrodos basados en una capa de compuesto/grafeno, la cual a su vez aumenta la capacitancia y densidad de energía en los super-capacitores. En este trabajo reportamos el desempeño electroquímico de super-capacitores (SCs) de estado sólido cuyos electrodos están hechos con micro-hojuelas de grafeno depositado sobre placas de polipropileno reciclado. De acuerdo al análisis de microscopía, el grafeno consiste en micro-hojuelas con dimensiones laterales promedio de 12 $\mu$m (largo) x 18 $\mu$m (ancho). Con el fin de incrementar las capacidad de almacenamiento de carga de los dispositivos, se introdujo en sus electrodos una perovskita de Ca$_3$Co$_4$O$_9$ el cual tuvo una morfología de micro-platos y un tamaño promedio de 3.84 $\mu$m. Los resultados de desempeño electroquímico indicaron que los SCs hechos con la perovskita produjeron una capacitancia máxima de 254 F g$^{-1}$ y una densidad de energía de 35.3 Wh kg$^{-1}$. Estos valores de capacitancia y densidad de energía son 56$\%$ mas altos que aquellos obtenido en un super-capacitor hecho con electrodos exclusivamente de grafeno. Además, los resultados de las curvas de carga-descarga demostraron que al agregar la perovskita al SC, se incrementa el voltaje de operación de 0.31 $V$ a 0.48 $V$. También, se estudió cómo la capacitancia varía con los ciclos de doblado del dispositivo y encontramos sorprendentemente que la capacitancia aumentó de 219.6 F g$^{-1}$ a 289.9 F g$^{-1}$, lo cual es contrario a lo comúmente reportado (una disminución de la capacitancia con los ciclos de doblado).

Efecto de la fase de Berry en el transporte electrónico en moléculas magnéticas

En este trabajo investigamos de forma teórica y numérica el efecto de la fase de Berry en el transporte electrónico en una molécula magnética con los contactos polarizados en presencia de un campo magnético transversal y longitudinal. Utilizando la ecuación maestra de Lindbland y un aproximación perturbativa se obtiene un Hamiltoniano efectivo que nos permite describir y calcular de forma analítica la interferencia o efecto de la fase de Berry en el transporte electrónico en la molécula magnética en función del campo magnético. Adicionalmente, se utilizó el Hamiltoniano efectivo en el software QmeQ para validar de forma numérica los resultados analíticos. Los resultados obtenidos de forma numérica concuerdan con los resultados analíticos obtenidos, demostrando además que es posible implementar el uso del software QmeQ para el cálculo del transporte electrónico en moléculas magnéticas.

Síntesis verde y caracterización de nanopartículas de plata

El método de síntesis verde es el más reciente en la preparación de nanopartículas de plata. Dentro de las ventajas que posee, es que es un método económico, factible de realizar y es amigable con el medio ambiente. En esta platica, se presenta una explicación de algunas rutas de su preparación y el proceso de formación de las nanopartículas. También, se expone las principales técnicas de caracterización que ayudan a tener conocimiento del tamaño, forma y concentración de las nanopartículas, siendo características importantes en alguna aplicación especifica.

Electrodos de Bismuto y aleaciones: Efecto de la ruposidad y composición en la detección de concnetraciones traza de cadmio

El bismuto ha sido identificado desde el año 2000 como un excelente sustituto de los electrodos de mercurio para técnicas electroanáliticas de detección de metales pesados en agua. En la mayoría de los reportes, los electrodos de bismuto se producen in-situ haciendo un depósito electroquímico sobre sustratos basados en carbono. En este trabajo proponemos un depósito ex -situ de películas delgadas de bismuto sobre sustratos de vidrio para evaluar su funcionalidad como electrodos, buscando además aumentar el área superficial, a través de modificar la rugosidad de las películas durante el depósito. Se observó que variando el ángulo de depósito puede aumentarse el área superficial hasta en un 14% y se evaluó su efecto para la detección de 200 ppb de Cd en solución Buffer de acetato (0.1 M y pH 5.0). La propuesta de utilizar la técnica de sputtering es evaluar también el efecto de agregar aleantes con la finalidad de ampliar la ventana de trabajo y en particular alrededor de los potenciales de evolución de hidrógeno (RHE), para lo que se probaron cobre, estaño e indio, metales cuyo RHE es más negativo que el mismo Bi. Los electrodos producidos de Bi con diferentes rugosidades, de Bi-Cu, Bi-Sn y Bi-In fueron caracterizados utilizando microscopia de fuerza atómica y electrónica, difracción de rayos-X, perfilometria y voltamperometría cíclica. La detección de Cd en solución se realizó con la técnica redisolución anódica de onda cuadrada.

Blue-emitting SrLaAlO4:xTm phosphor obtained by combustion synthesis for solid state application

In this study, a simple combustion synthesis method was applied to obtain SrLaAlO4 (SLAO) and SrLaAlO4 :Tm (SLAO:Tm) phosphors samples at different Tm3+ concentration (1- 7 mol.%) , the samples were subjected to a post-annealing at 1200 ⁰C. The X-ray diffraction (XRD) analysis showed that the SLAO and SLAO:Tm phosphors had pure tetragonal phase (JCPDS No 24-1125). The photoluminescence spectra indicated that blue and infrared emission were produced at 831 nm, 731 nm, 462 nm and 800 nm which corresponds to 1D2 → 3F5, 1D2 → 3F3, 1G4 → 3H6 and 3H4 → 3H6 transitions of Tm3+ based on the order of their increasing intensity. The SLAO:Tm phosphors with 5 mol.% showed the highest emission for the first time and a quenching luminescence was observed for the phosphor made with 7 mol.%. The SLAO:Tm phosphors, due to a highly pure infra-red luminescence (> 800 nm, the 3H4 → 3H6 transitions of Tm3+ ) under 980 nm laser excitation, will be a good candidate for application for near-infrared biological and laser application.

Espectroscopia de fuerzas para la medición de propiedades visco elásticas de células cancerosas por microscopia de fuerza atómica

Las aplicaciones de la microscopia de fuerza atómica en biología están en constante crecimiento como resultado no sólo de su alta resolución en la toma de imágenes, sino también por ser una herramienta para la obtención de datos precisos en un medio líquido. Con este microscopio, los científicos han caracterizado una variedad de muestras biológicas que van a partir de ADN, virus, proteínas, lípidos y las membranas celulares de los tejidos extendidos y otros materiales de importancia biológica y sin los problemas causados por el secado o la preparación de muestras (fijación o métodos de tinción). En este seminario se aborda un problema biológico desde el punto de vista físico, es decir, se busca un modelo físico adecuado para cuantificar las propiedades viscoelásticas de células cancerosas, lo cual implica, la implementación de la metodología para medir las propiedades visco elásticas de las células por microscopia de fuerza atómica en líquido, para después hacer un análisis de estas mediciones a partir de modelos visco elásticos. Los modelos usados son construidos a base de resortes y amortiguadores los cuales comúnmente se han empleado en la literatura, que sin embargo muestran algunas deficiencias en la representación del comportamiento celular. Por lo cual, en este trabajo se proponen modelos visco elásticos a base de elementos tipo resorte-amortiguador que presentan un comportamiento intermedio entre estos, los cuales son gobernados por derivadas de orden fraccional, estos modelos representaron de mejor manera el comportamiento de la célula.

Fabricación y Caracterización de Pozos cuánticos Acoplados y Desacoplados III-V

Los pozos cuánticos representan la base de una gran variedad de dispositivos entre ellos los leds, láseres y fotodetectores. En este trabajo presentamos el crecimiento por epitaxia por haces moleculares de pozos cuánticos (QW) acoplados y desacoplados de AlGaAs/GaAs/AlGaAs, y su caracterización mediante técnicas ópticas como lo son fotoluminiscencia (PL) y Reflectancia Diferencial (RD). Se observó el efecto del rompimiento de simetría (de D2d a C2v) en las propiedades spintrónicas de la estructura a través de PL y RD a una temperatura de ~30 K. Adicionalmente, los pozos cuánticos acoplados fueron fabricados para permitir tunelamiento cuántico de electrones al estar separados por barreras de 5 nm de grosor. Se realizó un estudio de las distintas interacciones entre niveles confinados de energía en los pozos cuánticos. Este tipo de estructuras permite la formación y observación no solo de excitones y triones directos, sino también de excitones y triones indirectos, que se forman al haber transiciones entre electrones de un pozo y huecos de otro pozo cuántico vecino (Transiciones intra-QW).

Sobre la estructura electrónica y la respuesta óptica de polímeros de coordinación basados en cianuros de metales de transición, un estudio computacional y experimental

Los polímeros de coordinación basados en cianuros de metales de transición corresponden a una familia de materiales cuyas densidades electrónicas sobre los metales permanecen fuertemente acopladas a través de la retrodonación-π debidas a los ligantes cianos (CN). Este fenómeno afecta directamente la respuesta la respuesta óptica, que está dominada por fenómenos de transferencia de carga metal-ligante y por transiciones permitidas d-d sobre los metales incorporados. En esta contribución se describe la estructura electrónica de tres familias de polímeros de coordinación basados en cianuros de Cd, Zn y Hg, diferenciadas por su dimensionalidad (3D, 2D, 1D). Se describe el efecto de los metales sobre la estructura electrónica y las características estructurales sobre la respuesta óptica, a través de cálculos computacionales empleando la teoría del funcional de la densidad. Se reportan por primera vez los bandgaps ópticos de varios de estos sistemas y otros son corregidos. Adicionalmente, se incorporan resultados experimentales de espectroscopía electrónica, infrarroja y raman de los sistemas estudiados y se analiza su correlación con los modelos teóricos. La incorporación de ligantes orgánicos sobre las estructuras, como herramienta para modificar la dimensionalidad, adicionan interacciones de van der Waals produciend efectos sobre la respuesta óptica que son discutidos en detalle. Se encuentra que el uso de funcionales meta-GGA (SCAN) reproducen satisfactoriamente el comportamiento electrónico a un costo computacional razonable.

Depósito de MnS tipo p por el método SILAR con equipo de diseño y fabricación propia

En este trabajo, se han depositado películas de sulfuro de manganeso (MnS) mediante un método adsorción y reacción de capa iónica sucesiva (SILAR) con equipo de diseño y fabricación propia. Se estudió la síntesis y caracterización de películas delgadas de MnS y FTO/CdS/MnS mediante difracción de rayos X de incidencia rasante (GIXRD), mostrando un pico característico al tipo MnS-cúbico y se determinó 4.99Å como constante de red. La espectroscopia Raman muestra una buena concordancia con los datos reportados en la literatura, nuestras películas de MnS se depositaron en cubreobjetos con recubrimiento FTO y sobre las películas delgadas de sulfuro de cadmio (CdS). La película delgada de CdS tiene una red hexagonal y se depositaron por la técnica termal bath, además de por la técnica SILAR, mostrando resultados similares. La caracterización I-V muestra la curva característica del diodo, con un voltaje para el circuito abierto de 300 mV en iluminación, lo que significa que el sulfuro de manganeso contribuye con portadores de carga positiva, a una zona de agotamiento, debido a que el CdS en estas condiciones es un material tipo-n. La espectroscopia Uv-Vis por medio del método de Tauc arroja un gap con un valor de 3,65 eV, lo que indica que este material sería apropiado para una capa de ventana. Palabras clave: sulfuro de manganeso; SILAR; Crecimiento de película, termal bath, tipo p. ∗Autor para correspondencia Correo electrónico: risa008537@uaz.edu.mx

Estudio y evaluación de películas delgadas por técnicas de deposición química para el diseño de una capa ventana/buffer

El uso de los materiales semiconductores en la elaboración de películas delgadas es uno de los temas estudiados globalmente, debido a los variados usos que estos pueden aportar. La elaboración de celdas solares fotovoltaicas a partir de sulfuros metálicos ha tomado un gran auge desde el año 2011, debido a la abundancia presente de los compuestos, la principal ventaja relacionada con el uso de estos materiales proviene de los diversos métodos de elaboración de la película delgada. En el siguiente trabajo se implementa el método SILAR para la obtención de películas delgadas de SnO, CdS y ZnS se pretende depositar dichos materiales en una sola película delgada para la formación de una capa ventana/buffer. La técnica SILAR maneja diversos tiempos de ciclo los cuales son, el tiempo de limpieza, traslado y sumergido entre cada material a depositar, favoreciendo la reacción de absorción en el sustrato y el crecimiento de la película. Se propone un mecanismo de reacción para la primera capa entre los diferentes precursores; con la finalidad de explicar la reacción química que se efectúa. Se analizaron muestras depositadas con dos métodos distintos, en ambos métodos se realizaron tratamientos térmicos de los productos a diferentes temperaturas. Morfológicamente se realizó el estudio de GIXRD para encontrar las características cristalográficas de los diferentes compuestos, encontrando características policristalinas de las películas con el depósito de SnO tetragonal, CdS cúbico y ZnS cúbico. Los datos de absorbancia obtenidos a partir del análisis de las películas en un espectrofotómetro UV-Vis arrojan que ambos métodos presentan los valores de absorbancia característicos de los materiales depositados. Se analizaron dichas películas por el método Kelvin de cuatro puntas en diversas regiones de la película para especificar la resistencia eléctrica, para los dos métodos utilizados en el proyecto cuyos valores son y respectivamente.

Estudios de las propiedades estructurales y electrónicas de puntos cuánticos de grafeno CmHn con impurezas sustitucionales de B, N y Si con DFT

El estudio de materiales nanoestructurados con base de carbono ha logrado un avance muy importante en el entendimiento de los materiales bidimensionales y de sus posibles aplicaciones en la nanotecnología. El interés de estos materiales se debe principalmente a las propiedades que presentan y en particular en los materiales 2D como lo es el caso del grafeno y muchos más que han surgido recientemente de otros átomos componentes como el Siliceno o Fosforeno, por mencionar algunos. El interés desde el punto de viste teórico no solo se ha centrado en sabanas infinitas de grafeno, sino también en sistemas finitos, como lo son moléculas como el benceno que es un hexágono de átomos de carbono hidrogenado. En este trabajo se enfocó al estudio sistemático de puntos cuánticos de grafeno de diferentes tamaños, los cuales consisten fundamentalmente en estructuras tipo benceno al que le agregamos anillos aromáticos que podemos expresar como CmHn, con m el número de átomos de carbono y n hidrógenos. Estudiamos estos sistemas dentro del formalismo de primeros principios en la teoría funcional de la densidad con base en el código Siesta (Spanish Initiative for Electronic Simulations with Thousand of Atoms). Inicialmente se hizo con la estructura más simple que es el benceno, partiendo de 6 átomos de carbono C6H6, siguiendo con puntos cuánticos de grafeno (GQD) C24H12, C51H18, C96H24, C150H30 y C216H36, donde los hidrógenos pasivan las estructuras. Se estima que aumentando el número de átomos en los puntos cuánticos de grafeno (GQD) sus propiedades electrónicas y ópticas mejoran en su potencial aplicación en emisores de luz, sistemas fotovoltaicos y sensores de gas. Los GQD a partir de la tercera estructura se doparon con átomos como B, N y Si, en configuraciones para, orto, meta y de manera aleatoria para obtener una comparación en sus propiedades respecto a los puntos sin dopaje. Reportamos la densidad de estados, así como la parte imaginaria de la función dieléctrica.

Exfoliación mecánica de cadenas de oxalatos de metales de transición dihidratados: Un estudio de primeros principios

Los compuestos cuasi-unidimensionales (Q1D) son considerados nanomateriales prometedores para aplicaciones en dispositivos cuánticos emergentes. Los oxalatos de metales de transición (MOx) son compuestos que pertenecen a este grupo, los cuales están formados de cationes metálicos unidos por aniones oxalato en cadenas que están enlazadas por puentes de hidrógeno. Estos sistemas son interesantes debido a sus fascinantes propiedades magnéticas como son el débil ferromagnetismo y el metamagnetismo. Además, la débil interacción de los enlaces de hidrógeno entre cadenas abre la posibilidad de aislar una sola cadena desde el sistema tridimensional (3D) por métodos de exfoliación. Así, para evaluar la posibilidad de obtener cadenas aisladas de MOx, hemos realizado cálculos de primeros principios basados en la Teoría del Funcional de la Densidad de la energía de exfoliación mecánica para cadenas de MOx con M = Mg, Fe, Co y Ni. Encontramos que la energía de exfoliación se encuentra en el rango de 60 - 90 meV/Å2, demostrando la factibilidad de obtener cadenas desde el cristal 3D de los sistemas bajo estudio. Adicionalmente, para tomar en cuenta el efecto de la correlación electrónica en los sistemas de estudio, se aplicó la corrección de Hubbard a los estados “d” del Fe, Co y Ni. El parámetro de Hubbard fue calculado de forma autoconsistente usando un método de respuesta lineal. Finalmente, para evaluar la estabilidad dinámica de las cadenas aisladas, se calcularon curvas de dispersión fonónica. El autor L.F.G. agradece el apoyo otorgado por el CONACyT a través de una beca para estudios de posgrado. Este trabajo fue apoyado por el clúster híbrido de supercómputo “Xiuhcoatl”.

Nanoestructuras a base de plata y carbono: aplicaciones posibles en medicina

En esta plática, presentamos resultados recientes de nuestro grupo de investigación relacionados con la síntesis, caracterización, así como con el uso de la teoría del funcional de la densidad (TFD) para analizar aplicaciones posibles de nanoestrcuturas metálicas y de carbono en medicina. En una primera parte discutimos la detección, a través de la espectroscopía Raman, de una molécula conocida como ácido sálico la cual es muy relevante (por su abundancia en la saliva) en el cáncer de mama. Fabricamos nano partículas de plata de diversos tamaños las cuales se utilizan como sustratos SERS para identificar el ácido sálico en solución a diferentes concentraciones. A través de cálculos sistemáticos usando la TFD analizamos el proceso de interacción de esta especie molecular con diversos modelos de nanoparticulas de plata y explicamos el origen físico de la evolución de las señales Raman observadas en los experimentos. En este proyecto el Hospital Central de la ciudad de SLP jugó un papel fundamental al proveer muestras de saliva de pacientes con cáncer de mama lo cual permitió la formulación de conclusiones importantes. Consideramos que nuestro desarrollo experimental define una nueva técnica de diagnóstico que puede ser muy útil para la detección temprana de cáncer de mama. En una segunda parte analizaremos brevemente como, a través de la enzima mieloperoxidasa (que se encuentra presente en los humanos), es posible degradar nanotubos de carbono dopados con nitrógeno. Estos nanotubos son muy importantes en las aplicaciones médicas dada su baja toxicidad, lo cual permite que puedan ser introducidos en seres vivos y ser utilizados como trasportadores de fármacos. Sin embargo, esfuerzos encaminados a su degradación son igualmente relevantes. Presentaremos evidencia experimental de cómo es posible reducir el diámetro e inducir deformaciones notables en estos en nanotubos, así como un mecanismo posible de interacción entre las especies reactivas de oxigeno que genera la enzi

Síntesis y caracterización de puntos cuánticos de carbono con luminiscencia dual a partir de Stevia rebaudiana (Bert.) Bertoni

En el presente trabajo, se obtuvieron CD de emisión dual (azul y verde) a partir de la termólisis de hojas de Stevia rebaudiana (Bert.) Bertoni y se caracterizaron por las técnicas de UV-Vis, FL, FTIR, XRD, Raman y TEM. El proceso de termólisis de las hojas de Stevia rebaudiana dio como resultado CD con luminiscencia en color cercano al azul, los cuales contenían sales minerales provenientes de la naturaleza de la planta (Cloruro de potasio (KCl)); posterior a las caracterizaciones de los CD con sales (CD-KCl de ahora en adelante), se decidió realizar un proceso de purificación de los CD-KCl para retirar las sales minerales, proceso mediante el cual se logró obtener la emisión dual de los CD, dado que, al retirar las sales minerales de la dispersión de los CD-KCl, la emisión paso de ser de color azul a ser de color verde. Los CD-KCl alcanzaron su emisión máxima a 421 nm, con una excitación a 325 nm, mostrando un color azulado y un rendimiento cuántico del 12.8%, mientras que para los CD purificados su emisión máxima se obtuvo a 547 nm, con una excitación a 274 nm, mostrando un color cercano al verde y un rendimiento cuántico del 1.3%. El análisis XRD mostró la reflexión característica para materiales similares al grafito a 2 26.5° y 28.5° que representan un espaciado entre capas de 3.37Å y 3.14 Å. Las imágenes TEM mostraron partículas grafíticas con morfología esférica y tamaño de partícula de aproximadamente 3,8 nm. Estos resultados demuestran un enfoque simple para la obtención de CD de emisión dual, que se pueden dispersar fácilmente en medios acuosos.

Estudio de la reducción de oxígeno en sistemas grafı́ticos con impurezas metálicas

La importancia de la Reacción de Reducción de Oxígeno (ORR) es muy valiosa desde dos perspectivas diferentes. Por un lado, la conversión y el almacenamiento de energía electroquímica están ganando atención como tecnologías de energía limpia y renovable, a través de celdas de combustible o baterías de metal-aire. Por otro lado, la ORR también puede ser vital para la generación in situ de peróxido de hidrógeno $(H_2O_2)$ con grandes implicaciones para los procesos de remediación ambiental. Este carácter dual se basa en las dos rutas diferentes (4 electrones o 2 electrones) que podría tomar la ORR, que pueden aprovecharse de manera eficiente con un análisis adecuado de la selectividad de la reacción para el diseño de materiales electrocatalizadores. El electrocatalizador convencional para la ORR es el platino. Sin embargo, su alto costo y su creciente escasez requieren la exploración de materiales alternativos para aplicaciones comerciales. Los materiales basados en carbono, obtenidos a partir de precursores abundantes, representan una alternativa adecuada debido a su bajo costo, conductividad eléctrica con alto grado de grafitización y resistencia a la corrosión. En este trabajo, implementamos la teoría DFT para explicar los mecanismos de reacción que tienen lugar en superficies grafíticas con impurificaciones de metales de transición del periodo 4. El sistema modelo es la monocapa de grafeno dopada: $TM-VN_3$, donde TM hace referencia a los diferentes metales de transición utilizados en la monocapa (Fe, Ni, Cu), N representa las especies de nitrógeno piridínico y V las vacancias.

Síntesis y caracterización de nanopartículas de selenio obtenidas mediante ablación láser pulsada de femtosegundos en medios líquidos

En este trabajo reportamos la síntesis de nanopartículas (NP’s) de selenio en diversos solventes a través de la técnica de ablación láser en líquidos (PLAL). Se utilizó un oscilador láser de modelo Vitara (Coherent) que produce pulsos de 24 fs, 800 nm y una energía de 1-7 nJ por pulso a una frecuencia de repetición de 80 MHz. Las NP’s fueron creadas utilizando un blanco de selenio de alta pureza sumergido en agua desionizada y en hexano (grado HPLC). Los tiempos de irradiación fueron de 1-45 minutos. Las NP’s fueron dispersadas uniformemente en la solución y mostraron un color rojizo debido a la excitación del plasmón de superficie característico de las partículas coloidales monoclínicas de selenio . El color observado también depende de la duración del proceso de ablación y del solvente utilizado. Las muestras fueron caracterizadas por TEM, UV-Vis y espectroscopía Raman. Las imágenes TEM muestran la presencia de NP’s con tamaños de 5-200 nm. Las mediciones EDS revelaron la presencia de solamente tres picos en 1.41, 11.22 y 12.49 keV, lo que indica la presencia de selenio de alta pureza. Los espectros UV-Vis mostraron un máximo de absorción en 242 nm, que se atribuye al plasmón de superficie de las NP’s de selenio y es indicativo de NP’s pequeñas. La espectroscopía Raman mostró la presencia de dos bandas en 233 y 250 cm-1, lo cual indica la estructura cristalina de las NP’s sintetizadas.

Cesium Antimony Iodide thin films: A lead free Perovskite as Zero Biased Photodetectors

Organic-inorganic hybrid lead halide perovskites have gained scientists' interest over the last decade due to their outstanding optoelectronic properties. However, their commercialization is severely limited due to their ecological volatility and hazardous character. Research towards low-cost, low-toxic and highly stable lead-free halide perovskite has sparked interest in this circumstance. To replace Pb as an adjacent element, group VA metals (antimony (Sb) and bismuth (Bi) halide perovskites and their derivatives with varied valance states are employed. Cesium antimony iodide (Cs3Sb2I9), an antimony-based inorganic perovskite derivative, is explored in this research. For zero biased photodetector applications, it has several intriguing features. This work discusses the crystal structure, morphology, optical properties, and optoelectronic characteristics of cesium antimony iodide perovskite synthesized via iodization of CsCl-Sb2S3 layered structures produced by spin coating CsCl on chemically bath deposited Sb2S3. The structural and morphological studies on the films formed at different iodization times showed hexagonal structured (P63/mmc) Cs3Sb2I9 thin films with uniform surface coverage. Analysis of optical absorption spectra determined a direct band gap of 2.05 eV . These films were photoconductive and exhibited photodetection characteristics even without any bias voltage. Further, stability of the self-powered photodetectors were examined. We also evaluated the behavior of Cs3Sb2I9 thin films deposited on n-ZnO coated glass substrates. Our findings show that the self-powered Cs3Sb2I9 photodetectors can be useful in a wide range of applications, including fiber optic communication systems, process control, environmental monitoring, safety and security, and military. We'll also provide some important insights concerning the materials' future challenges.

Black TiO2 nanoparticles by 1064 nm laser irradiation in liquid

The recent discovery of modified titanium dioxide (TiO2) has triggered intense research interests worldwide for a wide variety of applications such as photocatalysis, charge storage, solar cells etc. Here, we report the synthesis of black titanium dioxide nanoparticles by pulsed laser irradiation in water using an infrared (IR) laser output (1064 nm, Nd:YAG; 10 ns, 10 Hz) in water for the first time. Currently, white (untreated) titania is unfeasible for practical visible light applications owing to an optical bandgap of 3.1 eV. The laser irradiation of white TiO2 resulted in modified structure, morphology, and optical properties. Also, the analysis of composition, chemical states present, and morphology shows deviations from those of unmodified titania, which can lead to an enhanced visible light absorption for the material. The results of characterizations such as Scanning Electron Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM), Optical and Band Gap measurements as well as X-Ray Diffraction (XRD), Raman Spectroscopy and X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) will be presented. Furthermore, the adaptability of the newly formed material for visible light applications will be evaluated and conferred.

Numerical analysis of the influence exerted by the cooling temperature on the formation of MoS$_2$ nanoparticles in a hydrothermal synthesis

MoS$_2$ is a TMD family member that can act as a semiconductor. As humans, we interact with and benefit from semiconductors every day. Nanomaterials such as MoS$_2$ have a wide potential in fields such as optoelectronics, mechanics and electrochemistry. Due to the advances with which humanity has been favoured depend upon being able to control material structure. We synthesize MoS$_2$ nanoparticles by changing the cooling curve (temperature/time) in order to characterize the synthesis process. The resultant products were characterized by X-ray diffraction, Infrared Spectrophotometer, scanning electron microscope and UV–visible spectrophotometry. Once the data was collected, we perform a numerical analysis that allow us to know how time/temperature (cooling) affects the nanoparticle formation as well as the MoS$_2$ morphology. The importance of this work lies on the information that brings to us the data through numerical analysis. It will help us to improve one of key aspects of nanomaterials, synthesis as well as high reproducibility rate with a rentable yield.

El efecto de la rugosidad en la respuesta óptica de nanopelículas de plata: simulación numérica

Durante los últimos años, el estudio de la respuesta óptica de distintos materiales se ha estudiado intensamente. Es conocido que, tanto en películas delgadas como en nanopartículas, la respuesta óptica obtenida es considerablemente diferente a la del material en bulto. Esta peculiar característica es de interés para posibles aplicaciones en distintas áreas. En el caso de películas delgadas metálicas por debajo de 100 nm, a medida que el espesor disminuye, la relación espesor/rugosidad comienza a ser relevante en el estudio de las propiedades ópticas. La combinación de ambos factores, disminución del espesor y rugosidad, produce un confinamiento local (rugosidad) y global (película delgada) de los electrones libres o de conducción. Este confinamiento modifica drásticamente las propiedades ópticas del material: reflexión, transmisión y absorción. Utilizando la aproximación del dipolo discreto (DDA), en este trabajo se estudia la influencia de la rugosidad en la respuesta óptica de nanopelículas de plata mediante simulación numérica. Modelamos la topografía de películas rugosas empleando patrones de diferentes geometrías y alturas de los picos. Para los cálculos, se utilizó la función dieléctrica de la plata en bulto reportada por Gong et al., 2014. Por ejemplo, para una película de 50 nm de espesor, observamos que a mayor altura de los picos de rugosidad se presenta una menor reflectancia. Cuando se emplean en la simulación numérica patrones de rugosidad tipo “canal de riego”, se visualiza una diferencia en los espectros ópticos si se utiliza luz polarizada linealmente tipo S y tipo P. También se presentan resultados preliminares de películas ultradelgadas de plata.

Difusión de fullerenos en ambiente acuoso

Los fullerenos son estructuras moleculares compuestas por átomos de carbono que fueron descubiertas en 1985, la mas famosa de ellas es el C$_{60}$ conocido como buckminsterfullereno. La molécula tiene las propiedades de potencial adhesivo y la capacidad para penetrar membranas celulares, las cuales pueden aprovecharse en el tratamiento de aguas residuales o en la industria farmacéutica, sin embargo el C$_{60}$ presenta una baja solubilidad en agua. Para obtener una mejor solubilidad se sustituyen algunos átomos de carbono de la estructura por alguna molécula u otro elemento. Al día de hoy no existe una teoría confiable para explicar el comportamiento de los fullerenos y sus derivados en varios solventes, sin embargo podemos hacer uso de las herramientas computacionales para abordar este problema. En este trabajo analizamos el fenómeno de autodifusión del fullereno $\textrm{C}_{60}$ y heterofullerenos desplazándose en ambiente acuoso; para ello hemos realizado simulaciones de dinámica molecular mediante el software Gromacs. Hemos calculado el desplazamiento cuadrático medio de las moléculas y, usando la relación de Einstein, hemos determinado su coeficiente de autodifusión para distintas temperaturas y concentraciones. Observamos que, a medida que los fullerenos se desplazan estos se atraen entre sí formando cúmulos. Este proceso se ralentiza si aumentamos la temperatura del sistema o bien si reducimos la concentración, asimismo observamos que el coeficiente de difusión aumenta con la temperatura y disminuye cuando la concentración es mayor. También encontramos que para tiempos mayores al régimen balístico, el desplazamiento cuadrático medio no necesariamente presenta un comportamiento lineal con el tiempo. Los autores agradecen al Laboratorio Nacional de Supercomputo del Sureste de México por los recursos computacionales y la asistencia técnica para desarrollar este trabajo.

Medición del efecto de interacción dipolar en arreglos de nanopartículas mediante una nueva transformación de curvas FORCS

Las First Order Reversal Curves o FORCs es el método señalado como el más completo para caracterizar muestras magnéticas mediante magnetometría. Se trata de un protocolo de medición de numerosas curvas (del orden de 200) en el interior del ciclo de histéresis. Tras una una transformación numérica de los datos de dichas curvas se obtienen los llamados Diagramas FORCS que prometen la obtención de la distribución de campos coercitivos de las partículas libre de interacción y el propio parámetro de interacción de la muestra. En este trabajo se presenta una nueva propuesta para tratamiento de datos para obtener no sólo los parámetros representativos de la muestra sino presentar la distribución de la interacción dentro de la muestra que no es capaz de obtenerse mediante el procedimiento estándar. Esta nueva metodología permite eficientar al máximo la técnica de caracterización magnética mediante dichas curvas de tal forma que no es necesaria la redundancia de datos, lo cual es sumamente importante dado que por diversos factores tanto logísticos como por la naturaleza de la propia muestra, no siempre es factible realizar numerosas mediciones. La validez de la metodología está respaldada tanto por simulaciones y trabajo teórico, así como la equivalencia de los parámetros medidos mediante otras técnicas distintas a la magnetometría. La importancia de este trabajo radica en que tras la apropiada identificación de parámetros se puede extrapolar a otros sistemas histeréticos distintos a los magnéticos y cuyos ciclos de trabajo son mucho más reducidos que para la histéresis magnética.

Teselaciones en materiales bidimensionales basados en Ftalocianinas

En este trabajo exploramos los materiales bidimensionales basados en moléculas de ftalocianina. La molécula de ftalocianina se utiliza como ladrillo para la construcción de nuevos materiales bidimensionales. En particular, las moléculas de ftalocianina se pueden colocar en cada vértice o compartiendo bordes para formar teselados. Las teselaciones disponibles están restringidas a las simetrías cuádruples propias de las moléculas de ftalocianina y pueden ser una mezcla con varios polígonos para aumentar el número de posibilidades. De manera computacional, los teselados populares utilizados son los mosaicos de Arquímedes, pero muchos otros esperan ser descubiertos y bien estudiados. Nosotros proponemos la construcción de una teselación Arquímediana para la construcción de materiales bidimensionales organometálicos. Las superficies organometálicas creadas se basaron en ftalocianinas dopadas con Co, Cu, Ni, Pd y Zn. Se prueba su estabilidad y su alta deslocalización electrónica. Estos nuevos materiales presentan muchas aplicaciones interesantes como la captura y almacenamiento de gases de efecto invernadero y dispositivos electrónicos moleculares.

Síntesis de nanopartículas de TiO2 dopadas con nitrógeno y decoradas con puntos cuánticos de perovskita CsPbBr3 para su aplicación en una celda solar

El trabajo expone la síntesis de nanopartículas esféricas de TiO2 dopadas con nitrógeno y decoradas con puntos cuánticos de perovskita para su aplicación en una celda solar. Las nanopartículas dopadas se sintetizaron mediante un método sol gel y los puntos cuánticos fueron sintetizados por un método de inyección coloidal en caliente. La celda solar se fabricó empleando el método de aspersión pirolítica (spray pyrolysis) y recubrimiento por centrifugación (spin coating) para el depósito de las películas delgadas. Los sólidos obtenidos se caracterizaron por espectroscopía ultravioleta-visible (UV-vis), difracción de rayos X (DRX), microscopía electrónica de barrido (MEB). Las mediciones fotovoltaicas se obtuvieron utilizando un simulador solar Oriel para el cálculo de la eficiencia de la celda solar. Los espectros de absorción UV-vis coinciden con los informados para puntos cuánticos de perovskita. El análisis por MEB revelo nanopartículas con morfología esférica en un rango de tamaño de 60 a 100 nm y puntos cuánticos con forma de cubo de un tamaño promedio de 12 nm. Para confirmar la estructura cristalina de los productos preparados, se realizó análisis de difracción de rayos X indicando la fase anatasa en TiO2 y fase cubica en los puntos cuánticos.

Nanopartículas de $Ag/Pt$ y $Ag/Au$ producidas por ablación láser en líquidos

Es conocido que los materiales en dimensiones nanométricas presentan propiedades diferentes a las que presentan los mismos materiales en bulto, por lo que el estudio de diferentes métodos de fabricación de nanoestructuras ha sido de gran interés por varias décadas. La posibilidad de formar coloides con nano aleaciones diferentes a los que se forman de acuerdo a los diagramas de fase correspondientes es particularmente atractiva para obtener materiales con nuevas propiedades químicas y físicas de manera controlada. El sistema $Ag/Au$ se caracteriza por una alta solubilidad en su fase centrada en las caras, mientras que el sistema $Ag/Pt$ tiene una brecha importante de no miscibilidad con una fase intermedia. En este trabajo presentamos la caracterización de nanopartículas bimetálicas de $Ag/Pt$ y $Ag/Au$ obtenidas a partir de la ablación de películas de 100 nm de espesor sumergidas en agua o en ethanol. Los pulsos láser tienen una duración de 6~ns y una fluencia mayor a 0.5 J/cm$^2$ sobre una área de 35 mm$^2$. Bajo estas condiciones de irradiación, las películas alcanzan la temperatura correspondiente de fusión por varios nanosegundos, mientras que el líquido se evapora por varios cientos de nanosegundo hasta una distancia de 50 nm aproximadamente. Por medio de microscopía electrónica de transmisión de alta resolución (HRTEM) se obtuvieron las distribuciones de tamaño, las formas y las estructuras cristalinas predominantes. Este trabajo es financiado principalmente por DGAPA-UNAM (IN108921).

Superconductividad con simetría $p$, quiral y no quiral, en campo magnético

La superconductividad quiral es un fenómeno cuántico en el que un superconductor no convencional elimina los nodos en la brecha superconductora desarrollando espontáneamente un momento angular y reduciendo su energía libre. En este trabajo desarrollamos las ecuaciones de Bogoliubov-de Gennes para superconductividad tipo $p$ quiral y no quiral a partir del modelo de Hubbard extendido en presencia de campo magnético. Se obtuvo el estado de vórtices de superconductores tipo II y se calculó el calor específico en función de la temperatura y la intensidad de campo magnético externo. Nuestros resultados muestran que para el caso quiral el calor específico no obedece una ley de potencias como lo hace el caso no quiral debido a la presencia de nodos en la brecha superconductora. Además, notamos que el efecto se hace más fuerte cuando el campo magnético aumenta. Este estudio podría ser de gran interés para la computación los fermiones de Majorana los cuales se piensa que podrían estar en los vórtices de superconductores tipo $p$.

Cálculo de interacciones de vaciado para mezclas binarias de esferas duras en fracciones de llenado cercanas a la transición vítrea

En un sistema complejo en el que algunas de las partículas tienen tamaños mucho mayores que el resto, se presentan atracciones entre las partículas más grandes debido a la diferencia de presiones que se produce cuando dos partículas grandes se acercan y previenen que las partículas más pequeñas ingresen a la región entre las partículas grandes. A esta atracción se le conoce como fuerzas de vaciado. Las fuerzas de vaciado para bajas densidades se modelan con un potencial efectivo, el potencial Asakura-Oosawa . En este trabajo extendemos este potencial hacia altas densidades, cerca de la región de la transición vítrea, por medio de un método semi analítico que solo requiere dos transformadas de Fourier numéricas. Para densidades en la región que se observa una fase fluida en un sistema de 2 especies de esferas duras se muestra que el potencial efectivo reproduce las funciones de distribución por pares para la especie de mayor tamaño. Finalmente analizaremos los alcances y deficiencias del método cerca de las fracciones de llenado donde se supone que existe una transición vítrea, para esto se comparan los resultados de la estructura en simulaciones dirigidas por eventos de esferas duras con simulaciones de dinámica browniana de un sistema que interactúa con el potencial efectivo.

Tratamientos híbridos y nanoestructurados para la consolidación de materiales pétreos

Los microorganismos, el cambio climático y las condiciones ambientales son algunos de los factores que deterioran las piedras que conforman nuestro Patrimonio Cultural. Para mitigar estos daños, se crean tratamientos consolidantes multifuncionales compatibles que cumplan con diferentes tipos de protección. Uno de los más comunes son los basados en TEOS, pero su alta rigidez y craquelado durante el proceso de hidrólisis y condensación, lo descartan como un tratamiento a largo plazo. Para contrarrestar esto, el grupo de Química y Tecnología del Silicio de la Universidad de Guanajuato ha modificado la estructura de TEOS a través de una reacción química de transesterificación entre el TEOS y etilenglicol, con la finalidad de volverlo soluble en agua y compatible con otras sustancias que aportan flexibilidad y facilidad de formación de película. Esto ha dado como resultado la formulación alcoxisilano glicosilado (THEOS), que es mezclado con quitosano para obtener una formulación híbrida THEOS-quitosano. Esta sustancia es transparente, homogénea, con actividad antimicrobiana que ayuda a disminuir el biodeterioro, además de incrementar la dureza en materiales pétreos como el caliche y la cantera. Otros tratamientos consolidantes desarrollados por este grupo han sido las nanopartículas de Hidróxido de Calcio e hidroxiapatita con tamaños promedio menores a los 10 nm, los cuales son obtenidos a partir de la combustión de cascarones de huevo. Estas nanopartículas han sido aplicadas en mármol y caliche arqueológico, incrementando su dureza y la cohesión de su superficie sin modificar su estética. Agradecimientos CONACYT-México (Proyecto 284510, Beca Posdoctoral CVU 132061), Fondo Sectorial de Investigación para la Educación y Universidad de Guanajuato – DAIP (Guanajuato, México).

Comparación de métodos químicos y métodos amigables con el ambiente de síntesis y reducción de óxido de grafeno

El primer nanomaterial considerado bidimensional es el grafeno, el cual ha sido objeto estudio las últimas décadas debido a sus propiedades como dureza, conductividad, capacidad de adsorción etc. Existen diversos estudios teóricos sobre las propiedades del grafeno, ubicándolo como unos de los nanomateriales bidimensionales con amplia expectativa en usos y aplicaciones, como lo son, el recubrimiento de materiales, remediación ambiental, fotocatálisis, energías renovables, así como en biomedicina en el desarrollo de prótesis o transporte de medicamentos. El estudio principal de estos materiales son sus propiedades fisicoquímicas de manera teórica, por lo que existe interés generalizado en demostrar las investigaciones teóricas con lo experimental. El grafeno es un material que su síntesis no es trivial por la metodología, además de generar cos-tos elevados de producción y alta generación de residuos, por tal motivo el presente trabajo ha enfatizado en la comparación de métodos de síntesis y reducción de óxido de grafeno tales como métodos químicos y por otro lado métodos amigables con el ambiente con el único fin de seleccionar el método que brinde mejor rendimiento y menos contaminante. La metodología utilizada para obtención de óxido de grafeno fue el método hummers modificado así como también eliminando el uso de nitrato de sodio para evitar la emisión de gases tóxicos en la oxidación del grafito, en cuanto a los métodos de la reducción se utilizaron dos métodos químicos con dos agentes reductores distintos, borohidruro de sodio así como hidracina, de igual manera dos métodos amigables con el ambiente en el primero la reducción se realizó mediante ebullición exclusiva-mente y por otro lado con ácido ascórbico ya que no es un agente considerado contaminante. Los rendimientos obtenidos por me-dio de métodos de síntesis y reducción química fueron del 50% mientras que para los métodos amigables con el ambiente fueron del 75%.

Síntesis de nanopartículas de oro (AuNPs) de diferentes morfologías embebidas en SiO$_2$ como una alternativa en el tratamiento del cáncer

Las nanopartículas de metales nobles poseen un fenómeno conocido como Resonancia de Plasmón de Superficie Localizada (LSPR), el cual puede utilizarse para mediar la llamada terapia plasmónica fototérmica (TPFT). La TPFT consiste en la activación del LSPR, al usar longitudes de onda en la región del infrarrojo cercano (NIR), con el objetivo de inducir un incremento de la temperatura local al grado de hipertermia . Las nanopartículas de oro son excelentes candidatos para la TPFT, especialmente porque es posible ajustar el plasmón de superficie localizado (LSP) a la longitud de onda deseada por medio del control del tamaño y la forma durante la síntesis . Una estrategia eficiente para lograr la excitación del LSP, dentro de la primera ventana biológica, consiste en depositar una capa uniforme de nanopartículas de oro dentro de una capa homogénea de óxido de silicio (Si$O_2$). Las ventajas de utilizar Si$O_2$ es su nula toxicidad, alta biocompatibilidad y estabilidad química, que les permite ser idóneos para aplicaciones biomédicas. En este trabajo se sintetizaron nanopartículas de oro de diferentes morfologías: nanoesferas, nanobastones y nanoestrellas mediante el método de crecimiento de semillas. Los espectros de absorción de UV-vis muestran la localización del plasmón como el pico de absorción máxima para cada una: nanoesferas en 525 nm y nanobastones 650 nm y nanoestrellas en 775nm. Actualmente se trabaja en optimizar el tamaño de las AuNPs y la localización de su RPSL, con la finalidad de se encuentre dentro de la región del infrarrojo cercano (NIR).

Estudio comparativo de las propiedades físicas de películas delgadas de ZnO al ser depositadas con diferentes solventes

Las películas delgadas de ZnO son de gran interés debido a la variedad de aplicaciones que presentan en dispositivos ópticos y optoelectrónicos. El ZnO se obtiene en una variedad de formas que, según el proceso de fabricación, comprende desde el ZnO en bulto hasta el nanoestructurado. Es bien sabido que la calidad de los materiales se ve fuertemente afectada por las condiciones de crecimiento; esta situación se observa claramente al seleccionar la técnica usada para el depósito de las películas. Una técnica de bajo costo, rápida y que produce películas delgadas de buena calidad es el rocío pirolítico; sin embargo se sabe que las propiedades de las películas depositadas por esta técnica cambian dependiendo de la naturaleza de la solución precursora. Los solventes utilizados habitualmente en la solución precursora son etanol, metanol y alcohol isopropílico. En este trabajo nos centraremos en el estudio del etanol y el metanol usados como solventes en la solución precursora y compararemos la influencia que el solvente tiene en las propiedades estructurales, morfológicas, ópticas y eléctricas de las películas delgadas de ZnO. Las películas delgadas de ZnO se prepararon con la técnica de rocío pirolítico sobre sustratos de vidrio de soda lime, usando acetato de zinc y etanol (o metanol) en la solución precursora. El depósito se llevó a cabo a tres temperaturas del sustrato (400, 450 y 500°C). Los estudios ópticos del material se llevaron a cabo usando la técnica UV-Visible, en el intervalo de 300 a 1000 nm. Las propiedades estructurales se estudiaron por medio de Difracción de Rayos X . Las medidas eléctricas se realizaron utilizando el método de las cuatro puntas. Para estudiar la morfología y el tamaño de partícula de las películas delgadas de ZnO, se utilizó la microscopía electrónica de barrido. Agradecimientos: Los autores agradecen el apoyo otorgado por DGAPA-PAPIIT, mediante el proyecto IN-101122.

Síntesis de esferas de carbono a partir de la deshidratación de glucosa mediante el método de carbonización hidrotermal para la fabricación de condensadores electroquímicos

En este trabajo sintetizamos esferas de carbono (CS) a partir de la deshidratación de glucosa por el método hidrotermal. Investigamos el efecto de la concentración de glucosa utilizada en la síntesis sobre el rendimiento y la morfología de las nanoestructuras sintetizadas, y cómo esto puede afectar la capacitancia electroquímica de los electrodos fabricados con estos CS. Para la posible aplicación de CS en EDLC comerciales, es necesario sintetizarlos en grandes cantidades. Por esta razón, uno de los principales objetivos de este trabajo fue aumentar la cantidad de CS sintetizado aumentando la concentración de glucosa utilizada en la síntesis, afectando lo menos posible sus propiedades electroquímicas para su uso en EDLCs. Se realizaron dos procesos de post-síntesis en el CS: (1) tratamiento térmico a 800 °C en atmósfera de argón y (2) proceso de sulfonación con un tratamiento térmico posterior. Se analizó la morfología de las seis muestras sintetizadas. Todas las muestras sintetizadas tienen la característica de generar grandes aglomerados de CS; algunos están interconectados y fusionados formando una red tridimensional de microesferas y otras formas irregulares. Esta aglomeración de CS puede parecer un efecto negativo en el rendimiento de los electrodos, debido a la aparente reducción del área de superficie específica. Sin embargo, se obtienen buenos resultados de capacitancia electroquímica, ya que esta morfología favorece la creación de macroporos y, por tanto, una mayor facilidad para la inserción de iones en los procesos de carga y descarga. Los electrodos CS con mejor desempeño mostraron una capacitancia de hasta 85 F g-1 a 50 mV s-1, lo cual es un muy buen resultado.

Caracterización de las Propiedades Acústicas de los Quesos Tipo Chihuahua, Manchego y Panela por Medio la Técnica de Pulso-Eco

En México, existe una gran variedad de quesos los cuales se producen según sea su región de origen. De los cuales, la mayoría están fabricados de leche de vaca y en algunos casos de leche de cabra o de oveja, según su tipo. En este trabajo, se presenta un estudio para determinar las propiedades acústicas de los quesos comerciales tipo Chihuahua, manchego y panela, aplicando la espectroscopía acústica en el espectro del ultrasonido. Se utilizó el bloque del ecoscópio del tomógrafo acústico GAMPT con sensores acústicos a 2MHz para medir la velocidad de fase acústica [m/s] dependiente del espesor, con una temperatura cuasi-regular de 16$^{o}$C del entorno. El método aplicado fue por la técnica pulso - eco con incidencia normal. Se determinó por método indirecto la densidad volumétrica y la impedancia acústica de los quesos, así también como las propiedades reológicas. Los resultados muestran que la velocidad de fase acústica de los quesos Chihuahua, manchego y panela fueron VAF$_{Chi}$ $\approx$ 1353.80 m/s, VAF$_{man}$ $\approx$ 1531.79 m/s y VAF$_{pan}$ $\approx$ 1237.37 m/s, respectivamente. La densidad volumétrica de los quesos Chihuahua, manchego y panela fueron $\rho_{Chi}$ $\approx$ 1.1577gr/cm$^{3}$, $\rho_{man}$ $\approx$ 1.1138gr/cm$^{3}$ y $\rho_{pan}$ $\approx$ 1.7095gr/cm$^{3}$ a 12.1$^{o}$C, respectivamente. Además, se exploró la transmitancia acústica, donde se presentó una gran atenuación en todos los productos. Existe el interés de continuar explorando y caracterizando las propiedades acústicas de los derivados de la leche como crema, yogurt, etc. Así como las bondades que ofrece el instrumento de medición.

Propiedades estructurales de los cristales líquidos quirales bajo confinamiento de cilindros coaxiales

En este trabajo se presentan simulaciones continuas de campo medio bajo la teoría Landau-de Gennes para estudiar la estabilidad y metaestabilidad de cristales líquidos quirales bajo un confinamiento cilíndrico coaxial. Se proponen condiciones para las cuales las fases azules tienen comportamientos de estados estables, analizamos la formación en redes de skyrmions para capas cilíndricas delgadas.

Influencia de la temperatura en la funcionalización de nanoesferas de carbono y su eficiencia en supercapacitores

En el presente estudio se reporta la caracterización microestructural y rendimiento electroquímico de esferas de carbono (CSs) nanométricas obtenidas a partir del pirólisis del extracto de la soya. Se ha realizado una activación química por baño ácido de las CSs variando parámetros como la temperatura del baño y concentración de los ácidos sulfúrico y nítrico. Posteriormente las muestras fueron sometidas a un tratamiento térmico para aumentar la grafiticidad. Las CSs activadas se estudiaron en términos del área superficial específica, distribución del tamaño de poro, tamaño de partícula, estructura química y comportamiento electroquímico en electrolito ácido (H2SO4 1,0 M). Los análisis de fisisorción de nitrógeno mostraron un notable aumento en el área superficial y distribución del tamaño de poro de las muestras que pasaron por el baño ácido a 100 °C, alcanzando hasta $610 m2g-1$. Los datos de la espectroscopía infrarroja (FT-IR) mostraron que, en general, la intensidad de las bandas de los grupos funcionales anclados en las CSs aumenta cuando las muestras reciben temperatura durante el baño ácido. Los espectros Raman de las muestras tratadas térmicamente mostraron las bandas D y G característicos de los materiales de carbono mientras que sus índices ID/IG ~1 indicaron un alto grado de grafitización alcanzado. Las imágenes obtenidas por microscopía electrónica de barrido (SEM) rebelaron que las CSs presentan una morfología cuasieférica con un diámetro promedio de 30 nm, sin embargo, las muestras tratadas con ácidos redujeron su diámetro promedio a 25 nm. En la difracción de rayos X (XRD) aparecieron los dos picos de difracción típicos del grafeno a $2θ=25° y 44°$ pertenecientes a los planos (002) y (101). Del estudio del plano (002) los valores de la distancia interplanar fueron determinados, siendo de $~0.35 nm$. Las voltametrías cíclicas (CV) de las CSs que fueron tratadas con la mezcla de ácidos y temperatura alcanzaron capacitancias de hasta $⁓90 Fg-1$.

Plantilla triboeléctrica basada en PDMS y grafito para generación de energía eléctrica al caminar

En este trabajo presentamos una plantilla triboeléctrica con membranas poliméricas compuestas de grafito y un polímero elastómero conocido como polidimetilsiloxano (PDMS). Estas plantillas triboeléctricas funcionan con nano-generadores triboeléctricos de contacto vertical. Los nano-generadores triboeléctrico son capaces de producir electricidad a partir de una pequeña variación de deformación mecánica, mediante la conjunción de triboelectricidad e inducción electrostática en la que el material se carga eléctricamente después de entrar en contacto con otro material por contacto o fricción. Se demostró que la combinación de PDMS-grafito es un excelente candidato para generar triboelectricidad de manera efectiva, además se propone una técnica de fabricación de plantillas de caucho sintético con nano-generadores triboeléctricos, siendo una de las bases para elaborar plantillas económicas que nos permitan tener un método de fabricación a gran escala de un sistema autoalimentado basado en grafito-PDMS que se puede utilizar para alimentar dispositivos eléctricos de bajo consumo.

Efecto del twisted-movimiento en modo GLAD sobre el crecimiento de 3D-NaTFM: AZO multicapa crecidas por rf-sputtering

En el presente trabajo de investigación se describe el proceso de crecimiento de películas delgadas multicapa con estructuras nanocolumnares de óxido de zinc dopadas con aluminio (AZO, Aluminum doped Zinc Oxide) sobre sustratos de vidrio de borosilicato, para su aplicación en dispositivos antireflejantes y espejos Bragg . Se utilizó un equipo experimental que incorpora un grado extra de libertad a la técnica GLAD (Glancing Angle Deposition), el cual incorpora movimientos de rotación azimutal y frecuencia de oscilación del plano del sustrato. El crecimiento de las películas delgadas multicapa e crecieron mediante la técnica sputtering de magnetrón por radiofrecuencia (RFMS). Las películas se depositaron fijando la frecuencia de oscilación del plano ($f=0.5$hz)y variando la velocidad de rotación ($\omega=15, 30, 45$rpm) sostenida alrededor del eje azimutal del sustrato obteniendo películas multicapas con un indice de refracción graduado. Se realizó la caracterización física de las películas multicapa crecidas con equipos SEM (Scannning Electron Microscpy) y difractómetro de rayos-X, al igual que la caracterización óptica con un equipo de espectrometría UV-Visible. En las imágenes SEM se observaron nanocolumnas verticales bien definidas, con variación del diámetro en lo largo de las columnas. La transmitancia óptica promedio fue superior al 80 %, que demuestra que las películas poseen una alta transparencia en la región visible del espectro.

Capacitor base carbono (hollín)

Uno de los retos actuales es la forma de almacenar energía, particularmente mediante capacitores. La capacidad para almacenar y liberar dicha energía depende de varios factores, como lo son el área de las placas, el dieléctrico que las divide, entre otros. Existe una gran diversidad de materiales con capacitancias excepcionales, los conocidos supercapacitores, entre ellos, los basados en compuestos carbonáceos. En este trabajo se utiliza hollín (material base carbono, subproducto de la quema de leña, obtenido de las cocinas tradicionales) y carbón nanopowder Aldrich para fabricar capacitores de placas paralelas de aluminio, adheridos a una de sus hojas, en los cuales se mide el tiempo de carga y descarga empleando un osciloscopio y se analiza la variación de la capacitancia en ambos sistemas, se presentan también estudios de espectroscopía IR y Raman.

Mojabilidad de multicapas de Grafeno y Óxido de Grafeno

El grafeno es un material de grosor atómico constituido íntegramente por átomos de carbono en una estructura hexagonal, que se ha estudiado intensamente debido a sus propiedades física y químicas únicas. Es un material que es relativamente fácil de transferir a diferentes superficies además de poseer una extraordinaria trasparencia. Dado su potencial para posibles aplicaciones en recubrimiento de superficies, en este trabajo se presentan estudios de mojabilidad haciendo medición del ángulo de contacto de la gota de agua en películas de multicapas de Grafeno y Óxido de grafeno, las primeras sintetizadas mediante el método de CVD (Chemical Vapor Deposition) y el segundo empleando el método de Hummers modificado a partir de hojuelas de grafito. Además, se presenta la caracterización de las películas mediante espectroscopia Infrarroja y Raman.

g-$C_3N_4$ adicionado con quitosano como potencial fotocatalizador

El g-$C_3N_4$ es uno de los materiales más abundantes en la Tierra y es el alótropo del nitruro de carbono más estable, asimismo, se ha convertido en un prometedor semiconductor libre de metales, debido a que su brecha de energía tiene un valor de 2.7 eV y a su gran estabilidad fisicoquímica. Desde 2006, hubo un gran interés en este material como fotocatalizador para diferentes aplicaciones como la conversión de energía, el almacenamiento de hidrógeno y las celdas solares [1]. Motivados por el gran desempeño de este material, presentamos una revisión y antecedentes del mejoramiento de las propiedades fotocatalíticas del g-$C_3N_4$ mediante la síntesis por pirólisis en la cual se hizo uso de la melamina y el quitosano como materia prima, con el fin de autodopar al semiconductor con carbono [2]. Finalmente se resumen los desafíos y futuras direcciones del desarrollo del g-$C_3N_4$ hacia aplicaciones como el desdoblamiento del agua para la producción de $H_2$, debido a la pequeña banda prohibida y la estabilidad adquirida por la adición de quitosano en las muestras. Referencias [1] Zhai, H.-S., Cao, L., & Xia, X.-H. (2013). Synthesis of graphitic carbon nitride through pyrolysis of melamine and its electrocatalysis for oxygen reduction reaction. Chinese Chemical Letters, 24(2), 103–106. [2] Li, H., Li, F., Wang, Z., Jiao, Y., Liu, Y., Wang, P., ... & Huang, B. (2018). Fabrication of carbon bridged g-C3N4 through supramolecular self-assembly for enhanced photocatalytic hydrogen evolution. Applied Catalysis B: Environmental, 229, 114-120.

Modelo $\alpha-T^3$ con periodicidad Kekulé

El grafeno ha sido objeto de estudio de una gran cantidad de trabajos científicos, la razón de esto es debido a sus propiedades eletrónicas y de transporte. Una de esas propiedades es que los electrones en él se comportan como fermiones relativistas sin masa, descritos por la ecuación de Dirac; esto dio inicio al estudio de una nueva clase de materiales: los materiales bidimensionales. Existen variaciones del grafeno que también presentan propiedades interesantes, en particular la distorsión de enlace con periodicidad Kekulé y que genera que la celda unitaria se triplique. Otra variante es el modelo de red de dados, o en general modelo $\alpha-T^3$, que consiste en la red del grafeno (sitios A y B por celda unitaria) con la adición de un sitio (C) en el centro de cada hexágono conectado a un solo tipo de sitio (B), este modelo tiene una estructura de bandas identica a la del grafeno con la excepción que se tiene una banda adicional, una banda plana. En este trabajo se presenta un modelo híbrido que consiste en la red de dados con distorsión de enlace con periodicidad Kekulé, es decir, los sitios que se encuentran en los centros de los hexágonos aparacen con la periodicidad Kekulé. Mediante un modelo de amarre fuerte a primeros vecinos se calculó la estructura de bandas y se analizó las propiedades variando los diferentes parámetros.

Evidencia experimental de electrocromismo en ITO y FTO y estudios ab initio

El electrocromismo es el efecto del cambio de las propiedades ópticas de un material debido a la intercalación/deintercalación de iones promovida por la acción de un campo eléctrico. Los dispositivos electrocrómicos (DECs) se conforman por cinco capas en un arreglo de emparadado: en el centro se encuentra la capa del electrolito (líquido o sólido), a un lado del electrolito una capa de almacenamiento iónico conformada por un óxido de un metal de transición; al lado opuesto, otro óxido de metal de transición haciendo las veces de material activo electrocrómico y como contactos eléctricos en las orillas, dos conductores transparentes, usualmente ITO o FTO. En este trabajo mostramos evidencia experimental de electrocromismo en los conductores transparentes de ITO y FTO que fueron embebidos en un baño de una solución de LiCiO4/PG+EG. Se realizaron pruebas de transmitancia y voltametría cíclica para estimar las propiedades electrocrómicas. Se encontró que ITO posee una eficiencia de coloración respetable de 33.4 cm2/C, mientras que FTO tiene una coloración de 47.9 cm2/C (@ 637 nm). La inserción iónica se evaluó con estudios de espectrometría de fotoelectrones por rayos X (XPS). Para apoyar los experimentos, se realizaron cálculos de primeros principios del intercalado de iones de litio en los dos sistemas y se estudiaron los efectos en las propiedades electrónicas. Li entra como intersticial en FTO y como substitucional en sitios vacantes de In/Sn en ITO. Se calcularon los espectros de la banda de valencia que fueron contrastados con mediciones de XPS. Los resultados están en acuerdo con las observaciones. Lo encontrado se presenta como evidencia de electrocromismo en conductores transparentes, lo que puede reducir el número de capas, así como los tiempos y costos de producción en DECs.

Películas de óxido de titanio nanométrico elaboradas en impresión 3D LCD-resina para la degradación de colorantes orgánicos

En este trabajo se utilizó un nanocatalizador de óxido de titanio en polvo, para encapsularlo en películas de resina por impresión 3D. Se le dio un tratamiento térmico al nanocatalizador de TiO2 con la película de resina a 500°C, con la finalidad de tener la película del nanomaterial de TiO2 libre de resina. La película de TiO2 se caracterizó por infrarrojo, difracción de rayos X, ultravioleta-visible, microscopia electrónica de barrido y análisis elemental, mostrando propiedades ópticas, electrónicas y parámetros físicos correspondiendo a la fase cristalina anatasa. La actividad fotocatalítica del nanocatalizador de la película de TiO2 en la degradación del colorante (azul de metileno), mostró una eficiencia mayor del 80%.

Optimización de la Extracción de la Emisión Excitónica de un Pozo Cuántico Modificando el Espesor de las Barreras

En las últimas décadas, varios grupos de investigación especializados en materiales semiconductores de las familias II-VI y III-V, han enfocado sus esfuerzos al desarrollo de dispositivos optoelectrónicos altamente eficientes y novedosos, por ejemplo, diodos emisores de luz y fotodetectores, mejorados con cavidad resonante o como el láser de emisión superficial optimizado con cavidad vertical, entre otros. En estos dispositivos se busca que la extracción o la absorción de la radiación sea máxima, para lo cual se usa un reflector distribuido de Bragg (DBR, por sus siglas en inglés), en el caso de emisión, a menudo se implementan pozos cuánticos en la región activa. En este trabajo optimizamos por medio de cálculos teóricos, la extracción luminiscente de un pozo cuántico de CdSe entre barreras de ZnSe con emisión excitónica en el verde (~542 nm), modificando el espesor de las barreras de ZnSe. Los resultados indican que la heteroestructura de pozo cuántico ZnSe/CdSe/ZnSe se puede usar como región activa (RA) optimizada de una microcavidad-óptica resonante DBR/RA para obtener una máxima extracción luminiscente.

Modelación biológica para el diseño, simulación y procesamiento de andamios para regeneración ósea por impresión 3D

El remodelado óseo se produce de forma asíncrona en múltiples lugares del esqueleto adulto e implica la resorción por parte de los osteoclastos, seguida de la formación de hueso nuevo por parte de los osteoblastos. Las alteraciones del remodelado óseo contribuyen a la patogénesis de trastornos como la osteoporosis y la artrosis. En el presente trabajo, construimos un modelo matemático de interacciones autocrinas y paracrinas entre osteoblastos y osteoclastos que permite calcular la dinámica de la población celular y que también describe el proceso de remodelación ósea desde el punto de vista biológico, además, demostrar de las simulaciones que la dinámica no lineal del sistema puede explicar los diferentes efectos de este mismo en la remodelación ósea in vitro e in vivo para posteriormente, mediante la impresión 3D obtener andamios de materiales que logren ser biocompatibles.

Simulación de primeros principios de la interacción tipo TPP y Co en medio ácido para la producción de energía sustentable

Las porfirinas tetrafenílicas son moléculas macrocíclicas que tienen electrones conjugados, que les permite tener una alta capacidad de transferencia de electrones y una alta densidad de sitios activos. El estudio de sus propiedades físico-químicas de estas moléculas, permitiría mejorar sus propiedades electrocatalíticas en la oxidación del bioetanol residual, en particular, la del tetrafenil porfirina de cobalto (TPPCo) con el Pt/C, El estudio de la química y física de estas moléculas mediante la simulación, permitirá el aprovechamiento de estos tipos de materiales mediante el uso de compuestos naturales, estables y no tóxicos para el ser humano y su entorno en la producción de energía eléctrica limpia y sustentable.

Facil top-down synthesis for blue photo luminescent WS2 quantum dots

Tungsten disulfide (WS2) quantum dots (QDs) has attained much research interest owing to its unique opto-electronic properties. Synthesis method and processing conditions play a major role in controlling the optical properties of the WS2 QDs. In the present work, WS2 QDs were synthesised using a simple top-down method via cryogenic milling of commercially available bulk tungsten disulfide powder in the presence of liquid nitrogen followed by ultrasonication in acetone. The resultant dispersion was centrifuged at 5000 rpm for 20 minutes to remove the residues. The obtained suspension of WS2 QDs in acetone showed blue photo luminescence under ultraviolet radiation. The synthesised WS2 QDs were characterised by transmission electron microscopy, UV-Vis spectroscopy and photo luminescence spectroscopy. From these studies, we found that the WS2 QDs has an average crystallite size of 5 nm and an optical energy bandgap of 3.5 eV. The WS2 QDs showed strong photoluminescence. Maximum emission peak at 390 nm was observed for an excitation wavelength of 350 nm. Chemical structure study by Raman and X ray photoelectron spectroscopy analysis revealed the solvent effect on the ultrasonic breakdown in acetone. Results on the activity of these WS2 QDs as electrocatalyst in hydrogen evolution reaction and as fluorescent sensors will be presented.

Síntesis de nanopartículas de plata usando inulina de agave

Las nanopartículas de plata (AgNPs) han captado el interés de muchos investigadores por su amplia aplicación en diversas áreas. La utilidad de este nanomaterial radica en que posee propiedades antibacterianas, antihongos, antivirales y antiinflamatorias, que se han aprovechado en la tecnología de alimentos, en la industria textil (prendas antimicrobianas), en el sector agrícola y en la medicina (Ávalos, et al., 2013). En este trabajo se realizó exitosamente la síntesis de AgNPs mediante un método biológico utilizando sal de nitrato de plata (AgNO3) como agente precursor e inulina de agave como agente reductor y estabilizador. En el método biológico, a diferencia de otros métodos químicos y físicos, se emplean protocolos más seguros, de baja o nula toxicidad, compatibles con el medio ambiente, económicos y sencillos (Singh, et al., 2018, Oseguera, et al., 2018). En el proceso de síntesis se estudio el efecto de la concentración del AgNO3 y de la inulina de agave en la tasa de formación de las AgNPs. Para estudiar el efecto del AgNO3 se prepararon 3 muestras con la misma concentración de inulina de agave (40 mg/mL) y distintas concentraciones molares de AgNO3 (10, 7.5 y 5 mM). Por otra parte, para estudiar el efecto de la inulina de agave se prepararon 3 muestras con la misma concentración molar de AgNO3 (10 mM) y distintas concentraciones de inulina de agave (60, 50 y 40 mg/mL). Las NPs fueron caracterizadas por Espectrofotometría UV-Vis y Microscopio Electrónico de Transmisión, de lo cual se obtuvo que casi la totalidad de AgNPs obtenidas mostraron forma cuasi esférica, con tamaño entre 1 y 50 nm de diámetro, pero en su gran mayoría de tamaño menor a 10 nm. Esto es un buen resultado debido a que nanopartículas (NPs) de un tamaño menor o igual a 10 nm, presentan buena actividad bactericida.

Evaluación del desempeño estructural de diferentes muestras de Inconel 625 en cámara de niebla salina

En este trabajo se evalúa el desempeño estructural de varias piezas de Inconel 625 expuestos en una nube de NaCl con un pH de 8.2, mediante el método de cámara salina. La metodología fue apoyada en las especificaciones establecidas en la Norma ASTM B 117. Los resultados obtenidos fueron analizados por medio de microscopia electrónica de barrido (SEM), el objetivo de este estudio esta enfocado en aplicaciones aeronáuticas.

Estabilidad termodinámica de diferentes reconstrucciones de la superficie (001) de AlP mediante cálculos de primeros principios

El fosfuro de aluminio (AlP) es un semiconductor de la familia III-V. Estos tipos de compuestos semiconductores son los materiales utilizados en una serie de nuevas tecnologías, algunas ya establecidas y otras recientemente investigadas como dispositivos electrónicos y optoelectrónicos. Sin embargo, el estudio a nivel atómico de la superficie (001) de AlP ha sido poco estudiada. Mediante cálculos de primeros principios, así como el formalismo de energías de formación, investigamos la estabilidad termodinámica de diferentes reconstrucciones superficiales, tomando en cuenta las reconstrucciones $(4\times2)$ y $(6\times2)$ más comunes de diferentes compuestos de la familia III-V. Nuestros resultados muestran que las reconstrucciones $\beta2(2\times4)$ top P y $\delta(2\times4)$ resultaron las mas estables en condiciones ricas de P, mientras que las reconstrucciones $(2\times4)$ mixed dimer y $\delta(2\times6)$ resultan ser estables en condiciones ricas en Al. Aunque se ha comprobado que las reconstrucciones son dominadas por la dimerización de P, también pueden coexistir reconstrucciones de menor simetría como las $\beta2(2\times6)$ y $\beta3(2\times6)$. Además, se investigaron las propiedades electronicas de las superficies estables, encontrado que en todos los casos se mantiene el carácter semiconductor.

Control y eliminación de alizarin red S desde soluciones acuosas a diferentes pH utilizando nanotubos de carbono funcionalizados con los grupos -COOH y -OH

El tratamiento y la reutilización de las aguas residuales de estampado y teñido de textiles es una preocupación importante en el campo del tratamiento de aguas residuales. Los tintes de antraquinona son el segundo grupo más grande de colorantes sintéticos que se usan ampliamente para teñir textiles. Como tinte típico de antraquinona, Alizarin Red S (ARS) se ha utilizado ampliamente en la industria textil, pero es extremadamente resistente a la degradación debido a su estructura, lo que puede causar una grave amenaza para el ecosistema acuático y la salud humana. Actualmente, se han introducido muchas técnicas para eliminar ARS, incluida la adsorción, la degradación fotocatalítica y la degradación electroquímica. Entre estas técnicas, la tecnología de adsorción se ha utilizado comúnmente debido a sus ventajas de operación simple, bajo costo y gran capacidad de procesamiento industrial. Sin embargo, la mayoría de los adsorbentes son micropartículas y la pequeña superficie de contacto requiere un tiempo considerable para lograr la máxima eficiencia de adsorción. Los cálculos teóricos de los nanotubos de carbono de pared sencilla (SWCNT) y nanotubos de carbono de multipared (MWCNT) demostraron que las SWCNT y MWCNT pueden servir como adsorbentes, con su alto sitio activo, gran área de superficie específica y exhiben un mejor rendimiento de adsorción comparando con los adsorbentes convencionales . En el presente trabajo, fue estudiado el sensor a base de fibra óptica (fibra monomodo SMF-28e con un diámetro de núcleo de 8.2μm y un diámetro de revestimiento de 125μm como base para el detector de fibra óptica cónica) y nanotubos de carbono de multicapa funcionariados (f-MWCNT) con los grupos funcionales -COOH y -OH. Se estudió el efecto del tiempo de contacto, dosis de adsorbente, pH y temperatura sobre la adsorción. El estudio evaluó la factibilidad de remover ARS de soluciones acuosas, utilizando f-MWCNT.

Propiedades Electrónicas de Nanoalambres de [111]-SiC con Li superficial

El aumento en la demanda energética ha impulsado el desarrollo de materiales para mejorar la eficiencia de dispositivos de almacenamiento de energía. La nueva generación de baterías recargables requiere de una mayor capacidad de almacenamiento en un menor volumen, así como una vida útil larga y que sea segura para el usuario. Las nanoestructuras cuentan con una gran superficie que permite un mayor almacenamiento de energía y sus propiedades electrónicas pueden ser controladas aprovechando el confinamiento cuántico y los efectos de superficie. En este trabajo, presentamos un estudio teórico del efecto de los átomos de Li superficiales sobre las propiedades electrónicas de nanoalambres de SiC (SiCNW) pasivados con átomos de H y crecidos a lo largo de la dirección cristalográfica [111]. El estudio considera la sustitución secuencial de átomos de H enlazados a C por átomos de Li y se estudia la estructura electrónica de bandas, energía de formación y la energía de enlace. Los resultados indican que la brecha de energía disminuye como función del diámetro del nanoalambre y de la concentración de Li. Al aumentar la concentración de Li la brecha de energía pasa de ser directa a indirecta en la mayoría de los casos. Por otro lado, la energía de enlace del Li con el nanoalambre está entre 1.1 eV y 1.6 eV para todas las morfologías estudiadas. Asimismo, la energía de formación disminuye con la concentración de Li lo que nos indica que las estructuras ganan estabilidad al aumentar la concentración de Li. Estos resultados ayudan a entender si el diseño propuesto de nanoalambres de SiC es adecuado para utilizarse como electrodos de baterías recargables.

Estudio a primeros principios de la modificación por la presencia de ​ $L i ^+$ ​en las superficies de la Hematita ($\alpha−F e_ 2 O_ 3$ )

Entre los diversos materiales promisorios como ánodos para baterías de ion de Litio se encuentra la Hematita ($\alpha-Fe_2O_3$), que en tamaño nanométrico presenta ventajas como una capacidad teóricamente alta; es de bajo costo y bajo impacto ambiental además de una alta resistencia a la corrosión. Sin embargo, su aplicación tecnológica se ve obstaculizada por sus bajos valores de eficiencia de Coulomb, de retención y tasa máxima . Esto se debe a que en el proceso de la reacción electroquímica del $\alpha-Fe_2O_3$ y el $Li^+$, se forma hierro metálico nanométrico, electroquímicamente inactivo, lo que se traduce en una perdida de capacidad de la celda. La capacidad reversible y estable del ciclo de la Hematita se ve afectada por sus propiedades como el tamaño de partícula, morfología, estructura y cristalinidad. En ese sentido, la energía de superficie de las principales superficies cristalinas de la Hematita juegan un papel importante en la reacción electroquímica con el ion de $Li$. Así, en este trabajo se presenta el estudio a primeros principios (DFT) de las propiedades estructurales, electrónicas y magnéticas de las superficies [1 1 1] y [1 0 0] de la Hematita ($\alpha-Fe_2O_3)$ y su modificación por la presencia de $Li^+$.

Optimización de las condiciones de depósito de películas de VOx preparadas por la técnica de erosión iónica

Actualmente los combustibles fósiles son la fuente principal de energía en el mundo, lo cual ha provocado un impacto significativo en nuestro medio ambiente. Por lo que se buscan alternativas limpias para la generación de electricidad, una de estas son las celdas solares basadas en perovskita (CSPs), las cuales prometen una mayor eficiencia sin comprometer al medio ambiente además de bajar los costos de producción. Sin embargo, aún es necesario encontrar mejores materiales para la capa transportadora de huecos (CTHs). Una de las opciones que pueden cumplir con este propósito es utilizar óxido de vanadio (V2Ox / VOx) porque ofrece bajo costo de producción, estabilidad en el ambiente además de propiedades ópticas y eléctricas favorables. Es por eso que en este trabajo se prepararon películas por la técnica de erosión iónica, utilizando un blanco de vanadio, variando los parámetros de temperatura [350 oC, 450 oC], potencia [50 W, 100 W] y presión de argón+oxígeno [2 mTorr, 2.4 mTorr]. Las muestras fueron caracterizadas por difracción de rayos x, microscopía electrónica de barrido, elipsometría y el método de de cuatro puntos, esto para determinar las condiciones óptimas de depósito para obtener las películas con las mejores características para ser utilizada en celdas solares basadas en perovskitas. Agradecimientos: Al M.C. Raúl Campos y al M.C. Pedro Casillas por su apoyo técnico. Este trabajo fue apoyado por CONACYT, proy. A1-S-14758.

Nanoestructucturas de TiO2 preparadas por erosión iónica y anodizado

La popularidad del titanio en la biomedicina ha crecido enormemente en las últimas décadas debido a su biocompatibilidad, ligereza y alta resistencia a la corrosión. La biocompatibilidad del Ti reside en la formación de TiO2 en contacto con la sangre , el cual queda fuertemente ligado, a diferencia de los óxidos de otros metales, evitando así la liberación de iones y el consiguiente rechazo del sistema inmune. Se ha observado sin embargo, que los insertos de Ti que substituyen huesos, crean microfracturas en su superficie, las que se agravan con el tiempo, provocando que la pieza quede floja y deba reemplazarse. Por esta razón es necesario elaborar superficies que promuevan la regeneración del tejido óseo. Aunque se ha observado que la rugosidad y porosidad nanométrica, favorecen dicha regeneración, la elaboración de superficies nanoporosas no es simple. Por ello, en el presente trabajo se elaboraron superficies nanoporosas, pero también nanoestructuradas de TiO2, a partir de películas de Ti depositadas por erosión iónica, las que después se anodizaron variando los parámetros de síntesis tales como el tiempo de anodizado (1 a 3 min) y el voltaje (20 a 40 V). Las muestras fueron caracterizadas por XRD, SEM y EDS. Las diferentes superficies obtenidas, desde nanoporosas hasta nanotubos y nanopasto, servirán para estudios ulteriores de crecimiento celular óseo. Agradecimientos: Al M.C. Raúl Campos y al M.C. Pedro Casillas por su apoyo técnico. Este trabajo fue apoyado por CONACYT, proy. A1-S-14758.

Sensores de Glúcidos con Nanopartículas de Oro

El uso de nanopartículas de oro (AuNPs) basadas en azúcares reductores son un material útil para ser usado como sensores pues presentan propiedades fisco-químicas que son intrínsecas a su tamaño. En este trabajo se presenta la síntesis de nanopartículas de oro utilizando los glúcidos de fructuosa (fr) y glucosa (glu) como reductores. El plasmón de superficie de las AuNPs se obtuvo en 535 nm para fr y de 555 nm para el caso de la glu. Estos sistemas fueron caracterizados bajo distintas condiciones mediante un estudio colorimétrico con espectroscopía UV-Vis. La morfología y el tamaño de las nanopartículas fue caracterizado por microscopía electrónica de barrido de emisión de campo, obteniéndose AuNPs del orden de 19+-4nm (fr) y de 49+- 15 nm (glu). Las AuNPs como sensores colorimétricos fueron preparadas a temperatura ambiente y son utilizadas para evaluar la concentración de glúcidos contenidos en refrescos embotellados utilizando una curva de calibración para fr y glu. La difusión de los glúcidos a través del sistema de iones de oro es característico de la concentración, el avance puede ser monitoreado por una videocámara para el caso de los glúcidos (como moléculas aisladas) y también para el caso de los refrescos lo que permite determinar también la molécula que se encuentra de forma mayoritaria en el sistema usando el coeficiente de difusión.

Estudio optico y mecánico del polistireno y el poliestireno expandido

El poliestireno expandido comunmente conocido como "Shrinky Dink" ha tomado relevancia por su bajo costo para generar electrodos (Analytical Methods, 2021, vol.13, p. 874-883 ), construir microcanales (Lab Chip, 2008, vol. 8, p.170-172), hacer sistemas autoensamblables (Soft Matter, 2012, vol. 8, p. 1764-1769) y para hacer litografía suave (Nano Lett. 2011, vol. 11, p. 311–315). En este trabajo estudiamos las propiedades ópticas y mecánicas de este material antes y después de calentar por 5 min a 120°C, es decir sin expandir y expandido respectivamente. Estudiamos el cambio del índice de refracción por interferencia y por el método de alturas aparentes, dando una diferencia del 6%. El cambio de la absorbancia parece ser despreciable. El cambio en el módulo de flexión fue determinado por el método de tres puntas y doblando el material . El módulo de Young fue determinado obteniendo su frecuencia de vibración.

Influencia de los parámetros físicos de fabricación en fibras coaxiales de quitosano y óxido de polietileno durante su electrohilado

Emanuel Tamariz-López, Luis F. Hernández de la Rosa, Josué F. Perzábal-Domínguez, Efrain Rubio-Rosas, Víctor Altuzar, Severino Muñoz-Aguirre, Claudia Mendoza-Barrera,* Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, Facultad de Ingeniería Química, Dirección de Innovación y Transferencia de Conocimiento, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, Puebla 72570, Mexico *cmendoza@fcfm.buap.mx Los parámetros que influyen en la fabricación de fibras por la técnica de electrohilado pueden dividirse en tres: Parámetros de la solución (solvente, concentración, conductividad, tensión superficial, viscosidad, peso molecular); del proceso (velocidad de inyección, voltaje aplicado, distancia entre colectores, tipo de colector, velocidad del colector) y medioambientales (temperatura y humedad). En el presente trabajo se variaron y compararon los parámetros del proceso al fabricar fibras bicapa del sistema óxido de polietileno (PEO) como núcleo y óxido de polietileno/quitosano (PEO/QN) como capa externa, empleado en tres concentraciones (0:100, 20:50 y 50:50 %p/v). Se emplearon dos colectores con diferentes morfologías (plano y cilíndrico), velocidades (0 y 250 rpm, respectivamente) e inyectores (simple y con 5 capilares). Los resultados por microscopia electrónica de barrido y fuerza atómica muestran que el diámetro disminuye y se presentan fibras más lisas cuando se emplea un colector cilíndrico rotante que cuando se emplean un colector plano fijo. Así mismo, que el incremento de PEO en la capa externa genera fibras más uniformes. Estudios por espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier permitieron determinar los terminales reactivos propios de los precursores, mientras que sus propiedades térmicas fueron determinadas por calorimetría diferencial de barrido y termogravimetría. Agradecimientos. Proyecto CONACYT CB-2016 No. 286652

Estudio fotocatalítico de las heteroestructuras Bi$_2$WO$_6$@PbMoO$_4$ para la degradación de antibióticos

Se sintetizó satisfactoriamente las heteroestructuras Bi$_2$WO$_6$@PbMoO$_4$ por el método de reacción hidrotermal. Se realizo una caracterización estructural mediante el uso de Difracción de Rayos X (DRX), una caracterización óptica mediante la espectroscopia de reflectancia difusa (DRS) y morfológica mediante el análisis de microscopio electrónico de barrido (SEM). Las heteroestructuras Bi$_2$WO$_6$@PbMoO$_4$ se probaron como fotocatalizadores bajo radiación solar simulada para la reacción de degradación de ciprofloxacina (CIP) y diclofenaco sódico (DFC). Se determinó la especie altamente oxidante predominante en la reacción fotocatalítica utilizando secuestradores de especies (h+, O$_2$.-, H$_2$O$_2$ y ·OH) y se determinó la estabilidad del fotocatalizador.

Predicción teórica de estructuras bidimensionales de Oro-Azufre

En la actualidad las estructuras bidimensionales Oro-Azufre han despertado un gran interés debido a sus propiedades y la gran cantidad de aplicaciones que se les puede dar, por ejemplo, en el área de catálisis, entrega controlada de fármacos, como semiconductores con potenciales aplicaciones para una generación futura de aparatos electrónicos, etc. Entendiendo la gran relevancia que han adquirido estas estructuras en los años recientes en este trabajo se hace la predicción teórica de las mismas para posteriormente hacerlas interactuar con algún compuesto (medicamento, contaminante) y observar las interacciones que tienen lugar. Tomando como base los modelos bidimensionales publicados en 2017 por Qisheng Wu et al$,^{1}$ proponemos nuevas estructuras estables no reportadas a la fecha. Se calculan estructuras de bandas, fonones, entre otros cálculos para determinar las propiedades fisicoquímicas que tienen estos nuevos materiales. Esta investigación se encuentra dentro de su primer etapa en la cual estamos calculando y buscando la configuración de mínima energía para diferentes modelos, encontrando resultados interesantes no contemplados en el artículo previamente citado que dan paso a nuevas estructuras; las cuales una vez determinadas sus propiedades y posteriormente reportadas, se dará paso a buscar aplicaciones potenciales en áreas previamente mencionadas. 1.- Wu, Q., Xu, W. W., Qu, B., Ma, L., Niu, X., Wang, J., & Zeng, X. C. (2017). Au6S2 monolayer sheets: metallic and semiconducting polymorphs. Materials Horizons, 4(6), 1085-1091.

Método de balance de energía para determinar los estados de polarización de ondas elásticas

Se ha hecho uso del Método de Balance de Energía para determinar las contribuciones longitudinal y transversal de los modos elásticos sagitales en estructuras multicapas sólidas periódicas, con y sin defectos. El promedio - balance - de energía de deformación longitudinal y transversal en la celda unitaria determina el estado de polarización específico de las ondas. El método de supercelda es requerido para tratar los sistemas con defectos. Algunos efectos relacionados con la polarización de los modos elásticos tales como repulsión de modos o cruce de modos son discutidos.

Desarrollo de nanocompositos semiconductores de CdTe/ZnO y evaluación de sus propiedades fotocatalíticas

Los puntos cuánticos semiconductores han sido usados ampliamente en el campo de Optoelectrónica y en aplicaciones biológicas debido a sus propiedades ópticas, como lo es la modificación de fotoluminiscencia por tamaños, alto rendimiento cuántico fotoluminiscente (PLQY), entre otras. En este trabajo de investigación, se establecen las condiciones físicas y químicas para la obtención de nanocompositos semiconductores a partir de puntos cuánticos (QDs) de Teluro de Cadmio (CdTe) y de Óxido de Zinc (ZnO) como matriz con el objetivo de evaluar sus propiedades fotocatalíticas. Donde los puntos cuánticos de CdTe fueron sintetizados mediante la asistencia de microondas y fue caracterizada su morfología y su fotoluminiscencia. Mientras que las propiedades físicas y químicas del CdTe/ZnO serán caracterizadas empleando microscopia electrónica de barrido (SEM), espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR), calorimetría diferencial de barrido (DSC), análisis termogravimétrico (TGA), difracción de rayos X (XRD) y la degradación por espectrofotómetro a UV-vis.

Propiedades estructurales y formación de defectos de anillo en nanogotas de cristal líquido discótico

En este trabajo, realizamos simulaciones de Monte Carlo en un ensamble NpT de un cristal líquido discótico con mesógenos de Gay-Berne, el cual se encuentra confinado en una gota esférica cuya superficie promueve un anclaje tipo face-on (homeotrópico). Encontramos que, a diferencia del sistema infinito, el valor del parámetro de orden como función de la temperatura no muestra una evidencia clara de una transición isotrópica-nemática de primer orden. También encontramos que la imposibilidad de satisfacer simultáneamente el requisito del campo director uniforme de una fase nemática y las condiciones de contorno radial, da como resultado la aparición del defecto topológico conocido como línea de disclinación en forma de anillo. Este defecto topológico se observa como mecanismo de liberación de tensión en el interior de la gota. Al continuar enfriando el sistema, se observa el crecimiento de una fase columnar en el centro de la gota.

Elaboración y caracterización óptica de celdas de cristal liquido

En la naturaleza existen ciertas fases termodinámicas intermedias entre el estado sólido cristalino y el líquido isotrópico, las cuales son conocidas como cristales líquidos (CL), estos pueden fluir como un líquido, mientras conservan ciertas propiedades intrínsecas, como lo es la birrefringencia y la estructura de un cristal [1,2]. Las moléculas de CL se caracterizan por presentar un orden de largo alcance en su orientación y un orden de corto alcance en su posición que depende del tipo de CL. En este trabajo de investigación se supone que la banda de reflexión selectiva presente en los CL colestéricos, dopados con distintos colorantes láseres (Rodamina 6G y DCM), es reversible bajo la aplicación de un campo eléctrico externo [3]. Se elaboraron celdas de cristal líquido mezclado con colesterol a distintas concentraciones y con colorantes láseres añadidos, como Rodamina 6G y DCM, y su caracterización óptica bajo la aplicación de voltajes de baja intensidad.

Síntesis rápida de nanopartículas de Au, utilizando extractos de Brickellia Cavanillesiis a baja temperatura

Las nanopartículas metálicas han incrementado sus aplicaciones en los últimos años, sin embargo, sintetizarlos con rutas eco-amigables es de gran importancia para disminuir sus efectos hacia el medio ambiente, además de ser afines a nuevas aplicaciones. Las nanopartículas de oro (NP´s Au) se sintetizaron utilizando extractos etanolico a 60 °C de Brickellia Cavanillesiis, Para la síntesis de las nanopartículas (NP´s Au) se mezcló un 0.5 de extracto aforado a 25 ml de agua destilada para adicionar 3 ml de 1.0 mM de solución de HAuCl4. La mezcla con el reductor inicialmente fue puesta en reflujo a diferentes temperaturas (25-65 °C) y una vez estabilizada la temperatura se adiciono la solución áurica resultando el cambio de color al minuto de reacción característico de la reducción de Au+3 a Au0. Los resultados de espectroscopia de Uv-Vis muestran la banda característica de nanopartículas de Au a los 540 nm para todas las muestras la cual se ve incrementada con la temperatura de síntesis, confirmándose con análisis de XRD la fase cristalina cubica centrada en las caras (FCC). Los resultados de TEM muestran tamaños menores a los 20 nm y varían según la temperatura de reacción.

Sensado de disoluciones estándar de arsenito mediante coloide de nanovarillas de oro bioconjugadas

El arsénico es un constituyente natural del ambiente marino y de agua dulce. Generalmente se encuentra en concentraciones muy bajas, pero las actividades industriales o mineras han aumentado los niveles de iones metálicos en los sistemas subterráneos de agua dulce. Derivado de su incremento, su monitoreo a través de sensores es fundamental para determinar que su concentración se mantenga dentro de los niveles permitidos por normas nacionales e internacionales. En el presente trabajo se fabricaron nanovarillas de oro (AuNRs) por el método de semilla y se determinaron sus bandas plasmónicas localizadas y razón de aspecto mediante espectroscopia UV-Vis y microscopia electrónica de barrido, respectivamente. Así mismo, su bioconjugación con queratina y su interacción con iones de arsenito a diferentes concentraciones estándar de arsénico (5 a 30 ppb) fue estudiada por UV-Vis. Los espectros UV-Vis muestran un desplazamiento hacia el infrarrojo cuando la concentración del arsenito aumenta.

Análisis estructural de nanocebollas crecidas por radiación de microondas

Se presenta un estudio estructural y morfológico de varias muestras de nanocebollas , las cuales fueron sintetizadas utilizando un horno de microondas controlando su potencia a diferentes tiempos y como fuente de carbono , se utilizó grafito molido . Las muestras obtenidas muestran una variedad de tamaños y formas de nanocebollas dependiendo del tiempo de exposición. Para verificar las estructuras y formas de las nanocebollas las muestran fueron caracterizadas utilizando SEM , EDS y RAMAN.

Películas moleculares empleadas en la detección y reconocimiento de elementos biológicos

En este trabajo, se emplearon moléculas aromáticas tipo porfirinas con y sin centro metálico en forma de películas delgadas, para estudiar el efecto que tiene la estructura molecular (centro metálico, ligantes, etc.) en el fenómeno de adsorción y reconocimiento de diferentes aminoácidos. La morfología de las películas fue analizada utilizando las técnicas de microscopia de fuerza atómica (AFM) y microscopia electrónica de barrido (SEM), antes y después de la interacción. El ángulo de contacto reflejó la hidrofobicidad de las superficies como función de la estructura molecular. La cantidad de aminoácido adsorbido por las películas se determinó mediante la técnica de UV-Vis. Por otro lado, analizando cinéticas y modelos de adsorción, se pudo determinar el mecanismo de crecimiento para cada sistema. Finalmente, se realizaron cálculos computacionales empleando teoría del funcional de la densidad para determinar energías de enlace, así como sitios preferentes de interacción.

¿Qué son los dendrímeros?

La palabra dendrímero viene del griego <dendron> que significa árbol, y <mer> que significa segmento, esta vaga definición nos da a entender que se trata de una molécula que tiene una forma parecida a un árbol, como se muestra en la siguiente figura. Los dendrímeros son moléculas poliméricas, versátiles, esféricas y tridimensionales que tienen una forma bien definida y cuyas propiedades los hacen de gran interés en el campo de la nanomedicina. Estos forman parte de la familia de polímeros dendríticos, construida por dendrones, dendrímeros, polímeros dendronizados y polímeros hiperramificados; a lo largo de este poster se hablará de los dendrímeros y un poco del dendrón. Los extremos libres del dendrímero proveen muchas posibilidades para adjuntar más moléculas e incluso se busca crear un tectodendrímero en donde en vez de adjuntar otras moléculas en los grupos terminales, se adjunten otros dendrímeros y así poder crear un nanodispositivo ideal que pueda hacer todas las funciones de una sola vez. En la actualidad los dendrímeros ya son estudiados con gran rigurosidad y se han tenido avances en los cuales son capaces de: reconocer células lesionadas, reportar la localización de la o las células enfermas, transporte de fármacos y reportar el resultado de una terapia administrada. El reto de la actualidad es unir estos dendrímeros para crear el tectodendrímero. La estructura de los dendrímeros es bastante sencilla, está conformado por: 1.Núcleo ( Core ) : determina en gran medida la forma y multiplicidad de la molécula dendrítica 2.Zona de ramificación : formada por un número determinado de unidades de ramificaciones que viene definido por la generación del dendrímero. a.Generaciones: son análogos a los niveles de energía, aquí estos “niveles” indican la cantidad de moléculas agregadas al núcleo. (Generación 0 es el núcleo) 3.Periferia : zona donde se encuentran los grupos funcionales terminales y que constituyen el principal punto reactivo de la molécula.

2D Nb$_2$CT$_2$ (T = H, O, S, F, Br, OH) como anodos en baterias de iones de Li

El estudio de las baterías de iones de Li tiene muchas ventajas sobre otras baterías de iones, ya que tienen una alta densidad energética, son más ligeras y tienen una vida útil más larga. Nuevos materiales, como el MXene, son carburos y nitruros metálicos de transición en 2D, han mostrado resultados prometedores como ánodos en estas baterías proporcionando una química superficial abundante, espaciamientos intercalares amplios y sintonizables, una excelente hidrofilia y una conductividad sobresaliente, dando lugar a una nueva generación de baterías en cuanto a sus electrodos. En este estudio, basado en DFT, se realiza un diseño estructural sobre la funcionalización de las terminaciones superficiales con diferentes especies de átomos de la monocapa prístina de Nb$_2$CT$_2$ (T = H, O, S, F, Br, OH), y se revisan en detalle las propiedades estructurales y eléctricas de estos ánodos como la estructura de bandas electrónicas, la hibridación de los enlaces atómicos y la densidad de estados. Además, se caracteriza la interacción con iones de Li sobre estas monocapas, se resumen las modulaciones en las capacidades catalíticas y el diseño racional de los electrocatalizadores.

Automatización de Dispositivo para Deposito químico por la técnica adsorción y reacción sucesiva de capa iónica

En el estudio de películas delgadas se emplean diferentes técnicas una de ellas la técnica de reacción y adsorción sucesiva iónica de capas con la cual se depositan materiales semiconductores sobre sustratos sin importar el tamaño de estos, una de las ventajas es el control del crecimiento capa por capa, obteniendo así una mejor uniformidad y entendimiento del proceso. La técnica es bastante accesible en cuanto a costos, pero los sistemas comerciales para la realización de la técnica son bastante costosos, su precio suele rondar los de 59300.80MXN hasta los 157874.86MXN. En este trabajo se expone el desarrollo de un sistema de automatización para la realización de depósito químico (DC) por la técnica SILAR, brindando una opción accesible para la realización de la técnica. El metodo SILAR es el crecimiento capa por capa, de manera separada entre dos soluciones. El crecimiento de las películas dependerá de los siguientes factores: Inmersión: el tiempo en que el sustrato de vidrio se encuentra sumergido en la solución acuosa de reactivo complejante. Enjuague: tiempo en el que el sustrato de vidrio se encuentra sumergido en una solución acuosa para la eliminación de excesos del reactivo. Traslado: tiempo en que el sustrato se encuentra fuera de las soluciones para su traslado entre las soluciones. Ciclos: cantidad de veces que el sustrato será sumergido en las soluciones de manera repetitiva. Una vez determinados los parámetros de depósito, el sistema se programara con estos y mediante sensores de distancia y el movimiento electromecánico de diferentes componentes, este será capaz de realizar el depósito de la película de manera precisa tratando de evitar así el error humano. Además se realiza un análisis de control dando como resultado un modelo dinámico y electrónico del sistema para posteriormente emplear a mayor escala esta técnica.

Neurotransmisores lumínico-cuánticos, los Sherlock Holmes del S. XXI:

Los nanomateriales son aquellos con una dimensión en el orden nanométrico. Los nanomateriales basados en carbono y nitrógeno, elementos fundamentales para la formación de la vida terrestre, tienen un potencial sobresaliente que permite la modulación de sus propiedades ópticas, electrónicas y optoelectrónicas en contraste a su versión de bulto. Entre estos últimos se encuentran: el grafeno, 2-dimensional; nanotubos de carbono, 1-dimensional; y los nanocúmulos y los puntos cuánticos (Quantum Dots, QD, en inglés), ambos 0-dimensionales. Los QD basados en grafeno (GQD) al ser dopados con nitrógeno, denominados N-GQD, obtienen actividades catalíticas, propiedades ópticas y biocompatibilidad de interés en la investigación. En este trabajo se presentarán a los a los GQD y N-GQD, sus características mediante Mecánica Cuántica y su desempeño en la investigación físico-biomédica orientada a los N.I.D.O.C. (Neutrotransmisores Incorporados al Dominio Cuántico).

Estudio de la sensibilidad de sensores basados en la microbalanza de cristal de cuarzo con nanopartículas de etil celulosa para la detección de compuestos orgánicos volátiles

Las nanopartículas poliméricas tienen una amplia gama de aplicaciones. Entre ellas se encuentra la detección de compuestos orgánicos volátiles (VOCs), dado que presentan alta sensibilidad y son parcialmente selectivos a ellos. Por su parte, las microbalanzas de cristal de cuarzo (QCM) son sensores de masa de alta precisión. En este trabajo se sintetizaron y depositaron mediante el método de casting, nanopartículas de etil celulosa (NPECs) sobre electrodos de QCMs de 5, 12, 20 y 30 MHz (QCM-NPECs). Las masas de las NPECs depositadas van de 0.89 ng a 4.46 ng con diámetro hidrodinámico promedio de 60 ± 14 nm, determinado mediante microscopia electrónica de barrido. Se determinó que las QCMs de 30 MHz son hasta 225 veces más sensibles a los cambios de masa comparados con las de 5 MHz. Se determinó la respuesta a etanol (814, 2036, 4075, 6109 ppm), etil acetato (1228, 2457, 3685 y 4913 ppm), y heptano (878, 1756, 2634 y 3512 ppm) de los sensores de 5, 12, 20 y 30 MHz con NPECs, fabricados. Las condiciones experimentales de trabajo fueron a 20 °C y 20 % de humedad relativa. Los resultados mostraron que los sensores QCMs de 30 MHz son hasta 3.22 veces más sensibles a etanol, 2.92 veces más sensibles a etil acetato y 2.69 veces más sensibles a heptano que las QCMs de 20 MHz. A su vez, las QCMs de 20 MHz son hasta 5.72 veces más sensibles a etanol, 7.67 veces más sensibles a etil acetato y 9.73 veces más sensibles a heptano que las QCMs de 12 MHz. Es decir, a mayor frecuencia de operación, mayor sensibilidad másica.

Propiedades estructurales y luminiscentes de nanorodillos de ZnO dopados con Eu fabricados sonoquímicamente

En este trabajo se prepararon nanorodillos de ZnO dopado con europio (Eu) por el método sonoquímico con el objetivo de evaluar sus propiedades luminiscentes y la sintonización de la emisión en el visible como efecto del dopaje con europio. Las muestras de ZnO presentaron una morfología de tipo rodillo con un diámetro de 100 nm y una longitud de 250 nm, aproximadamente. Mediante espectroscopía Raman se encontraron los modos vibracionales fundamentales del ZnO, no se encontraron modos locales de vibración debido al dopaje con Eu. Se reportan los cambios en intensidad y posición de las emisiones intrínsecas y extrínsecas (380 y 580 nm) de los nanorodillos de ZnO con diferentes concentraciones de Eu. Diagramas de cromaticidad de los nanorodillos de ZnO:Eu también son discutidos.

Nanopartículas de cobre como potenciales agentes fototérmicos mediante irradiación solar directa y difusa

En este trabajo se muestra la potencial aplicación de nanopartículas de cobre en terapia fototérmica, estudiamos el incremento de temperatura en un maniquí óptico tejido equivalente exponiéndolo a la luz solar directa y difusa. Mostramos la síntesis y caracterización de estas nanopartículas plasmónicas, así como los estudios térmicos correspondientes bajo diferentes condiciones de irradiación. Para esto aprovechamos la relativa cercanía de la región de máxima absorción de las nanopartículas de cobre, en alrededor de 578 nm, con aquélla del máximo del espectro de irradiancia solar, ubicada en alrededor de 500 nm.

Síntesis de BaAl2O4 por método Sol-Gel

El desarrollo de nuevas tecnologías demanda la síntesis de materiales que posean propiedades específicas. Existen varias técnicas de síntesis de materiales, una de las más importantes y usadas es el proceso Sol-Gel, que a grandes rasgos se puede definir como la preparación de un Sol, la gelificación del Sol y la eliminación del solvente. Este método consiste en la formación de redes compuestas por elementos inorgánicos, obtenidos a través de una reacción química en una solución homogénea llamada Sol. En este Sol se van formando micelas suspendidas en el líquido que van aumentando de tamaño en función del tiempo hasta que se forma el Gel, finalmente los subproductos obtenidos son eliminados por medio de tratamientos térmicos. En el presente trabajo se hace una revisión acerca del método de síntesis mencionado aplicándolo a la formación de BaAl2O4 el cual forma parte de una clase importante de materiales inorgánicos derivados del Al2O3 y ha sido de interés debido su estabilidad química, así como sus propiedades luminiscentes. La formación del material es comprobada por medio de DRX.

Procesado láser de patrones lineales en grafeno modificado y su estudio por Espectroscopía Raman

Uno de los sistemas de nanocarbonos $sp^2$ con mayor relevancia respecto de las aplicaciones que se le pueden asignar, es el grafeno. Esta estructura consiste en una capa monoatómica de carbonos los cuales forman un material 2D plano de redes hexagonales. Este material posee una amplia gama de aplicaciones para la electrónica, optoelectrónica, almacenamiento de energía entre muchas otras; gracias a sus extraordinarias propiedades eléctricas, ópticas, mecánicas, térmicas y químicas. Se pueden generar diversos efectos deseables en el grafeno mediante la irradiación pulsada láser, tales como oxidación, reducción, funcionalización, ablación entre otros, que pueden modificar las propiedades originales del grafeno para añadir otras y mejorarlas. Es por esto que las técnicas de procesado láser se están investigando tan ampliamente en la elaboración de dispositivos con grafeno. No obstante, se continua requiriendo investigación más profunda. En el presente, se lleva a cabo un procesado láser pulsado de femtosegundos sobre grafeno con el objetivo de modificarlo. La escritura láser se realiza en el infrarrojo cercano con una potencia por debajo de la ablación, realizando patrones lineales sobre la muestra. Asimismo, se estudian, mediante espectroscopía Raman excitada utilizando un láser de $\sim 473\ nm$, las bandas principales del grafeno, alrededor de los $\sim 1350,\ 1585,\ 2700\ cm^{-1}$ (conocidas como D, G, 2D, respectivamente), con la motivación de obtener información acerca de los modos de vibración, cantidad y tipo de defecto, dopaje y tensiones mecánicas, entre otros.

Identificación de alcoholes con puntos de carbono

México es reconocido mundialmente como el principal productor de bebidas destiladas y por consecuente tiene una gran derrama económica por lo cual propicia a la adulteración de bebidas alcohólicas. Además se encuentra una gran cantidad de productoras de bebidas alcohólicas artesanales que no cuentan con procesos de calidad en su elaboración. El consumo de bebidas alcohólicas adulteradas tanto a nivel mundial como en México se considera un serio problema de salud pública debido a la alta toxicidad y mortalidad asociada a ellas. En esta investigación, se sintetizaron puntos de carbono (biocompatible y no toxico) dopado con nitrógeno (N-PC) utilizando ácido cítrico y urea como fuentes de carbono y nitrógeno, con el método de hidrotermal. El sensor esta basado en los cambios de absorbancia y fotoluminiscencia en función de concentración de metanol/propanol en etanol. También fue probado como identificador de diferentes bebidas alcohólicas de marcas conocidas y artesanales. Este trabajo tiene gran aplicación en la detección de adulterantes en alcoholes y como identificador de bebidas de diferentes marcas.

Sensor óptico de concentración de colorantes en dulces mexicanos con puntos de carbono

Los colorantes son esenciales para generar un atractivo visual para el consumidor, se ha encontrado en diversos estudios efectos nocivos tanto para el ambiente como para la salud de los seres vivos. Debido a que en la actualidad la población mexicana (sobre todo los niños) está expuesta constantemente a los colorantes, en este trabajo se propone el desarrollo de un sensor óptico, sintetizado utilizando materiales no tóxicos con un método simple de microondas, para medir la concentración de los colorantes en dulces mexicanos. Los puntos de carbono sintetizados fueron caracterizados mediante las técnicas de espectroscopia de luminiscencia y UV- visible. Debido a que las propiedades ópticas son estables en agua, el sensado esta basado en la disminución de la intensidad de fotoluminiscencia en presencia de colorantes. Este estudio abre la posibilidad de aplicaciones para el sensado de manera efectiva de los colorantes y contaminantes tóxicos en productos comerciales.

Estudio ab initio de la oxidación de sistemas $2D$ basados en dicalcogenuros de metales de transición

Recientemente, la aplicación de materiales bidimensionales basados en dicalcogenuros de metales de transición en dispositivos nanoelectrónicos y su uso como catalizadores ha recibido un creciente interés de investigación debido a sus diferentes propiedades estructurales y electrónicas en comparación con las estructuras en bulto. Esto ha motivado la investigación de sus propiedades piezoeléctricas y optoelectrónicas, dando lugar al diseño de nuevos materiales $2D$. La versatilidad de sus propiedades hace que estos sistemas sean interesantes como alternativas a los catalizadores de metales nobles debido a su estructura electrónica única y a su elevada actividad catalítica. Se ha demostrado que el $O_2$ puede ser adsorbido químicamente sobre monocapas basadas en TMD's de la forma $1H−MX_2$ (M=Mo,W y X=S, Se) con una vacante de calcógeno y además que las estructuras son dinámicamente estables. En este trabajo nos dedicamos a estudiar las propiedades estructurales y electrónicas de las monocapas $1H−MX_2$ mediante cálculos ab initio basados en la Teoría del Funcional de la Densidad. Hemos calculado el parámetro de red y la energía de band gap en monocapas de $MX_2$ y las hemos comparado con monocapas de $MXO$ dopadas por sustitución en las que se ha sustituido un calcógeno por un oxígeno. Encontrando que las monocapas prístinas $MoS_2$, $MoSe_2$, $WS_2$ y $WSe_2$ poseen un band gap directo, la sustitución posterior de oxígeno induce un band gap indirecto y una deformación en las estructuras. Agradecemos a los proyectos IN105722, IA100822 de la DGAPA-UNAM, y a la beca A1-S-9070 del Conacyt, por el apoyo financiero parcial. Los cálculos se realizaron en el Centro de Supercómputo de la DGCTIC-UNAM, proyectos LANCAD-UNAM-DGTIC-051, LANCAD-UNAM-DGTIC- 368, y LANCAD UNAMDGTIC-382. Agradecemos a A. Rodríguez-Guerrero por el apoyo técnico.

Detección y captura de pequeñas moléculas de gas sobre siligeno hidrogenado

El uso de nuevos sistemas bidimensionales para detectar y capturar moléculas orgánicas es un área de investigación vital. En este trabajo hemos investigado, por calculos de primeros principios, la viabilidad de utilizar una monocapa de siligeno hidrogenado (HSiGeH) para detectar y capturar pequeñas moléculas de gas por medio de una reacción con un mecanismo autopropagante. Se estudió la adsorción de formaldehido (CH$_2$O), acetileno (C$_2$H$_2$) y etileno (C$_2$H$_4$) sobre una monocapa de HSiGeH con una vacancia de H (para dos casos: una vacancia de H en un Si o en un Ge). En cada caso la molécula se quimisorbe sobre la vacancia de H, aumentando la longitud de sus enlaces C-O o C-C, indicando que los enlaces dobles o triples se rompieron parcialmente, dando lugar a electrones desapareados en un C de cada molécula. Encontramos que la molécula hidrogenada y quimisorbida sobre la monocapa con una nueva vacancia de H es la configuración energeticamente más estable para cada reacción. La viabilidad de las reacciones fue analizada por medio de la trayectoria de mínima energía, computada con el método de 'nudged elastic bands with climbing image' (CI-NEB). Nuestros resultados muestras que la reacción autopropagante es viable exceptuando el caso para C$_2$H$_4$ donde la molécula se quimisorbe en la monocapa con la vacancia de H en un Ge. Estos resultados apuntan hacia aplicaciones de la monocapa de HSiGeH como un sistema viable para nuevas tecnologías detectoras de gases. Agradecemos a DGAPA-UNAM proyectos IN105722, IA100822, y Conacyt A1-S-9070, por su apoyo financiero parcial. Los cálculos fueron realizados en el centro de supercomputo DGCTIC-UNAM, proyectos LANCAD-UNAM-DGTIC-051, LANCAD-UNAM-DGTIC- 368, y LANCAD-UNAMDGTIC-382. Agradecemos a A. Rodriguez-Guerrero por su apoyo técnico.

Adsorción e inactivación de moléculas contaminantes en la superestructura Borofeno/Al(111): un estudio DFT

El borofeno es un material bidimensional con diversas formas estructurales. La configuración de red hexagonal -también conocida como forma de panal- se sintetizó experimentalmente en superficies de Ag(111) y Al(111). Se ha informado de que el borofeno en Al(111) -borofeno/Al(111)- es estructuralmente más estable que el borofeno/Ag(111). Debido a la extraordinaria reactividad superficial que presentan los materiales bidimensionales en forma de panal, se han considerado candidatos prometedores para dispositivos sensores de gas. En este trabajo, investigamos mediante teoría funcional de la densidad (DFT) la viabilidad del borofeno/Al(111) para adsorber moléculas tóxicas: dióxido de nitrógeno ($NO_2$), monóxido nítrico ($NO$), dióxido de carbono ($CO_2$), monóxido de carbono ($CO$), dióxido de azufre ($SO_2$) y dimetilsulfóxido ($DMSO$). Nuestros resultados muestran que el borofeno/Al(111) es un buen atrapador de gases, y también puede disipar las moléculas tóxicas en su elemento atómico, que se incorporan a la estructura del borofeno. Todas las moléculas probadas fueron adsorbidas y disociadas por el borofeno/Al(111), excepto el $CO_2$. Calculamos los mapas de potencial electrostático (MEP) para examinar la evolución de la superficie potencial de los modelos a lo largo del mecanismo de adsorción y disociación de las moléculas. Agradecemos a los projectos DGAPA-UNAM IN105722, IA100920, y la subvencion del Conacyt A1-S-9070, por el financiamiento parcial Los cálculos se realizaron en el DGCTIC-UNAM centro de supercomputo, proyectos LANCAD-UNAM-DGTIC-051, LANCAD-UNAM-DGTIC- 368, y LANCAD-UNAMDGTIC382. Agradecemos a A. Rodríguez-Guerrero el apoyo técnico.

Síntesis de plástico centellador mediante impresión 3D

El plástico centellador tradicionalmente se ha sintetizado usando peróxidos como catalizadores, estos catalizadores se activan con el calor, sin embargo los peróxidos no son las únicas moléculas catalíticas, existen también las moléculas foto catalíticas, cuya propiedad catalítica se activa con luz. En el presente trabajo se parte de una fórmula para síntesis de plástico centellador y se remplaza el catalizador peróxido por un foto catalizador usado para la impresión 3D. El resultado es un plástico centellador con un dopante extra: resina. Este proceso de síntesis de plástico centellador reduce las emisiones de vapores de estireno durante el proceso de síntesis, reduce la necesidad de moldes y abre la posibilidad a la síntesis de plástico centellador con formas tan caprichosas como sólo las técnicas de impresión 3D pueden lograr.

Modelado de una Gota sobre una Superficie Estructurada a través del Software Interactivo Surface Evolver

En el presente trabajo se desarrolla el modelado de una gota sobre una superficie estructurada a través del software interactivo denominado Surface Evolver con la finalidad de determinar sus propiedades termodinámicas como la tensión superficial entre otras energías; así como, el grado mojabilidad entre gota-superficie mediante la medición del ángulo de contacto. Hoy en día, el interés de los nuevos materiales ha inquietado a la comunidad científica para responder a las necesidades de la tecnología contemporánea empleando nuevas técnicas de laboratorios, sofisticados algoritmos computacionales para generar materiales más fiables, ligeros y resistentes con un recurso económico óptimo aplicado en la ciencia e ingeniería de materiales.

Síntesis verde de nanopartículas de $\rm Fe_3O_4$ y $\rm \alpha − Fe_2O_3$ con extracto de albahaca (Ocimum basilicum)

En este proyecto de investigación se propone una metodología muy sencilla para la síntesis verde de nanopartículas de magnetita (NPs de $\rm Fe_3O_4$ y $\rm \alpha − Fe_2O_3$) utilizando extracto de albahaca (Ocimum basilicum) como agente reductor y estabilizador. Se realizaron varias síntesis variando la temperatura, la proporción entre precursor y extracto, y el sistema de reacción utilizado. La NPs de $\rm Fe_3O_4$ y α−Fe2O3 obtenidas fueron caracterizadas en microscopio electrónico de barrido (SEM) y microscopio electrónico de transmisión (TEM); encontrando que en las diferentes síntesis se produjeron NPs de óxido de hierro de varios tamaños y morfologías, recubiertas presumiblemente de carbono.

Estudio de propiedades de transmisión óptica de nanoislas metálicas depositadas en cuarzo

Un gran avance en el mejoramiento de la baja transmisión de luz a través de agujeros pequeños -con diámetros menores a la longitud de onda utilizada- se dio en 1998. Se descubrió que un conjunto ordenado de agujeros pequeños perforados sobre una lámina delgada metálica, transmiten más luz que lo predicho por la teoría de difracción. Este sorprendente resultado del aumento en la transmisión de luz, ocurre para ciertas longitudes de onda. A este fenómeno se le conoce como Transmisión Óptica Extraordinaria (EOT, por sus siglas en inglés) y se le relaciona con la presencia de plasmones superficiales de las estructuras estudiadas. En este trabajo presentamos los resultados obtenidos de películas desordenadas de cobre, oro y plata crecidas por deposición por ablación láser. Caracterizamos las muestras obteniendo los espectros de transmisión, e imágenes de su morfología por medio del microscopio electrónico de transmisión (TEM). Las películas metálicas presentaron un aumento en su transmisión de luz centrado en la longitud de onda asociada al plasmón superficial del material usado. De manera análoga a lo que Ebbesen encontró para muestras ordenadas, nosotros también encontramos para nuestras películas, que van desde nano-islas con posiciones aleatorias hasta capas completas que, la eficiencia de transmisión también aumenta aunque en menor medida que en EOT. Por otra parte, las muestras que presentamos son mas sencillas de crecer. Continuamos haciendo experimentos para caracterizar el máximo de transmisión en función del espesor de la muestra en el caso de capas completas o la distribución de tamaños para el caso de nanoislas. Referencias [1] Vidal, Francisco J García y Luis Martín Moreno: Plasmones superficiales. Investigación y ciencia, 67, 2008. [2] Ebbesen, Thomas W, Henri J Lezec, HF Ghaemi, Tineke Thio y Peter A Wolff: Extraordinary optical transmission through sub-wavelength hole arrays. nature, 391(6668):667–669, 1998.

Electrones balísticos guiados en nanocintas de grafeno bajo desorden

Las nanocintas de grafeno son guías de onda naturales para electrones. Sin embargo, a diferencia de las muestras de tamaño micrométrico, la conductancia es casi suprimida en estos sistemas debido principalmente a la dispersión con el desorden de los bordes generado durante la síntesis o el corte. Una posible forma de reducir este efecto es implementar una guía de ondas interna que aísle modos específicos ante el desorden de los bordes y permita la conductancia balística. Existen varias propuestas para definir guías de ondas en grafeno. En este trabajo, consideramos una deformación uniaxial y potenciales escalares en una nanocinta de grafeno con terminación zigzag, donde evaluamos numéricamente el transporte electrónico de estas propuestas frente al desorden de borde y de bulto. Utilizando el enfoque de las funciones de Green, calculamos la conductancia y la densidad de estados local de nanocintas donde caracterizamos su comportamiento de estos diferentes efectos físicos de guías de ondas en ambos tipos de desorden. Encontramos una mejora general en la conductancia debido a la aparición de canales con propiedades balísticos y cuasi-balísticos frente al desorden. Los resultados mostrados en este trabajo son de interés para ser aplicados en la nanotecnología moderna.

Estudio teórico de la adsorción de gases de efecto invernadero en grafeno prístino y grafeno dopado con nitrógeno

En este trabajo se hace un análisis computacional de las propiedades de adsorción de las moléculas de CO, H$_2$O, H$_2$, and CO$_2$ sobre grafeno prístino y grafeno con defectos nitrogenados. Los cálculos computacionales fueron hechos usando la teoría de funcionales de la densidad con ondas planas y pseudopotenciales. El objetivo principal es caracterizar el mecanismo de transformación Eley-Rideal, que produce CO$_2$ y H$_2$O de CO y H$_2$. Se puede ver que el grafeno con defectos tiene interacciones débiles con las moléculas estudiadas. El tipo de defecto inducido marca estas interacciones débiles, es decir, los defectos estudiados no son lo suficientemente fuertes como para inducir una atracción más significativa hacia las moléculas. En general, los sistemas basados en grafeno dopado con N son los mejores sistemas para la adsorción de las moléculas de gases de efecto invernadero y su posible conversión electroquímica en hidrocarburos.

Adsorción de H20 en la perosvkita CsGeI3 prístina y dopada con Al y Cu

Se hace un estudio computacional de la adsorción de moléculas de H2O en la perovskita CsGeI3 en estado pristino y dopada con átomos metálicos de Al y Cu. Así mismo, se evalúa la posibilidad de la formación de H2. En particular, el estudio se llevo a cabo mediante cálculos ab-initio, dentro del formalismo de la teoría DFT usando potenciales ultrasuaves, con la paquetería computacional Quantum ESPRESSO, que utiliza expansiones de ondas planas y condiciones de frontera periódicas. El estudio computacional consistió en encontrar geometrías de mínima energía, energías y sitios de adsorción, perfiles energéticos o trayectorias de reacción de los sistemas a estudiar. Se observa que la adsorción es posible y en el rango de la quimisorción. Así mismo, se observa que el sistema con mayor adsorción es la perovskita con una vacancia, mientras el sistema con una menor adsorción será la perovskita dopada con Cu, siendo este último, el mejor candidato para la posible formación de H2. El estudio de este tipo de fenómenos es de interés por sus posibles aplicaciones ambientales fotocatalíticas y de almacenamiento y producción de H2 para celdas de hidrógeno y desarrollo de baterías.

Cúmulo [Ag$_{16}$(SCH$_3$)$_9$]$^{-1}$: Una propuesta de elucidación del mínimo global putativo y sus isómeros de menor energía a partir del modelo GUM y cálculos DFT

El Gran Modelo Unificado (GUM por su acrónimo en inglés) para cúmulos de oro surge del análisis de la estructura de 71 cúmulos de oro recubiertos con diferentes ligandos orgánicos, determinada ya sea experimentalmente o predicha a partir de cálculos DFT. Este modelo está inspirado en el modelo de quarks de la física de partículas, en el que a cada átomo de oro en la coraza del cúmulo se le asigna uno de tres “sabores” ($bottom$, $middle$ y $top$) que representan sus posibles estados de valencia, según su ligando. Con ellos se forman las “partículas compuestas” o bloques elementales (triángulo Au$_3 $ y tetraedro Au$_4$) que satisfacen la regla del dueto. En este trabajo proponemos una serie de isómeros para el cúmulo [Ag$_{16}$(SCH$_3$)$_9$]$^{-1}$, obtenida a partir de una clasificación que depende del número de átomos de los diferentes sabores que pueden formar su coraza y suponiendo que el GUM se puede extender a cúmulos de plata. Los sabores definen el tipo de ligandos con los que se decora la coraza: sin ligando, metanotiol en top/bridge, grapa o montura/hélice. Los cúmulos de esta serie se optimizan a partir de cálculos DFT y se obtiene el mínimo global putativo. Se ordenan los cúmulos en función de su energía y se encuentran interesantes conclusiones de acuerdo con la descomposición en sabores de las diferentes corazas. Se estudia también el cambio en el orden de los isómeros de menor energía debido al solvente y se discute la aplicación del GUM en este caso. Los autores agradecen a la DGTIC-UNAM por los recursos de cómputo proporcionados en “Miztli” a través del proyecto LANCAD-UNAM-DGTIC-298.

Fabricación de una celda solar a base de TiO2 sensibilizada con Cu2O y CdS QDs

El trabajo presenta el estudio fotovoltaico del efecto de las partículas de Cu2O y puntos cuánticos de CdS sobre la eficiencia de fotoconversión de la celda solar de TiO2. Las partículas de Cu2O se sintetizaron por el método de reducción química y las QD de CdS se prepararon mediante el método SILAR. Las curvas JV indicaron que la fotocorriente de la celda solar TiO2/ZnS fue de 0,04 mA/cm2, mientras que la introducción de partículas de Cu2O en la configuración TiO2/Cu2O/ZnS mostró que la celda exhibió una fotocorriente cuarenta veces mayor, de 1,82 mA/cm2. Con la introducción de CdS QD en las siguientes configuraciones de celdas solares TiO2/Cu2O/CdS/ZnS y TiO2/CdS/ZnS/Cu2O, la corriente aumentó a 5,34 mA/cm2 y 5,57 mA/cm2, respectivamente, siendo tres veces mayor en comparación con TiO2/Cu2O/ZnS. Aunque los valores de FF y Voc disminuyeron en las celdas solares de TiO2 sensibilizadas con Cu2O y CdS, debido a la introducción de nuevos defectos, la corriente fotogenerada aumentó significativamente. Estos resultados conducen a una mejora en la eficiencia de fotoconversión, η=0,38% para TiO2/Cu2O/CdS/ZnS y η=0,65% para TiO2/CdS/ZnS/Cu2O debido a un aumento en el rango de absorción. Las partículas de Cu2O contribuyen como sensibilizador mejorando el alineamiento de la banda de conducción entre los diferentes materiales.

Predicción estructural de una estructura bidimensional $Sc_2C_8P_2$ : Estudio DFT

Se aborda la predicción de una estructura bidimensional de carburo de escandio dopado con $P$ ($Sc_2C_8P_2$) que presenta estabilidad dinámica y térmica. Los cálculos de basan en un enfoque de ondas planas y un funcional híbrido xc HSE06 para estimar correctamente el valor de la brecha energética. La estructura está constituida por átomos de $Sc$ y $C$ formando una monocapa corrugada donde los átomos de $P$ están dopando las posiciones del puente entre anillos pentagonales de carbono. La estructura presenta un band gap de 1.0 eV, lo que significa que la monocapa podría absorber en el rango IR cercano donde se esperan aplicaciones médicas. Además, estudiamos la interacción de la estructura con moléculas contaminantes.

Efecto de carga del dopaje con metales alcalinos del cúmulo $Al_{12}X (X=Li, Na, K)$, y su reactividad con moléculas contaminantes

Mediante un estudio DFT se realizó un estudio de las propiedades estructurales y electrónicas (bonding, ELF, HOMO-LUMO gap) de cúmulos de $Al_{12}X (X = Li, Na, K)$ interaccionando con compuestos contaminantes $(NO, CO, SO_2)$. Se realizó un análisis del efecto de la carga en las reacciones con las moléculas contaminantes, así como de los modos de vibración que ayudarán a su identificación experimental.

Análisis de micro y nano partículas de Cu crecidas utilizando arco eléctrico inmerso en agua destilada

En este trabajo, presentamos los resultados de microcristales y nanopartículas de Cu crecidas utilizando la técnica de arco eléctrico, inmerso en agua destilada. En las condiciones de trabajo se ha utilizado un intervalo en la variación de corriente que va de 50 a 150 A hasta encontrar un valor adecuado para nuestros propósitos, el valor del voltaje es constante, siendo de 27 V. Estas estructuras de han caracterizado, utilizando las siguientes técnicas: Difracción de rayos X, espectroscopia Raman y espectroscopia Uv-Vis. Estos resultados nos permiten mostrar que con materiales comerciales se pueden sintetizar micro y nanoestructuras de alta calidad y de bajo costo.

Photodeposition of gold nanoparticles on titanium dioxide nanofibers

With the purpose to increase the absortion of TiO2 in the visible light region, we have synthetized titanium dioxide nanofibers decorated with Au nanoparticles. The TiO2 nanofibers were prepared by electrospinning, through calcination at 400°C of an amorphous material. The polymeric solution for electrospinning was prepared using the following reagents: polyvinyilpyrrolidone, ethanol, acetic acid, and Ti(OBu)4. Gold nanoparticles were supported on titania fibers trough photodeposition, using HAuCl4 as precursor. A methanol/water solution in an inert atmosphere was used as media to carry out the photoreaction and a lamp with emission in the ultraviolet (254 nm) was used as illumination source. X-ray diffraction, micro-Raman spectroscopy, scanning electron microscopy and diffuse reflectance spectroscopy in the ultraviolet-visible region were used to characterize the structural, morphological and optical properties of the Au/TiO2 system. Our results show anatase rich nanofibers with face-centered cubic phase for gold. Morphologically, we observed fibers whose diameters lies between 80 and 200 nm and Au NPs with a large size distribution deposited on the nanofibers. Clear evidence of absorption in the visible light region was observed with the Au/TiO2 nanofibers, indicating the presence of the localized surface plasmon resonance and a band gap energy around of 3.1 eV was estimated. Acknowledgments: Authors would like to thank the Institute of Physics of the Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (IFUAP) and “Vicerrectoría de Investigación y Estudios de Posgrado” (VIEP) (projects 100023177-VIEP2021 and 100148066-VIEP2021) a for financial support. J.E.M.O wishes to thank CONACyT for Scholarship 2021-000018-02NACF-01592.

Diseño y caracterización de materiales bidimensionales basados en monocapas defectuosas de disulfuro de tungsteno para la adsorción de gases de efecto invernadero

La adsorción de moléculas de CO y NO en la monocapa de WS2 dopada con Au, Ag, Cu o Cu2, se ha investigado utilizando cálculos de primeros principios. La interacción entre CO o NO con la monocapa de WS2 dopada, con átomos sustitucionales del grupo 11, es fuerte y pertenece a la quimisorción, como lo demuestra la gran energía de adsorción y la corta distancia entre la adsorción moléculas y los dopantes. Las mayores, más negativas, energías de adsorción se obtuvieron con los átomos de cobre. En comparación, las vacancias de azufre obtuvieron energías de adsorción positivas, lo que denota que las moléculas no se adsorben en este tipo de defectos. Se discuten la transferencia de carga y los cambios estructurales inducidos por la adsorción de las moléculas de gas. Se encuentra que, tanto para la adsorción de CO como de NO, hay una transferencia de carga entre los sustratos y las moléculas adsorbidas. Se discute evidencia del debilitamiento del enlace de las moléculas de CO y NO y la transferencia de carga que viene de la monocapa.

Modelo QSAR/QSPR para la predicción de nuevos nano acarreadores de fármacos basados en fullerenos: El caso de la proteina CXCR7 y la doxorubicina

En los últimos años, los nanomateriales han llamado la atención de diferentes comunidades científicas, esto al brindarles nuevas soluciones. Estas aplicaciones nanotecnológicas han permitido obtener tratamientos que liberan sustancias en sitios específicos de interés, reduciendo la cantidad a suministrar y consecuentemente sus efectos secundarios. Las nanoestructuras que sirven para formar estos sistemas de administración de fármacos se pueden dividir en orgánicas (micelas, liposomas, dendrímeros, etc.) e inorgánicas (nanopartículas de óxidos metálicos, nanopartículas, alótropos de carbono de baja dimensión, etc.). La gran cantidad de cálculos computacionales requeridos para un estudio in silico impone limitaciones que requieren aproximaciones más inteligentes. Los estudios de la relación cuantitativa estructura-propiedad (QSPR) proponen la creación de modelos matemáticos que relacionen propiedades básicas de los fármacos con alguna propiedad objetiva que se desea predecir. La realización de estos modelos QSPR requiere la creación de bases de datos con información de fármacos, como mediciones experimentales o cálculos de química cuántica, en conjunto con la propiedad objetivo. Estos datos se utilizan para el modelado matemático utilizando herramientas de ciencia de datos, tales como: regresión lineal múltiple (RML), redes neuronales, soluciones de inteligencia artificial (IA), entre otras. En este proyecto, el objetivo es estudiar la proteína CXCR7, relacionada con la membrana y expresada en diversas formas de cáncer, junto con el fármaco doxorrubicina. Buscaremos calcular la energía de unión entre la doxorrubicina y el sitio activo más favorable en CXCR7, aislado y formando un compuesto con derivados hidrosolubles del fullereno C60 como nanoportador. Finalmente, se obtendrá el modelo QSPR/QSAR para predecir la energía de unión proteína-ligando.

Adsorción de gases contaminantes en monocapas de disulfuro de molibdeno modificadas con defectos puntuales

Actualmente la cantidad de gases de efecto invernadero ha aumentado dramáticamente debido a las actividades humanas. Sus impactos negativos podrían mitigarse mediante la investigación de materiales novedosos. Las restricciones de tamaño en una o más dimensiones cambian algunas propiedades de los materiales, como los materiales bidimensionales (2D). La adsorción de gases contaminantes sobre grafeno ha mostrado problemas de estabilidad, sin embargo, algunos estudios sugieren que la adsorción sobre monocapa de disulfuro de molibdeno es estable, aunque su superficie es químicamente inerte y necesita ser activada. La monocapa de disulfuro de molibdeno puede activarse químicamente por defectos puntuales, por ejemplo, pequeños grupos de metales acuñados (Au, Ag o Cu). En este trabajo se ahondará en los resultados obtenidos con hasta 3 átomos sustitucionales y con moléculas como H2, O2, N2, CO y NO, siendo los primeros componentes naturales de la atmósfera y los segundos contaminantes secundarios. La teoría funcional de densidad corregida por dispersión permitirá predecir algunas propiedades de los pequeños cúmulos del grupo 11 incrustados en monocapas de MoS2 y su interacción con los gases de efecto invernadero y los componentes atmosféricos comunes. Los resultados de la simulación contribuirán a la producción de datos teóricos necesarios para una mejor comprensión de las propiedades físico-químicas y, por tanto, el desarrollo de sistemas de mitigación de gases de efecto invernadero.

Biosíntesis de NPs de Ag y Au mediante bacterias y/o hongos de la especie Bacillus Subtilis

El estudio de las nanopartículas metálicas es un área de investigación que actualmetenha cobrado importancia dentro de la comunidad científica, ésto, 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 metálica 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 antimicrobiano ante estructuras biológicas altamente resistentes como las endoesporas bacterianas ha sido poco estudiado. En este trabajo analizó la interacción de nanopartículas de Au y Ag obtenidas mediante biosíntesis fúngica con endoesporas de la bacteria Bacillus subtilis mediante la técnica de Espectroscopía Infrarojo con Transformada de Fourier (FTIR). Como resultados se muestra la caracterización de las nanopartículas obtenidas por sintesis biológica utilizando metabolitos de origen fúngico empleando métodos espectroscópicos (UV-vis, Fluorecencia de rayos X y DRX), así como los resultados de FTIR de la interacción endosespora-NP. Los resultados obtenidos muestran que el proceso de síntesis fue exitoso ya que se obtuvo un alto rendimiento del proceso de biosíntesis y mediante espectroscopía UV-Vis se demostró la presencia de una banda de absorción entre 500 y 550 nanómetros indicativa de la formación de un plasmón de resonancia superficial asociada a la formación de las nanopartículas de oro. Empleando el método de XRF se determinó la composición elemental de las muestras y mediante difracción de rayos X se demostró la estructura cristalina de las mismas. Finalmente, el análisis de espectroscopía FTIR reveló la presencia de bandas caracteristicas a las endoesporas bacterianas en un rango de 1000 a 1800 $cm^-1$.

Electrohilado de nanofibras coaxiales del sistema óxido de polietileno-celulosa

Las nanofibras han ganado mucha atención en años recientes dado que tienen una amplia aplicabilidad tecnológica en áreas como la textil, ingeniería de tejidos, sensado y remediación, entre otras. Diversos polímeros, cerámicos y metales, se han empleado para la fabricación de fibras compositas por la técnica de electrohilado. Los parámetros que permiten la fabricación de ellas incluyen aquellos propios de la solución (solvente, concentración, conductividad, tensión superficial, viscosidad, peso molecular); del proceso (velocidad de inyección, voltaje aplicado, distancia entre colectores, tipo de colector, velocidad del colector) y medioambientales (temperatura y humedad). En el presente trabajo se reporta la metodología para la formación de fibras bicapa de óxido de polietileno y celulosa por la técnica de electrohilado. El diámetro promedio de las muestras se caracterizó empleando microscopia electrónica de barrido y/o de fuerza atómica.

Efecto del campo magnético en superconductores con simetrías s y d a partir de interacciones de salto correlacionado

En los superconductores tipo II existen dos campos magnéticos críticos: $H_{c1}$ y $H_{c2}$, entre los cuales coexisten la fase normal y la superconductora, lo que se conoce como estado mixto o estado de vórtices. En este trabajo, utilizando el método de Bogoliubov-de Gennes y considerando superconductividad de tipos $s$ y $d$, originadas por interacciones de salto correlacionado $\Delta t$ y $\Delta t_3$ respectivamente, se obtiene la brecha superconductora para una red cuadrada de átomos en el estado mixto del material. Con esta brecha se observan los vórtices formados en el superconductor y, además, se calcula el segundo campo magnético crítico como función de la temperatura, que exhibe comportamientos distintos según el tipo de interacción: en el caso de $\Delta t$ se ajusta al modelo parabólico, mientras que en $\Delta t_3$ al modelo de Ginzburg-Landau.

Respuesta óptica no lineal en Borofeno-P8mmn

Se estudian las propiedades ópticas no lineales de segundo orden del Borofeno-8Pmmn en la presencia de polarización de valle. A partir de la estructura de bandas de energía y el espectro de transiciones intra- e interbanda, se emplea el formalismo de la matriz de densidad para obtener el tensor de conductividad óptica no lineal correspondiente a diversos fenómenos como la generación de armónicos de segundo orden o de fotocorrientes. Se analizan las características espectrales de la respuesta dinámica en función de los parámetros del sistema y del rompimiento o preservación de simetrías, y su posible conexión con propiedades topológicas.

Determinación de la masa efectiva de nanoestructuras de carbono dentro de matrices poliméricas mediante absorción luminosa

Los materiales compuestos están definidos como aquellos que tienen dos o más materiales con propiedades físicas o químicas notablemente contrastantes derivando en un material con propiedades únicas. En particular se tienen los materiales híbridos combinando nanoestructuras de carbono y matrices poliméricas, en los cuales se pueden encontrar ampliamente definidas multifases en el material compuesto que preservan un porcentaje alto de las propiedades de cada una de las fases constituyentes, ya sean de las nanoestructuras del carbono o del polímero. El control de las propiedades finales de los materiales se puede determinar mediante el control de la proporción de la concentración de las nanoestructuras en la matriz polimérica. En el presente trabajo de investigación se generaron sustratos híbridos basados en nanotubos de carbono (NTC) con matrices de politetrafluoroetileno (PTFE). Los sustratos híbridos sintetizados tienen propiedades electrónicas que pueden modificarse controlando la cantidad de nanotubos de carbono por unidad de volumen presentes en la matriz de PTFE, obteniendo un comportamiento de aislante, de semiconductor y hasta una respuesta de conductor. La determinación de este comportamiento se puede predecir al conocer la cantidad de NTC presentes en la muestra, debido a las propiedades ópticas de ambos componentes, se realizó un protocolo basado en la absorción óptica de los componentes para determinar la cantidad de NTC (medida en nanogramos) por unidad de volumen de la matriz de PTFE. De esta forma se puede predecir o controlar la conductividad del sustrato híbrido sintetizado.

Fermiones de Majorana en superconductores unidimensionales y bidimensionales

En un superconductor, dentro de la teoría BCS, el espectro energético es simétrico por lo que estados de energía cero cumplen con la característica de un fermión de Majorana, es decir, partículas que son su propia antipartícula. En este trabajo partimos del hamiltoniano de Hubbard extendido para superconductores unidimensionales y bidimensionales, resolvimos las ecuaciones de Bogoliubov-de Gennes en ambos casos para encontrar el espectro energético en función de la brecha superconductora. Nuestros resultados muestran que la existencia de fermiones de Majorana solo ocurre cuando tenemos una brecha superconductora tipo p. La búsqueda de fermiones de Majorana en materia condenada es de gran relevancia en la computación cuántica debido a que con estas cuasipartículas se pueden construir cúbits que están protegidos de perturbaciones locales.

Efecto de la temperatura en la síntesis de esferas de carbono a partir de dos precursores diferentes: EPS-reciclado y colofonia por CVD

El carbono se considera único, diverso y presenta estructuras completamente diferentes entre sí, en términos de formas y propiedades como cristales. grafito, láminas de grafeno, nanotubos de carbono y fullerenos. Las macro y microesferas de carbono (CSs) presentan propiedades eléctricas, químicas y mecánicas únicas, las cuales resultan atractivas para ser utilizadas en numerosas aplicaciones como en el revestimiento de electrodos, material de refuerzo en compuestos, material lubricante, etc. No obstante, algunas de estas propiedades son afectadas por diferentes factores como la temperatura, tiempo de reacción o fuente de carbono. El objetivo de esta investigación fue analizar el efecto de la temperatura en la síntesis de CSs a partir de dos fuentes de carbono diferentes: EPS-reciclado y colofonia por la técnica de deposición química de vapor (CVD). La metodología empleada para la producción de las CSs fue por la técnica CVD empleando el EPS-reciclado y colofonia como fuentes de carbono y como gas inerte, argón. La temperatura de reacción fue 800-850°C/30 minutos. Las muestras sintetizadas se analizaron por microscopia electrónica de barrido (SEM), espectroscopia de Energía Dispersa (EDS), espectroscopia Raman y difracción de Rayos X. Los resultados indicaron como único producto de síntesis CSs sólidas para ambos precursores, sin embargo las de EPS-reciclado registraron un diámetro entre 350-3500 nm, mientras que las de colofonia fueron de 490-800 nm. El análisis EDS mostró un alto porcentaje de contenido de carbono para las CSs. Los espectros de Raman mostraron la banda D atribuida a los defectos y la banda G relacionada con el grado de grafitización. La cristalinidad y los planos característicos se obtuvieron por XRD. La tendencia del diámetro de las CSs del EPS-reciclado y de la colofonia está relacionado por la temperatura, puesto que a pesar de que ambos precursores presentan un un punto de pirolisis similar, los valores de crecimiento fueron diferentes.