Efecto de la temperatura en la síntesis de nanoaprtículas de plata y su efecto bactericida contra la Eschericia Coli

Las nanopartículas de plata (AgNPs) han despertado gran interés en áreas como la salud, la medicina y la agricultura debido a su aplicación como agente bactericida. El método comúnmente utilizado para obtener estas nanopartículas es mediante la reducción química de la sal AgNO3 en dilución con reactivos químicos. Sin embargo, los reactivos utilizados contienen cierta toxicidad, debido a este inconveniente, desde la década de 2000 se ha reportado un método ecológico para obtener AgNPs, usando productos orgánicos en lugar de reactivos químicos [1]. Se preparó 4 muestras de una concetración molar de 10 mM de AgNO3 en disolución con 5 mL de té matcha, teniendo un volumen total de 50 mL en cada muestra. Para estudiar el efecto de la temperatura, una vez diluidas las muestras, una muestra se dejo a temperatura ambiente (23°C), en tanto las otras, hasta que alcazaron una temperatura de 40°C, 60°C y 80°C, fueron retiradas de la fuente de calentamiento. El pico de absorción alrededor de 400 nm fue más intenso en la muestra de mayor de temperatura, esto indica que la temperatura tuvo efecto acelerar la tasa de formación de las AgNPs [2]. Del análisis de las micrografías de la muestra obtenida a 80°C, las nanopartículas son de formas cuasi -esfericas y la mayoría son de un tamaño inferior a 20 nm. El efecto bactericida de las nanopartículas se analizó mediante el método de microdilución, utilizando una cepa de Escherichia Coli [2]. Cinco tubos prueba contenían 5 ml de caldo Luria-Bertani (LB), los tubos 2-5 se les agregó 100 μL del cultivo bacteriano y al tubo 3 se les agregaron 100 μL de la solución de té matcha. Mientras que en los tubos 4 y 5, en lugar de té matcha, se añadió 100 μL con AgNPs correspondientes a la muestra obtenida a 23°C y 80°C, respectivamente. A simple viste los tubos con ANPs mostraron buena actividad bacteicida. También, esto se pudo constatar midiendo la absorbancia de los tubos.

Nuevo algoritmo para acelerar la predicción estructural de cúmulos de oro protegidos con tioles

Los cúmulos de oro protegidos con tioles son compuestos disponibles en muchos laboratorios alrededor del mundo. Se sabe que dependiendo de la proporción entre los ligandos (-SR) y los átomos de oro, los cúmulos presentan propiedades que los hacen especiales para aplicaciones en catálisis, aprovechamiento de la energía solar, nanomedicina, etc. Sin embargo, a pesar de la caracterización por espectroscopia de masas, muchos de ellos no se han logrado cristalizar y por lo tanto, se necesita de estudios teórico-computacionales para proponer la estructura molecular. En esta plática se abordarán diversas estrategias conocidas para la predicción de estos cúmulos. Se introducirá un nuevo algoritmo que consta de 5 pasos y que puede aprovecharse para acelerar la búsqueda de los candidatos para proponer los modelos moleculares de los cúmulos de oro protegidos con tioles. Además, se expondrán un par de ejemplos (Au15(SR)19 y Au22(SR)16) donde el nuevo algoritmo ha mostrado su viabilidad de aplicación. Finalmente se hablará de la caracterización estructural, vibracional, óptica y quiróptica de estos compuestos.

Adsorbentes nanoestructurados base hierro: una opción prometedora para tratamiento de agua

La introducción de la nanotecnología en tratamiento de aguas particularmente en procesos de adsorción y coagulación-floculación (CF) ha generado un nuevo campo de estudio. Se pueden sintetizar nanomateriales base hierro que pueden interactuar con los contaminantes del agua y ser altamente adsorbentes; sin embargo al ser materiales de tamaño nanométrico o con estructura nanoestructurada tienen ciertas desventajas que es necesario investigar, por ejemplo evitar su aglomeración y precipitación, además deben de cumplir con las propiedades coloidales de un adsorbente y actúar de manera eficiente removiendo la fracción coloidal del agua contaminada a tratar (que es muy difícil de sedimentar por los reactivos comúnmente utilizados debido a su tamaño que oscila entre 1 y 200 nm), esta fracción coloidal contiene moléculas orgánicas e inorgánicas, iones y sales disueltas que no pueden ser eliminadas por sedimentación, y son las causantes de la turbidez y el color en el agua contaminada. Es aquí donde la nanotecnología juega un papel importante que puede beneficiar este proceso de tratamiento de agua. Este trabajo presenta la síntesis por AACVD, la caracterización microestructural (MEB, HR-MET, GIXRD, Raman), su área superficial (BET) y propiedades magnéticas de materiales adsorbentes nanoestructurados, base hierro, impurificados con Al, Ti, Ag y Ce para ser usados como prometedores adsorbentes de contaminantes en agua contaminada. Por último, se presenta su eficiencia de eliminación de contaminantes al usarlos en tratamiento de agua. Miao Lv et al. Separation and Purification Technology, 212 (2019) 337-343 A. Heiras-Trevizo et al. Materials Letters, 330 (2023) 133404 B.E. Monárrez-Cordero et al. Journal of Alloys and Compounds, 718 (2017) 414-424 B.E. Monárrez-Cordero et al. Ceramics International, 44 (2018) 6990-6996

Síntesis verde de nanopartículas de plata usando azúcar e inulina agave como agentes reductores y su efecto bactericida contra la Escherichia Coli

Las nanopartículas de plata AgNPs por su actividad antibacteriana son de gran interés en áreas como la salud, la medicina y la agricultura. En cuanto a su preparación, el método de síntesis verde está recibiendo especial atención por ser un ecológico, simple y de bajo costo en la obtención de las AgNPs [1]. En este trabajo, la obtención de AgNPs fue a partir de la sal de AgNO3 en disolución con el compuesto orgánico. Primero se presentan resultados usando de compuesto el azúcar, analizando el efecto de la temperatura. Por lo que se preparó tres muestras con diferentes temperaturas 26 0C, 40 0C y 60 0C, con una concentración molar de 2.5 mM de AgNO3 y 300 mg/mL de azúcar. La muestra preparada 60 0C presentó un pico de absorción más intenso alrededor de 400 nm, lo que sugiere un aumento en la concentración de nanopartículas. De manera aparte, se obtuvo por primera vez una alta tasa de formación de AgNPs en una solución de inulina de agave. En este caso, se analizó mediante espectroscopía UV-Vis los efectos de la concentración de inulina de agave, AgNO3, temperatura y pH. La muestra preparada con 60 mg/mL de inulina de agave, 1 mM de AgNO3, T= 23 0C y pH= 12 mostró la absorbancia más intensa alrededor de 400 nm, sugiriendo una alta formación de AgNPs [2]. Las AgNPs fueron caracterizadas mediante microscopía electrónica de transmisión (TEM). Las AgNPs presentaron efecto bactericida contra la bacteria Escherichia Coli. Referencias [1] Galindo, D. O. O. (2019). Una revisión de la síntesis de nanopatrículas de plata por reducción biológica. Contactos, Revista de Educación en Ciencias e Ingeniería, (114), 5-10. [2] Sánchez-Vieyra, M. T., Ojeda-Martínez, M., Oceguera-Contreras, E., Rodríguez-Preciado, S. Y., Díaz-Zaragoza, M., Martínez-Zérega, B. E., ... & Oseguera-Galindo, D. O. (2023). Eco-friendly high-rate formation of silver nanoparticles in agave inulin and its bactericidal effect against. Materials Science-Poland, 41(3), 62-73.

Actividad fotocatalítica en luz visible de nanopartículas de SrTiO$_{3}$ mediante la inserción de iones Co$^{2+}$ y Co$^{3+}$

La eliminación eficaz de contaminantes en las aguas residuales sigue siendo un gran desafío hasta la fecha. Para esto se han propuesto varias estrategias, entre las que se destaca la fotocatálisis por ser un método ecológico que recurre al uso partículas semiconductores que generan la energía necesaria para la descomposición de los contaminantes mediante energía luminosa. Las perovskitas, particularmente las del tipo ABO$_{3}$, son materiales estructurados que han sido estudiados recientemente como fotocatalizadores. Dentro de este tipo de materiales destaca el titanato de estroncio, SrTiO$_{3}$. Sin embargo, el SrTiO$_{3}$ sólo responde a la luz ultravioleta debido a su banda prohibida (Eg) amplia de entre 3.0 y 3.2 eV. Esta banda podría modificarse a la región visible mediante la introducción de agentes dopantes. En este trabajo se muestra la síntesis de nanopartículas (NPs) de SrTiO$_{3}$ modificadas con Co en composiciones nominales (9, 6 y 3 w%) mediante el método sol-gel tipo Pechini. El análisis estructural en las muestras resultantes indica la formación de SrTiO$_{3}$ cúbico con tamaños de cristalitos en el rango de 15 a 23 nm. Según el análisis de propiedades ópticas, cuanto mayor es la concentración de Co, mayor es la absorción de luz. En particular, la banda de valencia de la muestra con la mayor concentración de Co sufrió un desplazamiento de borde debido a una gran cantidad de defectos que llevaron a la formación de una banda continua y, por lo tanto, redujeron el valor de Eg a 1.08 eV. La mejora del proceso de fotocatálisis está impulsada principalmente por la absorción de luz, el transporte efectivo de carga superficial de electrones 3d desde las transiciones de estado de espín t$_{2g}^4$, t$_{2g}^6$ y t$_{2g}^5$, y las trampas de electrones superficiales por Co$^{2+}$ / Co$^{3+}$ que inhiben la recombinación de cargas. La muestra SrTiO3$_{3}$ con Co al 9 w% presentó el mejor desempeño en la degradación de azul de metileno.

Sobre la estructura de los cúmulos de oro $Au_{13}(SR)_{11}$ y $Au_{11}(SR)_{9}$

En este trabajo exploramos el campo de los cúmulos de oro protegidos con tioles; proponemos dos nuevas estructuras que siguen la linea de síntesis del cumulo $Au_{15}(SR)_{13}$ reportado en 2013. Presentamos dos nuevas estructuras mas pequeñas denominadas como $Au_{11}(SR)_{9}$ y $Au_{13}(SR)_{11}$, de las cuales hacemos un intensivo análisis físico-quimico (distorsión de enlaces, IR, Raman, etc...) en donde estudiamos el efecto que tienen los diferentes ligando, desde el mas simple como el Hidrogeno hasta ligandos complejos como el Adamantil sobre la propia estructura. En el trabajo se encuentra que para la estructura mas pequeña $Au_{11}(SR)_{9}$ contiene un core central de $Au_3$ en forma triangular, siendo el core mas pequeño encontrado y que difiere al reportado en la literatura como $Au_4$ en forma de tetraedro. Por todos estos motivos, este trabajo tiene resultados interesantes y nuevos, ademas que los mismos ya han sido sometidos al escrutinio y actualmente se encuentra publicado en una revista científica.$^1$ 1.- Cárdenas CE, Tlahuice-Flores A. On the structure of Au11(SR)9 and Au13(SR)11 clusters. Phys Chem Chem Phys. 2021 Sep 15;23(35):19636-19646. doi: 10.1039/d1cp02332b. PMID: 34524294.

Non-covalent interactions as design principle for novel materials

Macrocyclic arene compounds have played a fundamental role in the development of receptors, sensors, and conductive materials, to name a few. Research on these systems have laid the foundations to explore and establish non-covalent interactions, e.g., hydrogen bonding, π···π stacking, C–H···π interactions. My research group has taken the basic principles of macrocyclic arenes to design architectures enforcing metal–metal interactions towards the activation of small molecules, scaffolds capable of tubularly contorting aromatic systems, and frameworks able to bind anionic species for environmental remediation, all while retaining the intrinsic non-covalent interaction properties of these systems. Herein, I will abound in our progress in each of these areas constantly crossing boundaries of several scientific fields.

El rol de los desplazamientos atómicos térmicos en la termodinámica de fonones de metales con la estructura cúbica centrada en el cuerpo

Los átomos de un sólido en equilibrio termodinámico adoptan la estructura que minimiza su energía libre, que consiste de contribuciones energéticas y entrópicas. No todos los detalles de las diferentes contribuciones se conocen bien, y la mayoría no son computacionalmente baratas de estudiar, particularmente a temperatura finita. Sin embargo, la estructura determina las propiedades del material y predicciones precisas harían posible el desarrollo de tecnologías transformacional como el diseño computacional de materiales. En esta platica describiré la metodología computacional que hemos desarrollado o adaptado en mi grupo para calcular fonones y entropía fonónica a partir de simulaciones de dinámica molecular de primeros principios a un costo computacional razonable, y proveeré resultados sobre la dinámica reticular de Fe, FeV, y Ta con estructura cúbica centrada en el cuerpo a alta presión y temperatura, particularmente acerca de los fonones acústicos transversales. Estos modos son estabilizados por el magnetismo en fierro puro bajo condiciones ambiente; mostraré que también son estabilizados por los desplazamientos atómicos térmicos en las condiciones de presión y temperatura que se encuentran en el núcleo de la Tierra. Las simulaciones del FeV hechas con la teoría del funcional de la densidad predicen una transición de fase inducida por presión que no observamos experimentalmente, pero un estudio más sofisticado de los fonones muestra que el magnetismo y los desplazamientos atómicos térmicos estabilizan la estructura cúbica incluso a temperaturas criogénicas. Finalmente, mostraré que es necesario incluir desplazamientos atómicos térmicos en el estudio de la dinámica reticular del tántalo para predecir con precisión el comportamiento de la temperatura del parámetro de Gruneisen.

Tecnologías de Deposición para Espejos de Bragg: Hacia el desarrollo de detectores en chip

Las películas delgadas ofrecen una amplia gama de ventajas en control óptico y flexibilidad de diseño para abarcar diversas aplicaciones, pero también presentan desafíos en uniformidad, control de procesos y costos. En este estudio abordamos la deposición de películas multicapas con tres técnicas: evaporación con haz de electrones, sputtering y deposición química de vapor a baja presión (LPCVD) y evaluamos su aplicabilidad para un espejo de Bragg formado por multicapas de nitruro de silicio (Si3N4) y óxido de silicio (SiO2). Mediante el análisis de tasas de deposición, espesores, homogeneidad, índices de refracción y rugosidad proponemos la técnica óptima para la obtención del espejo de Bragg. Al considerar además costos, escalabilidad y compatibilidad con circuitos integrados estándar este trabajo de investigación sienta las bases para el desarrollo de un sistema “laboratorio en chip” de monitoreo de aguas contaminadas en la Cuenca del Alto Atoyac, basado en la integración de espejos de Bragg en un circuito electrofotónico.

Estructuras $0D$ de $X_{20}C_{48}Y_{12} (X= Sc, Ca, Ti, V, Y= C, P, N)$ interaccionando con moléculas contaminantes $NO_{x}, CO_{x}, SO_{x} (X= 1, 2)$

Mediante cálculos DFT se estudiaron una nueva combinación de Volleyballenos, remplazando los átomos de $Sc$ por átomos de $Ca, Ti$ y $V$. Siendo más estables cuando presentan defectos en su estructura $0D$. Además, se analizo la reactividad de los Volleyballenos $X_{20}C_{48}Y_{12} (X= Sc, Ca, Ti y V; Y= C, P, N)$ con moléculas contaminantes como $NO_{x}, CO_{x}$ y $SO_{x} (X= 1, 2)$, mostrando una alta reactividad en cuanto a la adsorción de las moléculas se refiere. Solo en el caso de la estructura $Sc_{20}C_{48}N_{12}$ se presenta disociación de los compuestos $NO, SO$ y $SO_{2}$, mientras que la estructura $Ti_{20}C_{60}$ adosorbe a las moléculas de $NO, SO_{x}$ y $CO_{x} (X= 1,2)$.

Photocatalytic CO$_2$ Reduction and water splitting of 2D Janus-type by using density functional theory

Janus and non-Janus monolayers is one of the transformations of the 2D materials viz present an exceptional opportunity to control and manipulate their physical properties. Herein, we predict a two dimensional Noble-Metal Chalcogenides (NMCs) materials A$_2$B (A = Ag, Au and B = S, Se) through first-principles calculations. The Ab initio molecular dynamics simulations demonstrate that these monolayers possess excellent dynamic and mechanical stabilities. According to that, a combination of Janus and non-Janus of NMCs monolayers and heterobilayers was studied. The band gap values of $\alpha$ or $\beta$ phases calculated at the HSE06 level is between 1.35 and 3.70 eV. A high optical absorption around 4.5×10$^{5}$ cm$^{-1}$ and high anisotropic carrier mobility ~10$^{5}$ cm$^{2}$ V$^{-1}$s$^{-1}$ was observed, in which indicate that they may shine in the next generation of electronic and optoelectronic devices. All of these explorations not only enhance the types of 2D materials but also provide a structural reference for designing new combination on the molecular level. Narrow band gap and high carrier mobile charge, help to enhance the light absorption and promote photoinduced carriers transport in the photocatalysts to improve the photocatalytic activity for CO$_2$ Reduction and water splitting.

Síntesis y caracterización de películas delgadas de Al y aleación Al-Cr crecidas mediante sputtering

En este trabajo se estudia la dependencia de la estructura cristalina, la morfología y las propiedades ópticas de películas delgadas de aluminio y de aleación Al-Cr depositada sobre sustratos de vidrio mediante la técnica de sputtering con magnetrones y fuente de radiofrecuencias utilizando un target de aluminio en ambiente de Ar. Las películas de Al-Cr se realizaron mediante cosputtering donde los magnetrones formaban un ángulo de 45 grados. Para el estudio de las propiedades cristalinas de las películas se utilizó XRD. Utilizamos AFM para determinar la rugosidad y el espesor de las muestras, y con UV-Vis estudiamos sus propiedades ópticas. Para las películas de Al se obtuvo un aumento del tamaño de cristalito y disminución del microstrain al aumentar el tiempo de depósito, lo mismo sucedió al aumentar la potencia y disminuir la distancia target-sustrato. La rugosidad y el espesor de las películas aumentaron a mayor potencia.

Influencia de condiciones electroquímicas y microestructurales en las propiedades magnéticas de arreglos de nanoalambres de Ni embebidos en alumina porosa

La búsqueda de nuevos materiales con propiedades magnéticas aumentadas se encuentra en el centro de una intensa actividad científica debido a sus aplicaciones en la espintrónica, dispositivos lógicos, sensores magnéticos y dispositivos de hiperfrecuencias. Una estrategia bien conocida para obtener materiales con anisotropía magnética elevada consiste en alear y dopar metales de transición con otros elementos, como por ejemplo las aleaciones basadas en Fe y Co y de los ferromagnetos basados en tierras raras. Debido a esto, existe un interés considerable en el desarrollo de materiales magnéticos a base de elementos de bajo costo y más abundantes. Una alternativa interesante ha sido el aprovechamiento de otras fuentes de efectos magnéticos como la magnetostricción para aumentar y controlar la anisotropía magnética. En arreglos de nanoalambres de níquel fabricados por electrodeposición en membranas porosas de alúmina aparece una contribución de origen magnetoelástico. La reducción del diámetro y el confinamiento estructural de los nanoalambres en la escala de algunas décimas de nanómetros dan como resultado la aparición de efectos magnetoelásticos que aumentan significativamente la anisotropía magnética efectiva [1,2]. En este trabajo se discuten resultados recientes sobre el control de dicha contribución de anisotropía magnética mediante distintas estrategias como el cambio en las dimensiones de los nanoalambres, las condiciones electroquímicas de su crecimiento y la naturaleza del medio nanoporoso que los contiene. Referencias [1] J. De La Torre Medina et al.: Nanotechnology 27, 145702 (2016). [2] J. Almazán-Celis et al.: J. Magn. Magn. Mater. 529, 167860 (2021). Agradecimientos El apoyo financiero fue proporcionado por el Fondo Belga para la Investigación Científica (F.R.S.-FNRS). F.A.A. es Investigador Asociado del F.R.S.-FNRS. y J.d.l.T.M. agradece al CONAHCYT por el apoyo financiero a través del Proyecto No. A1-S-9588.

SÍNTESIS DE NANOFIBRAS CONDUCTORAS CON INCORPORACIÓN DE NANOPARTÍCULAS MAGNÉTICAS DE $SrFe_{12}O_{19}$ POR LA TÉCNICA DE ELECTROHILADO

En este trabajo de investigación, se lleva acabo la síntesis de nanopartículas de tipo ferromagnético mediante la técnica de Pechini, con el propósito de incorporarlas en el interior de nanofibras poliméricas, fabricadas mediante la técnica de electrospinning. Esta técnica se emplea para producir micro y nanofibras, donde se aplica un campo eléctrico para estirar el chorro del polímero y así producir las fibras, las cuales son depositadas sobre un sustrato. Las nanofibras exhiben una elevada área superficial debido a su reducido diámetro, lo que les confiere un gran interés tecnólogico, y sus aplicaciones científicas se consideran para la obtención de nuevos materiales avanzados. Se realizó la caracterización estructural de las muestras obtenidas mediante difracción de Rayos X (DRX), para posteriormente ajustar los datos mediante refinamiento Rietveld. Asimismo, se estudia su morfología utilizando microscopía electrónica de Barrido (SEM) y microscopía electrónica de transmisión (TEM). Se analizan también sus propiedades magnéticas y su conductividad eléctrica.

Efecto de la incorporación de Dy$^{3+}$ sobre las propiedades luminiscentes de nanopartículas de Mn:ZnS

El sulfuro de cinc (ZnS) exhibe un comportamiento luminiscente relativamente brillante en la región azul. Sin embargo, esta banda de luminiscencia puede modificarse debido a defectos intrínsecos. Por otro lado, este semiconductor puede usarse como matriz hospedante de iones de metales de transición o elementos lantánidos produciéndose la emisión de luz en otras bandas del espectro óptico. En particular, iones Mn $^{2+}$ ($^3$d$_5$ ) se sustituyen parcialmente por iones Zn 2+ ($^3$d$_10$) dando como resultado una emisión en la banda amarilla. Por otro lado, se ha demostrado que el dopaje con iones trivalentes tiene efecto en el aumento de la emisión luminiscente del ZnS. En este trabajo se reporta el estudio de las propiedades luminiscentes de nanopartículas de ZnS, ZnS:Mn$^{2+}$ y ZnS:(Mn$^{2+}$,Dy$^{3+}$) con estructura cúbica que fueron sintetizadas por el método de coprecipitación a 70 °C y posteriormente tratadas térmicamente a 300 °C en atmósfera de argón. El análisis morfológico reveló la formación de nanopartículas de ~5 nm mientras que el estudio por espectroscopía UV-vis indicó que la brecha energética de todas las muestras coincide con la brecha del ZnS en bulto. De acuerdo con el estudio de fotoluminiscencia, las nanopartículas de ZnS exhiben una banda de emisión centrada en 540 nm asociada a un exceso de azufre en el contenido de las muestras, mientras que al incorporar iones de Mn$^{2+}$ se produce una nueva banda centrada en 602 nm asociada a la transición de espín prohibida $^4$T$_1$→$^6$A$_1$. Con la inserción de Dy$^{3+}$, la intensidad fotoluminiscente de la banda centrada en 602 nm incrementó hasta en un 70% para las muestras sin tratamiento térmico, mientras que las muestras tratadas térmicamente experimentaron un incremento de luminiscencia de 300%. Estos resultados proveen un enfoque simple para la obtención de nanopartículas con emisión en la banda amarilla que pueden dispersarse fácilmente en diferentes medios.

Síntesis verde de nanopartículas de óxido de zinc a partir de flores de bugambilia como fertilizante alternativo para cultivos hidropónicos

La agricultura tradicional se enfrenta a limitaciones en zonas con escasa fertilidad del suelo. Este proyecto explora una solución más ecológica: nanopartículas de óxido de zinc (NPs de ZnO) biosintetizadas a partir de hojas de Bougainvillea glabra. Estas nanopartículas podrían actuar como catalizadores de la fotosíntesis en lechugas cultivadas hidropónicamente (Lactuca sativa L. var. longifolia), logrando así un crecimiento mayor y más rápido. Esta investigación fusiona la hidroponía con la nanotecnología, ofreciendo potencialmente un enfoque agrícola sostenible para entornos difíciles. Para ello, el proyecto desarrolla un método sencillo y ecológico de biosíntesis de NP de ZnO. Las propiedades y la estructura de las nanopartículas se analizaron mediante técnicas de difracción de rayos X (DRX) y microscopía electrónica de barrido (MEB). Este proyecto se ajusta a los Objetivos de Desarrollo Sostenible número 2 (Hambre Cero) y número 9 (Industria, Innovación e Infraestructura).

Efecto de la concentración de cloro en las propiedades luminiscentes de perovskitas de Cs$_2$ZrCl$_6$

Actualmente los dispositivos optoelectrónicos constituidos por perovskitas a base de plomo son fabricados por métodos simples y se aplican eficientemente. Sin embargo, científicamente se realizan esfuerzos de investigación en perovskitas sin plomo y existen desafíos para sintetizar este tipo de materiales en diferentes formas como películas delgadas o polvos, que puedan integrarse directamente en dispositivos. En esta investigación se reporta la síntesis por el método simple de coprecitación y el análisis de microcristales de perovskitas de Cs$_2$ZrCl$_6$ sin plomo. A través de microscopia electrónica de barrido y EDS se estudió la morfología, tamaño y composición de las muestras donde se encontró la formación de estructuras aglomeradas con tamaños en el rango de 1-3 micrómetros. Los espectros de fotoluminiscencia exhibieron dos emisiones, la emisión azul típica a 462 nm y otra emisión amarilla a 564 nm, la cual aumenta de intensidad al aumentar la concentración de cloro en las muestras. Este incremento de la emisión amarilla en las perovskitas Cs$_2$ZrCl$_6$ se atribuye al cambio de estequiometria en las diferentes muestras. Adicionalmente, se presenta un análisis de los procesos de recombinación radiativos propuesto para este sistema y un estudio del decaimiento de las dos emisiones mediante la espectroscopia de luminiscencia resuelta en el tiempo. Finalmente, el análisis de las coordenadas de cromaticidad mostró una sintonización de regiones azules a una emisión blanca fría. Este tipo de perovskitas se podría aplicar en sistemas de iluminación de luz blanca sintonizable.

Investigación computacional de los plasmones superficiales y las transiciones interbanda de las películas delgadas de cobre producidas mediante depósito láser pulsado

Se produjeron películas delgadas de cobre sobre sustratos dieléctricos mediante la técnica de depósito láser pulsado. Se observaron diferentes morfologías y distintos comportamientos de la absorción de luz que dependen de los parámetros del depósito láser. Se exploran dichas propiedades ópticas, en particular la relación entre la transición interbanda de las nanopartículas de cobre y el plasmón de superficie. Cálculos electromagnéticos usando las aproximaciones de dipolo discreto y el método de momentos explican cualitativamente las observaciones experimentales. Se discuten las semejanzas y diferencias entre los experimentos y los cálculos numéricos.

Nanocompositos Magneto-Fluorescentes y Biocompatibles Basados en Magnetita Recubierta con Dióxido de Silicio, Puntos Cuánticos y Quitosano para la Purificación de Agua y Detección de Metales Pesados

En este trabajo, reportamos la síntesis de nanocompositos magnéticos, luminiscentes y biocompatibles basados en magnetita (Fe3O4) recubierta con dióxido de silicio (SiO2), puntos cuánticos de teluro de cadmio (CdTeQDs) y quitosano (Chitosan) utilizando métodos químicos. La morfología y el tamaño aproximado de estos nanomateriales se determinaron mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) y microscopía electrónica de transmisión (TEM). Además, difracción de rayos-X (XRD) fue utilizada para confirmar las estructuras cristalinas de cada fase y para determinar el tamaño de los nanocristalitos de Fe3O4 y CdTeQDs. Las propiedades ópticas de los nanocompuestos se caracterizaron mediante espectroscopia ultravioleta-visible (UV-vis) y fluorescencia, identificando los picos de máxima absorbancia y emisión. Las pruebas de viabilidad se realizaron utilizando el ensayo MTT en células de cáncer de colon (Caco-2). Los resultados demuestran que el nanocompuesto exhibe una buena biocompatibilidad a una concentración de 1 mg/mL en una dosis máxima de 10 µL, una alta respuesta magnética en presencia de un campo magnético externo y fluorescencia, lo que sugiere su potencial aplicación en la nanobiotecnología. Finalmente, los nanocompositos se probaron en soluciones acuosas con diferentes concentraciones de iones de metales pesados, mostrando capacidades de detección y purificación.

Estudiando la interacción electromagnética entre electrones rápidos y nanopartículas

Desde su descubrimiento, los electrones han sido ampliamente utilizados para obtener información de la naturaleza y propiedades de la materia condensada y materia blanda. Hoy en día, el uso de los microscopios electrónicos se ha popularizado en diversos campos, y los haces de electrones representan una poderosa herramienta para la manipulación precisa de estructuras a la nanoescala. En microscopios modernos, los electrones son acelerados hasta alcanzar energías del orden de 400 keV (equivalente a 0.8 veces la rapidez de la luz), con capacidades de enfocamiento del haz electrónico de menos de un angstrom, así como de analizar la energía perdida por los electrones al interactuar con la materia de unos pocos mili eV. Desde el punto de vista tanto teórico como experimentalmente, se ha observado que estos electrones son capaces de ejercer fuerzas y torques sobre nanopartículas, constituyendo la base de novedosas técnicas de manipulación, resaltando entre ellas la denominada pinzas electrónicas, en analogía al bien establecido campo de pinzas ópticas. En este trabajo presentaré un resumen de los resultados más relevantes que hemos obtenido en mi grupo de investigación en más de una década, en relación a la transferencia de momento lineal y angular cedido por electrones relativistas a nanopartículas, tanto plasmónicas como dieléctricas, con tamaños abarcando prácticamente toda la nanoescala. Para concluir, presentaré nuestros avances en las investigaciones actuales que involucran la consideración de funciones dieléctricas que describen a los metales con una lo localidad espacial , así como la relación de la transferencia de momento con la reacción de radiación.

Principles on the electronic structure and optical response of heterobimetallic M-Au/Ag(CN)$_{2}$-based coordination polymers (M = Mn, Co, Ni, Zn and Cd)

The electronic structure and derived optical properties of five synthesized Metal-Dicyanoaurates(I), (K)M[Au/Ag(CN)$_{2}$], (M = Mn, Co, Ni, Zn and Cd) coordination polymers are described from a combined experimental analysis and theoretical study based on density functional theory. In this sense, the topological features that influence the electronic structure, which in turn give rise to the electronic transitions associated to the band gap energy, are studied from first principles calculations and electronic spectroscopy. It is described the impact that gold and silver(through spin-orbit coupling and aurophilic interactions) have on the electronic transitions that originate the optical properties. The calculated projected density of states and band dispersion diagrams shed light on the molecular orbital distribution and the role of Au(CN)$_{2}$ and Ag(CN)$_{2}$ molecular blocks as the origin of the optical properties. Infrared, Raman and Ultraviolet-Visible spectroscopical analysis reveal the role that charge transfer interactions, of Metal $\rightarrow$ Ligand and Metal $\rightarrow$ Metal nature, have on the electronic behavior within the solids through its association with the polarizing power of the transition metals and gold/silver atoms.

Estudio DFT-D de un nuevo alótropo de nitruro de carbono 2D reaccionando con contaminantes

En este trabajo, se estudia la reacción química de un nuevo alótropo bi-dimensional de nitruro de carbono con moléculas contaminantes utilizando la Teoría del Funcional de la Densidad corregida por Dispersión (DFT-D). El objetivo principal es determinar la capacidad de la mencionada estructura 2D como plataforma para adsorber moléculas contaminantes. Nuestros resultados respaldan la eficacia de una estructura 2D dopada con titanio como un sistema prometedor, evidenciado por los valores obtenidos de energía de adsorción, energía de cohesión, distancias de enlace, estructura electrónica de bandas y densidad de estados.

Materiales Cerámicos de Alta-Entropía: Una aproximación hacia el desarrollo de Materiales Avanzados

En 2004 dos grupos de investigadores de manera simultanea encontraron que era posible estabilizar una fase cristalina en aleaciones metálicas si se mantenían dos condiciones básicas: incrementando el desorden composicional en relaciones equimolares en un sitio especifico de la red cristalina y minimizando la dinámica configuracional a primeros vecinos a través de las reglas de Hume-Rothery [1, 2]. 10 años después de esos acontecimientos, este enfoque de investigación se extrapolo hacia materiales cerámicos funcionales el cual ha ido creciendo en diversos grupos de investigación, aplicándose a una cantidad diversa de materiales funcionales en los diferentes campos de investigación [3]. En este trabajo de investigación se presenta los avances que hemos obtenido al aplicar este enfoque de alta entropía en materiales ferroeléctricos y magnéticos [4] con desorden composicional en sitios A y B de la estructura cristalina tipo perovskita. [1] Yeh JW, Chen SK, Lin SJ, et al. Adv Eng Mater. 2004;6:299–303. [2] Cantor B, et al. Mater Sci Eng, A 2004;375–377:213–8. [3] C. M. Rost et al. Nat. Commun. 6 (2015) 8485; S. Jiang, T. Hu et al. Scripta Materialia 142 (2018) 116–120 [4] A. Durán et al. enviado a Materials Horizon (RSC) Agradecimientos: A. Durán, agradece el proyecto No. IN-103623 (PAPIIT-DGAPA). C. Herbert y J. G. Posadas agradecen al CONAHCyT por la beca otorgada.Un agradecimiento especial a la UABC por el apoyo de DRX. Se agradece la asistencia técnica de P. Casillas.

Deposición de Películas Delgadas de $TiO_2$ mediante Sputtering DC con potenciales aplicaciones en dispositivos autolimpiables

El Dióxido de Titanio (TiO2) es reconocido por sus propiedades fotocatalíticas, las cuales se derivan de su capacidad para absorber radiación UV y generar pares electrón-hueco, conocidos como excitones. Estos pares fotoinducidos pueden participar en reacciones redox, lo que conduce a la descomposición de contaminantes orgánicos en sustancias más simples y menos tóxicas. Estas propiedades hacen del TiO2 un excelente candidato para aplicaciones de autolimpieza [Wang, 2020], lo que ha generado gran interés en la comunidad científica y en la industria. Las películas delgadas de TiO2 ofrecen una solución prometedora para la limpieza y descontaminación de superficies, lo que resulta especialmente relevante en entornos urbanos e industriales, donde la presencia de agentes contaminantes es común [Vahl, 2019]. En este proyecto se analizaron y compararon las propiedades ópticas, morfológicas y estructura cristalina de películas delgadas de TiO2 depositadas por sputtering DC. Una ventaja importante del sputtering DC es su capacidad para depositar materiales de alta pureza y calidad, relativamente, otorgando un control preciso de las propiedades del material. La importancia de este proyecto recae en los resultados obtenidos como consecuencia de variar el tipo de sustrato y el tiempo como parámetro de depósito, obteniendo así películas delgadas con diferentes espesores y estructuras cristalinas impactando directamente en el cambio de sus propiedades. Para la caracterización se utilizó espectroscopía UV-vis para analizar sus propiedades ópticas y calcular su band gap; microscopía de fuerza atómica (AFM) para el análisis morfológico y topológico; y difracción de rayos-X (XRD) para el análisis de la estructura cristalina. Los resultados obtenidos muestran gran potencial para su aplicación como recubrimientos de autolimpieza eficientes y duraderos con aplicaciones en los campos de arquitectura, infraestructura médica, automoción y protección del medio ambiente, entre otras.

Síntesis de nanopartículas de oro utilizando un reactor continuo de tanque agitado

Es bien conocido que las nanopartículas de oro presentan interesantes propiedades ópticas, por lo que su aplicación se ha extendido a distintas áreas del conocimiento, que van desde la fotocatálisis hasta la hipertermia, lo que ha dado lugar a la necesidad de producción a escala de dichas nanopartículas. No obstante, su síntesis suele realizarse en reactores tipo batch, lo que dificulta su escalamiento. Por lo anterior, en el presente trabajo se propone la construcción de un reactor continuo de tanque agitado para la síntesis de nanopartículas de oro esféricas. Para ello, se emplearon bombas peristálticas y la plataforma Arduino para controlar la concentración de los precursores químicos a través de la manipulación de sus flujos. La caracterización óptica de las nanopartículas utilizando espectroscopia UV-Vis sintetizadas en continuo muestra resultados similares a las nanopartículas obtenidas utilizando síntesis por lotes.

MAGNETIZACIÓN REVERSIBLE DESDE YbCrO3 HASTA LA CERÁMICA DE ALTA ENTROPÍA Yb0.2Tm0.2Gd0.2Ce0.2La0.2CrO3

Los sistemas que presentan un desorden multicomponente o también llamados de alta entropía han despertado un enorme interés científico durante la última década, enfocándose principalmente en el diseño personalizado de materiales con la finalidad de explorar si las propiedades existentes se multiplican, decrecen, desaparecen o aparecen nuevas propiedades físicas. Este concepto fue primariamente introducido en materiales metálicos y posteriormente introducido en sistemas complejos como los óxidos tipo perovskita (ABO3) [1,2]. Una familia de óxidos de especial interés son las ortocromitas de tierras raras, las cuales exhiben fenómenos magnéticos peculiares como la magnetización reversible bajo el régimen de enfriamiento con campo, tal como se ha observado en los compuestos simples YbCrO3, TmCrO3, GdCrO3, CeCrO3. Este comportamiento ha sido atribuido a la generación de un campo interno debido a la interacción de intercambio (Jexch) entre las subceldas de las tierras raras (TR) y el metal de transición (Cr) [3]. En el presente trabajo se reporta el diseño de monofases de ortocromitas bajo el enfoque de alta entropía mediante la técnica de síntesis por coprecipitación. Los compuestos a estudiar tienen formula química YbCrO3, Yb0.5Tm0.5CrO3, Yb0.3Tm0.3Gd0.3CrO3, Yb0.25Tm0.25Gd0.25Ce0.25CrO3, Yb0.2Tm0.2Gd0.2Ce0.2La0.2CrO3. Así mismo, los estudios microestructurales (TEM) muestran una distribución homogénea de los cationes involucrados y con tamaño de partícula cercanos a 100 nm. La fase simple se mantiene a medida que el desorden catiónico se incrementa y la estructura cristalina fue resuelta por el método de Rietveld. Finalmente, los resultados obtenidos de las propiedades magnéticas muestran que la magnetización reversible se mantiene tanto en los sistemas de baja entropía, mediana y alta entropía; este fenómeno es analizado mediante el modelo de Cooke. [1] Rost, C. M. et al. Nat. Commun.(2015) [2] Jiang, S. et al.Scr. Mater.(2018) [3] AH Cooke et al .J Phys C.(1974)

Síntesis y propiedades electroquímicas de LiCoO2, LiMn2O4 y LiFePO4

En este trabajo se presentarán diversas metodologías de síntesis para producir materiales catódicos bien establecidos en la industria y esfuerzos de investigación en relación con la realización de baterías de iones de litio de distintas generaciones: primera generación (LiCoO2 y LiMn2O4) y de última generación (LiFePO4, todavía en etapa de investigación). Asimismo, se discutirán sus respectivas propiedades electroquímicas determinadas tras la confección de medias celdas catódicas en atmosfera inerte y con Li metálico como contraparte anódica. Las metodologías de síntesis involucradas básicamente competen a reacciones de estado sólido y síntesis hidrotermal, en tanto que como técnicas de caracterización estándar de los compuestos obtenidos son Difracción de Rayos X, Fluorescencia de Rayos X y Espectroscopía Raman. La motivación de la presente contribución es la de mostrar una capacidad doméstica o local en lo que respecta al procesamiento oportuno de arcillas ricas en Litio (recolectadas en subsuelo mexicano) para lograr el objetivo de manufacturar un muy importante bloque principal de dispositivos de almacenamiento de energía, es decir, los materiales catódicos con base en Li.

Redes nanoestructuradas tipo ópalos inversos decoradas con hidróxidos de manganeso para electrodos supercapacitivos

Debido a la creciente demanda mundial de energía, actualmente se realizan cada vez más esfuerzos para mitigar el impacto del uso de los combustibles fósiles mediante el diseño y desarrollo de tecnologías alternativas basadas en fuentes de energía renovables [1]. Sin embargo, el desarrollo de sistemas de recolección de este tipo de energías requiere el uso de medios de almacenamiento de energía con características de entrega de potencia específicos. Entre los medios de almacenamiento de energía, los supercapacitores han recibido especial atención debido a que cierran la brecha entre las baterías y los capacitores convencionales [2]. La búsqueda de medios de almacenamiento de energía simples, confiables y de bajo costo se ha enfocado en el desarrollo de sistemas electroactivos a base de materiales abundantes y con rendimiento electroquímico mejorado. En el presente trabajo se discute el comportamiento electroquímico de electrodos activos (Mn-LH@Ni-IO) hechos de redes tridimensionales tipo ópalos inversos de Ni (Ni-IO) decorados con hidróxidos simples de Mn (Mn-LH) crecidos por electrodeposición. Particularmente se ha investigado la influencia del espesor de la capa activa de Mn y del espesor del colector de corriente de Ni en el comportamiento electroquímico por medio de mediciones de curvas de voltametría cíclica y de carga/descarga galvanostática. A partir de estas mediciones se ha logrado determinar parámetros como la capacitancia específica, las densidades de potencia y energía, así como de la capacidad de retención y la eficiencia coulómbica. Lo anterior ha demostrado que los electrodos Mn-LH@Ni-IO son de potencial interés para el desarrollo de sistemas supercapacitivos con rendimientos electroquímicos importantes. Referencias [1] A. A. Kebede et al.: Renewable Sustainable Energy Rev. 159, 112213 (2022). [2] J. Gong et al.: Nanomaterials 12, 2514 (2022). Agradecimientos Se agradece al Proyecto IN111922 del programa UNAM DGAPA-PAPIIT por el apoyo financiero.

Crecimiento y caracterización de películas delgadas de ZnO-Al mediante pulverización catódica asistida por radiofrecuencia

Los materiales de baja dimensionalidad son particularmente adaptables y consecuentemente muy atractivos para una gran cantidad de aplicaciones, como lo son barreras de difusión y capas de pasivación en circuitos integrados CMOS, dispositivos transparentes de memoria no volátil, circuitos fotónicos integrados, dispositivos electroluminiscentes y guías de onda. En cuanto a las guías de onda, la arquitectura más simple es la guía de onda plana, en donde un par de películas delgadas de revestimiento confinan por la parte superior e inferior a la capa central, que es la que realiza el guiado óptico. La diferencia relativa entre los índices de refracción de las capas de revestimiento y la capa de guiado se conoce como \textit{contraste de índice}. Por sus potenciales aplicaciones. El conocimiento de las propiedades de interés de un sistema, permitirá la predicción el diseño y depósito de materiales de baja dimensionalidad con reproducibilidad en sus índices de refracción. Esto permite mejorar el entendimiento de la respuesta de materiales de baja dimensionalidad a campos electromagnéticos externos, clave para predecir y optimizar las propiedades ópticas y electrónicas de los materiales de interés. En este trabajo se presentan resultados de crecimiento de películas delgadas de ZnO-Al, fabricadas por medio de la técnica de sputtering y caracterizadas por medio de técnicas XRD, de resistencia de capa, factor de mérito y efecto Hall clásico.

Consolidantes nanoparticulados derivados del cascarón de huevo para la conservación del mármol con aplicaciones en patrimonio Cultural

Se investigó el uso de consolidantes para preservar el patrimonio cultural, enfocándose en el mármol, material constructivo de varios monumentos y edificios históricos como el Palacio de Bellas Artes, CDMX, el cuál es susceptible a la contaminación, cambio climático y lluvia ácida. Se desarrollaron consolidantes basados en nanopartículas de hidroxiapatita e hidróxido de calcio. Para ello se sintetizaron nanopartículas de hidróxido de calcio (tamaño promedio de 49 nm) a partir de la calcinación del cascarón de huevo. Parte de estas nanopartículas se mezclaron con ácido fosfórico para crear nanopartículas de hidroxiapatita (tamaño promedio de 53 nm). Se crearon soluciones híbridas con distintas proporciones de estas nanopartículas en alcohol isopropílico y quitosano comercial (Sigma Aldrich) en ácido acético al 1%. Estos tratamientos se aplicaron a muestras de mármol pulido y otras con la superficie deteriorada, evaluando su efectividad mediante pruebas de colorimetría, microscopía, dureza y adherencia. Los resultados mostraron un incremento del 10% en la dureza superficial, mejora en la cohesión de la superficie, y reducción del 60% en la cantidad de material disgregado. Además, los tratamientos con quitosano proporcionaron brillo sin afectar el color de los bloques de mármol. La aplicación de estos consolidantes logra mejorar las propiedades mecánicas del mármol sin alterar el color original, además de emplear deshechos agroindustriales como el cascarón de huevo, por lo que los posiciona como una opción prometedora para la preservación del patrimonio cultural. Agradecemos al CONAHCYTC beca posdoctoral 132061.

Estabilidad del efecto Hall cuántico con orbitales no ortogonales

Se estudian los efectos del traslape entre orbitales adyacentes sobre la transición metal aislante del modelo de Harper. Partiendo del Hamiltoniano para un electrón en una malla cuadrada bajo la acción de un campo magnético, se encuentra que la transición se suaviza debido a la no ortogonalidad de la base, dando lugar a una región de fases mixtas. Se presenta una descripción analítica y numérica.

Estudio de propiedades magnéticas de nanopartículas bimetálicas $Fe_{0.14}Pt_{0.86}$ sintetizadas por reducción química a alta presión de hidrógeno

El interés en el platino como el mejor catalizador ha impulsado la necesidad de comprender y mejorar sus propiedades catalíticas. Este proyecto tuvo como propósito la creación de nanopartículas bimetálicas tipo aleación magnética de platino-hierro. Con este fin, se realizó la síntesis de nanopartículas bimetálicas de platino-hierro en diferentes intervalos de tiempo (6h, 12h, 24h, 48h y 72h) utilizando el método químico solvotermal y reducción química a alta presión de hidrogeno. Se determinaron las propiedades estructurales de las muestras sintetizadas mediante difracción de rayos X y microscopía electrónica de transmisión y barrido. Obteniendo aleaciones $Fe_{0.14}Pt_{0.86}$ con arreglo cristalino FCC y grupo espacial Fm-3m (225) con morfologías y tamaños a escala nanométrica distintos entre cada tiempo de síntesis. El estudio de las propiedades magnéticas de estas nanopartículas bimetálicas se realizó mediante espectroscopía Mössbauer, donde se determinó un comportamiento superparamagnético de las nanopartículas por la distribución de los átomos de hierro en la aleación. Análisis con el microscopio de fuerza magnética en su modo magnético (MFM) de nanopartículas depositadas en sustratos de silicio nos permitió observar la distribución de los dominios magnéticos en las nanopartículas sintetizadas.

Síntesis de sustratos híbridos nanoestructurados, análisis de sus propiedades estructurales, térmicas y sus aplicaciones biomédicas

En el presente trabajo se sintetizaron soportes híbridos nanoestructurados basados en PTFE y utilizando nanotubos de carbono como reforzante. La síntesis se realizó sin solventes o reactivos y asistida radiación de microondas en vacío de 10-3 Torr (ecofriendly síntesis), esto garantiza la limpieza de los materiales híbridos y reduce el número de procesos para las posibles aplicaciones. Los materiales obtenidos se caracterizaron en su estructura, su estabilidad térmica, además de obtener la razón de composición porcentual entre la matriz y el reforzante. Los soportes híbridos se sometieron a diferentes tratamientos: oxidación de grupos carboxílicos y funcionalización con grupos amina. Se realizaron diferentes pruebas de citotoxicidad, adhesión celular, función y proliferación celular. Los resultados obtenidos muestran que los materiales híbridos son biocompatibles, preservan las funciones celulares y una muy buena adhesión celular, por lo que los hace excelentes candidatos para aplicaciones biomédicas, desde la contención de órganos hasta la bioingeniería de regeneración de tejidos.

Interacción entre una nanopartícula y un electrón relativista: fuerzas en el tiempo

En este trabajo se presentan expresiones semianalíticas para calcular la fuerza dependiente del tiempo que experimenta una nanopartícula esférica de radio arbitrario, asociada al campo electromagnético que esparce al interactuar con un electrón que se mueve con velocidad relativista constante y con un parámetro de impacto fijo (distancia mínima entre el centro de la nanopartícula y la trayectoria del electrón). El electrón considerado corresponde a los electrones típicamente empleados en la microscopía de transmisión y barrido electrónico, donde los electrones pueden alcanzar una rapidez de hasta 0.83 veces la rapidez de la luz ($\sim$0.40 MeV). Previamente, se ha estudiado la fuerza dependiente del tiempo bajo la aproximación dipolar eléctrica. En este trabajo, se muestran expresiones que consideran contribuciones multipolares de orden superior en términos de la integral de volumen del vector de Poynting, que se simplifican debido a la ortogonalidad de los armónicos esféricos vectoriales de manera análoga a las reglas de selección en la emisión espontánea de fotones por átomos excitados.

Girando nanopartículas mediante haces de electrones: impacto del tamaño, la forma y el material

En este estudio, investigamos la transferencia de momento angular de electrones rápidos a nanopartículas pequeñas no esféricas, así como a partículas esféricas en toda la nanoescala. Utilizamos la aproximación dipolar para modelar la interacción entre electrones rápidos y nanopartículas no esféricas, centrándonos en nanopartículas con geometrías esferoidales y poliédricas. Aplicamos electrodinámica clásica, considerando respuestas dieléctricas causales, y observamos cómo las propiedades geométricas de las nanopartículas influyen en la transferencia de momento angular. En particular, encontramos que los bordes más afilados de las nanopartículas poliédricas inducen desplazamientos al rojo significativos en las resonancias plasmónicas, afectando la magnitud de la transferencia de momento angular. En el caso de nanopartículas esferoidales, identificamos modos plasmónicos longitudinales y transversales, resaltando el papel de la geometría y la ruptura de simetría en la transferencia de momento angular. Para partículas esféricas, abarcamos toda la nanoescala utilizando materiales como aluminio tipo Drude y oro. El aumento del radio de las partículas esféricas incrementa la relevancia de órdenes multipolares superiores, modificando la transferencia de momento angular. Estos resultados contribuyen a una comprensión más profunda de la dinámica de la transferencia de momento angular en las interacciones electrón-nanopartícula y ofrecen perspectivas sobre cómo manipular nanopartículas mediante el control geométrico. Además, nuestros hallazgos tienen implicaciones importantes para la nanotecnología, incluyendo el desarrollo de pinzas electrónicas, el ensamblaje controlado de nanostructuras y el estudio de microfluidos a escala nanométrica.

Predicción de nuevas monocapas Janus de TMCSe(TM=Mn,Cr,Ni)​ semiconductores y metálicos: Estudio por la Teoría Funcional de la Densidad

Basados en la Teoría Funcional de la Densidad (DFT), estudiamos diez sistemas bidimensionales TMCSe (TM = Se, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn) con un grupo espacial P3m1. Solo tres estructuras resultaron ser dinámicamente estables: MnCSe, CrCSe y NiCSe, lo cual fue respaldado por cálculos de dispersión fonónica. Analizamos las propiedades de los sistemas propuestos mediante el cálculo de bandas electrónicas y la densidad de estados electrónicos. Además, se calcularon los mapas de potencial electrostático para describir la reactividad superficial en términos del potencial electrostático. Nuestros resultados muestran que CrCSe es un semiconductor con una brecha energética prohibida (bandgap) indirecta de 0.4 eV, NiCSe es un material metálico, mientras que la monocapa de MnCSe presenta características metálicas además de propiedades magnéticas, con una magnetización de 1.52 μB por celda unitaria, derivada de los Mn presentes que se alinean ferromagnéticamente entre sí, mostrados con las isosuperficies de espín. Posteriormente, se estudió la respuesta a la oxidación de las tres monocapas Janus y su impacto en la estabilidad y sus propiedades. Solo MnCSe resultó ser estable tras la oxidación. Mediante cálculos de bandas electrónicas, monitoreamos el efecto de la oxidación en sus propiedades. En conclusión, en este trabajo se proponen mediante cálculos de DFT tres nuevas monocapas estables, de las cuales MnCSe (metálica y magnética) sigue siendo estable tras ser funcionalizada con oxígeno.

ESTUDIO DEL EFECTO DE LA CONCENTRACIÓN DE NaBH4 Y DE AgNPs EN LA REDUCCION DE 4-NITROFENOL

Los catalizadores basados en nanopartículas de Ag (Ag NPs) han atraído una creciente atención en los campos de la electrónica, fotónica, biología y catálisis, entre otras. Los catalizadores basados en Ag-NPs se consideran muy prometedores para aplicaciones prácticas debido a sus fascinantes ventajas, por ejemplo, fácil preparación, coste relativamente bajo, baja toxicidad, alta actividad y buena estabilidad. En el caso de las reacciones de reducción catalizadas por Ag, las Ag-NPs suelen mostrar una mayor actividad. La reducción del 4-nitrofenol (4-NP) es una reacción modelo para probar la actividad catalítica de diferentes catalizadores. En este trabajo se presentan resultados de la reacción de hidrogenación del 4-NP para la formación de 4-aminofenol (4-AP) asistida con borohidruro de sodio (NaBH4) en ausencia y presencia de Ag-NPs. Se prepararon AgNPs esféricas de 15 nm de diámetro funcionalizadas con bis (p-sulfonatofenil) fenilfosfina (BSPP), las cuales presentan una carga superficial negativa. Los resultados de la reacción de hidrogenación de 4-NP (2 ml, 0.2 mM) en función de la concentración de NaBH4 y en ausencia de AgNPs mostraron constantes de velocidad desde 5.58x10-4 min-1 (NaBH4, 0.5 ml, 0.0002 M) hasta 45.4x10-4 min-1 (NaBH4, 0.5 ml, 0.2000 M). Los resultados de la actividad catalítica de la reacción de hidrogenación con AgNPs (1 g/ml) mostraron constantes de velocidad desde 10.1x10-3 min-1 (NaBH4, 0.5 ml, 0.0002 M y 0.125 ml de AgNPs) hasta 1.54 min-1 (NaBH4, 0.5 ml, 0.2000 M y 2.000 ml de AgNPs). Estos resultados muestran que al aumentar la concentración del agente reductor se incrementa la velocidad de reacción de la hidrogenación del 4-NP. Por otro lado, las AgNPs aumentan la velocidad de reacción de hidrogenación del 4-NP hasta casi 5 órdenes de magnitud.

Propiedades electrónicas de perovskitas dobles 2D

Durante los últimos años los avances tecnológicos han sido impactados en gran medida por el estudio de nuevos materiales los cuales presentan propiedades químicas, térmicas, electromagnéticas y ópticas, entre otras. Estas nuevas y mejoradas propiedades permiten aprovecharlas en dispositivos, siendo importante su estudio a fondo. En esta investigación teórica computacional nos adentraremos en las perovskitas dobles 2D y veremos cómo juegan un papel importante debido a que son estructuras libres de plomo y cuentan con grandes propiedades de absorción de la luz, proponemos que al utilizar funcionales tipo PBE+SOC (por sus siglas en inglés Perdew, Burke, Ernzerhof) con acoplamiento spin orbital por sus siglas en inglés SOC (Spin-Orbital-Coupling) es posible obtener cálculos más finos de band gap y como al variar sus iones presentan diferentes propiedades electrónicas y geométricas, ésta investigación se basa en cálculos DFT y sistemas periódicos, donde se utilizó Quantum ESPRESSO para realizar los cálculos.

El transistor en la evolución de la electrónica

Nuestras vidas se han rodeado de equipos tecnológicos, los cuales han evolucionado con el pasar de los años. Para llegar a estas tecnologías, se debe remontar desde el año 1782 cuando fue utilizado el término de “semiconductor” por el físico volta Alessandro, es desde este punto de partida de todos los descubrimientos de los semiconductores, ocurridos en el siglo XVIII al XX, llevó a la humanidad ha poder soñar con llegar al espacio. Con el descubrimiento del transistor en 1947 por los físicos John Bardeen, Walter H. Brattain y William B. Shockley, lo que significo en su época, la revolución de la electrónica. Con el descubrimiento del Transistor conllevo a los más grandes descubrimiento y desarrollos tecnológicos con el uso de los semiconductores. Además, desde este descubrimiento se revoluciono la industria de la electrónica y gracias a esto, la tecnología ha avanzado a pasos agigantados, logrando tener hoy en día equipos de tamaños relativamente pequeños, desarrollar sistemas de comunicaciones eficientes y poder llegar a lugares inimaginables por el hombre. Es así como en el siglo XXI ya se habla de la nanotecnología y nanociencias; y se está utilizando en sectores de la informática, las comunicaciones y en los equipos electrónicos existentes. Hoy en día se están realizando diferentes investigaciones en nano tecnología de transistores, que han llegado a realizar con diferentes técnicas y utilización de un sin número de elementos semiconductores. A esta escala los semiconductores no tienen el mismo comportamiento que en un tamaño normal, por ellos se a utilizado diferentes materiales semiconductores, por nombrar uno los nanotubos de carbono, el cual han determinado el componente ideal para la fabricación de los nanotransistores, conllevando al diseño e implementación de nanoprocesadores, así encaminando a los científicos a la computación cuántica.

Propiedades de detección de radiación UV y fotocatálisis del óxido DyCoO3

Los óxidos con estructura tipo perovsquita de fórmula LnCoO3, donde Ln es un elemento de las tierras raras, tienen propiedades físicas y químicas únicas. Estos materiales se aplican en catálisis, sensores de gases y electrodos para baterías de combustible de óxido sólido (SOFCs), entre otros. En este trabajo, se obtuvo el óxido DyCoO3 a 900°C utilizando el método de solución-polimerización. La microestructura de este material es de tipo dendrítica, con tamaño de grano entre 0,2 y 8 micrómetros. La detección de la radiación ultravioleta (UV) se realizó utilizando un diodo emisor de luz (LED) de longitud de onda de 365 nm e irradiancia óptica (Ee) variable. Se obtuvieron patrones de respuesta que muestran una detección cuantitativa de este tipo de radiación. Sin embargo, también se obtuvieron resultados análogos utilizando luz de longitudes de onda más grandes: 400, 449 y 642 nm. Los gráficos muestran una disminución en la variación de la fotocorriente al aumentar la longitud de onda, que corresponde a una disminución en la energía de los fotones . Por otro lado, se investigó la descomposición fotocatalítica de soluciones acuosas del pigmento verde de malaquita bajo radiación UV. Los resultados muestran una disminución de la absorbancia al aumentar el tiempo de exposición a la luz UV, lo que indica la degradación del pigmento. Dado que DyCoO3 es un material semiconductor de tipo p, la generación de portadores de carga eléctrica bajo esta radiación explica estas propiedades. Las posibles aplicaciones de este material se encuentran en sensores UV para prevenir el cáncer de piel, y en materiales para fotoceldas para ahorro de energía eléctrica, y en menor medida para descomponer tintes orgánicos.

Predicción teórica de estructuras de Oro protegidas con Azufre en dos dimensiones

En este nuevo trabajo extrapolamos la investigación de cúmulos de Oro protegidos con tioles a una estructura cristalina "infinita". Se proponen nuevas estructuras cristalinas con la restricción de que estas sean bidimensionales y estén conformadas por átomos de Oro y Azufre como base, las cuales caracterizamos estructuralmente, ademas de sus propiedades fisicoquímicas (bandas, DOS, PDOS, etc...). Posteriormente se hace un análisis utilizando principalmente dos ligandos (Hidrogenos y Metilos), optimizando la estructura en presencia de estos y se estudia el efecto que estos generan sobre la estructura, tanto en las distancias de enlace como en las propiedades fisicoquímicas del material, para proponer futuras aplicaciones. El estudio del efecto de los ligandos sobre la estructura es fundamental porque estos forman una parte importante en la síntesis del material, en orden de evitar la agregación de las estructuras de Oro, estas se recubren (en la mayoría de los casos en este estudio) a través de los átomos de Azufre con estos dos tipos de ligandos, tratando de emular una estructura mas parecida a lo que se obtendría en un laboratorio, siendo esta una adición interesante que en muchos trabajos de investigación se pasa por alto al momento de proponer nuevas estructuras.

Nano-compositos CdTe@CaCO$_3$. Síntesis y aplicación para LEDs

Se presenta la síntesis y caracterización de nano-compositos formados por puntos cuánticos CdTe con recubrimiento de CaCO$_3$ (CdTe@CaCO$_3$), donde se aprovecha el efecto de confinamiento cuántico para obtener emisiones en diferentes longitudes de onda, que son dependientes del tamaño del nanocristal de CdTe. Tomando como referencia trabajos previos donde se utiliza la configuración CdTe@SiO$_2$, se busca evaluar el incremento en la fiabilidad térmica y óptica de estos nano-compositos en diferentes longitudes de onda de emisión del espectro visible (excitados por radiación ultravioleta ∼320 nm), esto con el propósito de su implementación en aplicaciones de iluminación. Comparando con la metodología utilizada para el recubrimiento con SiO$_2$ (basada en el método de Stöber), para el caso de CaCO$_3$, podemos reducir considerablemente este proceso de 24 h a solo 10 minutos con un simple método de precipitación. Aunque los puntos cuánticos son incorporados a un material en bulto (CaCO$_3$) conservan sus propiedades ópticas y espectros de emisión bien definidos. Los polvos del nano-composito CdTe@CaCO$_3$ permiten la fabricación de monolitos semitransparentes, requeridos para conformar un dispositivo LED.

Efectos de variaciones en las condiciones de síntesis de películas delgadas de CdS obtenidas por baño químico

El sulfuro de cadmio (CdS) es un semiconductor tipo n de banda prohibida directa, lo que le permite su utilización en diversas aplicaciones optoelectrónicas cuando se obtiene en forma de película delgada, tales como: celdas solares, sensores de luz y fototransistores. Su transparencia en parte del espectro visible lo convierte en un candidato ideal para ser empleado como película semiconductora de ventana en celdas solares, donde suele complementar otros materiales como PbS o CdTe, que actúan como semiconductores tipo p. La síntesis de CdS mediante baño químico (CBD, por sus siglas en inglés) ha captado la atención de distintos grupos de investigación debido a la versatilidad de esta técnica, que permite variar la temperatura, las concentraciones de los precursores, anexar dopantes, entre otros parámetros. En este trabajo, se presenta el análisis de películas delgadas CdS crecidas mediante la técnica CBD bajo diferentes condiciones de temperatura, tiempos de síntesis y concentraciones de las sales precursoras. Los resultados obtenidos mostraron cambios en el comportamiento de rugosidad, transmitancia y grosor de las películas de CdS. Además, se observaron variaciones en el ancho de la banda prohibida. Aunque se han reportado diversos índices de refracción en películas delgadas de CdS, los resultados obtenidos en este estudio indican una posible relación entre los cambios de los índices de refracción con las variaciones del tiempo de síntesis, temperatura y concentración de los precursores.

FABRICACIÓN DE PELICULAS DE MWCNTs/SDS/PEDOT POR SPRAY COATING

Se fabricaron películas de nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNTs) con Sodium dodecyl sulphate (SDS) y el polimero Poly(3, 4- ethylenedioxythiophene) (PEDOT) , sobre substratos de vidrio y acetato comercial por el método de spray coating. Se empleo una solución (1:1) de MWCNTs (al 0.5 % en peso en SDS al 2% en agua) y PEDOT, la cual es dispersada con un agitador magnético por 15 min y la solución es depositada sobre los sustratos usando un aerógrafo comercial. La diferencia entre las películas hechas es por el número de depósitos sobre el sustrato (entre 80 y 250 nm de espesor). La caracterización se realizó por microscopia electrónica de barrido (MEB) y microscopia de fuerza atómica (MFA), donde se aprecia la morfología y distribución de los nanotubos con PEDOT variando el número de depósitos sobre los sustratos. De la espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR) se obtuvo información de los enlaces formados entre los nanotubos, SDS y el PEDOT presentes en estas películas. La caracterización de las películas por espectroscopia UV-vis determinó la energía del ancho de banda prohibida y por el método de 4 puntas se les midió su resistencia laminar y resistividad. Este tipo de películas de acuerdo a sus características se podrían aplicar como electrodos en celdas solares.

Influencia del nitrato de cerio III hexahidratado en la permeabilidad de membranas fabricadas a partir de fibras coaxiales de quitosano-óxido de polietileno

Las fibras coaxiales fabricadas por la técnica de electrohilado son una clase emergente de materiales compuestos que han recibido atención significativa debido a su versatilidad y aplicaciones potenciales en diversos campos, incluyendo la ingeniería de tejidos, la liberación controlada de fármacos y la catálisis. Las estructuras fabricadas consisten en una matriz de óxido de polietileno, como fibra núcleo, y una capa coraza de quitosano-óxido de polietileno entrecruzado y dopado con nitrato de Cerio III hexahidratado. La capacidad de ajustar la relación de los precursores de la matriz de fibras permite controlar sus propiedades de permeabilidad, que las hace adecuadas para aplicaciones específicas como la filtración y la liberación controlada de fármacos. En este trabajo, la capa coraza consistió en una mezcla de óxido de polietileno (5 %m/v) y de quitosano (0.5, 1.0 y 1.5 %m/v) en una relación 80:20, con una concentración de cerio (1, 2, 3 y 4 %v/v). Como control se empleó una muestra de capa coraza sin dopar con la tierra rara. La permeabilidad se determinó mediante ángulo de contacto en modo video. Se determinó que para bajas concentraciones de quitosano (0.5 %m/v) y una concentración 2 %v/v del dopante, la membrana muestra un comportamiento superhidrofóbico, pero que al incrementar el dopante (3 % v/v) se obtiene una membrana hidrofílica. Así mismo, las membranas con 1.5 %m/v y concentraciones 0, 1 y 2 %v/v de cerio en la fibra coraza, se comportan como membranas hidrofílicas. Por su parte, la muestra con la mayor concentración de cerio (4 %v/v), presentó un comportamiento hidrofóbico.

Nano films of tin for the generation of phonon-polariton

Nano science is diversifying into multiple technological applications, and the performance of new scientific advances is increasingly demanding. In response to this need, more efficient heat dissipation mechanisms are currently required. In theory, it has been possible to glimpse that the phonon-photon interaction can improve the thermal conduction values of a material from the generation of surface polariton phonons. In the case of thin films, numerical models have predicted that even at nanometric thicknesses, their thermal conduction increases rather than decreases. In this research, nano films of TiN, smaller than 150 nm, were deposited on a C-Sapphire substrate by means of the reactive sputtering technique, with the objective of obtaining a material with an adequate dielectric constant for the generation of polariton phonons and thus obtain better thermal conduction through polaritonic behavior. Monocrystalline and polycrystalline films have been obtained to study how this parameter influences the optoelectronic performance of the material; Likewise, the electronic density of the deposited films has been studied as a function of the deposit conditions; seeing how it affects the value of its dielectric constants. The characterization techniques used for this research have been both transmission and scanning electron microscopy, electron loss spectroscopy, Fourier transform infrared, high energy electron diffraction by reflection, as well as data processing through different software.

Estudio de la permeabilidad de membranas de fibras coaxiales entrecruzadas de quitosano-óxido de polietileno

La fabricación de membranas de micro y/o nanofibras ha ganado atención dadas sus aplicaciones. Específicamente la técnica de electrohilado, ha recibido amplia atención en los últimos años debido la capacidad de fabricar membranas a escala micro y nanométrica y de diversos materiales como metales, cerámicos y/o biopolímeros. Controlando las variables físico-químicas y ambientales, es posible controlar la deposición de las fibras, su porosidad, alineación y morfología. De acuerdo la configuración del sistema se pueden obtener fibras simples, bicapa o tricapa. El empleo de biopolímeros como precursores a ser hilados, ha ganado mucha atención dada su capacidad de interactuar con sistemas biológicos y grupos funcionales, además de su relativo bajo costo. Además, tienen una amplia variedad de aplicaciones en biomedicina, biorremediación y almacenamiento de energía, ente otros. Una de las variables a evaluar para su aplicación en la filtración de aire y agua, es la permeabilidad de las membranas de micro y nanofibras fabricadas, tal que permitan el flujo selectivo de fluidos, gases o partículas a través de su estructura. Al mismo tiempo, su alta razón área/volumen puede mejorar la eficiencia durante la filtración y separación de los componentes de interés presentes en el fluido, en comparación con membranas convencionales. En este trabajo, se emplearon membranas de fibras coaxiales de óxido de polietileno/quitosano en relaciones 20:80 (capa externa), variando la concentración de quitosano y óxido de polietileno (capa núcleo) para estudiar su permeabilidad, hidrofobicidad y tiempos de adsorción, empleando ángulo de contacto. Se determinó que las membranas fabricadas presentan un comportamiento altamente hidrofílico. En tiempos menores a 30 seg se produjo la adsorción completa del solvente. Así mismo, sus ángulos de contacto iniciales correspondieron a 52.9º, 57.5º y 51.8º para las muestras de menor a mayor concentración de quitosano en la capa externa.

Propuesta de sensor óptico basado en nanopartículas plasmónicas depositadas sobre una película delgada en un sustrato de vidrio

En este trabajo se analiza el desarrollo de una propuesta de sensor óptico que consiste en una película delgada de trióxido de molibdeno depositada sobre un sustrato de vidrio por el método de sputtering. Sobre esta película se depositarán nanopartículas plasmónicas de oro. Se caracterizará las superficies de estos materiales mediante técnicas de microscopia de fuerza atómica y microscopia electrónica de barrido, AFM y SEM respectivamente. La cristalinidad de las nanoestructuras será obtenida por difracción de rayos X. Adicionalmente, se presentarán resultados de mediciones de reflectancia óptica como función del ángulo de incidencia y longitud de onda, sobre los nanomateriales ópticamente activos a diferentes espesores de la película delgada y tamaños de las nanopartículas plasmónicas, utilizando la configuración de reflexión total interna. Estos nanomateriales se utilizan ampliamente en el campo de la biodetección para mejorar el tiempo de respuesta, el límite de detección y la naturaleza de la especificidad. El progreso constante de la nanotecnología ha introducido una nueva herramienta en la fabricación de dispositivos, incluyendo el diseño de los biosensores para aplicaciones biomédicas. Este trabajo será la base para el desarrollo de un biosensor óptico, para detectar patologías específicas tales como la anemia ferropénica, basándonos en un sensor de resonancia de plasmones superficie.

Estructuras bidimensionales de $X_{2}C_{10} (X= Ca, V)$ interaccionando con moléculas contaminantes $CO_{x}, SO_{x} (X=1, 2)$

Mediante cálculos DFT se determinaron dos estructuras novedosas compuestas por átomos de $Ca$ y otra con átomos de $V$, partiendo de la configuración 0D del Volleyballeno con defectos. Esta particularidad, además del metal, puede sugerir porqué al interaccionar con $CO_{x}$ y $SO_{x} (x=1, 2)$ se adsorben en un rango de $-0.68 eV$ a $-3.47 eV$ y de $-1.68 eV$ a $-3.56 eV$, respectivamente en las estructuras de $Ca$ y $V$.

Fabricación y caracterización de nanofibras de un nanocompuesto con nanotubos de carbono

El interés en la microfabricación, especialmente en el electrohilado, ha experimentado un notable incremento en los últimos años. En este trabajo, se presenta la caracterización dimensional de tapetes de microfibras fabricadas mediante la técnica de electrohilado, utilizando un nanocompuesto de polivinil alcohol (PVA) con la integración de nanotubos de carbono nitrogenados. Los resultados obtenidos revelan que las microfibras presentan un diámetro promedio de 500 nm.

Adsorción de BSA sobre fibras compositas de óxido de poletileno/hidroxiapatita por microscopia de fuerza atómica

La construcción de matrices extracelulares artificiales es uno de los paradigmas en la ingeniería de tejidos. Particularmente la fabricación de sustratos promotores de regeneración ósea, debe involucrar la presencia de hidroxiapatita, el biocerámico más abundante en hueso, mientras que el segundo componente debe ser un biopolímero o un polímero biocompatible. Dichos materiales, deben promover la formación de hueso nuevo y permitir la adsorción de proteínas. En este trabajo se propuso la fabricación de una matriz composita de nanofibras de óxido de polietileno adornadas con nanopartículas de hidroxiapatita, empleando la técnica de electrohilado. La fabricación de las nanopartículas de hidroxiapatita se realizó por síntesis hidrotermal, mientras que la morfología y grupos funcionales de las matrices poliméricas se determinó por microscopia de fuerza atómica y espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier. El estudio de la adsorción de albumina de suero de bovino sobre las membranas se obtuvo mediante microscopia de fuerza atómica.

Síntesis simplificada de nanopartículas de sulfuro de cadmio

En este trabajo se sintetizaron nanopartículas de sulfuro de cadmio, ya que el CdS es un muy buen material semiconductor, comunmente empleado en dispositivos electrónicos. La técnica empleada para esta símtesis es la de agregación química, para la cuál se emplaron los siguientes precursores químicos: cloruro de cadmio, trietanolamina, tioacetamida y agua. Para identificar el material obtenido, se realizaron diferentes carterizaciones, como la espectroscopía UV-vis, a partir de la cuál se encontró el band gap del material, que en esta ocasión muestra 2 bandas de absorción en 2.46eV y 3,81eV. Por otra parte, con la espectroscopía Ramman, se obtiene un espectro con picos en 300, 600 y 900 cm-1 correspondientes al CdS, además fueron observadas a través de Microscopía electrónica de transmisión, donde las micrografías obtenidas muestran nanopartículas menores a los 10nm, y con las cuales se puede obtener la estructura cristalina del material obtenido. Agradecemos al Laboratorio de Microscopía Electrónica de Transmisión por el uso del TEM y al Laboratorio de Bionanoingeniería por facilitarnos el espectrómetro UV-vis.

ADN Hiperestructurado

Este estudio presenta un nuevo procedimiento para condensar moléculas de ADN (ácido desoxiribonucleico) y precipitarlas sobre un portaobjetos de vidrio. Las moléculas de ADN resultantes experimentan un autoensamblaje autónomo, creando superestructuras cerradas a escala micrométrica, que se denominan hiperestructuras de ADN. Estas estructuras pueden observarse mediante microscopía óptica de bajo aumento (4×). El control preciso de la proporción alcohol/ácido acético glacial y de la concentración de ADN durante la precipitación permitió regular la compactación de las estructuras en el portaobjetos. La relación alcohol/ácido acético glacial es inversamente proporcional a la concentración de ADN para lograr una compactación óptima en el portaobjetos. El análisis de fluorescencia por microscopía confocal de extractos de ADN teñidos con DAPI muestra que los ácidos nucleicos se autoensamblan para formar estructuras durante la precipitación en el portaobjetos. Esta metodología es relevante ya que facilita la precipitación y visualización del ADN, independientemente de su origen o peso molecular. Esta innovadora tecnología tiene potencial para la detección de enfermedades en muestras de sangre periférica, desde el cáncer y la enfermedad de Alzheimer hasta la determinación del sexo del producto de la gestación en una fase temprana. En este trabajo se muestra que los patrones formado por las hiperestructuras de ADN tienen morfologías características para muestras obtenidas de pacientes con distintas condiciones clínicas.

Análisis de la respuesta óptica de películas orgánicas multicapa

En el presente trabajo se hace un estudio completo de la interacción luz en el rango UV-NIR al incidir sobre películas delgadas de materiales orgánicos: Fullereno (C60) y Porfirina (H2TPP). Se depositaron películas multicapa de c.a. 150 nm de espesor compuestas por 2, 3 y 4 capas alternadas de C60 y TPP, sobre soportes de borosilicato. Se realizaron los espectros de transmisión, de reflexión y de dispersión de la luz, a partir de estos se pudo calcular la absorción de la luz por las películas. Con los espectros de absorción se determinaron las longitudes de onda de absorción predominantes y a partir de ellas se realizó espectroscopia de fluorescencia. Los espectros de absorción indican que existe una fuerte interacción entre el C60 y el H2TPP debido a que la banda Soret S (asociada a la molécula libre de TPP) centrada en 414 nm, muestra una deconvolución en sus componentes Sx y Sy, lo cual está relacionado a cambios en la posición de los grupos fenilo en la estructura del TPP, estos cambios están relacionados a la interacción del TPP con el C60, posiblemente a traslapes de orbitales π entre los grupos fenilo del TPP y el C60. Lo anterior es indicio de que la se genera una nube electrónica de electrones π a lo largo de toda la interfase entre ambos tipos de moléculas. Los análisis de fluorescencia indican que las propiedades de cada molécula se heredan sin perdidas en los sistemas multicapa.

Análisis estructural del acople molecular entre Fullereno y porfirinas en películas delgadas

Es este trabajo se estudian los cambios estructurales que se llevan a cabo en las porfirinas de núcleo libre (H2TPP) debido a la interacción con moléculas de Fullereno C60. Para esto se realizaron sistemas de capas alternadas, con el fin de conseguir mayores superficies de interacción de ambas moléculas. Las películas depositadas por evaporación presentan, para el C60, dominios policristalinos en aglomerados de c.a. 20 nm de diámetro. Esto permite que al ser depositada la porfirina logre una mayor interacción y aunado a una tasa de depósito de aproximadamente 5 nm/min se permita una libre distribución sobre la película de fullereno, así mismo, el aumento de las interfaces entre ambas moléculas en las películas multicapa maximizan la cantidad de moléculas presentes en dicha interacción. Los análisis por espectroscopia de Infrarrojo indican que las bandas principales del C60 situadas en 525, 575, 1180 y 1425 cm-1 presentan ligeros corrimientos indicando la presencia de dominios cristalinos, mientras que las bandas asociadas a las porfirinas presentan cambios en los modos vibracionales asociados a los grupos fenilo posiblemente relacionados con la posición de dichos grupos, indicando una interacción con el C60 mediante las nubes electrónicas π. En el mismo sentido los espectros Raman presentan este mismo comportamiento. Para ambas técnicas se obtiene que la integridad de las moléculas no se ve afectada, sino una redistribución geométrica de la porfirina.

Estudio de la movilidad y cantidad de portadores de carga en interfaces de películas delgadas orgánicas

Los dispositivos opto-electrónicos basados en moléculas orgánicas han tenido un gran desarrollo debido a sus aplicaciones en el área de transformación de energía limpia. Es por esto que la mayoría de los estudios realizados, se han enfocado en la optimización de la generación de luz en electricidad y de electricidad en luz. Los dispositivos basados en películas delgadas, en donde se utiliza la unión fullereno porfirina, también se han orientado en la optimización de la eficiencia de los dispositivos fotovoltaicos. Sin embargo, hasta ahora no se ha investigado el tiempo de vida de los pares electrón-hueco y su movilidad. El presente trabajo plantea el estudio de los parámetros electrónicos generados en la interfase entre Fullerenos C60 y Tetrafenilporfirina (TPP). La interfase es generada mediante el depósito de películas delgadas, lo que permitirá maximizar la cantidad de traslapes  entre los orbitales moleculares de cada capa. Se analizó la respuesta electrónica de la interfase por medio de la respuesta Hall de los materiales, obteniendo el tipo de portadores predominantes, la cantidad de portadores y la resistencia Hall. Estos valores son completados con medidas de fotoconductividad con el fin de presentar un modelo del fenómeno de generación y la movilidad de los portadores fotogenerados.

Efecto de la concentración sobre la luminiscencia de conversión ascendente y descendente en vidrio de Telurio dopado con Er$^{3+}$

Se presenta los resultados del estudio del efecto de la concentración de Er$_2$O$_3$ sobre las propiedades estructurales, físicas y espectroscópicas en vidrios (70-x)TeO2-20ZnO-10Li2O-xEr2O3 (x = 0,1 – 4 mol%). Se reportan la caracterización mediante difracción de rayos X (XRD), espectroscopia de energía dispersiva (EDS), espectroscopia infrarroja transformada de Fourier (FT-IR), mediciones de densidad, absorción óptica, fotoluminiscencia y técnicas espectroscópicas de resolución temporal. Se estudió luminiscencia, determinando la presencia de transferencia de energía Er3+→Er3+, se estudió los procesos de conversión ascendente se monitoreó utilizando dos láseres CW con longitudes de onda de 808 y 975 nm, variando la potencia en un amplio rango, y se determinó que el proceso anti-Stokes dominante es dos fotones

Efecto de las nanopartículas de $MnFe_2O_4$ sobre las propiedades dieléctricas de películas delgadas de PVDF

Este trabajo de investigación se centra en la síntesis de películas delgadas de $MnFe_2O_4/PVDF$ en fase $\beta$, diseñadas con el propósito de aplicarse en captura y almacenamiento de energía. Como estrategia se impregnaron nanopartículas de $MnFe_2O_4$ (NPs) en la matriz de PVDF, lo que mejoró la nucleación de cristales $\beta$ electroactivos. Como se pudo comprobar en en análisis de estructura cristalina. Estas películas exhiben propiedades piezoeléctricas, con un coeficiente piezoeléctrico $d_{33}$ cercano a 50 pC/N a 50 Hz , además se presentan propiedades dieléctricas mayores al PVDF sin modificación. Además, la película sintetizada posee propiedades magneto-mecano-eléctricas (MME), que, mediante interacción magnetoeléctrica, permiten mejorar el rendimiento de los nanogeneradores MME bajo algún estímulo magnético. Esto las hace competentes en el campo de dispositivos autoalimentados.  Las propiedades estructurales y morfológicas de las películas se investigaron mediante microscopía electrónica de barrido (SEM), epectroscopía infrarroja por transformada de fourier (FTIR), difracción de rayos X (XRD) y espectroscopia Raman.

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

Se llevaron a cabo una serie de simulaciones de dinámica molecular en un conjunto de nanopartículas de PtNi que exhiben fases policristalinas. Los sistemas fueron analizados mediante indentación simulada para obtener sus respuestas mecánicas bajo compresión. A partir de este análisis, se obtuvieron resultados sobre la variación de propiedades como la deformación de fluencia (Yield Strain) y el módulo de Young con respecto a la configuración de la nanopartícula, considerando el tamaño promedio de los granos y la composición global. Las simulaciones revelaron relaciones entre el porcentaje de composición y la distribución de múltiples granos en cada sistema y sus propiedades mecánicas, como su respuesta elástica a la compresión, así como cómo estas variables afectan el comportamiento mecánico y cómo la geometría de los límites de grano presentes en el cristal afecta la indentación. Además, se generaron imágenes simuladas de microscopía electrónica de transmisión con barrido (STEM) utilizando algoritmos de multislice, con los que se generaron mapas de deformación durante el proceso de compresión. Adicionalmente, se calcularon propiedades que podrían ayudarnos a determinar la geometría local del sistema para el análisis de dislocaciones durante el proceso de compresión. Estas propiedades incluyen el esfuerzo de Von Mises, la energía potencial por átomo, los parámetros de Steinhardt, su número y su número de coordinación, entre otros. El objetivo es analizar utilizando técnicas de aprendizaje profundo, con el propósito de clasificar fases cristalinas a través de un modelo de red neuronal para mejorar la eficiencia de clasificación en zonas de dislocación de nanopartículas o donde las herramientas convencionales proporcionan información poco clara. Para el análisis de imágenes STEM, se propone un modelo de red neuronal convolucional para identificar patrones típicos de estructuras cristalinas, formas de nanopartículas, etc. Todo esto tiene como intención generar diversa

Propiedades Optoelectrónicas y Fotocatalíticas de Nanoestructuras de ZnO:Ga: Un Estudio de Correlación

Mediante el método hidrotermal se sintetizaron nanoestructuras unidimensionales de óxido de zinc impurificadas con galio (ZnO:Ga) en diferente porcentaje nominal (0% - 2.0%). Los efectos del dopamiento en la microestructura y propiedades optoelectrónicas fueron estudiados por las técnicas de XRD, SEM, DRS y PL. En este sentido, se establece que el Ga desempeña un rol en la cinética de crecimiento, siendo la morfología y tamaño de las nanoestructuras dependientes de la concentración nominal de Ga. Si bien, el dopamiento por Ga no resulta en un cambio notable en la energía de brecha prohibida (3.2 eV) de las nanoestructuras de ZnO, se observa la formación de colas de banda y una reducción significativa en la intensidad de las bandas de emisión en la región visible. Esto se atribuye a la formación de defectos sustitucionales GaZn y la reducción de defectos intrínsecos (VO y VZn) en la estructura tipo-wurtzita del ZnO. Finalmente, la actividad fotocatalítica de las nanoestructuras obtenidas fue evaluada en la degradación del tinte RhB a fin de elucidar una posible correlación con las propiedades optoelectrónicas.

Nanocompositos de zeolita-ZnO para la absorción de iones metálicos tóxicos y rodamina B en el agua

En esta investigación se prepararon nanocompositos de zeolita natural-oxido de zinc (ZnO) con diferentes concentraciones de ZnO para la captura de iones metálicos tóxicos como cobre (Cu) e independientemente rodamina B (RhB) en el agua. Mediante microscopia electrónica se confirmó las microestructuras correspondientes a la zeolita natural y partículas con tamaños menores a 100 nm atribuidos al ZnO. A través de EDS se realizó el análisis de composición elemental de los nanocompositos con iones de Cu. Estos resultados mostraron que a los 250 minutos se alcanzó un máximo adsorción, para zeolita se obtuvo un 7.5 % atómico y con zeolita-ZnO un 8.5%. Para la adsorción de la RhB, se realizaron mediciones por espectroscopia de fotoluminiscencia obteniéndose, que los nanocompositos con mayor concentración de ZnO presentaron un porcentaje de 66% de capacidad de adsorción de RhB a los 80 minutos. Sin embargo, a los primeros 10 minutos de interacción, se obtuvo una adsorción inicial del 20%.

Estudio de [V(H2O)6]2+ y su espectro de absorción con primeros principios

Los complejos son una especie de moléculas en las que sus componentes están ligadas mediante enlaces de coordinación, que normalmente son más débiles que los enlaces covalentes pero más fuertes que los de van der Waals. Para el caso del hexaaquavanadio(II), un ión de vanadio se enlaza a 6 moléculas de agua mediante enlaces formados a partir de los orbitales atómicos del vanadio que se adaptan y modifican para crear orbitales moleculares que sirven como enlaces para las moléculas de agua. Otra característica importante que se reporta es su espectro de absorción en UV-vis con ayuda de la teoría del funcional de la densidad dependiente del tiempo (TD-DFT).

Efectos estructurales de cúmulos compactos de 13 átomos y sus orbitales moleculares

Los pequeños cúmulos atómicos se pueden ordenar de formas distintas a como lo hacen los átomos en sus estructuras cristalinas más estables, disminuyendo incluso su energía. Esto depende principalmente del número de electrones en su última capa pero también del potencial efectivo que generan las capas interiores. Otro efecto aún más interesante, es la forma en que cambian sus orbitales moleculares (HOMO y LUMO) que tienen un carácter colectivo y deslocalizado asemejando a los orbitales atómicos, dando origen a “superátomos” que comparten algunas características con los átomos normales pero aumentan el rango de las posibilidades de su uso como materiales.

¿Cómo atrapan un electrón pequeños cúmulos de agua?

La descripción precisa de pequeños cúmulos de agua con exceso de un electrón es un problema desafiante para la teoría del funcional de la densidad (DFT). Existe un debate entre si el electrón ocupa un estado superficial deslocalizado o queda atrapado en una cavidad electrostática creada por las moléculas de agua. Teóricamente, las respuestas son muy sensibles al tipo de funcional y aproximación que se emplea, pero se puede comparar la energía de separación vertical (VDE) que se ha logrado medir experimentalmente con la obtenida mediante cálculos con DFT y así tener una idea más precisa de dónde se encuentra el electrón. En este trabajo se evalúan varios funcionales para algunos de los cúmulos de 3 y 4 moléculas de agua que se han reportado como más estables, se comparan sus VDE’s y se analiza el HOMO que ocupa el electrón extra.

Síntesis de ferrofluidos con aplicaciones medioambientales

La importancia del cuidado del agua potable se vuelve cada vez más evidente en un contexto donde la continua degradación del medio ambiente por diversos agentes contaminantes plantea un grave problema social a nivel mundial. Por tanto, surge la necesidad de desarrollar innovaciones en la tecnología ambiental, centradas en la recuperación sustentable de grandes masas de aguas contaminadas. En este sentido, el empleo de materiales inteligentes magnéticos, capaces de adsorber o degradar agentes contaminantes específicos, capturarlos de manera selectiva y recolectarlos mediante la aplicación de un campo magnético, emergen como una solución prometedora. En la presente investigación, se diseñan y preparan ferrofluidos con el potencial de tratamiento de aguas residuales y suelos contaminados, separando y eliminando contaminantes orgánicos e inorgánicos. También se estudia la separación de emulsiones de aceite y agua, facilitando la recuperación y reciclaje de aceites contaminantes en procesos industriales o derrames de petróleo en el medio ambiente.

Puntos Cuánticos de Carbono para Detección de Ácido Úrico en Orina

De acuerdo a las estadísticas mostradas por diversos estudios, las enfermedades renales crónicas son la tercera causa de muerte en México. Por consiguiente, la detección de ácido úrico es de gran interés para el área de la salud. No obstante, la detección enfermedades renales crónicas, no son tan precisas, debido a las variaciones de cuantificación de niveles de ácido úrico en las personas, ya que los métodos de detección dependen de los biomarcadores y algunos de estos pueden ser costosos. En este trabajo se muestra un análisis preliminar de la detección de ácido úrico, a través de puntos cuánticos de carbono (C-Dots). Estos C-Dots son sintetizados por un proceso hidrotermal con materiales orgánicos y amigables con el ambiente. Los C-Dots muestran una interacción con las moléculas de ácido úrico mostrando cambios en las medidas voltamperometrícas de onda cuadrada, lo cual hace un estudio sencillo, económico y fácil de desarrollar para la factibilidad de la prevención de la detección de ácido úrico en la orina, a través de este método.

Nanoestructuras de Carbono decoradas con NiO para aplicaciones a energias

Existe un incremento en la demanda de dispositivos de almacenamiento de energía de alta eficiencia. En este trabajo se presentará un análisis de capacitancia específica para buscar una alternativa de almacenamiento que brinde alta eficiencia, densidad de energía y una excelente frecuencia de carga y descarga para una larga vida útil. Por ello, la búsqueda de un material que exhiba estas características es crucial para el desarrollo de dispositivos de almacenamiento. Las nanoestructuras de carbono presentan una alta área superficial que permite un mayor almacenamiento de cargas eléctricas, y el óxido de níquel (NiO) es un candidato idóneo para incrementar la transferencia de cargas eléctricas. La combinación de estos dos materiales es ideal para el desarrollo de dispositivos de almacenamiento de energía. La síntesis de este material se llevó a cabo mediante la técnica hidrotermal a una temperatura de 125 °C durante 4 horas. Las muestras fueron caracterizadas a través de análisis morfológico y estructural utilizando técnicas de microscopía electrónica de barrido, espectroscopía UV-VIS y difracción de rayos X. Además, los materiales sintetizados fueron analizados mediante pruebas de voltametría para estudiar la capacitancia específica y la vida útil, con el fin de proponer un dispositivo de almacenamiento de energía fácil de fabricar.

Diseño de cerámicas dieléctricas/ferroeléctricas de alta-entropía: Síntesis, caracterización estructural y de propiedades dieléctricas

En los últimos años, la investigación en el diseño de los materiales de alta entropía (HEMs) y la exploración de sus propiedades físicas, ha ganado terreno en prácticamente todas las áreas de aplicación de materiales funcionales. Estos materiales (HEMs) se definen como aquellos sistemas en donde es posible adicionar al menos 5 cationes en proporciones equimolares en un sitio específico de la estructura cristalina manteniendo una fase simple. El incremento de la entropía configuracional (ΔS) minimiza la energía libre de Gibbs (ΔG), el cual conduce a la formación de una fase simple. Empleando esta aproximación, en el presente trabajo se planteó el diseño de 4 sistemas equimolares de cerámicas basadas en la estructura BaTiO3 y extrapoladas hacia sistemas de alta entropía con fórmula química: Ba1/4Pb1/4Bi1/4K1/4TiO3, Ba1/5Pb1/5Bi1/5Mg1/5K1/5TiO3, Ba1/5Pb1/5Bi1/5Ca1/5K1/5TiO3 y Ba1/2Pb1/8Bi1/8Ca1/8K1/5TiO3. Para ello, se buscó las condiciones óptimas de síntesis, por el método de reacción en estado sólido y subsecuentes calcinaciones , para la obtención de fases simples. Por medio de DRX se logró identificar que la fase principal de los sistemas es tetragonal no-centrosimétrica, cuya temperatura óptima de formación ronda entre los 950 y 1100 °C. A partir de los datos obtenidos, se pueden determinar los parámetros de red, el grupo espacial, la densidad teórica y el factor de estabilidad del sistema. De igual forma, se realizó una análisis estructural por SEM y mapeo EDS para comprobar el desorden composicional del sistema. Finalmente, se realizaron capacitores de placas paralelas para determinar la constante dieléctrica en función de la temperatura, así como el análisis de las histéresis de la polarización de las muestras. Agradecimientos D. Sánchez agradece al proyecto IN-103623 (PAPIIT-DGAPA) por la beca otorgada. A. Durán, también agradece el proyecto IN-103623 (PAPIIT-DGAPA). Un agradecimiento especial a la UABC por el apoyo de DRX.

Propiedades electrónicas de ZrN y los efectos generados por dopado de Au

Este trabajo muestra la comparación entre superestructuras cúbicas tipo NaCl para el ZrN y ZrN dopadas con Au en porcentajes de (1%, 3%,4% ) en diferentes configuraciones, poniendo especial énfasis tanto en el estrés generado en la estructura por la presencia del dopaje, como en el cambio de las densidades de estado respecto de la energía de Fermi del ZrN, considerando además el comportamiento de las bandas de energía tanto en la superestructura sin dopado así como en las que se integró el elemento dopante. Para lo anterior, se realizaron cálculos de primeros principios basados en la teoría de funcional de densidad por pseudo potenciales bajo la aproximación de gradiente generalizado (PBE-GGA).

Optimización de Calderas de Vapor mediante Sensores Magnéticos Avanzados con Nanopartículas de Magnetita

En este trabajo, se describe la síntesis y caracterización de un compuesto avanzado utilizando polímeros y nanopartículas, con el fin de aplicarlo en calderas de vapor. Este compuesto está diseñado para crear flotadores magnéticos capaces de soportar altas temperaturas, permitiendo la detección del nivel de líquido dentro de la caldera sin sufrir deformaciones debido a la presión y temperatura extremas. La implementación de un sistema de monitoreo en tiempo real ofrece oportunidades para mejorar procesos industriales, maquinaria y líneas de producción mediante la automatización y digitalización. La digitalización de calderas de vapor, que siempre han sido un riesgo cuando no se gestionan adecuadamente, es crucial para la industria. El prototipo propuesto permite a los responsables de la caldera conocer la presión y el nivel de líquido, posibilitando la toma de medidas preventivas y evitando situaciones irreversibles.

Efectos de forma en los espectros ópticos de elastómeros cristalinos líquidos híbridos

Hemos estudiado la teoría de Elastómeros Cristalinos Líquidos, enfocándonos en las propiedades ópticas de medios uniaxiales con baja birrefringencia y un medio dopado con inclusiones metálicas, en especifico de plata. Considerando un sistema híbrido compuesto por elastómeros cristalinos líquidos (LCE) colestérico y una pequeña fracción de nanoelipses de plata, tomando uno de los semiejes de las nanopartículas elipsoidales que se encuentra acoplado perpendicularmente al eje helicoidal. Se realizó un modelo matemático basado en la teoría neoclásica de elastómeros, así como de las transformaciones de Oseen y las ecuaciones de Maxwell-Garnett. Obteniendo los espectros de transmisión y reflexión co-polarizados, y cross-polarizados de luz circularmente polarizada en ambas direcciones que incide sobre el medio.

Propiedades termoeléctricas y de transporte electrónico en superredes de germaneno

Se reconoce ampliamente que el rendimiento y la eficiencia de los dispositivos termoeléctricos podrían mejorarse con materiales de baja dimensión. En este trabajo, hemos explorado el germaneno, un material bidimensional, a través de arreglos periódicos y aperiódicos de electrodos. Las nanoestructuras termoeléctricas se describen mediante un Hamiltoniano efectivo de baja energía alrededor del punto de Dirac. La transmisión, conductancia y el coeficiente Seebeck se han determinado utilizando el método de la matriz de transferencia, el formalismo de Landauer-Büttiker y la relación de Cutler-Mott, respectivamente. Hemos encontrado que el arreglo de superred aperiódico resulta en una mejora del coeficiente Seebeck y del factor termoeléctrico en comparación con los arreglos periódicos a lo largo de los cuatro canales de conducción. Además, nuestros hallazgos revelan que un aumento en la oscilación con el número de barreras electrostáticas conduce a una disminución en la conductancia, pero mejora el coeficiente Seebeck para ambos arreglos. Los resultados de esta investigación no solo mejorarán nuestra comprensión de las propiedades del germaneno, sino que también identificarán aplicaciones potenciales en dispositivos termoeléctricos novedosos y más eficientes, proporcionando nuevas perspectivas para estudios futuros.

Estudio del efecto de distintas cantidades de Au o Ag (0.5, 1 y 2 wt%) sobre titanatos nanotubulares para la producción fotocatalítica de hidrógeno

La obtención de energía mediante combustibles fósiles es insostenible por su agotamiento y emisiones de gases de efecto invernadero. De entre las alternativas para mitigar este problema energético, el uso de hidrógeno es una de las más prometedoras. Sin embargo, actualmente los métodos de obtención de este gas son costosos energéticamente y algunos involucran combustibles fósiles. En la búsqueda de alternativas para la obtención de H2 la fotocatálisis heterogénea resulta una de las mas llamativas, debido a que este proceso responde a la necesidad de energía sostenible y respetuosa con el medio ambiente. En este trabajo se busca comparar la producción de H2 usando titanatos nanotubulares (TiNT) modificados con nanopartículas de Ag u Au sobre su superficie (0.5, 1 y 2 wt%), con el objetivo de evaluar el efecto de la carga de dichos metales en las propiedades optoelectrónicas de los fotocatalizadores. Los materiales se caracterizaron mediante distintas técnicas; difracción de rayos X, microscopía electrónica de trasmisión, UV-Vis, fotoluminiscencia y electroquímica. La reacción de producción de hidrógeno se realizó en un fotorreactor de vidrio con una solución de metanol-agua (50:50 % v/v). La solución se irradió con luz UV empleando una lámpara de mercurio Pen-ray (de λ = 254 nm e I0 = 4,4 mWcm.2), la cantidad de hidrógeno producida se siguió mediante un cromatógrafo de gases. Se encontraron que los TiNT pristinos producen 21.72 mmol/g de H2, los modificados superficialmente con plata al 2% 35.32 mmol/g y los modificados con oro 2% 54.66 mmol/g. Debido a que los TiNT-Au 2% generaron H2 que los otros fotocatalizadores empelados, se realizaron pruebas de estabilidad y ciclicidad, se encontró que después de tres ciclos de reacción la eficiencia se mantiene en 60% respecto a TiNT pristino.

Absorción de Azul de Metileno por síntesis reusable de nanopartículas de SiO2 utilizando Larrea Tridentata (Gobernadora)

En este estudio se demostró la utilidad de la planta Larrea Tridentata (Gobernadora) en su aplicación de forma reutilizable para la síntesis de nanopartículas amorfas a través de métodos pertinentes a la química verde, con la finalidad de remover el contaminante “Azul de Metileno” de agua contaminada, para esto se llevaron a cabo pruebas de absorción utilizando dos cantidades de muestras de nanopartículas sobre una solución de agua con sobre las cuales se realizaron pruebas de espectrografía de ultravioleta visible (UV-VIS), asi como la caracterización especifica de las muestras obtenidas de nanopartículas sintetizadas a través de difracción de rayos X, se obtuvieron resultados prometedores logrando hasta un 92% de remoción de tinte asi mismo se logró observar un decremento en la efectividad de nanopartículas a través de síntesis reutilizable cercano al 1%, los cuales nos indican una alta efectividad de las nanopartículas sintetizadas, asi como un decaimiento mínimo en la efectividad al realizar múltiples síntesis con la misma muestra de planta Gobernadora.

Fabricación de fibras basadas en el sistema PCL/colágeno/elastina fabricadas por la técnica de electrohilado

La ingeniería de tejidos y la medicina regenerativa son campos emergentes que buscan desarrollar biomateriales capaces de promover la reparación y regeneración de tejidos dañados. Uno de los métodos más prometedores para la fabricación de estos materiales es la técnica por electrohilado, dado que permite la producción de fibras a escala nanométrica a partir de soluciones poliméricas o compositas. Las matrices de este tipo de fibras pueden imitar la estructura y función de la matriz extracelular natural, favoreciendo el crecimiento celular y la regeneración tisular. En este trabajo, nos centramos en la fabricación de fibras compuestas de poli(ε-caprolactona), colágeno, elastina y sinvastatina para su empleo en regeneración tisular. La selección de los precursores se basó en caracterizaciones previas morfológicas, composicionales, de hinchamiento, térmicas y mecánicas. Por su parte, la sivastatina es un fármaco ampliamente usado en el campo médico para disminuir los niveles de colesterol en sangre. Entonces, membranas de fibras de PCL/colágeno/elastina-sinvastatina, son un material prometedor para su futuro empleo como parches de corazón. Su composición y morfología fue caracterizada mediante espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier y microscopía de fuerza atómica, respectivamente.

Estudio molecular del Ferroceno y su interacción con Xilenos en Etanol mediante DFT

El ferroceno es un metaloceno conocido por sus propiedades catalíticas en la síntesis de nanotubos de carbono (CNT) mediante deposición química de vapores (CVD). En este estudio, se emplean cálculos de Teoría del Funcional de la Densidad (DFT) para determinar las energías de interacción entre el ferroceno y varios isómeros de xileno. Este enfoque se inspira en metodologías experimentales en las que el ferroceno y el xileno se combinan en un proceso de dos pasos que implica agitación ultrasónica, con la posterior introducción de etanol para una mayor mezcla. Este enfoque se compara con el método convencional de combinar los tres componentes y someterlos a tratamiento ultrasónico. El objetivo es comprender cómo pueden influir estas interacciones en el proceso de CVD y en la posterior formación de CNT.

Caracterización de las propiedades ópticas y eléctricas de nanopartículas de ZnO por el método de poliol

El óxido de zinc (ZnO) es un material semiconductor el cuál ha sido de gran interés en la investigación debido a sus diversas propiedades eléctricas, ópticas y térmicas entre otras, es crucial en la fabricación de una amplia gama de productos, desde cosméticos hasta alimentos, textiles y tecnología incluyendo electrodos, transistores, celdas solares y diodos emisores de luz. Las potenciales aplicaciones se ven incrementadas cuando se obtienen en tamaños nanométricos. El ZnO posee una banda prohibida directa de ~3.44 eV a bajas temperaturas y ~3.37 eV a temperatura ambiente además de la presencia de una alta energía de excitón de ~60 meV. En este trabajo se reporta la síntesis de nanopartículas de ZnO, ZnO:Eu+3 y ZnO:In+3 empleando el Método de Poliol. Se realizó el estudio de las muestras sintetizadas mediante DRX, MEB, EDS, UV-vis y fotoluminiscencia (FL). En cuanto a características estructurales determinamos que las muestras presentan como fase pura el ZnO con estructura Wurtzita (hexagonal). Mediante EDS se corroboró la incorporaciónn de los dopantes In+3 y Eu+3. Las micrografías SEM revelan diversas morfologías, barras para el ZnO:Eu+3 y esferas para el ZnO:In+3. Se determinó el diámetro promedio de las partículas para todas las muestras que están dentro de la escala nanométrica los cuáles varían de 13 nm- 50 nm dependiendo de las condiciones de síntesis. Uv-vis se determinó el ancho de banda para el ZnO, ZnO:Eu+3 y ZnO:In+3, obteniendo: Eg = 3.27 eV, Eg = 3.31 eV y Eg = 3.20 eV, respectivamente. Para las nanopartículas de ZnO y el ZnO:In+3 se encontró un desplazamiento para la banda de absorción respecto al ZnO, lo cual está relacionado confinamiento cuántico y el tamaño de las partículas.  Finalmente podemos concluir que la metodología propuesta en esta investigación para obtener nanopartículas resultó adecuada para obtener el ZnO en tamaños nanométricos y útil para sintetizar otro tipo de óxidos metálicos

Síntesis y caracterización por espectroscopía Raman de nanopartículas de óxidos de hierro

La espectroscopía Raman es una técnica de caracterización que se emplea para determinar grupos funcionales de interés en diversos sistemas. En este estudio se presentan caracterizaciones en escala nanométrica de óxidos de hierro, determinando sus modos vibratorios moleculares en fases puras de magnetita, maghemita y hematita, así como sus mezclas. Además, se presentan los espectros de estas fases funcionalizadas con moléculas orgánicas y se analizan los cambios de los modos vibratorios moleculares en los distintos sistemas. Las relaciones utilizadas para las funcionalizaciones Metal:Orgánico (M:O) son de 1:0, 1:1, 0.02:1. Algunas aplicaciones de estas estructuras se encuentran en remediación ambiental como filtros para la captura y remoción de contaminantes del agua y el aire debido a su alta superficie específica y reactividad. En biomedicina, actúan como sistemas de liberación controlada de fármacos, aprovechando la capacidad de funcionalización para mejorar la biocompatibilidad y la direccionalidad en la liberación de medicamentos. En la industria automotriz, estos materiales pueden ser utilizados en sensores y otros dispositivos electrónicos debido a sus propiedades magnéticas y conductoras.

Estudio computacional de las curvas de fusión de nanopartículas de Oro-Paladio

Los diagramas de fase para aleaciones metálicas son muy importantes para entender las condiciones, como la temperatura o la presión, en las que algunas nanopartículas se encuentran en un estado determinado, tienen una forma específica o una configuración superficial. En este trabajo se realizaron una serie de simulaciones de dinámica molecular para estudiar la fusión de estructuras cuboctaédricas, icosaédricas y decaédricas de nanopartículas de oro-paladio con varias concentraciones relativas y tamaños. Estas se realizaron con el fin de construir un modelo de transición de fase. Se compararon los resultados de la simulación con un conjunto de parámetros de orden que caracterizan la configuración molecular de las partículas, como el coeficiente de Lindemann y el parámetro local y global q6. Las simulaciones atomísticas se presentan como un método con el potencial de complementar posibles resultados de calorimetría y nanotermodinámica.

Síntesis de nanoestructuras tipo core/shell de plata y óxido de hierro para remover contaminantes del agua

En este trabajo se sintetizan nanoestructuras de tipo core/shell de plata y óxido de hierro y se evalúan como adsorbentes para la remoción de azul de metileno del agua, un contaminante común en los cuerpos de agua y con impactos negativos en el medio ambiente y la salud humana. Se estudió la capacidad de adsorción de las nanoestructuras a temperatura ambiente y a 80°C con el objetivo de observar cómo la temperatura de preparación afecta su eficacia como adsorbente. Se utilizó espectroscopia UV-vis para verificar el porcentaje de adsorción. Los resultados indican que la solución preparada a temperatura ambiente logra una capacidad de adsorción del 96.60% al añadir 2.5 ml de esta a una muestra de 6 ml de azul de metileno con una concentración de 20 mg/L. Por otro lado, al utilizar la solución preparada a 80°C, se logró un porcentaje de adsorción máximo del 97.53% al agregar 2 ml de esta a la muestra de azul de metileno. Estos resultados sugieren que estas nanoestructuras tienen alta eficiencia como adsorbentes para la remoción del azul de metileno del agua, aún bajo diferentes condiciones de preparación. La síntesis controlada de estas nanoestructuras core/shell y su prometedora capacidad de adsorción, ofrecen una solución para el tratamiento de aguas contaminadas.

Efectos de no localidad espacial en la transferencia de momento por electrones rápidos a metales

Experimentalmente, se han observado fuerzas electromagnéticas, tanto repulsivas como atractivas, en la interacción de electrones rápidos y nanopartículas. Aunque, previamente, se han empleado teorías dieléctricas locales para modelar la transición de fuerza atractiva a repulsiva, en revisiones recientes al problema se concluyó que la fuerza repulsiva predicha por estos modelos es un producto de extrapolaciones no causales de la función dieléctrica local. En otros trabajos recientes, se ha propuesto que la incapacidad de predecir este cambio es inherente a las limitaciones de una teoría espacialmente local. En este trabajo se estudian los efectos de la presión hidrodinámica, así como el "spill-out" de electrones, en la transferencia de momento por un electrón rápido que viaja paralelo a la superficie de un metal semi-infinito, cuyos parámetros dependen explícitamente de la posición. A diferencia de las teorías dieléctricas locales, se parte de la transformada de Fourier de la ecuación de Poisson extendida para calcular la densidad de carga inducida en el espacio-k y, posteriormente, la transferencia de momento sin necesidad de especificar condiciones de contorno.

Impacto de las variables: tiempo/temperatura en la síntesis de esferas de carbono a partir de dos precursores distintos

Las esferas de carbono (CSs) resultan atractivas para ser utilizadas en el revestimiento de electrodos, material de refuerzo en compuestos, material lubricante, etc., puesto que presentan propiedades eléctricas, químicas y mecánicas únicas, las cuales pueden ser afectadas por diferentes factores como la temperatura y tiempo de síntesis, o bien, la fuente de carbono. El objetivo de esta investigación fue analizar las variables: tiempo/temperatura en la síntesis de CSs a partir de EPS reciclado y colofonia. La metodología consistió en usar la técnica de deposición química de vapor (CVD), usando como gas inerte, el argón y una temperatura de reacción de 850°C/30 minutos. Las muestras sintetizadas se analizaron por técnicas microscopias y espectroscópicas. Los resultados por microscopia electrónica de barrido mostraron como único producto CSs para ambos precursores, sin embargo las de EPS-reciclado registraron un diámetro entre 400-3000 nm, mientras que con la colofonia fueron de 350-710 nm. Respecto al análisis por espectroscopia de energía dispersa (EDS), se registraron altos porcentaje de contenido de carbono para las CSs; y por espectroscopia Raman se detectaron las bandas D y G. Mientras que la cristalinidad y los planos característicos se obtuvieron por difracción de Rayos X. Los resultados anteriores indicaron que la tendencia del diámetro de las CSs del EPS-reciclado y de la colofonia está relacionado por la temperatura, pues a pesar de que ambos precursores presentan un punto de pirólisis similar, los valores de crecimiento fueron diferentes. Se agradece a la Coordinación de Investigación Científica de la UMSNH por financiamiento y al CONAHCYT, México por beca al primer y segundo autor.

Síntesis y caracterización de películas delgadas de óxido de indio dopado con estaño para detección de gases

Las películas delgadas de óxido de indio dopado con estaño (ITO) son materiales cruciales en aplicaciones optoelectrónicas debido a su alta conductividad eléctrica y transparencia óptica. Este trabajo presenta la síntesis y caracterización de películas de ITO obtenidas mediante el método Sol-Gel, con el objetivo de utilizarlas en detectores de gases. La síntesis incluye la preparación de una solución precursora usando nitrato de indio hidratado y cloruro de estaño pentahidratado en un medio de alcohol etílico, seguido del depósito por la técnica recubrimiento por inmersión y un tratamiento térmico posterior a 500ºC. Se llevaron a cabo diversas técnicas de caracterización para evaluar las propiedades físicas de las películas. La caracterización estructural y morfológica se realizó mediante espectroscopía Raman y microscopía electrónica de barrido (SEM) respectivamente, mientras que las propiedades eléctricas se evaluaron mediante mediciones de resistencia eléctrica utilizando el método de cuatro puntas bajo distintas condiciones ambientales. Los resultados obtenidos muestran que las películas de ITO sintetizadas presentan una estructura homogénea y una baja resistividad, lo cual es prometedor para su aplicación en la detección de gases. Este trabajo resalta la viabilidad del método Sol-Gel como una alternativa económica y ecológica para la producción de sensores de gases eficientes y de bajo costo.

Investigación experimental del efecto de la oxidación dependiente del espesor en las propiedades ópticas y superficiales de películas delgadas de níquel

Las películas delgadas de níquel (Ni) exhiben propiedades eléctricas, magnéticas y ópticas excepcionales que dependen de la fase, que a su vez pueden manipularse mediante las técnicas de deposición. El dopaje con otros elementos aumenta eficazmente su naturaleza resistente a la corrosión a través de su estabilidad térmica y dureza. Inevitablemente, las películas delgadas de Ni experimentan una rápida oxidación que varía según el sustrato, la temperatura y la presión. En este trabajo, investigamos las propiedades ópticas dependientes de la oxidación de películas delgadas de Ni depositadas a través de magnetrón sputtering de radiofrecuencia (RF) sobre sustratos de vidrio CORNING. El efecto de oxidación impulsado por el espesor (tiempo de deposición) sobre las propiedades superficiales y ópticas se estudia experimentalmente. Las muestras se caracterizaron mediante espectroscopía UV-Vis, difracción de rayos-X (DRX) y microscopía de fuerza atómica (AFM). Nuestro enfoque ofrece información valiosa sobre la interacción entre el tiempo de deposición y la oxidación posterior a la deposición en las propiedades de las películas delgadas de níquel. El objetivo de este estudio es analizar la influencia del efecto de la oxidación para potenciar su uso en recubrimientos resistentes al desgaste, microelectrónica y aplicaciones fotónicas.

Nanomateriales de óxido de hierro: Síntesis, Caracterización y Aplicaciones

Los óxidos de hierro, reconocidos por su asequibilidad, abundancia y seguridad ambiental, desempeñan un papel fundamental en la investigación de materiales magnéticos. Entre ellos la magnetita y la maghemita; estas especies son objeto de intensos estudios debido a su versatilidad en aplicaciones en campos como en la biomedicina, catálisis, remediación ambiental, agricultura, electrónica, industria y fotovoltaica. En este trabajo se presenta la síntesis de nanopartículas y de películas delgadas de óxido de hierro por los métodos de sonoquímica y espray pirolisis, respectivamente. La caracterización inicial realizada con distintas técnicas (DRX, Raman y FTIR), permite conocer la presencia de diferentes especies: en las nanopartículas (la coexistencia de magnetita y maghemita) y en las películas delgadas (únicamente de magnetita). Específicamente la presencia de la especie de magnetita sugiere el potencial del material para ser recuperado mediante el uso de campos magnéticos externos y aplicado en medicina. Así como, los resultados obtenidos de la caracterización y las técnicas de UV-Vis y microscopía electrónica (de transmisión y de barrido), demuestran que estos pueden ser empleados para las diferentes aplicaciones mencionadas.

Desarrollo de un sistema de evaporación catódica: Sputtering

El sistema de evaporación o pulverización catódica (conocido como sputtering en inglés) es uno de los métodos de metalización más empleados en la industria de semiconductores, así como en la producción de películas delgadas de varios materiales o aleaciones. Este proceso pertenece a la categoría de evaporación física, en el cual los átomos de la superficie de uno o varios blancos (u objetivos) del material a evaporar son expulsados mediante la transferencia de momento. La evaporación del material se produce debido al bombardeo de partículas energizadas de tamaño atómico que golpean al blanco. En este caso, se utiliza la generación de iones gaseosos acelerados mediante un proceso de plasma. En este trabajo se muestra el desarrollo de un prototipo capaz de generar el fenómeno “sputtering” observado en sistemas profesionales, mediante la utilización de insumos comerciales y con manufactura “casera” se reduce el costo de fabricación y puesta a punto del instrumento respecto a un equipo comercial profesional. El diseño se basó en la teoría de generación de plasmas a partir de gases. Además, se muestra un análisis de la eficiencia del proceso de evaporación mediante la tasa de deposición y el consumo energético. La calidad del recubrimiento se evaluará en términos de su adherencia, dureza y uniformidad. Este enfoque integral no solo permitirá optimizar el diseño del sistema de sputtering, sino también generar conocimientos sobre los parámetros que influyen en la calidad y eficiencia de las películas delgadas producidas. Finalmente, discutiremos las aplicaciones prácticas de nuestro sistema de sputtering optimizado en diversas industrias, como la microelectrónica, la óptica y la fabricación de dispositivos energéticos.

Evaluación de propiedades físico-químicas de nanocápsulas basadas en carbono

Los nanodiamantes (ND) han surgido a partir del estudio de las nanotecnologías y han adquirido un valor enorme, debido a sus características y propiedades. Los nanodiamantes se refieren a partículas de diamantes que se encuentran en un rango nanométrico, es una forma cristalina del carbono, en la que los átomos del carbono se encuentran en una estructura cristalina cubica [1]. El quitosano es un biopolímero derivado de la quitina, que se obtiene a partir de corazas de crustáceos y caracoles [2]. Los nanotubos de carbono son estructuras cilíndricas que se encuentran en escala nanométrica donde los átomos de carbono en forma de lamina se encuentran entrelazados entre sí. Se pueden encontrar dos tipos de nanotubos de carbono, nanotubos de carbono de pared simple (SWCNT) y de paredes múltiples (MWCNT) [3]. Debido a la importancia de ambas nanopartículas basadas en carbono, el presente trabajo evalúa las propiedades fisicoquímicas de un sistema de nanodiamantes y nanotubos de carbono recubiertas con quitosana. La morfología y la caracterización fisicoquímica de los compuestos se realizó utilizando Transformada Infrarroja de Fourier (FTIR) y Microscopía Electrónica de Barrido (SEM). análisis termogravimétrico (TGA) y difracción de rayos X. Los espectros de infrarrojo demostraron la interacción química entre los componentes, que también fueron visibles en el TGA. Los resultados muestras una predominancia en la superficie de la quitosana en los nanodiamante s y los nanotubos de carbono mediante pruebas de solubilidad y análisis de difracción de rayos X.

Fabricación de acarreadores de quitosano trimetilado por microfluídica

El quitosano es el segundo biopolímero más abundante en la naturaleza, compuesto de N-acetil-D-glucosamina y D-glucosamina. Es biocompatible y no toxico, lo que permite que sea usado en biomedicina. Su trimetilzación incrementa su solubilidad en agua, una de las condiciones que permite su empleo como acarreador de diversas biomoléculas. Por su parte, el empleo de la microfluidica facilita el control del tamaño de las cápsulas acarreadoras, así como la reducción del volumen de los reactivos durante el proceso de fabricación dentro de la celda. Así mismo, es una técnica muy versátil para el encapsulamiento de proteínas como de fármacos. En este trabajo, se presenta la fabricación de acarreadores de trimetil quitosano, vacíos y encapsulando albúmina de suero de bovino, por la técnica de microfluídica. Los precursores y las cápsulas fabricadas, fueron caracterizados por espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier y microscopia de fuerza atómica.

Celdas solares basadas en colorantes: El estado del arte

El aumento poblacional, así como el mayor acceso a los servicios energéticos han impactado en el aumento en la tasa de generación de energía, lo cual conlleva un aumento en la contaminación, dado que los procesos de obtención de energía eléctrica liberan gases de efecto invernadero derivados de la combustión de productos fósiles. Para contrarrestar los efectos adversos, la Organización de las Naciones Unidas (ONU), a través de la Agenda 2030 del Desarrollo Sostenible, ha incentivado a la investigación en el área de energías renovables, como las celdas solares. En este sentido, las celdas solares basadas en colorantes (DSSC) son dispositivos fotovoltaicos de bajo costo, que permiten la generación de electricidad a partir de la excitación de los tintes adsorbidos en la superficie del fotoánodo. En la actualidad, la investigación en esta área busca optimizar la eficiencia de los dispositivos, trabajando desde cuatro ejes primarios: 1) la composición del fotoánodo, 2) los tintes fotosensibilizadores, 3) el electrolito, y 4) la composición del contra electrodo. En este póster se abordarán los avances en las áreas de oportunidad de las DSSC.

Perspectiva Histórica: Nanopartículas con Aplicaciones en Biomedicina

La palabra “nanotecnología” fue definida por primera vez por Norio Taniguchi de la Universidad de Ciencias de Tokio en 1974. Más tarde, en la decada de 1980, la idea de la nanotecnología desde un enfoque determinista, como átomos y moléculas individuales fue explorada en profundidad por el Dr. K. Eric Drexler, quien la llamó nanotecnología molecular. Es una línea de investigación en evolución que ha encontrado aplicación en muchos sectores productivos, como los cosméticos, los recubrimientos y pinturas, los nanodiscos duros y los chips de memoria. Asimismo, una de las aplicaciones importantes se relaciona con el entorno biomédico (nanomedicina) como lo es la ingeniería de tejidos, la administración de fármacos, las nanovacunas, las técnicas antimicrobianas y la bioimagen. En esta presentación, hablaré del estado del arte de las nanopartículas para aplicaciones en el área biomédica, centrándome en tipos de nanopartículas y métodos de obtención para la liberación de diferentes tipos de fármacos.

Estudio teórico sobre el secuestro de metales pesados por medio de zeolitas

Las zeolitas son materiales muy abundantes en ciertas partes del mundo, incluido México, que cuenta con yacimientos naturales. Debido al poco conocimiento de la naturaleza de sus propiedades, lo que también conlleva a no saber darles un valor agregado, su comercialización se realiza a precios relativamente bajos en nuestro país. Sin embargo, en otras partes del mundo se funcionalizan para ser usadas en una amplia gama de aplicaciones industriales, como en la industria petroquímica para la purificación de gases y líquidos, en la industria de alimentos para la filtración y purificación, y en la agricultura para mejorar la retención de nutrientes en el suelo. Un problema de actualidad y de amplio interés global es la purificación de fuentes de agua potable de metales pesados. Precisamente en esta problemática, las zeolitas son las que (en comparación con otros materiales) ofrecen las características más atractivas (relación costo-beneficio) para esta tarea. En el presente trabajo, basados en cálculos de la teoría del funcional de densidad electrónica (DFT), se presenta el estudio de dos distintas zeolitas, mordenita (MOR) y Linde Type A (LTA), en los que se muestra la naturaleza de la captura de los metales Ar y Sr. Los resultados son de los primeros en su tipo y reflejan la naturaleza del fenómeno de la captura de metales pesados por zeolitas.

Sintonización elástica de la estructura de bandas en cristales fotónicos elastoméricos unidimensionales

Es bien sabido que, en sistemas fotónicos periódicos se presentan regiones de longitudes de onda para la cual la transmitancia es nula (llamadas bandas prohibidas) y, por lo tanto, las ondas electromagnéticas incidentes se reflejan completamente. Esto permite usar tales sistemas como filtros, o bien, como espejos dieléctricos en esa región de longitudes de onda. Se estudia un sistema híbrido compuesto de dos estructuras fotónicas periódicas: la primera de ellas es una estructura multicapa y la otra es un elastómero colestérico. La combinación de las propiedades ópticas de ambas estructuras, aunado a las propiedades mecánicas del elastómero, permite obtener un dispositivo óptico capaz de sintonizar elásticamente las bandas de transmitancia y reflectancia múltiples. En específico, se estudia la propagación de ondas electromagnéticas a través de una estructura artificial periódica fotónica unidimensional, la cual consiste de N capas de elastómero colestérico alternadas con N capas dieléctricas e isotrópicas. De manera particular, para ondas polarizadas circularmente se obtienen los espectros de transmisión y reflexión como función del ángulo de incidencia y la deformación axial de la estructura.

Espectro óptico de un medio quiral estructural nanocompuesto con inclusiones metálicas y un defecto de torsión

Consideramos una capa de medio quiral estructural nanocompuesto con nanoesferas metálicas aleatoriamente dispersas y un defecto de torsión en el centro de la capa. Las propiedades dieléctricas de material quiral estructural se pueden representar por un tensor uniaxial efectivo resonante. Estudiamos los espectros ópticos a incidencia oblicua para ondas circularmente polarizadas como función de los diferentes parámetros del medio, como la fracción de llenado de las nanoesferas metálicas, el periodo espacial de la estructura quiral y el ángulo del defecto de torsión. Observamos la separación de las bandas de transmisión y reflexión como un efecto del acoplamiento del modo de defecto, la banda de reflexión de Bragg de la estructura quiral y la banda prohibida omnidireccional causada por las inclusiones metálicas.

Estudio teórico de la superficie (0001) del $Bi_2Te_3$, efecto de la relajación estructural y del acoplamiento espín-orbita

Se investigaron los estados de superficie del $Bi_2Te_3$ usando cálculos de la teoría del funcional de la densidad (DFT). El $Bi_2Te_3$ ha sido ampliamente reportado por sus características de aislante topológico, cuya principal peculiaridad es la de mostrar características de conductores metálicos sobre la superficie mientras que el interior del material es un aislante. Este tipo de materiales son muy prometedores ya que tienen el potencial para desarrollar nuevas tecnologías mas eficientes y potentes. El acoplamiento espín-orbita (SOC) nos permite describir con mayor precisión efectos característicos de algunos metales. En este trabajo se estudió el efecto del acoplamiento espín-orbita en los modelos atómicos de superficies y sus propiedades electrónicas. Se comprobó su características de aislante topológico y se analizaron los cambios en dichos estados electrónicos al optimizar estructuralmente considerando el SOC. Se demostró que es necesario realizar la optimización geométrica y el estudio de las propiedades electrónicas con la corrección del acoplamiento espín-orbita para replicar los estados reportados experimentalmente del $Bi_2Te_3$.

Caída de potencial en cavidades caóticas con simetría de reflexión

Estudiamos la caída de potencial en dos arreglos de tres terminales con cavidades caóticas con simetría especular para las simetrías ortogonal y unitaria del esquema de Dyson. En cada caso determinamos la distribución de la caída de potencial y la comparamos con el correspondiente caso de cavidades en ausencia de esa simetría puntual. El efecto de la presencia de la simetría especular es mucho más notable en un arreglo donde la punta de medición se encuentra en la orilla de una cavidad que en un arreglo donde la punta de medicioń se encuentra entre dos cavidades caóticas.

Diferencia de potencial a través de dispositivos cuánticos

Estudiamos la diferencia de potencial, o voltaje, tanto en una cavidad caótica como en un alambre desordenado. Comparamos la distribución de los dos sistemas para las tres clases de simetrías en el esquema de Dyson, para el caso caótico, y diferentes configuraciones de desorden en el caso del alambre. A diferencia del caso clásico el voltaje puede tomar valores negativos y las puntas de prueba (sondas) afectan la medición por los efectos no locales en este tipo de sistemas.

Estudio de la adsorción de las moléculas contaminantes CO2 y NO2 sobre la superficie BaTiO3(001) mediante cálculos de DFT

El presente trabajo presenta los resultados del estudio de la interacción de las moléculas contaminantes del aire dióxido de carbono (CO2) y dióxido de nitrógeno (NO2) con la superficie (001) de la perovskita titanato de bario (BaTiO3) prístina y modificada con oro mediante simulación computacional basada en la teoría del funcional de la densidad (DFT). Esto con la finalidad de encontrar el tipo de adsorción (física o química) de las moléculas con la superficie y si esta mejora con la inclusión de oro. Es importante el estudio de estos sistemas porque nos permite encontrar materiales prometedores para la eliminación de sustancias contaminantes. La caracterización de las superficies prístina y modificada con oro, limpias y con moléculas adsorbidas incluye análisis de las propiedades estructurales (distancias de enlace, ángulos), electrónicas (potenciales electrostáticos, densidad de estados proyectados, mapas de carga, diferencias de espín) y energías de adsorción que servirán de base para análisis futuros de degradación de estos contaminantes. La determinación del sitio más estable para el depósito de oro se realizó empleando la energía relativa de sitios de alta simetría selectos.

Propiedades organolépticas y anti-microbianas del extracto etanólico de Ruta graveolens y su sinergia con Nitrato de Plata

El estudio investigó las propiedades organolépticas y la capacidad antimicrobiana del extracto etanólico de Ruta graveolens (ruda) contra E. coli. Se destacaron características como el aroma, sabor y color del extracto, las cuales pueden influir en su potencial antimicrobiano. Además, se exploró la sinergia entre el extracto y el nitrato de plata (AgNO3), utilizando espectroscopia UV-Vis para caracterizar la interacción entre el extracto y las nanopartículas de plata (NPsAg).

Localización espectral de resonancias plasmónicas en nanoesferas tipo Drude de tamaño arbitrario

La nanoplasmónica es el estudio de la respuesta electromagnética en sistemas con respuesta metálica a la nanoescala, es decir, con dimensiones menores a 100 nm. En sistemas espacialmente confinados a esta escala, se presenta el fenómeno de resonancia de plasmón de superficie localizado, resultado del acoplamiento entre los electrones libres de un metal con el campo electromagnético incidente que ilumina al sistema. Este fenómeno se puede emplear en aplicaciones como la espectroscopía y la medicina, debido a la sintonización de dichas resonancias a una frecuencia específica según las propiedades morfológicas del sistema. La teoría de Mie es una solución analítica a las ecuaciones de Maxwell que describe la excitación de la resonancia plasmónica de superficie para partículas metálicas esféricas iluminadas por una onda electromagnética plana mediante una suma de contribuciones multipolares de modos eléctricos y magnéticos, con los cuales puede calcularse la sección transversal de extinción, cuyo máximo corresponde a la excitación del plasmón de superficie localizado. En este trabajo, se estudia teórica y numéricamente la localización espectral de las resonancias plasmónicas excitadas en partículas esféricas caracterizadas por una función dieléctrica descrita por el modelo de Drude en función de su radio. Para determinar numéricamente la posición espectral de las resonancias plasmónicas de los primeros órdenes multipolares eléctricos y magnéticos, se calcula la sección transversal de extinción para cada uno de ellos, y se identifica la frecuencia que maximiza estas cantidades. Finalmente, se contrastan los resultados obtenidos con la condición de resonancia en el límite de partícula pequeña obtenida analíticamente. Con base en los resultados, se presentan curvas del corrimiento al rojo de las resonancias plasmónicas de superficie localizadas para partículas esféricas conforme el límite de partícula pequeña deja de ser válido.

Síntesis de Nanopartículas magnéticas (Core@Shell) recubiertas de sílice para la separación material biológico (RNA)

El desarrollo de metodologías de síntesis de nanomateriales permite la obtención de nanopartículas magnéticas recubiertas (Core@Shell) y recientemente le han conferido una gran importancia dentro del área de la biomedicina. La síntesis hidrotermal es un proceso eficiente que permite la formación de np´s de tamaños controlados dentro de un reactor el cual alcanzara una mayor presión interna simulando la formación natural de minerales volcánicos al elevar la temperatura de este, tiene altos rendimientos y es sencilla de llevar a cabo, además de ser económica. El presente trabajo demuestra la efectividad del método hidrotermal y la metodología empleada en el recubrimiento de las nanopartículas de magnetita (Fe3O4) para ser convertidas a Core@Shell de Fe3O4@SiO2. Las nanopartículas obtenidas son las reportadas en la literatura, como principal propiedad observable es a través de la aplicación de un campo magnético externo, el cual permite la separación de nanopartículas suspendidas en un medio de etanol al 96%. De manera similar las nanopartículas recubiertas mantienen con un momento superparamagnético que es fácilmente modificable a través de otro campo externo. Se extrajeron muestras de RNA y se analizaron por espectrofotometría UV-Vis a rangos de 230, 260 y 280 nm. Los resultados preliminares obtenidos nos permiten deducir la extracción de RNA con rango A260/280 de 1, lo esperado es obtener el rango 1.8 – 2.0. También se puede denotar un promedio por extracción de 72 – 80 µg/mL, demostrando que la np´s magnéticas han funcionado en la separación de material biológico.

Respuesta óptica del modelo $\alpha-\mathcal{T}_3$ con periodicidad Kekulé

En los últimos años se ha incrementado la busqueda por materiales con propiedades electrónicas similares al grafeno, lo que ha llevado a la exploración de materiales parecidos al grafeno, como el grafeno con distorsión Kekulé y el modelo $\alpha-\mathcal{T}_3$. En este trabajo introducimos el modelo $\alpha-\mathcal{T}_3$ con periodicidad Kekulé (Kek-$\alpha$), con el objetivo de anticipar potenciales desarrollos futuros en materiales de Dirac. El sistema consiste en una red de panal con átomos centrales dispuestos con la periodicidad Kekulé. Empleando un modelo de amarre fuerte, se obtuvo una expresión analítica para la relación de dispersión, revelando una estructura de doble cono y una banda plana. Además, estudiamos el espectro de transiciones intrabanda e interbanda a través de la densidad conjunta de estados (JDOS), el tensor de conductividad óptica y el peso espectral de Drude. Se encontraron frecuencias críticas muy similares a las del grafeno y sus variantes. Sin embargo, sólo las transiciones de cono a banda plana y entre diferentes conos están permitidas, mientras que otras transiciones están ausentes. Por otro lado, el tensor de conductividad muestra una fuerte dependencia del parámetro $\alpha$ lo que lo distingue del modelo $\alpha-\mathcal{T}_3$ y del grafeno con distorsión Kekulé. Estos hallazgos resaltan las propiedades de transporte únicas del Kek-$\alpha$, distinguiéndolo de otras variantes de grafeno y contribuyendo con conocimientos valiosos para futuras investigaciones en materiales de Dirac.

Estudio preliminar de las propiedades mecánicas y ópticas en bioplásticos hechos a base cáscara de camarón

En el presente trabajo se muestra los resultados obtenidos de la fabricación de bioplásticos a partir del exoesqueleto de tres variedades de camarón. Se realiza una síntesis y posteriormente se procede a su caracterización, centrados en algunas propiedades mecánicas y ópticas. La síntesis del bioplástico consistió en cuatro etapas primordiales, limpieza y secado de la materia prima utilizando principalmente luz solar, desproteinización, desmineralización y desacetilación. Los primeros tres pasos obligatorios para obtener quitina, un polímero dentro de los caparazones de crustáceos para después quitar un grupo acetil y obtener quitosano el cual es nuestro reactivo principal a la hora de sintetizar el bioplástico, procediendo con el uso de un plastificante para obtener así nuestro producto. Posteriormente se pasó a caracterizar el bioplástico, bajo dos aspectos: sus propiedades mecánicas tales como el módulo de Young, elasticidad, estrés y densidad; Y sus propiedades ópticas tales como absorbancia, transmitancia y reflectancia.

Reciclaje de Fósforos Luminiscentes de Lámparas Fluorescentes para la Generación de Nuevos Materiales por Electrohilado

En este trabajo, se presenta un método innovador para el reciclaje de fósforos luminiscentes provenientes de lámparas fluorescentes desechadas. Los fósforos recuperados se incorporaron en polivinil pirrolidona (PVP) disuelto en una mezcla de Dimetilformamida (DMF)-Alcohol y posteriormente se prepararon membranas utilizando la técnica de electrohilado. La caracterización de las membranas se llevó a cabo mediante espectroscopía luminiscente, obteniéndose las coordenadas de color correspondientes. Los resultados indican que estas membranas emiten una luz blanca fria cuando son excitadas con luz ultravioleta de 254 nm. Esta investigación demuestra que es posible reciclar fósforos de lámparas desechadas para crear nuevos materiales luminiscentes. La técnica de electrohilado no solo proporciona una vía efectiva para la reutilización de materiales, sino que también contribuye a la creación de soluciones sostenibles en el campo de la iluminación.

Incorporación selectiva de Fe3+ en andamios de crecimiento celular de hidroxiapatita

Se reporta la transición del diamagnetismo al paramagnetismo debido a la incorporación selectiva de iones Fe3+ en sitios Ca (II) de la hidroxiapatita (HAp), sin alterar sus propiedades biológicas. La HAp es un biomaterial con excelente biocompatibilidad, osteoconductividad y similitud química con el hueso humano. Su estructura cristalina dispone de sitios Ca flexibles a distintas sustituciones catiónicas que facilitan su funcionalización. En este trabajo se sintetizaron 5 muestras de HAp mediante el método hidrotermal, partiendo de soluciones precursoras de Ca y P con estequiometría Ca/P=1.67. Posteriormente, se procedió al intercambio iónico de Fe3+ variando la concentración de la solución de intercambio (0.1, 0.2, 0.4 y 0.5 M. A partir de los polvos obtenidos se realizaron comprimidos de 8 mm de diámetro por prensado uniaxial y sinterizado a 1100 °C con una rampa de subida de 5 °C/min y una permanencia de 120 min. El análisis estructural mediante DRX revela la formación de HAp sin presencia de fases secundarias, así como una disminución en la cristalinidad de las muestras con el incremento de la concentración de Fe3+. La atenuación del modo vibracional (ν1) situado a 962 cm− 1 en los espectros Raman, correspondiente a enlaces P-O, muestra la presencia del Fe3+ en la red de la HAp. Mediante XPS se confirma la presencia de Fe3+ específicamente en sitios Ca2+(II) formando enlaces Fe-PO4. Los lazos de histéresis obtenidos mediante VSM revelan el comportamiento paramagnético de las muestras con una Ms=0.5 emu/cm3 para el máximo de concentración de Fe3+ de 0.46 % at. Los comprimidos sumergidos en solución SBF muestran la formación de una capa de hidroxiapatita neoformada a partir de 21 días de inmersión. Por lo que se propone este material como un candidato potencial para su aplicación en andamios de crecimiento celular para regeneración ósea, sensibles al contrate para resonancia magnética y para aplicaciones teranósticas.

Búsqueda de análogos a condensados de Bose Einstein en la respuesta optica de sistemas metálicos nanoestructurado

superfluidez y la superconductividad tienen su origen en la condensación de Bose Einstein, mientras que los condensados de polaritón introducen conceptos novedosos para la condensación sin equilibrio. El objetivo es tener una salida de láser coherente que exhiba coherencia temporal y espacial. Dada la existencia de posibles cavidades resonantes en los sustratos SERS, que se muestran como una especie de poros dentro de una capa de nanopartículas de oro, un haz de fotones que interactúan con los plasmones existentes en la capa NP Au, estos exhiben excitaciones de plasmones de superficie localizadas a través de una interacción indirecta de la plasmones con las cavidades resonantes. Para el estudio de estas interacciones donde el sistema consta de modos polaritónicos que se acoplan a moléculas colorantes. Suponemos que cada molécula es un sistema de dos niveles acoplado a un oscilador armónico que describe los grados de libertad de rotación de la molécula. Se espera que la interacción de fotones y plasmones muestre efectos de condensación. Para ello se realizan estudios de espectroscopia ultrarrápida con el fin de analizar el comportamiento de absorción, emisión de sustratos SERS, se busca encontrar señales experimentales para comprobar si el sistema presenta acoplamiento fuerte y son candidatas para observar el fenómeno de condensación de plasmones.

Nanoestructuras de Carbono Decoradas con Nanopartículas de $Co_3 O_4$ para Aplicaciones en Supercapacitores

El óxido de cobalto $Co_3O_4$ es una alternativa prometedora para la fabricación de supercapacitores con alta densidad de energía debido a su capacitancia especifica elevada. El óxido de cobalto permite adaptar su estructura y es compatible con otros materiales, además de ser abundante, de bajo costo y amigable con el ambiente. El decorado de nanoestructuras de carbono se refiere al proceso de funcionalización de estas estructuras con otros materiales, como metales, óxidos metálicos u otros compuestos. Al agregar nanopartículas de oxido de cobalto a nanomateriales carbonosos es posible potenciar las propiedades electroquímicas del material, tales como: aumentar la estabilidad química, mejorar la transferencia de carga eléctrica así como las propiedades de adsorción y catálisis, entre otros. En este estudio se espera obtener nanopartículas de óxido de cobalto mediante un proceso hidrotermal utilizando una solución de cloruro de cobalto y urea, así como producir nanocompuestos carbono/$Co_3O_4$ a partir de grafeno oxidado. Para la caracterización de las muestras se emplearán técnicas de espectroscopia UV-VIS, difracción de rayos X. Asimismo, se realizará un análisis morfológico a través de microscopia electrónica de barrido. Se tomarán medidas de voltametría cíclica para determinar la capacitancia específica de los compuestos sintetizados y examinar la factibilidad de estos materiales para aplicaciones de almacenamiento de energía en supercapacitores.

Síntesis de Nanoestructuras de Carbono para Detección de Ácido Úrico

En los últimos años, se ha visto un notable avance en las aplicaciones de las nanoestructuras de carbono, particularmente el área de biomedicina. Esto ha generado un gran interés por desarrollar procesos de síntesis que priorizan la sostenibilidad ambiental y económicos. Entre las nanoestructuras destacadas se encuentran los puntos cuánticos de carbono (C-Dots) ya que sus procesos de síntesis son amigables con el ambiente y son usados en diversas aplicaciones biomédicas ya que exhiben cambios ópticos en procesos in- situ al interaccionar con algunas biomoléculas. En este trabajo, se presenta una metodología para la síntesis de puntos cuánticos de carbono mediante un proceso hidrotermal, con el objetivo de emplearlos como sensores para la detección eficaz de ácido úrico (AU) en la orina. La técnica de detección se basará en la cuantificación de los espectros de absorción utilizando espectroscopía UV-VIS, dado que los C-Dots, al interactuar con el AU, experimentan cambios en los espectros de absorbancia. Es importante identificar el AU, ya que puede ser un marcador para la detección temprana de enfermedades renales. Actualmente, los métodos de detección de AU implican procedimientos complejos y costosos, por lo que el desarrollo de un sensor que permita la detección rápida y precisa del AU en la orina es crucial para un tratamiento óptimo e ideal para la prevención de enfermedades crónicas.

Development of a cathode of LiFe$_{1-x-y}$MxN$_y$PO$_4$ (M=Ni, N=Co) for lithium-ion batteries

The objective of this work is to develop a LiFe$_{1-x-y}$MxN$_y$PO$_4$4 cathode doped with transition metal combinations to improve its performance in lithium-ion batteries. However, it is a great challenge to achieve the mechanism of the reactivity of the cathode. For this, it was necessary to search for new materials that help to achieve an excellent performance in their charging and discharging processes. In the development of the cathode, the methodology was synthesized using the sol-gel method. This technique and with reductive treatment at a temperature of 600 °C the pure phase (LiFePO4) and the doped phase ( LiFe$_{1-x-y}$MxN$_y$PO$_4$) were obtained. For this purpose, measurements were made using characterization techniques and impedance spectroscopy (EIS) tests. Regarding the characterization, the samples were measured by X-ray diffraction (XRD) obtaining the crystallographic planes for both the pure phase and the doped phase. In the pure phase the 110, 132, 121 planes were obtained according to the crystallographic record. The scanning electron microscope (SEM) technique was also used to obtain the morphology of the particles at different magnifications. And the effect on the properties, varying the pressure, temperature, operating parameters of the fabricated electrodes of LiFePO4 and LiFe$_{1-x-y}$MxN$_y$PO$_4$(M=Ni, N=Co) compound were studied and measured. Pellets were also fabricated for both compounds to perform the impedance tests. Finally, the ionic transport properties were studied and measured by electrochemical impedance spectroscopy. Nyquist plots with their respective equivalent circuit of the fabricated cathode were obtained for both the pure and doped phases.

Estructura electrónica del material LK-99 dopado con níquel: cálculos Ab Initio

En julio de 2023, investigadores dirigidos por Sukbae Lee y otros anunciaron la creación del primer superconductor a temperatura ambiente (STA) con una temperatura crítica $(T_{c})$ de 400 K. El material, denominado LK-99, es una apatita de plomo $(Pb_{10}P_{6}O_{25})$ dopada con iones cúpricos $(Cu^{2+})$. Los estudios teóricos han demostrado la posibilidad de superconductividad en la red cristalina de LK-99, especialmente con dopaje de cobre, sin embargo, los metales de transición como el níquel y el zinc también podrían inducir el estado superconductor en LK-99. Los cálculos de la teoría funcional de la densidad (TFD) del LK-99 dopado con níquel permitirán una mejor comprensión del efecto de dopaje en la estructura electrónica y la potencial superconductividad, evitando experimentos costosos y explorando diferentes escenarios estructurales y electrónicos. Esto servirá como base teórica para la investigación experimental. El proyecto tiene como objetivo estudiar las propiedades electrónicas del LK-99 dopado con cobre y níquel $(Pb_{10−n}X_{n}(PO_{4})_{6}O)$, con n = 1, 2, 3, utilizando cálculos TFD. La optimización geométrica del material, su versión dopada con cobre y después con níquel se realizó mediante el programa CASTEP. Las ecuaciones de Kohn-Sham fueron resueltas con el PBE-GGA funcional, utilizando una malla de 4x4x5 y 8x8x10 puntos K en la primera zona de Brillouin para el ciclo auto consistente, obteniendo los cálculos de la estructura de bandas y la densidad de estados. Se obtuvieron los resultados de los cálculos del material prístino, el LK-99 y su versión dopada níquel para analizar y determinar la presencia del estado superconductor del material y comparar los resultados con los encontrados en la literatura. La mayoría de los resultados apuntan a un posible estado superconductor en el material, sin embargo, el material LK-99 presenta comportamiento más parecido al de un semiconductor.