On the doping of the Ga_12 As_12 cluster with groups p and d atomic impurities

We report a theoretical study of how the physical and chemical properties of the Ga_12 As_12 cluster change upon doping with atomic impurities of groups p and d. Calculations were performed within the density functional theory with the generalized gradient approximation to the exchange and correlation energy functional. We consider the Ga_11 As_12 X and Ga_12 As_11 X doped clusters, where X is the atomic impurity (from B-P, Al-Cl, Cr-Cu and Mo-Ag in their respective series) that substitutes either a Ga or an As atom at the surface. We found that, in general, the substitution of a Ga atom is a more exothermic process than the substitution of an As one, in accordance with experimental reports on doped GaAs bulk. Some of the transition metal dopants (Cr, Mn, Fe, Mo and Tc) interact in such a way that the magnetic moment of the clusters is enhanced. We discuss the doping effect by analyzing the structural changes, binding energies per atom, HOMO-LUMO gaps, and relevant vertical chemical descriptors.

Estudio de la disociación y/o adsorción de $NO_x$ en nuevos materiales para combatir la contaminación (aire, suelo)

Los óxidos de nitrógeno ($NO_x$) son compuestos contaminantes que degradan la calidad el aire, esto afecta a la sociedad y al ambiente, siendo responsables de diversos problemas, tales como: Eutrofización, lluvia ácida, enfermedades cardiovasculares, por mencionar algunos. Como los procesos de incineración producen cerca del 95% de los óxidos de nitrógeno, se tomaron como base para la realización de este estudio, donde se simula la interacción de estos compuestos con tres fullerenos recientes. El primero de ellos se conoce como volleyballeno $(Sc_{20}C_{60})$, este material interactúa con $NO$ produciendo una pequeña modificación en su longitud de enlace, haciéndolo más largo. Las otras dos estructuras toman al volleyballeno como referencia, se sustituyen 12 átomos de carbono por 12 átomos de $P$ o $N$ obteniendo una estructura tetraedral e icosaedral, respectivamente. Cuando estudiamos la interacción de $Sc_{20}C_{48}N_{12}$ con una o seis moléculas de $NO$ dentro de la estructura, observamos la disociación de todas las moléculas. Para el caso del volleyballeno dopado con $P$ ($[Sc_{20}C_{48}P_{12}]^{0,1}$), observamos la formación de un enlace $P-P$, provocando mayor estabilidad en la estructura cuando interacciona con una, dos y cuatro moléculas de $NO$, observando la disociación de hasta tres moléculas de $NO$. Las veracidad de la disociación de las moléculas se confirma mediante el cálculo de espectros Raman e IR.

Estructuras de mínima energía de sistemas ASn$_{12}$ (A = Cu, Ag, Au)

En este trabajo presentamos las estructuras de mínima energía, su estabilidad, comportamiento magnético y propiedades electrónicas de los sistemas ASn$_{12}$ (A = Cu, Ag y Au). El estudio fue realizado usando el método de ondas planas implementado en el código VASP en la aproximación de gradiente conjugado en la forma PBE del potencial de correlación-intercambio. Los resultados muestran que todas las estructuras de mínima energía son del tipo A@Sn$_{12}$ en un arreglo geométrico del tipo icosaedro, todos estos sistemas presentan orden magnético con los momentos magnéticos locales apuntando en la misma dirección y la magnetización del sistema corresponde al momento magnético del átomo A. El primer y segundo isómero presentan un arreglo geométrico basado en el icosaedro. Todas las nano aleaciones presentan un mezclado de átomos favorable maximizando el número de enlaces A-Sn.

Estudio de las propiedades electrónicas de transporte de nanocompuesto de grafeno-polimero

Se han estudiado las propiedades electrónicas de compuestos formados por grafeno y varios polímeros. El estudio hace un análisis comparativo entre los resultados experimentales y computacionales. Para realizar una medición experimental de las propiedades electrónicas, depositamos nanopartículas de grafeno sobre una matriz de polipropileno. La deposición se realizó en varias etapas, en las que añadimos a la matriz polimérica diferentes porcentajes de nanopartículas de grafeno mediante la técnica de extrusión de masas y estudiamos la adsorción por microondas. La conductividad eléctrica fue medida experimentalmente con espectroscopia de impedancia. La segunda parte consta de cálculos computacionales, en los que estudiamos las propiedades electrónicas de una hoja de grafeno bajo una molécula de polipropileno con diferentes grados de polimerización. Observamos que, existe un fuerte fenómeno de percolación con un umbral de percolación de alrededor del 18% de nanopartículas de MLG. Antes de llegar al punto crítico o el umbral de percolación, los portadores de carga están restringidos en la molécula de polipropileno, lo que hace que el sistema sea un material aislante. Después del umbral de percolación, los portadores de carga están restringidos en el grafeno, lo que hace que el sistema sea un material conductor. La incorporación de los efectos cuánticos y el fenómeno de percolación hacen posible que la conductividad teórica se acerque a la conductividad experimental. Para extrapolar nuestra investigación a varios sistemas de diferentes polímeros con grafeno, hemos realizado un estudio estocástico del problema para observar cómo se produce el fenómeno de percolación en diferentes nanocompuestos de grafeno-polímero. Reproducimos los fenómenos de deposición y transporte mediante una simulación tipo MonteCarlo. Comparamos nuestros resultados con los estudios experimentales y obtuvimos una buena estimación del umbral de percolación y la conductividad experimental.

Estudio Teórico de Luminiscencia y Fosforescencia en Complejos de Oro

En está trabajo estudiamos los procesos de emisión y absorción electrónica que ocurren en los complejos de Oro del tipo Cl-Au-P-(CH)n utilizando como metodología la Teoría de la Funcional de la Densidad dependiente del Tiempo (TD-DFT, por sus siglas en inglés) en la aproximación escalar relativista y espín órbita. Estos procesos electrónicos los hemos analizado aplicando las reglas de Kasha, lo que nos ha permitido describir y entender las transiciones singulete y triplete, las cuales dan lugar a los procesos de luminiscencia y fosforescencia observados en estos complejos de oro. Cabe señalar que por sus propiedades fotofísicas, estos compuestos han sido propuestos para ser utilizados como marcadores biológicos. [1]. Polyhedron 179 (2020) 114262

Propiedades fisicoquímicas del material luminiscente Li$_3$Ba$_2$La$_3$(MoO$_4$)$_8$:(Eu$^{3+}$,Tb$^{3+}$) fabricado por el método de combustion

En este trabajo, se investigará el material luminiscente Li$_3$Ba$_2$La$_3$(MoO$_4$)$_8$:(Eu$^{3+}$,Tb$^{3+}$) por sus excelentes propiedades luminiscentes de emisión en el rango espectral rojo (λ = 615-620 nm) cuando es irradiado con un LED azul (λ = 460-470 nm). Se producirán polvos luminiscentes del material mediante la técnica de síntesis por combustión hasta obtener las condiciones óptimas de luminiscencia y características nanoestructurales. En particular, se estudiarán sus propiedades fisicoquímicas por distintas técnicas de análisis para obtener el mayor Índice de Rendimiento de Color en lámparas de luz blanca activadas por un LED azul. Posteriormente se harán mezclas del material rojo optimizado con YAG:Ce$^{3+}$ comercial en diferentes concentraciones para obtener luz blanca y medir la eficiencia cuántica del material combinado. Finalmente, se fabricará una lámpara de luz blanca utilizando un LED azul comercial para excitar la mezcla de materiales luminiscentes. El material propuesto es un candidato prometedor para su aplicación como componente emisor de rojo en los sistemas de iluminación con base en dispositivos de estado sólido, en particular los diodos emisores de luz.

Nanomateriales en Ambientes Extremos: Diseño y Aplicaciones Extraterrestres

La visión de vivir en Marte o la Luna ha sido un concepto de ciencia ficción desde el siglo XIX. La justificación en muchos casos es que necesitamos buscar una nueva localización para la humanidad en caso de que la vida en el planeta Tierra se convierta en insostenible, por situaciones tales como el cambio climático. Visitar esas orbes extraterrestres también pudiera darse con el objetivo de explotar recursos naturales tales como metales y agua. Sin embargo, para que este sueño de ciencia ficción se convierta en realidad ¿como se podría vivir en esos lugares? Las condiciones actuales hacen de Marte un lugar extremadamente complicado para sostener vida. En principio, necesitamos descubrir y diseñar materiales que sobrevivan ambientes extremos. En esta plática, se presentará una visión de conjunto y recientes actividades de investigación en el área de diseño de nanomateriales, incluyendo carburos y boruros para aplicaciones de extremos de temperatura, impacto y radiación. Se presentará en particular estudios sobre carburos y hexaboruros de alta entropía.

Efecto semimetal inducido por bordes en nanocintas Cr2Ge2Te6

El compuesto Cr2Ge2Te6 (CGT) es un material ferromagnético intrínseco con una estructura en capas de van der Waals que muestra una gran promesa en aplicaciones espintrónicas. En este trabajo, investigamos el efecto de borde en la formación de nanocintas de CGT con diferentes terminaciones, así como el cambio en las propiedades electrónicas y magnéticas, mediante cálculos de espín polarizado. Estudiamos la estabilidad termodinámica de la nanocinta empleando el formalismo de energía de formación superficial. Según los cálculos, la nanocinta con bordes de TeCr es la estructura más estable en las regiones de potencial químico ricas en Ge y ricas en Te, y pobres en Ge y Te-pobres, mientras que en las regiones ricas en Ge y pobres en Te, y pobres en Ge y pobres en Te la nanocinta con bordes TeCr y Te vacantes es la estructura más estable. Los cálculos muestran que la nanocinta es ferromagnética con características de semimetal.

Predicción del cúmulo Au15(SR)13 mediante ciclómeros: Efecto de ligandos

En esta plática se hablará sobre la predicción estructural de cúmulos de oro protegidos con Tioles y específicamente sobre un nuevo modelo para el cúmulo $Au15(SR)13$ que es abundante en las muestras, el cual se propone constituido por un ciclómero ([$Au7(SR)7$]) y dos grapas([$Au2(SR)3$]) además de un core $Au4$. Se nota que la estructura es estable debido a la interacción entre el núcleo y el ciclómero mediante las interacciones aurofílicas. Para estudiar el efecto de ligandos en las propiedades electrónicas, ópticas y quirópticas, se consideró los ligandos -$SCH3$, y -$SPh$ (anillos fenílicos) de manera que se pueda reproducir los ligandos empleados durante el experimento. La energía relativa del nuevo modelo es 0.24/0.68 eV menor a la del modelo propuesto en 2013 dependiendo de si se usó el ligando -$SCH3$ o el ligando -$SPh$. La comparación con los espectros UV, CD y XRD demuestran que este nuevo modelo necesita ser confirmado experimentalmente, porque no coincide con los resultados que se tienen hasta ahora. Este trabajo aporta al entendimiento de las interacciones entre el núcleo y los ligandos capaces de producir estructuras de menor energía.

Las nanotecnologías aplicadas a la agricultura y la alimentación ante los cambios de racionalidad de la política de ciencia, tecnología e innovación en México

Los debates en la literatura sobre políticas de ciencia, tecnología e innovación (CTI) argumentan la importancia de reconciliar la oferta y la demanda de conocimientos para aminorar las desigualdades sociales. En este trabajo, problematizamos la oferta y demanda de conocimientos científicos en el campo de la nanotecnología (NT) agrícola y alimentaria, en el contexto de un cambio en la concepción de la política de CTI que acompaña la llegada del nuevo gobierno federal en el año 2018. Para operacionalizar estas dimensiones, primero realizamos un mapeo de los proyectos de investigación aprobados por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología en el período 2012-2019, tanto aquellos relativos la investigación no orientada, como los asignados a proyectos de innovación. Posteriormente, examinamos las demandas de investigación establecidas por el consejo en torno a los sistemas agroalimentarios. Con ello, discutimos las condiciones de posibilidad que tiene la NT agrícola y alimentaria para responder tales demandas. Concluimos que los cambios en la concepción de ciencia significan nuevas prioridades de investigación para los sistemas agroalimentarios del país, entre ellos, contribuir a la soberanía alimentaria y la sustitución de agroquímicos en el campo; pero más aún, la nueva concepción de política de CTI, plantea retos acerca de cómo podemos hacer para que las nanotecnología agrícola y alimentaria contribuya a alcanzar una agricultura justa con los productores rurales y respetuosa con la salud y el ambiente. Palabras clave: nanotecnología; nanotecnología agrícola y alimentaria; políticas de ciencia y tecnología; soberanía alimentaria; México.

Simulación del proceso de intercalado iónico en materiales electrocrómicos

En esta investigación realizamos una simulación del proceso de intercalado iónico de átomos de Li en materiales electrocrómicos como WO$_3$ y NiO. Utilizando teoría del funcional de la densidad (DFT)+$U$ se predijeron las propiedades optoelectrónicas de los sistemas para entender cómo afecta el intercalado de Li el electrocromismo en estos materiales. En todos los casos se observa que el intercalado de Li causa una expansión de la celda unitaria, que, como revela el análisis de las propiedades electrónicas, provoca una transición eléctrica de semiconductor a conductor metálico y semimetálico, respectivamente. Se encuentra que para NiO, la inserción de Li produce una gran absorción en la región visible comparado con la fase pura; mientras que para WO$_3$, el intercalado intersticial produce mayor absorción respecto a la fase pura en la región infrarroja. Este trabajo ayuda a entender los cambios de color en estos materiales.

Heteroestructura de grafeno y TMD: Estados electrónicos y transporte

Se estudian los estados y el transporte de electrones en grafeno en proximidad con una cinta de TMD y bajo la acción de un campo magnético. Se utiliza un Hamiltoniano efectivo para obtener la estructura de bandas de energía (EB), texturas y transporte dependiente del espín. Aparecen dos regímenes en la EB: banda directa e invertida. En el primero, las bandas tienen la misma orientación de espín mientras que en el segundo hay una inversión de espín. La simetría en la EB y textura de espín se preserva a lo largo de la dirección del campo magnético aplicado. La proyección del espín Sz es analizada como función del campo magnético para cada régimen. Así, la manipulación del espín es posible con los parámetros adecuados. Por último, se halló que la probabilidad de que un electrón sea transmitido o reflejado con espín invertido aumenta cuando el campo magnético aplicado y el ancho de la cinta incrementan, en el régimen de band-gap directo y para una energía cinética constante.

EFECTO DE LA LOCALIZACIÓN DE LOS GRUPOS FUNCIONALES EN POLIMEROS SENSIBLES AL pH Y A LA TEMPERATURA PARA APLICACIONES EN LA INDUSTRIA PETROLERA

En México, la mayoría de los yacimientos de petróleo están formados por roca carbonatada en la que utilizan ácido clorhídrico como común denominador en las estimulaciones, provocando una baja eficiencia en la obtención del crudo. Es por ello que se desea la producción de un material polimérico capaz de ser utilizado como posible dosificador en el proceso de estimulación ácida para la extracción del petroleo. En este trabajo se realizará un estudio termodinámico de la influencia de la localización de los grupos funcionales en la sensibilidad al pH y temperatura en nanopartículas poliméricas para aplicaciones en la industria petrolera. Para ello, se sintetizarán dos series de partículas de polímero con diferente morfología: Núcleo - coraza y Núcleo - gradiente, donde se variará la concentración de ácido acrílico y acril amida (AA-AAmida) dentro y fuera de la partícula a diferentes proporciones. Los polímeros se analizarán mediante las técnicas de caracterización conocidas.

Respuesta Óptica Nolineal de Arreglos Plasmónicos de Nanopartículas de Oro Embebidas en Matrices de Sílice

Nanopartículas de Oro embebidas en matrices de sílice, fueron fabricadas a partir de la implantación de iones de Au a través de una máscara litográfica de sílice. La repuesta óptica no lineal de estos arreglos fue investigada experimentalmente usando la bien conocida técnica Z-scan en su configuración Open Aperture (OA) a 532 nm con pulsos de 26 ps de un láser Nd:YAG. Las medidas realizadas en esta configuración fueron realizadas a diferente ángulo de polarización de la luz incidente. Una fuerte saturación de la absorción y un claro comportamiento dicroico fue encontrado, este último indicado por una modulación sinusoidal del coeficiente de absorción no lineal $\beta$ como función del ángulo de polarización, lo cual da una clara evidencia de la formación de arreglos ordenados de nanopartículas embebidas de oro, correspondiente a una simetría honeycomb con un periodo de $30^{\circ}$

Propiedades termoestructurales y de flourescencia de extracto de brosimum rubescens incorporado en una matriz de silica xerogel

Este trabajo aborda el comportamiento de fluorescencia que presentan los extractos de madera de palisangre (Brosimum rubescens) cuando se incorporan en una matriz de sílica, y el efecto de la temperatura sobre las propiedades de flourescencia. Además, se estudian las propiedades estructurales del compuesto. Los orgánicos se incorporaron a una matriz de sílica mediante el método sol-gel, y el material resultante se sometió a diferentes tratamientos térmicos. Las propiedades estructurales se estudiaron mediante difracción de rayos X (DRX) y las sustancias orgánicas se analizaron mediante espectroscopia infrarroja (FT-IR) y espectroscopía de fluorescencia. Los resultados muestran que la matriz de sílica evita la descomposición térmica de los orgánicos y los cambios estructurales de la sílica impactan en las propiedades de fluorescencia. En este sentido, la máxima emisión de flourescencia se obtiene a 200°C. Este comportamiento es atribuible a las fuertes interacciones entre los compuestos orgánicosy la sílica. Los resultados muestran que los compuestos celulósiticos promueven la formación de arreglos abiertos de Si-OH.

Nanocúmulos de oro protegidos por tioles con capacidades catalíticas

Los nanocúmulos de oro protegidos por tioles, ej. $Au_m(SR)_n$, han atraído bastante interés científico en los últimos años, debido a sus prometedoras características y aplicaciones. En este estudió se realizaron cálculos de optimización de estructura y de frecuencia, basados en la teoría del funcional de la densidad (DFT). Con el fin de determinar la estructura atómica precisa de cúmulos pequeños que ya se han detectado en experimentos. Además se estudiarán las capacidades catalíticas de estos nanocúmulos en reacciones con moléculas simples.

Predicción de cúmulos protegidos con tioles $Au_{11}(SR)_{9}$ y $Au_{13}(SR)_{11}$

Se ha considerado que los cúmulos de Oro están constituidos por bloque básicos $(Au_{4},Au_{6}, Au_{12}, etc...)$, y que se encuentran protegidos por grapas (-S-Au-S-Au-S-). En este estudio proponemos la estructura de los cúmulos $Au_{11}(SR)_{9}$ y $Au_{13}(SR)_{11}$ que se encuentran en la ruta de síntesis del cúmulo $Au_{15}(SR)_{13}$. Nuestros cálculos de DFT-D muestran una unidad triangular de $Au_{3}$ como la más pequeña que compone la estructura del cúmulo $Au_{11}(SR)_{9}$, mientras que para el caso del cúmulo $Au_{13}(SR)_{11}$ encontramos que posee un core $Au_{4}$. Los efectos de los ligandos en las propiedades electrónicas, ópticas y quirópticas son estudiadas con la consideración de ligandos como Hidrógeno, Metilos, Fenilos y Adamantil. Para el caso del cúmulo $Au_{11}(SR)_{9}$ su core $Au_{3}$ se encuentra protegido por un dimero y un ciclómero $[Au_{6}S_{6}]$ cuando se consideran como ligandos Hidrógenos, Metilos y Adamantil, con una preferencia sobre el core $Au_{4}$ de 0.042, 0.190 y 0.117 eV, respectivamente. Sin embargo, la preferencia por un core $Au_{4}$ se aprecia en esta estructura cuando se usan Fenilos como ligando, encontrando una diferencia de energía de 0.230 eV sobre el core triangular, esta estructura se encuentra protegida por un dímero y un pentámero. Por otra parte, el cúmulo $Au_{13}(SR)_{11}$ $(R=CH_{3})$ tiene un core $Au_{4}$ protegido por una combinación de un ciclómero, un dímero y un monómero, siendo esta la preferencia sobre un core $Au_{3}$. Esto implica que la unidad triangular $Au_{3}$ es importante en estos tamaños pequeños y que la preferencia energética depende del tipo de ligandos utilizados. Se muestran los espectros IR/Raman, el espectro de absorción (UV-Vis) y de Dicroísmo circular de nuestras predicciones estructurales.

Efecto del dopaje con B en siligeno en la propiedades de adsorción de H2

Hoy en día la necesidad de generar energía dejando la menor huella ecológica ha impulsado la investigación y desarrollo de dispositivos de estado sólido que puedan adsorber hidrógeno, que es uno de los elementos mas abundantes y cuya combustión resulta en energía y vapor de agua. En este trabajo, se estudiaron dos esquemas para mejorar el almacenamiento de hidrógeno en una monocapa de siligeno (SiGe) decorada con metales. En el primero, los átomos de Li-, Sc- y Ti se adsorben en una monocapa de siligeno prístina (SiGeML), mientras que en el segundo esquema, los átomos de Li-, Sc- y Ti decoran la monocapa de siligeno dopada con B (BSiGeML). Los resultados muestran que el dopaje con boro mejora la interacción entre el átomo de metal y el SiGeML. Los resultados numéricos indican que las moléculas de H2 están ligeramente fisisorbidas en el átomo de Li, mientras que están fuertemente fisisorbidas en las monocapas decoradas con Sc y Ti. El BSiGeML decorado con Sc y el SiGeML decorado con Sc tienen la mayor capacidad de almacenamiento de hidrógeno, ambos sistemas fueron capaces de almacenar hasta cinco moléculas de H2, mientras que el BSiGeML decorado con Li- y Ti y el SiGeML decorado con Ti pueden adsorber hasta cuatro moléculas de H2. SiGeML y BSiGeML decorados con átomos de Sc podrían tener potencial como medios eficientes de almacenamiento de hidrógeno molecular para su utilización como combustible.

Crecimiento y caracterización de nanofibras de Au/TiO2 preparadas por impregnación húmeda y electrodepósito*

En este trabajo se sintetizaron nanofibras de Au/TiO2 por las técnicas de impregnación húmeda y electrohilado. Estas fueron caracterizadas por FE-SEM, EDS, DRX, micro-Raman y reflectancia difusa en el UV-Vis y MIR. Las nanofibras presentan un diámetro promedio de ~115 nm, estan constituidas por granos de tamaño promedio de 20 nm y las de oro de 6.6 nm homogeneamente distribuidas. La composición elemental muestra sólo los elementos Au, O y Ti sin señal de precursores. La difracción muestra líneas de Au y TiO2, observandose en estas un dominio de fase anatasa sobre las de rutilo y brookita, probablemente esta es una característica del electrodepósito. Modos fonónicos de la fase Anatasa y Rutilo fueron observados a alta temperatura. El valor de la Eg fue de 3.1 eV, que corresponde a la fase anatasa y en el IR sólo permacen líneas del TiO2. Finalmente, los métodos y el control de los parámetros de crecimiento permitieron obtener nanofibras de compositos con características para una potencial aplicación en fotocatálisis. *Agradecimientos: CONACyT, VIEP, VD-PRODED

Estudio Teórico-Computacional de reacciones químicas de nanotubos de un nuevo alótropo de Nitruro de Carbono

En los últimos años se ha estudiado el Nitruro de Carbono grafítico g-C3N4 por sus potenciales aplicaciones como fotocatalizador para rompimiento de la molécula de agua y en la descomposición de óxidos de Nitrógeno, entre muchas otras. Sin embargo, en un estudio previo encontramos que su estructura es inestable a presión y temperatura ambiente mostrando frecuencias imaginarias en su espectro fonónico. Además, propusimos un nuevo alótropo de Nitruro de Carbono, con estequiometría 1:1 y formaciones tipo espinas radiales (grupos Isociano). En el presente trabajo, estudiamos modelos de los nanotubos (3,0) y (5,0) y sus reacciones químicas con Cisplatino, NO, NO2, CO y CO2. Este estudio se basa en cálculos DFT y se analizan las Energías de adsorción y de amarre de las estructuras, sus espectros IR , Raman, UV y CD, además se incluye el análisis de cargas, las distancias de enlace y la función de localización del electrón (ELF).

Revisitando las moléculas de TCNE (tetracianoetileno) y su interacción con átomos de litio: propiedades vibraciones y de enlace

El tetracianoetileno (TCNE) es un compuesto que tiene excelentes propiedades como receptor de electrones y una alta capacidad específica teórica. Estas características son necesarias cuando se trata del diseño de cátodos para baterías de litio. En el presente trabajo, caracterizamos varias propiedades (especialmente electrónicas y análisis vibracional) de la molécula de TCNE, usando la teoría del funcional de densidad (DFT). También estudiamos la interacción de TCNE con átomos de litio, con el propósito de evaluar su posible uso como electrodo para baterías de litio. Los análisis de ELF y AIM indican que los enlaces en la molécula de TCNE son covalentes, mientras que los enlaces N-Li son de tipo iónico. También encontramos que el TCNE actúa como buen receptor de carga con 1 o 2 átomos de litio, ya que cuando se agregan más, la distribución de la carga cambia, y algunos átomos de litio retienen la carga en vez de dársela a la molécula de TCNE.

Estudio de las propiedades electrónicas de compuestos de Boro y Carbono

Las moléculas de carbono hiper coordenadas (hyper coordinate carbon, hcC) han llamado la atención de muchos investigadores en las últimas décadas debido a que implican un gran cambio respecto a lo que conocemos sobre enlaces químicos. Para este proyecto hemos propuesto diversos compuestos de boro y carbono, asignando diferentes números de coordinación al átomo de carbono, con el objetivo de analizar el comportamiento de los enlaces C-B. Las moléculas de hcC se optimizaron mediante cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) con Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE). Para identificar el tipo de enlace, realizamos un análisis de átomos en moléculas (atoms-in-molecules, AIM), junto con un análisis de función de localización de electrones (electron localization function, ELF) y un análisis de carga. Nuestros resultados indican la naturaleza de los enlaces C-B en los compuestos estudiados. También se realizó un análisis de los efectos de la hidrogenación, lo que provocó una drástica alteración de la simetría en la estructura.

Coloración plasmónica sobre arreglos desordenados de nanopartículas: una aproximación numérica

Los colores plasmónicos son el resultado de resonancias electromagnéticas colectivas que suceden, generalmente, cuando la luz interacciona con superficies metálicas nanoestructuradas. Su tonalidad es dependiente de las propiedades ópticas de la interfaz metal-dieléctrica, así como de la geometría de las nanoestructuras. Un método nuevo y prometedor, para la producción de estos, es el tratamiento superficial usando irradiación láser de pulsos ultracortos. Este método constituye una alternativa de bajo costo para la modificación de materiales mediante el intercambio térmico. Sin embargo, el diseño e implementación de estas investigaciones aún pasa por aspectos de fundamento que deben ser estudiados. El objetivo principal de este proyecto es estudiar de manera experimental y teórica la generación de coloreado plasmónico en arreglos aleatorios de nanopartículas y proponer diseños óptimos para su fabricación. Las nanopartículas, de forma esférica, son colocadas sobre una película delgada de oro y su densidad puede ser modificada a través de irradiación láser. Lo anterior permite la generación de distintos colores plasmónicos sobre una misma muestra. Experimentalmente se utilizó un láser pulsado de Titanio Zafiro, incorporado a un microscopio de barrido de luminiscencia de dos fotones (TPL, por las siglas en inglés de Two Photon Luminescense), para establecer el rango óptimo de la potencia incidente en la modificación láser. La caracterización óptica de las estructuras modificadas se llevó a cabo mediante la microscopia TPL. El análisis numérico se realizó usando un modelo vectorial de múltiple esparcimiento para estudiar la excitación y los efectos de esparcimiento del plasmón polaritón de superficie en superficies nanoestructuradas. Se simularon imágenes del primer armónico que toman en cuenta la reflexión de la superficie metálica y la respuesta plasmónica de las nanoestructuras. A partir de los resultados numéricos se generaron espectros de reflectancia de distintitas

Propiedades electrónicas de perovskitas dobles

En esta investigación teórica computacional nos adentraremos en las perovskitas dobles y veremos cómo juegan un papel importate hoy en día debido a que son estructuras libres de plomo y cuentan con grandes propiedades de absorción de la luz, proponemos que al utilizar funcionales híbridos como por ejemplo el funcional de intercambio correlación HSE (Heyd Scuseria Ernzerhof) 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.

Síntesis de nanopartículas de óxidos metálicos en nano-paredes de grafeno por irradiación laser

Las nano-paredes de grafeno (GNW por sus siglas en inglés) son un material prometedor para ser usado como electrodo en dispositivos electroquímicos. Con la finalidad de mejorar las propiedades súper capacitivas de las GNW se buscó recubrirlas con nanoestructuras de óxidos metálicos. En este trabajo se presenta la síntesis de nanopartículas de óxidos metálicos inducidas por irradiación láser con pulsos ultracortos (270 femtosegundos) sobre GNW inmersas en una solución acuosa de acetatos metálicos, usados como precursores. La modificación de la superficie de los sustratos de GNW, y la morfología y el tamaño de las nanopartículas obtenidas fueron caracterizadas por microscopía electrónica de barrido de emisión de campo; las propiedades físico-químicas de las nanoestructuras depositadas sobre el GNW se estudiaron por espectroscopia micro-Raman. Esto permite determinar la presencia de alteraciones o daño en las estructura de las GNW, así como las características de estequiometría y fase de las nanopartículas sintetizadas mediante la irradiación láser con pulsos de femtosegundos.

Síntesis y caracterización de puntos cuánticos de perovskita de haluros metálicos con aplicaciones fotovoltaicas

Los puntos cuánticos de perovskita de haluros metálicos han sido relevantes en años recientes, debido a las aplicaciones potenciales que estos materiales tienen diversas áreas como celdas fotovoltaicas y dispositivos optoelectrónicos. Esta es la razón por la que las celdas solares de perovskita han ido ganando relevancia, por lo que diversos estudios se enfocan en el estudio de sus interesantes propiedades electrónicas y ópticas. Por ejemplo, la capacidad que tienen los puntos cuánticos de emitir luz en el rango visible, de 400 a 700 nm, dependiendo de la naturaleza química de estos. Otra propiedad que puede ser optimizada es la capacidad de ajustar la banda prohibida de estos nanomateriales. Por otro lado, estos puntos cuánticos son capaces de optimizar los portadores de carga en dispositivos fotovoltaicos, a la vez de que funcionan como sensibilizadores. En el presente estudio, se sintetizaron y caracterizaron estos materiales CsPbX3, donde X es Br, I y Cl, con el fin de modificar la interfase en celdas fotovoltaicas de perovskita. Se prepararon perovskitas de diferente composición utilizando diferentes sales de haluros. Finalmente, se evaluaron las propiedades ópticas mediante la Espectroscopia UV-vis y Espectroscopia de Fluorescencia.

Estudio de la Resonancia Ferromagnética con Bombeo de Espín

Los dispositivos espintrónicos son nanoestructuras de materiales magnéticos (FM) y no-magnéticos (NM) donde ocurren fenómenos dependientes del espín. Y la resonancia ferromagnética con bombeo de espín (SP-FMR) es una técnica que permite caracterizar algunas propiedades magnéticas en los dispositivos espintrónicos. Una de estas propiedades es la tasa de conversión de corriente de espín a corriente de carga cuyo nombre es el ángulo Hall de espín. En este trabajo, se analizaron los dispositivos bicapa CoFeB/Pt, CoFeB/Ir, y BiSe/Py. El análisis fue por la técnica de SP-FMR para caracterizar el ángulo Hall de Espín de cada dispositivo. Del análisis teórico y de resultados se revisó e identificaron errores en el método de análisis de datos del SP-FMR.

ESTUDIO TEÓRICO DE DISPERSIÓN RAMAN CON SUPERFICIE MEJORADA (SERS) SOBRE ÓXIDO DE GRAFENO REDUCIDO (rGO)

Desde su descubrimiento el grafeno ha sido un material de gran interés en todas las áreas de la ingeniería, principalmente para físicos y químicos, debido a sus diversas propiedades. Se destaca por tener una alta conductividad, pero al oxidarlo sus propiedades cambian, en particular, existe un aumento en la intensidad de su dispersión Raman para las bandas D, G y 2D. En la caracterización de materiales se emplean varias técnicas espectroscópicas, una de ellas es la espectroscopía Raman que mide la intensidad de la dispersión de fotones debidos a colisiones inelásticas del material, lo que permite conocer, además de los rayos X, su estructura y composición de elementos que lo conforman. El problema con este efecto es que no siempre estas colisiones son observables ya que en ocasiones su intensidad es muy pequeña. Experimentalmente se ha encontrado que al oxidar el grafeno y hacerlo interaccionar con algún material con baja intensidad del efecto Raman, el arreglo permite una mayor intensidad del efecto Raman comparado con el grafeno puro. En el presente trabajo usamos la teoría DFT, empleando el programa de simulación molecular Materials Studio, para mostrar que el óxido de grafeno reducido (rGO) es un buen candidato para emplearse como una superficie mejorada (SERS) para la dispersión Raman.

Rol de defectos en las propiedades mecánicas de heteroestructuras compuestas por grafeno y cobre

Mediante simulaciones de dinámica molecular se estudia el efecto de vacancias y defectos tipo Stone-Wales (SW) en el módulo de Young ($E$) y el coeficiente de Poisson ($\nu$) de estructuras tipo sándwich, compuestas por una capa de grafeno y dos capas simétricas de cobre. Los resultados muestran que el $E$ de la heteroestructura en presencia de vacancias disminuye significativamente con el aumento de la densidad de defectos, aunado a esto se observa un desplazamiento del límite elástico hacia valores de esfuerzo ligeramente menores, así como un leve incremento en las deformaciones. Por otro lado, el valor del $\nu$ presenta un ligero aumento a mayores densidades de vacancias. En cuanto a los defectos SW, se aprecia que estos no afectan sustancialmente el valor del $E$, el cual disminuye levemente con el aumento en la densidad de estos defectos, sin embargo, el valor del $\nu$ muestra un pequeño aumento en presencia de ellos. Agradecimiento: Los autores agradecen al Laboratorio Nacional de Supercómputo del Sureste de México perteneciente a la red de laboratorios nacionales CONACYT, por los recursos computacionales, el apoyo y la asistencia técnica.

Cálculos en la densidad de carga y mutaciones in Sillico en la estructura de la proteína canal ClC-1

Los canales de cloruro ClC, son proteínas transmembranales que permiten el paso selectivo de iones cloruro por la membrana celular. De la familia de los ClCs las proteínas más estudiadas son ClC-0, ClC-1 y ClC-2. Las 3 proteínas poseen una estructura similar en el 87.5% en el poro del canal iónico, pese a esto la conductividad del ClC-0 es un orden mayor que el de las otras proteínas; en este trabajo estudiaremos mutaciones en el poro de la estructura del ClC-1, partiendo de su estructura recientemente cristalizada, buscando que sea similar al poro del ClC-0, con el fin de cuantificar el rol de los aminoácidos modificados, mediante estudios en la densidad de carga, utilizando teoría funcional de la densidad (DFT).

Análisis estructural y densidad de carga en la molécula Rojo Congo y su interacción con iones contaminantes

Los colorantes son sustancias utilizadas en los productos finales de muchas industrias como la cosmética, farmacéutica, del papel, alimentos, textiles, entre otras. Debido a su estructura química compleja la gran mayoría de los colorantes no son biodegradables y no son afectados por la temperatura, por lo tanto, permanecen durante largos periodos por ser componentes tóxicos y teñir el medio en el que se encuentran, el cual es la primera característica en ser reconocida a simple vista, incluso a concentraciones muy bajas, pueden afectar significativamente la actividad fotosintética de los organismos acuáticos ya que, inhiben la penetración de la luz y disminuyen la concentración de oxígeno. El colorante rojo Congo es una sal de formula química $C_{32}H_{22}N_{6}Na_{2}O_{6}S_{2}$ uno de los métodos que ha demostrado simplicidad y alta eficiencia para la remoción de colorantes es el de adsorción, que además presenta alta disponibilidad de adsorbentes posibles a utilizar. Este proceso consiste en transferir el colorante del efluente acuoso a una fase sólida, lo que disminuye notablemente la concentración del colorante, por ejemplo: la molécula de rojo Congo es capaz de formar enlaces covalentes con diferentes tipos de fibras también puede ser adsorbido químicamente por cenizas y soya, a través de las cargas que pueden atraer electrostáticamente iones de sodio para hacer intercambio iónico o por las cargas libres que tiene en los oxígenos de la estructura del rojo Congo en los grupos funcionales de las micro algas. En el presente trabajo, estudiaremos un modelo sobre la interacción del rojo Congo con los iones contaminantes, con el fin de estudiar cómo se da este proceso.

Búsqueda de las estructuras más estables de cúmulos atómicos de metales ligeros

En este trabajo se emplea MEGA (Mexican Enhanced Genetic Algorithm) junto a cálculos de estructura electrónica basados en la teoría del funcional de la densidad (DFT por sus siglas en inglés) como método de búsqueda de las estructuras más estables de cúmulos atómicos de Li, Be, Na y Mg de hasta 13 átomos. El tratamiento mecánico-cuántico de DFT es fundamental porque la diferencia de electrones de valencia y sus energías genera diferentes patrones de enlace entre los átomos y cambia la simetría del cúmulo o modifica su estabilidad relativa, lo cual aquí se analiza. Con estos tamaños de cúmulo se puede hacer un seguimiento puntual de cómo el algoritmo genético encuentra la estructura más estable de cada tamaño y obtener conclusiones útiles para realizar búsquedas de cúmulos de mayor tamaño más adelante.

Crystal size determination by comparative methods in nanocrystalline thin film of Clausthalite

Different methods widely used in X-ray diffraction crystal size estimation are compared and these are based on the method of Scherrer, Monshi-Scherrer, Halder-Wagner, Williamson-Hall and Whole Powder Pattern Fitting of PDXL Software Rigaku . FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscopy) analysis was used as a method of comparison of the results obtained by the different methods applied from the accuracy parameter. In this study, the crystal size is estimated in nanocrystalline Claushalite thin film (PbSeS) samples obtained by chemical bath under different conditions of temperature and deposit time. The chemical bath temperature conditions varies between 40ºC and 60ºC and the deposit time between 1 to 4 hours. The Scherrer method is applied to each of the diffraction peaks and the average is obtained. The value obtained being not very exact because it only takes into account the peak broadening in the analysis. The Monchi-Scherrer method is easy to use and the error decreases by applying the linear adjustment by least squares. In this method there is little dispersion in the points and care must be taken that the trend slope is not greater than 1. The trend line intercept provides a more accurate crystal size value. The Halder-Wagner Method is constructed assuming a broadening of the diffraction peak is Voight's symmetric function and the adjustment of the trend line by least squares generates high dispersion in the points and the slope of the line provides a value of less accurate as size crystal. The Williamson-Hall Method considers peak broadering as a function of the diffraction angle that is expected to be the result of the combination of broadening and strain broadening and the adjustment of the line by least squares gives a value of crystal size from the slope quite far from the data observed by FE-SEM. In conclusion, it is obtained that it is the Monshi-Scherrer method and the method WPPF from PDXL Software Rigaku are the most accurate methods,

Estudio de transductores optofluídicos basados en microcavidades resonantes litografiadas en la nanoescala

A medida que aumentan las necesidades de mejorar las capacidades de análisis de todo tipo de dispositivos, es preciso encontrar nuevas estrategias de sensado capaces de solventar los retos incipientes. Por ejemplo, cada vez está más demandado conseguir una mayor sensibilidad en la detección de distintas concentraciones de sustancias en un líquido o, una mejoría en procesos de selectividad en la detección de diversas enfermedades. Esto lleva a la necesidad de diseñar y desarrollar transductores con mejores capacidades de sensado, dando pauta a la búsqueda de nuevos métodos que permitan mejorar prestaciones de los dispositivos actuales. Un diseño interesante para este propósito son las microcavidades de Bragg, que están compuestas por un apilamiento de películas delgadas con contraste de índice de refracción ordenadas de forma periódica, con un defecto central (cavidad resonante). Está ampliamente reportado que la respuesta de esta estructura fotónica a pequeñas variaciones del índice de refracción de un líquido, infiltrado en una estructura multicapa mesoporosa o, infiltrado en una estructura de canales litografiados sobre un sistema multicapa compacta, se manifiesta con una variación en la posición del correspondiente pico resonante, detectable por métodos ópticos. En este trabajo se realiza un estudio teórico de un transductor optofluídico que combine los dos principios de sensado (porosidad y litografía) mencionados anteriormente en un único sensor. El estudio es mediante métodos de elementos finitos (COMSOL Multiphysics®) de la respuesta óptica de microcavidades de Bragg porosas litografiadas en nanoescala, con el fin de diseñar transductores optofluídicos con sensibilidades optimizadas para la detección de pequeñas variaciones del índice de refracción de líquidos o de pequeñas concentraciones de analitos adheridos a su superficie, en una aproximación microfluídica.

Propiedades mecánicas de nanoalambres de AuPd

En este trabajo se investigaron las propiedades mecánicas de nanoalambres bimetálicos de AuPd por medio de una serie de corridas de dinámica molecular, utilizando una versión desarrollada recientemente del potencial de Gupta. En los modelos de nanoalambres de AuPd se consideraron varias orientaciones cristalográficas y composiciones. Simulamos la deformación externa de los nanalambres para calcular los módulos elásticos, la resistencia a la tensión y la tensión en el punto de ruptura. Analizamos el tipo y el papel de los defectos generados por la deformación uniaxial (deslizamientos y planos gemelos) e investigamos cómo el diámetro y la composición de los nanoalambres afectan la forma en que los nanoalambres se deforman por la carga externa.

El diagrama de fase de AuCu a nanoescala

Se realizaron varias series de corridas de dinámica molecular para simular la transición de fusión de nanopartículas cuboctaédricas, icosaédricas, y decaédricas bimetálicas de oro-paladio a diferentes concentraciones relativas para estudiar sus propiedades estructurales antes, durante y después de la transición. Las simulaciones se realizaron en el ensamble canónico, cada serie cubriendo un rango de temperaturas de 300 a 1200 K, utilizando una versión del potencial interatómico de Gupta para aleaciones metálicas. Descubrimos que la temperatura de transición de fusión tiene una fuerte dependencia de las concentraciones relativas de las especies atómicas. También descubrimos que, antes de la transición de fusión, la capa exterior de la nanopartícula se desordena parcialmente en lo que se puede pensar como una etapa de fusión previa, donde los átomos de Au cerca de la superficie migran a la superficie y permanecen allí después de que la partícula se funde como un todo. Con esta información se construyó el diagrama de fase composición-temperatura para nanopartículas con distintas geometrías y tamaños.

Respuesta mecánica a tensión axial en nanoubos de WS$_2$

Investigamos las propiedades mecánicas de nanotubos WS$_2$ utilizando dinámica molecular, utilizando una versión desarrollada recientemente del potencial Stillinger-Weber (SW). Los nanotubos considerados son de los politipos H y T, con quiralidad en zigzag y silla. Encontramos que sólo los nanotubos de diámetro mayor o igual a 30 Angstrom son estables cuando se modelan por el potencial SW. Los nanotubos en zigzag tienen un módulo elástico mayor que los nanotubos de silla del mismo politipo y diámetro, y los nanotubos T se deforman más fácilmente que los nanotubos H. También encontramos que el módulo elástico, la resistencia a la tensión y el punto de ruptura dependen del diámetro sólo para diámetros menores a 50 Angstrom. Investigamos el papel de los defectos en la respuesta mecánica, y descubrimos que, si bien los módulos elásticos no se ven afectados de manera apreciable por la presencia de vacancias, la resistencia a la tensión y el valor del punto de ruptura disminuyen significativamente, en particular cuando el defecto es una vacancia de una unidad completa de WS$_2$.

Conducción eléctrica en nanopartículas de ZnO embedidas en SiO$_2$

Se estudia el comportamiento de diodo rectificador que presentan experimentalmente nanoparticulas (NP) de ZnO embebidas en SiO$_2$ y colocadas sobre un sustrato de silicio tipo p. Las NP tienen un diámetro entre 3 a 5 nm y forman aglomerados. Se analiza el tunelamiento electrónico mediante el método de elementos finitos. Los múltiples picos de transmisión presentan anchos menores a 0.01eV y, aunado a la dispersión en tamaño de las NP, crean “minibandas” de energía, por las cuales los electrones pueden tunelar la doble barrera creada por el SiO$_2$. El crecimiento exponencial de la corriente, característico del diodo rectificador, se puede explicar debido que al aumentar el voltaje de polarización las “minibandas” se recorren a energías menores aumentando la probabilidad de tunelamiento, mientras que en la polarización inversa no se observan estas minibandas a bajos voltajes, lo que reduce la conducción de electrones.

Respuesta óptica no lineal de un sistema anisotrópico con interacción espín-órbita y brecha energética

Se calculan los tensores de conductividad de carga y de espín, lineales y no lineales, de un material anisotrópico bidimensional con interacción espín-órbita a partir del formalismo de Kubo. Se considera el desdoblamiento espín-órbita de la banda de conducción debido a un acoplamiento Rashba anisotrópico, así como la presencia de una brecha energética, similar al modelo ferromagnético de Rashba empleado para describir el efecto Hall anómalo intrínseco. Las singularidades de Van Hove en la densidad conjunta de estados permiten estudiar el efecto de la interacción espín-órbita anisotrópica y la brecha energética sobre el espectro de transiciones interbanda para distintas posiciones del nivel de Fermi. La posición espectral y el ancho de la ventana de absorción cambian dramáticamente con respecto al caso sin brecha. Por otra parte, el rompimiento de la simetría de inversión temporal permite obtener fenómenos magneto-ópticos por la aparición de una conductividad Hall en el cálculo lineal. Se calcula el ángulo de rotación de Kerr como función de la frecuencia del campo externo para diferentes valores de los parámetros del modelo. En cuanto a la respuesta de segundo orden, se encuentra que la corriente eléctrica cuadrática inducida se anula por razones de simetría, mientras que la corriente cuadrática de espín es no nula debido a aquellas componentes del tensor no lineal que involucran orientación de espín paralela al plano del material.

Estudio de la respuesta plasmónica de un arreglo tipo panal de abeja de nanopartículas de Ag

El estudio de las propiedades plasmónicas de los materiales ha sido un tema de interés desde hace varios años, en especial la respuesta de los materiales de Ag. Con los actuales métodos de síntesis de nanopartículas (NPs) se ha logrado crear arreglos periódicos bidimensionales con NPs de diversas morfologías. En este trabajo se presenta el estudio de las eficiencias ópticas de absorción, dispersión y extinción de un arreglo tipo panal de abeja de NPs esféricas de Ag, variando el tamaño y parámetro de red. Hemos empleado el método de Aproximación de Dipolos Discretos (DDA, por sus siglas en inglés) y el código computacional DDSCAT. Para el estudio hemos considerado la función dieléctrica de la Ag en bulto, una función dieléctrica tipo Drude y corrección por efectos de tamaño finito.

Implementación de una Red Neuronal Perceptrón Multicapa para la Predicción del Tamaño de Nanocubos de Plata en Solución Coloidal

Es bien sabido que las nanopartículas (NPs) de plata pueden ser utilizadas en una gran cantidad de aplicaciones, tales como aplicaciones bactericidas1, transporte y liberación prolongada de fármacos, catálisis, eliminación de células cancerígenas, etc. Después de su síntesis es necesario determinar sus características físicas, tales como el tamaño y forma, a fin de relacionarlas con sus propiedades físicas y químicas. De las diversas técnicas que existen para estudiar las NPs, la más accesible es la espectroscopía UV-Vis1,2. En este trabajo de investigación empleamos una red neuronal perceptrón multicapa para predecir el tamaño de nanocubos perfectos de plata (NCAg), en solución acuosa, a partir de sus espectros de absorbancia. Para ello, se calcularon los espectros de extinción de NCAg de distintos tamaños empleando la Aproximación de Dipolo Discreto (DDA, por sus siglas en inglés) y su implementación numérica DDSCAT3. Construido el conjunto de datos, se procedió a realizar el entrenamiento, validación y prueba de la red neuronal4. Finalmente, se emplearon espectros de absorbancia de NCAg de muestras experimentales para mostrar la generalidad de nuestro modelo. Los resultados obtenidos permiten predecir la longitud de arista de los NCAg con una precisión superior al 95%. Este resultado es de gran relevancia ya que da pauta a la determinación de tamaño y morfología de NPs empleando únicamente sus espectros de absorbancia.

Hollow structures of almost stoichiometrical TinOm systems with m ≈ 2n: A density-functional-theoretic study

We performed density-functional-theoretical calculations of almost stoichiometrical structures of hollow cages of TinOm systems with m ≈ 2n. We study the stability of the TinOm cages of different sizes and shapes for systems between 80 and 110 atoms using the binding energy as criterion. Our results suggest the possiblility existence of such structures in a great variety of geometric shapes showing a very dense spectrum of energy values, this is a great number of isomers with very small energy differences. Experiments in much larger size systems demonstrate the feasibility of such structures.

Raman Spectroscopy and electronic surface behavior in MoS(2-x)Se(2x) Transition Metal dichalcogenide system

This work reports the study of the crystal system Mo_{2-x}Se_{2x} with a focused interest on the role of the chalcogenide ion, i.e., the substitution of sulfur by selenium atoms and monitoring the result of the synthesized crystals by Raman and photoelectron spectroscopy. The I-V analysis shows a low current diode behavior. The Raman Spectroscopy analysis reveals the role of chalcogen distribution in multilayer polycrystals; XPS signals qualitative comparison of the principal elemental peaks also reveals the change due to the chalcogen distribution. The tendency efforts of this research are to find information in the grain size and morphology of TMDs mixture systems, from barely bulk an average 100-500 nm of multilayer crystals and mechanically exfoliated flakes to understand how the composition produce defects that affect the crystallinity and electric behavior of TMDs MX{2} structures like MoS{2}. Future research can continue the present work in the future to understand in a panoramic scheme about the nature of the physical properties of Van der Waals materials in a top-down scheme. TMDs 2d materials are promising options for fundamental studies and high-end electronics, spintronics, optoelectronics, energy harvesting, and flexible electronics applications.

Photodetectors based on 2D semiconductor heterostructures: Challenges and Opportunities

In this talk, we provide an update of the state-of-the-art on the development of photodetectors (PD) based on heterostructures of 2D layered materials. Here, we include sourcing of the materials, the physical principles governing light mater interaction in 2D materials, device assembly and analysis of PD performance. We provide a metric of the desirable performance of PDs that could make them succeed in a technology market dominated by Silicon. Our findings in the processing methods, assembly of heterostructures, and device performance reveal a steep slope for layered materials in current PD applications; however, we believe that there are future areas of opportunity where 2D heterostructures could outperform silicon photonics if current limitations on materials processing and device design flaws are addressed.

Exfoliaci n por fase liquida y caracterización de materiales bidimensionales

El estudio de materiales bidimensionales (2D) como los dicalcogenuros de metales de transición (DMTs) es de gran relevancia hoy en día debido a la amplia gama de propiedades electroópticas de los mismos. Estos materiales son semiconductores indirectos cuando se encuentran en bulto. Sin embargo, cuando están en monocapas, su brecha energética se vuelve directa, lo que los hace excelentes emisores de luz en el visible y cercano infrarrojo. Uno de los retos para poder realizar dispositivos optoelectrónicos prácticos basados en DMTs es la producción de monocapas a gran escala. En contraste con métodos usados para investigaciones básicas como la exfoliación mecánica, la deposición química de vapor o crecimiento epitaxial, el método de exfoliación líquida es una técnica prometedora por ser altamente escalable, versátil, sostenible y de bajo costo para la producción de una amplia variedad materiales. La exfoliación en fase liquida se refiere a una colección de métodos para exfoliar mopnocapas directamente materiales del bulto dispersado en un medio liquido. En el presente trabajo demostramos la exfoliación de varios DMTs asistida por solventes, es decir, por inmersión del bulto en solventes orgánicos seguida de sonicación. El material exfoliado finalmente se caracterizó por diversas espectrocopias opticas como absorbancia UV-Vis, Raman y fotoluminiscencia.

Influencia en las propiedades optoelectronica del dopado de metales alcalinos del pentoxide de tantalio usando primeros principios

En el presente trabajo de investigación tiene como objetivo el efecto de dopaje usando metales alcalinos (MA: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) sobre la estructura de la fase β-Ta2O5 y γ-Ta2O5 usando a diferentes concentraciones de MA. La metodología propuesta fue la construcción de una super celda que posteriormente se hizo la optimización geométrica para obtener la convergencia en el programa de CASTEP obteniendo las propiedades optoelectrónica que posteriormente se obtuvieron la eficiencia de coloración (EC) para longitudes de onda de 550 nm y 637 nm. los calculo realizado fue usando la DFT (Teoría de Funcional de la Densidad).

Effect of multi-walled carbon nanotubes on the internal tissue of Eichhornia crassipes

Phytoremediation is a biotechnology that uses plants which have the ability to extract pollutants from the environment where they are found and bioaccumulate them in their tissues, depending on the characteristics of the species used and the concentration of the pollutant. It also presents the opportunity to use invasive plants such as the water lily, scientific name E. crassipes, as a useful biotechnological agent for the treatment of contaminated water. However, one of the limitations of phytoremediation is the stress caused by the high concentrations of pollutants and the low production of the plant’s biomass. Hence, the use of new technologies that help increase biomass and also provide protection to the plant is sought. Currently, these technologies are offered by nanoscale materials, because the physicochemical properties of the substance change at the scale of nano dimensions. Nanomaterials have often registered a clear improvement in multiple applications; such is the case of Multi-walled Carbon Nanotubes (MWCNT) that have been used for their properties as redox catalysts, adsorption and absorption of heavy metals on their surfaces, besides being excellent water conductors and promoters of the bioavailability of minerals for plants. The objective of this work was to determine the way to introduce an optimized concentration of the MWCNT into the plant, without damaging the internal tissues of the lily. Therefore, different concentrations and combinations of water lily extract, hydrated lily extract and a natural surfactant obtained from S. saponaria wash nut seeds, were used to disperse MWCNT. The concentrations of the MWCNT were 2, 3 and 5mg/l. The results showed that 2mg/l dispersed in 90% hydrated extract and 10% surfactant caused the least damage to the tissues and favored their growth.

Análisis de la absorción de CO2 en grafeno contaminado con Cu

Se realizan cálculos ab-initio bajo la teoría del funcional de la densidad (DFT) para analizar la posible absorción de una molécula de CO2 en una superficie de grafeno funcionalizada con Cu. Los cálculos son hechos con la suite Quantum ESPRESSO e incluyen relajaciones estructurales y análisis poblacional de cargas. Se considera el formalismo del pseudopotencial, utilizando el funcional GGA-PBE para la energía de correlación e intercambio. El CO2 es quimisorbido y se determina si es quimisorción o fisisorción mediante la magnitud de la energía de absorción y el intercambio de cargas. Los resultados coinciden con lo reportado en la literatura, contribuyendo a la replicabilidad de la ciencia y al desarrollo de capital humano científico. El desarrollo de tecnologías de captura de moléculas contaminantes, incluyendo el CO2, es muy importante en la lucha contra el cambio climático.

Estudio de absorción de una molécula de fosgeno en grafeno funcionalizado con metales de transición

Por medio de cálculos ab-initio basados en la teoría de la funcional de la densidad (DFT), se realiza un estudi de la posible absorción de una molécula de fosgeno ($CCl_{2}O$). Los cálculos se realizan con el programa Quantum ESPRESSO, que utiliza condiciones periódicas y considera el formalismo del pseudopotencial. Los pseudopotenciales utilizados son conservadores de norma tipo Troullier-Martins, y el funcional de la energía de correlación e intercambio es del tipo GGA bajo la forma PBE. Se realizan cálculos de relajació estructural además de análisis de carga para determinar el tipo de interacción observada. El fosgeno es un gas venenoso y dañiño al medio ambiente, por lo que desarrollar medios para detectarlo y capturarlo es una tarea importante.

Estudio ab-initio de la interacción entre una molécula de agua y la perovskita $SrTiO_{3}$ funcionalizada

Se realiza un estudio de primeros principios mediante la teoría del funcional de la densidad (DFT) para explorar la interacción entre una molécula de $H_{2}O$ y la perovskita $SrTiO_{3}$ funcionalizada con metales de transición. Los cálculos se realizan con la suite Quantum ESPRESSO, que utiliza expansiones en ondas planas y condiciones de frontera periódicas. Los pseudopotenciales utilizados son del tipo Troullier Martins conservadores de norma, bajo la aproximación GGA con la expresión PBE para modelar la energía de correlación e intercambio. Se reportan los resultados de las relajacione estructurales, análisis de transferencia de carga y PDOS del sistema combinado. Este estudio es relevante para la posible formación de $H{2}$ y las aplicaciones ambientales y energéticas que eso conlleva.

CÚMULOS DE PLATA PROTEGIDOS CON TIOLATOS [Ag7(SRS)4]1−, Ag15(SR)11, Ag16(SR)9, [Ag17(SR)12]3− Y [Ag18(SR)12]2−. PROPIEDADES ESTRUCTURALES Y ELECTRÓNICAS DE CÁLCULOS DFT

En años recientes, se han realizado muchos esfuerzos para sintetizar cúmulos de oro totalmente protegidos con ligandos tiolato logrando, hasta el día de hoy, sintetizar al menos 70 de estos cúmulos. Se han propuesto dos modelos para obtener comprensión sobre estos cúmulos: el superatomo complejo de capa cerrada electrónicamente y un gran modelo unificado, ambos bastante exitosos. En contraste, sólo muy recientemente ha habido cierto éxito en la síntesis de cúmulos de plata totalmente protegidos con tiolatos, y se han hecho muy pocos esfuerzos para dilucidar sus propiedades estructurales, electrónicas y ópticas. Debido a las similitudes entre el oro y la plata, en este trabajo se aplican ambos modelos antes mencionados para construir y proponer estructuras geométricas, candidatas a mínimos locales para [Ag7(SRS)4]1−, Ag15(SR)11, Ag16(SR)9, [Ag17(SR)12]3− y [Ag18(SR)12]2−. Se realizaron cálculos de la teoría funcional de la densidad sobre estas estructuras candidatas obteniendo configuraciones estables y se caracterizaron sus propiedades estructurales y electrónicas más relevantes. Los autores agradecen a la Dirección General de Cómputo y de Tecnologías de Información y Comunicación (DGTIC) por proporcionar los recursos de supercomputo en Miztli a través del proyecto LANCAD-UNAM-DGTIC-298.

Análisis en la generación de las especies reactivas de oxígeno a través de la interacción entre la radiación secundaria del sistema compuesto (cisplatino y nanopartícula de sílice) y el agua intracelular

Mediante simulaciones computacionales de Monte Carlo (código TOPAS-nBio) se analizará la generación de las especies reactivas de oxígeno al aplicar radiación externa con electrones de energías de 3 y 5 keV al sistema físico: sistema compuesto y el agua intracelular. Este estudio de la generación de las especies reactivas se enfocó exclusivamente a la interacción entre la radiación secundaria del sistema compuesto y el agua intracelular. Esta radiación secundaria se origina en el átomo de platino y en los oxígenos (del sistema compuesto), siendo mayor la influencia la relativa al platino; la cual consiste principalmente de electrones denominados Auger. En este trabajo solo se considera la influencia de estos electrones ionizantes en el agua intracelular, dando lugar a la generación de las especies reactivas de oxígeno. Además, no se tomó en cuenta la interacción entre la superficie de la nanopartícula y el cisplatino.

Crecimiento sistemático de Cúmulos: Método estructural de búsqueda para cúmulos de metales de transición

El método sistemático de crecimiento de cúmulos (SCG) es una estrategia de búsqueda estructural intencionada, que radica en un proceso de siembra mediante el que se investiga la evolución estructural de los patrones de crecimiento que experimentan los cúmulos de metales de transición. En el SCG, el punto de partida es una estructura inicial de tamaño $n$, que es construida en base a las estructuras de equilibrio de los (n-1)-cúmulos isómeros precedentes, agregando un único nuevo átomo a cada uno de los sitios de enlace inequivalentes. Esta estrategia requiere de un número relativamente bajo de evaluaciones para la localización de los mínimos globales sobre la superficie de energía potencial, lo cual permite su aplicación en cálculos de primeros principios. El desempeño del método SCG ha sido comprobado usando la superficie de energía potencial de Lennard Jones (LJ). Se han encontrado hasta un 93.7% de las mejores y bien conocidas soluciones para $n\le 80$, usando un número relativamente bajo de optimizaciones locales. Lo más importante es que al combinar el método SCG con cálculos de DFT, hemos sido capaces de revisar y proporcionar las estructuras de estado base y sus mismos patrones de crecimiento para los cúmulpos de metales de transición $TM_n$ (donde TM=Ti, Ni, Cu, Ag, Pt, y $n$=6-14). Se discute igualmente la aplicación de este código en el caso de cúmulos dopados. Se proporciona igualmente una descripción detallada del presente método para generar tales estructuras de cúmulos dopados.

Estudio DFT del cúmulo Al$_{13}$ en la formación de complejos a través de enlace halógeno y su comparación con astatino

La química supramolecular estudia las interacciones intermoleculares, entre las que existe una no covalente denominada “enlace halógeno” (XB) que tiene aplicaciones en nuevos materiales y sistemas biológicos. Esta rama de la química ha estudiado tradicionalmente moléculas de diferentes tipos y tamaños, pero hace poca referencia a cúmulos. En este trabajo se estudian los enlaces Y-X$\cdots$B (Y = Cl, I; X = Al$_{13}$, At; B = Et$_2$S, N$_2$C$_4$H$_4$, NH$_3$) que incluyen al cúmulo Al$_{13}$, un superátomo con un comportamiento halógeno similar a At. Mediante cálculos DFT (ZORA) se realizaron análisis de estructura, EDA (Electron Decomposition Analyisis) y gráficos ELF (Electron Localization Function) para caracterizar el enlace XB en cada caso. De nuestro estudio concluimos que Al$_{13}$ juega un rol análogo al astatino en complejos tipo XB. Los autores agradecen a la DGTIC-UNAM por los recursos de cómputo proporcionados en “Miztli” a través del proyecto LANCAD-UNAM-DGTIC-298.

Estudio computacional de la sensibilidad de un sensor SPR mediante el uso un arreglo 2D de nanorodillos de oro

La espectroscopia de resonancia de plasmones de superficie localizada (LSPR) de nanopartículas metálicas es una técnica muy sensible para aplicaciones como detectores químicos e interacciones biomoleculares. En este trabajo se presentan los resultados del incremento de la sensibilidad de un sensor de resonancia de plasmones superficiales (SPR), mediante el acoplamiento de un arreglo bidimensional de nanorodillos de oro (AuNRs) verticales ordenados. Los AuNRs se sintetizaron mediante el método de semilla, donde nanopartículas de oro esféricas (AuNPs) se transferirieron a una fase orgánica, para después autoensamblados por el método de evaporación de gota en un sustrato tiolado de película de oro/vidrio. Mediante espectroscopia UV-Vis se determinaron las curvas espectrales de absorción características de los coloides elipsoidales con relación de aspecto de 2 a 3, determinando los modos LSPR transversales de ∼510 a 520 nm y los longitudinales de ∼580 a 650 nm y de ∼560 nm a 750 nm cuando se varió la constante dieléctrica del medio dieléctrico circundante εd comparándolos con ayuda de la teoría de Mie. Mediante microscopía de fuerza atómica, se caracterizó la morfología de los AuNRs. Los resultados experimentales fueron empleados en la simulación computacional de un sensor SPR en la configuración Kretschmann-Raether en la reflexión total atenuada para un modelo de cinco capas. Cuatro de las capas se consideraron isotrópicas y la correspondiente a los AuNRs se consideró anisotrópica. Las curvas de calibración modeladas para una región lineal del espectro SPR fueron: m =74°/RIU antes y m = 122°/RIU después de aplicar la película de AuNRs. Dichas sensibilidades m, fueron calculadas sobre una región lineal de la curva de ángulo SPR vs índice de refracción, con $R^{2}$= 0.999 y $R^{2}$ = 0.991 respectivamente. Se determinó que el aumento de sensibilidad del sensor SPR con arreglo de AuNRs, es ∼1.64 respecto a un sensor SPR convencional.

Búsqueda de estructuras de menor energía de cúmulos de carburo de boro

En este trabajo presentamos una búsqueda exhaustiva de las geometrías del mínimo global para los cúmulos mixtos con fórmula (C$_3$B$_2$)$_n$ (n=1-5), siguiendo una estrategia basada en algoritmos genéticos. Nuestros resultados se comparan con las estructuras reportadas para los cúmulos de carbono puro, reportados en la literatura. Todos los cálculos se realizaron en el marco de la teoría DFT, tal como está implementado en los códigos VASP y Gaussian. Para n < 3 encontramos los mismos mínimos globales reportados, mientras que para los cúmulos C$_{12}$B$_8$ y C$_{15}$B$_{10}$ encontramos soluciones energéticamente más favorables a las disponibles en la literatura

Índice de refracción efectivo igual a cero en cristales fotónicos aperiódicos unidimensionales formados con metamateriales

Los cristales fotónicos periódicos unidimensionales con índice de refracción efectivo igual a cero han sido estudiados antes por algunos autores [1]. Usando el método de la matriz de transferencia [2] y la aproximación racional [3], en este trabajo se presenta un estudio numérico de la influencia de la aperiodicidad en el índice de refracción efectivo y la respuesta óptica de cristales fotónicos unidimensionales formados con bicapas de materiales distintos A y B. En este estudio, A es un material de índice de refracción fijo $ N_A $ con ancho modulado aperiódicamente $ d_A\ =\ d_A(1\ +\ D\ \times\ S) $ en donde $D$ es un porcentaje de incremento en el ancho de la capa A, y $ S $ representa las secuencias aperiódicas de Fibonacci, Thue-Morse o Cantor formadas con 0s y 1s siguiendo las reglas sustitucionales correspondientes a cada secuencia. B es una capa de ancho fijo $ d_B $ e índice de refracción negativo $N_B\ =\ -\ \sqrt{\varepsilon_{B\ \ }\mu_B} $ en donde las cantidades $\varepsilon_B$ y $\mu_B$ son la permitividad eléctrica y la permeabilidad magnética que corresponden al metamaterial [1]. [1] D. Bria, B. Diajari-Rouhani, A. Akjouj, L. Dobrzynski, J. P. Vigneron, E. H. El Boudouti and A. Nougaui, Phys. Rev. E, 69 (2004) p. 066613. [2] P. Yeh, Optical Waves in Layered Media; John Wiley and Sons, (1988). [3] P. Hawryilak, G. Eliasson and J. Quinn, Phys. Rev. B, 36, (1987) p. 6501.

Propiedades físicas de nanoparticulas de ZnO dopadas con lantanidos (Eu+3, Tm+3)

El óxido de zinc (ZnO) es uno de los materiales semiconductores más populares en el desarrollo de las nuevas tecnologías nanométricas, debido a sus propiedades físicas y sus diversas aplicaciones en dispositivos electrónicos. Las propiedades ópticas del ZnO en nanopartículas pueden ser moduladas mediante el dopado con iones lantánidos. En este trabajo se reporta la preparación de nanoparticulas de ZnO puro y dopadas con Europio (ZnO: Eu+3) y Tulio (ZnO:Tm+3). Se estudio la influencia de la concentración de tierras raras desde 3% at 17% at. En la síntesis se emplearon soluciones de acetato de zinc con dos concentraciones 0.5M y 1M con el propósito de variar el tamaño de las partículas y observar su influencia en la luminiscencia, con emisiones en el rojo para el dopaje Europio y azul para Tulio. Estas partículas se sintetizaron por el método hidrotérmico a alta presión y a una temperatura de 200°C durante 2 horas. Se realizó la caracterización mediante difracción de rayos X donde se comprobó la composición, fase y tamaño de las partículas. Mediante UV-VIS se realizó el cálculo GAP. Se observó que el dopaje de las dos tierras raras no afecta la estructura cristalina hexagonal (Wurtzita) del ZnO.

Síntesis verde de nanopartículas de óxido de cobre a partir de extracto de hojas de neem y mena de mina de crisocola

La síntesis de nanopartículas (NPs) derivada de plantas forma parte del desarrollo tecnológico de métodos que además de ser ecológicos también tiene costos accesibles, siendo una de las tendencias recientes en el campo de la nanotecnología. De acuerdo con este contexto, en el presente trabajo, nanopartículas de óxido de cobre (CuO) son sintetizadas siguiendo un enfoque verde al utilizar el extracto de las hojas del Neem (Azadirachta indica), este se obtuvo a partir de una infusión de sus hojas, se añadió por goteo a la solución conformada por agua desionizada y hidroxinitrato de cobre (Cu2(OH)3NO3), esta sal fue obtenida a partir de rocas de una mina de óxido de cobre (Crisocola) y mediante ácido nítrico. Posteriormente se caracterizó mediante espectroscopia UV-Vis confirmando la formación de nanopartículas de CuO.

Synthesis and characterization of carbon quantum dots from stevia rebaudiana and its possible application in a light-emitting device

Carbon quantum dots (CD´s) are a carbon allotropy with size smaller than 10 nm and an interesting combination of high luminescence and low toxicity which have made them ideal for some biomedical and optoelectronic applications. In this work, CD’s were obtained from the calcination of rebaudiana-stevia leaves and characterized by UV-Vis, FL, FTIR, XRD, Raman and TEM. The CD´s reached its maximum emission at 421 nm, with an excitation at 325 nm, showing a bluish color and a quantum yield of 14.5%. The XRD analysis showed the characteristic reflection for graphite like materials at 2 26.5° and 28.5° representing an interlayer spacing of 3.37Å and 3.14 Å. The TEM images showed graphitic particles whit spherical morphology and particle size about 3.8 nm. These results demonstrate a simple approach for the preparation of high quantum yield CD’s, which can be easily dispersed in aqueous mediums for the fabrication of diverse light-emitting device.

Incorporación de Nanopartículas de Plata en Ópalos de PMMA: Síntesis y Estudio de sus Propiedades Ópticas

Los ópalos son un tipo de cristal fotónico obtenido principalmente de esferas coloidales monodispersas organizadas en una matriz periódica tridimensional. En estas estructuras, la periodicidad en el índice de refracción da lugar a efectos de difracción de fotones en los planos de la red dieléctrica, dando como resultado una banda prohibida fotónica (PBG) que evita la propagación de la luz en ciertas longitudes de onda. Las esferas de PMMA han sido empleadas exitosamente para la obtención de ópalos debido a sus propiedades y fácil obtención. En este trabajo reportamos la obtención de ópalos a partir de microesferas de PMMA mediante una polimerización en emulsión libre de surfactante, los resultados obtenidos muestran que, al variar las cantidades de monómero e iniciador empleados en la síntesis, es posible obtener diferentes diámetros de las microesferas (235-323 nm). Los ópalos obtenidos tienen un arreglo periódico uniforme con estructura cubica centrada en las caras (fcc). Los espectros de reflectancia especular a ángulo variable muestran que los ópalos poseen una banda pseudofotónica prohibida (PBG) en las regiones del visible e infrarrojo cercano. Además, se encontró que los PBG se desplazan hacia longitudes de onda más grandes a medida que aumenta el diámetro de las microesferas de PMMA. Finalmente, se informa sobre la incorporación de nanopartículas de plata (Ag NPs) de un diámetro promedio de 35 nm en los ópalos de PMMA. Los resultados mostraron un efecto en la PBG, debido a que ésta se desplaza a longitudes de onda más grande en comparación con los ópalos de PMMA. La importancia en el estudio de estos sistemas se debe principalmente a que han demostrado un aumento de la señal Raman al ser utilizados como sustratos SERS.

Optical characterization of few-layers g-C3N4 and their application as SERS platform

The high shear exfoliation is a simple technique, easy to scale up and with low energy consumption and reagents that allow obtaining exfoliated material from a dispersion. In this work, the exfoliation of g-C3N4 was studied in aqueous dispersion by the high shear exfoliation technique as a function of time. The materials obtained at different times of mechanical treatment were analyzed by UV-vis spectroscopy, X-ray diffraction, which confirmed that the material was successfully exfoliated. The bulk and partially exfoliated material band gap showed an increase from 2.53 eV to 2.63 eV, indicating a quantum confinement effect. The photoluminescence spectrum was obtained, and the maximum light emission was observed at 438 nm. FTIR and Raman showed an insignificant change in the chemical structure of the material. The morphology was analyzed by scanning electron microscopy. It was possible to observe that as the particle size decreased as a function of exfoliation time, the number of isolated sheets also increased. Transmission electron microscopy results corroborated the presence of exfoliated sheets and other few-layers. The study of the chemical composition of the surface was carried out using X-ray photoelectron spectroscopy. The results showed that the optimal time to achieve a good exfoliation of g-C3N4 was at 25 min. The few-layer g-C3N4 dispersion was used to prepare a film by electrophoretic deposition and thus measure its performance as a platform for SERS (Surface-Enhanced Raman Scattering). For the SERS study, several dyes were tested, and the best detection was methylene blue. This study showed an enhancement factor of 102 and a 10-5 M detection limit.

Predicción de Conjugados Neomicina-nucleobases

La neomicina es un fármaco de la familia de los aminoglucósidos constituido por cuatro anillos unidos por enlaces glucosídicos, que recientemente ha atraído mucha atención debido a que sus derivados han mostrado poseer propiedades anticancerígenas y antivirales, además de ser útiles en terapia génica. Se han logrado sintetizar varios derivados de la neomicina, pero no existen estudios teóricos sobre ellos. En este trabajo aplicamos cálculos DFT para predecir y estudiar derivados estables de la neomicina, obtenidos al sustituir su primer anillo por cada una de las nucleobases. Para tres de las nucleobases se obtuvieron dos isómeros estables cuasi-degenerados, indicando que es igualmente probable sintetizar ambos isómeros experimentalmente. Además, se calculó la superficie de potencial electrostático para elucidar los mecanismos de interacción a largo alcance. Agradecemos a la DGTIC-UNAM por los recursos de cómputo proporcionados en “Miztli” a través del proyecto LANCAD-UNAM-DGTIC-298.

Estudio de las propiedades fotofísicas y morfológicas de películas Langmuir-Blodgett de compuestos semiconductores orgánicos derivados de benzotiadiazol

Hoy en día, los dispositivos optoelectrónicos que incorporan semiconductores orgánicos son más versátiles, baratos, duraderos, flexibles y requieren un menor consumo de energía en comparación con los dispositivos tradicionales hechos de materiales inorgánicos. En particular, los semiconductores orgánicos con sistemas pi-conjugados extendidos se han investigado extensamente con la finalidad de mejorar este tipo de dispositivos. En este trabajo se estudiaron las propiedades fotofísicas en disolución de 4 derivados de benzotiadiazol (BTD) que presentan rendimientos cuánticos superiores a 0,5. Además, se llevó a cabo la formación de monocapas de Langmuir en la interfase agua-aire obteniendo isotermas que muestran altas presiones de colapso alrededor de 60 mN/m y ciclos estables de compresión-descompresión (curvas de histéresis). La formación las películas de Langmuir-Blodgett (LB) se realizó sobre sustratos de vidrio utilizando el depósito tipo Z obteniendo razones de transferencia cercanas a 1. Finalmente, se llevó a cabo el estudio de las propiedades morfologías de superficie de las películas obtenidas mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) y microscopía de fuerza atómica (AFM) observando películas homogéneas. A partir de estos resultados se concluye que estas películas de materiales semiconductores orgánicos con derivados de BTD son adecuadas para ser incorporadas en aplicaciones tecnológicas. Agradecimientos Al proyecto DGAPA-UNAM (Proyecto PAPIIT IN-207421. *E-mail: pilar@nucleares.unam.mx; violeta.alvarez@nucleares.unam.mx

Evaluación toxicológica de un material compuesto por grafeno bicapa y quitosano de diferentes pesos moleculares aplicado en el hongo Aspergillus Parasiticus

Las enfermedades fúngicas han sido una de las causas más importantes de pérdidas en la agricultura. En el caso del maíz, el género aspergillus es uno de los más comunes, lo que provoca efectos nocivos en los cultivos, así como en los consumidores de granos. Controlar los hongos de manera eficiente y sin causar daños al medio ambiente es uno de los principales objetivos de la comunidad científica. Uno de los materiales más utilizados para este fin es el quitosano porque tiene propiedades antifúngicas y, además, es un polímero biodegradable y no tóxico. Para aumentar las propiedades fungicidas del quitosano se utilizó grafeno bicapa, que posee grandes propiedades fungicidas. En este trabajo se realiza un estudio toxicológico de un material compuesto por quitosano y grafeno bicapa en solución. El hongo en su etapa de crecimiento muestra una inhibición de las ifas debido a la presencia del sistema bicapa grafeno y quitosano, en algunos casos el sistema provoca una deformación de la pared celular para un tiempo posterior a la eclosión, esto se midió con microscopía óptica. Mediante epifluorescencia se midió el daño causado a la pared celular del hongo Aspergillus parasiticus

Estudio morfológico y vibracional de estructuras jerárquicas presentes en compuestos de quitosano / Nanotubos de Carbono Multipared

El quitosano es un polímero muy utilizado en la conservación de alimentos, así como para combatir hongos y bacterias. Mientras que los nanotubos de carbono se utilizan en diversas áreas de la ciencia. En este trabajo se desarrolló un estudio en profundidad de estructuras jerárquicas que se forman cuando los nanotubos de carbono multipared (NTCMP) interactúan con el quitosano. Mediante microscopía de fuerza atómica (AFM) se observó la formación de nanoagregados esféricos de 50 nm de diámetro formados por quitosano inducido por NTCMP. Con microscopia electrónica de barrido (SEM) se observó coexistencia de fases en el nanocompuesto. mediante Microscopía electrónica de transmisión (TEM) se observaron nanotubos de carbono recubiertos, nanotubos decorados con quitosano, así como la formación de nanoagregados esféricos de quitosano

Síntesis de carbono turboestrático para la producción de grafeno

Distintos métodos de exfoliación son utilizados para la obtención de grafeno. La primera fase consiste en realizar un ataque químico a estructuras de grafito con el fin de oxidarlas y aumentar su espacio interplanar, lo que implica el uso de distintos reactivos y pasos; después se utiliza algún tipo de ácido para su reducción. En la presente investigación, se buscó sintetizar estructuras que permitieran el descapamiento con mayor facilidad. Para iniciar este proceso se sintetizó carbono turboestrático, que consiste en capas de grafeno con defectos de rotación y traslación. El proceso de depositación química de vapor se realizó en un reactor tubular de cuarzo, con alcanfor como precursor de carbono y níquel como catalizador. Por otro lado, se sintetizaron nanoestructuras de carbono en condiciones similares con temperaturas menores para comprobar su cristalinidad y diferencia espectroscópica. Posteriormente, las muestras fueron tratadas con peróxido de hidrógeno y etanol bajo agitación constante por ultrasonido. Las muestras se caracterizaron por difracción de rayos X, espectroscopía Raman y microscopía electrónica de barrido. Dentro de las principales características se mostró una amplitud alrededor del plano 002 en el carbono turboestrático, a diferencia de un pico delgado mostrado por las estructuras de menor temperatura. Las principales bandas D, G y 2D se encontraron en ambos tipos de estructuras, sin embargo, la relación de intensidad de sus modos de vibración cambió y se correlacionó con su cristalinidad. Se propone la utilización de métodos que promuevan la formación de carbono turboestrático como una alternativa para obtener grafeno con un simple proceso posterior de exfoliación.

Síntesis de compositos de grafeno/nanotubos de carbono funcionalizados con TiO2

El desarrollo de nuevos materiales y sistemas de producción y ahorro de energético persiguen el objetivo de garantizar una transición adecuada a un futuro sostenible y fiable, basado en el uso de energías limpias, accesibles localmente y seguras. Recientemente ha habido intensos esfuerzos en la exploración de estructuras de celdas solares innovadoras con un alto rendimiento y rentables métodos de fabricación. Una de las alternativas es el uso de nanotubos de carbono y/o grafeno en celdas fotoelectroquímicas, como una estrategia efectiva para aumentar la eficiencia de los dispositivos. Con esta finalidad, en este trabajo se utilizó nanotubos de carbono funcionalizados con nanopartículas de dióxido metálico (TiO2) obtenidos mediante un proceso mecánico-térmico, y grafeno bicapa mediante un método de espreado para obtener una material hibrido de grafeno bicapa y nanotubos de carbono funcionalizados nanopartículas de TiO2 caracterizando las propiedades estructurales de los compositos resultantes. Mediante Raman se muestra el composito de nanotubos de carbono funcionalizados con TiO2 fase anatasa y la obtención de grafeno bicapa, TEM comprueba la formación del material composito de nanotubos de carbono funcionalizados con TiO2 sobre grafeno bicapa

Materiales nanoestructurados sintetizados en suspensión coloidal y zeolita para elaboración de recubrimientos

La síntesis de nanopartículas metálicas y óxido-metálicas ha estado en aumento en la última década debido a sus propiedades fisicoquímicas únicas y a sus aplicaciones nanotecnológicas como catálisis, electrocatálisis, optoelectrónica, sensores, recubrimientos y terapias fototérmicas. Se presenta en este trabajo un método de síntesis novedoso “bottom-up” para la obtención de nanoestructuras metálicas y óxido-metálicas (Ag, Cu, CuO) a temperatura ambiente en suspensión coloidal y zeolitas. Las nanoestructuras fueron analizadas usando diferentes técnicas de caracterización. Los parámetros morfológicos y estructurales se analizaron mediante microscopía TEM. Las imágenes corroboraron la presencia nanopartículas de plata en solución y en polvo con tamaños promedios entre 10-20 nm aproximadamente. El espectro EDS dio evidencia de la composición química de las nanopartículas sintetizadas. En las mediciones de absorción óptica se observó un corrimiento hacia la derecha del pico de absorción del plasmón de resonancia superficial (SPR) al aumentar la cantidad de mililitros del nitrato de plata en el proceso experimental. De acuerdo con los reportes de la literatura, los corrimientos de las bandas pueden deberse a cambios estructurales o de tamaños de las nanopartículas. Los nanomateriales obtenidos mostraron actividad antibacteriana tras su incorporación a los recubrimientos.

Análisis de micro y nanoesferas de carbono a través de espectroscopías: eds, ftir y raman

Posibles aplicaciones de esferas de carbono (CS’s) han sido estudiadas en gran medida en los últimos años, esto se debe a las grandes propiedades que confieren a las matrices en donde son implantadas y distribuidas exitosamente. En este estudio se presenta un análisis de micro y nanoesferas de carbono mediante el uso de técnicas espectroscópicas; EDS, FTIR y Raman. Las CS’s utilizadas para el análisis fueron sintetizadas mediante un proceso de Deposición Química de Vapor (CVD) y usando caucho natural como precursor fuente de carbono. Al aplicar las técnicas espectroscópicas fue posible analizar el comportamiento de las estructuras, su análisis elemental de materiales, los grupos funcionales asociados a estas estructuras y las bandas típicas presentes en este tipo de materiales de carbono. Mediante EDS se obtuvieron los porcentajes elementales de cada una de las muestras en donde predomina, como se esperaba, el carbono por arriba del 93% y el oxígeno por debajo del 7% en cada una de las muestras. Por FTIR fue posible determinar que la muestra que presenta una mayor cantidad de oxígeno según el EDS efectivamente posee una mayor cantidad de grupos funcionales OH alrededor de los 3438 cm-1 y una mayor cantidad de dobles enlaces C=C a 1640 cm-1. Por último, basado en la intensidad de las bandas G y D a 1600 y 1350 cm-1 respectivamente, encontradas por la espectroscopía Raman fue posible inferir ciertas cosas, por ejemplo que una gran intensidad en la banda G sugiere una mayor cantidad de carbonos hexagonales, es decir, una estructura grafítica asociada a enlaces C-C estables, mientras que una alta intensidad en la banda D se asocia con los defectos y enlaces C-C inestables, lo que significaría que hay estructuras diferentes y no solo hexagonales, es decir, como se sabe por la Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) que las estructuras presentes son de forma esférica, esto quiere decir que existen estructuras pentagonales y heptagonales.

Fotoluminiscencia upconversion del Sr2CeO4: Tm3+, Yb3+ bajo irradiación infrarroja

Este trabajo presenta las propiedades estructurales, morfológicas y de emisión luminiscente por upconversion del material Sr2CeO4:Tm3+, Yb3+ obtenido por el método de combustión. Los patrones de difracción de rayos-X revelan que las muestras poseen la fase cristalina ortorrómbica de Sr2CeO2 en todos los casos, el tamaño de cristalito fue calculado por medio de la ecuación de Scherrer obteniendo tamaños de cristalito en el rango de 70-92 nm. Además, por medio de microscopia electrónica de barrido se visualizaron granos irregulares con tamaños en el rango de 0.2 μm–1.3 μm. La emisión upconversion del material Sr2CeO4:Tm3+, Yb3+ , bajo irradiación láser de 980 nm, mostró una banda angosta centrada en alrededor de 479 nm (azul) la cual fue asociada a la transición electrónica 1G43H6, la cual es una transición prohibida f-f del Tulio trivalente. Debido a la intensa emisión azul y a la versatilidad del Sr2CeO4:Tm3+, Yb3+ , se concluye que este material posee potenciales aplicaciones como componente de color en dispositivos de iluminación de estado sólido.

El diseño de experimentos como herramienta estadística para obtener las condiciones óptimas en el control del crecimiento y rendimiento de las nanoesferas y microesferas sintetizadas

En la actualidad la síntesis de nanoestructuras de carbono ha tomado gran relevancia debido a sus potenciales aplicaciones en diversas áreas, dentro de estas estructuras llaman la atención las nanoesferas y microesferas de carbono que son un tipo especial de estructura, gracias a sus propiedades únicas que favorecen a numerosas aplicaciones tales como: almacenamiento de hidrogeno, absorción de gas, material lubricante, revestimiento de electrodos, etc. La deposición química de vapor fue la técnica usada para la síntesis de las nanoestructuras, ya que permite tener una amplia variedad de nanoestructuras de carbono, usando poliestireno expandido como fuente de carbono. En este trabajo proponemos dos análisis comparativos; el primero de ellos respecto al diámetro de las nano y microesferas de carbono obtenidas a diferentes temperaturas (800, 850 y 900 °C) con diferentes tiempos (30, 60 y 90 minutos), y el segundo en función de la cantidad de muestra obtenida en miligramos para las mismas condiciones de síntesis. Para analizar estos resultados se usó el diseño de experimentos de Taguchi (DOE de Taguchi), hallando las condiciones óptimas de síntesis para obtener estructuras con tamaños más pequeños y mayor cantidad de cantidad de muestra. Se usó un arreglo ortogonal L9 (32) para ambos DOE de Taguchi. El DOE de Taguchi se analizó con el software Minitab 19, que ayudo en la reducción del tiempo, asegurando la correcta aplicación de las ecuaciones. Las muestras sintetizadas se caracterizaron mediante espectroscopía Raman y FTIR, así como SEM, determinando la morfología de las nanoesferas de carbono, así mismo se les realizo un análisis EDS encontrando altos contenidos de carbono. La medición de las nano y microesferas de carbono en micrografias se realizó con el software ImageJ.

Structural and optical properties of borohydride reduced TiO2 nanoparticles

Due to its physical and chemical properties, titanium dioxide (TiO2) is considered as one of the most efficient semiconducting photocatalysts. However, due to high carrier recombination rate of photogenerated electron-hole pairs and the wide bandgap energy, the photocatalytic efficiency of pure TiO2 is relatively low.1 While modification of TiO2 nanoparticles through metal and non-metal ion doping has been implemented to enhance their photocatalytic activities, generation of oxygen vacancies at their surface has been considered as one of the most efficient process for enhancing the photocatalytic activity of this metal oxide semiconductor.2-3 We prepared TiO2 nanoparticles with different oxygen vacancy concentrations by reducing them with different amounts of NaBH4 in Ar atmosphere. The samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), UV-Vis diffuse reflection spectroscopy (DRS), transmission electron microscopy (TEM), and Raman spectroscopy to analyze their structure, morphology, and optical properties. Obtained results confirm the formation of oxygen vacancies on the surface of TiO2 due to NaBH4 reduction. Moreover, the reduction treatment induced a reduction of the bandgap energy of TiO2, indicating the reduced TiO2 nanoparticles absorb light in the visible spectral range, and can be utilized for photocatalytic application under visible light. Acknowledgements: This work was supported by CONACyT, Mexico (Grant # CB-2017/2018-A1-S-26720). S. K. thanks CONACyT, Mexico, for extending fellowship for her masters study. Keywords: Reduced TiO2 nanoparticles, oxygen vacancies, photocatalytic activity, NaBH4 reduction. References 1.Wu, Y., Xing, M., Zhang, J., Journal of Hazardous Materials 192, 368-373 (2011). 2. Bagwasi, S., Tian, B., Zhang, J., Nasir, M. Chemical Engineering Journal 217, 108-118 (2013). 3. Sorcar, S., Hwang, Y., Grimes, C. A. Materials Today 20, 507-515 (2017).

Síntesis Verde de Óxido de Grafeno Reducido con extractos acuosos de Larrea tridentata

El grafeno es un nanomaterial bidimensional de una sola capa de átomos de carbono con enlaces sp2, presenta características únicas tales como excelente conductividad térmica y eléctrica, así como también amplia superficie y dureza. Este trabajo, presenta una alternativa eco-amigable haciendo uso de la Química Verde para producir óxido de grafeno reducido (RGO), el cual actúa como un precursor del grafeno. Se utilizaron extractos acuosos de Larrea Tridentata para hacer la reducción del óxido de grafeno (GO). La caracterización del GO y del RGO se llevó a cabo utilizando las técnicas de Difracción de Rayos X (RDX), Espectroscopia Ultravioleta-Visible (UV-Vis), Espectroscopia Infraroja con Transformada de Fourier (FT-IR), Espectroscopia Raman y Microscopia Electrónica de Transmisión (TEM). La caracterización FT-IR, muestra una reducción en los picos asociado al grupo C-OH entre 3100 - 3700 cm-1 y el grupo epoxi C-O-C los cuales se relaciona a la reducción del OG mediante estos extractos naturales.

Síntesis de nanopartículas esféricas de oro mediante quitosano de tres pesos moleculares para la evaluación de su estabilidad temporal

Las nanopartículas de oro presentan propiedades físico-químicas que son intrínsecas a su tamaño, lo cual las hace excelentes candidatas para su empleo en sensado biológico y químico. Presentan propiedades optoelectrónicas que pueden ser ajustadas mediante el control de su tamaño, morfología y ambiente circundante. En este trabajo se sintetizaron nanopartículas esféricas de oro mediante ruta química, por la reducción de ácido tetracloroáurico y los biopolímeros quitosano de bajo, medio y alto pesos moleculares como agente reductor/estabilizador. Se estudió su estabilidad temporal en solución coloidal mediante espectroscopía UV-Vis y microscopia de fuerza atómica al ser almacenadas en dos temperaturas (4 y 20 °C), por seis meses. Se encontró la presencia de una sola banda plasmónica para las muestras sintetizadas con medio peso molecular, independientemente de la temperatura y tiempo de almacenamiento. Esto indica la formación de nanoestructuras esféricas estables, que fue confirmada por microscopía de fuerza atómica. Así mismo, se hizo la simulación computacional para determinar las eficiencias de extinción, dispersión y absorción en función de la longitud de onda máxima.

Estudio gravimétrico de partículas atmosféricas pm10 y pm2.5 en área metropolitana de monterrey

Las emisiones vehiculares e industriales son algunas de las fuentes contaminantes del Área Metropolitana de Monterrey. Actualmente sufre de contaminación del aire, donde la topografía y el clima han sido factores causantes de periodos de altas concentraciones de partículas PM10, y sobre todo de PM2.5. Estos factores y las altas concentraciones afectan la salud de sus habitantes y en la visibilidad en el medio ambiente de la ciudad. Se determinaron los elementos contaminantes presentes en ciudad Universitaria, usando equipos de bajo volumen, para recolectar muestras de material particulado. El resultado determinó que los elementos químicos encontrados son el resultado de la quema incompleta de combustibles fósiles, predominando el carbono orgánico e inorgánico. El estudio gravimétrico indicó que las altas concentraciones de partículas finas obtenidas en esta área, son superiores a las permitidas por la NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-025-SSA1-2014. Se encontraron nanopartículas por Microscopía Electrónica de Barrido.

Cálculo de la temperatura alcanzada en el proceso de ablación láser de películas delgadas en líquidos

El interés por los materiales en escala nanométricas ha aumentado mucho en la últimas décadas debido a las posibles aplicaciones tecnológicas de estos materiales. Uno de los aspectos sujetos a investigación, es el control y la optimización de los métodos de fabricación de los mismos, ya que sus propiedades dependen fuertemente de su forma y su tamaño. Una de los métodos de fabricación de nanopartículas metálicas, es por ablación láser en líquidos. Y para utilizar y entender está técnica, es necesario, entre otras muchas cosas, estimar la temperatura que alcanza el material como consecuencia de la interacción con el pulso láser. Para ello, se utilizan las ecuaciones acopladas de difusión del calor tanto de la nube electrónica como de la red cristalina. Además, el medio líquido juega también un papel importante. En este trabajo se resuelven las ecuaciones numéricamente, para Au, Pt, Ag como materiales irradiados así como la conductividad de agua y ethanol como medios líquidos. Estos resultados se compararán con las observaciones experimentales en una etapa posterior. Este trabajo es financiado principalmente por DGAPA-UNAM (IN108921).

Fabricación de nanocomposito Au/CeO2 para aplicaciones fotocataliticas

Margarita María Dolores1, Patricia Mendoza Méndez1 y Umapada Pal2 1Facultad de Ciencias Físico Matematicas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, Apartado Postal 1152, 72000 Puebla, Pue., México. 2Instituto de Física, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, Apdo. Postal J-48, Puebla, Pue. 72570, Mexico. El estudio de nanoestructuras a base de óxido de cerio (CeO2) ha cobrado gran importancia en años recientes por sus propiedades ópticas y electrónicas, así como por su potencial de aplicaciones tecnológicas. Utilizando las vacancias de oxígeno (VO) y formación inducido por luz, el óxido de cerio ha sido ampliamente utilizado para foto-reducción de moléculas orgánicas 1 y CO2.2 alta movilidad de oxígeno, y la transformación reversible entre Ce4+ y Ce3+ que lo hacen interesante para aplicaciones fotocatalíticas. Con objetivo de incrementar la efi-ciencia del CeO2 en reacciones fotocatalíticas, sintetizamos el nanocomposito Au/CeO2 ensamblando nanoparticulas de Au sobre nanoparticulas de CeO2. Las nanopartículas de CeO2 han sido sintetizados empleado un proceso hidrotermal,3 y las NPs de Au fueron crecidas sobre ellas por reducción de iones de oro asistido por microonda. La morfología, estructura cristalina y propiedades ópticas de los nanocompositos sintetizados han sido evaluadas utilizando las técnicas de difracción de rayos x (XRD), microscopia electrónica de barrido (SEM), espectroscopia de reflectancia difusa (DRS) y espectroscopia Raman. Los resultados obtenidos indican la formación exitosa de los nanocompositos. Este trabajo fue apoyado parcialmente por CONACyT (proyecto # CB-2017/2018-A1-S-26720). MMD agradece al sistema nacional de investigadores por apoyar con la beca de ayudante de investigador. Referencias 1Marianna, B., Roberto, F., Leonardo, P., Salvatore, S. en Cerium Oxide (CeO₂): Synthesis, Properties and Applications, Salvatore Scirè and Leonardo Palmisano Ed., Elsevier 2Park, H.R., Pawar, A.U., Pal, U., Zhang, T., Kang, Y.S. Nano En

Angle independent structural color through ultrathin films

Color is a property of the light reflected by an object. Most commercial colorants impart color by scattering light or selective absorption of photons matching their molecular transitions. In nature, many animals, such as insects, birds, or cephalopods, show vivid color due to the small structures in their skin; these micros and nanostructures control the reflection, scattering, and interference of light resulting in metallic-like colors. In this work, we investigate the nature and applications of randomly distributed aluminum nanoparticles for structural color. The metallic nanoparticles are grown by electron beam evaporation on a mirror-backed transparent aluminum oxide layer and a functional polymer layer. The stochastic nature of the fabrication process results in angle and polarization insensitivity, overcoming one of the main limitations on periodic arrangements or Fabry-Perot-like cavities and obtaining a large color gamut.

Aplicación de espectroscopía Raman-SERS en la detección de moléculas de uso en la industria alimenticia: glifosato y ractopamina

La espectroscopia Raman intensificada por superficie (SERS) se ha visto considerablemente mejorada debido a la introducción de técnicas de microscopía y se ha convertido en una técnica de identificación molecular de gran utilidad en muchas áreas de investigación científica y tecnológica. Al igual que la más conocida espectroscopía Infrarroja, la espectroscopía Raman proporciona información sobre los compuestos moleculares presentes en la muestra bajo estudio, ampliando por ello la información acerca de la presencia de elementos químicos que pueden suministrar otras técnicas espectroscópicas utilizadas habitualmente tales como XRF, SEM-EDX y PIXE. En el área de química de alimentos hay una gran oportunidad de aplicación de esta técnica para identificar compuestos moleculares que pudieran ser benignos o nocivos para la salud humana. Los potenciales beneficios en el desarrollo de una técnica analítica basada en la espectroscopia SERS aplicada en inocuidad alimentaria son la alta sensibilidad, la facilidad de preparación de la muestra, tiempo corto de obtención de resultados e incluso que puede ser una técnica portátil. En este trabajo se presentan resultados preliminares de la aplicación de la espectroscopía Raman-SERS en la identificación de dos tipos de moléculas de interés que son muy utilizadas en la industria alimenticia: glifosato y ractopamina. La importancia de estudiar ambas moléculas radica en sus posibles efectos nocivos para la salud humana. El estudio se llevó a cabo depositando las moléculas sobre sustratos SERS, desarrollados en el Instituto de Física de la UNAM. Los sustratos SERS tienen la siguiente estructura física: Analito de interés / Película delgada de plata / Monocapa de microesferas de sílice / Sustrato de Silicio. Las muestras así preparadas se irradiaron con haces láser con longitudes de onda de 532 nm y 780 nm para obtener los espectros Raman amplificados de la luz retrodispersada.

Influencia del catalizador de acero inoxidable en la síntesis de esferas de carbono usando un precursor verde por CVD

La síntesis de esferas de carbono (CSs) está influenciada por el tipo de precursor, el catalizador, el flujo del gas de arrastre, el tiempo y temperatura de reacción; factores que pueden causar que el crecimiento de las CSs se vea afectado o beneficiado según el uso o la aplicación deseada. El objetivo de esta investigación fue evaluar la influencia del uso o ausencia de una barra de acero inoxidable como catalizador en la síntesis de CSs usando un precursor verde por CVD. Las CSs se produjeron mediante la técnica de CVD utilizando la colofonia como fuente de carbono y una barra de acero inoxidable como catalizador y Argón como gas portador. La temperatura y tiempo de reacción fue 750°C/60 minutos. Las muestras se analizaron por microscopía electrónica de barrido (SEM), espectroscopia de energía dispersiva (EDS), espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y espectroscopia Raman (RAMAN). Las micrografías SEM mostraron CSs como único producto en la temperatura empleada (750°C por 60 min). Cuando se uso el catalizador, las esferas presentaron diámetros de 450-720 nm, además algunas de estas formas geométricas tendieron a formar algunos aglomerados por coalescencia, mientras que en la misma temperatura donde no se usó el catalizador, la morfología de las CSs se vio influenciada en el diámetro, se registraron valores de 635-817 nm, aglomerados y con fracturas de las CSs. Según el análisis EDS, el contenido de carbono para todas las muestras fue superior al 90%, en tanto que los espectros FTIR mostraron un pico alrededor de 3450 cm-1 correspondiente a vibraciones OH y también la presencia de C=O en un rango entre 1590 y 1706 cm-1, por espectroscopia Raman se observaron las bandas D y G (1328 y 1643 cm-1) características de las CSs. Se concluye, el uso de una barra como catalizador es un factor de influencia importante en reacción a 750°C por 60 minutos para crecimiento de CSs. Se agradece a la CIC de la UMSNH y a CONACyT, México por el apoyo financiero.