Publicació a la revista: Angewandte Chemie: 2D-MOFs de Dysprosi multifuncionals

La Dra. Elena Bartolomé i el Dr. Pablo Sevilla, investigadors de l’EUSS, acaben de publicar l’article titulat “A multifunctional Dysprosium-carboxylato 2D metal-organic framework” a la revista Angewandte Chemie, amb un alt índex d’impacte (IF:12.959).

Aquest treball ha estat realitzat en col·laboració amb la Dra. Carolina Sañudo (Secció Química inorgánica, UB), i investigadors de l’Institut de Química Teòrica i Computacional (UB), Departament d’Inorgánica de la Universidad de Zaragoza i l’Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA-CSIC).

El treball descriu la síntesi i caracterització magneto-òptica d’un nou 2D-MOF (metal-organic framework) de disprosi. La investigació en materials 2D ha crescut exponencialment des del treball guanyador del premi Nobel sobre grafè. Els materials 2D mostren propietats úniques i diferents de les equivalents 3D i es diu que tenen el poder de revolucionar-ho tot, des de l’electrònica digital fins a l’emmagatzematge d’energia. La majoria dels materials 2D estudiats fins ara són materials inorgànics, però el desenvolupament dels 2D-MOFs, com el desenvolupat en aquest treball, pot ser una alternativa molt interessant i versàtil.

En el treball publicat es presenta un mètode de síntesi extremadament senzill per a la preparació d’un nou 2D-MOF de disprosi (Dy). El material sintetitzat (Fig. 1a) pot ser exfoliat per sonicació (Fig. 1b). Les nanocapes bidimensionals del material (Fig. 1c) es troben separades únicament per forces de van der Waals (Fig. 1d). Les nanocapes exfoliades, dispersades en una dissolució, poden ser dipositades a sobre d’una superfície per spin-coating. Les imatges d’AFM mostren “nanosheets” d’uns pocs nanòmetres de gruix (Fig. 1e).

Figura 1. (a) Imatge SEM del material Dy-MOF en “bulk”, (b) imatge SEM d’una nanocapa exfoliada, (c) esquema de l’estructura 2D del Dy-MOF, (d) vista lateral de les nanocapes de Dy-MOF, separades per forces de van der Waals, (e) imatge d’AFM i perfil d’una nanocapa

El material sintetitzat és magnèticament anisotròpic, i presenta un comportament d’imant molecular (Single Molecule Magnet, SMM). El complex diluït magnèticament (La-Dy) és un material bifuncional, ja que presenta un comportament SMM i luminescència (Fig. 2a, b).

Figura 2. (a) Temps de relaxació magnètica en funció de l’invers de la temperatura i del camp per al complex de Dy-MOF (1) i el complex diluït magnèticament de la-Dy (1d) (b) espectres de luminescència dels dos compostos.

Aquest treball permetrà desenvolupar 2D-MOFs de lantànids multifuncionals per a diferents aplicacions. La fàcil exfoliació de nanocapes és un aspecte molt prometedor cap a la posterior manipulació del material, la seva deposició sobre diferents superfícies, per explotar els efectes de proximitat sobre el grafè, o per a la formació de multicapes d’hetero-nanoestructures.

Diferències i invariàncies entre cursos REI-ReMat: publicació a I.J.Engineering Education

La Dra. Elena Bartolomé, en col·laboració amb el Dr. Ignasi Florensa i la Dra. Marianna Bosch (IQS), acaben de publicar un article a la revista indexada International Journal on Engineering Education titulat “Ensenyant Resistència de Materials a través de Recorreguts d’Estudi i Investigació” 

Dinàmica de treball en el REI implementat a ReMat a l’EUSS.

Els Recorreguts d’Estudi i Investigació (REIs) són un format d’ensenyament que han demostrat recentment ser de gran utilitat en l’educació d’Enginyeria. En el REI, la recerca d’una resposta a una qüestió generatriu (Q0) plantejada a un grup d’estudi dóna lloc a una seqüència de preguntes-respostes. A l’EUSS s’ha aplicat la metodologia REI en l’assignatura de Resistència de Materials (ReMat) en anglès des de l’any 2015.

En aquest treball, s’han investigat les característiques invariants, així com a les diferències entre REIs en funció de la Q0 i l’edició del curs, mitjançant l’anàlisi de quatre REIs implementats en ReMat, basats en dues qüestions generatrius Q0 diferents: un somier de lames (2015, 2018), i un kart (2016, 2017).

Q-A mapes generats en els REIs iniciat per la questió Q0-somier (2015/16).
Q0-kart (16/17).

Els resultats han permès establir la influència de la qüestió generatriu i de la comunitat d’estudi en el desenvolupament del REI, en termes dels mapes de preguntes-respostes generats (Q-A maps), els recursos mobilitzats, la dialèctica dels Media-Milieu i l’adaptació dels i les estudiants i de la professora al format d’instrucció.

S’ha constatat que en totes les edicions del REI, hi ha certes subpreguntes que es repeteixen, i que s’aborden combinant tècniques analítiques i de simulació similars, amb relació a l’ epistemologia tradicional de ReMat que tracta l’estudi de la resistència i rigidesa de barres prismàtiques. Sovint, però, el REI s’estén més enllà dels límits “tradicionals” de l’assignatura, i implica la interconnexió de nocions relacionades amb altres àrees, com ara la Ciència de Materials, l’Elasticitat, etc.

La comparativa entre REIs amb distinta Q0 va mostrar que el REI-somier va connectar més directament amb qüestions de ReMat, mentre que el REI-kart va implicar l’estudi d’un nombre més gran de peces, algunes d’elles complexes, que van requerir simplificacions. 

D’altra banda, la comparació entre diverses edicions del REI va mostrar que els REIs iniciats per la mateixa Q0 mostraven un cert esquelet comú. Tanmateix, en aquells cursos on el grup es va adaptar millor al REI, el mapa de preguntes-respostes generat va ser més ric, i es va utilitzar una major varietat de recursos i formes de validació.

Darrer “Dimecres de la Ciència” i Reunió del Grup de Recerca del curs acadèmic 2020-2021

El passat dimecres 12 de maig es va celebrar el darrer “Dimecres de la Ciència” del curs, aquesta vegada focalitzat en l’Àrea de Materials del Grup de Recerca. Es van oferir dues xerrades, que es van poder seguir en directe i en Streaming.

En primer lloc el Dr. José María Ruiz va fer una presentació sobre “Supercondensadors per l’emmagatzamatge d’energia elèctrica”, es va explicar què és un “supercap”, el procés de fabricació de supercaps amb elèctrodes porosos basats en CNFs i AC, la seva caracterització i la seva aplicació com a col·lectors d’energia (harvesters), per exemple en microgrids i vehicles elèctrics.

Xerrada en Streaming del Dr. José María Ruiz.

D’altra banda, la Dra. Elena Bartolomé va fer una xerrada de recerca bàsica sobre el “Magnetisme Molecular de l’anell Cr10”. En aquesta presentació es va explicar que gràcies a la combinació de diverses tècniques experimentals i de simulació avançades s’ha pogut arribar a comprendre en profunditat les propietats magnètiques d’aquest complex molecular cíclic de Cr, molt atípic enmig dels altres anells reportats fins ara, tant en bulk com a dipositat a sobre de superfícies. L’anell de Cr10 presenta un estat fonamental amb espí total S=9 i anisotropia magnètica que provenen de la ruptura de simetria en les interaccions en l’anell, deguda a minúscules distorsions angulars Cr-O-Cr.

Xerrada presencial de la Dra. Elena Bartolomé.

En acabar la formació, va tenir lloc la darrera reunió del Grup de Recerca del curs. Es va informar de la incorporació de l’EUSS a les Xarxes Acadèmiques de les IUS, es van presentar els nous materials de divulgació de la Recerca, i es van comentar les últimes informacions disponibles sobre el nou Decret d’Universitats.  

AMFE aplicat en educació: millora dels processos d’aprenentatge actius

La Dra. Elena Bartolomé, professora de l’EUSS acaba de publicar un article titulat: “Failure mode and effect analysis (FMEA) to improve collaborative project-based learning: Case study of a Study and Research Path in mechanical engineering” en la revista indexada International Journal on Mechanical Engineering Education.

Aquest treball va estar realitzat amb la col·laboració de la Paula Benítez, recentment graduada a l’EUSS en Enginyeria Elèctrica i Organització Industrial.

Figura 1: Subfases del REI en TMM; Esquema de preguntes i respostes (Q-A map), i alguns exemples d’activitats d’estudi i recerca: discussió entre iguals, estudi de la teoria, construcció de maquetes, anàlisi i simulació de màquines.

L‘Anàlisi de Modes de Falla i Efectes (AMFE, o FMEA en anglès) és una eina àmpliament utilitzada a la indústria per identificar possibles modes de fallada, els seus efectes i causes. En aquest treball, es va investigar la utilitat de l’AMFE en l’àmbit educatiu com a eina per millorar els processos d’aprenentatge actius. En el cas de l’ estudi seleccionat, els principis de l’AMFE es van adaptar per avaluar el risc de fallades en un curs de segon del Grau d’Enginyeria de “Teoria de Màquines i Mecanismes” impartit mitjançant un “Recorregut d’Estudi i Investigació (REI)”, una metodologia col·laborativa basada en projectes. El REI és un format d’instrucció d’aprenentatge actiu que s’inicia mitjançant una pregunta generatriu que condueix a una seqüència de preguntes i respostes derivades, i combina moments d’estudi i investigació.

Mitjançant l’aplicació de l’AMFE, l’equip docent va ser capaç d’identificar els modes de fallada més crítics del procés, per així prioritzar i implementar accions correctives per millorar el REI el curs següent.

Figura 2: (a) Modes de fallada al llarg dels REIs 2018/19 (vermell) i 2019/20 (blau), i Risk Priority Number (RPN)=OxSxD, producte de la probabilitat d’ocurrència (O), severitat (S) i probabilitat de detecció de cada mode; (b) Diagrama de Pareto-RPN: la línia  representa el llindar per prendre accions correctives segons el principi de Pareto 80-20; (c) Distribució de modes de fallada amb un determinat RPN i mitjana.

Aquesta és una de les primeres experiències d’aplicació de l’anàlisi AMFE en Educació, en particular en el camp de l’Enginyeria. Cal destacar, però que l’enfocament sistemàtic que ofereix l‘AMFE es podria molt bé aplicar per millorar els processos d’aprenentatge en altres àrees.

En conclusió, FMEA representa una eina senzilla i potent d’avaluació de riscos molt útil per identificar passos crítics en un procés educatiu i millorar la qualitat de l’aprenentatge.

Les “Píndoles de Recerca” del curs 2020-2021

Durant el mes de març han arrancat les “Píndoles de Recerca” del curs 2020-2021, organitzades pel Departament de Recerca.

Les “Píndoles” són breus xerrades que imparteixen els investigadors i les investigadores de l’EUSS sobre el seu treball de recerca, en el marc de les assignatures més properes a la temàtica.

L’objectiu és apropar la recerca als i a les estudiants i donar-los l’oportunitat de participar en el cas que hi tinguin interès. Enguany a causa de la situació de docència semipresencial imposada per la COVID-19, algunes de les xerrades es faran Online.

Píndoles de Recerca: enguany algunes xerrades es faran Online.

Hi ha planificades 13 Píndoles, de temàtiques molt diferents, en l’àmbit dels Materials:

Materials Superconductors per a cables de segona generació, Imants moleculars, Disseny d’experiments per l’estudi dels paràmetres d’un sistema, Sistemes multicanal per a la monitorització contínua del creixement de biofilms, la Química, Tècniques analítiques ràpides aplicades al control de qualitat en la indústria farmacèutica, l’Organització, Cadena de subministrament sostenible, AMFE aplicat en Educació: millora dels processos d’aprenentatge col·laboratiu, els Smart Grids i la simulació, Eliminació de desequilibri de voltatge en microgrids, Simulació amb sistemes basats en agents, el Medi ambient, Emissions vehiculars: estudis del seu efecte en humans i l’atmosfera, Elements de captació i emmagatzematge d’energies residuals del medi, Automatització de captació de dades per sensors autònoms.