Arxiu de la categoria: Recerca

Publicació a Advanced Materials Interfaces: magnetisme de rodes de Cr10 en superfície

Publicat el per

La professora Dra. Elena Bartolomé acaba de publicar un article a la prestigiosa revista Advanced Materials Interfaces, amb un índex de impacte de 6.4, titulat “Surface Deposition Induced Reduction of the Ground State Spin in Cr10 Wheel”. Aquest treball ha estat fruit d’una extensa col·laboració amb personal investigador del Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA-CSIC), la Universitat de Pàdua, el ICN2 i el Sincrotró ALBA de Barcelona. L’article es troba disponible en Open acces.

L’objectiu de desenvolupar materials magnètics de baixa dimensionalitat per a diverses aplicacions com ara la espintrònica molecular o la computació quàntica, ha despertat l’interès en els darrers anys per depositar imants moleculars en superfície i estudiar les seves propietats, les quals poden diferir de manera significativa respecte al material massiu.

En aquest treball es presenta el depòsit i caracterització de monocapes i multicapes de rodes moleculars de crom {Cr10} depositades per sublimació sobre substrats monocristal·lins d’Au(111) i Cu(111), combinant diverses tècniques com ara microscòpia STM, i magnetometria XAS-XMCD realitzada en el sincrotró ALBA (Figura a-c).

En un treball anterior, s’havia demostrat que les rodes de {Cr10} en estat massiu mostren anisotropia magnètica axial i un espí total alt (S = 9), originat per un esquema de interaccions moleculars atípic: la roda es composa de dues semicorones de quatre ions Cr3+ acoblats ferromagnèticament, separades entre sí per dos ions Cr3+ acoblats antiferromagnèticament.

Les mesures magnètiques d’una monocapa (1ML) de {Cr10} sublimades sobre Ag(111) i Cu(111) mostren una dependència de la magnetització amb el camp magnètic aplicat molt suau. Aquesta dependència es va aproximant a la corba de magnetització del material massiu a mesura que augmenta el nombre de capes depositades. A més, s’observa una lleugera diferència entre les corbes de monocapes de {Cr10} sublimades sobre els dos substrats diferents (Figura d).

Es van realitzar simulacions de Montecarlo que van permetre comprendre les corbes de magnetització de les monocapes, en termes d’una reducció de l’espí total de l’estat fonamental del clúster, S = 3 o S = 6, com a conseqüència de les variacions en les interaccions en la roda induïdes per la deposició en la superfície (Figura e). La sensibilitat de la configuració magnètica de {Cr10} a les distorsions menors de la conformació intramolecular podria ser explotada per controlar el magnetisme mitjançant estímuls externs per a diverses aplicacions.

Figura. (a) Estructura de la roda molecular {Cr10}, (b), (c) imatges STM de una sola monocapa de {Cr10} depositada sobre Cu(111), (d) corbas de magnetització de 1ML, 14ML i material massiu, (e) models d’interacció magnètica.

Referència: “Surface Deposition Induced Reduction of the Ground State Spin in Cr10 Wheel”, Elena Bartolomé, Ludovica Ferrari, Francesco Sedona, Ana Arauzo, Javier Rubín, Javier Luzón, Julia Herrero-Albillos, Mirco Panighel, Aitor Mugarza, Marzio Rancan, Mauro Sambi, Lidia Armelao, Juan Bartolomé, Fernando Bartolomé, doi.org/10.1002/admi.202300146, Advanced Materials Interfaces (2023). Disponible online: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/admi.202300146

Article publicat a Journal of Water Process Engineering

Publicat el per

El professor Dr. Ignasi Santín acaba de publicar un article a la revista indexada Journal of Water Process Engineering, titulat “Nitrous oxide reduction in wastewater treatment plants by the regulation of the internal recirculation flow rate with a fuzzy controller”. Aquest treball ha estat realitzat en col·laboració amb investigadors del Departament de Telecomunicacions i d’Enginyeria de Sistemes, de la Universitat Autònoma de Barcelona, i el Departament de Control Automàtic i Enginyeria Electrònica de la Universitat de Galati (Romania).

La reducció de les emissions de gasos d’efecte hivernacle per causes antropogèniques és un dels principals reptes del món per fer front al canvi climàtic. Les plantes de tractament d’aigües residuals són necessàries per millorar la qualitat d’aquestes abans que siguin abocades al medi receptor, però tenen el inconvenient de generar emissions d’òxid nitrós durant el tractament biològic, que és un potent gas d’efecte hivernacle. Evitar la nitrificació parcial mitjançant l’augment d’oxigen dissolt és una de les maneres de reduir aquestes emissions.

En aquest treball es proposa fer front a la reducció de les emissions d’òxid nitrós mitjançant la reducció d’oxigen als nivells mínims, causant que els microorganismes heteròtrofs redueixin l’òxid nitrós a dinitrogen. Per aconseguir aquest objectiu, el present treball proposa regular la taxa de flux de recirculació interna del tractament biològic mitjançant un controlador difús. Aquesta regulació s’afegeix a una estratègia de control habitual en les plantes de tractament d’aigües residuals, que aconsegueix resultats satisfactoris pel que fa a la qualitat de l’aigua i els costos operatius, però que genera altes emissions d’òxid nitrós. S’utilitza el Benchmark Simulation Model no.2 com a escenari de treball, que inclou les dues principals vies d’emissió d’òxid nitrós: la desnitrificació heteròtrofa i la desnitrificació dels bacteris oxidants d’amoni. Es demostra que la manipulació de la recirculació interna proposada aconsegueix reduccions d’òxid nitrós del 26,70% i el 30,83% en diferents períodes de temps, amb una lleugera millora en la qualitat de l’aigua de l’efluent i una reducció dels costos d’operació.

“Nitrous oxide reduction in wastewater treatment plants by the regulation of the internal recirculation flow rate with a fuzzy controller”, I. Santín, M. Meneses, C. Pedret, M. Barbu, R. Vilanova, Journal of Water Process Engineering Volume 53, July 2023, 103802

Experiment de Sincrotró a ALBA-BOREAS

Publicat el per

La Dra. Elena Bartolomé, cap de Recerca de l’EUSS, va realitzar del 25 al 28 de maig un experiment al Sincrotró ALBA de Barcelona, en col·laboració amb el Dr. David Aguilà i el Dr. Guillem Aromí, del Grup de Magnetism i Materials Funcionals (GMMF) del Departament de Química Inorgànica de la Universitat de Barcelona, i amb el suport de en Dr. Javier Herrero i Dr. Manuel Valvidades de la línia BOREAS de ALBA. L’objectiu de l’experiment era investigar les propietats magnètiques de molècules heteronuclears de lantànids amb aplicació en Computació Quàntica.

Experiment de Sincrotró a la línea Boreas del Sincrotró ALBA de Barcelona, realitzat per la Dra. Elena Bartolomé (EUSS) amb la participació de Dr. David Aguilà (UB).  

El grup de Recerca celebra el darrer “Dimecres de la Ciència” i l’última reunió del curs 2022-2023

Publicat el per

El 10 de maig va tindre lloc el darrer “Dimecres de la Ciència” del curs 2022-2023, organitzat pel Departament de Recerca. En primer lloc, el professor Dr. Keivan Amirbagheri va oferir una xerrada sobre el seu treball de recerca en l’Àrea de l’Organització, sobre l’ “avaluació de les operacions humanitàries de la cadena de subministrament després del terratrèmol de Kermanshah”. En segon lloc, el Dr. Ignasi Florensa, el Dr. Víctor Martínez i Kristina Markulin van explicar el seu estudi, en l’àmbit de l’educació en enginyeria, sobre com han evolucionat els cursos de matemàtiques a l’EUSS al llarg dels últims anys  (“Nous plans d’estudi però mateixa activitat ?”).

En acabar la formació, va tenir lloc la darrera reunió del Grup de Recerca del curs, en la qual es va informar sobre els resultats de recerca de l’últim curs, els darrers projectes acceptats. col·laboracions iniciades, etc.

Article publicat a Phytochemical analysis: Quantificació de curcuminoides per mètodes espectroscòpics portables

Publicat el per

El professor Dr. Jordi Cruz ha publicat un article a la revista Phytochemical analysis, titulat “Portable near-infrared and Raman spectroscopic devices as complementary tools for instantaneous quality control of turmeric powder”. Aquest treball ha estat realitzat en col·laboració amb investigadors del departament de Química Farmacèutica de la Universitat de Mahidol (Tailandia), l’Institut de metrologia de Bogotà (Colòmbia), i la Unitat de Química Analítica de la UAB.

En aquest estudi s’ha desenvolupat una aplicació seguint la filosofia de Process Analytical Technology (PAT) per a controlar la qualitat de la pols de cúrcuma, demostrant una aplicació extrapolable a la Indústria 4.0. Les espectroscòpies Raman i infraroig proper (NIR) són de les més emprades per a l’anàlisi quantitativa ràpida i són tècniques que a més ens poden servir per a quantificar de manera fiable a través de l’embalatge transparent sense extreure les mostres dels seus envasos originals ”in-line”. 

En aquest estudi s’han desenvolupat mètodes “at-line” (extraient mostres del seu envàs original i portant-la a mesurar i a l’instrument) i “in-line” amb instruments portàtils en línia NIR i Raman, per quantificar la quantitat total de curcuminoides en mostres de cúrcuma en pols.

Es van preparar 63 mostres estàndard de cúrcuma en pols. Després, es van seleccionar aleatòriament 15 mostres com a mostres de validació fixa i 40 de les 48 mostres restants com a conjunt de calibratge. Els resultats obtinguts dels models de regressió de mínims quadrats parcials (PLSR) construïts utilitzant els espectres adquirits del NIR i Raman es van comparar amb els valors de referència de cromatografia líquida d’alta eficàcia (HPLC). El millor model PLSR de Raman “at-line” es va aconseguir amb tres variables latents i un Root Mean Square Error of Prediction (RMSEP) de 0,46. El model PLSR “at-line” de NIR amb una variable latent va oferir un RMSEP de 0,43. Per al mode “in-line”, els models PLSR creats a partir dels espectres de Raman i NIR van tenir una variable latent amb RMSEP de 0,49 i 0,42, respectivament. Els valors R2 per a la predicció van ser del 0,88 al 0,92.

Figura. 1 (A) Estructures dels curcuminoides i (B) la metodologia global utilitzada en aquest estudi; Les mostres totals de pols de cúrcuma que contenien un 6-13% p/p de curcuminoides es van analitzar mitjançant mètodes portàtils d’espectroscòpia NIR i Raman mitjançant diferents modes de registre de mostres. A continuació, es va triar el conjunt de calibratge mitjançant l’algorisme Kennard-Stone i, a continuació, l’avaluació del conjunt de mostres de validació va realitzar la comparació de tots els rendiments del mètode.

Referència: “Portable near-infrared and Raman spectroscopic devices as complementary tools for instantaneous quality control of turmeric powder”, Phytochemicalanalysis, https://doi.org/10.1002/pca.3231 (2023)