Arxiu de la categoria: Recerca

Imants moleculars luminescents basats en lantànids i cumarines: article publicat a Dalton Transactions

Publicat el per

La Dra. Elena Bartolomé, professora de l’EUSS, acaba de publicar un article a la revista Dalton Transactions (índex d’impacte 4.05) titulat “Coumarin-lanthanide based compounds with SMM behavior and high quantum yield luminescence”. Aquest treball ha estat fruit d’una col·laboració entre l’EUSS, i investigadors de l’Institut de Nanotecnologia y Materiales de Aragón (INMA), el Instituto de Síntesis Química y Catálisis Homogénea (CSIC)-Universidad de Zaragoza, el Instituto de Física Luis Rivera Terrazas (Puebla, México) i la UNAM (Universidad Nacional Autònoma de México).

Els materials moleculars multifuncionals, és a dir, compostos metàl·lics-orgànics que combinen diverses propietats físiques o químiques, estan sent investigats molt intensament pel seu interès fonamental i les seves aplicacions en diversos camps, com ara la informàtica quàntica, l’espintrònica, la separació de gasos, com a sensors, en catàlisi, biomedicina, etc. En particular, els materials moleculars bifuncionals que combinen la luminescència amb propietats magnètiques poden obrir moltes noves possibilitats. L’estructura electrònica dels lantànids els fa ideals per al disseny de materials moleculars amb relaxació magnètica (comportament de Single Ion Magnet, SIM) i photo-luminiscència.

Esquema dels nous imants moleculars basats en lantànids i lligands de cumarina amb bona funcionalitat: comportament SIM (Single Ion Magnets) i luminescència amb un alt rendiment quàntic (QY=quantum Yield).

En aquest treball, es presenta la síntesi i caracterització de nous complexos basats en lantànids, lligands de cumarina i lligands secundaris de phenanthroline (Ln-phen) o bathophenanthroline (Ln-batho), amb propietats magnètiques i luminescents molt rellevants. La comparació dels compostos Ln-phen i Ln-batho amb els anteriors compostos reportats Ln-coum ha permès investigar l’efecte “antena” dels lligands secundaris. Els compostos reportats representen una nova família de materials bifuncionals que combinen comportament SIM i luminescència amb un destacat rendiment quàntic (QY-quantum yield), en comparació amb altres compostos reportats en la literatura.

Publicació a l’European Journal of Engineering Education: REI en Teoria de Màquines i Mecanismes

Publicat el per

La investigadora de l’EUSS Dra. Elena Bartolomé, en col·laboració amb l’alumne Ramón Ruete (ara graduat en Enginyeria Mecànica), acaba de publicar un article a la revista European Journal of Engineering Education (EJEE) sobre la implementació de la metodologia REI en l’assignatura de Teoria de Màquines i Mecanismes (TeoMM).

L’educació en Enginyeria està contínuament evolucionant, per tal d’adaptar-se als nous reptes de la professió. Avui dia, s’espera que els estudiants d’Enginyeria adquireixin no només una sòlida base tècnica, sinó també altres competències transversals molt importants. En les últimes dècades s’ha demostrat que els mètodes actius, com ara l’aprenentatge basat en projectes i activitats de recerca, són molt efectius a l’hora d’adquirir totes aquestes competències.

Esquema simplificat de preguntes i respostes (Q-A map) que resulta de la pregunta generatriu,
Q0 – “¿Cóm funciona el gat de tisora d’un cotxe?”

En particular la metodologia REI (Recorregut d’Ensenyament i Investigació) és una eina educativa, basada en la Teoria Antropològica del Didàctic, que promou l’aprenentatge a través de la recerca de respostes, utilitzant tots els mitjans possibles a l’abast de l’estudiant. El REI sol començar amb una pregunta oberta (Q0), que condueix, a través d’un mapa de preguntes-respostes, a l’ampliació del coneixement sobre un tema. En els últims anys, s’ha demostrat el potencial dels REIs en l’educació en Enginyeria, i s’han implementat en algunes assignatures de l’EUSS, com ara Resistència de Materials, Mecànica de Medis Continus i Informàtica.

En l’article publicat s’ha investigat l’ús del REI en, Teoria de Màquines i Mecanismes (TeoMM), una assignatura de 2n curs a l’EUSS. Es va dissenyar, implementar i analitzar un REI basat en l’estudi, en grups de treball, del funcionament de vuit màquines reals d’un cotxe (e.g. la palanca de canvis, el capó, el gat de tisora, la biela-maneta, la grua). Durant el REI es van combinar moments d’estudi amb altres activitats, com ara la recerca d’informació, l’experimentació amb màquines reals i fabricació de prototips, l’anàlisi i simulació de màquines, la discussió amb els companys, etc. El treball reporta els  canvis produïts en els processos d’aprenentatge, l’adaptació dels estudiants a la nova metodologia, i mostra la utilitat del REI per adquirir els continguts tècnics de la matèria així com per desenvolupar altres competències transversals, com el treball en equip, l’aprenentatge autònom, la resolució de problemes, creativitat, gestió de projectes i l’orientació a la qualitat.

Publicació al Journal of Energy Storage

Publicat el per

Els professors Dr. Llorenç Servera i Dr. Jose Maria Ruiz acaben de publicar un article a la revista Journal of Energy Storage, titulat “Carbon nanocomposite electrodes for electrical double layer capacitor”. Aquest treball ha estat fruit d’una col·laboració entre l’EUSS, i investigadors de l’Institut de Nanociència i Nanotecnologia (IN2UB) de la Universitat de Barcelona, el Departament de Física de la Universitat Nacional An-Najah (Palestina) i el Centre de Nanotecnologia i Bioenginyeria integrada (NIBEC) de la Universitat d’Ulster (Regne Unit).

Esquema de procediment de fabricació dels nanocompostos de CA + CNF per al seu ús com electrodes de doble capa.

Els carbonis activats (CA) s’han utilitzat com a material d’elèctrodes en condensadors elèctrics de doble capa comercials (EDLC) a causa del seu baix cost, elevada superfície específica i estabilitat química. Malauradament, el rendiment supercapacitiu del CA no és satisfactori a causa de la seva baixa conductivitat. En aquest article, es reporta la síntesi de nous nanocompostos basats en una barreja de CA i CNF utilitzant ruta senzilla de processament de pols i avaluant el seu comportament electroquímic com a materials d’elèctrodes en EDLC simètrics.

Article publicat al Journal of Materials Science: Materials in Medicine

Publicat el per

El professor de l’EUSS Pablo Sevilla ha publicat recentment l’article “Osseointegration around dental implants biofunctionalized with TGFβ-1 inhibitor peptides: an in vivo study in beagle dogs” a la revista Journal of Materials Science: Materials in Medicine. Aquest treball ha sigut fruit d’una col·laboració entre l’EUSS i el Departament de Cirurgia Oral e Implantologia de la Universidad de Granada, la Unitat d’Anatomia Humana i Embriologia de la Universitat de Barcelona, el Departament de Cirurgia de l’Escola de Veterinària de la Universitat de Barcelona, i la Facultat de Medicina de la UIC.

Figura: Imatges TGF-b BS-SEM dels implants analitzats després de 8 setmanes d’implantació en (a) el grup de control (b) P17-biofunctionalitzat, i (c) P144-biofunctionalitzat.

L’objectiu d’aquest estudi era avaluar l’efecte de la biofuncionalització amb dos pèptids inhibidors del TGF-β1, P17 i P144, en l’osseointegració d’implants dentals CP-Ti. En aquest estudi es van utilitzar un total de 36 implants (VEGA, Klockner®) amb connexió interna de 3,5 × 8 mm, dividits en tres grups: (1) grup de control (n = 12), (2) implants amb superfícies biofuncionalitzades amb inhibidor del pèptid P17 (n = 12), (3) implants amb superfícies biofuncionalitzades pel pèptid P144 (n = 12). Es van inserir tres implants, un de cada grup, en els dos hemimandibles de 6 gossos beagle, 2 mesos després de l’extracció de les dents. Les mostres, analitzades a les 2, 4 i 8 setmanes després de la inserció de l’implant, es van estudiar i analitzar mitjançant microscòpia BS-SEM i anàlisi histològica. La biofuncionalització superficial amb els pèptids inhibidors del TGF-β1, P17 i P144, va donar lloc a millors paràmetres quantitatius i qualitatius en relació amb l’osseointegració de l’implant.

Article publicat al J.Physical Chemistry C: magnetisme de monocapes de molècules de FePc sobre Ag(100) controlat mitjançant oxigenació

Publicat el per

La Dra. Elena Bartolomé professora de l’EUSS, acaba de publicar un article al Journal of Physical Chemistry C (factor d’impacte: 4.3), titulat “Augment del Magnetisme en monocapes FePc/Ag(110) a través de l’Oxigenació”. Aquest treball ha estat possible gràcies a una col·laboració entre investigadors de diversos centres, experts en diverses tècniques de deposició i caracterització de molècules sobre superfícies: l’EUSS, l’Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón (ICMA-CSIC), l’ICN2 de Barcelona, la Universitat de Pàdua (Itàlia) i els Sincrotrons d’ALBA (Barcelona) i ESRF (Grenoble).

Les capes moleculars sobre substrats cristal·lins tenen un ampli camp d’aplicació en catàlisi, detecció, electrònica molecular, conversió de llum a energia, etc. En particular, les molècules de ftalocianina de ferro (FePc) s’estan investigant com a substituts dels metalls preciosos en la catàlisi de la reacció de reducció d’oxigen en piles de combustible a baixa temperatura.

(Esquerra): Fase obliqua (OB1) de FePc/Ag(100): imatge de microscòpia STM que mostra la distribució de molècules no-oxidades, oxidades rotades (en verd) i rotades (en blau) de la fase OB1 oxidada, i el seu espectre de XMCD; (Dreta): Fase rectangular R3 de FePc/Ag(100): la imatge de STM mostra una molècula no oxidada i una oxidada-rotada; l’espectre de XMCD demostra el canvi en el magnetisme que es produeix en oxigenar aquesta fase.

Les molècules de FePc evaporades en condicions d’ultrabuit sobre una superfície d’Ag (110) s’autoorganitzen segons diferents fases, rectangulars obliqües amb una densitat creixent, R1<R2<OB1<R3<OB2. En aquest treball s’ha investigat la capacitat d’absorció d’oxigen de les diferents fases, i els canvis  magnetoestructurals associats amb l’oxigenació. L’estudi combina la microscòpia de túnel de rastreig i espectroscòpia (STM / STS), dicroisme circular magnètic de rajos X (XMCD) i càlculs de teoria funcional de densitat (DFT).

Les imatges de STM mostren que l’oxigenació de les fases rectangulars de FePc/Ag (110) generalment implica un desplaçament i una rotació de les molècules, que afecta l’estat electrònic dels centres de Fe. En la fase obliqua la  intercalació d’oxigen entre FePc i substrat té dificultats estèriques, fins al punt que una fracció de les molècules s’oxigena sense canviar de posició i rotar. Els espectres de STS mostren clares diferències en la densitat local dels estats Fe en els diferents tipus de molècules. A més, els espectres de XAS i XMCD reflecteixen la distribució d’espècies de FePc existents en les diferents fases (no oxigenades, oxigenades-rotades i oxigenades-no rotades). L’aplicació de les regles de la suma ha permès calcular el moment efectiu i orbital del Fe en les diferents espècies de FePc. De forma notable, es pot augmentar el moment magnètic de les molècules de FePc amb l’oxigenació aproximadament en un ordre de magnitud, arribant a 2,2 μB per àtom de Fe.