Tag Archives: Papers

Una nova publicació a la revista “Molecules” Relaxació magnètica en un MOF 2D de cobalt

Posted on by

La professora Dra. Elena Bartolomé ha publicat un article a la revista Molecules titulat “Slow Magnetic Relaxation in {[CoCxAPy)] 2.15 H2O}n MOF Built from Ladder-Structured 2D Layers with Dimeric SMM Rungs”, en un nombre especial sobre “Materials Magnétics Moleculars 2D” que està editant juntament amb la Dra. Arauzo (INMA-CSIC). Aquest treball s’ha realiztat en col.laboració amb l’Instituto de Nanociència y Materiales de Aragón (INMA-CSIC), el Centro Universitario de la Defensa (Saragossa), l’Institut “Petru Poni” (Romania) i l’Institut de Química Chisinau (Moldàvia).

El treball és troba disponible en obert.

En aquest treball es presenta la síntesi i propietats magnètiques d’una nova estructura metàl·lica-orgànica {[CoCxAPy]·2,15H2O}n formada per l’apilament de polímers de coordinació 2D (2D MOF), que es constitueix per l’enllaç adjacent d’estructures en forma “de escalera” amb esglaons de dímer Co.

Esquerra. Estructura del compost {[CoCxAPy)]2.15H2O}n: representació esquemàtica del compost de coordinació 2D format per la interconnexió d’estructures “de escalera” al llarg de l’eix-c. Dreta: relaxació magnètica del compost: component imaginària de la susceptibilitat ac en funció de la freqüència a camp magnètic 5 kOe I diverses temperatures, i (sota) temps de relaxació d’espí, tau (1/T) a 5kOe per als dos processos visibles.

Les propietats magnètiques i calorífiques a baixes temperatures d’aquest compost s’han pogut explicar en termes d’un model de dímer magnètic amb espí efectiu S * = 1/2 amb interacció antiferromagnètica anisòtropa. El dímer magnètic presenta una relaxació lenta de la magnetització (SMM) inferior a 6 K en camp aplicat, amb un procés directe de tlf ≈ 2 s a freqüències baixes, i un procés d’Orbach a freqüències més altes amb U/ kB =6,7 K. Aquest compost representa un exemple molt singular de SMM-2D MOF de dímers de Co amb una interacció d’intercanvi anisotròpic

Publicació a la revista “Molecules” Nanolàmines luminescents i magnètiques sobre silici

Posted on by

La professora Dra. Elena Bartolomé i el professor Dr. Pablo Sevilla acaben de publicar un article a la revista Molecules titulat “Luminiscent and magnètic Tb-MOF flakes on silicon”. Aquest treball forma part d’un nombre especial sobre “Materials Magnètics Moleculars 2D” que està editant la Dra. Bartolomé (EUSS) juntament amb la Dra. Arauzo (INMA-CSIC).

Aquest treball s’ha realitzat en col·laboració amb l’Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA-CSIC), el Departament de Química Inorgànica de la UB, el departament de Química Inorgànica de la Universitat de Saragossa i el Sincrotró de Berkeley (EUA). El treball es troba disponible en obert.

Els materials bidimensionals (2D) estan sent investigats intensament en els darrers anys pel seu enorme potencial d’aplicació en electrònica, emmagatzematge d’energia, catàlisi, sensors, biomedicina, etc. I la nova i fascinant nova física que apareix al límit 2D. Tot i que la majoria dels materials 2D ben estudiats són sòlids inorgànics, com ara el molt conegut grafè, els recents avenços en química de coordinació han permès la síntesi dels anomenats metall-orgànic frameworks (2D-MOFs), que es poden funcionaritzar de diferents maneres i, per tant, representen una alternativa flexible i versàtil. Una possibilitat molt interessant és la de preparar materials bifuncionals que incorporen múltiples propietats com el magnetisme i la luminescència. Tanmateix, la preparació de capes moleculars 2D a sobre de superfícies és un requisit previ indispensable per al desenvolupament de moltes aplicacions.

Figura: en el centre, Tb-MOF flakes (nanolàmines) dipositades sobre silici. Esquerra: anisotropia magnètica de les nanolàmines sobre el substrat. Dreta: Espectre d’emissió de les nanolàmines sobre silici (verd), d’un flake individual mesurat par Raman (vermell), comparat amb l’espectre d’emissió del material massiu (negre).

En el treball recentment publicat, s’ha presentat la preparació d’un nou 2D-MOF basat en el ió lantànid de terbi, que pot ser exfoliat fàcilment i dipositat en forma de nanolàmines a sobre de diferents substrats. En el treball s’han caracteritzat les propietats magnètiques i òptiques d’aquestes nanolàmines de Tb-MOF dipositades per spin-coating sobre substrat de silici. Les nanolàmines presenten luminescència en el rang visible i alhora anisotropia magnètica i relaxació magnètica d’espí. L’exfoliació de 2D MOFs de lantànids representa un mètode molt atractiu per al desenvolupament en el futur de materials bifuncionals per a diverses aplicacions.

Publicació al Journal of Near Infrared Spectroscopy

Posted on by

El professor Dr. Jordi Cruz acaba de publicar un article a la revista Journal of Near Infrared Spectroscopy, titulat: “Near infrared spectroscopy determination of chemical and sensory properties in tomato”.

Aquest treball ha estat fruit de la investigació d’en Jordi al Grup de Quimiometria Aplicada de la UAB amb col·laboració del Departament d’Enginyeria Agroalimentària i Biotecnologia de la UPC i la Fundació Miquel Agustí situada al Campus del Baix Llobregat (Castelldefels).

La caracterització ràpida i massiva dels atributs de qualitat en els tomàquets és un pas necessari cap a la millora dels subproductes que n’obtenim; per atributs sensorials que aquest procés requereix molt de temps i és molt costós econòmicament (requereix un entrenament d’un panell de tast amb experts amb el cost que això implica), cosa que provoca la seva absència en fenotips rutinaris.

L’objectiu del treball va ser avaluar la viabilitat de l’espectroscòpia d’infraroig proper (NIR) com a eina ràpida i econòmica per predir tant les propietats químiques com les sensorials. Es van construir models de calibratge multivariable amb Partial Least Squares (PLS) a partir d’espectres enregistrats  de puré i suc de tomàquet de 53 varietats genèticament diverses cultivades en dos ambients (Figura 1).

Els models dels espectres de puré van donar valors de validació r2 superiors a 0,97 per a fructosa, glucosa, contingut de sòlids solubles i matèria seca i valors de Relative Standard Error of Prediction (RSEP%) que oscil·laven entre 3,5 i 5,8% (Figura 2).

Els valors de r2 per a les propietats sensorials són menors 0,702-0,917.  Per als trets relacionats amb el gust el RSEP% oscil·la entre 9,1 i 20,0%  i 3,6-72,1 per als trets relacionats amb la textura (Figura 3).

Per a trets sensorials com ara explosivitat, sucositat, dolçor, acidesa, intensitat del gust, intensitat de l’aroma i menjar, l’espectroscòpia NIR és potencialment útil per escanejar grans col·leccions de mostres de tomàquet per identificar els candidats que compleixen els estàndards de qualitat desitjats.  Això ens permet un estalvi de temps i diners molt considerable.

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

Posted on by

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

Posted on by

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.