2. resumenes de cursos internacionales

RESUMENES DE CURSOS INTERNACIONALES

ÌNDICE

II III SIMPOSIO PERUANO DE NANOTECNOLOGÍA

LLIIMMAA –– PPEERRÚÚ –– 16 al 18 DE SETIEMBRE - 2015

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PAGINA AUTORES TITULO

3 Cabrera, Carlos R. Nanomateriales para células de

combustibles y solares

4 Candal, Roberto Determinación de tamaño de partícula

por dispersión dinámica de luz

5 Meléndrez Castro, Manuel Materiales Híbridos

6 Ruiz-Pérez, Catalina

Materiales porosos moleculares: nuevas plataformas tecnológicas

(diseño, síntesis, crecimiento cristalino, caracterización, propiedades y

aplicaciones)

7 Vega-Baudrit, José Roberto Ciencia de polímeros y nanopartículas



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NANOMATERIALES PARA CÉLULAS DE COMBUSTIBLES Y SOLARES

Nanomaterials for Fuel and Solar Cells

Carlos R. Cabrera

Departamento de Química, Facultad de Ciencias Naturales, Universidad de Puerto Rico, Recinto de Río Piedras, San Juan, Puerto Rico 00931

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CURSO El desarrollo de nanomateriales para energía renovable es de suma importancia para obtener mejores eficiencias y estabilidad de fuentes energéticas como células de combustible y solares. Los combustibles mas comunes son hidrógeno, metanol, etanol, y amoniaco. Se estarán presentando distintos tipos de síntesis de catalíticos en soportes de carbón [1,2] y óxidos de metales como CeO2 [3] y TiO2 y su uso en células de combustible alcalinas. Se presentarán métodos de síntesis de nanocubos de Pt [4] y electrodeposición del mismo en soportes de carbón usando el electrodo rotado [1,2]. Distintos soportes de carbón tales como nanodiamante, grafeno oxidado reducido, y nanocebollas han demostrado ser útiles y comparables al soporte comercial más utilizados en el mercado de células de combustibles, e.g. Carbón Vulcan XC-72. En células solares, se estará presentando las células solares tipo Grätzel y los distintos tipos de nanomateriales utilizados en base a TiO2, Fe2O3, y distintos sensibilizadores tales como complejos inorgánicos de Ru y MoS2. Técnicas de caracterización in-situ y/o en operando serán presentadas en el

curso, e.g. absorción de rayos X y microscopía electrónica. REFERENCIAS 1. Diana Santiago, et al., “Platinum Electrodeposition on Unsupported Carbon Nano-Onions”, Langmuir,

2012, 28 (49), 17202–17210, DOI: 10.1021/la3031396 2. Cunci, Lisandro; Vélez, Carlos A.; Pérez, Ivan; Suleiman, Amal; Larios, Eduardo; Jose-Yacaman,

Miguel; Watkins, James J.; Cabrera, Carlos R., “Platinum Electrodeposition at Unsupported Electrochemically Reduced Nanographene Oxide for Ammonia Oxidation”, ACS Materials and Interfaces, 2014, 6 (3), pp 2137–2145.

3. C. L. Menéndez, et al., “Preparation and characterization of Pt/Pt:CeO2-x nanorods catalysts for small chain alcohol electrooxidation in alkaline media”, RCS Advances 2014, 4(63), 33489-33496.

4. Martínez-Rodríguez, R.; et al., "Synthesis of Pt nanoparticles in water-in-oil microemulsion: on the effect of HCl on their surface structure", J. Am. Chem. Soc. 2014, 136 (4), 1280–1283.

5. Grätzel, M., Dye-Sensitized Solar Cells. Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews 2003, 4, 145-153

6. K. T. Soto, et al., “Highly Organized Nanofiber Formation from Zero Valent Iron Nanoparticles after Cadmium Water Remediation”, RCS Advances 2015, 5, 2777-2784.

Palabras clave: electrodeposición Células de

combustible alcalinas

Microscopía electrónica Células Solares

RESUMEN RESUMEN



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DETERMINACIÓN DE TAMAÑO DE PARTÍCULA POR DISPERSIÓN DINÁMICA DE LUZ

Particle size determination by Dynamic Light Scattering

Roberto Candal Instituto de Química Física de Materiales, Ambiente y Energía, CONICET Instituto de Investigación e Ingeniería Ambiental. Universidad Nacional de San Martín

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CURSO

La medición del tamaño de partícula es uno de los desafíos a los que se enfrentan los científicos y tecnólogos que trabajan en nanociencias. La dispersión dinámica de luz ofrece una alternativa rápida y versátil para estimar el tamaño de partículas en suspensión. Los fundamentos del proceso están relacionados con las teorías de dispersión de luz, que resultan un poco alejadas de las temáticas típicas de los químicos. En este curso se describirán los conceptos básicos vinculados a esta metodología para medir tamaño de partícula y se ejemplificará con experimentos de laboratorio.

Parte teórica

Unidad 1: Técnicas para determinar tamaño de partícula: breve descripción y discusión. Microscopia electrónica de transmisión, barrido. Microscopia de fuerza atómica. Dispersión de luz. Movimiento de partículas. Unidad 2: Dispersión de luz clásica: Dispersión Rayleigh; teoría Lorenz-Mie; difracción Fraunhofer Unidad 3: Dispersión Cuasi elástica de luz. Fundamentos. Procesamiento de la información. Función de correlación. Cálculo del tamaño de partícula. Unidad 4: Instrumentación. Efecto de la fuerza iónica y otros parámetros de medición. Ventajas y desventajas del método. Parte experimental Trabajo práctico 1: Medición del tamaño de partícula de un estándar de látex. Efecto de diferentes parámetros de medición sobre los resultados obtenidos. Interpretación. Detalles experimentales. Conocimiento del equipo Trabajo práctico 2: Medición del tamaño de partícula en soles acuosos de TiO2: efecto de la dilución, fuerza iónica y el pH Trabajo práctico 3: Medición del tamaño de partícula en soles de plata. Comparación con mediciones realizadas por espectroscopia UV-vis. Banda plasmónica.

RESUMEN

Palabras clave: Dispersión de luz Tamaño partícula Teoría Mie Dispersión

cuasielástica



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RESUMEN

MATERIALES HÍBRIDOS

Hybrid materials

Manuel Meléndrez Castro

GINA (Grupo Interdisciplinario de Nanocompuestos Avanzados), Departamento de Ingeniería de Materiales (DIMAT), Facultad de Ingeniería (FI), Universidad de Concepción-Chile

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CURSO

Los materiales híbridos constituyen elementos esenciales que permiten el funcionamientodel mundo como lo conocemos. Un ejemplo destacado es el hueso, el cual es un material compuesto que se compone de colágeno como un componente bio-orgánico y de minerales basados en calcio como componente inorgánico. Tales combinaciones de materiales diferentes pueden tener completamente características diferente, resultantes de un híbrido con (como en el caso de los huesos) propiedades mecánicassignificativamente superior a las propiedades de los componentes individuales. Este ejemplo esuno entre millones que la naturaleza ha desarrollado a través de la evolución como respuesta a unapresiones ambientales específicas. La presión evolutiva, sin embargo, no es la únicamotivación para lograr materiales híbridos. Ya en el siglo noveno los Mayas usaban un pigmento, denominado contemporáneamente como "Azul Maya", para sus pinturas, queera extraordinariamente resistente a la intemperie, lo que permite su supervivencia hasta que el presente. El pigmento se compone de índigo, preparado a partir de plantas locales ypaligorskita, un filosilicato de aluminio y magnesio que se encuentra en la arcilla local, obteniendouna combinación de un material híbrido con una resistencia increíble a la decoloración. Así como el caso anterior existen en al naturaleza ejemplos notables de estructuras jerárquicas o unitarias de materiales órgano-inorgánicos o con ordenamiento molecular, los cuales suministran de propiedades especiales, funcionales y especializadas a los organismos que los producen como son: el nácar, la flor de loto, la telaraña, conchas de mar, entre otros. Estos materiales entran en la clasificación de bioinspirados, biomimesis y rigurosamente pueden ser llamados materiales compuestos de origen natural. La combinación de materiales de distinta naturaleza (orgánica e inorgánica) da lugar a estos materiales híbridos, con propiedades muy superiores a las de sus constituyentes. Se organizan en niveles discretos, dando lugar a materiales con una estructura únicas a escala molecular, nanoscópica, microscópica, mesoscópica y macroscópica. Los Materiales Híbridos se podrían clasificar entre los materiales compuestos que constan de dos componentes a nivel nanométrico, micrométrico o molecular. Es precisamente este ultimo aspecto que marca la diferencia entre un nanocompuesto o un material hibrido, por lo que la funcionalidad de los materiales que comprenden la estructura hibrida debe ser de carácter molecular. ¿Cómo se diseña un material híbrido?, ¿cómo se fabrican este tipo de materiales?, ¿cómo se funcionalizan y se organizan los componentes en la estructura macroscópica? y ¿qué tipo de aplicaciones novedosas y en que campos se usan estos materiales?, son alguna de los interrogantes que aborda el curso, así como las tendencias actuales en el tema, las proyecciones futuras y los esquemas de síntesis serán algunos de los temas a discutir respecto a este tipo de materiales.

Palabras clave: Materials hibridos Materials

funcionalizados



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RESUMEN

MATERIALES POROSOS MOLECULARES: NUEVAS PLATAFORMAS TECNOLÓGICAS

(DISEÑO, SÍNTESIS, CRECIMIENTO CRISTALINO, CARACTERIZACIÓN, PROPIEDADES Y APLICACIONES)

Porous Molecular Materials: New Tecnological Platforms (design, synthesis, crystal growth, characterization, properties and applications)

Catalina Ruiz-Pérez

Laboraorio de Rayos X y Materiales Moleculares (MATMOL), Departamento de Física, Facultad de Ciencias (Sección Física), Universidad de La Laguna, Tenerife, España

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CURSO

Los materiales porosos moleculares son objeto de estudio por parte de numerosos grupos de investigación en todo el mundo. Entre estos compuestos, que permiten la introducción de moléculas a través de las cavidades de su estructura, los llamados metal-organic frameworks (MOFs) o redes metal-orgánicas poseen una gran riqueza química gracias a su naturaleza modular. Su capacidad para exhibir porosidad permanente y la cantidad de variaciones que permiten sus componentes son factores que facilitan el desarrollo de nuevos materiales con aplicaciones en campos muy diversos de la Ciencia de los Materiales, como almacenamiento y separación de gases, catálisis, sensores, magnetismo, óptica o aplicaciones biomédicas.

Los MOFs son compuestos de coordinación que están formados por la unión de centros metálicos a través de ligandos orgánicos para generar estructuras que se extienden en el espacio en varias dimensiones. A diferencia de otros materiales porosos sintéticos como por ejemplo las zeolitas, que en general se preparan como compuestos de intercalación con el uso de moléculas plantilla o agentes directores de estructura, los poros y cavidades de los MOFs están determinados únicamente por las características geométricas de sus unidades básicas de construcción, es decir, los ligandos orgánicos y los agregados metálicos. Merece la pena

destacar que gracias a su naturaleza modular, los MOFs poseen una riqueza química y estructural difícil de encontrar en otra clase de materiales.

Debido a que los MOF son materiales novedosos se analizaran los numerosos métodos que permiten su obtención con el fin de observar que técnica resulta más apropiada. Además y teniendo en mente que en el campo de investigación de los MOFs es fundamental la obtención de un monocristal, durante el curso se realizará una observación minuciosa del proceso cristalización con el fin de distinguir cuál de los métodos de síntesis permitiría

la formación de estructuras más definidas y homogéneas.

El proceso de caracterización de los MOF ha demostrado ser uno de los pasos fundamentales para el descubrimiento de los innumerables e interesantes usos de este tipo de materiales. La confluencia de variadas técnicas de caracterización como microscopía, espectroscopia, adsorción, difracción de rayos X entre otras tecnologías brindan valiosa información sobre la morfología, distribución, tamaño de poro, área superficial, cristalinidad y muchas otras propiedades de las redes metal--‐orgánicas.

Palabras clave: Redes metal-orgánicas (MOFs)

Materiales moleculares Cristalinos Multifuncionales



RESUMEN

CIENCIA DE POLÍMEROS Y NANOPARTÍCULAS

Polymer science and nanoparticles

José Roberto Vega-Baudrit

Laboratorio Nacional de Nanotecnología LANOTEC, Costa Rica Laboratorio de Polímeros, POLIUNA, UNA, Costa Rica

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CURSO El término "nanotecnología" es empleado para definir las ciencias y técnicas que se aplican a nivel de nanoescala (10-9m), y permiten trabajar las estructuras moleculares y sus átomos, lo cual da la posibilidad de fabricar materiales y máquinas a partir del reordenamiento de átomos y moléculas. Esta disciplina se inició en 1959, a partir de las propuestas de Richard Feynman, las cuales fueron tan significativas, que actualmente es reconocido como el padre de la nanociencia. Básicamente, la nanotecnología es el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia a nanoescala, y la explotación de fenómenos y propiedades de la materia a esa escala. Este curso iniciará con la presentación introductoria de la ciencia de polímeros, incluyendo terminología de uso común, caracterización de polímeros (morfología, análisis térmicos, mecánicos, reológicos, entre otros) y concluirá con el empleo de nanopartículas para mejorar su prestación.

Palabras clave: Nanopartículas Polímeros Caracterización Nanotecnología

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