Grado en Química: coordinación y seguimiento del curso 2014-15

En la red docente "Seguimiento del grado en Química", formada por los coordinadores de las comisiones de semestre de la Facultad de Ciencias y la coordinadora del grado en Química, se ha analizado la información extraída de las reuniones periódicas (al menos dos por semestre) de las ocho comisiones de semestre (correspondientes a los cuatro cursos del grado en Química). El objetivo es conseguir una coherencia tanto en la distribución de contenidos, como en las metodologías docentes y de evaluación de las materias que componen el plan de estudios del Grado en Química de la Universidad de Alicante. Los resultados de este trabajo están permitiendo identificar problemas y plantear propuestas de mejora en la organización docente de la titulación. El trabajo realizado por la red se está utilizando para elaborar el autoinforme para la reacreditación del grado en Química.

Celebración del I Congreso Online de Jóvenes Investigadores, herramienta científica de presente y futuro

Históricamente, los congresos científicos son, y han sido, uno de los mecanismos más efectivos para la difusión y el debate del conocimiento. A pesar de ello, un ambiente altamente formal no es el más idóneo para que los estudiantes de tercer ciclo saquen el máximo rendimiento, relegándolos a un segundo plano y anulando prácticamente su participación. Con el reto de propiciar la intervención de los estudiantes de máster y doctorado, fundamentalmente a través de planteamiento de preguntas, se ha organizado y celebrado el I Congreso Online de Jóvenes Investigadores en Electroquímica. Enmarcado en los programas interuniversitarios de máster y doctorado de “Electroquímica. Ciencia y Tecnología”, y mediante la herramienta Moodle, los estudiantes han participado en el congreso mediante comunicaciones en formato de póster. Además, han podido mantener discusiones científicas y expresar sus dudas e inquietudes hacia el trabajo de sus compañeros. Para implicar al alumno, se han otorgado certificados de participación y varios premios, uno de ellos otorgado por los propios estudiantes mediante un sistema de votación. En previsión de próximas ediciones del congreso se hizo una encuesta de satisfacción y sugerencias entre los participantes.

El edificio Legorburo de Albacete. De la euforia de una decisión a la penuria de una situación

El único ejemplo claro de Modernidad en la ciudad de Albacete (y así lo registra el Docomomo Ibérico) es el Edificio Legorburo en la calle Mayor, 43 esquina a Marqués de Molíns, un proyecto de comercio y viviendas de 1935 de los arquitectos José Luis García Pellicer y Baldomero Pérez Villena. Paradigma del más depurado racionalismo, rotundo, pero discreto, representa en Albacete, en el cruce de la calle Ancha, nuevo eje burgués, con una calle histórica y mirando hacia el Parque, lo que el Edificio Capitol en la Gran Vía madrileña. Pero, además de su posición y composición, encierra toda una serie de lecciones que nos proponemos desentrañar. Una de ellas es que el proyecto es resultado de un concurso convocado por la propiedad, en 1935, a través del Colegio de Arquitectos de Valencia, lo cual llama poderosamente la atención sobre el procedimiento del encargo y sobre el proceder de los promotores. Otra es la auténtica aventura que su construcción supone, arrancando a finales de 1935, quedando paralizada por la guerra y sobreviviendo a continuación a base de reinventarse hasta 1946 en que se concluye. Los cambios entre proyecto y obra evidencian ese ejercicio, apasionante y dramático, de ir repensando el proyecto una y otra vez para poderlo construir con los materiales y recursos disponibles en cada momento. El Edificio Legorburo es un magnífico exponente de la idea corbuseriana de la arquitectura como juego sabio y soberbio de los volúmenes bajo la luz pues es la plasticidad de sus cuerpos, muy matizados, la que le confiere su fuerza y elegancia casi mendelsohnianas. Estos cuerpos, acusados por sus respectivos planos, son tres: el principal y de mayor vuelo de los pisos, que resuelve la esquina en curva así como las transiciones con ésta y con las medianeras; el del bajo que, ajustándose a la alineación oficial, emerge sobre el principal en la esquina, como un faro que iluminara la ciudad con su linterna; y el de transición entre ambos, de vuelo intermedio, en el entresuelo y sobreático, flancos de la torre y medianeras. Este juego de volúmenes acusa un sinfín de matices resueltos con gran clase, como la transformación del mirador de la esquina en balcón, donde asienta la torre y se derrama luego a los costados, o el descenso hasta el bajo de la torre. El tratamiento de superficies insiste en este concepto escultural: las estrías verticales que simulan un orden gigante de pilastras, las franjas horizontales que delinean y subrayan las curvas, los antepechos de los huecos con cuadrados almohadillados... Todo está exquisitamente cuidado, trabajado y pensado. Las plantas, modélicas, albergan dos viviendas por piso con sus zonas de día recayentes a fachada y sus servicios a medianeras, en cuyo centro se aloja una majestuosa escalera elíptica y un patio que absorbe las irregularidades del trazado. Todas estas razones (funcional, impecablemente resuelta; técnica, ingeniosamente conseguida; formal, espectacularmente consumada y el entendimiento del lugar), tienen especial validez en el contexto actual puesto que son auténticas y genuinas lecciones de arquitectura.

Real-time monitoring of electrochemically active biofilm developing behavior on bioanode by using EQCM and ATR/FTIR

In the current study, the relationship between current and biomass and bio-adhesion mechanism of electrogenic biofilm on electrode were investigated using EQCM and ATR-SEIRAS linking electrochemistry. The results indicated that cellular biomass of biofilm on QCM-crystal surface showed maximum value of 6.0 μg/cm2 in initial batch and 11.5 μg/cm2 in the second batch on mature biofilm, producing a similar maximum current density of 110 μA/μg. Especially, the optimum cell biomass linking high electricity production ratio (110 μA/μg) occurred before maximum biomass coming, implying that over-growth mature biofilm is not an optimum state for enhancing power output of MFCs. On the other hand, the spectra using ATR-SEIRAS technique linking electrochemistry obviously exhibited water structure adsorption change at early biofilm formation and meanwhile the water adsorption accompanied the adsorbed bacteria and the bound cells population on the electrode increased with time. Meanwhile, the direct contact of bacteria and electrode via outer-membrane protein can be confirmed via a series spectra shift at amide I and amide II modes and water movement from negative bands displacing by adsorbed bacteria. Our study provided supplementary information about the interaction between the microbes and electrode beyond traditional electrochemistry.

Towards the understanding of the interfacial pH scale at Pt(1 1 1) electrodes

The determination of the potentials of zero total and free charge, pztc and pzfc respectively, were made in a wide pH range by using the CO displacement method and the same calculation assumptions used previously for Pt(1 1 1) electrodes in contact with non-specifically adsorbing anions. Calculation of the pzfc involves, in occasions, long extrapolations that lead us to the introduction of the concept of potential of zero extrapolated charge (pzec). It was observed that the pztc changes with pH but the pzec is independent of this parameter. It was observed that the pztc > pzec at pH > 3.4 but the opposite is true for pH > 3.4. At the latter pH both pzec and pztc coincide. This defines two different pH regions and means that adsorbed hydrogen has to be corrected in the “acidic” solutions at the pztc while adsorbed OH is the species to be corrected in the “alkaline” range. The comparison of the overall picture suggests that neutral conditions at the interface are attained at significantly acidic solutions than those at the bulk.

Evidence of Local pH Changes during Ethanol Oxidation at Pt Electrodes in Alkaline Media

Local changes of the interfacial pH can significantly affect the rate and mechanism during the course of an electrodic reaction. For instance, different pH values will have a significant effect on the equilibrium properties of both solution and surface species, altering the reactions kinetics. Ethanol oxidation at platinum electrodes in alkaline media involves the fast consumption of OH− species that will change the local pH at the electrode surface, decreasing the reaction rate. In this study, the local pH change during ethanol oxidation in alkaline media is accomplished by using rotating ring-disc electrode (RRDE) experiments. The current at the ring when polarized at the onset of hydrogen evolution serves as a measure of the local pH in the vicinity of the electrode. The results show that the current at the ring at 0.1 V (vs. RHE) becomes more negative during ethanol oxidation, owing to a change in the equilibrium potential of the hydrogen evolution reaction caused by a change in the local pH.

Characterization of the interfaces between Au(hkl) single crystal basal plane electrodes and [Emmim][Tf2N] ionic liquid

The interface between Au(hkl) basal planes and the ionic liquid 1-Ethyl-2,3-dimethyl imidazolium bis(trifluoromethyl)sulfonil imide was investigated by using both cyclic voltammetry and laser-induced temperature jump. Cyclic voltammetry showed characteristic features, revealing surface sensitive processes at the interfaces Au(hkl)/[Emmim][Tf2N]. From laser-induced heating the potential of maximum entropy (pme) is determined. Pme is close to the potential of zero charge (pzc) and, therefore, the technique provides relevant interfacial information. The following order for the pme values has been found: Au(111) > Au(100) > Au(110). This order correlates well with work function data and values of pzc in aqueous solutions.

Role of the interfacial water structure on electrocatalysis: Oxygen reduction on Pt(1 1 1) in methanesulfonic acid

Most of electrocatalytic reactions occur in an aqueous environment. Understanding the influence of water structure on reaction dynamics is fundamental in electrocatalysis. In this work, the role of liquid water structure on the oxygen reduction at Pt(1 1 1) electrode is analyzed in methanesulfonic (MTSA) and perchloric acids. This is because these different anions can exert a different influence on liquid water structure. Results reveal a lower ORR electrode activity in MTSA than in HClO4 solutions and they are discussed in light of anion's influence on water structural ordering. From them, the existence of an outer-sphere, rate determining, step in the ORR mechanism is suggested.

Electrochemical Characterization of Shape-Controlled Pt Nanoparticles in Different Supporting Electrolytes

The voltammetric profile of preferentially shaped platinum nanoparticles has been used to analyze the different sites present on the surface. For the first time, this analysis has been made in NaOH solutions and revisited in sulfuric and perchloric acid media. The comparison with the voltammetric profiles of the model surfaces, that is, single-crystal electrodes, allows assigning the different signals appearing in the voltammograms of the nanoparticle to specific sites on the surface. A good correlation between the shape of the nanoparticle determined by TEM and the voltammetric profile is obtained. For the nanoparticles characterized in alkaline media, the adsorbed species on the surface have been characterized, and three major regions can be identified. Below 0.2 V, the major contribution is due to hydrogen adsorption, whereas above 0.6 V, adsorbed OH is the main species on the surface. Between those values, the signals are due to the competitive adsorption/desorption process of OH/H. New criteria for determining the active area in NaOH solutions has been proposed. In this medium, the total charge density measured between 0.06 and 0.90 V stands for 390 μC cm–2. The areas measured are in perfect agreement with those measured in acid media. Once the nanoparticles have been characterized, the behavior of the nanoparticles toward CO oxidation is analyzed and compared with that observed for single-crystal electrodes.

Oxidation of Ethanol and Its Derivatives on Well Defined Pt Single Crystal Electrodes Vicinal to Pt(111): A Comparative Study

The oxidation of ethanol (EtOH) at Pt(111) electrodes is dominated by the 4e path leading to acetic acid. The inclusion of surface defects such as those present on stepped surfaces leads to an increase of the reactivity towards the most desirable 12e path leading to CO2 as final product. This path is also favored when the methyl group is more oxidized, as in the case of ethylene glycol (EG) that spontaneously decomposes to CO on Pt(111) electrodes, thus showing a more effective breaking of the C-C bond. Some trends in reactivity can be envisaged when other derivative molecules are compared at well-ordered electrodes. This strategy was used in the past, but the improvement in the electrode pretreatment and the overall information available on the subject suggest that relevant information is still missing.

On the behavior of the Pt(1 0 0) and vicinal surfaces in alkaline media

We address in this paper a voltammetric study of the charge transfer processes characteristic of Pt(1 0 0) and vicinal surfaces in alkaline media. The electrochemical behavior of a series of stepped surfaces of the type Pt(S)[n(1 0 0) × (1 1 1)] has been characterized using cyclic voltammetry at different pHs, charge displacement measurements and FTIR experiments for adsorbed CO. The results from these techniques allow assigning the different peaks appearing in the voltammogram to hydrogen and/or OH adsorption on the different sites of these surfaces, namely, terrace and step sites. Additionally, the potential of zero total charge (pztc) of the electrodes was determined. The resulting pztc values shift to more negative values when the step density increases on the surface up to n = 5. FTIR spectroscopy experiments have been used to monitor the adsorption of CO on the different surfaces as well as the consequent CO oxidation, accompanying a positive potential sweep. The oxidation of adsorbed CO on (1 0 0) terraces is catalyzed by the presence of the (1 1 1) steps. The FTIR spectra revealed that CO is mostly bonded in bridge configuration at low potentials interconverting to on-top when the electrode potential is increased.

La conjetura de Poincaré

Con la ayuda de los grupos de homología – que él mismo había definido – Poincaré dio una clasificación completa de las superficies topológicas, y posteriormente intentó clasificar, con ayuda de estos grupos y también del grupo fundamental, las variedades topológicas de cualquier dimensión. Una de las preguntas que se planteó fue si toda variedad topológica 3-dimensional simplemente conexa era homeomorfa a la esfera S3. Esta pregunta – conocida como la conjetura de Poincaré – ha sido objeto de estudio durante casi 100 años, y ha impulsado de modo notable el desarrollo de la Topología Algebraica. La conjetura se extendió a dimensiones arbitrarias y se fue resolviendo en todas las dimensiones salvo en la dimensión 3 que era aquella en la que había sido originariamente planteada. Por fin en el año 2003, Perelman resolvió la famosa conjetura. Los objetivos de este trabajo son los siguientes: hacer un estudio histórico de la Conjetura de Poincaré y de la clasificación de las variedades topológicas, definir con precisión los conceptos que se usan en la clasificación de las variedades topológicas, presentar una selección de los principales resultados, y por último, construir ejemplos de variedades topológicas que justifiquen el desarrollo de esta teoría.

Cleavage of the C–C Bond in the Ethanol Oxidation Reaction on Platinum. Insight from Experiments and Calculations

Using a combination of experimental and computational methods, mainly FTIR and DFT calculations, new insights are provided here in order to better understand the cleavage of the C–C bond taking place during the complete oxidation of ethanol on platinum stepped surfaces. First, new experimental results pointing out that platinum stepped surfaces having (111) terraces promote the C–C bond breaking are presented. Second, it is computationally shown that the special adsorption properties of the atoms in the step are able to promote the C–C scission, provided that no other adsorbed species are present on the step, which is in agreement with the experimental results. In comparison with the (111) terrace, the cleavage of the C–C bond on the step has a significantly lower activation energy, which would provide an explanation for the observed experimental results. Finally, reactivity differences under acidic and alkaline conditions are discussed using the new experimental and theoretical evidence.

Seguimiento del Grado en Geología (Facultad de Ciencias, UA)

La red de trabajo formada por los profesores coordinadores de semestre y de titulación del Grado en Geología (Facultad de Ciencias, Universidad de Alicante) ha tenido como objetivos principales: afianzar la implementación de las enseñanzas conforme al contenido del plan de estudios del título verificado; elaborar planes de mejora para solventar las posibles deficiencias detectadas y colaborar con los instrumentos del Sistema de Garantía Interno de Calidad (SGIC) del centro en la elaboración de los informes de autoevaluación del título. El método de trabajo se basa en reuniones en las que los miembros de la red plantearán y debatirán los parámetros e indicadores de seguimiento de la red, en la que cada investigador (coordinador) aporta una investigación individualizada del semestre del que es responsable. Ante la inminente acreditación del título el próximo curso, buena parte de las tareas se han enfocado a colaborar en los informes de auto-evaluación del título y en los planes de mejora.

Enhanced electrocatalytic activity of Au@Cu core@shell nanoparticles towards CO2 reduction

The development of technologies for the recycling of carbon dioxide into carbon-containing fuels is one of the major challenges in sustainable energy research. Two of the main current limitations are the poor efficiency and fast deactivation of catalysts. Core–shell nanoparticles are promising candidates for enhancing challenging reactions. In this work, Au@Cu core–shell nanoparticles with well-defined surface structures were synthesized and evaluated as catalysts for the electrochemical reduction of carbon dioxide in neutral medium. The activation potential, the product distribution and the long term durability of this catalyst were assessed by electrochemical methods, on-line electrochemical mass spectrometry (OLEMS) and on-line high performance liquid chromatography. Our results show that the catalytic activity and the selectivity can be tweaked as a function of the thickness of Cu shells. We have observed that the Au cubic nanoparticles with 7–8 layers of copper present higher selectivity towards the formation of hydrogen and ethylene; on the other hand, we observed that Au cubic nanoparticles with more than 14 layers of Cu are more selective towards the formation of hydrogen and methane. A trend in the formation of the gaseous products can be also drawn. The H2 and CH4 formation increases with the number of Cu layers, while the formation of ethylene decreases. Formic acid was the only liquid species detected during CO2 reduction. Similar to the gaseous species, the formation of formic acid is strongly dependent on the number of Cu layers on the core@shell nanoparticles. The Au cubic nanoparticles with 7–8 layers of Cu showed the largest conversion of CO2 to formic acid at potentials higher than 0.8 V vs. RHE. The observed trends in reactivity and selectivity are linked to the catalyst composition, surface structure and strain/electronic effects.