Interplay Between Structure, Stoichiometry, and Electron Transfer Dynamics in SILAR-based Quantum Dot-Sensitized Oxides

We quantify the rate and efficiency of picosecond electron transfer (ET) from PbS nanocrystals, grown by successive ionic layer adsorption and reaction (SILAR), into a mesoporous SnO2 support. Successive SILAR deposition steps allow for stoichiometry- and size-variation of the QDs, characterized using transmission electron microscopy. Whereas for sulfur-rich (p-type) QD surfaces substantial electron trapping at the QD surface occurs, for lead-rich (n-type) QD surfaces, the QD trapping channel is suppressed and the ET efficiency is boosted. The ET efficiency increase achieved by lead-rich QD surfaces is found to be QD-size dependent, increasing linearly with QD surface area. On the other hand, ET rates are found to be independent of both QD size and surface stoichiometry, suggesting that the donor–acceptor energetics (constituting the driving force for ET) are fixed due to Fermi level pinning at the QD/oxide interface. Implications of our results for QD-sensitized solar cell design are discussed.

Adaptabilidad de la energía solar fotovoltaica sobre fachadas urbanas

La integración de energía solar fotovoltaica en edificios es una estrategia energética y medioambiental acreditada con un futuro muy prometedor. Para su promoción, tan importantes son los incentivos económicos, el desarrollo legislativo y las mejoras tecnológicas, como la investigación en nuevas herramientas de simulación y análisis que sirvan de apoyo en el diseño de nuevas estrategias energéticas y medioambientales. La tesis pretende contribuir en esta labor de difusión, planteándose cómo incide la radiación solar sobre los entornos urbanos, con la finalidad de generar un procedimiento que obtenga el potencial de integración de energía solar fotovoltaica en fachadas. Se trabajará para lograr un método simplificado de simulación y cálculo de la energía producida en base a sistema de información geográfica (SIG), con la capacidad de generar mapas solares que muestren el potencial de integración arquitectónica fotovoltaica sobre fachadas a partir de la cartografía catastral. El nombre asignado para este método es AdaptaSolar. Con este objetivo se ha desarrollado la presente tesis que se estructura en seis capítulos, más las conclusiones y anexos, con los que se pretende definir y desarrollar el tema de tesis planteado. El primer capítulo, realiza una visión general sobre la integración arquitectónica de los sistemas fotovoltaicos, junto con el planteamiento y objetivos de la tesis. El segundo capítulo, plasma una revisión profunda sobre del estado actual de los temas relacionados con el planteamiento y objeto de esta tesis: estimación de la radiación solar, estimación de la radiación solar sobre fachadas y estudio del potencial de integración arquitectónica fotovoltaica en fachadas. El capítulo tres, de carácter teórico, recoge un análisis general sobre la energía solar fotovoltaica, desde el efecto fotovoltaico hasta las aplicaciones e instalación, sin perder de vista los objetivos generales marcados en la tesis. Destaca, sobre todo, la catalogación de las tecnologías fotovoltaicas más prometedoras, además, de la recopilación y análisis de los factores más importantes que influyen en la captación fotovoltaica. El capítulo cuatro, también de carácter teórico, profundiza en el modo en el que la radiación solar incide sobre la superficie terrestre, analizando la naturaleza de la radiación solar y la geometría del sistema solar. Destaca el exhaustivo análisis de los principales métodos de cálculo para la estimación de la radiación solar sobre superficies horizontales e inclinadas, especialmente, la recopilación de modelos numéricos para la estimación de la irradiación difusa. El capítulo cinco, desarrolla el concepto de integración fotovoltaica en edificios, sus principales características y las ventajas que reporta. Además, realiza un análisis muy interesante sobre la situación actual de la integración fotovoltaica en edificios en España. Por último, incluye una selección de los proyectos más relevantes de integración arquitectónica. El capítulo seis, desarrolla el método planteado para la evaluación de la adaptabilidad de energía solar fotovoltaica en entonos urbanos, objeto de la tesis. Siendo éste, por tanto, el capítulo más experimental y significativo de la misma. Este capítulo está dividido en seis subapartados, siendo los dos primeros la introducción y el modelo geométrico planteado para el desarrollo del método. Los tres siguientes apartados, muestra el desarrollo del método en tres fases consecutivas: estimación de la insolación, la radiación y el potencial de integración de sistemas fotovoltaicos sobre fachada. En cada uno de estos apartados, se realiza la correspondiente validación y análisis de resultados, mediante la generación de una serie de gráficas que muestran el comportamiento anual del sol sobre las fachadas y el efecto adverso del sombreado entre edificios. El sexto apartado de este capítulo, detalla los pasos seguidos para efectuar la implementación del método experimental en el SIG, desde la preparación y obtención de los datos cartográficos de partida, hasta el desarrollo y ejecución del algoritmo principal. Además se muestran los resultados obtenidos para un área urbana concreta de la ciudad de Madrid. Por último, el capítulo siete recoge las conclusiones más importantes del trabajo y propone una serie de líneas de investigación futuras que se consideran relevantes para la continuidad del método planteado en la tesis.

Thermal Decomposition of Mobile Phones

Paper submitted to the 31st International Symposium on Halogenated Persistent Organic Compounds (Dioxin 2011), Brussels, Belgium, 21-25 August 2011.

From community approaches to single-cell genomics: the discovery of ubiquitous hyperhalophilic Bacteroidetes generalists

The microbiota of multi-pond solar salterns around the world has been analyzed using a variety of culture-dependent and molecular techniques. However, studies addressing the dynamic nature of these systems are very scarce. Here we have characterized the temporal variation during 1 year of the microbiota of five ponds with increasing salinity (from 18% to >40%), by means of CARD-FISH and DGGE. Microbial community structure was statistically correlated with several environmental parameters, including ionic composition and meteorological factors, indicating that the microbial community was dynamic as specific phylotypes appeared only at certain times of the year. In addition to total salinity, microbial composition was strongly influenced by temperature and specific ionic composition. Remarkably, DGGE analyses unveiled the presence of most phylotypes previously detected in hypersaline systems using metagenomics and other molecular techniques, such as the very abundant Haloquadratum and Salinibacter representatives or the recently described low GC Actinobacteria and Nanohaloarchaeota. In addition, an uncultured group of Bacteroidetes was present along the whole range of salinity. Database searches indicated a previously unrecognized widespread distribution of this phylotype. Single-cell genome analysis of five members of this group suggested a set of metabolic characteristics that could provide competitive advantages in hypersaline environments, such as polymer degradation capabilities, the presence of retinal-binding light-activated proton pumps and arsenate reduction potential. In addition, the fairly high metagenomic fragment recruitment obtained for these single cells in both the intermediate and hypersaline ponds further confirm the DGGE data and point to the generalist lifestyle of this new Bacteroidetes group.