Estudi teòric de nanotubs de nitrur de bor d'interès biomèdic

La integració dels materials biocompatibles en la nanotecnologia ha permès aquesta àrea tenir aplicacions en els camps de la biologia i la medicina, un fet que ha donat lloc a l'aparició de la nanobiotecnologia. La gran majoria d'aquestes aplicacions es basen en un aspecte fonamental: la interacció que es dóna entre els constituents biològics (normalment proteïnes) i els materials biocompatibles. Els nanotubs de carboni presenten una citotoxicitat inherent, mentre que els de nitrur de bor (BNNTs), isòsters amb els de carboni, són inherentment no-citotòxics i mostren una afinitat natural per les proteïnes. En aquesta memòria es presenten els resultats obtinguts de la interacció de BNNTs amb constituents bàsics biomoleculars (molècules que representen grups funcionals i aminoàcids) en absència de solvent mitjançant tècniques de modelatge i càlculs químic-quàntics amb tractament periòdic realitzats amb el codi CRYSTAL09. En primer lloc, s'ha trobat que els mètodes DFT basats en el GGA donen valors de band gap excessivament baixos (2.7 - 4.6 eV) comparat amb el valor experimental (5.5 eV), mentre que el funcional híbrid B3LYP dóna bons valors de band gap, el més acurat essent un BNNT amb índex (9,0), (5.4 eV). S'ha determinat que la interacció de BNNTs amb molècules pot venir guiat per: i) interaccions datives amb el B; ii) enllaç d'H amb el N; iii) interaccions pi-stacking. Les dues primeres forces d'interacció es veuen afavorides en BNNTs de radi petit, els quals interaccionen molt favorablement amb molècules polars, mentre que les terceres es veuen afavorides en BNNTs de radi gran, els quals interaccionen molt favorablement amb sistemes aromàtics o que continguin dobles enllaços. S'ha estudiat la interacció de BNNTs(6,0) amb molècules que contenen grups funcionals presents en residus aminoàcids i s'ha establert una escala d'afinitats relativa, la qual indica que tenen la major interacció aquelles molècules que estableixen interaccions datives B(nanotub)-N(molècula), seguit d’aquelles molècules que poden establir interaccions de tipus pi-stacking, i acabant amb aquelles molècules que estableixen interaccions datives B(nanotub)-O(molècula). Per últim s'ha estudiat la interacció de BNNTs amb diferents aminoàcids (glicina, lisina, àcid glutàmic i fenilalanina) i s'ha establert una escala d'afinitats relativa, la qual està d'acord amb les tendències observades per les molècules que contenen grups funcionals de residus aminoàcids.

Funcionalització regioselectiva d'una cetona amb metal·lacarborans polianiònics

L’ús de metal·lacarborans en la síntesi de compostos polianiònics amb un alt contingut en bor i amb bons rendiments és un tema d’alt interès i estudi al grup de Síntesi Inorgànica i Catàlisi de l’ICMAB. Els metal·lacarborans presenten diverses aplicacions innovadores com la BNCT (Boron Neutron Capture Therapy),1 tractament d’aigües residuals,2 activitats catalítiques3 i com a agents dopants de membranes polimèriques conductores.4 Amb la perspectiva d’emprar clústers de bor per materials moleculars funcionalitzats, hem iniciat una investigació que busca la síntesi de productes híbrids amb múltiples elements electroactius (metal·lacarborans) i el grup funcional carbonil, que gràcies a la seva reactivitat coneguda ens permetrà aplicar les molècules sintetitzades a futures reaccions i aplicacions. Una de les condicions inicials plantejades en aquesta investigació és l’ús de productes químics assequibles i de gran disponibilitat, per tal de poder assegurar l’obtenció de precursors per a futures aplicacions amb bons rendiments i ràpids de sintetitzar. Per assolir aquest objectiu es van iniciar les investigacions amb la cetona més simple coneguda, l’acetona (CH3-CO-CH3) (pKa = 19.3) com a producte de partida. A partir de la reacció d’aquesta amb una base forta no nucleòfila es genera CH3-COCH2 (-). Si s’aconsegueix prevenir o minimitzar la reacció d’addició aldòlica, l’anió CH3- CO-CH2 (-) pot atacar nucleofílicament al carboni contigu al catió oxoni5 de la molècula de cobaltabisdicarballur dioxanat (cosà dioxanat), [3,3’-Co(8-(OCH2CH2)2-1,2- C2B9H10)(1’,2’-C2B9H11)], generant un derivat del cosà dioxanat que conté un grup carbonil. Aquest procediment pot ser repetit per introduir diverses unitats de metal·lacarborans (cosà, fesà, etc.), tot i que aquest procés presenta una gran dispersió de subproductes, fet que fa baixar el rendiment global i li resta interès. Un procediment molt més efectiu i que dóna un control de la regioselectivitat molt major dels centres electroactius incorporats és la síntesi acetoacètica (pKa H intercarbonílic = 10.7). Múltiples molècules homo i hetero polianiòniques amb metal·lacarborans han estat sintetitzades amb èxit en aquest treball, amb un control regioselectiu molt precís mitjançant aquest mètode sintètic, i caracteritzades per mètodes electroquímics.

Microstructure of highly oriented, hexagonal, boron nitride thin films grown on crystalline silicon by radio frequency plasma-assisted chemical vapor deposition

We present a high‐resolution electron microscopy study of the microstructure of boron nitride thin films grown on silicon (100) by radio‐frequency plasma‐assisted chemical vapor deposition using B2H6 (1% in H2) and NH3 gases. Well‐adhered boron nitride films grown on the grounded electrode show a highly oriented hexagonal structure with the c‐axis parallel to the substrate surface throughout the film, without any interfacial amorphous layer. We ascribed this textured growth to an etching effect of atomic hydrogen present in the gas discharge. In contrast, films grown on the powered electrode, with compressive stress induced by ion bombardment, show a multilayered structure as observed by other authors, composed of an amorphous layer, a hexagonal layer with the c‐axis parallel to the substrate surface and another layer oriented at random

Optimisation of doped microcrystalline silicon films deposited at very low temperatures by Hot-Wire CVD

In this paper we present new results on doped μc-Si:H thin films deposited by hot-wire chemical vapour deposition (HWCVD) in the very low temperature range (125-275°C). The doped layers were obtained by the addition of diborane or phosphine in the gas phase during deposition. The incorporation of boron and phosphorus in the films and their influence on the crystalline fraction are studied by secondary ion mass spectrometry and Raman spectroscopy, respectively. Good electrical transport properties were obtained in this deposition regime, with best dark conductivities of 2.6 and 9.8 S cm -1 for the p- and n-doped films, respectively. The effect of the hydrogen dilution and the layer thickness on the electrical properties are also studied. Some technological conclusions referred to cross contamination could be deduced from the nominally undoped samples obtained in the same chamber after p- and n-type heavily doped layers.

Plasma-enhanced chemical vapor deposition of boron nitride thin films from B2H6-H2-NH3 and B2H6-N2 gas mixtures

Highly transparent and stoichiometric boron nitride (BN) films were deposited on both electrodes (anode and cathode) of a radio-frequency parallel-plate plasma reactor by the glow discharge decomposition of two gas mixtures: B2H6-H2-NH3 and B2H6-N2. The chemical, optical, and structural properties of the films, as well as their stability under long exposition to humid atmosphere, were analyzed by x-ray photoelectron, infrared, and Raman spectroscopies; scanning and transmission electron microscopies; and optical transmittance spectrophotometry. It was found that the BN films grown on the anode using the B2H6-H2-NH3 mixture were smooth, dense, adhered well to substrates, and had a textured hexagonal structure with the basal planes perpendicular to the film surface. These films were chemically stable to moisture, even after an exposition period of two years. In contrast, the films grown on the anode from the B2H6-N2 mixture showed tensile stress failure and were very unstable in the presence of moisture. However, the films grown on the cathode from B2H6-H2-NH3 gases suffered from compressive stress failure on exposure to air; whereas with B2H6-N2 gases, adherent and stable cathodic BN films were obtained with the same crystallographic texture as anodic films prepared from the B2H6-H2-NH3 mixture. These results are discussed in terms of the origin of film stress, the effects of ion bombardment on the growing films, and the surface chemical effects of hydrogen atoms present in the gas discharge.

A new and simple variable-angle accessory for infrared specular reflectance

A simple, low-cost accessory (patent pending) with only two flat mirrors and a new variable-angle mechanism has been developed for infrared specular reflectance measurements. The system allows the angles of incidence to be varied continuously from 15° (near normal incidence) to 85° (near grazing angle) without losing the alignment of the accessory. The reflectivity of boron nitride thin films deposited on metallic substrates has been measured at different angles of incidence to demonstrate the utility of this accessory.

Ion assisted deposition of thin films by substrate tuned radio frequency magnetron sputtering

The substrate tuning technique was applied to a radio frequency magnetron sputtering system to obtain a variable substrate bias without an additional source. The dependence of the substrate bias on the value of the external impedance was studied for different values of chamber pressure, gas composition and rf input power. A qualitative explanation of the results is given, based on a simple model, and the role of the stray capacitance is clearly disclosed. Langmuir probe measurements show that this system allows independent control of the ion flux and the ion energy bombarding the growing film. For an argon flow rate of 2.8 sccm and a radio frequency power of 300 W (intermediate values of the range studied) the ion flux incident on the substrate was 1.3 X 1020-m-2-s-1. The maximum ion energy available in these conditions can be varied in the range 30-150 eV. As a practical application of the technique, BN thin films were deposited under different ion bombardment conditions. An ion energy threshold of about 80 eV was found, below which only the hexagonal phase was present in the films, while for higher energies both hexagonal and cubic phase were present. A cubic content of about 60% was found for an ion energy of 120 V.

Percepció del patrimoni militar a la província de Girona i la Catalunya Nord

L’objecte d’aquest estudi rau en plantejar si els ciutadans de la província de Girona, concretament de la ciutat de Figueres, tenen una percepció d’indiferència vers el seu patrimoni militar i en si aquesta percepció ha influït en el desenvolupament turístic d’aquest patrimoni