Síntesis intermatricial y comparación de nanopartículas metálicas de Pd y Co soportadas en resinas catiónicas y aniónicas

Esta memoria de investigación es producto del trabajo experimental que se realizó con resinas de intercambio iónico para la síntesis intermatricial de nanopartículas metálicas de Co y Pd. Los estudios que se realizaron correspondieron a la iniciación en esta modalidad de síntesis de nanopartículas. En ellos se contemplaron las propiedades intrínsecas de la resina como: la capacidad de intercambio iónico, y funcionalidad química, tanto antes como después de la síntesis. Uno de los objetivos es que la resina no pierda ninguna de sus propiedades originales, sino que gane más versatilidad. La importancia que tienen en la actualidad los materiales nanométricos inspira a su modificación y nuevas formas de producción. Con esta investigación se inicia el trabajo de cara a los estudios doctorales. Aquí se estudia la aplicación de las nanopartículas de paladio y cobalto soportadas en resinas de intercambio iónico. Las nanopartículas de paladio tienen aplicación en el área de catálisis, y en su síntesis intermatricial, se consigue un catalizador heterogéneo, que brinda gran facilidad de recuperarlo y proceder con varios ciclos catalíticos. Así mismo, con el cobalto se pretendió otorgar propiedades ferromagnéticas, de manera que el proceso de separación de la resina de los medios de reacción, sea tan fácil como la aplicación de un campo magnético o pasar un imán sobre el lugar en cuestión.

Magnetic microstructures from magnetic force microscopy and Monte Carlo simulation in CoFe-Ag-Cu granular films

CoFe-Ag-Cu granular films, prepared by rf sputtering, displayed magnetic domain microstructures for ferromagnetic concentrations above about 32% at, and below the percolation threshold. All samples have a fcc structure with an (111) texture perpendicular to the film plane. Magnetic force microscopy (MFM) showed a variety of magnetic domain microstructures, extremely sensitive to the magnetic history of the sample, which arise from the balance of the ferromagnetic exchange, the dipolar interactions and perpendicular magnetocrystalline anisotropy, MFM images indicate that in virgin samples, magnetic bubble domains with an out-of-plane component of the magnetization are surrounded by a quasicontinuous background of opposite magnetization domains. The application of a magnetic field in different geometries drastically modifies the microstructure of the system in the remanent state: i) for an in-plane field, the MFM images show that most of the magnetic moments are aligned along the film plane, ii) for an out-of-plane field, the MFM signal increases about one order of magnitude, and out-of-plane striped domains with alternating up and down magnetization are stabilized. Numerical simulations show that a variety of metastable domain structures (similar to those observed experimentally) can be reached, depending on magnetic history, in systems with competing perpendicular anisotropy, exchange and dipolar interactions.

Structural disorder in two-dimensional random magnets: Very thin films of rare earths and transition metals

The low-temperature isothermal magnetization curves, M(H), of SmCo4 and Fe3Tb thin films are studied according to the two-dimensional correlated spin-glass model of Chudnovsky. We have calculated the magnetization law in approach to saturation and shown that the M(H) data fit well the theory at high and low fields. In our fit procedure we have used three different correlation functions. The Gaussian decay correlation function fits well the experimental data for both samples.

Electronic and magnetic structure of LaMnO3 from hybrid periodic density-functional theory

The electronic and magnetic structures of the LaMnO3 compound have been studied by means of periodic calculations within the framework of spin polarized hybrid density-functional theory. In order to quantify the role of approximations to electronic exchange and correlation three different hybrid functionals have been used which mix nonlocal Fock and local Dirac-Slater exchange. Periodic Hartree-Fock results are also reported for comparative purposes. The A-antiferromagnetic ground state is properly predicted by all methods including Hartree-Fock exchange. In general, the different hybrid methods provide a rather accurate description of the band gap and of the two magnetic coupling constants, strongly suggesting that the corresponding description of the electronic structure is also accurate. An important conclusion emerging from this study is that the nature of the occupied states near the Fermi level is intermediate between the Hartree-Fock and local density approximation descriptions with a comparable participation of both Mn and O states.

Asymmetric giant magnetoresistance in Co10Cu90 magnetic granular alloys

We have observed a type of giant magnetoresistance (GMR) in magnetic granular Co10Cu90 alloys. The asymmetric GMR depends strongly on the size of magnetic Co particles, which exhibit superparamagnetic behavior at given measured temperature. The asymmetric GMR points to a metastable state that develops when the sample is field-cooled, which is lost after recycling. We propose that high-field cooling produces more effective parallel alignment of small unblocked Co particle moments and interfacial magnetizations, which contributes to the further decrease of the resistance in comparison with the samples zero-field-cooled, and then applied to the same field.

Computational Approach to the Study of Thermal Spin Crossover Phenomena

The key parameters associated to the thermally induced spin crossover process have been calculated for a series of Fe(II) complexes with mono-, bi-, and tridentate ligands. Combination of density functional theory calculations for the geometries and for normal vibrational modes, and highly correlated wave function methods for the energies, allows us to accurately compute the entropy variation associated to the spin transition and the zero-point corrected energy difference between the low- and high-spin states. From these values, the transition temperature, T 1/2, is estimated for different compounds.

La naturalesa de l'enllaç químic. Contribucions de Linus Pauling

Aquest treball comença amb un breu repàs de l'evolució històrica del concepte d'enllaç químic, seguit d'una introducció als dos models que, en el marc de la mecànica quàntica, es fan servir actualment per explicar aquell concepte (orbitals moleculars i enllaç-valència). Després d'aquesta introducció, es presenten les principals aportacions fetes per Linus Pauling en relació amb l'enllac, la major part de les quals s'enquadren en el context enllaç-valència. El treball de Heitler i London, considerat com l'inici del model enllaç-valència, posa de manifest que, quan els electrons que formen l'enllaç tenen els seus spins antiparal•lels, se situen preferentment entre els nuclis i poden llavors atreure'ls amb intensitat sufficient per vèncer la repulsió internuclear. En paraules de Pauling, la força química és una força d'origen electrostàtic, que pot ser atractiva o repulsiva depenent de l'orientació relativa dels spins electronics. El treball de Pauling relacionat amb la comprensió de l'enllaç és molt ampli. Una de les claus per entendre el seu èxit es deu a la concurrència de dos factors: la seva condició de químic, d'una Banda, i, de l'altra, el seu coneixement de la mecànica quàntica quan tot just s'estava desenvolupant en un restringit cercle de físics teòrics. Aquesta formació li permeté entroncar els conceptes quàntics amb el model de Lewis, ben conegut per la resta de químics. Destaquem l'especial rellevància de les publications dels anys trenta, les quals inclouen les contribucions més importants en relació amb la naturalesa de l'enllaç. Una d'aquestes és el concepte d'hibridació, el qual, malgrat el seu actual desprestigi per part de molts químics quàntics, ha tingut una importància històrica cabdal, en permetre racionalitzar l'estructura de la major part de les molècules i, en particular, dels complexos dels metalls de transició. Una altra contribució rellevant es el concepte de ressonància, desenvolupat per explicar l'estructura de les molècules que, com el benzè, no es poden representar amb una sola estructura de Lewis. Una aplicació menys coneguda d'aquest concepte fou el model introduït per Pawling per explicar les especials propietats dels metalls. El treball conclou amb una breu incursió en les actuals perspectives del mètode enllaç-valència. En els últims anys, aquest mètode ha recuperat interès gràcies als seus avantatges de cara a la interpretació dels resultats de sofisticats càlculs mecanoquàntics utilitzant les idees intuïtives que, de manera quasi constant, fan servir els químics en els seus raonaments. Aquest és, de fet, el punt clau que Pauling ha defensat al llarg de la seva carrera científica i que, malgrat el seu indiscutible interès, queda, de vegades, relegat a un segon terme a causa d'una excessiva preocupació per la precisió dels càlculs.

Adsorption energy and spin state of first-row transition metals adsorbed on MgO(100)

Slab and cluster model spin-polarized calculations have been carried out to study various properties of isolated first-row transition metal atoms adsorbed on the anionic sites of the regular MgO(100) surface. The calculated adsorption energies follow the trend of the metal cohesive energies, indicating that the changes in the metal-support and metal-metal interactions along the series are dominated by atomic properties. In all cases, except for Ni at the generalized gradient approximation level, the number of unpaired electron is maintained as in the isolated metal atom. The energy required to change the atomic state from high to low spin has been computed using the PW91 and B3LYP density-functional-theory-based methods. PW91 fails to predict the proper ground state of V and Ni, but the results for the isolated and adsorbed atom are consistent within the method. B3LYP properly predicts the ground state of all first-row transition atom the high- to low-spin transition considered is comparable to experiment. In all cases, the interaction with the surface results in a reduced high- to low-spin transition energy.

La Transició nutricional a la Catalunya contemporània 1780-1936

Un dels principals exponents del progrés en el nivell de vida és l’existència d’un accés generalitzat i regular de la població a una ingesta d’aliments suficient i de qualitat, que cobreixi de forma adequada els requeriments pel ple desenvolupament fisiològic i que suposi la reducció al mínim de les malalties associades a l’alimentació. Durant una gran part de la història, l’alimentació de les poblacions humanes, i en particular de les europees, s’ha caracteritzat per la seva monotonia i la irregularitat en la disponibilitat dels aliments més importants. Aquestes, juntament amb un deficient tractament higiènic i de conservació dels aliments ingerits, seran les notes dominants dels sistemes alimentaris europeus durant molts segles. Va ser des de finals del segle XVIII i principis del segle XIX quan, simultàniament al desenvolupament de la producció agrària i a la industrialització, es va iniciar el que es considera com una transició nutricional o dietètica moderna, que ha culminat a la segona meitat del segle XX amb profunds canvis en els sistemes alimentaris. Catalunya no estarà al marge d’aquestes transformacions, i experimentarà des del segle XVIII importants canvis en els seus sistemes agraris, els seus sistemes alimentaris, els canals de distribució i el modern tractament dels aliment. L’objectiu d’aquest treball és doncs, analitzar com es manifesta aquesta transició alimentària a la Catalunya contemporània, que es situa entre mitjans segle XIX i la guerra civil.