Epitaxial growth of biferroic YMnO3(0001) on platinum electrodes

Epitaxial films of the biferroic YMnO3 (YMO) oxide have been grown on platinum-coated SrTiO3(1 1 1) and Al2O3(0 0 0 1) substrates. The platinum electrodes, (1 1 1) oriented, are templates for the epitaxy of the hexagonal phase of YMO with a (0 0 0 1) out-of-plane orientation, which is of interest as this is the polarization direction of YMO. X-ray diffractometry indicates the presence of two crystal domains, 60° rotated in-plane, in the Pt(1 1 1) layers which subsequently are transferred on the upperlaying YMO. Cross-section analysis by high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) of YMnO3/Pt/SrTiO3(1 1 1) shows high-quality epitaxy and sharp interfaces across the structure in the observed region. We present a detailed study of the epitaxial growth of the hexagonal YMO on the electrodes.

Defect study of SnO2 nanostructures by cathodoluminescence analysis: Application to nanowires

Defects in SnO2 nanowires have been studied by cathodoluminescence, and the obtained spectra have been compared with those measured on SnO2 nanocrystals of different sizes in order to reveal information about point defects not determined by other characterization techniques. Dependence of the luminescence bands on the thermal treatment temperatures and pre-treatment conditions have been determined pointing out their possible relation, due to the used treatment conditions, with the oxygen vacancy concentration. To explain these cathodoluminescence spectra and their behavior, a model based on first-principles calculations of the surface oxygen vacancies in the different crystallographic directions is proposed for corroborating the existence of surface state bands localized at energy values compatible with the found cathodoluminescence bands and with the gas sensing mechanisms. CL bands centered at 1.90 and 2.20 eV are attributed to the surface oxygen vacancies 100° coordinated with tin atoms, whereas CL bands centered at 2.37 and 2.75 eV are related to the surface oxygen vacancies 130° coordinated. This combined process of cathodoluminescence and ab initio calculations is shown to be a powerful tool for nanowire defect analysis.

Electroluminiscence and optical amplification in silicon nanostructures: towards the integration of electronics and photonics

This line of research of my group intends to establish a Silicon technological platform in the field of photonics allowing the development of a wide set of applications. Particularly, what is still lacking in Silicon Photonics is an efficient and integrable light source such an LED or laser. Nanocrystals in silicon oxide or nitride matrices have been recently demonstrated as competitive materials for both active components (electrically and optically driven light emitters and optical amplifiers) and passive ones (waveguides and modulators). The final goal is the achievement of a complete integration of electronic and optical functions in the same CMOS chip. The first part of this paper will introduce the structural and optical properties of LEDs fabricated from silicon nanostructures. The second will treat the interaction of such nanocrystals with rare-earth elements (Er), which lead to an efficient hybrid system emitting in the third window of optical fibers. I will present the fabrication and assessment of optical waveguide amplifiers at 1.54 ¿m for which we have been able to demonstrate recently optical gain in waveguides made from sputtered silicon suboxide materials.

Platinum (II) and palladium (II) complexes with (N,N') and (C,N,N') ligands derived from pyrazole as anticancer and antimalarial agents: synthesis, characterization and in vitro activities

The study of the reactivity of three 1-(2-dimethylaminoethyl)-1H-pyrazole derivatives of general formula [1-(CH2)2NMe2}-3,5-R2-pzol] {where pzol represents pyrazole and Rdouble bond; length as m-dashH (1a), Me (1b) or Ph (1c)} with [MCl2(DMSO)2] (Mdouble bond; length as m-dashPt or Pd) under different experimental conditions allowed us to isolate and characterize cis-[M{κ2-N,N′-{[1-(CH2)2NMe2}-3,5-R2-pzol])}Cl2] {MMdouble bond; length as m-dashPtPt (2a-2c) or Pd (3a-3c)} and two cyclometallated complexes [M{κ3-C,N,N′-{[1-(CH2)2NMe2}-3-(C5H4)-5-Ph-pzol])}Cl] {Mdouble bond; length as m-dashPt(II) (4c) or Pd(II) (5c)}. Compounds 4c and 5c arise from the orthometallation of the 3-phenyl ring of ligand 1c. Complex 2a has been further characterized by X-ray crystallography. Ligands and complexes were evaluated for their in vitro antimalarial against Plasmodium falciparum and cytotoxic activities against lung (A549) and breast (MDA MB231 and MCF7) cancer cellular lines. Complexes 2a-2c and 5c exhibited only moderate antimalarial activities against two P. falciparum strains (3D7 and W2). Interestingly, cytotoxicity assays revealed that the platinacycle 4c exhibits a higher toxicity than cisplatin in the three human cell lines and that the complex 2a presents a remarkable cytotoxicity and selectivity in lung (IC50 = 3 μM) versus breast cancer cell lines (IC50 > 20 μM). Thus, complexes 2c and 4c appear to be promising leads, creating a novel family of anticancer agents. Electrophoretic DNA migration studies in presence of the synthesized compounds have been performed, in order to get further insights into their mechanism of action.

Platinum Electrodeposition in an Ionic Liquid Analogue. Solvent Stability Monitoring

The use of ionic liquid analogues as solvents has increased in order to substitute the aqueous solvents in some applications in which the side reactions are undesirable. However these solvents prepared from the mixture in the eutectic proportion of species establishing hydrogen bonds are susceptible of electrochemical reactions. The study of platinum deposition on vitreous carbon in an ionic liquid analogue (2 urea: choli ne chloride) is presented; the electrochemical study has permitted to interpret the sequence of the metal deposition process and simultaneously to analyze the behavior of the ionic liquid analogue along the process. Reduction reactions of the solvent relat ed both to the electronation of choline and hydrogen formation have been detected. Different substrata have been used in order to test the possibility and the extent of these reactions depending on the nature of material. The results indicate that the feas ible electrochemical window of the substrate/solvent is highly dependent of the kind of substrate; the negative limit is tied by the massive hydrogen reaction, reaction enhanced by the electrocatalytic character of the substrate.

Síntesi i estudi de les propietats de fotoluminescència de nanoestructures de sulfur de cadmi

S’han sintetitzat estructures de CdS a partir de sílice mesoporosa (SBA-15, SBA-16 i KIT-6) pel mètode del motlle rígid i s’han caracteritzat mitjançant TEM i XRD, i se n’han estudiat les seves propietats de fotoluminescència mitjançant CSLM. Els resultats obtinguts s’han comparat amb una mostra de CdS comercial. El CdS SBA-15 ha conservat l’estructura mesoporosa del motlle, mentre que en els altres dos casos s’ha mantingut només de manera parcial. Per a totes les mostres, la mida de partícula es troba en el rang dels 3-10 nm. Pel que fa a l’estructura, s’ha detectat fase wurtzita i zinc-blenda, en diferents percentatges entre elles. La formació de wurtzita pot ser en part responsable del col·lapse parcial de la mesostructura. El pic de màxima emissió en l’espectre de fotoluminescència es desplaça entre les diferents estructures segons la mida de partícula. L’amplada del pic varia en funció del grau de dispersió de partícula, de manera que s’observa que aquesta és inferior en les mostres sintetitzades respecte de la comercial.

Nanotermoparells: heterounions de nanowires

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la University of California a Irvine, EEUU, entre juliol del 2007 i gener del 2008. Els termoparells són actualment els sensors de temperatura més populars i més utilitzats per a un ampli rang d’aplicacions: industrials, domèstiques, etc. Aconseguir miniaturar els dispositius fins a dimensions extremadament petites obra un ampli rang de noves aplicacions per aquests dispositius, per exemple, en el camp de la tecnologia lab-on-a-chip. En aquesta investigació, el concepte de termoparell, és a dir, dos cables de diferent metall connectats per un extrem s’ha extrapolat a l’escala nanomètrica, utilitzant nanowires com a element de construcció. Aquests nanowires s’han sintetitzat a través d’un nou procediment desenvolupat en el grup d’investigació de la Universitat de California, Irvine, que ha permès treballar amb nanowires de diferents dimensions (control independent de l’alçada i amplada) i un major grau d’èxit en la fabricació d’aquests termometres. El mètode també permet dipositar aquestes nanoestructures sobre substractes no conductors de manera controlable, simplificant notablement tot el procés de fabricació. L’obtenció d’aquests dispositius ha permès demostrar que, a part de ser bons sensors de temperatura a nivell macroscòpic (fonts de calor ambientals), també permet la determinació de temperatura a nivell microscòpic (fonts de calor focalitzada, com és el cas de feixos làser). Per a la seva caracterització ha estat necessari l’ús de tecnologia puntera (làsers, amplificadors, microscopis de forces atòmiques) i inclòs el disseny de nous dispositius. Aquests nanotermoparells presenten propietats extraordinàries, com una gran sensitivitat, gran velocitat de resposta a estímuls tèrmics, i un comportament estable vers l’ús i el temps.

Elaboració de membranes de fibra buida modificades amb nanopartícules metàl·liques per aplicacions catalítiques

Investigación producida a partir de una estancia en la Université Paul Sabatier, Toulouse III - CNRS, entre 2007 y 2009. Durante los últimos años la investigación centrada en nuevos materiales de tamaño nanoscòpico (nanopartículas, quantum dots, nanotubos de carbono,...) ha experimentado un crecimiento considerable debido a las especiales propiedades de los "nanoobjetos" con respecto a magnetismo, catálisis, conductividad eléctrica, etc ... Sin embargo, hoy en día todavía existen pocas aplicaciones de las nanopartículas en temas medioambientales. Uno de los motivos de esta situación es la posible toxicidad de los nanoobjetos, pero existe también una dificultad tecnológica dado que las nanopartículas tienden a agregarse y es muy difícil manipularlas sin que pierdan sus propiedades especiales. Así, aunque la preparación de materiales catalíticos nanoestructurados es muy interesante, es necesario definir nuevas estrategias para prepararlos. Este proyecto de investigación tiene como objetivo principal la preparación de nuevas membranas catalíticas con nanopartículas metálicas en el interior para aplicaciones de tratamiento de agua. La innovación principal de este proyecto consiste en que las nanopartículas no son introducidas en la matriz polimérica una vez preformadas sino que se hacen crecer en el interior de la matriz polimérica mediante una síntesis intermatricial. El único requisito es que la matriz polimérica contenga grupos funcionales capaces de interaccionar con los precursores de las nanopartículas. Una vez finalizado el proyecto se puede afirmar que se han logrado parte de los objetivos planteados inicialmente. Concreamente ha quedado demostrado que se pueden sintetizar nanopartículas metálicas de metales nobles (platino y paladio) en membranas de fibra hueca de micro- y ultrafiltración siguiendo dos metodologías diferentes: modificación fotoquímica de polímeros y deposición de multicapas de polielectrolitos. Los nuevos materiales son efectivos en la catálisis de reducción de un compuesto modelo (4-nitrofenol con borohidruro de sodio) y, en general, los resultados han sido satisfactorios. Sin embargo, se ha puesto de manifiesto que el uso de un reactivo que genera hidrógeno gas en contacto con la solución acuosa dificulta enormemente la implementación de la reacción catalítica al ser el medio de la membrana una matriz porosa. Así, como conclusión principal se puede decir que se han encontrado las limitaciones de esta aproximación y se sugieren dos posibilidades de continuidad: la utilización de las membranas sintetizadas en contactores gas-líquido o bien el estudio y optimización del sistema de membrana en configuración de membranas planas, un objetivo más asequible dada su menor complejidad. Esta investigación se ha realizado en el seno del “Laboratoire de Génie Chimique” de Toulouse y del Departamento de Química de la Michigan State University y ha sido posible gracias a un proyecto financiado por la “Agence National pour la Recherce” y al programa PERMEANT entre el CNRS y la NSF.

Valor pronóstico de la densidad microvascular y de la expresión del VEGF, EGFR y HIF-1 en pacientes con cáncer de cérvix localmente avanzado tratados con quimioradiación

Introducción: Colombia cuenta con poca información sobre el comportamiento del cáncer, no obstante, el carcinoma de cuello uterino representa la segunda causa de muerte por la enfermedad entre las mujeres de nuestro entorno. El patrón epidemiológico de la enfermedad es preocupante porque los estados localmente avanzados constituyen el estado más frecuente al momento del diagnóstico y la mortalidad siendo bastante alta a pesar de la presencia de un programa de cribado organizado. Objetivo: Describir el valor pronóstico de la densidad microvascular (DMV) y de la expresión proteica de varios genes relacionados con la supervivencia y proliferación del cáncer de cérvix localmente avanzado en un grupo de mujeres tratadas con quimioradiación y braquiterapia intracavitaria. Se estimaron la tasa de respuesta global (TRG), la supervivencia libre de progresión (SLP) y la supervivencia global (SG). Resultados: Se incluyeron 61 mujeres con una edad media de 52 ± 10 años; todas tenían diagnóstico de cáncer de cérvix localmente avanzado (IIA 2.3%/IIB 47.5%/IIIA 4.9%/IIIB 37.7%/IVA 3.3%/no definido 3.3%), con un volumen tumoral promedio de 6.4cm (DE ± 1.8cm) e infección por VPH en 46% de los casos; 58 sujetos (95%) tenían un patrón escamoso, dos fueron adenocarcinomas y &50% presentaba neoplasias moderada o pobremente diferenciadas. Todas fueron tratadas con quimioradiación (interrupción transitoria en teleterapia por toxicidad y otras causas en 19% y 21.4%, respectivamente/media de ciclos de platino concomitante 4.8 series ± 1.0) y braquiterapia (77% completaron el tratamiento intracavitario). La mediana para la SLP y global fue de 6.6 meses (r, 4.0-9.1) y 30 meses (r, 11-48), respectivamente. Ninguna de las variables tuvo un efecto positivo sobre la SLP, mientras el análisis multivariado demostró que los niveles de expresión del VEGF (P=0.026), EGFR (P=0.030), y el volumen tumoral menor de 6 cm (P=0.02) influyeron positivamente sobre éste desenlace. Conclusión: Existe una influencia positiva sobre el pronóstico, de la tipificación en el cáncer de cérvix localmente avanzado tratado con quimioradiación basada en platino.

Metaestabilidad estructural a traves de proyeccion termica

Recientes investigaciones en el campo de los materiales cerámicos han dado cuenta de la importancia de la metaestabilidad para obtener estructuras con características singulares. Durante la consolidación del material las fases mestaestables se transforman en una estructura donde se produce la inhibición del crecimiento de grano. Este efecto es una consecuencia directa de la inmiscibilidad de dos fases en estado sólido. Los nanocomposites conseguidos, gracias a su pequeño tamaño de grano y a su estructura uniforme, exhiben unas interesantes propiedades como elevada dureza y tenacidad. Estas fases metaestables pueden ser producidas por diversas técnicas entre las que se encuentra la proyección térmica. En concreto en este trabajo se ha empleado la Proyección por plasma (APS). Las fases de partida inmiscibles, son fundidas y homogeneizadas durante su corta estancia en la zona caliente del plasma. Seguidamente, las partículas fundidas y aceleradas por el plasma, se someten a un enfriamiento rápido o temple (quenching) en un medio líquido, como el agua o en un substrato enfriado con nitrógeno líquido, formándose a través de este proceso las fases metaestables. El principal objetivo de este trabajo ha sido la obtención de polvos cerámicos metastables a través de la aplicación de APS y el establecimiento de un proceso de temple conducente a la formación de fases metastables así como la caracterización estructural de éstas. Como última etapa del trabajo se han estudiado los materiales nanoestructurados conseguidos tras realizar tratamientos térmicos.

Influence of the (111) twinning on the formation of diamond cubic/diamond hexagonal heterostructures in Cu-catalyzed Si nanowires

The occurrence of heterostructures of cubic silicon/hexagonal silicon as disks defined along the nanowire (111) growth direction is reviewed in detail for Si nanowires obtained using Cu as catalyst. Detailed measurements on the structural properties of both semiconductor phases and their interface are presented. We observe that during growth, lamellar twinning on the cubic phase along the (111) direction is generated. Consecutive presence of twins along the (111) growth direction was found to be correlated with the origin of the local formation of the hexagonal Si segments along the nanowires, which define quantum wells of hexagonal Si diamond. Finally, we evaluate and comment on the consequences of the twins and wurtzite in the final electronic properties of the wires with the help of the predicted energy band diagram.

Raman scattering and photoluminescence analysis of silicon on insulator structures obtained by single and multiple oxygen implants

An analysis of silicon on insulator structures obtained by single and multiple implants by means of Raman scattering and photoluminescence spectroscopy is reported. The Raman spectra obtained with different excitation powers and wavelengths indicate the presence of a tensile strain in the top silicon layer of the structures. The comparison between the spectra measured in both kinds of samples points out the existence in the multiple implant material of a lower strain for a penetration depth about 300 nm and a higher strain for higher penetration depths. These results have been correlated with transmission electron microscopy observations, which have allowed to associate the higher strain to the presence of SiO2 precipitates in the top silicon layer, close to the buried oxide. The found lower strain is in agreement with the better quality expected for this material, which is corroborated by the photoluminescence data.