Estudo da síntese e propriedade magnética de ferritas de manganês/cobalto dopadas com níquel

For the chemical method of synthesis of co-precipitation were produced ferrite powders manganese-cobalt equal stoichiometric formula Mn (1-x) Co (x) Fe2O4, for 0 < x < 1, first reagent element using as the hydroxide ammonium and second time using sodium hydroxide. The obtained powders were calcined at 400 ° C, 650 ° C, 900 ° C and 1150 ° C in a conventional oven type furnace with an air atmosphere for a period of 240 minutes. Other samples were calcined at a temperature of 900 ° C in a controlled atmosphere of argon, to evaluate the possible influence of the atmosphere on the final results the structure and morphology. The samples were also calcined in a microwave oven at 400 ° C and 650 ° C for a period of 45 minutes possible to evaluate the performance of this type of heat treatment furnace. It was successfully tested the ability of this group include isomorphic ferrite with the inclusion of nickel cations in order to evaluate the occurrence of disorder in the crystalline structures and their changes in magnetic characteristics.To identify the structural, morphological, chemical composition and proportions, as well as their magnetic characteristics were performed characterization tests of X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), energy dispersive spectroscopy (EDX), thermogravimetric (TG), vibrating sample magnetometry (MAV) and Mössbauer spectroscopy. These tests revealed the occurrence of distortion in the crystal lattice, changes in magnetic response, occurrence of nanosized particles and superparamagnetism

Efeito da adição de grafite expandido por microondas nas propriedades térmicas, elétricas e mecânicas de nanocompósitos de matriz epóxi

Epoxy based nanocomposites with 1 wt % and 3 wt % of nanographite were processed by high shear mixing. The nanographite was obtained by chemical (acid intercalation), thermal (microwave expansion) and mechanical (ultrasonic exfoliation) treatments. The mechanical, electrical and thermal behavior of the nanocomposites was determined and evaluated as a function of the percentage of reinforcement. According to the experimental results, the electrical conductivity of epoxy was not altered by the addition of nanographite in the contents evaluated. However, based on the mechanical tests, nanocomposites with addition of 1 wt.% and 3 wt.% of nanographite showed increase in tensile strength of 16,62 % and 3,20 %, respectively, compared to the neat polymer. The smaller increase in mechanical strength of the nanocomposite with 3 wt.% of nanographite was related to the formation of agglomerates. The addition of 1 wt.% and 3 wt.% of nanographite also resulted in a decrease of 6,25 % and 17,60 %, respectively, in the relative density of the material. Thus, the specific strength of the nanocomposites was approximately 33,33 % greater when compared to the neat polymer. The addition of 1 wt.% and 3 wt.% of nanographite in the material increased the mean values of thermal conductivity in 28,33 % and 132,62 %, respectively, combined with a reduction of 26,11 % and 49,80 % in volumetric thermal capacity, respectively. In summary, it has been determined that an addition of nanographite of the order of 1 wt.% and 3 wt.% produced notable elevations in specific strength and thermal conductivity of epoxy

Requalificação de forno de tratamento térmico em linha de uma laminagem

A motivação que deu início a este projeto foi a necessidade da empresa Bollinghaus querer alcançar novos mercados, em especial o mercado da indústria petrolífera norueguesa, regida pelas normas NORSOK, aumentar a qualidade do produto e reduzir o tempo de entrega. Para dar resposta a esta necessidade, foi formado um grupo de 5 pessoas que iriam acompanhar e gerir este projeto, tendo como objetivo final a implementação de um forno de tratamento térmico de acordo com a norma NORSOK M650 e que obtenha resultados de propriedades mecânicas iguais ou superiores àqueles obtidos até ao momento nos fornos existentes na empresa. Foram definidas as especificações técnicas do forno e equipamentos envolventes, modificados e/ou instalados os equipamentos necessários e por último, foi feito um controlo às propriedades mecânicas do produto final para garantir a sua conformidade. No final, conclui-se que o forno respeita os requisitos definidos pela empresa, embora os resultados das propriedades mecânicas não estejam completamente de acordo com o que a empresa pretendia.

Efecto de los dispositivos de emisión de microondas, radiofrecuencia no ablativa y ultrasonido microfocalizado en el tratamiento de la hiperhidrosis primaria revisión sistemática de la literatura

Antecedentes y objetivos: La hiperhidrosis primaria afecta el 2,8% de la población de Estados Unidos. Condición que impacta el desarrollo social de los individuos afectados, ocasionando fobia social. Existen opciones disponibles para el tratamiento de la hiperhidrosis incluyendo medicamentos tópico, sistémico, inyectable y quirúrgico. El objetivo de ésta revisión sistemática de la literatura es determinar la efectividad y seguridad de los dispositivos de emisión de microondas, radiofrecuencia no ablativa y sistema de ultrasonido microfocalizado para el tratamiento de la hiperhidrosis primaria. Materiales y métodos: Se realizó una revisión sistemática de la literatura de artículos obtenidos de bases de datos: Medline, Cochrane, Embase, Ovid y Scielo. Se incluyeron ensayos clínicos aleatorizados controlados, ensayos cuasiexperimentales desde el 2011; donde evaluaran el uso de estos dispositivos en el manejo de hiperhidrosis primaria. Resultados: Se seleccionaron 21 artículos en total. Se encontró que con los tres dispositivos se logra una reducción significativa a puntajes entre 1 y 2 de la escala de Severidad de la Hiperhidrosis; en 3 estudios se encontró mejoría en la calidad de vida; los eventos adversos fueron transitorios, siendo más frecuentes con el dispositivo de emisión de microondas. Conclusión: Primera revisión sistemática de la literatura sobre el efecto de estos tres dispositivos en el manejo de hiperhidrosis. Se espera aportar a la literatura existente una recomendación acerca de la efectividad y seguridad de estos dispositivos para que sea aplicado en los pacientes con diagnóstico de hiperhidrosis primaria.

NEW DATA ON THE CHRONOLOGY OF THE VALE DO FORNO SEDIMENTARY SEQUENCE (LOWER TAGUS RIVER TERRACE STAIRCASE) AND ITS RELEVANCE AS FLUVIAL ARCHIVE OF THE MIDDLE PLEISTOCENE IN WESTERN IBERIA

NEW DATA ON THE CHRONOLOGY OF THE VALE DO FORNO SEDIMENTARY SEQUENCE (LOWER TAGUS RIVER TERRACE STAIRCASE) AND ITS RELEVANCE AS FLUVIAL ARCHIVE OF THE MIDDLE PLEISTOCENE IN WESTERN IBERIA Pedro P. Cunha 1, António A. Martins 2, Jan-Pieter Buylaert 3,4, Andrew S. Murray 4, Luis Raposo 5, Paolo Mozzi 6, Martin Stokes 7 1 MARE - Marine and Environmental Sciences Centre, Department of Earth Sciences, University of Coimbra, Portugal: pcunha@dct.uc.pt 2 MARE - Marine and Environmental Sciences Centre, Dep. Geociências, University of Évora, Portugal; aam@uevora.pt 3 Centre for Nuclear Technologies, Technical University of Denmark, Risø Campus, Denmark; jabu@dtu.dk 4 Nordic Laboratory for Luminescence Dating, Aarhus University, Risø DTU, Denmark; anmu@dtu.dk 5 Museu Nacional de Arqueologia, Lisboa, Portugal; 3raposos@sapo.pt 6 Department of Geosciences, University of Padova, Italy; paolo.mozzi@unipd.it 7 School of Geography, Earth and Environmental Sciences, University of Plymouth, UK; m.stokes@plymouth.ac.uk The stratigraphic units that record the evolution of the Tagus River in Portugal (study area between Vila Velha de Ródão and Porto Alto villages; Fig. 1) have different sedimentary characteristics and lithic industries (Cunha et al., 2012): - a culminant sedimentary unit (the ancestral Tagus, before the drainage network entrenchment) – SLD13 (+142 to 262 m above river bed – a.r.b.; with probable age ca. 3,6 to 1,8 Ma), without artefacts; - T1 terrace (+84 to 180 m; ca. 1000? to 900 ka), without artefacts; - T2 terrace (+57 to 150 m; top deposits with a probable age ca. 600 ka), without artefacts; - T3 terrace (+43 to 113 m; ca. 460 to 360? ka), without artefacts; - T4 terrace (+26 to 55 m; ca. 335 a 155 ka), Lower Paleolithic (Acheulian) at basal and middle levels but early Middle Paleolithic at top levels; - T5 terrace (+5 to 34 m; 135 to 73 ka), Middle Paleolithic (Mousterian; Levallois technique); - T6 terrace (+3 to 14 m; 62 to 32 ka), late Middle Paleolithic (late Mousterian); - Carregueira Sands (aeolian sands) and colluvium (+3 a ca. 100 m; 32 to 12 ka), Upper Paleolithic to Epipaleolithic; - alluvial plain (+0 to 8 m; ca. 12 ka to present), Mesolithic and more recent industries. The differences in elevation (a.r.b.) of the several terrace staircases results from differential uplift due to active faults. Longitudinal correlation with the terrace levels indicates that a graded profile ca. 200 km long was achieved during terrace formation periods and a strong control by sea base level was determinant for terrace formation. The Neogene sedimentary units constituted the main source of sediments for the fluvial terraces (Fig. 2). Geomorphological mapping, coupled with lithostratigraphy, sedimentology and luminescence dating (quartz-OSL and K-feldspar post-IRIR290) were used in this study focused on the T4 terrace, which comprises a Lower Gravels (LG) unit and an Upper Sand (US) unit. The thick, coarse and dominantly massive gravels of the LG unit indicate deposition by a coarse bed-load braided river, with strong sediment supply, high gradient and fluvial competence, during conditions of rapidly rising sea level. Luminescence dating only provided minimum ages but it is probable that the LG unit corresponds to the earlier part of the MIS9 (ca. 335 to 325 ka), immediately postdating the incision promoted by the very low sea level (reaching ca. -140 m) during MIS10 (362 to 337 ka), a period of relatively cold climate conditions with weak vegetation cover on slopes and low sea level. Fig. 1. Main Portuguese reaches in which the Tagus River can be divided (Lower Tagus Basin): I – from the Spanish border to Arneiro (a general E–W trend, mainly consisting of polygonal segments); II – from Arneiro to Gavião (NE–SW); III – from Gavião to Arripiado (E–W); IV – from Arripiado to Vila Franca de Xira (NNE-SSW); V – from Vila Franca de Xira to the Atlantic shoreline. The faults considered to be the limit of the referred fluvial sectors are: F1 – Ponsul-Arneiro fault (WSW-ENE); F2 – Gavião fault (NW-SE); F3 – Ortiga fault (NW-SE); F4 – Vila Nova da Barquinha fault (W-E); F5 – Arripiado-Chamusca fault (NNE-SSW). 1 – estuary; 2 – terraces; 3 – faults; 4 – Tagus main channel. The main Iberian drainage basins are also represented (inset). The lower and middle parts of the US unit, comprising an alternation of clayish silts with paleosols and minor sands to the east (flood-plain deposits) and sand deposits to the west (channel belt), have a probable age of ca. 325 to 200 ka. This points to formation during MIS9 to MIS7, under conditions of high to medium sea levels and warm to mild conditions. The upper part of the US unit, dominated by sand facies and with OSL ages of ca. 200 to 154 ka, correlates with the early part of the MIS6. During this period, progradation resulted from climate deterioration and relative depletion of vegetation that promoted enhanced sediment production in the catchment, coupled with initiation of sea-level lowering that increased the longitudinal slope. The Vale do Forno and Vale da Atela archaeological sites (Alpiarça, central Portugal) document the earliest human occupation in the Lower Tagus River, well established in geomorphological and environmental terms, within the Middle Pleistocene. The Lower Palaeolithic sites were found on the T4 terrace (+26 m, a.r.b.). The oldest artefacts previously found in the LG unit, display crude bifacial forms that can be attributed to the Acheulian, with a probable age of ca. 335 to 325 ka. The T4 US unit has archaeological sites stratigraphically documenting successive phases of an evolved Acheulian, that probably date ca. 325 to 300 ka. Notably, these Lower Palaeolithic artisans were able to produce tools with different sophistication levels, simply by applying different strategies: more elaborated reduction sequences in case of bifaces and simple reduction sequences to obtain cleavers. Fig. 2. . Simplified geologic map of the Lower Tagus Cenozoic basin, adapted from the Carta Geológica de Portugal, 1/500000, 1992). The study area (comprising the Vale do Forno and Vale de Atela sites) is located on the more upstream sector of the Lower Tagus River reach IV, between Arripiado and Chamusca villages. 1 – alluvium (Holocene); 2 – terraces (Pleistocene); 3 – sands, silts and gravels (Paleogene to Pliocene); 4 – Sintra Massif (Cretaceous); 5 – limestones, marls, silts and sandstones (Mesozoic); 6 – quartzites (Ordovician); 7 – basement (Proterozoic to Palaeozoic); 8 – main fault. The main Portuguese reaches of the Tagus River are identified (I to V). The VF3 site (Milharós), containing a Final Acheulian industry, with fine and elaborated bifaces) found in a stratigraphic level located between the T4 terrace deposits and a colluvium associated with Late Pleistocene aeolian sands (32 to 12 ka), has an age younger than ca. 154 ka but much older than 32 ka. In the study area, the sedimentary units of the T4 terrace seem to record the river response to sea-level changes and climatically-driven fluctuations in sediment supply. REFERENCES Cunha P. P., Almeida N. A. C., Aubry T., Martins A. A., Murray A. S., Buylaert J.-P., Sohbati R., Raposo L., Rocha L., 2012, Records of human occupation from Pleistocene river terrace and aeolian sediments in the Arneiro depression (Lower Tejo River, central eastern Portugal). Geomorphology, vol. 165-166, pp. 78-90.

Développement des méthodes de stabilisation pour la conception des circuits hyperfréquences : application à l'optimisation d'un amplificateur de puissance spatial

209 p. : graf.

Cosmology in an accelerated universe: observations and phenomenology

En las últimas décadas la cosmología ha experimentado notables avances como consecuencia del desarrollo de nuevos experimentos que nos han abastecido con precisos datos observacionales. La calidad de estos datos ha permitido construir una imagen global del universo actual; un universo acelerado compuesto principalmente por materia oscura (23%) distinta a la materia ordinaria (5%), y energía oscura (70%), la componente del universo que contrarresta el efecto gravitatorio y explica la expansión acelerada de éste. Con la existencia de estas dos principales componentes se puede explicar la situación actual del universo y los fenómenos que tienen lugar en él. Sin embargo, su naturaleza es todavía un misterio, por lo que nos encontramos ante un largo y apasionante camino que recorrer.Es en este contexto donde se enmarca el trabajo presentado en esta tesis, cuyo principal objetivo es ir más allá y obtener algunas pistas nuevas sobre la naturaleza de la energía oscura. Las investigaciones llevadas a cabo durante esta tesis tratan de hacer frente a este sector ¿oscuro" desde varias perspectivas, combinando la teoría y el análisis de datos astronómicos.Como primer acercamiento, en el capítulo 2 se propone un nuevo modelo para unificar el sector ¿oscuro¿: materia y energía oscura. En los capítulos 3 y 4 se aborda el problema de la energía oscura desde una nueva perspectiva y se presentan unas nuevas parametrizaciones de la ecuación de estado de la energía oscura. Por último, en el capítulo 5, a través de los datos del fondo cósmico de microondas, se da un paso más allá en física de las épocas tempranas del universo, y se obtienen restricciones sobre el exceso de densidad de radiación observado. Por otra parte, se da una explicación a este fenómeno: se atribuye este exceso al fondo cósmico de ondas gravitacionales primordiales producido por las cuerdas cósmicas, bajo condiciones adiabáticas.

La estructura y propiedades magnéticos de las nanopartículas de Fe50Ni50 obtenidas mediante el método de explosión eléctrica de hilo

[Es]Actualmente ninguna área científica es ajena a la revolución de la nanociencia; las nanopartículas atraen el interés de muchos investigadores desde el punto de vista de la ciencia fundamental y para sus aplicaciones tecnológicas. Las nanopartículas ofrecen la posibilidad de fabricar sensores que sean capaces de detectar desde un virus hasta concentraciones de substancias patógenas que no pueden ser detectadas por los métodos convencionales. Hoy en día existes 82 tratamientos contra el cáncer basadas en la utilización de nanopartículas y los materiales composite con nanopartículas se utilizan como medio de protección frente la radiación del rango de microondas. En la rama de ciencias ambientales, las nanopartículas metálicas sirven como materiales anticontaminantes. En este trabajo se ha estudiado la estructura y las propiedades magnéticas de las nanopartículas de FeNi preparadas mediante el método de explosión eléctrica de hilo. Con la técnica de Rayos–X(DRX) se ha determinado que las nanopartículas se cristalizan en un sistema cúbico FCC con un parámetro de celda de 3.596 Å, también, se ha obtenido el tamaño de dominio coherente que es de 35 nm. La muestra se ha sometido a un programa de temperatura controlada para seguir la evolución de la estructura cristalina y del tamaño del cristal, tanto en atmósfera oxidante como en vacío. Para el aprendizaje de los microscopios utilizados en este trabajo, se ha asistido al curso “Fundamentos de microscopia electrónica de barrido y microanálisis” impartido por SGIker de la UPV/EHU. Se han empleado los microscopios electrónicos SEM y TEM para obtener imágenes de gran resolución de la muestra y analizar su contenido elemental. Partiendo de las imágenes sacadas por el SEM se ha calculado el valor medio del tamaño de las partículas de la muestra, 58 nm. Mediante el Mastersizer 2000 se ha medido el tamaño de las partículas y/o agregados por método de difracción láser, disgregando la muestra todo lo posible hasta conseguir el tamaño medio que se aproxime al de una sola partícula, 100nm. Por último, para la caracterización magnética se ha servido del VSM que mide el momento magnético de una muestra cuando ésta vibra en presencia de un campo magnético estático, consiguiendo una imanación de saturación de 125 emu/g. Hemos fabricado y caracterizado las nanopartículas magnéticas de hierro-níquel y los resultados obtenidos han sido enviados a un congreso especializado de ciencia de materiales (ISMANAM - 2013, Italia).

Development of new applications of inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) hyphenated with different sample introduction systems

225 p. : il. Texto en español con conclusiones en inglés

SIW teknologiadun antena simulazioa

[EU]Lan honetan, lehenik eta behin, SIW teknologiaren funtzionamendua ikasi dugu. Ondoren, eta gaur egun ezagunagoak diren antzeko mikrouhinetako teknologiei (microstrip, uhin gida edo antzerako transmisio lerroak) buruzko jakintza handitu ostean, hauen eta SIW teknologiaren arteko baliokidetasuna nola lortu ikasi dugu. HFSS simulazio-tresnarekin SIW teknologiadun antena ezberdinak diseinatu eta simulatu ditugu (propietate nahiz tamaina ezberdinekoak) eta hauen emaitzak aztertu, besteak beste bere erradiazio diagrama eta S parametroak. Azkenik emaitza hauek interpretatu, eta ondorio bat lortu dugu. SIW teknologiak besteekiko dituen abantailaz gain, diseinu hauek aurrera eramateko bete ditugun pausuak eta simulazio emaitzetatik lortutako interpretazioak ondorengo memoria honetan azalduko ditugu, baita lan honek izan dituen fase ezberdinak eta lan hau aurrera ateratzearen aurrekontua ere.

Análise de guias de ondas pelos métodos vetorial magnético e dos elementos-finitos

Neste trabalho, é apresentada uma formulação apropriada à análise de guias de ondas eletromagnéticos, cobrindo do espectro de microondas até o da óptica. Nas regiões a partir do ultravioleta, os comprimentos de onda são equivalentes às dimensões atômicas e a formulação necessita de uma abordagem quântica, que não é considerada neste estudo. A formulação é fundamentada nos métodos vetorial magnético e dos elementos finitos (MEF), em meios não homogêneos, anisotrópicos e não dissipativos, embora a dissipação possa ser facilmente introduzida na análise. Deu-se preferência à formulação com o campo magnético em vez do elétrico, pelo fato do campo magnético ignorar descontinuidades elétricas. Ele é contínuo em regiões de permeabilidade homogênea, propriedade dos meios dielétricos em geral ( = 0), independente da permissividade dos respectivos meios, conquanto os campos elétricos sejam descontínuos entre regiões de permissividades diferentes.

Modificação química da poliacrilonitrila com grupos tetrazol assistida por micro-ondas

Nos últimos anos, a irradiação por micro-ondas tem sido cada vez mais usada na síntese de varias moléculas orgânicas, devido a uma série de vantagens que essa nova tecnologia apresenta. Até o momento, existem poucos estudos sobre polimerizações assistidas por micro-ondas e menos ainda sobre a modificação de polímeros usando essa nova fonte de energia. Polímeros heterocíclicos contendo anéis azóicos, como o tetrazol possuem interesse acadêmico e comercial devido as suas várias aplicações. Nesta Dissertação foi estuda a modificação química da poliacrilonitrila pela incorporação em sua cadeia polimérica de 10% de grupos tetrazol empregando-se a irradiação de micro-ondas e o método convencional (térmico). Foram utilizados um forno de micro-ondas doméstico e um reator de micro-ondas monomodo nas reações assistidas por micro-ondas. As reações em reator foram realizadas em vaso aberto, em solução (DMF) ou em massa, sendo variado o tempo e a temperatura reacional, bem como a potência do equipamento. Os copolímeros produzidos foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR) e os teores de grupos tetrazol incorporados na PAN foram determinados por titulometria de neutralização. A poliacrilonitrila foi modificada quimicamente com sucesso tanto no forno doméstico quanto no reator de micro-ondas, como foi verificado pela sua análise de FTIR. Pela determinação do grau de incorporação de grupos tetrazol nos polímeros concluiu-se que, para a reação em solução, nas temperaturas mais elevas, bem como em uma potência maior, o teor de heterocíclico incorporado no polímero está muito próximo do valor obtido pelo método convencional. Já as reações conduzidas em massa apresentaram graus de incorporação inferiores as das feitas em solução.

Desarrollo de composites de base de nanoparticulas de FeNi obtenidas por el metodo de explosion de hilo para alas aplicaciones de altas frecuencias

Actualmente ningún área científica es ajena a la revolución de la nanociencia; las nanopartículas atraen el interés de muchos investigadores desde el punto de vista de la ciencia fundamental y para sus aplicaciones tecnológicas. Las nanopartículas ofrecen la posibilidad de fabricar sensores que sean capaces de detectar desde un virus hasta concentraciones de substancias patógenas que no pueden ser detectadas por los métodos convencionales. Hoy en día existes 82 tratamientos contra el cáncer basadas en la utilización de nanopartículas y los materiales composite con nanopartículas se utilizan como medio de protección frente a la radiación del rango de microondas. En la rama de ciencias ambientales, las nanopartículas metálicas sirven como materiales anticontaminantes. En la primera etapa de este trabajo, se ha estudiado la estructura cristalina y las propiedades magnéticas de las nanopartículas de FeNi, obtenidas por el método EEW, compactadas en forma de toroide. Para el aprendizaje del difractometro utilizado para este trabajo y el método de difracción de Rayos-X, se ha asistido al curso “Caracterización de materiales mediante DRX-P” impartido por SGIker de la UPV/EHU. Con la técnica de Rayos-X se ha determinado que el toroide consiste en dos fases: el FeNi metálico y el NiFe2O4. Ambos se cristalizan en un sistema cúbico FCC. Se ha determinado un valor de 50 nm del tamaño de dominio coherente de difracción en la superficie del toroide y aproximadamente el doble en el interior. Se han empleado los microscopios electrónicos SEM y TEM para obtener imágenes de gran resolución de la muestra y analizar su contenido elemental. Se puede apreciar que el toroide, efectivamente, es el fruto de la compactación de nanopartículas de alrededor de 60 nm. Para la caracterización magnética se ha utilizado el “trazador de ciclos” y el magnetómetro de muestra vibrante. Consiguiendo un valor de saturación, en uno de los toroides, de 140 emu/g con la aplicación de un campo magnético de 0.15 kOe. Estos valores dependen de los tratamientos recibidos. En la segunda etapa, se han realizado distintas mezclas de polímetro y nanopartículas para obtener los composites en forma de lámina y analizar su capacidad de absorción frente a la radiación en el rango de microondas. Todas las medidas de absorción en función del campo magnético externo muestran una absorción pronunciada en el campo cero y un desplazamiento a la izquierda del pico de resonancia respecto a la posición esperada para partículas esféricas. Dicho desplazamiento se interpreta, aparte de otros mecanismos, como el resultado de la existencia de la estructura cristalina tipo “gemelos” en algunas nanopartículas. La absorción en campo cero y el ensanchamiento de la línea de resonancia ferromagnética de los composites tipo polímero/nanopartículas de FeNi forman una solida base de las posibles aplicaciones de estos materiales como absorbentes en el rango de microondas.

MOFs basados en metaloporfirinas: diseño estructural orientado a la biomimetización de sus propiedades naturales

La Ciencia y Tecnología de Materiales tiene el reto permanente de desarrollar y mejorar materiales multifuncionales y respetuosos con el medio ambiente. En este sentido, los materiales de tipo MOF (Metal-Organic Framework) están siendo objeto de un gran interés, ya que las redes sólidas de coordinación (especialmente, las porosas) presentan aplicaciones en campos en los que la sociedad manifiesta una demanda creciente de ciencia y tecnología, como el almacenamiento y transporte de energía, la captura de gases con efecto invernadero, la catálisis heterogénea y la liberación controlada de fármacos, entre otros. En este contexto, el presente trabajo se planteó con el objetivo de desarrollar nuevos materiales de tipo MOF basados en metaloporfirinas, al objeto de mimetizar las funciones que desempeñan las mismas en los sistemas biológicos, con el fin de reproducirlas en el estado sólido. Para ello, se han escogido biometales como el hierro y el cobalto: característicos de estos sistemas, de bajo coste y medioambientalmente respetuosos. Por otra parte, las porfirinas seleccionadas han sido las siguientes: TPP (meso-tetra-4-fenilporfirina), TCPP (meso-tetra-4-carboxifenilporfirina) y TPPS (meso-tetra-4-sulfonatofenilporfirina). Estas tres moléculas conforman un conjunto de ligandos que difieren ligeramente en sus grupos funcionales. Asimismo, en ocasiones, se ha utilizado un ligando secundario dipiridínico (4,4´-bipiridina) que ha actuado como espaciador. El diseño de las síntesis se ha centrado tanto en las combinaciones adecuadas de metales y ligandos como en la selección de las técnicas de síntesis. Así, se han obtenido cinco nuevos compuestos, que se han sintetizado en condiciones solvotermales suaves o mediante radiación microondas. La caracterización preliminar de los mismos se ha llevado a cabo mediante análisis cuantitativo, espectroscopia infrarroja y Raman, difracción y fluorescencia de rayos X y medidas de densidad. El estudio estructural se ha realizado mediante difractometría de rayos X y el estudio térmico se ha llevado a cabo mediante termogravimetría y termodifractometría. En los casos en que ha resultado procedente, también se han caracterizado los compuestos mediante espectroscopia ultravioleta-visible (UV-Vis), Mössbauer y resonancia paramagnética electrónica (EPR) y mediante medidas de la susceptibilidad magnética. Asimismo, ocasionalmente, se han realizado cálculos mecano-cuánticos basados en la teoría del funcional de la densidad (DFT) y medidas catalíticas. El primero de los cinco compuestos obtenidos, de fórmula [FeTCPP], es quiral y destaca por ser la tercera estructura 2D publicada basada en esta porfirina. La formación de este compuesto está condicionada por la oxidación de los iones de hierro y por la existencia de grupos carboxílicos en la porfirina. Por otra parte, con la participación del espaciador 4,4´-bipiridina (bipy) se han obtenido tres redes 1D. Así, la estructura cristalina del compuesto ([FeTPPbipy]•)n se explica mediante la formación de radicales neutros que se estabilizan en un empaquetamiento que permite la formación de enlaces entre los grupos fenílicos de distintas cadenas. La formación de estos enlaces queda corroborada por la existencia de significativas interacciones antiferromagnéticas. Por otra parte, en el compuesto [CoTPP(bipy)]•([CoTPP])0.22•(TPP)0.78, la disposición de las cadenas deja grandes huecos en la red que se ocupan con porfirinas tanto coordinadas como sin coordinar. El tercero de estos compuestos 1D presenta la fórmula [CoTPPS0.5(bipy)(H2O)2]•6H2O y destaca porque la extensión de las cadenas se produce por la alternancia de dos tipos de octaedros de CoII. La naturaleza de los grupos sulfonato de la porfirina TPPS es determinante para comprender la intrincada red de enlaces de hidrógeno de este compuesto, que propician la formación de una red interpenetrada caracterizada por su gran estabilidad térmica (hasta los 370ºC). Finalmente, con la porfirina TCPP se ha obtenido un segundo compuesto de fórmula -O-[FeTCPP]2•nDMF (n≈ 16; DMF = dimetilformamida). El mismo presenta grandes cavidades (47% de porosidad) que diluyen la matriz magnética, caracterizada por fuertes interacciones antiferromagnéticas intradiméricas. Todo ello revela una inusual estructura superhiperfina, observada por espectroscopia EPR. El trabajo que se recoge en esta memoria constituye, por lo tanto, un “viaje” de mayor a menor dimensionalidad en las estructuras cristalinas. La guía de este viaje ha sido la búsqueda de propiedades catalíticas en sistemas heterogéneos. Así, el [CoTPP(bipy)]•([CoTPP])0.22•(TPP)0.78 obedece el enfoque de inmovilizar o anclar el catalizador en los huecos de la red. Sin embargo, la estrategia alternativa seguida para el compuesto m-O-[FeTCPP]2•nDMF (es decir, que el propio MOF actúe de catalizador) es la que ha aportado mejores y más prometedores resultados en lo que a catálisis heterogénea se refiere.