Diseño y síntesis de semiconductores orgánicos con capacidad de organización, alta movilidad de portadores de carga y bajo band gap

Desde hace ya algunos años la búsqueda de energías alternativas a los combustibles fósiles es uno de los grandes retos a nivel mundial. Según los datos de la Agencia Estadounidense de Información sobre la Energía (EIA), el consumo energético en el mundo fue de 18 TW en 2015 y se espera que este consumo se dispare hasta alcanzar los 25 TW en 2035 y los 30 TW en 2050. Parece, por tanto, necesario dar respuesta a esta demanda creciente, y no solo considerar de dónde va a proceder esta energía sino también cuáles van a ser las consecuencias derivadas de este aumento en el consumo energético. Ya en el año 2007 la Academia Sueca reconoció, con la concesión del Premio Nobel de la Paz al ex vicepresidente de Estados Unidos Al Gore y al Grupo Intergubernamental de expertos sobre Cambio Climático (IPCC) de Naciones Unidas, la necesidad de concienciación de que el modelo de desarrollo que tenemos es ecológicamente insostenible. En este contexto, las energías renovables en general y, la energía solar en particular, tienen mucho que ofrecer. Una de las mayores ventajas de la energía solar respecto a las otras fuentes de energía es su enorme potencial, que los investigadores que trabajan en este campo resumen con la siguiente afirmación: la cantidad de energía solar que la Tierra recibe en una hora es mayor que el consumo mundial en el planeta durante todo un año. Al hablar de energía solar se suele distinguir entre energía solar térmica y energía solar fotovoltaica; la primera consiste en aprovechar la energía del sol para convertirla en calor, mientras que la segunda pretende transformar la radiación solar en electricidad por medio de unos dispositivos llamados células fotovoltaicas. Y es precisamente en este campo donde se centra este proyecto. El fundamento científico en el que se basan las células fotovoltaicas es el efecto fotoeléctrico, descubierto por Becquerel en 1839. No obstante, tendrían que pasar más de cien años hasta que investigadores de los laboratorios Bell en 1954 desarrollaran una célula de silicio monocristalino con un rendimiento del 6%. Y en 1958, con el lanzamiento del satélite Vangard I equipado con paneles solares se pudo demostrar la viabilidad de esta tecnología. Desde entonces, la investigación en esta área ha permitido desarrollar dispositivos con eficiencias superiores al 20%. No obstante, la fotovoltaica tradicional basada en elementos semiconductores tipo silicio presenta algunos inconvenientes como el impacto visual de los parques solares, los costes elevados o los rendimientos no muy altos. El descubrimiento de materiales orgánicos semiconductores, reconocido con el Premio Nobel de Química a Heeger, MacDiarmid y Shirakawa en 1976, ha permitido ampliar el campo de la fotovoltaica, ofreciendo la posibilidad de desarrollar células solares orgánicas frente a las células tradicionales inorgánicas. Las células fotovoltaicas orgánicas resultan atractivas ya que, en principio, presentan ventajas como reducción de costes y facilidad de procesado: los materiales orgánicos se pueden elaborar mediante procesos de impresión y recubrimiento de alta velocidad, aerosoles o impresión por inyección y se podrían aplicar como una pintura sobre superficies, tejados o edificios. La transformación de la energía solar en corriente eléctrica es un proceso que transcurre en varias etapas: 1. Absorción del fotón por parte del material orgánico. 2. Formación de un excitón (par electrón-hueco), donde el electrón, al absorber el fotón, es promovido a un nivel energético superior dejando un hueco en el nivel energético en el que se encontraba inicialmente. 3. Difusión del excitón, siendo muy decisiva la morfología del dispositivo. 4. Disociación del excitón y transporte de cargas, lo que requiere movilidades altas de los portadores de cargas. 5. Recolección de cargas en los electrodos. En el diseño de las células solares orgánicas, análogamente a los semiconductores tipo p y tipo n inorgánicos, se suelen combinar dos tipos de materiales orgánicos: un material orgánico denominado dador, que absorbe el fotón y que a continuación deberá ceder el electrón a un segundo material orgánico, denominado aceptor. Para que la célula resulte eficaz es necesario que se cumplan simultáneamente varios requisitos: 1. La energía del fotón incidente debe ser superior a la diferencia de energía entre los orbitales frontera del material orgánico, el HOMO (orbital molecular ocupado de más alta energía) y el LUMO (orbital desocupado de menor energía). Para ello, se necesitan materiales orgánicos semiconductores que presenten una diferencia de energía entre los orbitales frontera (ELUMO-EHOMO= band gap) menor de 2 eV. Materiales orgánicos con estas características son los polímeros conjugados, donde alternan dobles enlaces carbono-carbono con enlaces sencillos carbono-carbono. Uno de los polímeros orgánicos más utilizados como material dador es el P3HT (poli-3-hexiltiofeno). 2. Tanto el material orgánico aceptor como el material orgánico dador deben presentar movilidades altas para los portadores de carga, ya sean electrones o huecos. Este es uno de los campos en los que los materiales orgánicos se encuentran en clara desventaja frente a los materiales inorgánicos: la movilidad de electrones en el silicio monocristalino es 1500 cm2V-1s-1 y en el politiofeno tan solo 10-5 cm2V-1s-1. La movilidad de los portadores de carga aparece muy relacionada con la estructura del material, cuanto más cristalino sea el material, es decir, cuanto mayor sea su grado de organización, mejor será la movilidad. Este proyecto se centra en la búsqueda de materiales orgánicos que puedan funcionar como dadores en el dispositivo fotovoltaico. Y en lugar de centrarse en materiales de tipo polimérico, se ha preferido explorar otra vía: materiales orgánicos semiconductores pero con estructura de moléculas pequeñas. Hay varias razones para intentar sustituir los materiales poliméricos por moléculas pequeñas como, por ejemplo, la difícil reproducibilidad de resultados que se encuentra con los materiales poliméricos y su baja cristalinidad, en general. Entre las moléculas orgánicas sencillas que pudieran ser utilizadas como el material dador en una célula fotovoltaica orgánica llama la atención el atractivo de las moléculas de epindolidiona y quinacridona. En los dos casos se trata de moléculas planas, con enlaces conjugados y que presentan anillos condensados, cuatro en el caso de la epindolidiona y cinco en el caso de la quinacridona. Además ambos compuestos aparecen doblemente funcionalizados con grupos dadores de enlace de hidrógeno (NH) y aceptores (grupos carbonilo C=O). Por su estructura, estas moléculas podrían organizarse tanto en el plano, mediante la formación de varios enlaces de hidrógeno intermoleculares, como en apilamientos verticales tipo columnar, por las interacciones entre las superficies de los anillos aromáticos que forman parte de su estructura (tres en el caso de la quinacridona) y dos (en el caso de la epindolidiona). Esta organización debería traducirse en una mayor movilidad de portadores de carga, cumpliendo así con uno de los requisitos de un material orgánico para su aplicación en fotovoltaica. De estas dos moléculas, en este trabajo se profundiza en las moléculas tipo quinacridona, ya que el desarrollo de las moléculas tipo epindolidiona se llevó a cabo en un proyecto de investigación financiado por una beca Repsol y concedida a Guillermo Menéndez, alumno del Grado en Tecnologías Industriales de esta escuela. La quinacridona es uno de los pigmentos más utilizados y se estima que la venta anual de los mismos alcanza las 4.000 toneladas por año. Son compuestos muy estables tanto desde el punto de vista térmico como fotoquímico y su síntesis no resulta excesivamente compleja. Son además compuestos no tóxicos y la legislación autoriza su empleo en cosméticos y juguetes para niños. El inconveniente principal de la quinacridona es su elevada insolubilidad (soluble en ácido sulfúrico concentrado), por lo que aunque resulta un material muy atractivo para su aplicación en fotovoltaica, resulta difícil su implementación. De hecho, solo es posible su incorporación en dispositivos fotovoltaicos funcionalizando la quinacridona con algún grupo lábil que le proporcione la suficiente solubilidad para poder ser aplicado y posteriormente eliminar dicho grupo lábil. La propuesta inicial de este proyecto es intentar desarrollar quinacridonas que sean solubles en los disolventes orgánicos más habituales tipo cloruro de metileno o cloroformo, para de este modo poder cumplir con una de las ventajas que, a priori, ofrecen las células fotovoltaicas orgánicas frente a las inorgánicas, como es la facilidad de su procesado. El objetivo se centra, por lo tanto, en la preparación de quinacridonas solubles pero sin renunciar a su capacidad para formar enlaces de hidrógeno ni a su capacidad de apilamiento π-π, ya que se quiere mantener los valores de movilidad de portadores para la quinacridona (movilidad de huecos 0,2 cm2V-1s-1). En primer lugar se intenta la preparación de una quinacridona que presenta la ventaja de que los materiales de partida para su síntesis son comerciales: a partir del succinato de dimetilo y de 4-tetradecilanilina se podía acceder, en una síntesis de cuatro etapas, a la molécula deseada. La elección de la amina aromática con la sustitución en posición 4 presenta la ventaja de que en la etapa de doble ciclación necesaria en la síntesis, solo se forma uno de los regioisómeros posibles; este hecho es de gran relevancia para conseguir compuestos con altas movilidades, ya que la presencia de mezcla de regioisómeros, como se ha demostrado con otros compuestos como el P3HT, reduce considerablemente la movilidad de los portadores. Se obtiene así una quinacridona funcionalizada con dos cadenas lineales de 14 carbonos cada una en posiciones simétricas sobre los anillos aromáticos de los extremos. Se espera que la presencia de la superficie aromática plana y las dos cadenas lineales largas pueda conducir a una organización del material similar a la de un cristal líquido discótico. Sin embargo, el producto obtenido resulta ser tremendamente insoluble, no siendo suficiente las dos cadenas de 14 carbonos para aumentar su solubilidad respecto a la quinacridona sin funcionalizar. Se prepara entonces un derivado de esta quinacridona por alquilación de los nitrógenos. Este derivado, incapaz de formar enlaces de hidrógeno, resulta ser fácilmente soluble lo que proporciona una idea de la importancia de los enlaces de hidrógeno en la organización del compuesto. La idea inicial es conseguir, con una síntesis lo más sencilla posible, una quinacridona soluble, por lo que se decide utilizar la 4-t-butilanilina, también comercial, en lugar de la 4-tetradecilanilina. La cadena de t-butilo solo aporta cuatro átomos de carbono, pero su disposición (tres grupos metilo sobre un mismo átomo de carbono) suele conducir a resultados muy buenos en términos de solubilidad. Otra vez, la incorporación de los dos grupos t-butilo resulta insuficiente en términos de solubilidad del material. En estos momentos, y antes de explorar otro tipo de modificaciones sobre el esqueleto de quinacridona, en principio más complejos, se piensa en utilizar una amina aromática funcionalizada en la posición adyacente a la amina, de manera que el grupo funcional cumpliera una doble misión: por una parte, proporcionar solubilidad y por otra parte, perturbar ligeramente la formación de enlaces de hidrógeno, que han evidenciado ser una de las causas fundamentales para la insolubilidad del compuesto. Se realiza un análisis sobre cuáles podrían ser los grupos funcionales más idóneos en esta posición, valorando dos aspectos: el impedimento estérico que dificultaría la formación de enlaces de hidrógeno y la facilidad en su preparación. Ello conduce a optar por un grupo tioéter como candidato, ya que el 2-aminobencenotiol es un compuesto comercial y su adecuada funcionalización conduciría a una anilina con las propiedades deseadas. Se realiza simultáneamente la preparación de una quinacridona con una cadena de 18 átomos de carbono y otra quinacridona de cadena corta pero ramificada. Y finalmente, con estas quinacridonas se logra obtener compuestos solubles. Por último, se realiza el estudio de sus propiedades ópticas, mediante espectroscopia UV-Visible y fluorescencia, y se determinan experimentalmente los band gap, que se aproximan bastante a los resultados teóricos, en torno a 2,2 eV en disolución. No obstante, y aun cuando el band gap pueda parecer algo elevado, se sabe que en disolución las barreras energéticas son más elevadas que cuando el material se deposita en film. Por otra parte, todas las quinacridonas sintetizadas han demostrado una elevada estabilidad térmica. Como resumen final, el trabajo que aquí se presenta, ha permitido desarrollar una ruta sintética hacia derivados de quinacridona solubles con buenas perspectivas para su aplicación en dispositivos fotovoltaicos.

Congreso de Estudiantes de Química de la Comunidad Valenciana. Otra forma de aprender es posible

En abril de 2013 se celebró en la Universidad de Alicante el I Congreso de Estudiantes de Química de la Comunidad Valenciana. Estas jornadas presentan como principal novedad que la totalidad del comité organizador está compuesto por estudiantes de Química (cinco de la Universidad de Alicante y dos de la Universidad de Valencia) apoyados por un comité científico formado por profesores de ambas universidades. Estos estudiantes habían participado en años anteriores en redes de innovación docente o proyectos similares, mostrando interés por proponer alternativas a las clases magistrales para la adquisición de competencias, tanto de tipo transversal como específicas de la titulación. El congreso se enfocó teniendo en cuenta tres puntos básicos que son de especial interés para estudiantes de Química: (i) Salidas profesionales; (ii) Búsqueda activa de empleo y como enfrentarse a una entrevista de trabajo; (iii) Estudios de postgrado. Además, los más de 100 estudiantes que participaron en las jornadas ya sea mediante una comunicación oral, un póster o una actividad de divulgación científica se mostraron muy satisfechos con la experiencia. Actividades de este tipo y su gran acogida son capaces de mostrarnos, tanto a estudiantes como profesores, que existen formas de aprendizaje fuera de las aulas que permiten la adquisición de competencias transversales y específicas.

Alilación diastereoselectiva de N-terc-butilsulfinil iminas con bromuros alílicos: aplicación a la síntesis de heterociclos nitrogenados benzocondensados

En la presente Memoria se ha estudiado la adición estereoselectiva de diferentes bromuros alílicos mediada por indio a diferentes N-terc-butilsulfiniliminas (tBSiminas), pudiendo participar algunos de los derivados de aminas homoalílicas obtenidos en estos procesos en reacciones de ciclación intramolecular, a través de una N-arilación o una reacción de Heck, para acceder de manera estereoselectiva a estructuras más complejas. Finalmente, se ha demostrado la utilidad sintética de la metodología desarrollada aplicándola a la síntesis de algunos productos naturales y sus derivados. La Discusión de resultados aquí presentada se ha estructurado en las siguientes partes: - Alilación diastereoselectiva de tBS-cetiminas. La alilación de diferentes tBScetiminas con bromuro de alilo en presencia de indio a reflujo de THF dio lugar a los correspondientes derivados de homoalil aminas 5 con buenos rendimientos, en general, variando la diastereoselectividad encontrada con la naturaleza de las tBScetiminas de partida. Las relaciones diastereoméricas en el caso de las cetiminas aromáticas fueron moderadas (75:25-85:15 rd), teniendo lugar la alilación con total diastereoselectividad en el caso de las iminas alifáticas derivadas de metil cetonas (>98:2 rd). Por otro lado la diastereoselectividad fue baja en la alilación de iminas α,β-insaturadas no cíclicas y sorprendentemente muy elevada en los sistemas cíclicos de seis (5j) y siete (5k) eslabones (92:8 y 94:6 rd, respectivamente). - Alilación diastereoselectiva de tBS-iminas con bromuros alílicos sustituidos. La adición de reactivos de alilindio, generados a partir de bromuro de crotilo e indio, a tBS-aldiminas y –cetiminas se produjo con prácticamente total diastereoselectividad facial y buenas relaciones diastereoméricas anti/sin en el caso de tBS-iminas derivadas de benzaldehídos sustituidos y de cetonas. Sin embargo, la diastereoselectividad anti/sin fue prácticamente nula en el caso de los derivados de aldehídos alifáticos lineales. También se encontró que la adición mediada por indio de bromuro de ciclohexenilo a tBS-cetiminas tuvo lugar con alta diastereoselectividad. - Aplicaciones sintéticas de homoalilaminas con un grupo o-bromoarilo en su estructura. El tratamiento de diferentes derivados de homoalilamina 5 y 9 con un anillo aromático en su estructura, que porta a su vez en posición orto un átomo de bromo, bajo condiciones de reacción tipo Heck catalizadas por Pd, llevó a la formación de los compuestos cíclicos esperados de 5, 6 y 7 eslabones con buenos rendimientos. A su vez, también fue posible llevar a cabo la síntesis de diferentes compuestos heterocíclicos benzocondensados a través de reacciones de N-arilación intramolecular, catalizadas bien por compuestos de Cu o de Pd, en compuestos nitrogenados que portan anillos aromáticos orto-bromo sustituidos. - Síntesis estereoselectiva de alcaloides 2–alquiltetrahidroquinolínicos. Se llevó a cabo la síntesis de los productos naturales (–)-angustureína y (–)-cuspareína, siendo el primer paso de reacción en ambos casos la adición de reactivos organomagnesianos a las tBS-aldiminas 8p y ent-8p. Las síntesis se completaron tras 3 etapas adicionales: desulfinilación, N-arilación intramolecular y N-metilación, siendo los rendimientos globales del 49% y 17% respectivamente. También se preparó de manera alternativa la (–)-angustureína a partir de la N-metil-2-aliltetrahidroquinolina (23p) tras metátesis cruzada con (E)-3-hexeno e hidrogenación catalítica posterior del doble enlace olefínico. Por último y a partir del compuesto 23p, tras acoplamiento tipo Heck con 4-bromoveratrol, se llevó a cabo la síntesis de un derivado (24p) de la (–)-cuspareína.

Seguimiento del Grado en Química

Con la implantación del 4º curso del grado en Química, que se ha realizado en el presente curso académico, se han completado los cuatro cursos del grado. En la Facultad de Ciencias se han constituido ocho comisiones de semestre, en las que participan profesores de todos los departamentos que imparten docencia en la titulación y la Comisión de Grado, formada por los coordinadores de las comisiones de semestre que, a su vez, forman parte de una red docente para el seguimiento del grado. Desde estas comisiones se está realizando un intenso trabajo cooperativo cuyo objetivo es alcanzar una coherencia tanto en la distribución de contenidos, como en las metodologías docentes y de evaluación de las materias que componen el plan de estudios del Grado en Química de la Universidad de Alicante. La coordinación horizontal entre semestres de un mismo curso y la coordinación vertical entre cursos forman parte de las tareas que se desarrollan. Los resultados de este trabajo permiten identificar las deficiencias en el proceso de implantación y plantear posibles propuestas de mejora en la organización docente de la titulación.

Influencia del proceso de evaluación continua en la calificación final de asignaturas de grado del área de Química Orgánica

En la presente memoria se detallan los resultados del análisis comparativo del proceso de evaluación continua, así como su influencia en la calificación final del alumno, en diferentes asignaturas de grado adscritas al área de conocimiento de Química Orgánica: Grado de Biología y Ciencias del Mar, asignatura Química, código 26510; Grado de Química, asignatura Determinación Estructural de Compuestos Orgánicos, código 26030; Grado en Óptica y Optometría, asignatura Química, código 24014 y Grado en Ingeniería Química, asignatura Química Orgánica Aplicada, código 34513. Dicho análisis comparativo es fruto de los resultados obtenidos por el alumno en las diversas metodologías y estrategias docentes aplicadas en el proceso de evaluación continua que, como se verá, repercuten de manera notable en la calificación final de las asignaturas. También se pretende evaluar el rendimiento y competencias conseguidas por el alumno, destacando ventajas e inconvenientes de la evaluación continua durante el desarrollo de la asignatura. Y como último fin de este estudio se debatirá sobre las estrategias que hayan resultado más efectivas para su posible implantación en sucesivos cursos académicos.

Experimentació en síntesi química: química inorgànica

Aquest llibre de laboratori de química inorgànica està dirigit a alumnes que s'introdueixen per primera vegada en l'experimentació de síntesi inorgànica. Per aquest motiu, es pretén no sols que l'alumne adquiresca coneixements de química inorgànica sinó que els integre dins la metodologia de treball de la química inorgànica (els coneixements essencials de la qual són la teoria i l'experimentació).

Evaluación continua y análisis de resultados en las asignaturas del grado de química impartidas por el departamento de química orgánica

En esta comunicación se pondrán en común las experiencias de distintos docentes del Departamento que han impartido asignaturas de Química Orgánica tanto en la antigua Licenciatura como en el nuevo Grado de Químicas. Las asignaturas en que se focaliza el estudio, debido a que son de obligada realización, son: Química Orgánica, Estereoquímica Orgánica, Determinación Estructural de Compuestos Orgánicos y Química Orgánica Avanzada. El objetivo de este estudio permitirá evaluar los cambios que se han llevado a cabo desde el punto de vista de las nuevas metodologías docentes que se han debido aplicar así como de los cambios de contenido que han sufrido las asignaturas. También se pretende evaluar los resultados obtenidos por los alumnos resaltando y comparando las ventajas e inconvenientes encontradas en el nuevo plan de estudios. Además, como fin último este estudio pretende poner en común aquellas estrategias que mejor resultado hayan dado desde distintos ámbitos docentes para aplicarlas en futuros cursos.

Trabajo de coordinación para la implementación del cuarto curso del Grado en Química

En el curso 2013-14 se implantará el cuarto y último curso del Grado en Química. La experiencia adquirida durante la implementación de los tres primeros cursos ha puesto de manifiesto la conveniencia de realizar un proceso de coordinación entre los profesores de las diferentes asignaturas que garantice la consecución de las competencias previstas en la memoria del título. Por ello, se ha creado en la Facultad de Ciencias de la Universidad de Alicante una red de investigación en docencia universitaria que ha estado trabajando desde el inicio del presente curso académico en este tema. Dicha red está constituida por el Vicedecano de Ordenación Académica de la Facultad de Ciencias, la Coordinadora Académica de Química y los profesores coordinadores de todas las asignaturas del 4º curso del grado (excepto Prácticas Externas y Trabajo Fin de Grado). En esta comunicación se presentarán los resultados del trabajo de investigación realizado por estos profesores que ha permitido elaborar las guías docentes de las asignaturas, planificar y coordinar las actividades a realizar para que los alumnos adquieran las competencias transversales, realizar un cronograma de actividades de evaluación y otro de prácticas de laboratorio que asegure la distribución homogénea del trabajo del alumno durante el curso académico.

Gestión del aprendizaje de asignaturas de química empleando Moodle

En este artículo de investigación docente se describe el desarrollo y aplicación de la plataforma de aprendizaje on-line Moodle como herramienta en el proceso de docencia y evaluación de tres asignaturas impartidas en diferentes titulaciones de la Universidad de Alicante y la Universidad Metropolitana de Manchester. El objetivo principal de esta experiencia es emplear la plataforma de formación académica Moodle como instrumento para adecuar el proceso de enseñanza-aprendizaje de estas asignaturas al Espacio Europeo de Educación Superior (EEES), así como estudiar y comparar los resultados obtenidos en todas ellas. Así, se describen las estrategias docentes y de evaluación empleadas a lo largo de diferentes cursos académicos con el objetivo de determinar el nivel de adaptación de los estudiantes en el nuevo marco de enseñanza-aprendizaje. Por último, se valorarán las opiniones de los estudiantes sobre el empleo de esta herramienta durante el desarrollo de las asignaturas, opiniones obtenidas mediante diferentes encuestas docentes.

Diseño de Experimentación en Química Inorgánica sostenible

Se plantea al alumnado el análisis de la huella de carbono que tiene, en la actualidad, la asignatura práctica Experimentación en Química Inorgánica, con el objetivo de que busquen las posibilidades de sustitución y/o reducción de reactivos tóxicos y peligrosos en las prácticas de laboratorio que se imparten. Previamente, en base a dicho análisis, la red ha redactado las directrices que guiarán al alumno en sus búsquedas en bases de datos y su proposición de sustitución razonada de reactivos. Cada grupo de alumnos que trabaja en un proyecto particular de “Síntesis y caracterización de sustancias inorgánicas”, redacta un protocolo de actuación para eliminar/reducir el uso de reactivos peligrosos/contaminantes en su proyecto. Como colofón, se redacta un protocolo global para hacer más sostenible el proceso de enseñanza/aprendizaje de esta asignatura práctica. Además de trabajar el contenido específico de la asignatura, con esta metodología de aprendizaje, se pretende aumentar la capacidad del alumnado del Grado en Química para ser autónomo a la hora de proponer actuaciones fundamentadas que conduzcan a preservar el medio ambiente en su futuro ejercicio de la profesión de graduado en química.

Consideraciones del estudiante sobre su formación práctica en asignaturas del área de conocimiento de química orgánica

En la presente comunicación se detallarán los resultados obtenidos de la valoración del alumno sobre los créditos prácticos en diferentes asignaturas de grado (Grado en Biología, y Grado en Ciencias del Mar: 26510, Química; Grado en Química: 26030, Determinación Estructural de Compuestos Orgánicos y 26050, Química Farmacéutica; Grado en Ingeniería Química: 34513, Química Orgánica Aplicada) adscritas al área de conocimiento de Química Orgánica. Se presentarán y analizarán los resultados obtenidos de esta valoración por parte del alumnado de las diferentes actividades prácticas implantadas en dichas asignaturas y su repercusión en la comprensión y seguimiento de las mismas. También se pretende evaluar cuales son las estrategias más efectivas y cuales son susceptibles de cambios. Y como último fin de este estudio se debatirá sobre las posibles mejoras propuestas por el alumno para su posible implantación en sucesivos cursos académicos.

Grado en Química: coordinación y seguimiento del curso 2014-15

En la red docente "Seguimiento del grado en Química", formada por los coordinadores de las comisiones de semestre de la Facultad de Ciencias y la coordinadora del grado en Química, se ha analizado la información extraída de las reuniones periódicas (al menos dos por semestre) de las ocho comisiones de semestre (correspondientes a los cuatro cursos del grado en Química). El objetivo es conseguir una coherencia tanto en la distribución de contenidos, como en las metodologías docentes y de evaluación de las materias que componen el plan de estudios del Grado en Química de la Universidad de Alicante. Los resultados de este trabajo están permitiendo identificar problemas y plantear propuestas de mejora en la organización docente de la titulación. El trabajo realizado por la red se está utilizando para elaborar el autoinforme para la reacreditación del grado en Química.

Síntesis de materiales moleculares: polímeros conductores

En este trabajo se ha realizado la síntesis y caracterización de polímeros conductores como la polianilina, el poli(o-aminofenol) y además un copolímero compuesto por los dos anteriores, poli(anilina-co-o-aminofenol). Éstos pueden ser sintetizados de diversas formas, entre las cuales se ha elegido la oxidación química, ya que proporciona una mayor cantidad de producto. Para llevar a cabo las síntesis, se usa (NH4)2S2O8 como agente oxidante en proporción estequiométrica con el reactivo principal para sintetizar cada uno de los polímeros. Se realiza una medida del potencial de la disolución y una vez finalizada la reacción, se filtran y lavan los productos obtenidos con ácido clorhídrico y agua. En el caso de la polianilina, la mitad del producto obtenido, es lavado además con amoníaco, para obtener la polianilina emeraldina base. Una vez sintetizados todos los polímeros, se procede a la caracterización de cada uno de ellos mediante diferentes técnicas. Mediante análisis elemental, se obtienen los porcentajes másicos y se relacionan con las estructuras teóricas de cada polímero sintetizado. Con los espectros de IR obtenidos con FTIR, se comprueban cuáles son las bandas más importantes de las estructuras químicas. A través de la técnica de XPS se observan las energías de ligadura de cada uno de los átomos presentes en los polímeros, pudiendo así determinar porcentajes atómicos y másicos y el grado de dopaje de cada una de las muestras. Mediante la solubilidad, se comprueba que los polímeros conductores presentan una baja solubilidad, pero que utilizando el disolvente adecuado y modificando la polianilina, se puede aumentar ese valor de solubilidad. Por último, al medir la conductividad eléctrica, se observa que la polianilina sintetizada presenta una adecuada conductividad, y que el copolímero también la presenta pero con varios órdenes de magnitud menor.

Síntesis y caracterización de Materiales Nanoscópicos y Nano-especies activas y sus aplicaciones en Energía y Medio Ambiente

Se estudiara la síntesis, caracterización y aplicación de Materiales Nanoscópicos (Nanoestructurados, MN y Nanocomposites, NC), con propiedades definidas en el campo de la Energía, Medio Ambiente y Bioingeniería, especialmente las MCM y SBA ( MCM-41 y MCM-48, SBA-1, SBA-3, SBA-15 y SBA-16, Silíceas o Al/Ga/Ti como Heteroátomo, y la Al-SBA-3, recientemente desarrollada por nosotros, primera publicación a nivel mundial). Se pondrá énfasis en el diseño, preparación y caracterización de sus réplicas con C (CMK-1 y CMK-3). Determinación y optimización de las estrategias de síntesis de MN y NC y Nano especies Activas en nuevos catalizadores (Ir/ TiO2, Pt/Pd etc.), cuyas propiedades fundamentales (estructurales, electrónicas, conductividad, actividad catalítica, etc.) sean aplicables en los Campos Citados. Comprensión de los parámetros que definen dichas propiedades, relación estructura/actividad, rediseño y aplicaciones de MN y NC en dos procesos específicos (de los cuales ya hemos publicado resultados): Energía y Medioambiente: 1) Almacenamiento de H2, Adsorción/Absorción de H2 en los MN Silíceos y Carbonosos y NC y Desarrollo de NC híbridos formados por reservorios en base a los MN por oclusión de nano-alambres moleculares de polímeros orgánicos, modificando las propiedades de conductividad / semiconductividad y adsorción de H2; 2) Estudio de las reacciones de hidrotratamiento catalítico (HDT), que comprende la hidrogenación, la hidrodesulfurizacion (HDS) y la hidrodenitrogenacion (HDN) de compuestos refractarios presentes en los cortes de combustibles. La determinación del mecanismo de las reacciones de HDS y HDN.

Síntesis de Fosfatos de Calcio en Presencia de Surfactantes Iónicos, Fosfolípidos y Nanopartículas de Sílice Mesoporosa para Controlar la Mesoestructura de la Biocerámica

Actualmente, hay un gran interés en el desarrollo de nuevos biomateriales debido a su enorme contribución a las demandas de una sociedad cada vez más envejecida que necesita alternativas para el tratamiento del cáncer o las enfermedades de los tejidos duros, Los primeros biomateriales se desarrollaron para que fuesen lo más bioinertes posible, A partir de los años 70's y 80's del siglo XX, comenzaron a investigarse biomateriales bioactivos o biodegradables, incluyendo algunos fosfatos de calcio y los vidrios bioactivos, En la actualidad, el interés se enfoca hacia la síntesis de biomateriales con mesoestructura controlada y funcionalizados para mejorar y adaptar su comportamiento en el cuerpo, Por otra parte, para aplicaciones de ingeniería de tejido óseo, los biomateriales se procesan como andamios 3D capaces de ser funcionalizados con señales bioquímicas y células. Asimismo, algunas estrategias recientes para la terapia del cáncer se basan en nanopartículas mesoporosas que son capaces de transportar drogas o material genético cuando se inyectan en el torrente sanguíneo, sin ser retiradas de la circulación por los macrófagos...