Femtosecond laser processing of glassy and polymeric matrices containing metals and semiconductor nanostructures

Tailoring properties of materials by femtosecond laser processing has been proposed in the last decade as a powerful approach for technological applications, ranging from optics to biology. Although most of the research output in this field is related to femtosecond laser processing of single either organic or inorganic materials, more recently a similar approach has been proposed to develop advanced hybrid nanomaterials. Here, we report results on the use of femtosecond lasers to process hybrid nanomaterials, composed of polymeric and glassy matrices containing metal or semiconductor nanostructures. We present results on the use of femtosecond pulses to induce Cu and Ag nanoparticles in the bulk of borate and borosilicate glasses, which can be applied for a new generation of waveguides. We also report on 3D polymeric structures, fabricated by two-photon polymerization, containing Au and ZnO nanostructures, with intense two-photon fluorescent properties. The approach based on femtosecond laser processing to fabricate hybrid materials containing metal or semiconductor nanostructures is promising to be exploited for optical sensors and photonics devices.

Determination of degree of ionization of poly(allylamine hydrochloride) (PAH) and poly[1-[4-(3-carboxy‑4 hydroxyphenylazo)benzene sulfonamido]-1,2-ethanediyl, sodium salt] (PAZO) in layer-by-layer films using vacuum photoabsorption spectroscopy

Electrostatic and hydrophobic interactions govern most of the properties of supramolecular systems, which is the reason determining the degree of ionization of macromolecules has become crucial for many applications. In this paper, we show that highresolution ultraviolet spectroscopy (VUV) can be used to determine the degree of ionization and its effect on the electronic excitation energies of layer-by-layer (LbL) films of poly(allylamine hydrochloride) (PAH) and poly[1-[4-(3-carboxy-4 hydroxyphenylazo)- benzene sulfonamido]-1,2-ethanediyl, sodium salt] (PAZO). A full assignment of the VUV peaks of these polyelectrolytes in solution and in cast or LbL films could be made, with their pH dependence allowing us to determine the p'K IND. a' using the Henderson-Hasselbach equation. The p'K IND. a' for PAZO increased from ca. 6 in solution to ca. 7.3 in LbL films owing to the charge transfer from PAH. Significantly, even using solutions at a fixed pH for PAH, the amount adsorbed on the LbL films still varied with the pH of the PAZO solutions due to these molecular-level interactions. Therefore, the procedure based on a comparison of VUV spectra from solutions and films obtained under distinct conditions is useful to determine the degree of dissociation of macromolecules, in addition to permitting interrogation of interface effects in multilayer films.

Electrochemically prepared polypyrrole-2-carboxylic acid films: synthesis protocols and studies on biosensors

The process for obtaining polypyrrole-2-carboxylic acid (PPY-2-COOH) films in acetonitrile was investigated using cyclic voltammetry, electrochemical quartz crystal microgravimetry (EQCM), and infrared spectroscopy (FTIR). Different potential ranges were applied during cyclic voltammetry experiments with the aim of obtaining films without and with the presence of controlled amounts of water added in acetonitrile. The FTIR spectra of the films have evidenced that cations and anions from the electrolyte solution were incorporated into the PPY-2-COOH structure, with a preferential adsorption of cations. After chemically immobilizing polyphenoloxidase (tyrosinase, PPO), PPY-2-COOH/PPO films were build for amperometric detection of catechol, establishing a linear limit of concentrations ranging from 5.0 x 10-4 to 2.5 x 10-2 mol L-1.

Molecular dynamics of poly(Ethylene Glycol) intercalated in clay, studied using 13C solid-state NMR

In this study, Cross-Polarization Magic-angle Spinning CP/MAS, 2D Exchange, Centerband-Only Detection of Exchange (CODEX), and Separated-Local-Field (SLF) NMR experiments were used to study the molecular dynamics of poly(ethylene glycol) (PEG) inside Hectorite/PEG intercalation compounds in both single- and double-layer configurations. The results revealed that the overall amplitude of the motions of the PEG chain in the single-layer configuration is considerably smaller than that observed for the double-layer intercalation compound. This result indicates that the effect of having the polymer chain interacting with both clay platelets is to produce a substantial decrease in the motional amplitudes of those chains. The presence of these dynamically restricted segments might be explained by the presence of anchoring points between the clay platelets and the PEG oxygen atoms, which was induced by the Na+ cations. By comparing the PEG motional amplitudes of the double-layered nanocomposites composed of polymers with different molecular weights, a decrease in the motional amplitude for the smaller PEG chain was observed, which might also be understood using the presence of anchoring points.

Effect of a polymeric protective coating on optical and electrical properties of poly (p-phenylene vinylene) derivatives

The resistance to photodegradation of poly [(2-methoxy-5-n-hexyloxy)-p-phenylene vinylene] (OC1OC6-PPV) films was significantly enhanced by the use of poly(vinyl alcohol) 99% hydrolyzed as protective coating. The deposition of poly(vinyl alcohol) onto OC1OC6-PPV films did not affect the absorption and the emission spectra of the luminescent polymer. The protected film showed 5% drop on the absorbance at 500nm after 270 hours of light exposure while the unprotected film completely degraded in the same conditions. The conductivity of the protected film remained stable (around 7 × 10-10 S/m) while the value for the unprotected one dropped around two orders of magnitude after 100 hours of light exposure.

Synthesis and photovoltaic performance of a fluorene-bithiophene copolymer

We present the synthesis of a copolymer structure, poly(9,9′-n-di-hexyl-2,7-fluorene-alt-2,5- bithiophene), referred to herein as LaPPS43, and its physico-chemical characterization. Thin films of this polymer mixed with phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PCBM) were used as the active layer in photovoltaic devices using the ITO/PEDOT:PSS/LaPPS43: PCBM/Ca/Al bulk heterojunction structure. The devices of different active layer thicknesses were electrically studied using J-V curves and the Photo-Celiv technique. The obtained results show that LaPPS43 combined with PCBM is a promising system for photovoltaic devices. Device performance is discussed in terms of the mean drift distance x for charge carriers. Photophysical data showed that the excitonic species are all localized in the aggregated forms. The mechanism of exciton formation and dissociation is also discussed.

Ecology of marine bacteroidetes: a genomics approach

Institut de Ciències del Mar (ICM-CSIC). Doctorado en oceanografía. Con mención de Calidad de la ANECA

Energeia Año 13 Nº 13, 2015 (número completo)

Contenido: Presentación -- Desarrollo de una nueva técnica de base colorimétrica para una rápida evaluación de la biodegradabilidad de materiales polímeros / M. L. Burdisso ; L. M. Salvatierra ; L. M. Pérez -- Evaluación de los mecanismos de eliminación de Pb2+ en sistemas de fitorremediación en lotes operados con Salvinia biloba raddi (acordeón de agua) / W. Tello Zevallos ; L. M. Salvatierra ; L. M. Pérez -- Estudio a escala laboratorio y planta piloto, de la adsorción de NO y SO2 sobre CR2O3/AL2O3 a altas temperaturas, provenientes de fuentes fijas / Ignacio D. Coria ; Oscar Carattoli, Sabrina Hernández Guiance ; Diana Hamann -- Monitoreo de condiciones de higiene y seguridad del ambiente en entornos industriales usando redes de sensores inalámbricos / Eduardo Rodríguez ; Claudia Deco ; Luciana Burzacca ; Mauro Pettinari ; Santiago Costa ; Cristina Bender -- Análisis de la eficiencia técnica de programas de desarrollo empresarial : avance de investigación II / Luis Piacenza ; Pablo Salvático ; Azul Chamorro -- Estudio de los procesos de transferencia de masa, cantidad de movimiento y energía en el secado de granos de origen agrícola : desarrollo de herramientas de cálculo aplicables al diseño de equipos y control de procesos / Guillermo Boffa ; Francisco Casiello ; Ana María Farias ; Oscar Galaretto ; Fernando Giannico ; Luis Herrera -- Marginalidad urbana y organizaciones de la sociedad civil en el barrio San Francisquito de la ciudad de Rosario, Santa Fe, Argentina / Carlos Fernández ; María Elena Aradas Díaz -- Construyendo la memoria del barrio San Francisquito / Graciela Enria -- Análisis desde la ingeniería ambiental dsobre la problemática de recuperar plásticos desechados los cuales son incorporados a materiales o elementos constructivos en una vivienda económica como respuesta socio-ambiental / A. Espinosa ; J. L. Parodi ; A. D'Alleva ; S. Forestieri ; M. Avendaño ; V. Bitteti -- Cuantificación de la capltura de CO2 por la flora nativa de totora en un humedal costero de Perú / H. Pérez Pinedo ; E. Luccini ; L. Herrera ; M. Parodi ; M. Matar ; L. Barrea ; M. Mechni ; E. Masramón

Ensayos toxicológicos de retardantes de flama polibromados (PBDEs) sobre el caracol manzana

Los éteres de difenil polibromados (PBDEs), son un grupo de compuestos químicos industriales que pertenecen a la familia de los retardantes de llama bromados (BFRs) y comprenden 209 congéneres en función del número de bromos asociados y su posición. Estas sustancias son agregadas a los polímeros presentes en las placas electrónicas, computadoras, televisores, automóviles y aeronaves, entre otros, para inhibir o retardar el inicio y propagación del fuego. El congénere BDE-209 es uno de los PBDEs más utilizado. Su importancia reside en que son agregados a múltiples plásticos, de los cuales se liberan fácilmente, causando efectos negativos en el ambiente y en la salud humana. Su producción está regulada por la Convención de Estocolmo por ser contaminantes orgánicos persistentes (POPs por sus siglas en inlgés). El caracol manzana, Pomacea canaliculata, (Caenogastrópodo de la familia Ampullariidae) ha sido propuesto como un bioindicador de POPs. En este trabajo se expuso a dicha especie a la exposición a corto plazo del congénere BDE-209, en tres concentraciones diferentes (400 (C1), 4700 (C2) y 8300 (C3) μg g-1 de lípido) durante 42 días. Durante dicho tiempo todos los animales sobrevivieron al tratamiento. Se registró un aumento, no significativo, en la frecuencia de las cópulas en el tratamiento C3. El porcentaje de huevos embrionados entre tratamientos no arrojó diferencias significativas para ninguna de las concentraciones ensayadas. Sin embrago el registro de puestas mostró una disminución significativa para la concentración C2. Para esta última concentración se observó una alteración en la coloración de los huevos, cuyos valores fueron registrados empleando un espectroradiómetro. No se observaron diferencias entre los tratamientos a nivel histológico. Los resultados del presente trabajo son alentadores para explorar eventuales mecanismos de detoxificación que protejan a Pomacea canaliculata del BDE-209.

Análisis estratégico de un proyecto de inversión de Baresi S.R.L.

El objeto de estudio de la presente investigación es el análisis estratégico de un proyecto de inversión de la empresa Baresi S.R.L., dedicada desde 1988 al reciclado y venta de materias primas plásticas de polipropileno (PP) y polietileno de baja (PEBD) y alta densidad (PEAD). Baresi, que comenzó como un micro emprendimiento, es hoy en día el líder argentino de la industria de reciclado de polímeros. El liderazgo de esta compañía se ha basado en una constante incorporación de tecnología y de inversiones para poder procesar el cada vez más complejo plástico que se utiliza en el mercado. Actualmente, el crecimiento de la empresa se ha visto limitado por la escasez de materia prima que puede procesar con su maquinaria y tecnología actual. La complejidad de los envases plásticos que se utilizan en el país, una de las principales fuentes de materia prima para Baresi, ha crecido exponencialmente en los últimos años. Para poder reciclar esta materia prima más compleja, que le permitiría continuar creciendo, la empresa se enfrenta a la decisión de realizar una importante inversión en tecnología de punta. A pesar que los propietarios de la compañía están convencidos de la necesidad de importar nueva maquinaria, les preocupa el contexto económico del país sumado a la escasez de fuentes de financiamiento y a la incertidumbre de si podrán ingresar al país la maquinaria. Por otra parte, la inversión debería realizarse en dólares, por lo que debe tenerse en cuenta el riesgo de fluctuación del tipo de cambio y la dificultad para acceder al mercado de divisas. Si bien la empresa ha ido profesionalizando su gestión a lo largo de sus 25 años de vida, principalmente gracias a la certificación de ISO 9001 y 14001, este tipo de decisiones de inversión se toman intuitivamente. Básicamente, si se considera necesaria la maquinaría, los propietarios evalúan si disponen o no del flujo de fondos para hacer frente a la inversión. La premisa de este trabajo es que, aún en un contexto tan impredecible como el actual, un análisis sistemático del entorno puede ayudar a mejorar el proceso estratégico de toma de decisiones. Así, el aporte que busca realizar esta investigación es ayudar a tomar una decisión más fundamentada en cuanto a llevar a cabo esta inversión.

Taller de Química experimental : Una mirada más allá del tubo de ensayo

El taller consiste en una propuesta de trabajo grupal entre los alumnos y el coordinador docente en el que se emplean las metodologías que ayuden a aprender a pensar, aplicar conocimientos previamente adquiridos y descubrir nuevos. Es una propuesta abierta que conjuga trabajo con creatividad y cierta dosis lúdica, haciendo de la clase una experiencia activa donde se construye, intercambia y recrea con espacio para imaginar, equivocarse, ensayar, reflexionar. Así se desarrolló un taller optativo de Química Experimental con alumnos del 6º año del Ciclo ESS orientado en Ciencias Naturales. Se buscaron actividades donde los alumnos desarrollaran aspectos creativos sin perder de vista la adquisición y afianzamiento de conceptos abordados total o parcialmente en distintas asignaturas. Los temas seleccionados fueron: Metales y Corrosión; Colorantes: estructura e interacción con la luz, su obtención a partir de líquenes; Vitaminas: estructura y propiedades; Elaboración de productos cosméticos (jabones, champú, cremas); Esencias: obtención; Trabajo con polímeros sintéticos. El trabajo permitió sacar conclusiones críticas y enriquecedoras para alumnos y docentes.

Taller de Química experimental : Una mirada más allá del tubo de ensayo

El taller consiste en una propuesta de trabajo grupal entre los alumnos y el coordinador docente en el que se emplean las metodologías que ayuden a aprender a pensar, aplicar conocimientos previamente adquiridos y descubrir nuevos. Es una propuesta abierta que conjuga trabajo con creatividad y cierta dosis lúdica, haciendo de la clase una experiencia activa donde se construye, intercambia y recrea con espacio para imaginar, equivocarse, ensayar, reflexionar. Así se desarrolló un taller optativo de Química Experimental con alumnos del 6º año del Ciclo ESS orientado en Ciencias Naturales. Se buscaron actividades donde los alumnos desarrollaran aspectos creativos sin perder de vista la adquisición y afianzamiento de conceptos abordados total o parcialmente en distintas asignaturas. Los temas seleccionados fueron: Metales y Corrosión; Colorantes: estructura e interacción con la luz, su obtención a partir de líquenes; Vitaminas: estructura y propiedades; Elaboración de productos cosméticos (jabones, champú, cremas); Esencias: obtención; Trabajo con polímeros sintéticos. El trabajo permitió sacar conclusiones críticas y enriquecedoras para alumnos y docentes.

Influencia de la radiación UV en las propiedades mecánicas y en el comportamiento en fractura de un polimero artificial bioinspirado en la seda de araña

En el presente trabajo se estudia la influencia de la radiación UV sobre las propiedades mecánicas y las superficies de fractura de un polímero artificial bioinspirado en la seda de araña. Las fibras de seda de araña constituyen un material enormemente atractivo ya que su elevada resistencia y deformabilidad lo convierten en el material con mayor trabajo hasta rotura de los conocidos hasta el momento. Además se ha encontrado que posee una elevada biocompatibilidad y un comportamiento biodegradable. Debido a estas excelentes propiedades se han dedicado importantes esfuerzos a intentar producir fibras inspiradas en la seda de araña. Fruto de estos esfuerzos es el polímero artificial estudiado en este trabajo. Dicho polímero presenta una secuencia de aminoácidos inspirada en la spidroína 1, que es una de las dos proteínas que conforman la seda de araña natural. Uno de los factores más perjudiciales para los polímeros es la radiación ultravioleta (UV), de presencia ubicua en aplicaciones al aire libre, ya que puede provocar la modificación de sus enlaces covalentes y, como consecuencia, modificar sus propiedades mecánicas. Para evaluar el efecto de la radiación UV sobre el material bioinspirado se ha estudiado el comportamiento a tracción simple de fibras sometidas a diferentes tiempos de irradiación con luz UV de longitud de onda de 254 nm. Se ha observado que la radiación UV de 254 nm modifica considerablemente las propiedades mecánicas de este material a tiempos de exposición elevados (a partir de 3 días de irradiación). Además se ha estudiado el comportamiento a fractura de este material cuando es irradiado con luz UV. Se ha observado que a medida que aumenta el tiempo de irradiación las superficies de fractura comienzan a ser cada vez más planas, obteniéndose un aspecto extremadamente especular para muestras irradiadas durante 16 días

Microindentation Characterization of Polymers and Polymer Based Nanocomposites

El objetivo de los diferentes grupos integrantes de está red es diseñar, preparar y caracterizar novedosos materiales basados en polipropileno de alto valor añadido, preferentemente reciclables o biodegradables, optimizando el consumo energético en su preparación y procesamiento.

Comportamiento de vigas de hormigón reforzadas a cortante con tejidos de fibras de carbono o basalto pegados con resina epoxi

Tanto en estructuras de edificación como de obra civil cada día resulta más frecuente la necesidad de su refuerzo, bien por problemas asociados a patologías o por el aumento de las cargas asociado generalmente a un cambio de uso. El objetivo principal de este trabajo ha sido estudiar el comportamiento de vigas de hormigón, reforzadas a cortante con tejidos de fibra de carbono o basalto pegados con resinas epoxi. Para conseguir este objetivo se han planteado objetivos parciales como el análisis de la fisuración y de los movimientos en las vigas reforzadas con polímeros reforzados con fibras (FRP) y la comparación del comportamiento mecánico de los sistemas de refuerzo estudiados.