Article publicat al J.Physical Chemistry C: magnetisme de monocapes de molècules de FePc sobre Ag(100) controlat mitjançant oxigenació

La Dra. Elena Bartolomé professora de l’EUSS, acaba de publicar un article al Journal of Physical Chemistry C (factor d’impacte: 4.3), titulat “Augment del Magnetisme en monocapes FePc/Ag(110) a través de l’Oxigenació”. Aquest treball ha estat possible gràcies a una col·laboració entre investigadors de diversos centres, experts en diverses tècniques de deposició i caracterització de molècules sobre superfícies: l’EUSS, l’Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón (ICMA-CSIC), l’ICN2 de Barcelona, la Universitat de Pàdua (Itàlia) i els Sincrotrons d’ALBA (Barcelona) i ESRF (Grenoble).

Les capes moleculars sobre substrats cristal·lins tenen un ampli camp d’aplicació en catàlisi, detecció, electrònica molecular, conversió de llum a energia, etc. En particular, les molècules de ftalocianina de ferro (FePc) s’estan investigant com a substituts dels metalls preciosos en la catàlisi de la reacció de reducció d’oxigen en piles de combustible a baixa temperatura.

(Esquerra): Fase obliqua (OB1) de FePc/Ag(100): imatge de microscòpia STM que mostra la distribució de molècules no-oxidades, oxidades rotades (en verd) i rotades (en blau) de la fase OB1 oxidada, i el seu espectre de XMCD; (Dreta): Fase rectangular R3 de FePc/Ag(100): la imatge de STM mostra una molècula no oxidada i una oxidada-rotada; l’espectre de XMCD demostra el canvi en el magnetisme que es produeix en oxigenar aquesta fase.

Les molècules de FePc evaporades en condicions d’ultrabuit sobre una superfície d’Ag (110) s’autoorganitzen segons diferents fases, rectangulars obliqües amb una densitat creixent, R1<R2<OB1<R3<OB2. En aquest treball s’ha investigat la capacitat d’absorció d’oxigen de les diferents fases, i els canvis  magnetoestructurals associats amb l’oxigenació. L’estudi combina la microscòpia de túnel de rastreig i espectroscòpia (STM / STS), dicroisme circular magnètic de rajos X (XMCD) i càlculs de teoria funcional de densitat (DFT).

Les imatges de STM mostren que l’oxigenació de les fases rectangulars de FePc/Ag (110) generalment implica un desplaçament i una rotació de les molècules, que afecta l’estat electrònic dels centres de Fe. En la fase obliqua la  intercalació d’oxigen entre FePc i substrat té dificultats estèriques, fins al punt que una fracció de les molècules s’oxigena sense canviar de posició i rotar. Els espectres de STS mostren clares diferències en la densitat local dels estats Fe en els diferents tipus de molècules. A més, els espectres de XAS i XMCD reflecteixen la distribució d’espècies de FePc existents en les diferents fases (no oxigenades, oxigenades-rotades i oxigenades-no rotades). L’aplicació de les regles de la suma ha permès calcular el moment efectiu i orbital del Fe en les diferents espècies de FePc. De forma notable, es pot augmentar el moment magnètic de les molècules de FePc amb l’oxigenació aproximadament en un ordre de magnitud, arribant a 2,2 μB per àtom de Fe.

Article publicat: avenços en la investigació en educació matemàtica

El Dr. Ignasi Florensa juntament amb el Dr. Javi García de la Univesidad de Jaén i la Dra. Gemma Sala de la Universitat de Barcelona han publicat l’article “Condiciones para la enseñanza de la modelización matemática. Estudios de caso en distintos niveles educativos” a la revista, Avances en Investigación en Educación Matemática de la Sociedad Española de Investigación en Educación Matemática.

Imatges corresponents a un REI implementat a secundària, “Q0-A quin edifici romà corresponen aquestes ruïnes romanes?”

L’article, que es publica en un número especial sobre modelització matemàtica, fa una recopilació dels avenços en l’estudi de la modelització en el marc de la Teoria Antropològica del Didàctic (TAD). La manera d’entendre els processos de modelització des d’aquesta aproximació teòrica fa que l’anàlisi de les condicions i restriccions que afecten la viabilitat d’aquests processos sigui central. En concret, és presenten tres processos de modelització en tres nivells educatius: educació infantil, secundària i universitat.

Nou article a la revista, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement

El Dr. Miquel Àngel Amer professor de l’EUSS, acaba de publicar un article a la revista IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, titulat “Multichannel QCM-Based System for Continuous Monitoring of Bacterial Biofilm Growth”, fruit de la seva col·laboració amb investigadors del Grup de Sistemes Sensors, del Departament d’Electrònica de la UPC.  

En el camp de la biologia, els sensors basats en microbalances de cristall de quart (QCM) estan esdevenint una bona alternativa als mètodes analítics per a la mesura del creixement bacterià en el cultiu de medis líquids. Hi ha dos paràmetres de ressonància essencials que permeten la monitorització de la formació del biofilm: el canvi de freqüència de ressonància en sèrie i el canvi de resistència a aquesta freqüència. Això no obstant, la determinació d’aquests paràmetres és problemàtica, ja que la seva variació relativa és molt petita. Per això, és necessari implementar procediments acurats per la mesura dels paràmetres de ressonància QCM, inclosa la calibració automàtica dels efectes de resposta de freqüència dels circuits de mesura i de la compensació automàtica de la capacitat elèctrica estàtica de la QCM.

Figura: (a, b) Fotografies del sensor QCM; (c) Prototip del sistema multicanal de monitorització; (d) Interfície gràfica de resultats del sistema multicanal.

En l’article recentment publicat, es proposa i demostra un nou sistema multicanal per al control de la formació de biofilm basat en sensors QCM. Els resultats obtinguts, basats en barreges binàries de mesuraments d’aigua-glicerol i experiments reals de microorganisme, estan d’acord amb el comportament teòric. Aquests resultats demostren el gran potencial d’aquest instrument pel control del creixement microbià i la formació de biofilms.

Publicació a la revista Journal Power Systems

Els professors de l’EUSS Jose Maria Ruiz i Llorenç Servera, en col·laboració amb el departament de físiques de la universitat Al-Najah de Palestina i el centre de recerca  Nanotechnology & Integrated Bio-Enginnering (NIBEC) d’Anglaterra, han enviat a publicar a la revista científica Journal Power Systems un article sobre supercondensadors titulat “Carbon nanocomposite as an electrode material for symmetric electric double layer capacitor”. En aquest treball s’ha investigat la possibilitat de fer servir nous materials basats en el carboni, en forma de nanoplates i nanofibres, per millorar les prestacions dels Supercondensadors. S’ha pogut comprovar que, segons el material utilitzat, s’incrementa l’energia que és capaç d’emmagatzemar o la potència que dóna. En futures investigacions es mirarà com poder optimitzar totes dues propietats alhora.

Article a ACS Applied Nano Materials: magnetisme associat a vacants dins del superconductor de YBCO

La Dra. Elena Bartolomé professora de l’EUSS, acaba de publicar un article a l’ACS Aplied Nano Materials, una revista amb un índex d’impacte molt alt en l’àmbit dels materials (IF previst enguany de 10), titulat “Magnetism dins del YBCO associat a vacants de Cu-O allotjades en els defectes d’apilament: implicacions per a les prestacions del superconductor”. Aquest treball ha sigut fruit d’una llarga i profitosa col·laboració, els primers experiments daten del 2016, entre investigadors i investigadores de l’EUSS, de l’Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB-CSIC), i del Sincrotró ALBA de Barcelona.

Esquerra: Imatge de microscòpia STEM del superconductor YBCO amb defectes de Cu-O dins dels defectes d’apilament; Dreta: espectres de XMCD que demostren la diferència del senyal magnètic entre la superfície, plena de defectes, i l’interior de la capa prima de superconductor, on hi ha una baixa densitat de defectes.

Els defectes d’apilament Y124 són omnipresents en el YBCO, el superconductor ceràmic d’alta temperatura més important per a diverses aplicacions de potència. Lluny de ser perjudicials, els defectes poden ser beneficiosos per a millorar les prestacions del superconductor. Recentment, l’ús de tècniques avançades de microscòpia electrònica de transmissió (STEM) ha permès descobrir la presència de defectes puntuals complexos (clústers de vacants de Cu-O) dins del Y124, amb un moment magnètic associat. En aquest treball, s’ha investigat la naturalesa d’aquest magnetisme associat a defectes en el si del superconductor, mitjançant l’estudi de diversos tipus de mostres de YBCO (pel·lícules primes, nanocomposites i un monocristall) amb diferents distribucions de defectes d’apilament.

S’han combinat diverses tècniques de caracterització com ara el dicroisme circular magnètic de rajos X (XMCD) sota llum de sincrotró, la microscòpia d’alta resolució STEM i l’espectroscòpia EELs. El senyal dicroic de Cu es correlaciona amb la densitat de defectes, demostrant l’origen del magnetisme. Notablement, s’observa un senyal de Cu XMCD fins i tot en el monocristall, associat a la petita però inevitable presència de defectes en superfície. Es demostra així la ubiqüitat del magnetisme incrustat en el YBCO associat a Y124 amb defectes. 

L’addició controlada de defectes puntuals de Cu-O podria permetre augmentar la densitat de corrent crític de les cintes superconductores basades en YBCO, per a aplicacions que funcionen a temperatures baixes i camps magnètics elevats, com ara imants per acceleradors, fusió, sistemes mèdics (RMN), etc.