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Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

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Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008. PROGRAMA ACADÉMICO INSTITUCIONAL DE NANOTECNOLOGIA **** PRINATEC Coordinador Responsable: Dr. Daniel Glossman-Mitnik. Principales centros de investigación en México con actividades en Nanociencia y/o Nanotecnología. UNISON. CIMAV. UANL. CIQA. - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

Visita Grupo VITRO

Lunes 14 de Abril de 2008

Page 2: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

PROGRAMA ACADÉMICO INSTITUCIONAL DE NANOTECNOLOGIA

****

PRINATEC

Coordinador Responsable:

Dr. Daniel Glossman-Mitnik

Page 3: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

UAMUAM

BUAP

CIATEC

CIMAV

CIQAUANL

UNISON

UNAM

IMP

UNAM

IMP

IPNIPN

CINVESTAV-DFCINVESTAV-DF

CINVESTAV-QROCINVESTAV-QRO

IPICYT

UASLP

Principales centros de investigación en México con actividades en Nanociencia y/o Nanotecnología

Page 4: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

• En el CIMAV una parte importante de los investigadores realizan actividades relacionadas con Nanotecnología• En el 2006 y 2007, cerca del 78% de las publicaciones estuvieron relacionadas con Nanotecnología, esperándose un incremento para el 2008•Proyectos vigentes de investigación y vinculación con la industria relacionados con Nanotecnología•Infraestructura actual adecuada, necesidad de mejora

• Creciente actividad mundial

• Reducir rezago tecnológico

• Explorar mercados potenciales

• Necesidad de recursos humanos especializados

Objetivo• Ser líderes nacionales y con reconocimiento internacional en Nanociencia y Nanotecnología

( Nanoagregados, Nanoestructuras y Nanocompuestos)

• Contratación de líderes mundiales en el área• Renovación de equipo • Convenio con UT-Austin en Nanotecnología• Laboratorios Binacionales México-USA, México-Alemania (Nanotecnología)• Consorcio de Nanotecnología• Convenio CIMAV – SUNY/Albany• Presentación a distintas Convocatorias (Programa Estratégico, Laboratorio Nacional, Iniciativa Nacional NANOMEX)• Arizona State University – North America Nanocluster Initiative

Programa Institucional de Nanotecnología

Page 5: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

Programa Académico Institucional

de Nanotecnología• Simulación Computacional de la Estructura y

Propiedades Moleculares de Nanomateriales• Nanotecnología Computacional (CAN)• Síntesis de Materiales Nanoestructurados• Caracterización Química y Física de

Nanoestructuras• Aplicaciones Industriales de la

Nanotecnología

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DFT Teóricay Conceptual

Inhibidores dela Corrosión

Fármacos, Alimentosy Agroquímicos

Nanoelectrónica Molecular y

Nanobiosensores

CatálisisNanomolecular

Nanomateriales paraAlmacenamiento y

Conversión de Energía

Nanoagregados Metálicos yMoleculares

Nanomateriales Moleculares Funcionales

Química Modelo CHIH-DFT

Azatiofenos Fullerenos

Nanotubos

Page 7: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

NanomaterialesMolecularesFuncionales

Page 8: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

Modificadores reológicos nanoestructurados híbridos sílica-HASE

Objetivo

Sintetizar materiales híbridos de núcleo inorgánico (partícula nanométrica de sílica ) y cubierta orgánica (polímero tipo HASE) para ser aplicados como modificadores reológicos en pinturas base agua

a) HASE convencionalb) Terpolímero en bloquesc) Terpolímero enlazado a sílica

1 10 100 1000 10000

a

bc

0.01

0.1

1

10

100 1000 10000

VEL DE CORTE (s-1)

VIS

CO

SID

AD

(P

a s

)

a

bc

PerspectivasLos nanocompuestos se han sintetizado y evaluado en fase acuosa, su incorporación en látex estándar para pintura vinílica o vinil – acrílica mejorará varias de la propiedades finales.

Dr. ARMANDO ZARAGOZA

LI: Materiales Compuestos Base Polimérica

Page 9: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

Obtención de Nanocomposites PS-NH y su Efecto sobre las Propiedades Termomecánicas del SBR

Dr. SERGIO FLORES

LI: Materiales Compuestos Base Polimérica

Objetivo

Estudiar las propiedades termomecánicas de la mezcla hule estireno butadieno y un material compuesto nanopartículas de negro de humo - PS Tamaños de gotas del látex

poliestireno/negro de humo

0.0 0.05 0.1 0.15 0.2

105

106

107

[%]

E' (

)

[Pa]

E' SBR SBR 5%PS-NH SBR 10%PS-NH SBR 20%PS-NH SBR 10%PS

E' = 2.284x105 [Pa]

E' = 3.791x105 [Pa]

E' = 3.925x105 [Pa]

E' = 4.26x105 [Pa]

E' = 5.911x105 [Pa]

Aumento de Tg con

0.1% de nanopartículas de NH

30.0 36.364 42.727 49.091 55.455 61.818 68.182 74.545 80.909 87.273 93.636 100.0

106

107

108

109

1010

Temp [°C]

E"

()

[P

a]

Tg = 77.06 °CTg = 85.679 °C

E"PS PS-NH

Aumento de módulo elástico con el contenido de nanocompuesto PS-NH en SBR

FuturoLos nanocompuestos PS-NH incorporado en SBR tiene aplicación como sensor de nariz química para detectar vapores de solventes no polares.

Page 10: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

Síntesis e

Incorporación de

Puntos Cuánticos en

Matrices Poliméricas

via Polimerización en

Mini-Emulsión:

Desarrollo de una

Nueva Generación de

Sensores de

Hidrocarburos

Síntesis e

Incorporación de

Puntos Cuánticos en

Matrices Poliméricas

via Polimerización en

Mini-Emulsión:

Desarrollo de una

Nueva Generación de

Sensores de

Hidrocarburos

Polymer chain

Particle

Polymer chain

Particle

Composite

Nanocomposite

Polymer

Nanoparticles

+

Page 11: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

Nanocompósitos formados por nanopartículas de Ag/carbono y PMMA

Nanocompósitos formados por nanopartículas de Ag/carbono y PMMA

LATEX PMMALATEX PMMA LATEX NanocompósitoLATEX Nanocompósito

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0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

Time (min)

Ca

pac

ity

of

Ab

so

rpti

on

(g

/g)

.

VA

TT

VE

VC

Polímero de bajo costo para adsorción de hidrocarburos

LI: Materiales Compuestos Base Polimérica

Page 13: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

ESTUDIO TEÓRICO DE AGENTES DE TRANSFERENCIA

EMPLEADOS PARA LA POLIMERIZACIÓN VÍA RAFT,

SIMULADOS A PARTIR DE DFT

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LABORATORIO DE FLUIDOS MAGNETOREOLOGICOS

Desarrollo de fluidos magnetoreologicos con fuerte cambio de viscosidad bajo la aplicación de un campo magnético.

Dr. J.A. Matutes

Estos fluidos encuentran amplia aplicación como sistemas de eliminación de ruido p.ej. en amortiguadores, lavadoras silenciosas etc.

F M : es una suspensión de partículas magnéticas micrometricas en un liquido transportador,

usualmente un tipo de aceite.

Page 15: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

En ausencia de un campo magnético

En presencia de un campo magnético

Fluidos magnéticos

La estabilidad del fluido magnético es superior a los dos años

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Dr. J.A. Matutes

Page 17: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

NanoagregadosMetálicos yMoleculares

Page 18: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

Productos Principales:

* Desarrollo de Nuevas Aleaciones

* Nanopartículas para Refuerzo Mecánico de Aleaciones

* Nanopartículas para Electrocatalizadores en PEMFC

Dr. R. Martínez

Laboratorio de Aleado Mecánico

Molino SPEX

Molino Simoloyer

Page 19: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

Producción y Caracterización

de Materiales Compuestos de Nanotubos de

Carbón y Aluminio

Page 20: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

Reforzamiento de Aleación de Aluminio Mediante Nano-Fibras

El proyecto consiste en el reforzamiento de una matriz de aluminio con pequeñísimas cantidades de elementos adicionales, los cuales al distribuirse uniformemente deben de presentar un tamaño extremadamente fino, del orden de nanómetros.

Se inicide en el aumento de la resistencia mecánica sin alterar la ductilidad natural de la aleación original y la conductividad.

Se ha logrado incrementar la resistencia mecánica del aluminio puro en casi un 100% y de otras aleaciones de aluminio en más del 50%.

Page 21: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

Compuestos Intermetálicos YCo5

Materiales magnéticos basados en SmCo5 se usan en las industrias del Materiales magnéticos basados en SmCo5 se usan en las industrias del automóvil, electrónica y otras varias. YCoautomóvil, electrónica y otras varias. YCo55 podría ser una altenativa competitiva. podría ser una altenativa competitiva.

Aplicaciones:

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Nanopartículas de ZnFe2O4

Page 23: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

Otras nanopartículasOtras nanopartículas• Sílica• Alúmina• Nanotubos de carbono• Óxidos de níquel • Arcillas• Ferritas magnética• CdSe

• Sílica• Alúmina• Nanotubos de carbono• Óxidos de níquel • Arcillas• Ferritas magnética• CdSe

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Biotecnología Aplicada al Beneficio De Minerales

BACTERIA ACIDITHIOBACILLUS FERROOXIDANS (A.f)

RESIDUO DE BIOLIXIVIACIÓN

BIOLIXIVIACIÓN DE MINERALES REFRACTARIOS.- DESARROLLO DE PROCESOS DE BIOLIXIVIACIÓN COMO PRETRATAMIENTO PARA LA RECUPERACIÓN DE ORO Y PLATA DE MINERALES REFRACTARIOS.

BIOFLOTACIÓN.- APLICACIÓN DE BACTERIAS MINERAS COMO REACTIVOS DE FLOTACIÓN EN SISTEMAS DE MINERALES SULFUROSOS COMPLEJOS.

BIOLIXIVIACIÓN DE CONCENTRADOS MINERALES.- ELIMINACIÓN DE ARSÉNICO DE CONCENTRADOS METÁLICOS.

Dr. ERASMO ORRANTIADra. EMMA TERESA PECINA

LI: Beneficio de Minerales

Page 25: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

LIXIVIACIÓN DIRECTA DE ESFALERITA (ZNS).- DESARROLLO DE UN PROCESO ALTERNATIVO A LA TOSTACIÓN PARA LA RECUPERACIÓN DE ZINC.

Capa de azufre

elemental

50 μm

Núcleo no reaccionado

de ZnS

PRETRATAMIENTO OXIDANTE DE MINERALES REFRACTARIOS.- EVALUACIÓN DE LOS FACTORES MINERALÓGICOS EN EL PRETRATAMIENTO DE MINERALES REFRACTARIOS DE ORO Y PLATA CON OZONO.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

% R

ecup

erac

ión

Con O3 Sin O3

72 Horas

Oro

Plata

OZONACIÓN-CIANURACIÓN

Dr. ERASMO ORRANTIADra. EMMA TERESA PECINA

LI: Beneficio de Minerales

DESARROLLO DE GEO-POLIMEROS.- Uso de minerales natrales (Zeolitas) para la generación de alternativas del cemento

Page 26: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

TiN, AlN, ZrN4

Equipo para Ion Sputtering

Deposición Química en Fase Vapor Asistida por Aerosol (AACVD)

ZnO, TiO2, ZrO2, SnO2

Dr. M. Miki, Dr. A. Duarte, Dr. J. González

Películas Delgadas:

Page 27: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

Materiales Antibacteriales:Recubrimientos delgados fotocatalíticos en base a TiO2 con propiedades autolimpiables, decontaminantes, desinfectantes.

Recubrimiento de: vidrios, losetas, vajilla, sanitarios.

Bacterias irradiada sobre TiO2

Bacterias irradiadas sin TiO2

Bacterias irradiada sobre TiO2

Bacterias irradiada sobre TiO2

Bacterias irradiadas sin TiO2Bacterias irradiadas sin TiO2

Pared celular atacada por TiO2Pared celular atacada por TiO2

Películas Delgadas Antibacteriales como Recubrimiento para Cerámicos Estructurales

Page 28: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

Aplicaciones:

Materiales Resistentes a Desgaste

Herramientas de Corte

Resistencia a Corrosión

Semiconductores

Materiales para Electrolitos Sólidos (SOFC)

Óxidos Magnéticos Diluidos

Películas Delgadas:

Page 29: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

Inhibidores dela Corrosión

Page 30: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008
Page 31: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

Fármacos, Alimentosy Agroquímicos

Page 32: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

Simulación computacional de la estructura y propiedadesmoleculares de compuestosantichagásicos unidos afullerenos

Fondo Sectorial SALUD-CONACYT

Page 33: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

Simulación Computacional de la

Estructura y Propiedades

Moleculares de Flavonoides de

Manzana Unidos a Fullerenos y Nanotubos

de Carbono

Page 34: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

Simulación computacional de la estructura y propiedades moleculares de precursores de esteroides obtenidos a partir de papa

• Fondo Sectorial SAGARPA • Simulación computacional de la

estructura y propiedades moleculares de solanina y solanidina

Page 35: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

Estudio Computacional de la Estructura y Propiedades Moleculares de Derivados del C60 de uso en Nanomedicina

• Descubrimiento de los derivados de C60 solubles en agua de aplicación en nanomedicina

• Caracterización molecular computacional de derivados de fullerenos sintetizados recientemente.

• Determinación de estructura, propiedades moleculares, características espectroscópicas (IR, UV, NMR) y reactividad química.

• Teoría de los funcionales de la densidad (DFT).

• Espectros IR, UV Y NMR.• Resultados de distintas propiedades

eléctricas, magnéticas y ópticas.• Estudio de la reactividad química de

las moléculas estudiadas para determinar sus sitios activos de reacción.

Figura 1.

Page 36: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

Modelado computacional de la estructura y propiedades moleculares de compuestos antituberculosos unidos a fullerenos y nanotubos de carbono

Page 37: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

CatálisisNanomolecular

Page 38: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

NANOCATALIZADORES

HAS-MoSxCyHAS-MoSxCy

(High Adsorptive Sulfur)(High Adsorptive Sulfur)

Page 39: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

CIMAV

Nanoestructuras Cataliticas de SMT para:Eliminación de Azufre del Petróleo Electrocatalizadores tolerantes de S y CO en Celdas de Combustible.

10 nm10 nm

Co/MoS2 (300 m2/g)Ru>d> 2.5 nm

RuS2

Pt

LI: Materiales Catalíticos Nanoestructurados

Page 40: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

(Ca

taliz

ado

r)

H2, CO, CO2, H2O

CH4 H2O

OMM regenerado

OMM reducido

H2

Reactores de lecho fluidizado

CH4 + MeO → CO + 2H2 + Me

H2O + Me → MeO + H2

El Proceso POX-MEO para la Producción de Hidrógeno

LI: Materiales Catalíticos Nanoestructurados

Dr. ALEJANDRO LOPEZInstitutional Fuel Cells Program

Page 41: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

FotocatálisisModificación de TiO2 para activación con luz visible

Dr. ALFREDO AGUILAR

LI: Materiales Catalíticos Nanoestructurados

Page 42: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

Reactor Fotocatalítico tipo Medusa

- Diseño de un fotocatalizador nanoestructurado activado con luz UV-Vis- Estudio de estabilidad del recubrimiento en condiciones extremas- Diseño de un direccionador de estructura de bajo costo

-Activo durante las horas de sol

- Programación de trayectorias

LI: Materiales Catalíticos Nanoestructurados

Page 43: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

NanoelectrónicaMolecular y

Nanobiosensores

Page 44: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

Cuando el fluoroforo y el interruptor están unidos la sonda es obscura, pero cuando hibridan con la cadena de DNA que contenga la secuencia blanco fluorescen brillantemente.

FAROS MOLECULARES

Page 45: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008
Page 46: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

TAMU

Estudio por Dinámica Molecular de monocapas autoensambladas de moléculas orgánicas sobre superficies metálicas

Page 47: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

Desarrollo de Sensores y Dispositivos basados en Nanotecnología

Matriz hinchada por hidrocarburo en fase líquida o gas

Fundamento Eléctrico Fundamento Óptico

Fundamento Químico

Superficie Quimiluminiscente

PartículasConductoras

MatrizPolimérica

LI: Materiales Compuestos Base Polimérica

Dr. Alfredo Márquez

En presencia

de gases específicos

Page 48: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

Desarrollo de Materiales Nanoestructurados base Carbónpara almacenamiento de Hidrógeno

Dr. ALFREDO AGUILARDr. ALEJANDRO ROBAU

LI: Materiales Catalíticos Nanoestructurados

Sample N2 Area BET H2

(m2/g) (wt%)

Na-4-N-150 1019 1.46Na-4-N-250 1851 2.14Na-4-N-375 2252 2.42Na-4-N-500 1647 1.8K-4-N-150 1785 2.71K-4-N-250 3081 2.67K-4-N-375 2080 2.63K-4-N-500 2376 2.71

10 m

5 nm

Características típicas de TMC sintetizados en CIMAVÁrea superficial de hasta 2,800 m2/gDiámetro de poro 5 Å

Page 49: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

Efoliación y ensamble arcilla/Nanopartículas para almacenamiento de hidrógeno

+ Nanopartículas de Sílice

Arcilla intercalada (montmorillonite) con separación entre láminas de 12 nmÁrea superficial de 550 to 610 m2/g, lo que indica exfoliación total

LI: Materiales Catalíticos Nanoestructurados

Page 50: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

Nuevos Materials Meso/Nanoporosospara aplicaciones en Catálisis

Sensores, Adsorción de Gases….

LI: Materiales Catalíticos Nanoestructurados

Page 51: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

Materiales nanoestructurados para Cátodos de baterías de ion LitioObjectivos:

Investigación sobre nuevos métodos para sintetizar materiales LiMn2O4 para la integración de baterías de ion Litio on Li-ion batteries

Dr. FRANCISCO ESPINOSA – Dra. LORENA ALVAREZ

5 m 2 m

LiMn2O4 Sol-Gel

2 m

LiMn1.5Ti0.5O4 Sol-Gel

- Caracterización estructural por XRD y TEM

- Caracterización de la estructura electrónica por Electron Energy Loss Spectroscopy (EELS)

- Caracterización Electroquímica por voltametría cíclica y Espetroscopía de Impedancia

- Cálculos “ab initio” de la Estructura Electrónica

LI: Materiales Catalíticos Nanoestructurados

Page 52: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

Semiconductores Orgánicos para Nanoelectrónica y NANOMELFOS

Page 53: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

DFT Teóricay Conceptual

Page 54: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008
Page 55: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

Nanotecnología Computacional (CAN)• Diseño de Nanomateriales con Ayuda de Computadoras

• Caracterización Computacional de la Estructura Molecular de los Nanomateriales

• Predicción de los Espectros IR, Raman, UV-Vis y RMN de las Nanoestructuras

• Determinación de las Propiedades Eléctricas y Magnéticas de los Nanomateriales

• Simulación Computacional de las Propiedades Termoquímicas de los Nanomateriales en Fase Gaseosa, Sólida y Solución

• Análisis de la Reactividad Química de los Nanomateriales

• Simulación de Procesos Químicos y Físicos de Nanoestructuras

Page 56: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

LI: Simulación Computacional de Materiales y Procesos

Simulación Computacional deEstructura Molecular y Propiedades

Determinación Computacional de:

- Potenciales de ionización- Electronegatividad- Energía de disociación de enlaces- Calor de formación- Mapas de potencial electrostático- Espectro IR- Espectro UV- Espectro RMN- Propiedades Eléctricas y Magnéticas- Reactividad de Moléculas y nanoestructuras -Simulación de los procesos físicos y químicos que involucran nanoestructuras

Proyectos

1) Nanotecnología Computacional Computer Aided Nanotechnology (CAN)

2) La investigación de la estructura y propiedades de fármacos

3) Simulación de nuevos materiales fotovoltaicos

4) Simulación computacional de reacciones inductriales

Los métodos utilizados son: ab initio; Semiempiricos; Funcionales de la densidad (DFT)

Dr. DANIEL GLOSSMAN

Programa Institucional de Nanotecnología

Page 57: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

Estructura Electrónica de Materiales Técnicas i) Espectroscopía de Pérdida de Energía de Electrones (EELS) ii) Cálculos ab initio de estructura electrónica con códigos: Wien2k, CASTEP

- Propiedades eléctricas y ópticas de nano cristales de SnO2 dopado con Sb y Mo

Líneas de Investigación

- Efecto del dopado en estructuras nanométricas de LiMn2O4 en su desempeño como cátodo de baterías secundarias ion-litio (Proyecto FOMIX aprobado)

- Ferromagnetismo en películas delgadas de óxidos semiconductores dopados c/metales de transición

- Cambio en la Estructura Electrónica Durante la Transición Ferroeléctrica de BaTiO3 dopado con Sr, Pb.

0 5 10 15 20

Energy Loss (eV)

b)

Inte

nsity

(a.u

.)

Calculado (Wien2k)

a) Experimental (EELS)

LI: Simulación Computacional de Materiales y Procesos

Dr. FRANCISCO ESPINOSA

Page 58: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

B11

2

B2

3

5

B56

7

B6

8

9

Simulación de Procesos Químicos LI: Simulación Computacional de Materiales y Procesos

Dr. ALEJANDRO LOPEZ

Page 59: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

Nanomateriales paraAlmacenamiento y

Conversión de Energía

Page 60: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

Simulación Computacional de la Estructura y

Propiedades Moleculares de NANOMELFOS

********Nanomateriales Emisores

de Luz y Fotovoltaicos Orgánicos

Page 61: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

• Nanomateriales para dispositivos fotovoltaicos orgánicos (OPVs)

• Electroluminiscencia orgánica – (OLEDs)

• Baterías de iones de litio-polímeros

• Membranas de intercambio protónico para celdas de combustible (PEM Fuel Cells)

Page 62: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

Simulación computacional de la estructura y propiedades moleculares de nanomateriales potencialmente

útiles para la

fabricación de celdas solares y dispositivos fotovoltaicos

Page 63: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

La mayoría de las celdas solares usadas en las aplicaciones terrestres son celdas solares mono o policristalinas cristalinas de silicio. Sin embargo, no es posible esperar una reducción drástica del coste de la celda y el aumento en la eficiencia de la conversión usando los materiales y las estructuras de las celdas solares convencionales. Por otra parte, se predice en el futuro cercano una escasez del silicio de gran pureza debido a los requisitos de la industria de la microelectrónica. Por lo tanto, es necesaria la investigación y el desarrollo de celdas solares con coste de producción bajo, alta eficiencia de la conversión y un bajo consumo de la materia prima.

Page 64: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

Un concepto importante para alcanzar esta meta es utilizar materiales nanoestructurados en lugar de los materiales en bulto. Las motivaciones para emplear nanoestructuras en las celdas solares se dividen en gran parte en tres categorías: 1.- Para mejorar el funcionamiento de las celdas solares convencionales. 2.- Para obtener una eficiencia relativamente alta de la conversión a a partir de materiales baratos con bajo coste de producción y bajo consumo de energía.3.- Para obtener una eficiencia de la conversión mayor que el límite teórico para la celda solar convencional de juntura p-n.

Page 65: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

• Semiconductores orgánicos

• Buena procesabilidad• Bajo costo

APLICACIONESOPTOELECTRÓNICAS

POLÍMEROS CONJUGADOS

FULLERENOS

Page 67: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008
Page 68: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

N

C12H25O

C12H25O

Me

C60-3PV

ITO Al

Photocurrent

h

e-

e-

e-

e-

Page 69: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

El óxido de zinc (ZnO) tiene un gran potencial de aplicación debido a sus diversas características físicas y químicas. La amplia brecha de energía de 3.2 eV lo hace muy conveniente para los dispositivos optoelectrónicos, incluyendo detectores UV, los fotocatalizadores, los diodos laser y los dispositivos electroluminiscentes (LEDs).

Page 70: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

En el siglo XXI estamos observando una gran revolución en la manera en que la información se muestra electrónicamente. Las pantallas electroluminiscentes orgánicas basadas en OLEDs sobre substratos rígidos o flexibles están llamadas a desempeñar un papel significativo o quizás fundamental en el área de las pantallas de panel plano.

Page 71: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

Química Computacional de la Estructura y Propiedades Moleculares de Polímeros Conjugados Electroluminiscentes

Page 72: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

Las baterías de iones de litio-polímeros son uno de los grandes éxitos de la moderna electroquímica de los materiales. Su ciencia y tecnología han sido extensamente reportadas.

Page 73: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

Sin embargo, para las nuevas generaciones de las baterías recargables de iones de litio-polímeros, no solamente para los artículos de consumo electrónicos, pero especialmente para el almacenaje y el uso de energía limpia en vehículos eléctricos híbridos, es necesario el desarrollo de nuevos materiales. Una camino que ya se está abriendo es el del uso de nanomateriales para este tipo de baterías.

Page 74: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

Existe un gran consenso en que las celdas de combustible que utilicen membranas de intercambio protónico basadas en electrolitos poliméricos jugarán un papel muy importante como fuente de energía en un futuro cercano. Las celdas de combustible proveerán energía para automóviles y camiones, electricidad para dispositivos, y permitirán el calentamiento y enfriamiento de casas y comercios.

Page 75: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

La membrana de intercambio protónico es el componente clave de una celda de combustible, debido a que solamente las membranas extremadamente estables pueden soportar el medio físico y químico agresivo, que incluye catalizadores basados en metales nobles, temperaturas que pueden exceder los 100°C, combustibles agresivos y sus productos de oxidación parcial, oxidantes agresivos y la formación de radicales altamente reactivos.

Page 76: Visita Grupo VITRO Lunes 14 de Abril de 2008

El alto costo y la baja calidad ambiental de los polímeros fluorados que se utilizan generalmente en las membranas de intercambio protónico de las celdas de combustible, hacen urgente la necesidad de desarrollar nuevos polímeros para este uso. Los estudios teóricos y computacionales pueden ser de gran ayuda para proveer a los experimentalistas de ideas acerca de las posibles rutas de degradación, y así probar y corregir los modelos relacionados con la reducción de actividad, al mismo tiempo que servir de guía para la síntesis de nuevos nanomateriales poliméricos.

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Baterías de Iones de Litio-Polímeros

Electroluminiscencia Orgánica - OLEDs

Celdas de CombustiblePEM

Fotovoltaica OrgánicaOPVs

Nanomateriales para Almacenamiento y

Conversión de Energía

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Consorcio de Nanotecnología CONACYT

Propuestas de investigación y desarrollo tecnológico con grupos industriales privados como:

• DESC• MABE• GCC• IMSA• COMEX

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COMEX• Modelado computacional de nuevos

cromóforos para su utilización en pinturas

• Simulación computacionalde las constantes de velocidad y lasrelaciones de reactividad de diferentes monómeros de uso frecuente en la industria de pinturas

• Simulación computacional de la solubilidad del complejo Co[(Etilendiamino) (2 Etilhexanoato)2]

en una mezcla de disolventes

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PROLEC

• Búsqueda del estado del arte en nanotecnología con posibles aplicaciones a transformadores eléctricos de potencia

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Convenios con instituciones académicas de USA

• UT – Austin

• SUNY – Albany

• Arizona State University

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• Optoelectrónica y Nanofotónica

• Sensores Químicos

• Nanoestructuras de Carbono

• Nanopartículas, especialmente para su aplicación en procesos metalúrgicos

• Simulación Computacional de Nanoestructuras

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The University of Texas at Austin• Desarrollo de nuevos materiales para celdas de combustible

• Nanotecnología computacional

• Caracterización mecánica y microestructural de nanocompósitos basados en aluminio

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CINT Users Workshop, Albuquerque, NM, January 2006

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Maestría y Doctorado enCiencia de Materiales - Orientación Nanotecnología

• Introducción a la Nanotecnología• Introducción a la Nanobiotecnología• Aplicaciones de la Nanotecnología

Computacional• Ciencia y Tecnología de los

Nanocompuestos• Química Computacional para

Nanotecnología• Química Supramolecular• Nanoelectrónica Molecular

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De los 36 estudiantes graduados durante el 2007 y lo que va del 2008, el 80% de los mismos, esto es, 29 estudiantes han presentado una Tesis de Maestría o Doctorado relacionada con alguno de los Temas de Investigación en Nanotecnología desarrollados en el CIMAV.

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Muchas gracias por su atención !!!

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Dr. Daniel Glossman-MitnikCoordinador Responsable del Programa

Académico Institucional de NanotecnologíaTeléfono: (614) 4391151

Secretaria/FAX: (614) 4394852

Correo electrónico: [email protected]

Página WEB : http://www.cimav.edu.mx