Investigación
Una parte importante de mi investigación es la química del estado sólido en materiales inorgánicos que es una de las herramientas utilizada en los nuevos estados de la materia condensada afiliada a la cristalografía, equilibrios termodinámicos, en materiales cerámicos y metálicos asociados con las interacciones eléctricas, magnéticas, electromagnéticas, electro ópticas, magneto resistentes y ópticas. Mi plan involucra la síntesis cuidadosa en las condiciones de cristalización. Este tratado se realiza en cristales de diferentes tamaños: microcristalino, policristalino y nanocristalino. El objetivo es controlar las impurezas en los cristales y así poder estudiar el cambio de su comportamiento físico y químico.
Como consecuencia de estos estudios estoy colaborando con varios grupos de investigación. Detallo los temas en lo que actualmente desarrollo la cooperación con colegas nacionales e internacionales.
Contenido:
-Superconductividad en materiales cerámicos e intermetálicos.
Esta enfocado en entender como las impurezas influyen en los estados electrónicos y sus propiedades superconductoras. Un ejemplo el modo en que la superconductividad se destruye con un desorden magnético. Las impurezas en la forma que afectan los estados electrónicos en las propiedades superconductoras es desordenandolos en una forma no trivial. Los materiales superconductores que estamos trabajando son:
Cerámicos:
Y1:2:3 con impurezas variando los porcentajes 0.05-30% de Y2:1:1, CeO2, Pt a escala nanométrica y rutanatos.
Camaradas: Prof. Philippe Odier, Prof. André Sulpice, Institut Néel, Matière Condensée et Basses Températures, MCBT, Centre National de la Recherche Scientifique, CNRS, Grenoble, Francia. Prof. Xavier Chaud, Prof. Eric Beaugnon de Consortium de Rechercher pour L’Émergence de Technologies Avancées, CRETA, Centre National de la Recherche Scientifique, CNRS, Grenoble, Fr. M. en C. Adolfo Quiroz, alumno Posgrado de Física Aplicada, Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, BUAP. Prof. J. E. Espinosa de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla.
Intermetálicos:
Sistemas binarios Nb-Zr y Nb-Mo.
Camaradas: Prof. R. De Coss Centro de Investigación y de Estudios Avanzados, CINVESTAV, unidad Mérida, Prof. I. Betancourt del Instituto de Investigaciones en Materiales, IIM, Universidad Nacional Autónoma de México, UNAM.
Trabajos en este tema:
Continuación Superconductividad en ...
-Síntesis de nanopartículas cerámicas y metálicas.
La preparación de nanopartículas en materiales inorgánicos ha atraído en los últimos años mucha curiosidad por las viables aplicaciones que presentan en campos como la física, química, biología, medio ambiente, entre otros. Comúnmente utilizados en vidrios, cerámicas, catálisis, sensores, materiales ópticos, magnéticos, cintas magnéticas, etc. Estamos interesados en deducir la termodinámica y la cinética en la síntesis de estos materiales a escala nanométrica. Las técnicas de síntesis para obtener macrocristales y policristales son la reacción en estado sólido variando la atmósfera, cristalización de fundidos, fusión por arco y alta presión. Participantes: Prof. Henri Noël, O. Tougait Laboratoire de Chimie du Solide et Inorganic Moléculeire, LCIMO, Centre National de la Recherche Scientifique Rennes, Fr. Prof. I. Betancourt del Instituto de Investigaciones en Materiales, IIM, Universidad Nacional Autónoma de México, UNAM. Prof. Philippe Odier, Institut Néel, Matière Condensée et Basses Températures, MCBT, Centre National de la Recherche Scientifique, CNRS, Grenoble, Fr. Q. Julio César Olivares, M. en C. Guillermo Manuel Herrera y M. en C. César Shimizu alumnos Posgrado en Ciencias Químicas, PCQ, Universidad Nacional Autónoma de México. I. Q. Blanca E. Salas, alumna del Posgrado en Ciencias e Ingeniería de Materiales, PCeIM, Universidad Nacional Autónoma de México. M. en C. A. Quiroz alumno Posgrado de Física Aplicada, FCFM, BUAP.
Los métodos de síntesis para obtener las nanopartículas optamos por el sol-gel polimerizando con acrilamida, microondas, hidrotermal, descomposición de precursores organometálicos, espurreo y deposito química de vapor con sus siglas en inglés CVD. Camaradas: Q.F.B. A. Ordoñez, Instituto de Investigaciones en Materiales, IIM, Universidad Nacional Autónoma de México, UNAM. Prof. Philippe Odier, Institut Néel, Matière Condensée et Basses Températures, MCBT, Centre National de la Recherche Scientifique, CNRS, Grenoble, Fr. Prof. Xavier Chaud, Consortium de Rechercher pour L’Émergence de Technologies Avancées, CRETA, Centre National de la Recherche Scientifique, CNRS, Grenoble, Fr. M. en C. G. M. Herrera, M. en C. César Shimizu alumnos Posgrado en Ciencias Químicas, PCQ, Universidad Nacional Autónoma de México. Fís. Selene Rodríguez y Fís. Edgar Rangel alumnos PCeIM, UNAM.
Para estudiar la estabilidad térmica utilizaremos simultáneamente los procesos de análisis termogravimétricos, diferenciales y calorimétricos. Nos interesa conocer las temperaturas en donde se llevan a cabo los efectos de descomposición del material, transformaciones de fases, temperaturas de descomposición, estabilidad térmica, vaporización de sustancias orgánicas, temperaturas de fusión y la cinética de las reacciones.
Trabajos en este tema:
Continuación Síntesis de nanopartículas...
-Magnetismo en materiales intermetálicos y cerámicos.
Otra de las propiedades que nos interesa estudiar son las ferromagnéticas cambiando el tamaño de catión pasamos al desorden en la estructura cristalina. Acomodamos átomos no magnéticos en los lugares donde deben ir los átomos magnéticos.
Cerámicos:
Hemos logrado ese cambio de orden catiónico en su estructura cristalina en el sistema Sr-Fe-(Mo,Re)-O observando que la cinética del material al someterlo a los cambios bruscos de temperatura en el momento de la su síntesis. Logramos cambiar la cinética de reacción para obtener otro acomodo en la estructura cristalina solo cuando las partículas están a escala nanométrica. Observamos diferente comportamiento en policristales. Si son nanocristales el comportamiento magnético es débil. Camaradas: Prof. M. P. Gutiérrez, Facultad de Ingeniería, Universidad Anáhuac, México Norte. Fís. S. Rodríguez, alumna PCeIM, UNAM.
Intermetálicos:
Nuevos sistemas ternarios Ce-Cr-(Ge,Si) de estequiometría 1:1:3. Participante: Prof. Henri Noël, LCIMO, Centre National de la Recherche Scientifique Rennes, Fr.
113-CeCrGe
CeCrGe3
Crystal structure determination :Single crystal data.
Kappa-CCD diffractometer (CDFIX Rennes)
-Propiedades eléctricas en óxidos.
Los metales de transición son importantes por la variedad de propiedades que presentan, nuestro interés son las transición aislante - eléctrico con estructura perovskitas de los materiales Ln-V-O y Ln-Ti-O donde Ln son metales de transición. Camaradas: Prof. Alexander Moewes, Department Physics and Engineering Physics. University of Saskarchewan, Prof. José Jiménez Mier, Instituto de Investigaciones Nucleares y M. en C. G. M. Herrera, alumno PCQ, Universidad Nacional Autónoma de México.
-Efecto catalítico en materiales cerámicos y metálicos policristalinos y nanocristalinos.
El interés de estudiar los catalizadores germinó de la invitación a participar en el Megaproyecto de Nanocatalizadores para el mejoramiento del medio ambiente, conocido por sus siglas PUNTA, perteneciente al Programa IMPULSA establecido por la Universidad Nacional Autónoma de México. Iniciamos con la síntesis y caracterización de CeO2 a escala nanométrica para ser utilizado como soporte, deseamos modificar su superficie, ya que es un aspecto de gran importancia para el desarrollo de nuevas tecnologías. También iniciamos el estudio en metales nobles como el Pt aumentando su área superficial. Camaradas: Prof. Karine Philippot, Laboratoire de Chimie de Coordination, LCC Toulouse, Fr. Fís. E. Rangel, alumno PCeIM, UNAM.
Así como sabemos que el óxido de circonio (ZrO2) es un material importante ampliamente usado en la tecnología de los cerámicos y en catálisis heterogénea. Sus propiedades ácido-base hacen que este material tenga importante aplicaciones en procesos catalíticos tales como isomerización de parafinas, hidrogenación de olefinas, deshidrogenación de alcoholes y otros usos de relevancia tecnológica. Por lo que la zirconia sulfatada (SZ) posee una actividad catalítica ácida única, y su isomerización de hidrocarburo se documenta especialmente para la isomerización del isobutano. Sin embargo, posee un área superficial muy pobre. En este trabajo la zirconia sulfatado se soportará en sílice y en MCM41 para obtener un catalizador con la acidez de SZ y de área superficial uniforme y mayor. Camaradas: Prof. R. Fuentes, Facultad de Química, Universidad Autónoma de Guanajuato. Alejandra Fernández, alumna Facultad de Química de la Universidad Autónoma de Guanajuato,-Ecotoxicidad en materiales nanometálicos en DNA y proteínas solubles en agua.
Nos interesa determinar el peligro de metales a escala nanométrica en el medio ambiente, es por eso que enfocaremos el estudio en la ecotoxicidad de materiales inorgánicos hemos iniciado con la obtención del óxido de cerio nanométrico en medio acuoso que después será cultivado en DNA y proteínas solubles en agua. Iniciamos con el CeO2 a escala nanométrica en medio acuso estudiando la reactividad y toxicidad. Camaradas: Prof. J. Cervini, M. en C. P. Fernández, Instituto de Geografía, UNAM, Prof. Benjamin Gilbert, Lawrence Berkeley National Laboratory.
-Propiedades ópticas en nanocristales.
El diseño de nuevos materiales implica el entendimiento de la estructura cristalina y característica termodinámicas que tienen los materiales, es por eso que si se consigue medir sus propiedades ópticas, es posible llegar a identificar con más exactitud el material y así entender con más detalle su comportamiento físico y químico. Para este propósito estudiamos:
Cerámicos:
Óxido de MNbO3 (M = Li, Na y K) nanométrico, Sistema Sr-Fe-(Mo-Re)-O y compuestos SrMoO3, NaSbO3.
Polímeros:
Geles de: Óxidos de MNbO3 (M = Li, Na y K), Sistema Sr-Fe-(Mo-Re)-O, SrMoO3, NaSbO3. Camaradas: Q. F. B. Araceli Ordoñez, IIM, UNAM. Prof. R. Palomino FCFM, BUAP. Prof. O. G. Morales, Centro de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico, CCADET, UNAM. Prof. S. A. Tomas, CINVESTAV. M. en C. C. Shimizu alumno PCQ, Universidad Nacional Autónoma de México. Fís. S. Rodríguez alumna PCeIM, UNAM.-Nuevos materiales.
Cerámicos:
Solución sólida: (Sr2-xBax)Ca2Cu3O7. Camaradas: I. Q. L. Baños, IIM, UNAM. Q. J. C. Olivares, alumno, PCQ, UNAM.
Sistema AConOx, A = Na y Li; n = 1 y 2. Encontrar el límite de solubilidad. Determinar el polimorfismo según las composiciones preparadas. Camarada: I. Q. B. E. Salas, alumna PCeIM, UNAM.Materiales organometálicos:
-Ru6C(CO)16K: Camaradas: Q. F. B. A. Ordoñez, IIM, UNAM. Prof. J. M. Fernández, Instituto de Química, Universidad Nacional Autónoma de México.
-Estudio de la síntesis de materiales híbridos a base de óxido de valencia mixta en poliacetilenos.
Los poliacetilenos son moléculas que tienen enlaces dobles conjugados, donde los electrones π están moviéndose, pudiendo formar oligómeros. Son los que favorecen las propiedades espectroscópicas del material. Nuestro interés es insertarle a la molécula poliacetilénica metales de transición con valencia mixta. Iniciamos con el óxido de vanadio en colaboración con el Prof. E. Rivera del IIM, UNAM, Prof. Jean Duhame, University of Waterloo, Canadá.
