edición especial nanociencia y nanotecnología 2

El silicio amorfo hidrogenado (a-Si:H) surge como un material prometedor en la industria fotovoltaica gracias a su alto coeficiente de absorción y a su bajo costo de producción. En este trabajo se estudiaron las propiedades ópticas y eléctricas de películas de a-Si:H dopadas tipo p y tipo n tales como: transmitancia, coeficiente de absorción, conductividad, energía de activación y espesor. Dichas películas se fabricaron mediante la técnica Depósito Químico en fase Vapor Asistido por Plasma (PECVD, por su sigla en inglés) a baja frecuencia con una temperatura de sustrato de 300 °C, variando el flujo de hidrógeno y de los gases dopantes. La caracterización de las películas se hizo mediante las técnicas de caracterización eléctrica, transmisión óptica y elipsometría UV – Visible. Los resultados muestran que el silicio amorfo hidrogenado es una buena alternativa para la fabricación de dispositivos fotovoltaicos.

Las vacunas son productos biológicos que se deben conservar entre 2˚ y 8 ˚C, de lo contrario van perdiendo acción hasta llegar a inactividad total. Buscando mejorar la vida útil de las vacunas cuando requieran transportarse a lugares apartados, se ha propuesto utilizar un sistema móvil de refrigeración monitoreada (SMRM) que usa un nanocompuesto de matriz polimérica reforzado con grafeno. Esto mejora la velocidad de enfriamiento o calentamiento en dispositivos eléctricos, electrónicos y térmicos. Dicha mejora pretende asegurar que las vacunas transportadas en el SMRM tengan menor exposición a temperaturas por fuera de las especificadas, permitiendo que el producto tenga mayor eficacia que el transportado con sistemas comerciales. Finalmente, al lograr una velocidad de enfriamiento de 1,54 (˚C/min) y un consumo energético de 6,67 W/h, se evidencia una mejora importante, que comparándolos con el sistema comercial genera el equivalente a 200 % mayor velocidad de enfriamiento y 41 % menor consumo energético.

En este artículo se investiga teóricamente la dispersión Raman de electrones en puntos cuánticos piramidales. Se reporta la sección transversal diferencial Raman electrónica de Raman usando los estados cuánticos determinados analíticamente dentro de la aproximación de masa efectiva. Las características de la sección transversal diferencial Raman se discuten en términos de su dependencia de los cambios de la geometría de punto cuántico.

Se investigaron los parámetros de reactividad del grafeno extendido (grafeno negro con simetría D2h) y el nitruro de boro (h-BN) (grafeno blanco con simetría C2v), ambos con dimensiones de 1.0 nm2, usando la teoría del funcional de la densidad (DFT) combinada con la metodología HCTH/GGA/DNP. Para la estabilidad estructural se consideró el criterio de obtención de autovalores positivos de la matriz hessiana. Para obtener los parámetros de reactividad (potencial químico, dureza química, gap e índice electrofílico) se consideraron los orbitales moleculares HOMO y LUMO; además, se reportan la densidad de estados molecular (DOS) y las propiedades eléctricas y electrónicas. Los resultados indican que el grafeno blanco es mucho más estable, pero más reactivo que el grafeno negro, debido a los valores obtenidos para la dureza química (1,157 eV y 0,329 eV, respectivamente), el potencial químico (2,39 eV y 3,85 eV, respectivamente) y el gap (2,313 eV y 0,657 eV respectivamente). Los valores del índice electrofílico indican que el grafeno negro podría adsorber sobre su superficie alguna molécula prefiriendo el proceso de fisisorción (ε=0,0 eV), mientras que al grafeno blanco podría tener preferencia por la quimisorción dado que se observan valores diferentes de cero (ε=0,28 eV).

Instrucciones y páginas finales / Revista EIA

NANOCARIBE´2015 NANOCIENCIA Y NANOTECNOLOGÍA EN EL CARIBE COLOMBIANOActualmente los conceptos de Nanociencia y Nanotecnología están directamente relacionados con la creación de materiales útiles, dispositivos y sistemas a través de un control de sus componentes a escala nanométrica, con el objetivo de explotar las nuevas propiedades y fenómenos que emergen a dicha escala para así aplicarlos en importantes sectores de la economía como son la Electrónica, la Energética, la Biotecnología, la Medicina, la Farmacología, el Medio Ambiente, etc. El desarrollo y la producción de dispositivos en cuyo funcionamiento resulta crucial una dimensión de menos de 100 nanómetros (1 nanómetro (nm), equivale a 10-9 metros) está permitiendo obtener materiales con una enorme precisión en su composición y propiedades y se prevén cada vez un mayor número de nuevos nanomateriales.

Se presentan los cálculos teóricos de la energía y la función de onda del estado base y primer estado excitado de un electrón confinado en un pozo cuántico de GaAsAl/GaAs con perfil de potencial tipo Morse usando la aproximación de masa efectiva y el método de función de onda envolvente. Se analizan las transiciones inter-sub-banda de acuerdo a los parámetros que definen la geometría del potencial de Morse para representar la inter-difusión entre los materiales de la barrera y del pozo. Adicionalmente, se presentan los picos de la rectificación óptica no lineal en función de la energía de los fotones incidentes y su resonancia con la energía de transición entre los dos estados. Se aplica un campo eléctrico en la dirección de crecimiento del pozo cuántico y un campo magnético perpendicular a la heteroestructura con el fin estudiar los corrimientos de los picos de la respuesta óptica en el espectro de los fotones incidentes.

Se presentan adelantos recientes en el método de potenciales efectivos para el estudio de nanoestructuras semiconductoras a nivel atomístico. Se demuestra que el esquema de derivación de potenciales efectivos, a partir de cálculos basados en la teoría del funcional de la densidad en la aproximación de densidad local, puede ser extendido a diferentes composiciones y no se restringe a materiales con igual número de aniones y cationes. Se muestra que el método puede ser aplicado a la derivación de potenciales atómicos de impurezas. Los resultados permiten concluir, gracias a la similitud de los resultados obtenidos usando potenciales efectivos y usando formalmente la teoría del funcional de la densidad, que la nueva generación de potenciales son lo suficientemente precisos para su aplicación al estudio de nanoestructuras semiconductoras, en donde el número de átomos supera el límite de los cálculos estándar realizados usando la teoría del funcional densidad.

ZnO thin films have been elaborated using a pulsed laser deposition (PLD) technique onto glass substrate at room temperature. The PLD process is developed in oxygen atmosphere (1*10-1 mbar). The morphology, chemical composition and optical characteristics were studied as function of laser wavelength and laser profile (532 and 1064 nm). Film properties are strongly influenced by the Gaussian profile to flat top shaped laser beam at 532 nm and 1064 nm. At regardless of laser wavelength, films prepared with flat top profile exhibit smooth surface and preferential growth direction (101), it is detected reduction of the density defects like interstitial or vacancies atoms. The optical band gap, the ratio intensity visible/UV fluorescence and peak position are modified in agree with the degradation of film stoichiometry. At regardless of the laser wavelength, the use of Gaussian beam stimulates the highest deposition rate; the surface roughness and clusters density are incremented. Films show a polycrystalline structure (100, 002 and 101). The optical band gap is modified, film stoichiometry is higher than flat top films, in agree with the fluorescence measurements. We demonstrated a simple, fast and low cost setup to elaborate ZnO films with tailored properties. These films could be used to applications in short wavelength optoelectronic devices, optical or electric sensors, also for the elaboration of nanowires using different types of substrates.

Nanopartículas de quitosano modificadas con alginato de sodio (QA) fueron sintetizadas por el método de gelación iónica usando como agente entrecruzante tripolifosfato pentasódico (TPP) con el propósito de evaluar su comportamiento como excipiente de medicamentos. Se prepararon cuatro muestras de partículas (QA1-QA4) con diferentes proporciones del agente modificante alginato (0,5 y 1 mg/mL) y entrecruzante TPP (1,5 y 2 mg/mL), con una concentración fija de quitosano (2,25 mg/mL). Estas nanopartículas fueron suspendidas en buffers biológicos para representar las condiciones de basicidad y acidez del sistema gastro-intestinal humano (pH 7,4 y 1,2 respectivamente). El tamaño hidrodinámico de las nanopartículas fue determinado a través de un análisis de dispersión de luz dinámica (DLS). A partir de estas mediciones se estimó un diámetro hidrodinámico de 152 ± 68 nm para la mejor combinación de quitosano-alginato-TPP. Se realizaron pruebas para medir la capacidad de encapsulación y liberación controlada de medicamentos de las nanopartículas sintetizadas usando rodamina-B como trazador. A partir de esta evaluación se observó una capacidad de encapsulamiento del 52 % y valores de liberación de la molécula trazadora del 36 % (pH 7,4) y 46 % (pH 1,2), sugiriendo así el potencial de estas nanopartículas para aplicaciones biomédicas.

Phenolic compounds are of great interest for the food industry, in particular due to their antioxidant capacity. Nevertheless, their relevance as bioactive substances is often hindered by poor stability and solubility. Phenolic compounds can be encapsulated for that better maintaining their bioactivity. In this work, we explore an alternative for the encapsulation of phenolics using zein (Z), a food-grade biopolymer, as the carrier material. In particular, gallic acid (GA) and naringenin (NAR) were homogeneously incorporated in ultrathin zein fibers by means of a simple one-step electrospinning process. Morphology, cargo stability and cargo-carrier molecular interaction were studied. The phenolics release behavior was analyzed in aqueous media at different pH conditions. Pure Z fibers present a ribbon-like structure of variable dimensions, characteristically ranging between 230 – 396 nm in width up to 0.8 μm. Incorporation of the antioxidants did not visibly affect this morphology. Loading values were 4.93 ± 0.15% (GA) and 5.12 ± 0.60% (NAR). Phenolic loadings remained stable for the period observed (~3 months) at room storage conditions. Release studies revealed a burst release trend with a cumulative release threshold minimum for pH 2 and maximum for pH 7. Results show that this is a promising approach for phenolic compounds encapsulation.

Páginas preliminares de Revista EIA / Edición especial Nanociencia y Nanotecnología