Producción Unidad de Estudio y Caracterización de Materiales

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    Microscopía de Efecto Túnel para la Caracterización de Nanoestructuras
    (2020-10-29) Vitti, Javier Oscar; Mendoza, Sandra Marina
    El microscopio de efecto túnel (Scanning Tunneling Microscope o STM, en inglés) es un instrumento diseñado para obtener imágenes con resolución atómica de superficies de materiales conductores. En esta técnica, una pequeña punta metálica se aproxima a la superficie de un material hasta una distancia del orden de los angstroms, de tal manera que si se aplica una diferencia de potencial se establece una corriente eléctrica débil por efecto túnel. A medida que la punta recorre la muestra, se obtiene información de la densidad electrónica de los estados de la superficie. Luego, a partir de esa información se consigue generar una imagen. En este trabajo se presenta el funcionamiento del microscopio de efecto túnel y las ventajas que ofrece para el estudio de nuevos materiales basados en óxidos mixtos y estructuras complejas orgánico-metálicas. El mismo, se enmarca dentro de la beca de Estímulo a las Vocaciones Científicas del Consejo Interuniversitario Nacional, Convocatoria 2019.
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    Diseño de nanoarcillas aniónicas y sus óxidos mixtos para ser aplicados en tecnologías específicas de interés regional
    (2018-01-01) Mendoza, Sandra; Cirivello, Mónica
    Tanto en la provincia de Santa Fe como en la de Córdoba, se replican problemáticas ambientales comunes a otras regiones del país, como son la contaminación de recursos hídricos por la actividad agroindustrial, además de la presencia de forma natural de oxianiones, como arsénico y la producción de biomasa residual originada por procesos industriales. Para el tratamiento de dichas problemáticas, se podrían emplear materiales de características específicas, tales como los Hidróxidos Dobles Laminares. Los mismos pertenecen al grupo de las nanoarcillas, que poseen propiedades características en función de su composición. La ingesta sistemática de arsénico produce lesiones permanentes en el organismo que pueden derivar en cáncer. Estructuras estables de Oxi/Hidróxidos de MgAlFe con propiedades adsorbentes son adecuadas para la remoción de oxianiones de arsénico en aguas subterráneas y superficiales. Los fenoles residuales del uso de químicos en las actividades agropecuarias pueden degradarse por acción de catalizadores con Fe en su composición, más un oxidante verde como el H2O2. Del mismo modo, el glicerol, subproducto de la fabricación de biodiesel, biocombustible que se genera a partir de materia prima renovable, puede aumentar su valor por catálisis básica, transformándose en emulsionantes o precursores de policarbonatos. El presente proyecto tiene por objetivo definir la tecnología apropiada a través del diseño de materiales sólidos con propiedades adsorbentes y catalíticas para encontrar propuestas eco-compatibles a los problemas planteados. Estos materiales funcionalizados y aplicados en los procesos expuestos serán sintetizados en la Facultad Regional Córdoba, y serán caracterizados por medio de los equipos de detección de composición, morfología y topografía de la Facultad Regional de Reconquista.
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    Preparación y caracterización de films delgados para aplicabilidad en sensores y dispositivos electrónicos
    (2018-01-01) Mendoza, Sandra; Palumbro, Felix
    El estudio y comprensión de fenómenos a escala nanométrica ha tenido un gran auge en las últimas décadas, principalmente gracias a los avances tecnológicos y el desarrollo de instrumental que permite el estudio y manipulación de la material a nivel atómico y molecular. A esta escala, los fenómenos de superficie cobran particular importancia y su entendimiento es crucial para el desarrollo de materiales avanzados. En la industria electrónica, la tecnología del Silicio está llegando a sus límites físicos con los cual es necesario un cambio en la nueva generación de dispositivos. La tendencia en incluir nuevos materiales y nuevas arquitecturas. Sin embargo, la gran cantidad de defectos en la interfaces semiconductor-dieléctrico, y en las capas dieléctricas, afectan la electrostática de los dispositivos y en consecuencia su performance. Además, la presencia de defectos afecta el tiempo de vida de los dispositivos y su estadística de ruptura. Se pretender desarrollar modelos de fallas de dispositivos semiconductores (transistores MOSFET, capacitores MOS y MIM) que reflejen la física de degradación mediante el estudio del tiempo de conmutación, y transferencia de calor del camino percolativo que defina la ruptura. En este contexto, el presente proyecto propone estudiar: (i) deposición de films de materiales poliméricos híbridos cristalinos llamados Metal Organic Frameworks (MOFs) (ii) crecimiento de films epitaxiales de óxidos metálicos por métodos químicos / y dieléctricos de alta constante, (iii) caracterización de los materiales para nano- y microelectrónica. En particular, se destaca en la implementación de herramientas avanzadas de caracterización de eléctrica para determinar la distribución de los defectos en estructuras MOS (metal-oxido-semiconductor) con semiconductores de alta movilidad. Se pretende combinar las capacidades disponibles en distintas Facultades Regionales de la UTN, contribuyendo a la descentralización de las tareas de investigación en el país y al aprovechamiento conjunto de la infraestructura disponible en las sedes de los integrantes del equipo de trabajo.
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    Determinación de propiedades elásticas de piezas poliméricas construidas por impresión 3D, sometidas a flexión
    (2020-07-24) Stechina, Darío; Mendoza, Sandra; Martin, Héctor; Maggi, Norberto Claudio; Piovan, Tulio
    El procedimiento de Modelación por Deposición de Filamento (MDF) polimérico es una de las variantes de mayor repercusión en el conjunto de tecnologías de construcción aditiva, usualmente llamadas impresión 3D. La irrupción de máquinas de bajo costo y la continua mejora de la calidad y resistencia de los polímeros empleados, exige estimar la vida útil y performance de las piezas impresas. Por ello, este trabajo analiza el desempeño mecánico ante esfuerzos de flexión de polímeros que típicamente se emplean en la construcción aditiva. En particular se evalúa, a través de experimentos diseñados “ad-hoc” el módulo de elasticidad a flexión en probetas de Poli Ácido Láctico (PLA), Nylon y Poli-estireno de Alto Impacto (HIPS), en función de diversos factores de variabilidad, entre los que se cuentan la dirección de trazado en cada capa (ángulo de deposición), la orientación de impresión de la pieza, la presencia de aditivos colorantes en los polímeros y la velocidad de impresión. Se encontró que todos los factores de variabilidad estudiados, modifican significativamente el módulo de elasticidad a la flexión. Analizando la orientación de los filamentos en los tres materiales, se determinó que la técnica MDF produce piezas anisótropas. El mayor valor del módulo de elasticidad se logra cuando la dirección de todos los filamentos coincide con la dirección de los esfuerzos principales. A su vez la coloración de los materiales en crudo tiene influencia significativa como también la dirección en la que se elabora la impresión. También se comprobó que el módulo de elasticidad disminuye al aumentar la velocidad de impresión.
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    Boron Removal from Aqueous Solutions by Synthetic MgAlFe Mixed Oxides
    (2019-05-22) Heredia, Angélica; M. de la Fuente Garcia - Soto; Narros Sierra, Adolfo; Mendoza, Sandra; Gómez Ávila, Jenny; Cirivello, Mónica
    The boron removal capacity from an aqueous solution using MgAlFe mixed oxides from layered double hydroxides (LDH) was studied. They were synthesized by the coprecipitation method at 70 °C and were characterized as potential filter materials. The Fe3+ analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy and UV–visible diffuse reflectance showed their tetrahedral and octahedral coordination. Scanning electron microscopy micrographs and thermogravimetric and differential scanning calorimetry analysis evidenced the presence of clusters and particles aggregates and decreased dehydroxylation temperature when the iron content increased. Mixed oxides and boron solution in a ratio of 20:1 Mg/B were put in a batch reactor at different contact times. The borate removal process was due to the memory effect of the mixed oxides and superficial adsorption by electrostatic attraction. This fact is directly related to the specific surface area, Fe content, and surface charge. The maximum boron removals were achieved with the CS25 and CS50 samples with values higher than 85%.
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    Compared arsenic removal from aqueous solutions by synthetic mixed oxides and modified natural zeolites
    (2019-05-09) Heredia, Angélica; Gómez Ávila, Jenny; Vinuesa, Ariel; Saux, Clara; Mendoza, Sandra; Garay, Fernando; Cirivello, Mónica
    Layered Double Hydroxides of Mg–Al–Fe and their mixed metallic oxides of high specific surface area were synthesized by the coprecipitation method. A natural zeolite from a regional quarry with high clinoptilolite content was conditioned and modified. Initially, an acid treatment was applied and subsequently Fe(III) was incorporated by the wet impregnation method. Then the prepared solid materials were characterized by XRD, N2 adsorption–desorption at 77 K, SEM, DRS UV–Vis, and MP-AES to determine their physicochemical properties. Finally, the solid materials were evaluated as adsorbents for arsenic removal in water. The tracking of As and its species concentration at trace levels was carried out by cathodic stripping Square-wave voltammetry, which has proved to be a highly selective and sensitive electrochemical method. High levels of effectiveness in terms of removal were achieved, particularly with the natural zeolites and mixed oxides of highest iron content.
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    Desarrollo de un Instrumento de Medición de Ángulo de Contacto
    (2019-09-26) Vitti, Javier Oscar; Zorzon, Brian Joel
    La medición de ángulo de contacto es una técnica eficiente y ampliamente utilizada para evaluar la hidrofobicidad, adhesión y tensión superficial de una superficie sólida. En este trabajo se muestran resultados acerca del diseño y construcción de un instrumento de bajo costo para mediciones de ángulo de contacto. Incluye el modelado de las piezas constitutivas y el desarrollo de una aplicación por software para el análisis de los datos experimentales. Los diseños de las piezas fueron realizados en el software Autodesk Inventor 2018 y la mayor parte de ellas se fabricaron utilizando una impresora 3D, basada en el método de Modelación por Deposición de Filamento (MDF). La aplicación para realizar las mediciones de ángulo de contacto se desarrolló desde la base del software Mathematica 11.2. Este trabajo se enmarca dentro de las actividades de apoyo a la investigación científica que se llevan adelante en la F.R. Reconquista.