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En este trabajo de grado se determinaron los modos normales de vibración del compuesto óxido de zinc dopado con cerio (Zn1−xCexO en el intervalo 0 ≤ x ≤ 0.05), el cual fue sintetizado mediante el método sol-gel. Fueron realizadas mediciones en un espectrómetro Raman y posteriormente se clasificaron los distintos modos encontrados en los espectros, aquí se evidenciaron los modos característicos del óxido de zinc tipo wurtzita, así como también una señal correspondiente a un modo activo Raman del CeO2. Se calculó la intensidad integrada de los modos E2low, E2high y LO, y sus respectivas anchuras medias, evidenciando una mayor intensidad en los modos asociados al tetraedro para la concentración x = 0,00. Resumen 1. Introducción 2. Objetivos General Específicos 3. Aspectos teóricos 3.1. Materiales semiconductores 3.2. Óxido de zinc 3.2.1. Estructura cristalina y parámetros de red 3.2.2. Propiedades y aplicaciones 3.3. Modos normales de vibración: vibraciones de una cadena lineal biatómica 3.4. Espectroscopía Raman 3.4.1. Ventajas y aplicaciones de la técnica 3.5. Método sol-gel 3.6. Ajuste multipicos 4. Aspectos experimentales 4.1. Diseño experimental y síntesis de los materiales 4.1.1. Determinación de los pesos de los reactivos necesarios para la síntesis 4.1.2. Procedimiento para la síntesis 4.2. Espectroscopía Raman 4.2.1. Condiciones de medición y equipo utilizado 4.2.2. Proceso de ajuste de los espectros Raman 5. Resultados y análisis 6. Conclusiones Referencias Anexos A. Proceso de síntesis para la serie Zn1 − xCexO 31 A.1. Relación estequiométrica c/n A.2. Peso del cerio A.3. Peso del zinc A.4. Peso del ácido cítrico B. Expresión para el momento dipolar μ C. Espectros Raman Pregrado Físico(a) Trabajos de Investigación y/o Extensión

[ES] La combinación de la plasmónica y la optomecánica molecular está demostrando ser un campo potencialmente prometedor para el desarrollo de sensores de THz integrados que permiten acoplar esta señal a la del espectro visible, proporcionando un nuevo abanico de oportunidades de diagnóstico prácticamente inocuo para el paciente. La espectroscopia Raman es un aspecto clave en este caso, ya que ofrece la posibilidad de detectar la señal resultante del acople de señales. Por ello, el desarrollo de nuevas metodologías experimentales es esencial para generar y caracterizar las estructuras nanofotónicas que compondrán estos detectores de THz. En este trabajo, se han utilizado dos tipos de moléculas para funcionalizar las superficies plasmónicas, las cuales permiten el acoplamiento de señales en estos rangos de frecuencia. Estas son el Biphenil-4-tiol (BPT) y el 5-amino-2- mercaptobenzimidazole (ABIZ), habiendo desarrollado para esta última nueva técnica de funcionalización de superficies. Para generar las estructuras plasmónicas, se han depositado nanopartículas (NPs) de oro en la superficie de estructuras litografiadas mediante dos metodologías, siendo una de ellas una nueva técnica de transferencia de NPs que se ha denominado \textit{micro-contact printing}. Estas estructuras han sido caracterizadas con éxito mediante distintas técnicas. También se ha ensamblado un nuevo setup experimental para realizar Espectroscopia Raman mejorada por guía de ondas (WERS), lo cual es importante para simular las condiciones de guiado de la onda, así como para caracterizar dichos circuitos. Por ultimo, se han realizado simulaciones para determinar posibles estructuras plasmónicas nuevas que permitan el acoplamiento de las señales., [CA] La combinacio de la plasm ´ onica i l’optomec ´ anica molecular est ´ a demostrant ser un camp potencial- ` ment prometedor per al desenrotllament de sensors de THz integrats que permeten acoblar este senyal a la de l’espectre visible, proporcionant un nou palmito d’oportunitats de diagnostic pr ` acticament ` innocu per al pacient. L’espectroscopia Raman ` es un aspecte clau en este cas, ja que oferix la pos- ´ sibilitat de detectar el senyal resultant de l’acoble de senyals. Per aixo, el desenrotllament de noves ` metodologies experimentals es essencial per a generar i caracteritzar les estructures nanofot ´ onicas que ´ compondran estos detectors de THz. En aquest treball, s’han utilitzat dos tipus de molecules per a fun- ` cionalizar les superf´ıcies plasmoniques, les quals permeten l’adaptament de senyals en estos rangs de ` frequ¨encia. Estes s ` on el Biphenil-4-tiol (BPT) i el 5-amino-2-mercaptobenzimidazole (ABIZ), havent ´ desenvolupat per a aquesta ultima una nova t ´ ecnica de funcionalitzaci ` o de superf ´ ´ıcies. Per a generar les estructures plasmoniques, s’han depositat nanopart ` ´ıculas (NPs) d’or en la superf´ıcie d’estructures litografiades per mitja de dos metodologies, sent una d’elles una nova t ` ecnica de transfer ` encia de ` NPs que s’ha denominat micro-contact printing. Estes estructures han sigut caracteritzades amb exit per mitj ` a de distintes t ` ecniques. Tamb ` e s’ha generat un nou setup experimental per a realitzar ´ Espectroscopia Raman millorada per guia d’ones (WERS), la qual cosa ` es important per a simular ´ les condicions de guiat de l’onda, aix´ı com per a caracteritzar els mencionats circuits. Per ultim, ´ s’han realitzat simulacions per a determinar possibles estructures plasmoniques noves que permeten ` l’adaptament de les senyals, [EN] Combining plasmonics and molecular optomechanics is proving to be a potentially promising approach for the development of integrated THz sensors which allow the coupling of this signal to the visible spectrum, providing a new range of diagnostic opportunities that are virtually innocuous for the patient. Raman spectroscopy is a key issue here, as it offers the possibility to detect the resulting signal coupling. Therefore, the development of new experimental methodologies is essential to generate and characterize the nanophotonic structures that will compose these THz detectors. In this work, two types of molecules have been used to functionalize the plasmonic surfaces, which allow the coupling of signals in these frequency ranges. These are Biphenyl-4-thiol (BPT) and 5-amino-2-mercaptobenzimidazole (ABIZ), having developed a new surface functionalization technique for the latter. In order to generate the plasmonic structures, gold nanoparticles (NPs) have been deposited on the surface of lithographed structures by two methodologies, one of them being a new NPs transfer technique called micro-contact printing. These structures have been successfully characterized using different techniques. A new experimental setup has also been assembled to perform Waveguide Enhanced Raman Spectroscopy (WERS), which is important to simulate the wave-guiding conditions, as well as to characterize such circuits. Finally, simulations have been performed to determine possible new photonic nanostructures for signal coupling.

Aquest Treball de Fi de Grau tracta d'una investigació per desenvolupar un sensor basat en malles quirúrgiques de polipropilè isotàctic (iPP) que permet una detecció per espectroscòpia Raman amplificada per la superfície (SERS) usant nanopartícules d'or (AuNPs) sintetitzades amb quitosà. Sobre la malla s'ha dipositat un hidrogel, formant una bicapa, a partir d'una unió covalent després d'un tractament amb plasma i polimerització radical de (N-isopropilacrilamida) (NIPAAm) i acrilamida (AAm) adquirint propietats termosensibles. Finalment, s’avaluaran els resultats del tractament de les malles usant tècniques d’espectroscòpia. Les nanopartícules d'or (d'aproximadament 90 nm) es van sintetitzar i dipositar a la malla de manera correcta, mostrant a l'espectroscòpia l'efecte SERS buscat. A l'anàlisi, la molècula reportera va mostrar el seu pic SERS característic. Finalment, l'hidrogel aplicat a la malla va mostrar una resposta a l'espectre Raman al canvi de temperatura, funcionant com un sensor polimèric. Este Trabajo de Fin de Grado trata de una investigación para desarrollar un sensor basado en mallas quirúrgicas de polipropileno isotáctico (iPP) que permite una detección por espectroscopía Raman amplificada por la superficie (SERS) usando nanopartículas de oro (AuNPs) sintetizadas con quitosano. Para el objetivo, también se ha usado 4-Thio Benzonitrilo (4-MB) como molécula reportera que ofrece un pico característico e indistinguible. Sobre la malla se ha depositado un hidrogel, formando una bicapa, a partir de una unión covalente después de un tratamiento con plasma y la polimerización radical de (N-isopropilacrilamida) (NIPAAm) y acrilamida (AAm) adquiriendo propiedades termosensibles. Finalmente, se evaluarán los resultados del tratamiento de las mallas usando técnicas de espectroscopía. Las nanopartículas de oro (de aproximadamente 90 nm) se sintetizaron y depositaron en la malla de manera correcta, mostrando en la espectroscopia el efecto SERS buscado. En el análisis, la molécula reportera mostró su pico SERS característico. Finalmente, el hidrogel aplicado a la malla mostró una respuesta en el espectro Raman al cambio de temperatura, funcionando como un sensor polimérico. This Final Degree Project deals with an investigation to develop a sensor based on isotactic polypropylene surgical meshes (iPP) that allows detection by surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) using gold nanoparticles (AuNPs) synthesized with chitosan. A hydrogel has been deposited on the mesh, forming a bilayer system, from a covalent bond after a plasma treatment and the radical polymerization of (N-isopropylacrylamide) (NIPAAm) and acrylamide (AAm), acquiring heat-sensitive properties. Finally, the results of the mesh treatment will be evaluated using spectroscopy techniques. Gold nanoparticles (approximately 90 nm) were correctly synthesized and deposited on the mesh, showing the sought-after SERS effect. On analysis, the reporter molecule showed its characteristic SERS peak. Finally, the hydrogel applied to the mesh showed a response in the Raman spectrum to temperature change, performing as a polymeric sensor.

Los aerosoles atmosféricos, también llamados material particulado (PM), son pequeñas partículas sólidas suspendidas en la atmósfera compuestas por mezclas complejas de diferentes especies químicas, tanto de origen natural como antropogénico. La presencia de aerosoles tiene un fuerte impacto a escala global en el clima (dispersando y absorbiendo radiación solar); y la salud, dependiendo intrínsecamente de las propiedades (composición, morfología, etc.) de las partículas que componen el aerosol atmosférico. Sus efectos en el clima son particularmente relevantes en zonas polares, como la Antártida. Esta zona, especialmente sensible a los cambios de temperatura, se comporta como un termostato global para el resto del planeta Tierra, regulando sutemperatura. De este modo, el estudio detallado de la composición de los aerosoles antárticos, así como de sus posibles fuentes, resultan de excepcional importancia puesto que los impactos de los aerosoles dependen de estos aspectos.Dada la naturaleza compleja de las partículas que forman el aerosol, no existen técnicas analíticas exclusivas que puedan caracterizar completamente todos los aspectos de los aerosoles. Consecuentemente, el empleo de diferentes técnicas se considera esencial para realizar un estudio completo de los aerosoles. Por ello, en esta tesis doctoral se han empleado cuatro técnicas analíticas para su caracterización.La primera técnica que se propone se corresponde con la espectroscopía de descomposición inducida por láser (LIBS) y es, dentro de las cuatro técnicas empleadas, la más novedosa en el estudio de la composición del material particulado. Esta técnica posee múltiples ventajas, y es ampliamente utilizada en numerosos campos, incluido el medio ambiente. En LIBS, un pulso láser se focaliza sobre la superficie de la muestra generando un plasma luminoso. La emisión de luz producida por el plasma es recolectada por un espectrómetro y analizada, de tal forma que el espectro generado permite obtener información de la composición de la muestra. Junto al LIBS, se han empleado otras técnicas analíticas de referencia, más experimentadas y ya establecidas en el campo del análisis de aerosoles: ICP-OES, ICPMS, Raman y SEM-EDS. El ICP, acoplado con espectrometría de masas (ICP-MS) o utilizando detección óptica de fotones emitidos (ICP-OES), es la técnica más empleada en análisis rutinarios de laboratorio de material particulado, mientras que Raman y SEM EDS, son técnicas ampliamente empleadas para el estudio de la composición y morfología de las partículas.El principal objetivo de esta tesis es el empleo de la técnica LIBS, en combinación con las otras técnicas analíticas mencionadas, para el estudio completo de la composición de los aerosoles antárticos. El LIBS, aplicado en muestras de aerosoles, es capaz de producir información de excelente calidad, complementando los análisis desarrollados por las demás técnicas y añadiendo información de especial relevancia en los estudios atmosféricos. El LIBS introduce una nueva perspectiva en la caracterización de aerosoles, particularmente en áreas aisladas, donde no se requieren equipos complejos y son necesarias mediciones en tiempo real. Al mismo tiempo, junto al estudio de la composición química de los aerosoles, se han llevado a cabo estudios de análisis de sus orígenes principales mediante el empleo de modelos matemáticos (HYSPLIT, etc.) y herramientas estadísticas.El muestreo de aerosoles en filtros de la presente tesis se ha desarrollado en el verano austral durante dos campañas antárticas españolas consecutivas (2019/20 - 2020/21) en las islas antárticas de Decepción y Livingston. Ambas islas de origen volcánico forman parte del Archipiélago de las Shetland del Sur. En las islas Decepción y Livingston, España dispone de las bases “Gabriel de Castilla” (Ejército de Tierra) y “Juan Carlos I”(Consejo Superior de Investigaciones Científica), respectivamente.

Se ha realizado un estudio de cuatro muestras de sedimento disgregado procedentes de la misma columna estratigráfica del yacimiento de Gran Dolina, parte de los Yacimientos Arqueológicos de la Sierra de Atapuerca (Burgos). Las muestras se han sometido a difracción de rayos X y espectrometría Raman para obtener su composición y variabilidad entre estratos. Se ha prestado especial atención a la presencia y variación de óxidos de hierro. Los resultados indican la presencia de calcita, cuarzo, hematita, magnetita, diversas arcillas de la familia de las kaolinitas, moscovita, illita e hidroxiapatita. Se ha constatado la utilidad de la técnica Raman empleada para estudiar detalladamente muestras procedentes de yacimientos arqueológicos. ABSTRACT: Four loose sediment samples obtained from the same stratigraphic column from the Gran Dolina site in the Archaeological Site of Sierra de Atapuerca (Burgos) have been carefully studied. The samples have been examined using X-Ray diffraction and Raman spectroscopy in order to obtain their composition and the variation between layers. The presence and variance of iron oxides has been closely studied. The results include the presence of calcite, quartz, hematite, magnetite, several clays from the kaolinite family, muscovite, illite and hydroxyapatite. The Raman spectroscopy technique’s advantages in the analysis of archaeological samples have been verified. Grado en Física

En las últimas décadas la visión estática que da origen al paradigma estructura-función de las proteínas se ha demostrado insuficiente, cobrando la dinámica proteica una importancia fundamental para comprender el funcionamiento de estas macromoléculas. En esta tesis doctoral presentamos un estudio del rol de la estructura y dinámica proteicas en el balance de las distintas funciones de la hemoproteína multifuncional Citocromo c. Las dos funciones principales del Citocromo c son las de transportar electrones en la cadena respiratoria mitocondrial y la de actuar como factor pro-apoptótico durante los primeros pasos de la muerte celular programada. A fin de identificar los determinantes estructurales y dinámicos de estas funciones alternativas emprendimos un estudio in vitro espectroscópico, electroquímico y computacional de diferentes variantes de Citocromo c. En primer lugar, abordamos el estudio de un cambio conformacional inducido por pH que constituye un proceso modelo de la ganancia de la función pro-apóptotica del Citocromo c. Presentamos un estudio exhaustivo del mecanismo de este proceso, así como del efecto que ejerce el estrés nitro oxidativo sobre su dinámica. En segundo lugar, estudiamos los efectos de perturbaciones estructurales sutiles sobre la dinámica proteica y sus implicancias tanto en la función de transporte de electrones como en la accesibilidad a la función pro-apóptica. Encontramos por primera vez que existen correlaciones cruzadas entre parámetros cinéticos y termodinámicos correspondientes a una y otra función. Finalmente, estudiamos el rol regulatorio del campo eléctrico local sobre el balance de las distintas funciones proteicas. En conjunto, los resultados obtenidos muestran que la dinámica proteica regula finamente el balance entre las distintas conformaciones (y funciones) del Citocromo c. Sugieren además que estímulos provenientes del entorno celular, como un aumento del estrés nitro oxidativo o cambios en el potencial transmembrana, alterarían sutilmente la dinámica proteica y por lo tanto el balance de funciones del Citocromo c. Over the last decades, the structure-function point of view, dominant on protein science, has been proven incomplete as we get better understanding every day of the crucial role that protein dynamics play into function. In this thesis work we studied the role of protein structure and dynamics related to the different biological functions of the multifunctional hemeprotein Cytochrome c. The two main functions of this protein in the cell are to act as an electron shuttle in the respiratory chain and to act as a pro-apoptotic factor in the early stages of the programmed cell death. To identify the key structural and dynamic features associated to the different functions, we performed spectroscopical and electrochemical in vitro experiments of several variants of Cytochrome c and molecular dynamic simulations as well. First, we studied a pH-induced conformational change of Cytochrome c as a model system for the gain of pro-apoptotic function. Here we present a comprehensive study of the mechanism of this conformational change and of the effect of highly nitro-oxidative environments on it. Second, we studied how some subtle structural perturbations modify the protein dynamics and its implications on the different functions of the protein. We found evidence, for the very first time, that suggest the existence of a crossed correlation between parameters associated to both functions of Cytochrome c. Lastly, we investigated the role that local electric fields might play in the balance of the different protein functions. Altogether, our findings show that protein dynamics fine tune the balance of the different conformations and functions of Cytochrome c. Moreover, we find that some cell environment stimuli, such as the increase of the nitro-oxidative stress or the decrease of the transmembrane potential modify the protein dynamics and therefore the balance of the functions of Cytochrome c. Fil: Oviedo Rouco, Santiago. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.

[ES] La nanofotónica resonante totalmente dieléctrica basada en resonancias de tipo Mie dipolares y multipolares ha surgido recientemente como un nuevo campo de investigación para el diseño de metadispositivos en la nanoescala. Nuevos tipos de sustratos no plasmónicos que pueden presentar dispersión Raman mejorada de superficie (SERS) son de particular interés para el estudio de las interacciones luz-materia de nuevos nanomateriales como los dicalcogenuros de metales de transición (TMD) gracias a su capacidad para producir puntos calientes localizados con menor absorción y efectos térmicos que en sus equivalentes plasmónicos. A continuación, presentamos un estudio teórico y experimental de diferentes diseños de sustratos SERS basados en nano resonadores de silicio con forma de disco. Su eficiencia y funcionamiento se prueban mediante la integración con TMD y monocapas autoensambladas (SAM) de moléculas químicamente compatibles con las nanoestructuras de silicio. En primer lugar, se estudia la mejora de la señal de dispersión Raman depositando mediante recubrimiento por rotación (Sping Coating), monocapas y copos finos de MoS2 exfoliado químicamente sobre dos tipos de superficies dieléctricas nanopatronadas: 1-nanodiscos simples de silicio y 2-dímeros de discos de silicio con diferente separación entre ellos (gaps). Observamos factores de mejora de la dispersión Raman comparables a los reportados para TMD monocapa (exfoliados por vía seca) acoplados a nanoantenas dieléctricas. Se observan efectos adicionales en la dependencia de la polarización Raman y en la mejora de la señal de dispersión en el mismo tipo de nanoestructuras de silicio, funcionalizadas en este caso con aminopropiltrietoxisilano (APTES)., [EN] All-dielectric resonant nanophotonics based on dipolar and multipolar Mie-type resonances have recently emerged as a new research field for the design of nanoscale metadevices. New types of Surface Enhance Raman Scattering (SERS) non-plasmonic substrates are of particular interest for the study of light-matter interactions of novel nanomaterials such as transition metal dichalcogenides (TMDs) thanks to their ability to produce localized hot spots with lower absorption and thermal effects than in their plasmonic counterparts. Here, we present a theoretical and experimental study of different designs of SERS substrates based on silicon-disk nano resonators. Their efficiency and operation are tested by the integration with TMDs and self-assembled monolayers (SAMs) of molecules chemically compatible with the Silicon nanostructures. First, the Raman scattering signal enhancement is studied by depositing by spin coating, mono and few layers of chemically exfoliated MoS2 onto two types of dielectric nanopatterned surfaces: 1- Silicon single nanodisks and 2- Silicon dimers with different gaps. We observe Raman enhancement factors comparable to those reported for dry exfoliated monolayer TMDs coupled to dielectric nano-antennas. Further effects are observed in the Raman polarization dependence and in the scattering signal enhancement of the same type of Silicon nanostructures now functionalized with aminopropyltriethoxysilane (APTES).

Los pigmentos han acompañado a la evolución del ser humano a lo largo de la historia. Hasta la llegada de la revolución química de principios del siglo XVIII, estaban elaborados a base de minerales o piedras semi preciosas. Con la aparición de nuevos compuestos, el panorama cambió totalmente y nuevos pigmentos irrumpieron en las paletas de los artistas. Por tanto, se puede ver cómo los pigmentos dependían del desarrollo científico vinculado al contexto social, económico y artístico del momento, por lo que analizarlos puede desvelar mucha información crucial sobre una obra y su autor. En este trabajo se propone la elaboración de una base de datos de pigmentos históricos que pueda usarse como herramienta de referencia para futuros trabajos de investigación. Para ello se estudiarán un total de 65 pigmentos mediante la espectroscopía Raman y colorimetría. Entre las grandes ventajas que presentan estas dos técnicas están su carácter no destructivo y su capacidad de ser utilizadas in situ. Dentro de los pigmentos analizados se encuentran los históricamente conocidos: Albayalde, Blanco de Titanio, Minio, Cinabrio, Amarillo de Cromo o Azul Ultramar., Pigments have come along human evolution through history. Until the arrival of the chemical revolution at the beginning of the XVIII century, they were mainly made of minerals and semi-precious stones. Through the emergence of new compounds, panorama drastically changed as newcomers pigments broke into colour palettes. Therefore, as it can be assessed, pigments depended on scientific development closely linked to social, economic and artistic context. Consequently, its analysis can disclose crucial information for a better understanding of an artist and its work. This project proposes the elaboration of a historical pigment database to create a helpful reference tool for future research. To this effect, a total amount of 65 pigments will be analysed using Raman spectroscopy and colorimetric techniques. Among the major benefits of these two techniques, their non-destructive and in situ character stand out. The studied pigments include the historically famous ones: White Lead, Titanium White, Minium, Cinnabar, Chrome Yellow, or Ultramarine Blue., Departamento de Física de la Materia Condensada, Cristalografía y Mineralogía, Grado en Física

En el presente trabajo se ha desarrollado un método de identi cación automática de materiales basado en su señal Raman. Este método de identi cación automática se enmarca en el desarrollo de las herramientas de tratamiento espectral que darán soporte a la misión ExoMars, concretamente al instrumento RLS, desarrollado por el grupo ERICA. El procedimiento implementado tiene como objetivo principal la detección de picos y su clasi cación para identi car los minerales o fases asociados a ellos. Dicho procedimiento se sustenta en una metodología novedosa de acumulación de espectros basada en la multiplicación, en lugar de en el tradicional promediado aritmético, acompañado de la de nición y parametrización de algoritmos de clasi cación de los espectros contra una base de datos espectral. Para realizar este trabajo, se ha llevado a cabo 1- una investigación teórica de la técnica de espectroscopia Raman; 2- una serie de tareas experimentales orientadas al aprendizaje del manejo de sistemas de adquisición de espectroscopia Raman, que a su vez han permitido generar una base de datos de espectros de referencia y problema que ha sido utilizados para 3- desarrollar las rutinas de identi cación automática descritas anteriormente y que son la aportación principal de este trabajo., In this experiment we have developed a new method to automatically classify materials based on their Raman signal. This method of automatic identi cation has been developed in the framework of the development of the ExoMars mission, speci cally, the RLS instrument, whose development is coordinated by the ERICA research group. The implemented procedure will be implemented in the data treatment pipelines for the automatic processing of the RLS data, by detecting the peak information rst, and its classi cation later to identify the minerals or phases associated with those peaks. This routine is sustained on a novel methodology for the accumulation of spectra based on the multiplication of spectra instead of the traditional arithmetic average, together with the de nition and parameterization of spectra classi cation algorithms by comparison with a Raman spectra database. To carry out this study, we have proceeded as follows: 1-, a theorical investigation about Raman spectroscopy has been done; 2-, a series of experimental tasks related to the acquisition of Raman spectra allow us to generate a database of reference and problem spectra, which have been used to; 3-, develop the automatic identi cation routines previously described, which are the main contribution of this work., Departamento de Física Teórica, Atómica y Óptica, Departamento de Física Aplicada, Grado en Física

[ES] La espectroscopia Raman es una técnica espectroscópica molecular basada en la dispersión inelástica de la luz con la materia (efecto Raman) para obtener información sobre la composición o las características de un material de forma rápida y segura. Sin embargo, las señales Raman son inherentemente débiles, especialmente en las moléculas orgánicas. Como solución a esta limitación, surge una técnica conocida como SERS (siglas derivadas del inglés: Surface Enhancement Raman Spectroscopy). Esta técnica logra una mejora de la señal Raman utilizando sustratos con nanoestructuras que producen una intensificación del campo electromagnético local. Desde el descubrimiento de la técnica SERS, se han utilizado principalmente materiales metálicos, como el Oro (Au) o la Plata (Ag), para la fabricación de las nanoestructuras. No obstante, actualmente existen diferentes líneas de investigación que prueban la capacidad de alcanzar el efecto SERS utilizando nanoestructuras de silicio. Este tipo de nanoestructuras supondrían una serie de ventajas con respecto a las metálicas como la reducción del calentamiento de los sustratos y del efecto quenching de fluorescencia, así como una reducción de los costes de producción. Este trabajo consiste en el diseño de nanoestructuras de silicio para la fabricación de sustratos SERS. Su efectividad se comprobará a través de la deposición nanoláminas de disulfuro de molibdeno (MoS2) sobre los sustratos (nanofabricados en las instalaciones del Centro de Nanotecnología de la UPV (NTC)) y su análisis con la espectroscopia Raman disponible en el NTC. La caracterización de los sustratos fabricados se realizará con técnicas de microscopia tales como microscopia óptica, microscopía electrónica de barrido (SEM) y microscopia de fuerzas atómicas (AFM), todas disponibles en el NTC., [EN] Raman spectroscopy is a molecular spectroscopic technique that uses the interaction of light with matter (Raman effect) to obtain information on the composition or characteristics of a material quickly and safely. However, Raman signals are inherently weak, especially in organic molecules. As a solution for this limitation, a technique known as SERS (Surface-Enhanced Raman Scattering) emerges. This technique achieves an enhancement of the Raman signal using substrates with nanostructures that produce an intensification of the local electromagnetic field. Since the discovery of the SERS technique, metallic materials, such as gold (Au) or silver (Ag), have been used mainly for the manufacture of nanostructures. However, there are currently different lines of research that prove the ability to achieve the SERS effect using silicon nanostructures. This kind of nanostructures would have a series of advantages over metallic ones, such as the reduction of the heating of the substrates and the quenching effect of fluorescence, as well as a reduction in production costs. This work consists of the design of silicon nanostructures for the manufacture of SERS substrates. Its effectiveness will be verified through the deposition of molybdenum disulfide (MoS2) nanosheets on the substrates (nanomanufactured in the NTC facilities) and the analysis with Raman spectroscopy available at the NTC. The characterization of the fabricated substrates will be done with microscopy techniques such as optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM), all of them available at the NTC.

RESUMEN: Se ha estudiado la presencia de compuestos nanoestructurados de carbono, mediante técnicas de espectroscopía Raman, de difracción por rayos X y de luminiscencia, en una muestra de origen natural, la cual tuvo su proceso de formación en una zona vegetal localizada en una cuenca hidrográfica, encontrándose puntos cuánticos de carbonos. Este estudio se ha realizado en el sobrenadante obtenido de la muestra al haber sido previamente digerida con un ácido débil y centrifugada. Antes de la centrifugación se decantó una parte de la muestra, la cual resultó estar compuesta principalmente por cuarzo en un estudio por difracción de rayos X. Esta última técnica también se aplicó en la parte depositada de la difracción, obteniéndose resultados compatibles con la presencia de cuarzo, grafito y de arcillas. ABSTRACT: The presence of nanostructured carbon compounds has been studied by means of Raman spectroscopy, X-ray diffraction and luminescence techniques, in a sample of natural origin, which had its formation process in a plant zone located in a drainage basin, funding carbon quantum dots. This study was carried out on the supernatant obtained from the sample as it had been previously digested with a weak acid and centrifuged. Before centrifugation, a part of the sample was decanted, which turned out to be composed mainly of quartz in an X-ray diffraction study. This last technique was also applied to the deposited part of the diffraction, obtaining results compatible with the presence of quartz, graphite and clay. Grado en Física

La resistencia a la degradación, alta demanda y deficiente gestión de residuos sólidos favorecen la acumulación de plástico en el medio ambiente. Un componente importante de este problema se le atribuye a los microplásticos (MP). Estos son residuos plásticos que, por su reducido tamaño, son difíciles de remover, funcionan como vectores de contaminantes, interfieren con el metabolismo de especies marinas y se incorporan a la cadena alimenticia con mayor facilidad que sus congéneres de mayor tamaño. Dado el interés de muchos investigadores por determinar la magnitud de la contaminación por MP, en este artículo se presenta una muy breve revisión de la definición, composición, distribución en el ambiente, impacto ambiental y caracterización mediante espectroscopía vibracional de los MP.

En este trabajo se presentan los resultados correspondientes al estudio integrado espectro-histórico de dos de las primeras Banderas argentinas. La Bandera de Tucumán, de Benjamín Aráoz, general que tuvo una cercanía estrecha con el General M. Belgrano después del legendario éxodo jujeño, durante la Batalla de Tucumán, y la que puede ser nuestra primera enseña, la denominada Bandera de Macha. Las muestras fueron analizadas mediante el empleo de espectroscopia ultravioleta-visible (UV-vis), espectroscopia de reflectancia difusa UV-vis (UV-vis DRS), espectroscopia infrarroja FTIR con reflectancia total atenuada (FTIR-ATR), microscopía electrónica de barrido con espectroscopia de dispersión de energía de rayos X (SEM-EDX), espectroscopia Raman convencional y de resonancia Raman. Pequeños jirones de los Estandartes fueron también empleados para llevar a cabo análisis químicos. Fil: Romano, Rosana Mariel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Química Inorgánica "Dr. Pedro J. Aymonino". Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Química Inorgánica "Dr. Pedro J. Aymonino"; Argentina Fil: Picone, Andrea Lorena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Química Inorgánica "Dr. Pedro J. Aymonino". Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Química Inorgánica "Dr. Pedro J. Aymonino"; Argentina Fil: Stephani, Rodrigo. Universidade Federal de Juiz de Fora; Brasil Fil: Cappa de Oliveira, Luiz F.. Universidade Federal de Juiz de Fora; Brasil Fil: Della Vedova, Carlos Omar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Química Inorgánica "Dr. Pedro J. Aymonino". Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Química Inorgánica "Dr. Pedro J. Aymonino"; Argentina

Electrochemical Surface Oxidation Enhanced Raman Scattering (EC-SOERS) is an interesting and promising phenomenon capable of amplifying the Raman signal in a similar way to Surface Enhanced Raman Scattering (SERS), but EC-SOERS takes place during the oxidation of a silver substrate. This phenomenon was originally described for specific electrolytic conditions in which a small amount of chloride in acidic medium was mandatory to obtain a substantial enhancement. Herein, we demonstrate that EC-SOERS can be also observed in presence of KBr, showing a potential-dependent behavior. Moreover, in this work a novel approach to reach chemical selectivity during time resolved Raman spectroelectrochemistry (TR-Raman-SEC) experiments is proposed. This new approach is based on the effect of the electrolytic medium on the structures that are formed on the electrode surface. SEM studies were carried out to study the origin of this selectivity. Although SEM images reveal clear differences between the structures of silver halides formed on the electrode surface during the oxidation of the substrate, the absence of EC-SOERS effect at open circuit potential hinders the identification of the actual structures responsible for the phenomenon., Ministerio de Economía y Competitividad (Grants CTQ2017-83935-R-AEI/FEDERUE), Junta de Castilla y León (BU297P18) and Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (RED2018-102412-T)

El objetivo de este trabajo es caracterizar la composición mineralógica y geoquímica del ocre asociado a restos humanos de unos 3800 años de antigüedad, en una cueva ubicada en el campo volcánico Pali Aike (Santa Cruz). Los resultados de espectroscopía Raman sobre estos ocres muestran presencia de yeso y hematita. Las altas concentraciones de azufre y las relaciones molares de azufre/calcio obtenidas por µXRF también apoyan el registro de yeso. La presencia de dicho mineral en la preparación de pinturas rojas no se registra en otros contextos arqueológicos del área (i.e., arte rupestre y material de molienda), ni en los basaltos frescos o alterados de la cueva. De estos resultados, se interpreta que la inclusión de yeso para la elaboración de ocre debió ser intencional, tal vez por sus características reológicas, a saber, plasticidad, adherencia y rigidez en el secado. Las propiedades bactericidas del yeso también pudieron haber contribuido a su elección como aditivo. La ubicua presencia de minerales asociados a facies evaporíticas enmárgenes de lagunas efímeras y permanentes del campo volcánico Pali Aike plantea la posibilidad de un aprovisionamiento local e inmediato de yeso por parte de las poblaciones humanas pasadas. La combinación de yeso y hematita para la preparación de pinturas rojas se registra en otro entierro localizado a unos 230 km al norte, para el mismo rango temporal. Estos resultados analíticos apoyan hipótesis previas, vinculadas con grandes redes de interacción y movilidad de grupos humanos en el sur de Santa Cruz para comienzos del Holoceno tardío. The present work aims to analyze the mineralogy and geochemistry of the ochre associated with human remains of about 3800 years old, located in a cave of the Pali Aike volcanic field (Santa Cruz). Raman spectroscopy shows a clear presence of gypsum and hematite, whereas high concentrations of sulphur and molar ratios of sulphur/calcium obtained by µXRF also support the gypsum record. The presence of this mineral in the preparation of red paintings is neither recorded in other archaeological contexts of the area (i.e., rock art and grinding material), nor in the fresh or altered basalts from the cave. Thus, it is interpreted that the gypsum inclusion to produce ochre should have been intentional, maybe due to the mineral rheology, characterized by plasticity, adhesion and, rigidity. Its bactericidal properties could, additionally, account for the incorporation of gypsum as an aditive. The ubiquitous presence of minerals associated with evaporitic facies in ephemeral and permanent lacustrine margins of the Pali Aike volcanic field offers the possibility of local gypsum provisioning by past human populations. The combination of gypsum and hematite for the preparation of red paints is recorded in a contemporaneous human burial located about 230 km to the north. Therefore, present analytical results support previous hypotheses, related with large human networks across southern Santa Cruz, for the beginning of the late Holocene. Fil: Ozán, Ivana Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Geociencias Básicas, Aplicadas y Ambientales de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Geociencias Básicas, Aplicadas y Ambientales de Buenos Aires; Argentina Fil: Oriolo, Sebastián. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Geociencias Básicas, Aplicadas y Ambientales de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Geociencias Básicas, Aplicadas y Ambientales de Buenos Aires; Argentina Fil: L'heureux, Gabriela Lorena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Saavedra 15. Instituto Multidisciplinario de Historia y Ciencias Humanas; Argentina Fil: Schmidt, Burkhard. Universität Göttingen; Alemania

RESUMEN: El objetivo de este proyecto es la detección y cuantificación de los microplásticos presentes en el agua de mar u oceánica. Para llevar a cabo este objetivo se ha utilizado una técnica de espectroscopía láser, en concreto, espectroscopía Raman. Debido a la imposibilidad de medir de manera experimental, el trabajo se ha llevado a cabo trabajando en la simulación de los espectros mediante el programa Matlab, para poder realizar posteriormente los procesos de detección y cuantificación. El trabajo se ha dividido en dos partes: la simulación de los diferentes espectros y el procesamiento de la información obtenida a través de Matlab. ABSTRACT: The main goal of this project is the detection and quantification of microplastics present in the sea water. To carry out this goal, a laser spectroscopy technique, Raman spectroscopy, has been used. Due to the impossibility of doing experimental measurements, the project has been done through a simulation of the spectra using Matlab, to be able to carry out the detection and quantification processes later. The project has been divided into two parts: the simulation of the different spectra and the data processing of the spectral information through Matlab. Grado en Física

Las perovskitas basadas en titanato de bismuto y sodio, Bi0.5Na0.5TiO3 (BNT), son implementadas en materiales piezoeléctricos libres de plomo. A pesar de que el BNT fue descubierto hace cinco décadas, no se tiene aún claridad en ciertos temas cruciales como su complejidad estructural y las modificaciones que experimenta cuando se combina con otras perovskitas. En este trabajo se estudió la influencia de la adición de BaTiO3 (BT) y SrTiO3 (ST) sobre las propiedades estructurales y microestructurales del Bi0.5Na0.5TiO3 (BNT), usando sol gel como método de síntesis.La caracterización de los polvos cerámicos se realizó por espectroscopia infrarroja y Ramman, difracción de rayos-X y Microscopía electrónica de barrido, lo que permitió concluir que la adición de BT/ST modifica los enlaces, genera coexistencia y transición de fase y confirma la existencia de un contorno de fase morfotrópico. Perovskites based on bismuth sodium titanates, Bi0.5Na0.5TiO3 (BNT), are incorporated into lead-free piezoelectric materials. Although BNT was discovered five decades ago, many aspects such as the structural complexity and the modifications produced when it is combined with other perovskites are not clearly understood. We studied the structural and microstructural properties of BNT upon addition of BaTiO3 (BT) and SrTiO3 (ST) during sol-gel synthesis. We characterized the ceramic powders by infrared and Raman spectroscopy, X-ray diffraction and scanning electronic microscopy. The addition of BT/ST modified the bonds, generating coexistence and phase transition and confirmed the existence of a morphotropic phase boundary.

[ES] El presente TFM tiene por objetivo la medición y análisis del espectro Raman del compuesto Bi2O2Se, con interesantes propiedades termoeléctricas, en condiciones de alta presión. Por tanto, el trabajo del alumno consistirá en el aprendizaje de las técnicas de altas presiones y de la técnica de la espectroscopía Raman de forma práctica dado que no sólo realizará las medidas en el laboratorio sino que analizará los resultados de las mismas., [EN] The present TFM aims at the measurement and analysis of the Raman spectrum of the compound Bi2O2Se, with interesting thermoelectric properties, at high pressure conditions. Therefore, the work of the student will consist in the learning of the high-pressure and Raman spectroscopy techniques from an experimental point of view since the student will measure at the laboratory and will analyze the results of the measurements., [CA] Aquest treball té com a objectiu estudiar de forma experimental les propietats vibracionals del compost Bi2O2Se baix pressió, emprant una cel·la de encluses de diamants i la tècnica d’espectroscòpia Raman. L’anàlisi s’ha realitzat en un rang de 0 a 15 GPa, tant en règim de pujada com de baixada, i els resultats obtinguts han sigut comparats amb els càlculs teòrics ab initio i amb la bibliografia existent sobre el Bi2O2Se.

A mediados del siglo pasado empezó el interés sobre las propiedades de las estructuras con dimensión nanométrica —al menos una de las dimensiones estudiadas se encuentra entre 1 y 100 nanómetros— en este orden de magnitud, se observan cambios substanciales en las propiedades físicas de la materia, y más en concreto de los semiconductores. A partir de las técnicas de crecimiento que se han ido desarrollando se pueden conseguir objetos de dimensión nanométrica con formas diversas, esto abre la puerta al desarrollo de nanodispositivos con nuevas funcionalidades. Uno de los cuellos de botella para el estudio de las propiedades ópticas a escala nanométrica, es la resolución espacial de la microscopía óptica, limitada inferiormente por la difracción a dimensiones del orden de la longitud de onda. Sabiendo que las nanoestructuras se comportan como antenas ópticas, vamos a explorar como podemos utilizar nanohilos depositados sobre una superficie para estudiar dicha superficie, mediante un microscopio óptico, alcanzando resoluciones por debajo del límite de difracción. En este trabajo utilizamos nanohilos (NWs) de GaAs sobre un sustrato de Si. La interacción luz/NW presenta una serie de resonancias de diámetro y longitud de onda que provocan la amplificación del campo eléctrico en los NWs superando el obstáculo del límite de difracción. Esto nos permite observar la resonancia de la señal Raman del Si en presencia del nanohilo de GaAs. La espectroscopia Raman es una herramienta útil en este caso ya que nos proporciona tanto el valor del desplazamiento Raman, que nos permite conocer el material que estamos estudiando así como la intensidad Raman que es proporcional al cuadrado del campo electromagnético y, por consiguiente, nos aportará información sobre la distribución del mismo, facilitándonos una imagen de la superficie —que no podríamos haber obtenido sin la amplificación causada por el nanohilo—, más en concreto, se observa cómo actúa la presencia del nanohilo sobre el campo electromagnético en el substrato. Para este estudio, se ha medido la respuesta del sustrato de Si frente a la excitación con un haz láser en presencia de NWs de GaAs de diferentes diámetros. Los resultados obtenidos muestran que la distribución del campo electromagnético sobre el sustrato de Si depende del diámetro de los NWs; la intensidad puede verse aumentada, reducida o mantenerse invariante con respecto a la respuesta del Si en ausencia de NWs. La variación que se observa en la intensidad del sustrato nos proporcionará información acerca de la interacción entre el haz láser y el sistema NW/Substrato gracias a la proporcionalidad existente entre la intensidad y el cuadra del campo electromagnético., In the second half of last century, the properties of the structures with nanometric dimensions began to gain interest. At this scale, changes are observed in the physical properties of matter. Thanks to the recent development of growth techniques it is possible to obtain objects of nanometric dimension with different shapes, opening the door to the development of nanodevices with new functionalities. One of the key points for the study of the optical properties at nanometer scale is the spectral resolution of optical microscopy, which is limited by diffraction to dimensions similar to the light wavelength. In this work we use GaAs nanowires (NWs) on a Si substrate and observe the resonance of the Raman signal of Si in presence of the GaAs nanowire, reaching resolutions below the diffraction limit. Raman spectroscopy is a useful technique since the Raman intensity is proportional to the square of the electromagnetic field, therefore, it will provide us with information on its distribution, more specifically on how the presence of the nanowire interferes with the electromagnetic field in the substrate. For this study, the response of a Si substrate to excitation with a laser beam in presence or not of a GaAs NW has been explored. The obtained results show that the distribution of the electromagnetic field on the Si substrate depends on the diameter of the NWs; the intensity can be increased, reduced or remain invariant with respect to the Si response in the absence of NWs. The variation observed in the intensity of the substrate will provide us with information about the interaction between the laser beam and the NW / Substrate system thanks to the proportionality between the intensity and the square of the electromagnetic field., Grado en Física

Los composites se encuentran entre los materiales restauradores directos más utilizados en Odontología (Sadowsky 2006; Kwon et al. 2012). Al abordar la limitada profundidad de polimerización de los composites convencionales, los avances en la tecnología en términos de nuevos monómeros, translucidez, sistemas iniciadores y tecnología de relleno, así como la necesidad de una verdadera alternativa a la amalgama (Fisher et al. 2018), han llevado a la comercialización de una nueva clase de composites conocidos como "materiales de obturación en bloque, en masa o composites bulk-fill" (Garoushi et al. 2013; Goracci et al. 2014). Según los fabricantes, estos materiales polimerizan adecuadamente cuando se colocan en incrementos de hasta 4-5 mm de espesor, mientras se mantiene una baja tensión de contracción de polimerización. El grado de conversión (GC) es una característica clave en el estudio de los composites dentales, ya que afecta a las propiedades tanto física como mecánicas del polímero, así como a su biocompatibilidad (Fronza et al. 2015; Tauböck et al. 2015). Este parámetro representa el porcentaje de dobles enlaces de carbono sin reaccionar C=C en el material polimerizado en relación con el material sin polimerizar (Shin et al. 1993). Diferentes técnicas espectroscópicas vibratorias como la espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), la reflexión total atenuada (ATR-FTIR) y la espectroscopia Raman (FT-Raman) han sido utilizadas para detectar y analizar las características de la composición estructural y química en diversos materiales. Sin embargo, FT-Raman, FTIR y ATR-FTIR son técnicas espectroscópicas complementarias y dependen de diferentes reglas de selección y propiedades de polarización (Ferracane y Greener 1984; Tarumi et al. 1999; Par et al. 2015). El grado de conversión parece variar para materiales y procedimientos técnicos similares dependiendo de la preparación de muestras (Ferracane y Greener 1984; Park 1996; Silikas et al. 2000), el método de análisis de espectros: considerando picos superpuestos u ocultos (Rueggeberg et al. 1990; Gauthier et al. 2005), o el procedimiento para calcular la amplitud o las áreas de los picos de referencia (Rueggeberg et al. 1990; Khalil et al. 2007)., Tesis Univ. Granada.

Europa, uno de los satélites más grandes de Júpiter, es un candidato ideal para encontrar evidencias de vida, por albergar un océano de agua líquida tras una capa de hielo que contiene diferentes sales. Por esta razón, agencias espaciales como la NASA o ESA estarían interesadas en la realización de alguna misión. En concreto, en los instrumentos propuestos para la misión Europa Lander, se ha propuesto incluir un espectrómetro Raman, debido a que sus características hacen que esta técnica sea de gran interés astrobiológico. La finalidad de este Trabajo de Fin de Grado es encontrar modelos basados en espectros Raman para evaluar la salinidad de disoluciones, y que pudiesen ser implementados para cálculos automáticos en un posible instrumento. Para ello, se realiza un estudio de la variación de las bandas Raman con la salinidad, partiendo del agua pura. Se utilizan las sales MgSO4, que es detectable directamente en Raman, y MgCl2, no detectable en Raman. Primeramente, por separado, para caracterizar su comportamiento, y después se hacen mezclas de ambas para ver las similitudes con los modelos de una sola sal e intentar obtener la cantidad presente de MgSO4 y MgCl2., Europa, one of the largest satellites of Jupiter, is an ideal candidate to find evidence of life, due to an ocean of liquid water that is situated behind an ice shell that contains dfferent salts. For this reason, space agencies such as NASA or ESA are interested in developing a mission. In particular, a Raman spectrometer has been included in the instruments proposed for Europa Lander's mission, since its characteristics make this technique an excellent choice due to its astrobiological interest. The aim of this final project is to find models based on Raman spectra to evaluate the salinity of solutions, and that could be implemented for automatic calculations in a possible future instrument. For this, it will be done a study of the variation of the Raman bands with salinity, initiating in pure water. The salts used in the study are MgSO4, which is directly detectable in Raman, andMgCl2, not detectable in Raman. First, the salts are analyzed separately, in order to characterize their behavior. After that, mixtures of both two are made to check the similarities with the one-salt models, in order to obtain the existing quantity of MgSO4 and MgCl2., Grado en Física