Search

L'article final d'aquest post-print canvia pacialment el títol a: "Single step electrosynthesis of NiMnGa alloys" An electrochemical synthesis route for NiMnGa alloys is presented. Thin films (TFs) of NiMnGa were fabricated by single step electrodeposition from aqueous electrolytes using direct current (DC) over a range of current densities. By meticulous electrolyte tuning, homogeneous TFs with high Ga and Mn content could be achieved at current densities as high as -400 mA cm-2. Detailed compositional analysis of the alloys showed that growth was homogeneous and oxygen content was minimized. TFs plated at very low current densities were found to be nanocrystalline/ amorphous. In order to obtain fully crystalline samples, thermal annealing was carried out. Mechanical characterization was assessed by nanoindentation, and the effect of Ga content on mechanical properties was investigated.

Treballs Finals de Grau de Química, Facultat de Química, Universitat de Barcelona, Any: 2018, Tutors: Carlos María Müller Jevenois, Gabriela Calderó Linnhoff, Today, a big pharmaceutical research effort is dedicated to controlled and targeted release of drugs. One of the most innovative options is the use of nanoparticles as non-viral vectors for the controlled and/or targeted release of drugs towards target organs or tissues. In these fields, the use of polymer nanoparticles is widespread due to their versatility: they can be easily functionalized (polymers have reactive terminal groups such as carboxylic acids or amines) and therefore they are easily targeted to certain tissues or organs. Moreover, given the high (and modulable) biodegradability of certain polymers such as poly(lactic acid) (PLA) or poly(lactic-coglycolic) acid (PLGA) the rate of drug release can be easily controlled. This work focuses on the preparation and characterization of polymer nanoparticles made of ethylcellulose and PLGA from template nano-emulsions. By the incorporation of a cationic surfactant in the formulation, positive surface charges were attained. Positively charged nanoparticles allow for strong electrostatic interactions with anionic molecules such as proteins, which could be interesting for the design of targeted and controlled drug release systems. Nano-emulsions were prepared by the PIC method using two slightly different techniques and were characterized by DLS (dynamic light scattering) and light transmittance versus time experiments. Nanoparticles were prepared by solvent evaporation and were characterized by DLS and Zpotential measurements. Their interaction with seroalbumin, the major protein in blood, was also studied through DLS and Z-potential measurements.

Treballs Finals de Grau de Química, Facultat de Química, Universitat de Barcelona, Any: 2018, Tutors: Carlos María Müller Jevenois, Gabriela Calderó Linnhoff Today, a big pharmaceutical research effort is dedicated to controlled and targeted release of drugs. One of the most innovative options is the use of nanoparticles as non-viral vectors for the controlled and/or targeted release of drugs towards target organs or tissues. In these fields, the use of polymer nanoparticles is widespread due to their versatility: they can be easily functionalized (polymers have reactive terminal groups such as carboxylic acids or amines) and therefore they are easily targeted to certain tissues or organs. Moreover, given the high (and modulable) biodegradability of certain polymers such as poly(lactic acid) (PLA) or poly(lactic-coglycolic) acid (PLGA) the rate of drug release can be easily controlled. This work focuses on the preparation and characterization of polymer nanoparticles made of ethylcellulose and PLGA from template nano-emulsions. By the incorporation of a cationic surfactant in the formulation, positive surface charges were attained. Positively charged nanoparticles allow for strong electrostatic interactions with anionic molecules such as proteins, which could be interesting for the design of targeted and controlled drug release systems. Nano-emulsions were prepared by the PIC method using two slightly different techniques and were characterized by DLS (dynamic light scattering) and light transmittance versus time experiments. Nanoparticles were prepared by solvent evaporation and were characterized by DLS and Zpotential measurements. Their interaction with seroalbumin, the major protein in blood, was also studied through DLS and Z-potential measurements.

Treballs Finals de Grau de Química, Facultat de Química, Universitat de Barcelona, Any: 2016, Tutors: Carlos M. Müller Jevenois i Núria Cinca Luis, Titanium is a metallic material that has been studied for decades because of its interesting chemical, physical and biological features. More specifically, there have been numerous efforts in studying how the formation of ordered titanium oxide (TiO2) structures on its surface affects its properties (optical, catalytic, electrical, biocompatibility...). These structures can be obtained by several techniques, such as from anodization. This electrochemical technique allows obtaining a controlled oxide layer with the desired thickness and structure, and if certain parameters are well defined (electrolyte, potential applied, time...), ordered nanostructures. This range of structures can be obtained using a power supply controlled by a computer and a simple experimental system. The aim of this project is the electrochemical production of titanium oxide nanotubes and its characterization, as well as creating a hierarchical structure (macromicronano) to see which impact has the roughness of the substrate in the bioactivity and biocompatibility of this material.

[cat] Utilitzant una tecnologia implementada prèviament en el grup, en aquesta Tesi s'ha optimitzat el procés de formació de plantilles d'Alumini / Alúmina mitjançant anoditzat d'aliatges AA 1050 i 1080. L'estructura i geometria de les plantilles s'ha optimitzat mitjançant tècniques de reducció de la capa barrera (procés BLT) i d'obertura de porus (procés OBL i atac amb àcid fosfòric). Amb aquestes plantilles s'han obtingut electroquímicament nanoestructures 1D de Ni, Au i Co. En tots els casos s'ha comprovat que les úniques tècniques que permeten obtenir nanodipòsits de qualitat són les polsants, amb polsos complexos que combinen polsos de reducció, d'oxidació i a circuit obert. Amb tots els metalls s'ha estudiat el procés de creixement i s'ha constatat que hi ha importants diferències entre el creixement del níquel i el dels altres dos metalls: mentre el creixement dels nanofils de Ni es produeix uniformement en tots els porus de la plantilla, els de Au i Co es produeixen en feixos distribuïts aleatòriament per tota la superfície. En un estudi paral•lel de les primeres etapes de l'anoditzat, s'ha caracteritzat l'estructura i composició de les protuberàncies que apareixen en l'anomenat procés de cremat (burning) de l’alumini; s'ha comprovat que en tots els casos en què apareixen aquestes protuberàncies l'EDX detecta Fe en el vèrtex. Es tracta, doncs, de les restes d'una partícula inter-metàl•lica AI Fe Si , dissolta en el pretractament de I 'alumini ., [eng] Using a technology previously implemented in the group, in this PhD thesis the process of obtaining aluminium/alumina templates has been optimized by anodizing AA1050 and 1080 aluminium alloys. The structure and geometry of the template has been optimized using techniques such as barrier layer reduction (BLT process) and opening of pores (OBL process and attack with phosphoric acid). With these templates 1D nanostructures of Ni, Au and Co have been obtained electrochemically. Pulse techniques have demonstrated to be the most suitable to obtain the nanowires. The growth process has been studied for all metals and it has been verified that, while the growth of Ni nanowires occurs uniformly in all the pores of the template, those of Au and Co do occur randomly distributed across the surface. In a parallel study of the early stages of anodization, the structure and composition of the bumps that appear in the process called burning of aluminium have been characterized. In all cases Fe has been detected at the apex of the bumps. It is, therefore, the remains of an intermetallic particle of A1FeSi dissolved in the pretreatment of aluminium.

Treballs Finals de Grau de Química, Facultat de Química, Universitat de Barcelona, Any: 2014, Tutor: Carlos M. Müller Jevenois, Au-Cu-Cd alloys have been widely used in jewellery as decorative plating. Nowadays, Au- Cu-In alloys have progressively replaced the first mentioned one due to the high toxicity cadmium presents. In spite of this, there is no knowledge on Au-Cu-Cd in terms of corrosion behaviour, thus information to establish a comparative basis between both alloys is required. The aim of this study is to produce Au-Cu-Cd alloy coating samples by galvanostatic electrodeposition (a purchased alkaline cyanide bath was used for such a purpose) on metal substrates and evaluate their corrosion behaviour via electrochemical measurements. The influence of electrodeposition experimental parameters (current density, rotation speed of working electrode, substrate geometry) in terms of corrosion behaviour and alloy composition is reported as well. It was found out that low negative current densities induce the reduction of larger gold quantity on the substrate, therefore enhancing corrosion resistance. By its part, rotation speed does not seem to affect corrosion behaviour nor the alloy composition. The adaptation of large-scale conditions to lab-scale has been proved to have some limitations: while at industry area is not a determining parameter to obtain 75% Au alloys, only low substrate areas provide alloy coatings with such gold purity approximately under our laboratory conditions.

[cat]L’obtenció de recobriments compòsits mitjançant la incorporació de partícules en una matriu determinada ha conduit a una nova generació de materials amb unes propietats particulars, depenent tant de la naturalesa de la matriu com de les partícules emprades. En els darrers anys ha sorgit un gran interes en l’obtenció de compòsits amb partícules nanomètriques, ja que s’ha constatat que la reducció de la mida de la partícula pot modificar substancialment les propietats del dipòsit i permet la reducció de la mida del suport, tot obrint un nou ventall d’aplicacions. L’aplicació de la tecnologia electroquímica a l’obtenció d’aquests recobriments té dues etapes de difícil control: l’obtenció de les dispersions de les partícules i el propi procés de codeposició. La disminució de la mida de les partícules exalta els problemes d’agregació a les dispersions, donant lloc a la formació d’agregats de mida sub-micromètrica. El sistema NiP/X, format per una matriu de níquel i partícules ceràmiques, es escollit pel seu interès tecnològic, cercant analitzar l’efecte de la mida de les partícules sobre les propietats dels compòsits obtinguts per incorporació de nanopartícules de SiC i Si3N4 dins una matriu de níquel, mantenint en tot moment la referència al comportament de les micropartícules i emprant la via electroless. Segons això, la tesi s'estructura en tres parts: 1. Caracterització de les nanopartícules de SiC i Si3N4 i de les seves dispersions: la distribució de mida de partícula (PSD) i el potencial zeta (ζ) són dos paràmetres importants per caracteritzar el comportament de les partícules suspeses en un medi i relacionats amb les caracteristiques de la seva superfície. Es detalla el treball fet sobre la caracterització de l'estructura i composició superficial de les nanopartícules, l'estudi del seu comportament en suspensió i de l'efecte dels diferents components d'un bany electroquimic sobre aquestes propietats, amb especial èmfasi en les determinacions efectuades sobre electròlits concentrats i a temperatura relativament elevada i amb la presencia de fluorosurfactants fins ara no estudiats. 2. Obtenció de compòsits per electroless i la seva caracterització: es tracta el procés de deposició i la caracterització dels dipòsits obtinguts. S'estudia la morfologia, composició i estructura així com les propietats de resistència a la corrosió, duresa i resistència al desgast dels recobriments. Buscant l'aplicació directa dels compòsits obtinguts, es treballa amb un bany comercial que proporciona recobriments amb propietats contrastades. D'altra banda, per a l'estudi de l'efecte dels fluorosurfactants s'utilitza un bany de composició més simple. 3. Anàlisi comparativa de la duresa, la resistència al desgast i la fricció: el principal objectiu de la incorporació de partícules ceràmiques a un dipòsit de matriu metàl.lica és l’augment de la seva duresa i resistència al desgast. Existeixen molts mètodes d'assaig d'aquest tipus de propietats i se'n pot obtenir informació molt diversa, encara que els més habituals estan dimensionats per l’avaluació de materials màssics. En aquest capítol es discuteix la seva aplicació a l'avaluació de recobriments compòsits, fent una anàlisi comparativa global de tota la tecnologia avaluada. Quan es va comencar aquest treball, es va considerar interessant dur a terme un estudi final comparatiu dels sistemes NiP/X obtinguts per electrodeposició. Pel seu interès tecnològic es va escollir un bany de sulfamat de nóquel com a electròlit de treball. Però la manca de dades de referéncia sobre el comportament electroquímic d'aquest bany (no es troben referencies bibliogràfiques sobre l'estudi de l'electrodeposició de Ni a partir d'aquest tipus d'electròlits ni de l'obtenció de NiP i els seus composits), ha reduït aquesta part a l’estudi inicial del comportament del bany, l’anàlisi del procés d’electrodeposició i la caracterització dels dipòsits obtinguts., [eng] NiP electroless is widely used because of its corrosion and wear resistances and its uniform coating thickness. Moreover, it is known that the incorporation of particles onto this NiP matrix provides enhanced surface properties, depending on the particle nature. Hard particle-containing deposits have been developed when the main requirement for the composite coating is wear resistance. Among these coatings, the combination NiPSiC has proved to be the most cost-effective and best-performing combination. The final properties of these coatings depend on the phosphorous content of the NiP matrix, which determines the structure of the coatings, and on the characteristics of the embedded particles such as type, shape and size. Most studies concerning NiP-hard particle systems are performed using micron-sized particles and some commercial processes exist to obtain such composites. However, the development of nanotechnologies has raised the interest on the metal matrix nano-composite coatings because of their unique mechanical, magnetic and optical properties. With the commercial NiP electrolyte and the ceramic particles used in this study, two different patterns have been observed when trying to obtain composite coatings. In the range between 0.6 and 2 ,m, no significant differences have been observed between the SiC and Si3N4 particles. In both cases, the amount of embedded particles increases with particle size and their incorporation modifies neither the phosphorous content nor the deposition rate of the process. The composite coatings show uniformly distributed particles and the hardness and wear resistance are improved, particularly with the SiC particles and after annealing. However, when nano-sized particles are used, the behaviour of the two ceramics diverges: SiC is incorporated to a relatively high amount, while Si3N4 is not. At this size level, the nature of the particle seems to be the most important factor in determining its incorporation into the metallic matrix. The presence of SiC nano-particles reduces the rate and modifies the coating morphology, altering NiP growth to a much greater extent than do micro-sized ones. Nano-composites show excellent properties, even better than those of micro composites, as lower amounts of embedded particles are needed to obtain the same response.

[cat] Aquest projecte de tesi es centra en la fabricació de nanomaterials unidimensionals (1D) o estructures que incorporen aquest tipus de materials. El procés sintètic es basa en la combinació de metodologies top‐down i bottom‐up: la deposició de materials a l'interior de l'estructura porosa de l'alúmina anòdica (AAO), la qual actua de motlle. En una primera etapa del treball s'ha posat a punt el procés de fabricació de les membranes AAO a través de l'anoditzat de l'alumini. La seva particular estructura i propietats les fan ideals per a aquest fi. Per aquest motiu, s'ha dissenyat i optimitzat el procés de fabricació per a aconseguir capes poroses útils de manera controlada i reproduïble, i a més utilitzant un alumini de baixa puresa (AA1050, 99.5 % alumini). Part de l'estudi analitza l'efecte que la baixa puresa de l'alumini té en l'estructura de les capes per a determinar la seva viabilitat. D'aquesta manera s'aconsegueix un abaratiment considerable del procés de producció. A continuació, es desenvolupen varies aplicacions de les membranes. Com a primer exemple, alternatiu a la síntesi de nanoestructures 1D, s'ha analitzat la possibilitat d'utilitzar‐les com a substrats per a sensors de gasos basats en òxids semiconductors per les seves adequades propietats tèrmiques. Paral∙lelament, les membranes s'han fet servir com a plantilles per a l'obtenció de nanomaterials 1D (nanofils i nanotubs). D'una banda s'han fabricat nanofils de níquel magnètics mitjançant tècniques electroquímiques de deposició, amb la novetat que la formació del dipòsit té lloc directament a través del sistema alumini - AAO. Es planteja la utilització d'aquest sistema com a un possible multinanoelèctrode per a l'estudi de processos electroquímics. D'altra banda, s'han obtingut membranes AAO amb diàmetres de porus modulats mitjançant la inducció de canvis de porositat en el procés d'anoditzat. A continuació, s'han obtingut les pseudo‐nanoestructures 1D corresponents: nanotubs d'òxid de ferro magnètics (Fe(3)O(4)) a través de la deposició en capes atòmiques i nanofils de níquel magnètics mitjançant la deposició electroquímica. Ambdues tècniques permeten un elevat control dels paràmetres estructurals., [cat] "Aluminum anodizing as a tool for the fabrication of 1D nanomaterials" TEXT: The aim of this project is the fabrication of 1D nanomaterials by applying a synthetic approach based on the combination of methodologies top‐down and bottom‐up: the deposition of materials into the porous structure of anodic alumina. In a first stage of the study, the fabrication process of porous membranes is developed, known as aluminium anodizing. Some aspects of the process are analyzed in order to optimize and achieve high quality anodic layers in a controllable and reproducible way and using low pure aluminium. Next, the versatility of these porous structures in the obtaining of nanomaterials with various 1D geometries (nanowires, nanotubs) by different techniques is evaluated. On the one hand, fabrication of magnetic nickel nanowires is carried out by electrochemical techniques, with the innovation that the deposition is performed directly through the aluminium - alumina system. On the other hand, nanotubs of magnetic iron oxide (Fe(3)O(4)) are obtained by atomic layer deposition. Both techniques allow for a high control of structural parameters. Finally, a study about preparation of advanced porous anodic alumina membranes is included. The main feature of these membranes is the modulation of the pore diameter at one's discretion, resulting in pseudo‐nanostructures 1D.