En Departamento de Física de la Materia Condensada se estudian diferentes aspectos de la física del estado sólido, líquido, materia blanda y sistemas complejos. Algunas líneas de trabajo del grupo son:
En el laboratorio de síntesis del Dpto. de Física de la Materia Condensada se han desarrollado y se realizan actualmente tareas relacionadas con los siguientes temas de investigación:
Síntesis de sólidos inorgánicos con propiedades de interés desde el punto de vista del estudio de física ásica y aplicada tales como: cerámicos y monocristales superconductores, cerámicos que presentan magnetorresistencia colosal, síntesis y caracterización de sólidos inorgánicos con aplicaciones tecnológicas tales como energía (componentes de celdas de combustibles de óxidos sólidos), óptica, espintrónica, etc.
Síntesis y caracterización de óxidos nanoestructurados para aplicaciones tecnológicas y biomédicas.
Síntesis de complejos de coordinación y sales que involucren principios activos de uso farmacológico.
Equipamiento
Para la síntesis de los materiales propuestos, el Grupo Materia Condensada del Centro Atómico Constituyentes de la CNEA, cuenta con un laboratorio de química altamente equipado, cuyas instalaciones cubren proximadamente 300 m2 y cumplen las normas de seguridad correspondientes. Entre los equipos más importantes se pueden destacar:
Equipo de medición de área específica y quimisorción Micromeritics ASAP 2020.
Equipo de espectroscopía infrarroja FTIR Prestige 21 Shimadzu.
Equipo de espectroscopía UV-visible Lambda 25 Perkin Elmer.
Balanzas analíticas, semi micro y micro Metler.
Equipo de análisis térmico diferencial y termogravimetría DTA-TG 50 Shimadzu.
Equipo de calorimetría diferencial de barrido DSC 60 Shimadzu.
Equipo de síntesis por irradiación con microondas Ethos 1 Millestone.
Hornos: Thermolyne tipo mufla hasta 1600ºC; Thermolyne tipo tubular hasta 1100ºC con atmósfera controlada; Horno Lindberg tipo mufla hasta 1100ºC; Horno Carbolite TZF 16-610 1 hasta 1600ºC para trabajar en vacío y atmósfera controlada; Horno tubular hasta 1100ºC.
Estufas de cultivo (4).
Equipo de calorimetría diferencial de barrido modulado.
Lupas y microscopio con platina calefactora y sistema de adquisición de imágenes.
Centrifuga Eppendorff 7800 rpm con regulación de temperatura.
Líneas de Investigación
Síntesis de óxidos nanoestructurados: Se han puesto a punto distintos métodos de síntesis tales como: síntesis de nanoestructuras cilíndricas de óxidos y óxidos mixtos por impregnación de películas nanoporosas de policarbonato con soluciones nítricas de los cationes de interés y posteriores tratamientos térmicos; de polvos mediante procesos hidrotérmicos por irradiación con microondas, por complejación de cationes y polimerización (liquid mix), por precipitación, co-precipitación y co-precipitación homogénea. Se han estudiado diferentes tipos de recubrimientos de estos óxidos nanoestructurados por métodos sol-gel. Los recubrimientos realizados permiten mantener las propiedades de los óxidos mixtos y facilitar su utilización en medios biológicos. Tanto las propiedades de los óxidos recubiertos como sin recubrir fueron estudiadas por técnicas de difracción de rayos X, microscopia electrónica de barrido y transmisión (SEM y TEM), termogravimetría (TG) calorimetría diferencial de barrido (DSC), espectroscopia infrarroja (F-TIR) y equipo para la medición de magnetización (VSM).
Síntesis de compuestos inorgánicos: Se han sintetizado óxidos mixtos con propiedades superconductoras, que presentan magnetorresistencia colosal y en general con alguna propiedad de interés tecnológico. Los métodos de síntesis se han diseñado en función de la composición y propiedades requeridas.
Síntesis y propiedades de óxidos mixtos nanoestructurados basados en ceria (CeO2): Síntesis mediante el empleo diferentes rutas químicas con el objeto de obtener diferentes morfologías (polvos, nanotubos, esferas, etc). Estudio de propiedades estructurales mediante técnicas de radiación sincrotrón (difracción de rayos X y absorción de rayos X: XANES y EXAFS). Correlación de propiedades morfológicas, estructurales y físico-químicas.
Síntesis de complejos de coordinación y sales de principios activos farmacéuticos.
Caracterización fisicoquímica de sólidos, mediante las siguientes técnicas: Difracción de rayos X, microscopia electrónica de barrido y transmisión (SEM y TEM), termogravimetría (TG), calorimetría diferencial de barrido (DSC), espectroscopias infrarroja (F-TIR) y de UV-visible, medición de área específica e isotermas de adsorción- desorción (BET), etc.
Se estudian las propiedades térmicas de la materia, tanto en estado sólido como líquidos, para obtener conocimientos directamente vinculados con la termodinámica.
En estado sólido se distinguen descomposiciones de transiciones de fases, obteniendo la temperatura y pérdida de masa involucrada en los primeros, mientras que se distinguen proceso monotrópicos y enantiotrópicos en los segundos. Se busca conocer la estabilidad relativa y rango térmico de cada una de las fases, indispensable para obtener información sobre polimorfismo en ingredientes activos farmacéuticos (APIs).
En estado líquido, se intenta estudiar el comportamiento de mezclas, en especial vinculado con procesos de liofilización.Utilizando estos procedimientos, también es posible obtener el rango de pureza de muestras sólidas y su estabilidad térmica.
Equipamiento
Se cuenta con dos calorímetros diferenciales de barrido (DSC), dos analizadores termogravimétricos (TGA) y un microscopio con platina térmica.
Líneas de trabajo
Estudios de polimorfismo en APIs
Estudio de la interacción APIs-excipientes
Estudios de procesos de liofilización. Análisis de punto de congelamiento, punto eutéctico, transición vítrea.
Estudio de puerza en APIs
Estudio de recubrimientos poliméricos de cables.
Servicios para la industria
Servicios y asesoramiento a empresas del área farmacéutica. Más de sesenta clientes a los cuales se les brinda unos 500 servicios por año.
Se estudian las propiedades estructurales de la materia en estado sólido, en particular estado cristalino.
Se estudian y caracterizan los compuestos presentes en diferentes muestras y se resuelven estructuras cristalinas novedosas.
Se busca aportar al conocimiento de la cristalografía estructural utilizando difracción de Rayos X.
También se estudian propiedades micro-estructurales, de las cuales dependen algunas características mecánicas de los materiales.
Equipamiento
Se cuenta con dos difractómetros de Rayos X para polvos (XRPD), dos difractómetros de Rayos X para monocristales (SCXRD) y diferentes accesorios para estudios en las muestras.
Líneas de trabajo
Estudios de polimorfismo en APIs
Estudio de la interacción APIs-excipientes
Estudios de transiciones de fases estructurales.
Servicios para la industria
Servicios y asesoramiento a empresas del área farmacéutica. Más de sesenta clientes a los cuales se les brinda unos 1000 servicios por año.
Estudiamos las propiedades eléctricas y magnéticas de materiales. En particular estamos interesados en materiales en los cuáles esas propiedades se encuentran relacionadas y en materiales en los cuáles las propiedades son fuertemente dependientes de los estímulos externos, como los campos magnéticos y eléctricos. Ejemplos de esos sistemas son las manganitas con magnetorresistencia colosal o los materiales multiferroicos. Nuestro trabajo involucra tanto el estudio de los fenómenos físicos involucrados como las potenciales aplicaciones de los mismos en futuros dispositivos. Mantenemos una estrecha colaboración con los Grupos de Síntesis Química y de Propiedades Estructurales, lo que nos permite realizar un trabajo global, que involucra: diseño y desarrollo de las muestras, caracterización estructural y morfológica, medición de las propiedades eléctricas y magnéticas y desarrollo de modelos físicos que expliquen su comportamiento.
Equipamiento
Criogenerador de ciclo cerrado: medición de propiedades eléctricas en función de la temperatura (30 a 300 K) y el campo magnético (0 a 1 Tesla). Crióstato de nitrógeno líquido: medición de propiedades eléctricas en función de la temperatura (77 a 300 K) y el campo magnético (0 a 1 Tesla). Microscopio de Fuerza Atómica: AFM, MFM, EFM. Sistema de medición de propiedades físicas Versalab (Quantum Design): Magnetómetro de muestra vibrante, propiedades de transporte eléctrico, calor específico. Las propiedades pueden medirse en función de la temperatura (50 a 400 K) y el campo magnético (0 a 3 Teslas). Acceso a los equipos pertenecientes a la Red Nacional de Magnetismo y Materiales Magnéticos RN3M www.lbt.df.uba.ar/RN3M Sistema de crecimiento de films delgados de óxidos por ablación láser asistida por RHEED.
Líneas de trabajo
Estudio de las propiedades magnéticas y de transporte eléctrico en óxidos:
Estudio experimental y modelos fenomenológicos en óxidos (magnetorresistentes, multiferroicos).
Influencia del tamaño y la dimensionalidad: Óxidos nanoestructurados (publicaciones, ver aquí).
Películas delgadas, Interfaces metal - óxido.
Efectos de memoria no volátil. Proyectos MeMOSat y LabOSat.
Óxidos Magnéticos Diluídos.
Termodinámica y dinámica en sistemas magnéticos con separación de fases. Efecto magnetocalórico.
Microscopía de Fuerza Atómica, Eléctrica y Magnética.
Nuevos materiales y estructuras para celdas de combustible de óxido sólido.
Crecimiento y caracterización de films delgados de óxidos y funcionalización en dispositivos.
Premios
En el año 2010, el grupo liderado por Pablo Levy fue distinguido con el premio del Programa de Apoyo al Desarrollo Científico Tecnológico Dupont - CONICET, por el proyecto “MEMOSAT: Memoria no volátil basada en el mecanismo de Conmutación Resistiva para uso satelital”, en el área de “Física y Química de Nuevos Materiales. Efectos de memoria”.
En el año 2009, integrantes de nuestro grupo participaron en el proyecto “Generación de energía sustentable con celdas de combustible de óxido sólido operables a temperaturas intermedias, con biogas como combustible”, el cual recibió una mención especial del Programa de Apoyo al Desarrollo Científico Tecnológico Dupont - CONICET, en la categoría “Energías Limpias”.
Premio INNOVAR-2012: Primer Premio en Categoría Investigación Aplicada: MeMOSat.
Nuestro trabajo apunta a realizar un aporte al conocimiento de las propiedades magnéticas hiperfinas en materiales que contienen hierro (Fe), buscando relacionarlas entre sí y con las respectivas propiedades estructurales. La espectroscopia Mössbauer refleja, mediante el comportamiento de alguno de los parámetros hiperfinos medibles -provenientes de las interacciones electromagnéticas entre el núcleo de Fe y los átomos vecinos-, los distintos entornos del núcleo y sus variaciones. En el caso particular de sistemas nanoestructurados el potencial de esta técnica radica en la posibilidad de dilucidar los detalles de la dinámica de espín.
Equipamiento
Dos espectrómetros Mösbauer con fuente de 57Co en matriz de Rh. Uno de ellos equipado con criostato de ciclo cerrado de He para realizar mediciones a baja temperatura (hasta 15 K).
Líneas de trabajo
Estudio de productos de corrosión en análogos arqueológicos
Evolución de aceros martensítico-ferríticos durante el proceso de revenido
Estudio de aceros para la construcción de recipientes de presión en reactores de potencia
Análisis de fases en mezclas de hematita y Ti metálico obtenidas por molienda de alta energía
Evolución de fases en mezclas de ferritas de Y y La activadas mecanoquímicamente
Estudio de nanopartículas de Fe y de óxidos de Fe para saneamiento de aguas contaminadas
Estudio de propiedades magnéticas hiperfinas en nanopartículas amorfas
Caracterización hiperfina de óxidos para espintrónica
Servicios para la industria
Servicios y asesoramiento a empresas. Entre nuestros clientes se encuentran SIDERAR, SABINUR SACIFIA, DAYSO Corp.
El grupo desarrolla tareas de investigación básica consistente en el estudio de propiedades estáticas y dinámicas de diversos materiales empleando diferentes métodos de cálculo y la espectroscopia Raman como técnica experimental.
Equipamiento
Se dispone de un espectrómetro Raman LabRam HR, Horiba Jobin Yvon con muestreo microscópico y fuentes láser excitadoras en 514 nm, 632 nm y 785 nm.
Líneas de investigación
Estudio de depósitos de carbono y silicio amorfos de alta dureza sobre distintos sustratos (Si, Ge, vidrio, acero, etc.) a partir de precursores gaseosos (CH4) y sólidos (grafito, C60).
Estudio de la calidad estructural en diamante monocristalino crecido por Depósito Químico en fase Vapor asistido por Microondas. Diamantes producidos en el Departamento de Física Experimental con el objetivo de su utilización en detectores de neutrones.
Análisis de estrés en micro cristales de diamante, realizando mapeos por espectroscopia Raman. Se realizan simulaciones utilizando potenciales de la forma de Tersoff. Se encontró que una estructura de fullerenos y silicios del tipo zinc-blenda resulta estable, lo que motivó el desarrollo de un equipo de depósito en el Departamento de Física Experimental y posterior análisis de las muestras por espectroscopia Raman.
Se realizan simulaciones de grafeno y siliceno utilizando potenciales de la forma de Tersoff. Se trabaja en el análisis de grafeno producido por distintos grupos de la institución, así como con investigadores del INTI, UNSAM y UTN. Se analiza la calidad del material producido y se estimó el número de capas en cada caso.
Estudio del patrimonio cultural. Estudio de pigmentos y ligantes mediante Raman mapping de obras en proceso de restauración y autenticación.
Proyecto Imágenes en peligro: Arte, ciencia y tecnología para el estudio del deterioro del patrimonio colonial artístico nacional. Retablos de la Iglesia de San Ignacio
Muestras arqueológicas: Análisis de pigmentos y bases cerámicas para determinar procedencia, datación y tecnologías de fabricación.
Servicios y colaboraciones
Se trabaja con los laboratorios Phoenix y Gador para la identificación de muestras farmacológicas.
Colaboraciones científicas
Lineas de trabajo
Propiedades electrónicas y magnéticas de films delgados de manganitas.
Estudio del acoplamiento magnetoeléctrico en heteroestructuras multiferroicas
Estudio de un nuevo tipo de estados metálicos bidimensionales en superficies e interfaces de materiales óxidos que presentan orden de carga.
Electro-reducción y conversión de CO2 sobre distintos catalizadores.
Estudio de baterías de Li-O2.
Separación electroquímica de los isótopos de litio con aplicación en tecnología nuclear.
Propiedades catalíticas y dinámica de vacancias de oxígeno y de cargas eléctricas en CeO2.
Acoplamiento magnético y propiedades electrónicas en interfaces entre Fe3O4 y metales no magnéticos.
Propiedades y aplicaciones de Materiales 2D (bidimensionales).
Estudio de estructuras semiconductoras magnéticas con aplicación a espintrónica.
Estudiamos diversos sistemas donde el grado de desorden (entropía) juega un rol tan importante como las interacciones (energía). Algunos de ellos son: fluidos (simples, moleculares, poliméricos y mezclas), membranas, micelas, interfases, redes de spin y sistemas de agentes. Nuestro enfoque es computacional y teórico.
Líneas de trabajo
Nos dedicamos a tres grandes temas:
Lineas de trabajo
Trabajamos en distintos sistemas de materia blanda, como membranas lipídicas, líquidos confinados, membranas inversas, sistemas poliméricos, microfluídica, micelas, etc. (Más información)