16/10/18

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Grupo de Películas y Partículas Nanoestructuradas (NFP) - Instituto de Nanociencia de Aragón. Universidad de Zaragoza

Contacto

Jesús Santamaría Ramiro
Departamento de Ingeniería Química y Tecnologías del Medio Ambiente
INA. Edificio I+D+i.
C/Mariano Esquillor s/n. Campus Rio Ebro
Universidad de Zaragoza
50018 Zaragoza
Teléfono: 976761153
Fax: 976762142
jesus.santamaria@unizar.es

www.unizar.es/nfp/nfp.php

Miembros del Grupo

  • Jesús Santamaría Ramiro
  • Reyes Mallada Viana
  • Manuel Arruebo Gordo
  • Mª Pilar Pina Iritia
  • Óscar de la Iglesia Pedraza
  • Francisco Balas Nieto
  • Nuria Navascués García
  • Miguel Urbiztondo Castro
  • Victor Sebastian Cabeza
  • Silvia Irusta Alderete
  • José Luis Hueso Martos
  • José Gracia Budria
  • Gema Martínez Martínez
  • Pilar Lobera González


Personal Técnico:

  • Yolanda Rodas 
  • Marta Giménez
     

Objetivos

El presente informe se refiere a la actividad desarrollada por el Grupo de Películas y Partículas Nanoestructuradas (en adelante designado por las siglas NFP correspondientes a su nombre en inglés: Nanostructured Films and Particles) durante el año 2012.

El NFP se creó en 2007 con el objetivo con el objetivo de realizar investigación de vanguardia en el diseño y aplicaciones de materiales nanoestructurados. Como grupo proveniente del ámbito de la Ingeniería Química y al mismo tiempo perteneciente al Instituto de Nanociencia de Aragón (INA), tienen especial interés para el grupo los temas en la frontera entre la Nanociencia y la Ingeniería Química. El nexo proviene del énfasis que la Ingeniería Química pone en los procesos de interfase, y de la enorme importancia que los fenómenos superficiales (es decir, de interfase) tienen para la Nanociencia, debido al rápido aumento de la relación superficie/volumen a medida que se reducen las dimensiones de un sistema dado.  Para abordar estos temas resulta de gran utilidad para el grupo no sólo el acceso a la excelente infraestructura del Instituto de Nanociencia en cuanto a instalaciones de caracterización y micro/nano fabricación, sino las colaboraciones multidisciplinares que se han establecido con otros grupos del Instituto, fundamentalmente en las áreas de microelectrónica, magnetismo y aplicaciones biomédicas.

 

Líneas de Investigación

El objeto general de la actividad del NFP es la investigación de métodos que permitan obtener materiales nanoestructurados (nanopartículas metálicas, nanopartículas micro y mesoporosas, nanopartículas híbridas, películas nanoestructuradas sobre distintos soportes y nanocomposites de matriz polimérica preparados con los materiales anteriores) con propiedades controladas, el estudio de los fenómenos de interfase que tienen lugar en los mismos y el desarrollo de aplicaciones de interés tecnológico basadas en dichos fenómenos, así como el desarrollo de métodos para el manejo seguro de los nanomateriales. La actividad del NFP presenta por tanto como línea general la del diseño y síntesis de materiales nanoestructurados, con cinco líneas de investigación específicas en las que estos materiales se aplican:

  • Catálisis y reactores catalíticos: Esta línea abarca tanto la síntesis de nanopartículas y clusterscatalíticos (metálicas, bimetálicas, core/shell, óxidos metálicos), como su deposición sobre distintos soportes (nanoestructuras de carbono, sílice mesoporosa, zeolitas). De interés especial para el grupo resulta el calentamiento directo de los centros activos mediante técnicas no convencionales (calentamiento directo mediante microondas, calentamiento mediante irradiación láser), un área en la que se ha obtenido uno de los prestigiosos proyectos Advanced Grant, del ERC, el único proyecto Advanced Grant otorgado a Aragón en las tres convocatorias resueltas hasta el momento.
     
  • Reconocimiento molecular – sensores: En esta línea se combina el diseño de materiales nanoestructurados capaces de interacciones específicas  (reconocimiento molecular) con moléculas concretas, y las capacidades de microfabricación del INA para diseñar sensores de gases de alta sensibilidad y selectividad. Se están desarrollando sensores tipo cantilever para la detección de explosivos y de contaminantes en ultratrazas. En este campo se ha obtenido un proyecto del Plan Nacional.
     
  • Nanomedicina: Se investigan las aplicaciones biomédicas de distintos nanomateriales, fundamentalmente en los campos de terapias oncológicas (mediante hipertermia óptica) terapia génica (mediante el uso de nanopartículas como vectores de transfección) y aplicaciones bactericidas, donde los nanomateriales se utilizan como reservorios de fármacos o de otros compuestos con aplicaciones antimicrobianas (cationes Ag+). Las aplicaciones biomédicas se ensayan en colaboración con distintos grupos de este ámbito: Dra N. Villaboa (Hospital La Paz, Madrid-  terapia génica), Dr Carles Arús (Universidad Autónoma de Barcelona – imagen médica en oncología), Dr M.A. de Gregorio (Fac. Medicina, UZ – terapias combinadas en oncología), Dr L. Luján (Fac. Veterinaria, UZ- aplicaciones bactericidas en traumatología). En este campo se ha obtenido un proyecto de la Fundación Ramón Areces.
     
  • Nanocomposites: Se han desarrollado materiales compuestos de base polimérica conteniendo nanopartículas, nanohilos o nanoarcillas. Se investigan aplicaciones en los campos del refuerzo mecánico (con fillerscerámicos fundamentalmente), plásticos bactericidas (con nanohilos y nanopartículas de plata), magnéticos (con nanopartículas de Fe, Fe-Ni y Fe-Co), y películas barrera (con nanoarcillas y láminas de grafeno). En este campo se colabora estrechamente con el Instituto Tecnológico de Aragón (ITA), y se ha obtenido un proyecto europeo (TECNA) de la convocatoria SUDOE, así como un proyecto INNPACTO para el desarrollo de césped artificial conteniendo micropartículas de zeolita.
     
  • Nanoseguridad: La investigación del NFP no se centra en aspectos toxicológicos (aunque se han realizado estudios de toxicidad de diversos nanomateriales en colaboración con otros grupos de investigación) sino en aspectos relacionados con el muestreo de nanopartículas en ambientes de trabajo, el marcaje de nanomateriales para poder permitir su identificación, la emisión de nanopartículas en diversas operaciones comunes de manejo de las mismas y los procedimientos seguros en el manejo de los nanomateriales. En este campo se está desarrollando un proyecto europeo del VII PM (Nanovalid) y durante el mes de octubre se han solicitado dos nuevos proyectos europeos, dentro de la convocatoria NMP.

Además de estas cinco líneas de investigación específicas, se continúa trabajando en aspectos de síntesis de nanomateriales, combinando desarrollos de síntesis química (como por ejemplo los que han dado lugar a la preparación de nanopartículas bimetálicas utilizando el compuesto tetrakis-(hydroxymethil)-fosfonio por primera vez como agente reductor y estabilizante para partículas distintas del oro) con nuevos métodos de síntesis de nanomateriales, incluyendo los microreactores, la pirolisis láser y el electrospinning. Tanto los microreactores como la pirolisis láser pertenecen al grupo de las enabling technologies, permitiendo alcanzar nuevas metas en cuanto a la reproducibilidad y el aumento de escala en la producción de nanomateriales. En cuanto al electrospinning, se trata de una nueva infraestructura de la que se ha dotado el NFP, que permite la conformación de nanohilos formados por uno o dos polímeros (en el caso de estructuras núcleo-carcasa) y de nanofillers se incorporan a los mismos.

Existe por tanto, a lo largo de 2012,  una intensa actividad en las diversas áreas de trabajo del grupo, que se ve reflejada en numerosas publicaciones en las revistas de más alto impacto en las áreas correspondientes. Cabe resaltar que, a pesar de que parte de la investigación que se desarrolla tiene también interés básico, el grupo posee una clara vocación práctica, y pretende la aplicación sus desarrollos, como se pone de manifiesto por las patentes realizadas hasta la fecha y por la realización de proyectos con participación de empresas.

Actividades

Microwave & Flow Chemistry 2012 (Zing Conference),: "Microwave heated microreactors for gas phase processes", Lanzarote (2012). Prof. Jesús Santamaría, conferencia invitada. 

International Symposium on Chemical Reaction Engineering (ISCRE 22) :"Reaction engineering for the production of Nanomaterials", Maastrich (2012). Prof. Jesús Santamaría, conferencia Plenaria.

9th International Conference on Nanosciences and Nanotechnologies, NN12, Lecture:"Remotely triggered drug release via nanoparticle-mediated NIR hyperthermia", Tesalónica, Grecia, (2012). Prof. Jesús Santamaría, conferencia invitada.

Round table: “Plasmando los sueños”. ¿Podría diagnosticar en una exhalación?, 45 Congreso de la Sociedad Española de Neumología y Cirugía Torácica (SEPAR 2012), Madrid, (2012). Prof. Jesús Santamaría conferencia invitada.

XXIII Congreso Iberoamericano Catálisis, de Santa Fe (Argentina) l 2 - 7 de setiembre de 2012.“Intensificación de procesos: microreactores” Prof. Reyes Mallada. Otros asistentes del grupo: Silvia Irusta

15th International Congresson Catalysis. Munich (Germany). July 1-6, 2012. Prof. José Luis Hueso

Congreso: ICIM 2012. Enschede 10-13 Julio 2012 Autores: Adela Eguizabal, Javier Lemus, Miguel Urbiztondo, Pilar Pina. “Proton exchange membranes based on PBI and ionic liquids encapsulated into large pore zeolites for HT PEMFCs.” Aceptada ón carte 

International Congress on Safety of Engineered Nanoparticles and Nanotechnologies (SENN2012). Helsinki (Finlandia). Octubre 2012. Autores: Alberto Clemente, Silvia Irusta, Francisco Balas y Jesús Santamaría. Título: “Stable fluidized bed engineered nanoparticle aerosol generators for testing occupational environments”. Presentación Oral

International Congress on Safety of Engineered Nanoparticles and Nanotechnologies (SENN2012). Helsinki (Finlandia). Octubre 2012.  Autores: M. Pilar Lobera, Alberto Clemente, Silvia Irusta, Francisco Balas y Jesús Santamaría. Título: Novel dispersion clean room designed to validate nanotechnology occupational environments. Póster 

VI Jornadas del CIBER. 19 y 20 de noviembre de 2012. Prof. Jesús Santamaría. Otros asistentes del grupo: Gema Martinez, Ana Malumbres, Leyre Gómez y Mª del Mar Encabo.

 

Publicaciones 2012

 

"Synthesis of Magnetic Nanocrystals by Thermal Decomposition in Glycol Media. Effect of Process Variables and MechanisticStudy", N. M. Sancho, O. Bomatí-Miguel, A. G. Roca, G. Martinez, M. Arruebo, J. Santamaría, Ind. Eng. Chem. Res., 51, 8348-57, (2012).

"Strong bactericidal synergy between peraceticacid and silver-exchangedzeolites", P. Lalueza, D. Carmona, M.Monzón, M. Arruebo, J. Santamaria, Microp. Mesop. Mater., 156, 171-75, (2012).

"Surface functionalization for tailoring the aggregation and magnetic behaviour of silica-coatediron oxide nanostructures" D. Carmona, N. Miguel, A.G. Roca, O. Bomatí-Miguel, F. Balas, C. Piquer, J. Santamaria, Nanotechnology, 23,155603 (10pp), (2012).

"Nanoporous Silicalite-only Cantilevers as Micromechanical Sensors: fabrication, resonance response and VOCssensing performance", I. Pellejero, J. Agustí, M.A. Urbiztondo, J. Sesé, M.P. Pina, J. Santamaría, G. Abadal, Sensors&Actuators B,168, 74-82, (2012).

"Detection of organic vapours with Si cantileverscoated within organic (zeolites) ororganic (polymer) layers", M. A. Urbiztondo, A. Peralta,I. Pellejero, J. Sesé, M.P. Pina, I. Dufour, J. Santamaria, Sensors&Actuators B,171-172, 822-31, (2012).

“Synthesis and characterization of ultra-small NiCo/Graphite and FeNi/Graphite superparamagnetic nanoparticles” M. Castrillón, A. Mayoral, C. Magen, J. G. Meier,C. Marquina, S. Irusta, J. Santamaria, Nanotechnology, 23, 085601 (10pp), (2012).

"Fast microwave synthesis of Pt/MFI zeolite coatings on silicon micromonoliths: application to VOC catalytic combustion", I. Marin, E. Adrover, M. Urbiztondo, M.P. Pina, R. Mallada, J. Santamaría, Green Process. Synth. 1, 169-174, (2012).

"Use of a polyol liquid collection medium to obtain ultrasmall magnetic nanoparticles by laser pyrolysis ", G. Martínez, A.Malumbres, R. Mallada, J.L. Hueso, O. Bomatí-Miguel, J. Santamaría, Nanotechnology, 23, 425605 (10pp), (2012).

"Microwave-assisted mild-temperature preparation of Neodymium-doped titania for the improved photodegradation of water contaminants", V.Gomez, A. Mariana Balu, J.C. Serrano-Ruiz, S.Irusta, D.Dionysiou, R. Luque, J. Santamaría, Appl. Catal. A: General, 441-42, 47-53, (2012).

"Mesoporous silica loaded with peracetic acid and silver nanoparticles as a dual-effect, highly efficient bactericidal agent"D. Carmona, P.Lalueza, F. Balas, M. Arruebo, J. Santamaría, Microp. Mesop. Mater., 161, 84-90, (2012).

"Facile synthesis of SiO2/Au Nanoshells in a 3-stage Microreactor System", L. Gómez, M. Arruebo, V. Sebastián, L. Gutiérrez, J. Santamaría, J. Mat. Chem., 22, 21420–21425, (2012).

"Enhancing plasmonic phototermal therapy through heat-inducible transgene activity", V. Cebrián, F.M. Martín-Saavedra, L. Gómez, M. Arruebo, J. Santamaría, N. Vilaboa, Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine, aceptado (2012).

"Drug delivery from structured porous inorganic materials", M.Arruebo, Wiley Interdisciplinary Reviews-Nanomedicine and Nanobiotechnology  4, 16-30, (2012).

"On the incorporation of protic ionic liquids imbibed in large pore zeolites to polybenzimidazole membranes for high temperature PEMFCs", A. Eguizagal, J. Lemus, M.P. Pina, J. Power Sources 222, 483-92, (2012) http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2012.07.094

"Nanostructure delectrolyte membranes based on zeotypes, protic ionic liquids and porous PBI membranes: Preparation, characterization and MEA testing", A. Eguizagal, J. Lemus, V. Roda, M. Urbiztondo, F.Barreras, M.P. Pina, Int. J. Hydrogen Energy 37, 7221-34, (2012). http://dx.doi.org/10.1016/j.ijhydene.2011.11.074

“Application of ETS-10. microporoustitanosilicate as support of Ru nanoparticles for hydrogen production”. B. Faroldi, E. Lombardo, L. Cornaglia, S. Irusta. AppliedCatal. A: General 417 (2012)43-52.

“Preparation, characterization and FE-simulation of the reinforcement of polycaprolactone with PEGylated silica nanoparticles”. N Moussaif, I Viejo, J M Bielsa, C Crespo, S Irusta, C Yagüe and J G Meier. 2012 IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng.40 012026. doi:10.1088/1757-899X/40/1/012026.

"Insights into the microwave-assisted preparation of supported iron oxide nanoparticles on silica-type mesoporous materials", A. M. Balu, D. Dallinger, D. Obermayer, J. M. Campelo, A. A. Romero, D. Carmona, F. Balas, K. Yoshida, P.L. Gai, C. Vargas, C. O. Kappe, R. Luque. Green Chemistry 2012, 14, 393-402.

”Study of the influence of gel composition in the synthesis of self-supported silicalite-1 layers”. O. de la Iglesia, P. Hrabanek, A. Zikanova, M. Kocirik. Materials Letters 70, 138-141 (2012).

“Flow-synthesis of mesoporous silicas and their use in the preparation of magnetic catalysts for Knoevenagel condensation reactions
Catalysis Today”, In Press, Corrected Proof, Available online 27 August 2012. Xinqing Chen, Manuel Arruebo, King Lun Yeung.

Practical Approach to Zeolitic Membranes and Coatings: State of the Art, Opportunities, Barriers, and Future Perspectives”. Author(s): Gascon, Jorge; Kapteijn, Freek; Zornoza, Beatriz; Sebastian, Victor; et al. CHEMISTRY OF MATERIALS  24 .  2829-2844   2012

One-step continuous synthesis of biocompatible gold nanorods for optical coherence tomography”.  Author(s): Sebastian, Victor; Lee, Seung-Kon; Zhou, Chao; et al. CHEMICAL COMMUNICATIONS   48 .   6654-6656. 2012

Size-Controlled Flow Synthesis of Gold Nanoparticles Using a Segmented Flow Microfluidic Platform”. Author(s): Cabeza, Victor Sebastian; Kuhn, Simon; Kulkarni, Amol A.; et al. LANGMUIR   28  . 7007-7013. 2012.

L- and D-Proline Adsorption by Chiral Ordered Mesoporous Silica”. Author(s): Casado, Clara; Castan, Joaquin; Gracia, Ismael; Sebastian, Victor; et al. LANGMUIR 28  .6638-6644. 2012. 

 grupo NFP

Images of silica-encapsulated iron metal nanoparticles synthesized by using arc discharge method





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