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Poli-b-propiolactona (PBPL) [nombre sistemático IUPAC: Poli(oxi-1-oxotrimetileno); en la literatura tambien aparece como Poli(oxicarboniletileno y Poli(2-oxo-1-oxaciclobutano).] es un polímero blanco, parcialmente cristalino, de fórmula estructural -[CH2-CH2-COOn]- que se obtiene por la polimerización por abertura del anillo b-propiolactona. En esta tesis hemos caracterizado PBPL por medición en solución de pesos moleculares, coeficientes del virial, dimensiones, viscosidades intrínsecas e incrementos específicos del índice de refracción. Las magnitudes experimentales fueron correlacionadas entre sí por medio de las así llamadas relaciones empíricas y de distintas expresiones deducidas de las teorías de soluciones de polímeros. En este análisis los datos fueron corregidos sistemáticamente por polidispersidad. Para ubicar a PBPL dentro del contexto de materiales poliméricos, se descríben más abajo usos y propiedades de poliésteres alifáticos, enumerando brevemente investigaciones previas sobre este polímero (principalmente consisten de métodos de síntesis y de cinética de polimerización). La tesis aparece desglosada en dos partes: La primera es esencialmente experimental; en la segunda se analizan los resultados experimentales y discuten las teorías de soluciones de polímeros. Para no abultar el cuerpo principal de la tesis ciertos aspectos son tratados en apéndices aún cuando se trate de temas originales del trabajo.

En el presente trabajo de tesis se estudiaron las propiedades termodinámicas de sistemas acuosos en el régimen nanoscópico. En especial, se abordaron los siguientes fenómenos: i) La presión de vapor de sistemas de agua e iones, desde la escala macroscópica hasta sistemas de pocas partículas. ii) Procesos de nucleación de burbujas sobre electrodos nanométricos. iii) Efecto del confinamiento sobre la constante de disociación del agua. La metodología GCS (Grand Canonical Screening), desarrollada por nuestro grupo anteriormente a esta tesis, permite obtener la presión de vapor en sistemas que exponen una interfase líquido-gas. En la presente tesis, se modificó dicha metodología para poder estudiar la presión de vapor en sistemas sin interfase, y de esta forma poder aplicarla a sistemas más complejos, como celdas de combustible. El efecto de los electrolitos sobre la presión de vapor del agua está muy estudiado tanto desde un punto de vista experimental como teórico en la fase bulk. Sin embargo, la resolución de los experimentos realizados en este campo para sistemas de nanoagregados, no permite una descripción a nivel microscópico y es causa de una de las mayores incertezas en los modelos de predicción atmosférica. En la presente tesis se examinó el efecto de la presión de vapor en nanogotas de agua conteniendo un ion monovalente y la aptitud de modelos atomísticos y de grano grueso para predecir dicha propiedad. La nucleación de nanoburbujas sobre electrodos ha sido frecuentemente explorada en las últimas décadas, no solo por su relevancia desde un punto de vista físico-químico, que deja abiertas muchas preguntas básicas respecto al mecanismo de nucleación y la estabilidad, sino también debido a su impacto en el dise~no y optimización de tecnologías electrocatalíticas. En esta tesis este fenómeno se analizó mediante simulaciones de dináamica molecular con modelos de grano grueso, y en colaboración con un grupo experimental de la Universidad de Utah. Diversos autores han especulado sobre cómo el confinamiento podría afectar la autodisociacíon del agua, pero lo cierto es que esta pregunta no ha podido ser respondida aun experimentalmente, y apenas ha sido abordada desde el campo de las simulaciones. Cálculos recientes sugieren que la constante de disociación se incrementa en poros nanométricos bidimensionales. En el presente trabajo se estudió dicho efecto en un confinamiento más extremo, dentro de un nanotubo de carbono (6,6), observándose un comportamiento opuesto. Para abarcar el estudio de estos problemas, durante esta tesis se recurrió a distintos esquemas de simulación molecular clásica, cuántica y QM-MM, incluyendo los siguientes programas de código abierto: LAMMPS, MCCCS-Towhee, y Quantum Espresso. En muchos casos fue necesario realizar implementaciones propias en dichos programas, a la vez que se desarrollaron diversas herramientas de ánalisis de datos.

En el presente trabajo de tesis se estudiaron las propiedades termodinámicas de sistemas acuosos en el régimen nanoscópico. En especial, se abordaron los siguientes fenómenos: i) La presión de vapor de sistemas de agua e iones, desde la escala macroscópica hasta sistemas de pocas partículas. ii) Procesos de nucleación de burbujas sobre electrodos nanométricos. iii) Efecto del confinamiento sobre la constante de disociación del agua. La metodología GCS (Grand Canonical Screening), desarrollada por nuestro grupo anteriormente a esta tesis, permite obtener la presión de vapor en sistemas que exponen una interfase líquido-gas. En la presente tesis, se modificó dicha metodología para poder estudiar la presión de vapor en sistemas sin interfase, y de esta forma poder aplicarla a sistemas más complejos, como celdas de combustible. El efecto de los electrolitos sobre la presión de vapor del agua está muy estudiado tanto desde un punto de vista experimental como teórico en la fase bulk. Sin embargo, la resolución de los experimentos realizados en este campo para sistemas de nanoagregados, no permite una descripción a nivel microscópico y es causa de una de las mayores incertezas en los modelos de predicción atmosférica. En la presente tesis se examinó el efecto de la presión de vapor en nanogotas de agua conteniendo un ion monovalente y la aptitud de modelos atomísticos y de grano grueso para predecir dicha propiedad. La nucleación de nanoburbujas sobre electrodos ha sido frecuentemente explorada en las últimas décadas, no solo por su relevancia desde un punto de vista físico-químico, que deja abiertas muchas preguntas básicas respecto al mecanismo de nucleación y la estabilidad, sino también debido a su impacto en el dise~no y optimización de tecnologías electrocatalíticas. En esta tesis este fenómeno se analizó mediante simulaciones de dináamica molecular con modelos de grano grueso, y en colaboración con un grupo experimental de la Universidad de Utah. Diversos autores han especulado sobre cómo el confinamiento podría afectar la autodisociacíon del agua, pero lo cierto es que esta pregunta no ha podido ser respondida aun experimentalmente, y apenas ha sido abordada desde el campo de las simulaciones. Cálculos recientes sugieren que la constante de disociación se incrementa en poros nanométricos bidimensionales. En el presente trabajo se estudió dicho efecto en un confinamiento más extremo, dentro de un nanotubo de carbono (6,6), observándose un comportamiento opuesto. Para abarcar el estudio de estos problemas, durante esta tesis se recurrió a distintos esquemas de simulación molecular clásica, cuántica y QM-MM, incluyendo los siguientes programas de código abierto: LAMMPS, MCCCS-Towhee, y Quantum Espresso. En muchos casos fue necesario realizar implementaciones propias en dichos programas, a la vez que se desarrollaron diversas herramientas de ánalisis de datos.

Tesis (Doctor en Ciencias Químicas) - - Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas, 2017

Estudiamos por Monte Carlo y Dinámica Molecular la estructura y termodinámica de nanoagregados de agua de entre 4 y 200 moléculas. Utilizamos la capacidad calórica de los agregados para seguir las transiciones entre estructuras más ordenadas (tipo "sólido") y menos ordenadas (tipo "líquido"). La correlación hallada entre las estructuras y el momento dipolar total del agregado puede servir para distinguir entre agregados tipo "sólido" y tipo "líquido" en los experimentos. Hallamos una gran dependencia de las temperaturas de transición con el modelo de agua y el tamaño del agregado. En base a las distribuciones de un parámetro de orden pudimos distinguir dos poblaciones de agua (más y menos tetraédrica), aún en agregados tipo "líquido", cuyas proporciones varían en función de la temperatura y de la región del agregado (centro o superficie). Estudiamos también la interfase hielo-vapor para sistemas macroscópicos, por Dinámica Molecular y por Microscopía de Fuerza Atómica (AFM). Las simulaciones nos permitieron ver con detalle molecular la interacción de puntas modelo con la capa cuasi-liquida, y a la vez estudiar la indentación del hielo. Observamos que durante la indentación nunca desaparece la capa cuasil líquida entre la punta y el hielo, y pudimos calcular la energía libre de la fusión capa por capa inducida por la punta. En el caso de una punta hidrofílica, hallamos indicios de una capilaridad entre la misma y la capa cuasi-líquida. Para las mediciones experimentales, modificamos un AFM comercial de modo de poder generar una interfase hielo-aire de geometría adecuada y controlar el sobre-enfriamiento y la humedad relativa y temperatura del aire en contacto con la muestra, y realizamos curvas de fuerza sobre dicha interfase. Los resultados obtenidos permiten discutir la validez de las mediciones reportadas en la bibliografía, y sugieren una cota máxima para los espesores reales de la capa cuasi-líquida sobre hielo. A su vez, estimamos espesores de la capa cuasi-líquida presente entre la punta y el hielo durante la indentación.

Se han estudiado las propiedades termoluminiscentes (TL) del compuesto Na2B407 anhidro y amorfo, excitado con radiaciones ionizantes de Co-60 y Cs-137. Las propiedades TL se han correlacionado con los resultados de mediciones espectrales (emisión y absorción óptica) y de Resonancia Paramagnética Electrónica (RPE). La curva de emisión térmicamente estimulada (llamada "curva glow") del Na2B407 sin dopar se compone de dos máximos complejos que aparecen a temperaturas del orden de 120 °C y 230 °C cuando se utiliza una velocidad de calentamiento de 250 °C/min. El espectro de emisión presenta bandas con estructura centradas en 370 nm, 450 nm y 590 nm; mientras que el espectro de absorción óptica muestra un pico amplio en 550 nm y se insinúa otro por encima de 350 nm. La señal de RPE se corresponde con defectos que poseen un spin desapareado de valor 1/2 interactuando con átomos de boro. Estos centros están relacionados sólo con el fenómeno TL que se da a temperaturas mayores que 150 °C y con la emisión de fotones generada por impurezas que actúan como centros luminiscentes excitados por transferencia resonante de energía. Se analizaron también muestras de SrB407 , Li2B407 y B203 de similares caracteristicas con fines comparativos. La información obtenida en estas experiencias ha permitido esbozar un modelo que explica las propiedades TL del compuesto Na2B407 anhidro y amorfo, modelo que, bajo determinadas condiciones, puede ser aplicado en general al resto de los compuestos borados.

Fil:Stojanoff, Demetrio. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.

Fil:Svarc, Federico Eugenio. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.

Esta Tesis tuvo como objetivo general el de caracterizar las propiedades xilotecnológicas de Acacia melanoxylon implantada en el sudeste de la Provincia de Buenos Aires, en vista a su empleo como madera sólida en el mercado regional de maderas. Para ello se desarrolló una investigación en base al muestreo de cuatro poblaciones locales de la especie implantadas en diferentes sitios, sobre las que se desarrollaron dos tipos de evaluaciones, una en el campo de la Dasometría y otra en el campo xilotecnológico. Con la primera, se investigaron la composición y estructura de las masas forestales correspondientes a las parcelas de estudio, así como su volumen comercial y su crecimiento medio anual. Con la segunda se investigaron: la estructura anatómica, las dimensiones celulares, el contenido de duramen, la composición química, las propiedades físicas (densidad básica, densidad normal, contracción e hinchamiento lineales máximos, anisotropía, coeficiente de contracción y Punto de Saturación de las Fibras, variación del contenido de humedad en secado natural), la dureza y las propiedades mecánicas (en flexión estática, en compresión perpendicular y paralela a las fibras, en corte paralelo). Se analizaron las variaciones de las características de la madera entre los diferentes sitios y dentro del fuste de los árboles (en sentido axial y radial). Se determinaron las relaciones lineales de las propiedades de la madera con la tasa de crecimiento y con la edad de los árboles. Por otra parte interesó conocer las relaciones de la densidad con el resto de las propiedades anatómicas y físicas, con la dureza y con el comportamiento resistente y elástico de esta madera. Se desarrolló una analogía climática entre la región sudeste de la provincia de Buenos Aires y la región de origen (Australia). En general, la región ofrece condiciones climáticas y edáficas apropiadas para el desarrollo de la especie. Se reconocieron diferentes calidades de sitio debido a distintas condiciones de protección, de profundidad de suelos y de limitaciones de drenaje. El crecimiento de la especie, esto es, su tamaño, sus existencias en volumen y sus tasas de crecimiento, variaron entre los sitios. El recurso, se caracterizó por una estructura desuniforme de edades que puede ofrecer, a través de sus clases diamétricas superiores (25-30 cm de diámetro a la altura del pecho), rollizos comerciales de entre 6,5 m y 11 m de longitud y de una alta cilindricidad. La descripción anatómica general macro y microscópica, coincidió con la hallada por otros autores para la especie, observándose líneas oscuras dentro del duramen, que podrían estar asociadas a la presencia de madera de tensión. Las dimensiones celulares promedio fueron: longitud de fibras, 656,5µ; espesor de pared de las fibras, 2,17µ; lumen de las fibras, 8,3 µ; ancho de las fibras, 12,9µ; vasos pequeños, 69,25 µ de diámetro y poco numerosos, 5/mm². Esto proporciona una textura fina y permite inferir que esta madera logrará un buen acabado superficial por cepillado, lijado y lustre. La madera del recurso local presentó duramen a lo largo de todo el fuste comercial y en todos los árboles, cuyo contenido fue del 53-51% de su volumen comercial. Esto resultó una proporción similar, y aún mayor que lo informado en plantaciones ordenadas de Australia y Nueva Zelanda. La composición química promedio (sobre madera seca total, referido a madera original) resultó típica de una angiosperma dicotiledónea de color oscuro, con una destacada variabilidad entre árboles respecto a los extractivos. Resultaron mayores los contenidos de extraíbles en agua caliente (8,4%) (compuestos fenólicos) que en alcohol-tolueno (6,1%) (ceras, aceites, resinas). La proporción de lignina insoluble (25,1%) fue igual o mayor que lo informado por otros autores en la especie. La densidad de la madera (densidad normal: 600 Kg/m³ y densidad básica: 517 Kg/m³) se ubicó en el rango indicado por otras investigaciones para la especie, con importante variación entre árboles. A lo largo del fuste, se presentaron árboles igualmente densos en todas sus alturas o con la base más densa. A lo ancho del fuste, la zona ubicada alrededor de la médula resultó menos o igualmente densa que el resto. Ni los contenidos de duramen y de extractivos, ni el tamaño de las células se mostraron relacionados con la variación en la densidad de esta madera. En cambio sí se relacionó la densidad con la edad de los árboles, que estuvo comprendida en el rango 9-32 años. La madera registró valores promedio de contracción (radial, 3,55%; tangencial, 6,63%) e hinchamiento (radial, 3,69%; tangencial, 7,13%) lineales máximos similares a lo informado para la especie, con una anisotropía levemente inferior a 2. Los cambios en dirección radial fueron menores en la región basal de los fustes, sin influencia de la posición médula-corteza. Contrariamente, los cambios en dirección tangencial fueron mayores en la base con valores mínimos en tejidos cercanos a la médula. Se registraron valores de resistencias en flexión (90 N/mm²), en compresión paralela (45 N/mm²) y perpendicular (12 N/mm²), en corte (12 N/mm²), así como del módulo de elasticidad en flexión (10926 N/mm²) y de la dureza (45 N/mm²), que son los esperados para una madera de densidad media y pueden considerarse adecuados para maderas de uso estructural y no estructural. La región basal de los fustes, hasta el 30% de la altura total, resultó uniforme en relación a la densidad, al contenido de duramen, a los cambios dimensionales y a las propiedades mecánicas. Esto conduce a una homogeneidad de la troza de mayor rendimiento en aserrado, muy valorada en relación a su uso final como materia prima. En la madera investigada se manifestó una correlación destacada (coeficientes de correlación del orden de 0,6 - 0,75) de la densidad con la contracción e hinchamiento lineales máximos y con el coeficiente de contracción dimensional. Asimismo lo fue la relación entre la densidad y las propiedades resistentes, las de rigidez y la dureza, con coeficientes de correlación ubicados en el rango 0,83-0,93. En secado natural, iniciado en el otoño, la madera alcanzó en ocho meses la estabilización del contenido de humedad con un valor de equilibrio higroscópico del 12%. El proceso de secado natural estuvo asociado a la presencia de grietas de cara y de cabeza predominantemente pequeñas (<50 mm de longitud) y de rajaduras predominantemente largas (100-400 mm) localizadas en el tejido correspondiente a la médula. Predominaron los nudos de cara, redondos, pequeños y muy pequeños (5-19 mm de diámetro promedio), firmes y sanos, localizados principalmente en la región central de las tablas. El material presentó una ligera desviación de las fibras (4,64%). La región basal de los fustes resultó con menor desviación respecto a la superior (3,7% vs. 6,2%). Según la investigación dasométrica, las cuatro poblaciones se desarrollaron en diferentes calidades sitios y se diferenciaron en las dimensiones celulares, en el contenido de duramen, en la composición química y en la densidad de la madera. Consecuentemente, también lo hicieron respecto a los cambios dimensionales y comportamiento mecánico de la madera. Sin embargo, dada la desuniformidad en edades y el desconocimiento de las procedencias geográficas del material original de estos poblamientos, la evaluación del condicionamiento que los sitios ejercen en la manifestación de los atributos tecnológicos puede estar limitada en alguna medida, lo que será necesario investigar en adelante. La investigación desarrollada permite recomendar el uso de la madera del recurso regional de A. melanoxylon para muebles, pisos aptos para tránsito de mediana intensidad, revestimientos, chapas y láminas para paneles, molduras, carpintería rural, productos de madera corta (mangos de herramientas), entre otros. Se la puede considerar como un material de buena trabajabilidad que logrará un adecuado acabado superficial. Sin embargo, el recurso regional actual está ofreciendo como máximo piezas de aserrío de 25-30 cm de ancho, con alta población de nudos y alta probabilidad de contener la médula, las cuales son limitantes a superar con el análisis, planificación y ejecución de pautas de ordenación forestal para el recurso.

Los catalizadores de metal soportado son sistemas extremadamente complejos. Uno de los aspectos más controversiales en el estudio de estos catalizadores lo constituye la caracterización de la superficie activa. Dada la baja confiabilidad de los métodos de quimisorción y titulación actualmente en uso se propone la hidrogenación de etileno por el método de pulsos como reacción de prueba. El producto de la reacción etano, puede ser medido directamente. La titulación con pulsos de etileno de catalizadores recién reducidos número de Hidrógeno Activo: NAH, lndica que el número de átomos de hidrógeno activo, irreversiblemente adsorbidos, puede exceder en varias veces el número total de átomos de metal presentes, sugiriendo la participación del soporte. Este número acrece con el tiempo de hidraqenación del catalizador a alta temperatura hasta alcanzar un valor asintótico. La determinación del HC por titulación con pulsos de hidrógeno del catalizador saturado con pulsos de etileno es simple, precisa y rápida. Es, además, más confiable que la titulación con hidróqeno de oxígeno adsorbido. La aplicación del método al estudio de la hidrogenólisis de ciclopropano y la hidrogenación de benceno permitieron obtener la siguiente información mecanística. Para el ciclopropano - Todos los átomos de hidrógeno irreversiblemente adsorbidos, activos para la hidrogenación de etileno, son activos para la hidrogenólisis de ciclopropano. Para el benceno: - La etapa determinante de la velocidad de reacrión es la formación de un complejo σ entre el anillo bencénico y un átomo de metal, en presencia de hidrógeno irreversiblemente adsorbido. - La formación de un complejo π como condición inicial debe excluirse. - La fijación del segundo y posteriores átomos de hidrógeno es rápida y requiere una presión parcial de hidrógeno gaseoso. - La reacción ocupa solamente una fracción de la superficie activa independiente del tiempo de hidrogenación del catalizador.