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Los colorantes sintéticos son ampliamente utilizados en una gran variedad de procesos industriales, entre ellos la industria textil, cosmética y alimenticia. La descarga de los efluentes de estas industrias resulta perjudicial para los cuerpos de agua de recepción, constituyendo un serio problema de contaminación. Los colorantes absorben fuertemente la luz solar, lo que disminuye la intensidad de la luz absorbida por las plantas de agua, reduciendo su capacidad de fotosíntesis y la oxigenación de los reservorios de agua. En respuesta a esto, se buscan se ha comenzado a buscar mejores alternativas para el tratamiento previo de dichas aguas a su liberación al medio ambiente. La fotocatálisis heterogénea ha emergido como un candidato fuerte y económicamente viable en comparación con otras técnicas para aplicaciones de tratamiento de aguas. Los óxidos metálicos, como el Fe2O3 y Fe3O4, han destacado como fotocatalizadores por sus propiedades de absorción de luz (hasta 600 nm) y disposición electrónica, posicionándose como excelentes candidatos para su uso en la remediación ambiental. Así mismo, la efectividad del tratamiento de contaminantes por los fotocatalizadores puede ser incrementada utilizando un soporte como la zeolita mordenita que posee un sistema definido de microporos con propiedades únicas como presencia de sitios ácidos, capacidad de intercambio iónico y una alta estabilidad térmica. Es por eso que el planteamiento de este trabajo es el de preparar materiales híbridos del tipo Fe2O3-Fe3O4 soportados en mordenita sintética que tengan actividad y selectividad en la zona del visible en sus propiedades fotocatalíticas para la descomposición del azul de metileno. Synthetic colorants are widely used in a variety of industrial processes, including the textile, cosmetic and food industries. The discharge of effluents from these industries is detrimental to the receiving water bodies, constituting a serious pollution problem. Dyes strongly absorb sunlight, which decreases the intensity of light absorbed by water plants, reducing their photosynthesis capacity and the oxygenation of water reservoirs. In response to this, they are looking for better alternatives for the treatment of said waters prior to their release into the environment. Heterogeneous photocatalysis has emerged as a strong and economically viable candidate compared to other techniques for water treatment applications. Metal oxides, such as Fe2O3 and Fe3O4, have stood out as photocatalysts due to their light absorption properties (up to 600 nm) and electronic arrangement, positioning themselves as excellent candidates for use in environmental remediation. Likewise, the effectiveness of the treatment of pollutants by photocatalysts can be increased by using a support such as mordenite zeolite, which has a defined system of micropores with unique properties such as the presence of acid sites, ion exchange capacity, and high thermal stability. That is why the approach of this work is to prepare hybrid materials of the Fe2O3-Fe3O4 type supported on synthetic mordenite that have activity and selectivity in the visible area in their photocatalytic properties for the decomposition of methylene blue.

Las nanopartículas de ZnO (ZnO-NPs) han recibido especial atención en los últimos años en el área de la nanocosmética, y sus aplicaciones en el área de la nanomedicina continúan en exploración; Sin embargo, diversas evidencias indican que la exposición constante de algunos organismos a las ZnO-NPs puede provocar inmunotoxicidad. Por otro lado, las nanopartículas de CuO (CuO-NPs) han sido utilizadas en el área de la microelectrónica, y en distintos modelos biológicos se ha observado que la exposición a estas nanopartículas puede causar genotoxicidad. Múltiples investigaciones han demostrado que algunos nanomateriales tienen propiedades inmunomoduladoras que pueden derivar en la disfunción del sistema inmunológico, provocando inflamación. El objetivo de este estudio es evaluar el efecto de la exposición subcrónica de ZnO-NPs y CuO- NPs a concentraciones subtóxicas en la línea celular de macrófagos RAW264.7, células con capacidad fagocítica que interactúan inicialmente con nanomateriales que ingresan al organismo y tienen funciones fundamentales para el adecuado funcionamiento del sistema inmunológico. Para cumplir con el objetivo, fue llevada a cabo la caracterización de las ZnO-NPs y CuONPs y el mantenimiento del cultivo de la línea celular de macrófagos RAW264.7. Posteriormente, fue estudiado el efecto de la exposición aguda y subcrónica a concentraciones subtóxicas de ZnO-NPs y CuONPs en la proliferación celular mediante un ensayo colorimétrico y la morfología de los macrófagos por microscopía óptica, también fue determinada la concentración de especies de oxígeno altamente reactivas (ROS) a través de fluorimetría y nitritos mediante el ensayo de Griess. El efecto en el tamaño y la complejidad relativa de macrófagos expuestos subcrónicamente a concentraciones subtóxicas de ZnO-NPs fue evaluado por citometría de flujo; mientras que cambios en el potencial de membrana mitocondrial y en los niveles de iones Zn2+ fueron visualizados a través de microscopía confocal láser, y la expresión relativa de genes específicos fue evaluada mediante qPCR. La caracterización de ZnO-NPs y CuO-NPs sugiere un tamaño promedio superior al reportado por el proveedor, así como alta agregación. La exposición subcrónica a CuO-NPs causa citotoxicidad a bajas concentraciones (2-8 μg/mL), evidenciando su potencial inmunotóxico. La viabilidad celular de macrófagos expuestos a ZnO-NPs de forma aguda y subcrónica evidenció alteraciones en los niveles de ROS, respuesta hormética, así ... ZnO nanoparticles (ZnO-NPs) have received special attention in recent years in the area of nanocosmetics, and their applications in the area of nanomedicine continue to be explored; However, various evidences indicate that constant exposure of some organisms to ZnO-NPs can cause immunotoxicity. On the other hand, CuO nanoparticles (CuO-NPs) have been used in the area of microelectronics, and in different biological models it has been observed that exposure to these nanoparticles can cause genotoxicity. Multiple investigations have shown that some nanomaterials have immunomodulatory properties that can lead to dysfunction of the immune system, causing inflammation. The objective of this study is to evaluate the effect of subchronic exposure of ZnO-NPs and CuO-NPs to subtoxic concentrations in the macrophage cell line RAW264.7, cells with phagocytic capacity that initially interact with nanomaterials that enter the organism and have functions essential for the proper functioning of the immune system. To cover the objective, the characterization of the ZnO-NPs and CuO-NPs, and the maintenance of the culture of the RAW264.7 macrophage cell line were carried out. Subsequently, the effects of acute and subchronic exposure to subtoxic concentrations of ZnO-NPs and CuO-NPs on cell proliferation was studied utilizing a colorimetric assay, on macrophages morphology by light microscopy, the concentration of species of highly reactive oxygen (ROS) through fluorimetry and on nitrites concentration through the Griess test were evaluated. The effect on the size and relative complexity of macrophages exposed subchronically to subtoxic concentrations of ZnO-NPs was also evaluated by flow cytometry; while changes in the mitochondrial membrane potential and the levels of Zn2+ ions were visualized through confocal laser microscopy, and the relative expression of specific genes was evaluated by qPCR. The characterization of ZnO-NPs and CuO-NPs suggests an average size higher than that reported by the supplier, as well as high aggregation. Subchronic exposure to CuO-NPs causes cytotoxicity at low concentrations (2-8 μg/mL), evidencing its immunotoxic potential. The cellular viability of macrophages exposed to ZnO-NPs acutely and subchronically showed alterations in ROS levels, hormetic response, as well as the formation of multinucleated giant cells in a manner dependent on the physicochemical properties, the concentration of ZnO-NPs, and time. of exposition. No alterations ...

El grafeno y óxido de grafeno reducido se utilizan de forma indistinta en dispositivos electrónicos basados en nitruro de galio, esto se debe a la similitud que presentan tanto en transparencia como en alta conductividad térmica. Sin embargo, hasta la fecha, no hay trabajos teóricos que analicen de forma detallada los cambios que se producen debido a la presencia de oxígeno en la superficie grafeno/ GaN (0001). En este trabajo, mediante laTeoría del Funcional de la Densidad, estudiamos los cambios que se producen entre la interacción de los átomos de carbono y de galio en la superficie grafeno/GaN (0001) debido a la adsorción de átomos de oxígeno en ella. Se logró determinar la presencia de enlaces covalentes entre carbono y galio en la superficie, los cuales se reordenan al momento de la adsorción de oxígeno. Otro efecto en la superficie, a causa de la presencia de oxígeno, es el incremento en la ondulación del grafeno (de 0.54 Å a 1.01 Å) así como en la capa más externa de galio (de 0.22 Å a 0.38 Å) en la superficie a medida que se incrementa la cobertura de oxígeno. Por otra parte, basados en la energía de formación, la superficie solo puede adoptar dos estados: como superficie limpia o mayormente oxidada; los estados intermedios son poco probables de obtener debido a una energía de formación positiva. De esta forma, cuando la superficie está expuesta a bajas concentraciones de oxígeno, permanece limpia; mientras que, cuando la superficie se encuentra expuesta a altas concentraciones de oxígeno, la primer estructura en obtenerse es una con 7 átomos de oxígeno adsorbidos, la cual podría seguirse oxidando si se aplica energía al sistema. A su vez, las propiedades electrónicas que corresponden a los estados permitidos son: material conductor en la superficie limpia y material semiconductor en la superficie mayormente oxidada. Por otra parte, se comenzaron estudios donde se incluyó hidrógeno en la superficie además del oxígeno presente, dando como resultado una disminución en la energía de formación de todo el sistema, lo cual influyó también en las propiedades electrónicas ya que la superficie más estable con un solo átomo de hidrógeno (con propiedades conductoras) posee una energía de formación similar a la superficie más estable con 7 y 11 átomos de oxígeno adsorbidos (con propiedades semiconductoras). Reduced-graphene oxide and graphene have similar properties such as high thermal conductivity and transparency; due to that, those compounds are used in gallium nitride-based electronic devices. However, until today, there is no theoretical investigation that analyses in detail the changes produced by the presence of oxygen in the graphene/GaN (0001) surface. In this work, applying Density Functional Theory, we studied the changes produced in the interaction between carbon and gallium atoms in the graphene/GaN (0001) surface due to the adsorption of oxygen atoms on it. We determined the presence of covalent bonds between carbon and gallium atoms on the surface, that suffer a reordering when an oxygen atom is adsorbed on it. Another effect caused by the presence of oxygen in the surface is the increase of the vertical buckling of graphene (from 0.54 Å to 1.01 Å) and the topmost gallium layer (from 0.22 Å to 0.38 Å) as oxygen concentration increases. Moreover, based on the formation energy, the surface can only adopt two states: such as clean surface or most possible oxidized; intermediate states are unlikely due to positive formation energy. In this way, when the surface is exposed to low oxygen concentrations, it remains without oxygen; when the surface is exposed to high oxygen concentrations, the first structure obtained is with 7 oxygen atoms adsorbed, then its possible to obtain a more oxidized surface but is required to apply energy to the system. In addition, the electronic properties that correspond to the two states are a conductor for the clean surface and a semiconductor for the oxidized surface. On the other hand, we also considered the inclusion of hydrogen in an oxidized surface, resulting in a decrease in its formation energy. This inclusion also influence the electronic properties of the resulting surface, because of a more stable structure with one hydrogen atom adsorbed (with conductive properties) has similar formation energy that the most stable surface with 7 and 11 oxygen atoms adsorbed (with semiconductor properties).

En el presente trabajo se produjeron nanorreactores enzimáticos conteniendo a la enzima timidina fosforilasa (TP) en partículas tipo virus (VLPs) derivadas del virus del mosaico del bromo (BMV). La enzima fue funcionalizada con isotiocianato de fluoresceína (FITC) con el doble propósito de mejorar su carga superficial y monitorear la localización mitocondrial (mitodirección) de las cápsides por microscopía confocal. La encapsidación enzimática se realizó mediante una reacción de autoensamble en diálisis utilizando la proporción molar 3.6:1 de enzima modificada (TP-FITC) por proteína de cápside (CP). Los nanorreactores fueron purificados por ultracentrifugación y caracterizados mediante espectroscopía de dispersión dinámica de luz (DLS) y microscopía electrónica de transmisión (TEM). Se sintetizó el compuesto bromuro de (2 carboxietil)trifenilfosfonio (2CETPP) para la funcionalización de los nanorreactores con el fin de dirigirlos a mitocondrias en cultivos celulares de hepatocitos murinos AML-12. El compuesto sólido resultante fue purificado y caracterizado mediante espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR), cromatografía líquida de alta resolución (LC-MS) y espectroscopía de resonancia magnética nuclear (RMN). Finalmente, se llevó a cabo un ensayo de mitodirección in vitro utilizando 1.3 x 107 nanorreactores (TPFITC-BMVTPP) por célula. Las mitocondrias fueron marcadas con Mito-ID Red y la co-localización de las señales de FITC y Mito-ID fue observada a través de microscopía confocal determinando el porcentaje de correlación comparado con nanorreactores sin funcionalizar. The focus of this work was the production of enzymatic nanoreactors containing the enzyme thymidine phosphorylase (TP) inside virus-like particles (VLPs) derived from the brome mosaic virus (BMV). We report the enzymatic functionalization using fluorescein isothiocyanate (FITC) with a dual purpose: improve the negative surface charge of TP, and monitoring the mitochondrial localization (mitodirection) of the capsids by confocal microscopy. Enzyme encapsidation was carried out by a self-assembly reaction in dialysis using the 3.6: 1 molar ratio of functionalized enzyme (TPFITC) per capsid protein (CP) respectively. Once assembled, nanoreactors were purified by ultracentrifugation and characterized by dynamic light scattering spectroscopy (DLS) and transmission electron microscopy (TEM). We describe the synthesis of (2-carboxyethyl) triphenylphosphonium bromide (2CETPP) to functionalize nanoreactors and direct them to mitochondria. The resulting solid compound was purified and analyzed by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), high-performance liquid chromatography (LC-MS), and nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR). Finally, an in vitro mitochondrial targeting assay was carried out using the murine hepatocytes AML-12 cell line with 1.3 x 107 nanoreactors (TPFITC-BMV-TPP) per cell. Mitochondria were marked with Mito-ID Red and colocalization of the FITC and Mito-ID signals was observed through confocal microscopy, obtaining a high correlation percentage when compared with the non-functionalized nanoreactors.

En este trabajo se investigaron catalizadores másicos de NiMoS y el efecto de incluir tungsteno por diferentes vías para obtener catalizadores trimetálicos. Se prepararon los catalizadores NiMoS por síntesis hidrotermal obteniendo cubos de tamaños nanométricos. La inclusión del W se realizó por medio de dos metodologías: En la primera se incluyó el W durante la síntesis hidrotermal, generando que los nanocubos tuvieran el W dentro de la estructura, mientras que en la segunda metodología se adicionó el W por medio de impregnación. En ambos casos se añadieron 1%, 2% y 3% en peso de tungsteno. Los resultados obtenidos por difracción de rayos-X mostraron la presencia de fases cristalinas relacionadas con NiS1.97 (~NiS2), Mo2S3, MoS2 y fases mixtas como Ni2.5Mo6S6.7 entre otras. Sin embargo, no se detectaron picos de difracción relacionados con alguna fase de W. Los resultados de microscopía electrónica de barrido permitieron comprobar que los catalizadores NiMoWS con morfología nanocúbica fueron sintetizados satisfactoriamente. Además, se detectó una funcionalidad del tamaño de las nanoestructuras con la cantidad de W adicionado. Los resultados de fisisorción de N2 mostraron que los nanocubos tienen áreas superficiales muy pequeñas, entre 3 y 9 m2 · g-1. La técnica de reducción con H2 a temperatura programada reveló que cuando el W se encuentra presente, ya sea dentro o fuera de la estructura los materiales son menos reducibles. En cuanto a la actividad catalítica todos los materiales fueron activos en la reacción de hidrodesulfuración de 3-metiltiofeno con una tendencia de más del 90% hacia la desulfuración directa. El material con el mejor comportamiento catalítico resultó ser el sintetizado por el método hidrotermal en el que se incluyó 1% de W en peso (nC-1-H). This thesis studied self-supported NiMoS catalysts and the effect of including tungsten by different routes to obtain trimetallic catalysts. NiMoS catalysts were prepared by hydrothermal synthesis to produce cubes of nanometer sizes. The inclusion of W was carried out by employing two methodologies. In one method, W was added during hydrothermal synthesis where W was included inside the structure. For the other method, W was included by impregnation. Weight percentages used of W in both methodologies are: 1%, 2% and 3%. The diffraction patterns resulting of materials showed the presence of the following phases: NiS1.97 (~NiS2), Mo2S3, MoS2, bimetallic phase like Ni2.5Mo6S6.7, and others. However, these diffraction patterns didn’t demonstrate any peak indicating W presence. Besides, with the Scanning Electron Microscopy was verified the formation of nanocubes in all NiMoWS, existing a relationship between amount of tungsten and nanocubes’ size. In addition, N2 Physisorption demonstrated that nanocubes’ surface area was very small, between 3 and 9 m2 · g-1. The presence of tungsten, regarding if tungsten is inside or outside of structure, affects the reducibility of materials, that is to say, the reducibility decrease. It was seen with temperature programmed of reduction. Furthermore, in the catalytic activity, all materials were active and selective in 3-methyltiophene hydrodesulfurization, having a trend higher than 90% toward direct desulfurization. The best catalyst was nC-1-H, that was synthesized by hydrothermal method with 1% wt. W.

En las últimas décadas la población se ha visto involucrada en un constante desarrollo tecnológico. Uno de los componentes más importantes en la mayoría de los dispositivos electrónicos son las baterías, y recientemente, las baterías de estado sólido han sido el foco de atención. Aunque actualmente existen baterías de estado sólido a base de Li, éstas presentan algunos inconvenientes como el riesgo de explosión. El cerámico Bismuto-Vanadato de Cobre (BICUVOX) resulta ser un potencial candidato como electrolito para la aplicación en baterías de estado sólido de película delgada gracias a su gran estabilidad. La técnica de Depósito por Capa Atómica (ALD) es un método eficaz para obtener películas delgadas con espesor controlado; por lo tanto, en esta tesis se sintetizaron películas delgadas de óxido de vanadio como punto de partida para ensamblar el cerámico BICUVOX por ALD. De forma adicional se establecieron las bases teóricas y técnicas para demostrar que es posible sintetizar óxidos complejos (como lo es el BICUVOX) por ALD. Las películas delgadas de óxido de vanadio se sometieron a tratamientos térmicos en aire y nitrógeno con la intensión de modificar la estructura cristalina. También se realizaron caracterizaciones por Espectroscopía de fotoelectrones emitidos por rayos X (XPS) con erosión iónica, Difracción de rayos X (XRD) y Microscopía de Fuerza Atómica (AFM) para determinar la composición química elemental, el porcentaje atómico superficial, el estado de oxidación, la estructura cristalina y la morfología de los óxidos de vanadio obtenidos; además, se determinaron los espesores, brecha de energía prohibida óptica, y constantes ópticas de los mismos por medio de elipsometría. También se diseñó y fabricó un contenedor de acero especial para el equipo BENEQ TFS 200 para almacenar el precursor óxido tri-iso-propoxido de vanadio (VTOP) y llevar a cabo la síntesis por ALD. Las caracterizaciones identificaron películas de V2O5 amorfo para las películas sintetizadas, V2O5 ortorrómbico después de tratamiento térmico en aire y una mezcla de óxidos de vanadio para las películas con tratamiento térmico en nitrógeno; concluyendo que el V2O5 amorfo podría ser la estructura más conveniente para obtener BICUVOX por ALD en trabajos futuros. In recent decades the population has been involved in constant technological development. One of the essential components in most electronic devices is batteries, and recently, solid-state batteries have been the focus of attention. However, there are currently Li-based solid-state batteries, which show some drawbacks such as the risk of explosion. The ceramic Bismuth-Copper Vanadate (BICUVOX) turns out to be a potential candidate as an electrolyte for application in thin-film solid-state batteries due to its outstanding stability. The Atomic Layer Deposition (ALD) technique turns out to be an efficient method to obtain thin films with controlled thickness; therefore, in this thesis, thin films of vanadium oxide were synthesized as a starting point to reach the BICUVOX ceramic by ALD. Additionally, the theoretical and technical bases were established to prove that it is possible to synthesize complex oxides (such as BICUVOX) by ALD. The thin films of vanadium oxide were subjected to heat treatments in air and nitrogen to modify the crystalline structure. Characterizations were also carried out by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) with ionic erosion, X-ray diffraction (XRD), and Atomic Force Microscopy (AFM) to determine the elemental chemical composition, the surface atomic percentage, the oxidation state, the crystalline structure, and the morphology of the vanadium oxides obtained; in addition, the thicknesses, optical band gap, and their optical constants were determined through ellipsometry. A custom steel container was also designed and manufactured for the BENEQ TFS 200 equipment to store the vanadium tri-iso-propoxide precursor (VTOP) and carry out the ALD synthesis. The characterizations identified amorphous V2O5 films for the synthesized films, orthorhombic V2O5 for the air-heat treated films, and a mixture of vanadium oxides for the nitrogen heat-treated films, concluding that amorphous V2O5 could be the most suitable structure to obtain BICUVOX by ALD in future works.

Los sistemas tipo núcleo-coraza, aprovechan propiedades de ambos materiales, en el caso de un núcleo magnético con una cubierta inerte permite aislar el núcleo y conservar la interacción con el campo magnético externo. Estos materiales pueden ser integrados exitosamente en aplicaciones biomédicas. En este trabajo se presenta la síntesis y caracterización de partículas tipo núcleo-coraza, con un núcleo magnético de ferritas de cobalto y una cubierta inerte de silica. Como primera aproximación para futuras aplicaciones biomédicas, este sistema fue conjugado con anticuerpos monoclonales, usados como biomoléculas modelo para la detección de antígenos y encaminadas a ser incorporadas en sistemas para detección de enfermedades degenerativas como el cáncer. La primera parte del trabajo se basó en la obtención de nanopartículas magnéticas (NPMs): CoFe2O4 esféricas, con estructura espinela inversa y tamaño promedio de 9nm. Se recubrieron cúmulos de NPMs con SO2 mediante el método de Stöber modificado, obteniendo materiales CoFe2O4@SO2 con tamaño promedio 102 nm, esta coraza facilitó la conjugación con la biomolécula modelo usada. Inmovilizando a la superficie del sistema CoFe2O4@SO2 un anticuerpo monoclonal específico del antígeno carcinoembrionario (ACE), MAbACE. Así, la segunda parte de este trabajo se enfocó en la inmovilización de MAbACE en la superficie de silicio, mediante el método por monocapas y silanización. Se evaluó el resultado con inmunoensayos ELISA, los cuales permitieron evaluar la respuesta química y transformarla en una respuesta física mediante colorimetría, develado por un anticuerpo secundario IgG-HRP. La biofuncionalización por monocapa de cisteamina no resultó eficiente para este sistema, mientras que el método de silanización dio buena respuesta y permitió ajustar parámetros al proceso de inmovilización. Por tanto, el método de silanización se puede usar en corazas de silica. La biomolécula modelo utilizada para determinación del ACE es de suma importancia, ya que el ACE se sobrexpresa en la sangre en presencia de Cáncer, particularmente en niveles muy altos para cáncer colorrectal (CCR), que es de gran interés en México debido al incremento de casos en la población joven y la dificultad en la detección temprana del mismo. No obstante, los resultados con la biomolécula modelo utilizada podrían enfocarse en diversos sistemas de detección para biosensado. Core-shell systems make the most of the properties of both materials. An inert shell allows the core to be isolated and preserve the interaction with the magnetic field. Many biomedical applications can develop with core-shell nanoparticles. This work presents the synthesis and characterization of core-shell particles with a magnetic core of cobalt ferrites and an inert shell of silica. Monoclonal antibodies were conjugated on the surface of the core-shell system as a first approximation for model biomolecule in antigen detection directed for being incorporated in the detection of degenerative illness such as cancer. In the first part of the work, magnetic nanoparticles (MNPs) were obtained, CoFe2O4: spherical, with an inverse spinel crystal structure and an average size of 9nm. Agglomerates of MNPs were covered with silica, SO2, by the modified Stöber method, obtaining CoFe2O4@SO2 particles with a mean size of 102 nm. These silica shells allow conjugation with specific monoclonal antibodies for carcinoembryonic antigen (CEA), MAbACE; so, the second part of the work focused on antibodies immobilization through monolayers and silanization. ELISA immunoassays allow evaluation of the chemical response and its transformation in a physical one through colorimetry, using a secondary antibody, IgG-HRP, as an unveiler. The biofunctionalization with cysteamine monolayer was inefficient for the system CoFe2O4@SO2, while the silanization method worked for antibodies immobilization in silica and let adjustments on parameters to the conjugation process. Determine levels of CEA is of great importance, since CEA is overexpressed in the blood in the presence of Cancer, particularly at very high levels for colorectal cancer (CRC), Mexico have great interest in CRC due to the increase of cases in the young population and the difficulty in its early detection. However, the results with this model biomolecule could be focused on various detection systems for biosensing.

En los últimos años ha habido un gran interés en el ZnO, a causa de sus perspectivas en aplicaciones electrónicas, principalmente para su aplicación en dispositivos electrónicos con circuitos integrados más rápidos y pequeños. Esto ha ocasionado que los métodos de fabricación convencionales vayan alcanzando su límite, por lo que se buscan métodos innovadores para obtener ZnO con un alto control de espesor y alta calidad para cubrir la demanda actual. Debido a ello, se propuso la evaluación eléctrica de recubrimientos ultradelgados de ZnO, crecidos por el método depósito por capa atómica, sobre superficies dieléctricas sometidos a tratamientos térmicos a distintas temperaturas en atmósfera de aire para promover su cristalinidad. Las mediciones eléctricas de los recubrimientos se realizaron primero por dos puntas a temperatura ambiente, observándose un comportamiento óhmico en todas las películas y una tendencia progresiva en el valor de resistencia eléctrica con la temperatura de recocido. Por otro lado, las mediciones de resistividad y número de portadores de carga se realizaron por el método de Van der Pauw con efecto Hall y por la espectroscopía de impedancia, donde se observó una disminución de la conductividad del ZnO en función de la temperatura del recocido a causa de la disminución del número de portadores por m3, y de la movilidad de electrones. Por su parte, se efectuaron caracterizaciones de estructura cristalina por medio de difracción de rayos-X, donde se determinó que la estructura cristalina de todos los recubrimientos es hexagonal tipo wurtzita. Además, cálculos de tamaño de grano muestran un aumento de su tamaño cuando se les somete a los recocidos y a su vez se ve reflejado en el aumento de la rugosidad de las películas, las cuales fueron medidas a partir de micrografías obtenidas por microscopía de fuerza atómica. Finalmente, se sugiere que los recubrimientos de ZnO bajo estas condiciones de síntesis sean aplicados para la fabricación de sensores de hidrógeno. There has been significant interest in ZnO in recent years because of its prospects in electronic applications, mainly for its application in electronic devices with faster and smaller integrated circuits. This has caused conventional manufacturing methods to reach their limit, so innovative methods are being sought to obtain ZnO with high thickness control and high quality to meet current demand. Due to this, the electrical evaluation of ultrathin ZnO coatings, grown by the atomic layer deposition method, on dielectric surfaces subjected to heat treatments at different temperatures in an air atmosphere to promote their crystallinity was proposed. The electrical measurements of the coatings were carried out first by two points at room temperature, observing an ohmic behaviour in all the films and a progressive trend in the electrical resistance value with the annealing temperature. On the other hand, the resistivity measurements and the number of charge carriers were carried out by the Van der Pauw method with Hall effect and impedance spectroscopy, where a decrease in the conductivity of ZnO was observed as a function of the annealing temperature, caused by the decrease in the number of carriers per m3, and the mobility of electrons. Meanwhile, characterizations of the crystalline structure were carried out using X-ray diffraction, where it was determined that the crystalline structure of all the coatings is hexagonal wurtzite type. In addition, grain size calculations show an increase in size when subjected to annealing and are reflected in the increase in the roughness of the films, which were measured from micrographs obtained by atomic force microscopy. Finally, it is suggested that ZnO coatings under these synthesis conditions be applied to manufacture hydrogen sensors.

En los últimos años, los nanoplásticos han empezado a ser considerados contaminantes muy importantes en los océanos, ya que han atraído la atención de la comunidad científica. Los plásticos a escala nanométrica pueden provenir de dos fuentes, ya sea por la degradación y abrasión de piezas de plástico o presentar ese tamaño desde su fabricación. La omnipresencia de estos nanomateriales pone sobre la mesa la necesidad de estudiar el impacto ambiental que puedan tener en diferentes ecosistemas. Uno de los que más preocupación han generado es el ecosistema marino, ya que es una basta fuente de alimentos para el humano. De los organismos que pueden verse afectados directamente por la interacción con los micro y nanoplásticos están los detrítivos, como el camarón. Para conocer el efecto de los nanoplásticos en la especie del camarón blanco del Pacífico Litopenaeus vannamei, se expusieron 24 camarones durante 33 días a concentraciones de 0, 0.25, 0.5 y 1 mg/g de NanoPET. Se prepararon las dietas para los camarones y se le añadieron nanoplásticos que etiquetados con Rojo Nilo con la intención de confirmar su presencia en el alimento. Se analizaron la hemolinfa y los hepatopáncreas de los organismos. Se evaluaron los niveles de glucosa, proteína total, colesterol y triglicéridos en la hemolinfa de los camarones. También, se midieron los niveles de nitritos y de ROS en el hepatopáncreas. Finalmente, se evaluó la expresión relativa de los genes referentes al sistema antioxidante (SOD, CAT, GPx y GST). Se detectó estrés agudo en la hiperglucemia de la hemolinfa. Los genes SOD, CAT y GPx también mostraron señales de activación del sistema antioxidante en los organismos expuestos a las concentraciones 0.5 y 1 mg/g de NanoPET. Esto permitió que hubiera una inhibición en la producción de ROS. Se registró una activación del sistema antioxidante derivado de la inflamación detectada en las células del hepatopáncreas de los camarones expuestos al NanoPET contenido en los alimentos. In recent years, nanoplastics have attracted the attention of the scientific community as very important pollutant in the oceans. Nanoscale plastics are originated from different sources, either from the environmental degradation and abrasion of plastic pieces, or by the direct manufacture of nanosized plastic material. The widespread presence of these nanomaterials rise the concern of their environmental impact on different ecosystems. Marine ecosystem, being an important food source for humans, is one of the most affected. Among the organisms that can be directly affected by the interaction with micro and nanoplastics are detritus scavengers, such as shrimp. In order to know the effect of nanoplastics on the Pacific white shrimp species Litopenaeus vannamei, were feed for 33 days with a feed containing different concentrations of NanoPET (0, 0.25, 0.5 and 1 mg/g). The nanoplastics were labelled with Red Nile with the intention of confirming their presence in the food. Hemolymph and hepatopancreas tissues from the organisms were analyzed. Glucose, total protein, cholesterol and triglycerides levels were evaluated in shrimp hemolymph. In addition, nitrite and ROS levels in the hepatopancreas were measured. Finally, the relative gene expression of some antioxidant proteins (SOD, CAT, GPx and GST) was evaluated. Acute stress was detected in the hyperglycemia of hemolymph, inhibition of nitrites as affectation in the immune system and presence of ROS in the concentrations of 0.25 and 0.5 mg/g NanoPET. The SOD, CAT and GPx genes showed signs of antioxidant system activation in organisms exposed to the 0.5 and 1 mg/g concentrations of NanoPET. The activation fo these genes inhibited the production of ROS. An activation of the antioxidant system derived from the inflammation was also detected in the hepatopancreas tissue of shrimp feed with a diet containing NanoPET

En el presente trabajo de tesis se busca mejorar la capacidad de almacenamiento de energía de una batería de estado sólido basada en películas delgadas Au-YSZ-Ru. Para mejorarla es necesario incrementar la conductividad iónica (movimiento de iones a través de vacancias) del electrolito de YSZ. En la literatura se reporta que el efecto de los tratamientos térmicos en óxidos es generar vacancias de oxígeno. Sin embargo, no se cuenta con un control cuantitativo de la generación de vacancias. Una de las propuestas para controlar la concentración de vacancias es variar el presupuesto térmico (temperatura + tiempo de permanencia) del horneado. Existe un tiempo de permanencia que genera un máximo en la concentración de vacancias de oxígeno, pero al exceder este tiempo la concentración disminuye. Las vacancias de oxígeno de cada muestra generadas por el tratamiento térmico son de diferente naturaleza debido a que cuentan con diferente energía de activación. Se obtuvo la mejor capacidad de almacenamiento de energía para la muestra sometida a 4 horas de tratamiento térmico, la cual cuenta con la mayor concentración de vacancias de oxígeno y la menor energía de activación. Sin embargo, una concentración de vacancias de oxígeno similar no indica que la capacidad de almacenaje será la misma. Existe un mecanismo de conductividad adicional a la conductividad iónica que parece ser responsable de esta diferencia. Posiblemente, este tipo de conductividad ocurre por medio de protones de hidrógeno. La concentración de protones es proporcional a la concentración de grupos OH, la cual fue máximo después de 8 horas de tratamiento térmico. In the present thesis work we’re looking to improve the energy storage capacity of a solid state battery based on Au-YSZ-Ru thin films. To improve it, it’s necessary to increase the ionic conductivity (movement of ions through vacancies) of the YSZ electrolyte. It’s reported in the literature that the effect of thermal annealing in oxides is to generate oxygen vacancies. However, there is no quantitative control of the generation of vacancies. One of the proposals to control the concentration of vacancies is to vary the thermal budget (temperature + residence time) of the baking. There is a residence time that generates a maximum in the concentration of oxygen vacancies, but the concentration decreases when this time is exceeded. The oxygen vacancies generated by the heat treatment for each of the samples are of a different nature due to the fact that they have different activation energy. The best energy storage capacity was obtained for the sample subjected to 4 hours of heat treatment, which has the highest concentration of oxygen vacancies and the lowest activation energy. However, a similar oxygen vacancy concentration does not indicate that the storage capacity will be the same. There’s a conductivity mechanism additional to ionic conductivity that appears to be responsible for this difference. Possibly, this type of conductivity occurs by means of hydrogen protons. The proton concentration is proportional to the concentration of OH groups, which was maximum after 8 hours of thermal annealing.

Este trabajo de tesis consistió en el diseño y fabricación de un sensor electroquímico con nanoestructuras unidimensionales (nanotubos y nanocables) autosoportadas de óxido de rutenio, para la detección de peróxido de hidrógeno. La fabricación del nanomaterial se realizó por la técnica de electrodepósito, usando RuCl3 como precursor por la técnica de amperometría a un voltaje constante de -0.69 V vs Ag/AgCl a diferentes cargas desde 2 a 8 C, empelando dos tipos de plantillas de sacrificio: membranas de alúmina anodizada (AAO) y membranas de policarbonato, con un tamaño de poro de 100 nm y 200 nm. Posterior al depósito las plantillas se eliminaron de las siguientes maneras: las de AAO se disolvieron con una solución de NaOH 3M, y las de policarbonato con dos métodos distintos: disolviendo en diclorometano puro y por medio de un tratamiento térmico a 500 °C. Los materiales se caracterizaron morfológicamente mediante Microscopia Electrónica de Barrido y Microscopia Electrónica de Transmisión, donde se observó un crecimiento favorecido de los nanotubos empleando plantillas de AAO, mientras que, al utilizar membranas de policarbonato, se observó un crecimiento preferencial de nanocables. Del análisis químico realizado con Espectroscopía Fotoelectrónica de Rayos X y Espectroscopía de Dispersión de Energía de Rayos X, se determinó que se tiene una mezcla de especies de rutenio, principales especies oxidadas de rutenio. El análisis estructural por Difracción de Electrones de Área Selecta arrojó un material policristalino de compuesto de cristales de Ru y RuO2. Para la fabricación del sensor, se utilizaron cintas de cobre y de carbono como colectores de electrones. Se realizó la caracterización electroquímica mediante voltametría cíclicas de -1 a 1.5 V vs Ag/AgCl en solución 0.1 M de PSB, a un pH de 7.4. Se concluyó que la de cinta de carbono tiene mejor sinergia con la respuesta del material debido a su baja electroactividad hacia el H2O2 a comparación con la cinta de cobre. Además, se pudo confirmar que las nanoestructuras unidimensionales autosoportadas de RuOx pueden detectar electroquímicamente al H2O2, presentando cambios en la corriente catódica y anódica proporcional a su concentración. Se determinó un límite de detección de 93µM y una sensibilidad de 6.12×〖10〗^(-3) μA/(μM cm^2 ). This thesis consists in the fabrication and design of an electrochemical sensor based in self-supported Ruthenium Oxide unidimensional nanostructures for Hydrogen Peroxide detection. Two types of templates were used to growth unidimensional nanomaterials: Anodized Aluminum Oxide (AAO) and polycarbonate membranes, with 100 and 200 nm pore sizes. The nanostructures were fabricated by electrodeposition using RuCl3 as precursor and a constant voltage of -0.69 V vs Ag/AgCl, with different amounts of depositions charge, from 2 to 8C. The AAO templates remotion were performed using a 3M NaOH, and for polycarbonate templates were used two routes: dissolved by pure dichloromethane and by a thermal treatment at 500°C. The materials were morphological analyzed by Scanning Electron Microscopy and Transmission Electron Microscopy, observing in general, that the 100 and 200nm RuOx-AAO nanostructures present nanotube shape, in contrast with 100 nm RuOx-polycarbonate nanostructures have nanowire grown preference. The chemical characterization was performance with X-ray Photoelectron Spectroscopy and Energy Dispersive spectroscopy, obtained a mix of Ruthenium and Ruthenium Oxide species, with predominance of oxides. The structural analysis by Selected area Diffraction determined a polycrystal material with mix of Ru and RuO2 crystals. Were used Copper and Carbon tapes as electron collector for the sensor. The electrochemical characterization was performed in a 0.1 M in PSB at 7.4 pH solution, using cyclic voltammetry with range a of -1 to 1.5 V vs. Ag/AgCl, in which ones could be determined that the C-tape present a better synergy with RuOx nanostructure than Cu-tape, because present a lower electroactivity towards H2O2 than Cu-tape. Also was analyzed the sensor performance in H2O2 detection, showing a proportional change in the cathodic and anodic current with the H2O2 concentration, as well as a detection limit of 93µM and a sensibility of 6.12×〖10〗^(-3) μA/(μM cm^2 ).

El aumento en los escenarios de exposición de las cada vez más utilizadas nanopartículas de óxido de zinc (NPsZnO), ha despertado el interés por estudiar su posible efecto tóxico en la salud. Diversos estudios han reportado que uno de los principales mecanismos de toxicidad de las NPsZnO es el estrés oxidativo, inducido cuando la célula presenta una producción excesiva de especies de oxígeno altamente reactivas (ROS) y su capacidad antioxidante no es suficiente para contrarrestarlo. En este estudio se evaluó la alteración del sistema antioxidante de hepatocitos a la exposición aguda y subcrónica de las NPsZnO en dos diferentes presentaciones: en polvo (NPsZnOp) y suspensión (NPsZnOd). Las NPsZnO fueron caracterizadas mediante dispersión dinámica de luz (DLS), microscopía electrónica de transmisión (TEM) y espectrofotometría UV-VIS. Se evaluó la citotoxicidad de las NPsZnO mediante el ensayo MTT, así como también la producción de ROS y la actividad de las enzimas superóxido dismutasa (SOD) y catalasa (CAT) de los hepatocitos utilizando métodos fluorimétricos y colorimétricos. Los resultados mostraron que las NPsZnOp usadas presentaron un tamaño promedio de 82±22 nm y son más tóxicas para los hepatocitos que las NPsZnOd con un tamaño promedio de 47±11 nm. La toxicidad superior de las NPsZnOp se asoció con su mayor capacidad para inducir la sobreproducción de ROS y para inhibir la actividad SOD y CAT de los hepatocitos, que a su vez se relacionaron con la internalización de las NPsZnOp. En exposiciones agudas ambas NPs provocaron efectos tóxicos dependientes de la producción de ROS que fueron generados por los iones Zn2+ liberados en el medio de cultivo. Sin embargo, se presentó un efecto hormético a largo plazo en los hepatocitos expuestos a NPsZnOd que se relacionó con la elevada actividad antioxidante de las enzimas SOD y CAT presentada a las 48 h de exposición. Estos resultados demuestran la gran influencia que tiene la actividad antioxidante en el grado de citotoxicidad provocado por las NPs y como las respuestas celulares pueden cambiar aun cuando las NPs evaluadas tengan el mismo compuesto, pero diferente tamaño y presentación. The increment of exposure scenarios of the widely used zinc oxide nanoparticles (NPsZnO) has sparked interest in the study on their possible toxic effect on health. Several studies have reported that one of the main toxicity mechanisms of NPsZnO is the oxidative stress, induced when the cell presents an excessive production of highly reactive oxygen species (ROS), and its antioxidant capacity is not sufficient to contend with. In this study, the alteration of the hepatocyte antioxidant system upon acute and subchronic exposure to NPsZnO in two different presentations: powder (NPsZnOp) and suspension (NPsZnOd) was evaluated. The NPsZnO were characterized by dynamic light scattering (DLS), transmission electron microscopy (TEM), and UV-VIS spectrophotometry. The cytotoxicity of NPsZnO was evaluated by MTT assay, ROS production, superoxide dismutase (SOD), and catalase (CAT) enzyme activity in hepatocytes using fluorimetric and colorimetric methods were also evaluated. The results obtained herein showed that NPsZnOp have an average size of 82±22 nm and they are more toxic to hepatocytes than the NPsZnOd showing 47±11 nm in average size. The higher toxicity of NPsZnOp was associated with its ability to induce ROS overproduction and inhibit hepatocyte SOD and CAT enzymatic activities, which were linked to the internalization of NPsZnOp. In acute exposure scenarios, both NPs elicited toxic effects on hepatocytes by the ROS overproduction generated by the Zn2+ ions released in the culture medium. However, a long-term hormetic effect was presented in hepatocytes exposed to NPsZnOd related to the increased antioxidant activity of SOD and CAT enzymes presented at 48 h of exposure. These results demonstrate the significant influence of antioxidant activity on cytotoxicity triggered by NPs from the same chemical composition but different size and commercial presentation.

Se estudian las propiedades ópticas de un gas de electrones bidimensional (GE2D) con interacción espín-órbita (IEO), concretamente la reflectancia (R), transmitancia (T) y absorción (A), así como la propagación de modos electromagnéticos de superficie a partir de su relación de dispersión. Se ha considerado la presencia de los acoplamientos espín-órbita tipo Rashba y tipo Dresselhaus lineal en k para una dirección cristalográfica de crecimiento arbitraria. Se considera primeramente la refracción óptica en un medio bidimensional en la interfase entre dos medios dieléctricos. Se calculan las amplitudes de Fresnel de reflexión y transmisión y la relación de dispersión de plasmones de superficie. A partir del formalismo de Kubo se obtiene el tensor de conductividad óptica que determina la corriente eléctrica inducida en el gas. Se identifican las contribuciones intra e interbanda y se estudian en función de los parámetros espín-órbita y de la orientación cristalina. Los resultados numéricos muestran que los espectros de R, T y A, en función de la frecuencia, nivel de Fermi, ángulos de incidencia y polarización, dependen esencialmente de la componente σxx (ω) cuando la luz incidente tiene polarización p, de σyy (ω) si tiene polarización s y cuando la polarización es mixta, se tiene un resultado híbrido debido a la combinación de ambas polarizaciones. Respecto a la propagación de modos superficiales, la relación de dispersión muestra que es posible la propagación de ondas hibridas cuasi-TE (transversales eléctricos) y cuasi-TM (transversales magnéticos) debido a la presencia conjunta de los acoplamientos Rashba y Dresselhaus. Para las orientaciones [001], [111] y [110], que son las comúnmente estudiadas, la propagación muestra frentes descritos por curvas de isofrecuencia cerradas, típicamente circulares o elípticas. Notablemente sin embargo, se ha encontrado que algunas caras pueden presentar contornos de propagación hiperbólicos en intervalos de frecuencia, más o menos estrechos, según los valores de los parámetros materiales. En este tipo de propagación, a diferencia de los casos con contornos circulares o elípticos, la propagación de energía se encuentra muy localizada en función de la razón de las partes imaginarias de la conductividad, y el confinamiento de campo es idealmente infinito. Esta posibilidad de tener transiciones topológicas en la forma de la propagación de los plasmones de superficie de un gas 2D con IEO no ha sido reportada aún, hasta ... The optical properties of a two-dimensional electron gas (GE2D) with spin-orbit interaction (IEO) are studied, specifically reflectance (R), transmittance (T), and absorption (A), as well as the propagation of surface electromagnetic modes from their dispersion relationship. The presence of Rashba type and linear Dresselhaus type spin-orbit couplings in k has been considered for an arbitrary crystallographic direction of growth. Optical refraction in a two-dimensional medium at the interface between two dielectric media is considered first. Reflection and transmission Fresnel amplitudes and the dispersion relation of surface plasmon are calculated. The optical conductivity tensor is obtained from the Kubo formalism, which determines the electric current induced in the gas. Intra- and interband contributions are identified and studied as a function of spin-orbit parameters and crystalline orientation. The numerical results show that the spectra of R, T, and A, as a function of frequency, Fermi level, incidence angles, and polarization, depend essentially on the component σxx (ω) when the incident light has polarization p, of σyy)ω) if it has s polarization and when the polarization is mixed, we have a hybrid result due to the combination of both polarizations. Regarding the propagation of surface modes, the dispersion relationship shows that the propagation of quasi-TE (electrical transverse) and quasi-TM (magnetic transverse) hybrid waves is possible due to the joint presence of the Rashba and Dresselhaus couplings. For orientations [001], [111], and [110], which are those commonly studied, the propagation shows fronts described by closed isofrequency curves, typically circular or elliptical. Notably, however, it has been found that some faces can exhibit hyperbolic propagation contours in more or less narrow frequency ranges, depending on the values of the material parameters. In this type of propagation, unlike the cases with circular or elliptical contours, the energy propagation is highly localized as a function of the ratio of the imaginary parts of the conductivity, and the field confinement is ideally infinite. This possibility of having topological transitions in the form of surface plasmon propagation of a 2D gas with IEO has not yet been reported, as far as we know. Usually, hyperbolic plasmons are investigated in conveniently designed anisotropic metasurfaces, which can be controlled from doping or the application of voltages.

En la actualidad con la creciente demanda energética, el petróleo es la causa de contaminación con mayor impacto ambiental en el mundo. Por esta razón, surge la necesidad de aprovechar nuevas fuentes de energía limpias, que reduzcan las emisiones de gases contaminantes garantizando así la sustentabilidad ambiental y energética. Una alternativa prometedora a los combustibles fósiles es el hidrógeno. La reacción de evolución del hidrógeno (REH) por electrólisis del agua representa el mejor método de producción de hidrógeno de alta pureza libre de dióxido de carbono (CO 2), ideal para sistemas de conversión de energía limpia. De acuerdo a recientes investigaciones, el MoS 2 (disulfuro de molibdeno) y el Ni 2 P (fosfuro de níquel) son algunos materiales alternativos al platino (el cual es considerado el mejor catalizador de REH) que han demostrado individualmente una buena actividad catalítica en la REH. Por otro lado, se ha demostrado que el uso de nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNT) como soporte aumenta el área superficial de los electrodos y mejora su estabilidad electroquímica. En este trabajo se realizó la integración de Ni 2 P, MoS 2 y MWCNT empleando dos diferentes rutas con el objetivo de diseñar un catalizador compuesto de estos materiales para usarse en la REH. La síntesis del compuesto Ni 2 P/MoS 2 /MWCNT consistió en usar secuencialmente un método solvotermal para producir capas de MoS 2 sobre los MWCNT y después un método de reacción de descomposición térmica para crecer nanopartículas de Ni 2 P en MoS 2 /MWCNT. Adicionalmente, se hizo una mezcla de MoS 2 /MWCNT (sintetizado por un método solvotermal) con Ni 2 P/MWCNT (sintetizado por un método de reacción de descomposición térmica) para obtener (Ni 2 P, MoS 2) /MWCNT. Las imágenes de SEM Y TEM revelaron que el MoS 2 tiene una morfología similar a capas de hojuelas, y las nanopartículas de Ni 2 P tienen una morfología esférica, ambas exhibieron un crecimiento uniforme sobre los MWCNTs. Los resultados de difracción de rayos X (DRX) demostraron la integración de Ni 2 P, MoS 2 y MWCNT. En Ni 2 P/MoS 2 / MWCNT se confirmó la formación de Ni 2 P en MoS 2 /MWCNT y en (Ni 2 P, MoS 2)/ MWCNT se confirmó la combinación de Ni 2 P y MoS 2, cada uno soportado individualmente en MWCNT. Además, se evaluó la actividad catalítica de los materiales usando técnicas electroquímicas como voltametría lineal, cronoamperometría y espectroscopia de impedancia electroquímica. At present, with the growing energy demand, the consumption of oil is the cause of pollution with great environmental impact in the world. For this reason, a pressing need arises to take advantage of new clean energy sources that reduce emissions of polluting gases, thus ensuring environmental and energy sustainability. A promising alternative to fossil fuels is the energy carrier hydrogen. The hydrogen evolution reaction (HER) by water electrolysis represents the best method of production of high purity hydrogen free of carbon dioxide (CO 2 ), ideal for clean energy conversion systems. According to recent research, MoS 2 (molybdenum disulfide) and Ni 2 P (nickel phosphide) are some alternative materials to platinum (considered the best HER catalyst), which have individually demonstrated good catalytic activity in HER. On the other hand, it has been shown that the use of multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) as support increases the surface area of the electrodes and improves their electrochemical stability. In this work, the integration of Ni 2 P, MoS 2, and MWCNT were carried out using two different routes to design a catalyst composed of these materials for use in HER. The synthesis of the Ni 2 P/MoS 2 / MWCNT compound consisted in sequentially using a solvothermal method to produce MoS 2 layers over the MWCNT and then a thermal decomposition reaction method to grow Ni 2 P nanoparticles in MoS 2 /MWCNT. Additionally, a mixture of MoS 2 /MWCNT (synthesized by a solvothermal method) with Ni 2 P /MWCNT (synthesized by a thermal decomposition reaction method) was made to obtain (Ni 2 P, MoS 2 ) /MWCNT. The SEM and TEM images revealed that MoS 2 has a sheet-like morphology flake-type, and the Ni 2 P nanoparticles have a spherical-like morphology, both exhibiting a uniform growth on the MWCNTs.The results of X-ray diffraction (XRD) demonstrated the integration of Ni 2 P, MoS 2 , and MWCNT. In Ni 2 P/MoS 2 /MWCNT the formation of Ni 2 P on MoS 2 /MWCNT was confirmed, and in (Ni2P, MoS 2 )/MWCNT the combination of Ni 2 P and MoS 2 was proved, each individually supported in MWCNT.Furthermore, the catalytic activity of the materials was evaluated using electrochemical techniques such as linear sweep voltammetry, chronoamperometry, and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). In electrochemical measurements, it was observed that when comparing Ni 2 P/MWCNT, MoS 2 /MWCNT, and Ni 2 P/MoS 2 / MWCNT, the mixture of (Ni 2 P, MoS 2 )/MWCNT exhibited the best ...

Los materiales superconductores que poseen una temperatura crítica TC por encima de 4.2 K (el punto de ebullición del He líquido) son atractivos para el desarrollo de la electrónica superconductora por razones de costo de operación, uno de estos materiales es el nitruro de tántalo en su fase cristalina FCC que presenta superconductividad a una TC de 6.5 K cuando se encuentra en forma de bulto. Para poder emplear este material en el diseño de micro y nano dispositivos superconductores, es necesario obtenerlo en forma de película delgada y tener el control de su TC. En el presente trabajo, se crecieron películas delgadas de nitruro de tántalo por ablación láser en forma reactiva dentro de un ambiente controlado de N2. Las películas se depositaron sobre sustratos de MgO (100) a cuatro temperaturas diferentes (650, 700, 750 y 850 °C), utilizando la misma presión de N2 (90 mTorr) en todos los experimentos. Para caracterizar las muestras se realizó un análisis químico por XPS in situ y un análisis estructural por XRD y TEM, mientras que para conocer la TC se midieron curvas de R vs. T mediante el método de las cuatro puntas. Los espectros XPS mostraron la existencia de nitruro de tántalo y la incorporación de impurezas de oxígeno al aumentar la temperatura de crecimiento, que se encuentran como TaON y Ta2O5. Además, se estimó que el tántalo presenta los estados de oxidación Ta5+ y Ta3+. Por su parte, los difractogramas de rayos X evidenciaron que las películas presentan estructuras FCC y hexagonal, y que conforme aumenta la temperatura de crecimiento, la cristalinidad aumenta y el parámetro de red disminuye. Por otro lado, las curvas de R vs. T demostraron que las películas crecidas a 750 y 850 °C exhiben superconductividad a una TC de 5.66 y 7.32 K respectivamente. Por último, las micrografías y los patrones de difracción de electrones obtenidos por TEM indicaron que las películas superconductoras presentan una estructura FCC y un espesor de 70 nm, donde la película crecida a 750 °C exhibe un crecimiento localmente ordenado en algunas regiones y la película crecida a 850 °C exhibe un crecimiento localmente epitaxial. Superconducting materials with a critical temperature TC above 4.2 K (the boiling point of liquid He) are attractive for the development of superconducting electronics for operating cost reasons. One of these materials is tantalum nitride with a crystalline phase FCC, which exhibits superconductivity at a TC of 6.5 K when it is in bulk. In order to use this material in the design of micro and nano superconducting devices, it is necessary to obtain it in the form of a thin film and control its TC. In the present work, thin films of tantalum nitride were synthesized by reactive laser ablation in a controlled environment of N2. The films were grown on MgO (100) substrates at four different temperatures (650, 700, 750, and 850 °C), using the same pressure of N2 (90 mTorr) in all experiments. Chemical analysis by XPS in situ and structural analysis by XRD and TEM were carried out. While to know the TC, R vs. T curves were measured by the four-probe method. The XPS spectra showed the existence of tantalum nitride and the incorporation of oxygen impurities with increasing growth temperature, which are found as TaON and Ta2O5. Also, it was estimated that tantalum presents the oxidation states Ta5+ and Ta3+. Furthermore, the X-ray diffractograms proved that the films present FCC and hexagonal structures and that as the growth temperature increases, the crystallinity increases and the lattice parameter decreases. On the other hand, R vs. T curves demonstrated that films synthesized at 750 and 850 °C exhibit superconductivity at a TC of 5.66 and 7.32 K, respectively. Finally, the micrographs and the electron diffraction patterns obtained by TEM indicated that the superconducting films have an FCC structure and a thickness of 70 nm, where the film synthesized at 750 °C exhibits locally ordered growth in some regions and the film synthesized at 850 °C it exhibits locally epitaxial growth.

En los últimos años, se ha incrementado exponencialmente la síntesis y aplicación de los nanomateriales en productos comerciales por lo que el hombre, los animales y el medio ambiente están expuestos a una cantidad y diversidad cada vez mayor de este tipo de materiales. Los usos de las nanopartículas de óxido de zinc (NPs de ZnO) están principalmente en el área farmacéutica, cosmética y de alimentación. Es por ello que en este trabajo se analizó y comparó la citotoxicidad, y la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS) en diferentes líneas celulares de tejido conectivo de ratón: fibroblastos (L929), cáncer de piel (melanoma, B16-F10) y pre-osteoblastos (MC3T3-E1), expuestas a diferentes concentraciones de dos tamaños distintos de NPs de ZnO. Además se evaluó el efecto que las NPs de ZnO ocasionan en la proporción de células presentes en las distintas fases del ciclo celular. Se realizó una caracterización fisicoquímica de las NPs de ZnO, utilizando DLS, espectrofotometría UV-Vis y TEM. Los resultados de este trabajo permitieron distinguir una citotoxicidad diferencial asociada al tamaño de las NPs de ZnO siendo las de 27 nm mas citotóxicas para la línea celular de melanoma (B16-F10), lo cual se relacionó al incremento en la producción intracelular de ROS. Mientras que las NPs con un tamaño de 39 nm, ocasionaron una citotoxicidad dependiente de la concentración en los pre-osteoblastos y fibroblastos, respectivamente. Las NPs de ZnO de 27 nm y 39 nm ocasionaron un arresto del ciclo celular en la fase G2/M en todas las líneas celulares, exceptuando en la línea celular de fibroblastos (L929) expuestas a las NPs de 27 nm que ocasionaron un arresto en la fase S del ciclo celular. Los resultados de este trabajo de nanotoxicología proporcionan mayores evidencias sobre el impacto en el ciclo celular en distintos tipos de linajes celulares y su dependencia con los diferentes tamaños de las NPs de ZnO. In recent years, the nanomaterials synthesis and their application in comercial products have increased exponentially, as consequence man, animals and the envi- ronment are exposed to increasing quantities of a diversity of nanomaterials. The applications of zinc oxide nanoparticles (ZnO NPs) are mainly in the pharmaceutical, cosmetic and food areas. Thus, in this work the cytotoxicity and the production of reactive oxygen species (ROS) were analyzed and compared in different mouse connective tissue cell lines: fibroblasts (L929), skin cancer (melanoma, B16-F10) and pre-osteoblasts (MC3T3-E1), that were exposed to different concentrations of two different sizes of ZnO NPs. Also, the ZnO NPs effect on the proportion of cells present in the different phases of the cell cycle was evaluated. The physicochemical characterization of the ZnO NPs was carried out using DLS, spectrophotometry and TEM. The results from this work showed a differential cytotoxicity associated with the size of the ZnO NPs, being those of 27 nm more cytotoxic for the melanoma cell line (B16-F10), which was related to the increase in the intracellular production of ROS. On the other side, the NPs with a size of 39 nm caused concentration-dependent cytotoxicity in pre-osteoblasts and fibroblasts, respectively. The 27 nm and 39 nm ZnO NPs caused a cell cycle arrest in the G2/M phase in all cell lines, except in the fibroblast cell line (L929) exposed to the 27nm NPs that caused an arrest in the S phase of the cell cycle. This nanotoxicological work provide significant evidence on the effect of ZnO NPs size on the cell cycle of different types of cell lineages.

El óxido de estaño (SnOx) se ha utilizado en la fabricación de dispositivos transparentes y flexibles como sensores y transistores debido a sus propiedades ópticas y electrónicas. En las películas delgadas de SnOx, al variar la presión parcial relativa de oxígeno (ppO2) y la presión de trabajo, el tipo de portadores mayoritarios puede cambiar de tipo huecos a tipo electrones. En este trabajo, se obtienen películas delgadas de SnOx por pulverización catódica con magnetrón DC variando la ppO2 de 4.8 a 18.5 %, la presión de trabajo entre 1.8 y 2.5 mTorr y usando una potencia de 30 W. Las películas delgadas de SnOx son sometidas a un tratamiento térmico de 180 °C durante 30 min para asegurar la formación completa de la fase SnO. Se muestra la caracterización de las películas delgadas de SnOx por XRD, XPS, UV-vis y efecto Hall. Después del tratamiento térmico a 180 °C, las películas presentan una estructura tetragonal con trazas de Sn. Estas trazas de Sn0 disminuyen a medida que aumenta la ppO2; sin embargo, no desaparecen por completo. Las trazas restantes de Sn0 causan un estado aceptor en las películas delgadas de SnOx, lo que mejora el valor de la movilidad de sus portadores mayoritarios y la transmitancia de las películas tipo p. Se obtienen las películas delgadas de SnOx tipo p cuando se crecen en un intervalo de ppO2 de 4.8 % a 9.5 %. Los resultados de XPS demuestran que la película delgada depositada a ppO2 de 8.0 %, tiene un contenido de Sn2+ del 77 %, y después del tratamiento disminuye al 47 %. Para las películas delgadas de SnOx a ppO2 de 18.5 %, el contenido de Sn2+ disminuye ligeramente del 55 % al 53 %, después del tratamiento térmico. Las películas delgadas depositadas a ppO2 de 18.5 % experimentan menos oxidación después del recocido, mostrando un comportamiento de tipo n. La estequiometría de las películas delgadas de SnOx, obtenida por XPS, es SnO1.2 tanto para las muestras tipo p como las muestras tipo n. Utilizando las condiciones para obtener películas delgadas de SnOx con comportamiento tipo n y tipo p, se fabrica una unión p-n transparente por fotolitografía entre la película delgada depositada a una ppO2 de 8.0 % (tipo p) y la depositada en una ppO2 de 18.5 % (tipo n) sobre un sustrato de vidrio y otra sobre un sustrato flexible (poli-imida). Los diodos fabricados de SnOx exhiben características rectificadoras I–V, y para el caso del sustrato de poli-imida se obtiene un voltaje de encendido de 2.24 V, utilizando como contactos ... Tin oxide (SnOx) has been widely used to fabricate transparent and flexible devices because of its optical and electronic properties. Also, it is well known that by varying the relative oxygen partial pressure (ppO2) and the working pressure, the carrier type of the SnOx thin films can change from p-type to ntype. In this work, a method to obtain SnOx thin films by DC magnetron sputtering at room temperature is developed. The carrier type of the SnOx thin films changes from p-type to n-type by increasing the relative oxygen partial pressure (ppO2) from 4.8 to 18.5 % and varying the working pressure between 1.8 and 2.5 mTorr. SnOx thin films are annealed at 180 °C for 30 min in air to improve their crystalline structure. The SnOx films display a tetragonal structure with Sn traces. These Sn traces decrease as the ppO2 increase; however, they do not disappear completely. These remaining traces of Sn are promoting an acceptor state in the SnOx thin film, which enhances p-type mobility value and transmittance in the SnOx films. XPS results confirm that the SnOx thin film is deposited at ppO2 of 8.0 % had 77 % of Sn2+content, and by further annealing, it decreases to 47 %. At ppO2 of 18.5 % the Sn2+ content decreases from 55 % to 53% after annealing. XPS results show the stoichiometry of SnOx thin films is SnO1.2 for both p-type and n-type thin films. Using the conditions to obtain SnOx thin films with n-type and p-type behavior, a p-n diode is fabricated using p-SnOx thin film at a ppO2 of 8.0 % and n-SnOx at ppO2 of 18.5% on glass and polyimide substrates using lithography techniques. SnOx junctions on polyimide exhibit I–V rectifying characteristics with a turn-on voltage of 2.24 V using Cr and ITO contacts. The diode fabricated on a flexible substrate retained its rectifying behavior even when it is bended, making it attractive for the transparent and flexible electronics.

La bacteria verde del azufre es un organismo fotosintético cuya estructura colectora de luz alberga un complejo proteína-pigmento llamado Fenna-Matthews-Olson (FMO). El complejo FMO sostiene coherencia cuántica y correlaciones cuánticas entre los estados electrónicos de moléculas pigmento espacialmente separadas mientras la energía se mueve al centro de reacción con una eficiencia cuántica cercana al 100%. Embebidas en el complejo FMO, siete moléculas pigmento, llamadas cromóforos, conforman una red de qubits. En esta investigación se presenta un método basado en la incertidumbre cuántica asociada a mediciones locales para cuantificar correlaciones cuánticas tipo discordia entre dos subsistemas donde uno es unqubit y el otro es un qudit. En la primera etapa del trabajo el método se implementa calculando incertidumbre local cuántica (LQU), concurrencia y coherencia entre subsistemas de estados puros y mixtos representados por los eigen estados y por el estado en equilibrio térmico determinados por el Hamiltoniano FMO. En la primera etapa de la investigación se demuestra que: la LQU como cuantificador de correlación es cuánticas es más general que las medidas de entrelazamiento, es más fácil de calcular que la definición directa de discordia cuántica, permite la identificación de las asociaciones más fuertes en redes de qubits, es una función monótonamente creciente de la coherencia, y puede ser fácilmente implementado en modelos dinámicos. En la segunda etapa del trabajo se investiga la posibilidad de que las correlaciones cuánticas en complejos colectores de luz puedan desempeñar un papel funcional mejorando la eficiencia en el transporte de energía. Para lograr esto, se compara la LQU acumulada con la eficiencia en el transporte de energía. En la segunda etapa de la investigación la estrategia consiste en: (1) usar un modelo dinámico que considera al complejo FMO como un sistema cuántico abierto sujeto disipación y de coherencia, (2) utilizar el modelo dinámico para identificar las condiciones bajo las cuales se presenta el transporte asistido por ruido y (3) implementar el método LQU en el modelo dinámico para identificar las asociaciones de cromóforos cuya LQUacumulada aumenta con la eficiencia en el transporte de energía. La implementación del enfoque LQU en un modelo dinámico del complejo FMO permitió realizar una búsqueda sistemática de las correlaciones cuánticas específicas que no decrecen monótonamente con el desfasamiento. Sólo para las asociaciones C3 ... Green sulfur bacteria is a photosynthetic organism whose light-harvesting complex accommodates a pigment-protein complex called Fenna-Matthews-Olson (FMO).The FMO complex sustains quantum coherence and quantum correlations between the electronic states of spatially separated pigment molecules as energy moves with nearly a 100% quantum efficiency to there action center. In the FMO complex, seven pigment molecules, called chromophores, form a qubits network. In this research we present a method based on the quantum uncertainty associated to local measurements to quantify discord-like quantum correlations between two subsystems where one is a qubit and the other is a qudit. Three partitions of the seven chromophores network define the subsystems: one chromophore with six chromophores, pairs of chromophores, and one chromophore with two chromophores. In the first stage of the work we implement the method by calculating local quantum uncertainty (LQU), concurrence, and coherence between subsystems of pure and mixed states represented by the eigen states and by the thermal equilibrium state determined by the FMO Hamiltonian. Implementation of the LQU approach allows us to characterize quantum correlations that had not been studied before, identify the most quantum correlated subsets of chromophores, and determine that, in the strongest associations of chromophores, the LQU is a monotonically increasing function of the coherence. In the first stage of the research we show that: LQU as quantifier of quantum correlations is more general than entanglement measures, it is easier to compute than direct definition of quantum discord, it allows identification of the strongest associations in qubits networks and it can be readily implemented in dynamical models. In the second stage of the work we investigate the possibility that quantum correlations in light-harvesting complexes have a functional role enhancing energy transport efficiency. To do so, we compare LQU cumulative with energy transport efficiency.In the second stage of the research the strategyis: (1) to use a dynamic model that considers the FMO complex as an open quantum system subject to dissipation and decoherence, (2) to utilize the dynamic model to identify the conditions that allow noise-assisted energy transfer, and (3) to implement the LQU metho din the dynamic model to identify the associations of chromophores whose LQU cumulative e increases with energy transport efficiency. Implementation of the LQU approach ..

En el presente trabajo se sintetizaron nanotubos de carbono dopados con nitrógeno, buscándose modificar la proporción de especies nitrogenadas presentes en los nanotubos con la finalidad de encontrar aquellos dopajes con mejor actividad catalítica para la reacción de reducción del triyoduro (I_3^-) a yoduro (3I^-).. Dicha reacción es de gran importancia en las celdas solares sensibilizadas por tintes (DSSCs), como función principal del contra-electrodo. Subsecuentemente, se realizó el procesamiento del hollín de nanotubos de carbono dopados con Nitrógeno obtenido, para su incorporación en una tinta, utilizando un polímero (quitosano) como aglutinante de la misma. Por último, se analizaron las muestras obtenidas en forma de hollín y su versión en tinta mediante voltamperometría cíclica para conocer su actividad catalítica, y evaluar su utilidad como potenciales materiales en contra-electrodos de DSSCs. In this work, carbon nanotubes doped with Nitrogen were synthesized, seeking to modify the proportion of nitrogen species present in the nanotubes. The main purpose was to find those doping species with better catalytic activity for the triiodide reduction reaction (I_3^-) to iodide (3I^-). This reaction is very important in dye sensitized solar cells(DSSCs), as main function of the counter electrode. Subsequently, the processing of the carbon nanotubes doped with Nitrogen was performed to incorporate them into a water based ink, using a polymer (chitosan) as the binder agent. Finally, the raw samples obtained and their ink version were analyzed by cyclic voltammetry to know their catalytic activity, and then to see their usefulness as potential material in counter-electrodes of DSSCs.

En el presente trabajo se estudió el efecto de la incorporación de iridio sobre el desempeño catalítico de catalizadores de platino soportados en una SBA-15 modificada con magnesio, los cuales fueron evaluados en la reacción de la deshidrogenación oxidativa suave de propano, utilizando CO2 como agente oxidante. El soporte elegido para la síntesis de los catalizadores fue un material mesoporoso de sílice, SBA-15, con un contenido de 2% en peso de magnesio. El magnesio fue incorporado simultáneamente con el silicio durante la síntesis de la SBA-15. El material obtenido se utilizó como soporte para la preparación de catalizadores a base de platino e iridio. La carga metálica nominal de Pt e Ir en los catalizadores fue de 1%, tanto en monometálicos como en bimetálicos. Los catalizadores bimetálicos se prepararon con diferente relación de carga metálica de Pt: Ir con la finalidad de determinar una posible sinergia entre estos metales. Finalmente, se estudió la influencia del soporte Mg-SBA-15, la relación metálica Pt:Ir y la sinergia de los componentes, sobre la deshidrogenación oxidativa suave de propano en presencia de CO2. El catalizador de iridio presentó la menor conversión de propano entre los materiales. Sin embargo, la incorporación de cantidades pequeñas de iridio al sistema catalítico de platino, resultó en una mejora importante del desempeño catalítico. Los resultados sugieren que la presencia de iridio favoreció la dispersión de la fase activa y que podría ocurrir un efecto sinérgico entre el platino e iridio. Esto fue más notorio para el catalizador con el menor contenido de iridio, el cual logró alcanzar el mayor grado de conversión de propano, en todo el intervalo de temperaturas. Los resultados de selectividad y rendimiento de la reacción mostraron que la presencia de iridio favoreció considerablemente la conversión de propano a propileno además de inhibir la formación de productos secundarios, los cuales se observaron en una proporción considerable sobre el catalizador a pase de platino puro. La modificación del sistema catalítico con una baja proporción de iridio, resultó en la obtención de tazas de rendimiento de propeno elevadas, las cuales son bastante competitivas con lo reportado en la literatura. In the present work, the effect of iridium incorporation on the catalytic performance of platinum catalysts supported in a magnesium modified SBA-15 was studied. These catalysts were evaluated in the reaction of Mild Oxidative Dehydrogenation of Propane, using CO2 as oxidizing agent. The support chosen for the synthesis of catalysts was mesoporous silica, SBA-15, with 2%wt of magnesium. Magnesium was simultaneously incorporated with silica during the synthesis of SBA-15. That material was used as support for the preparation of platinum and iridium-based catalysts. The nominal metal loading of Pt and Ir in the catalysts was 1%wt in both monometallic and bimetallic cases. Bimetallic catalysts were prepared with different metal loading ratios of Pt:Ir, in order to carry out a study of synergy between these metals. Finally, the influence of the Mg-SBA-15 support, the Pt:Ir metal ratio and the synergy of the components on the Mild Oxidative Dehydrogenation of Propane in presence of CO2 were studied. The iridium catalyst had the lowest propane conversion among the catalysts studied. However, the addition of small amounts of iridium to the platinum catalyst resulted in a significant improvement of catalytic performance. The results suggest that the presence of iridium favored a good dispersion of the active phase and that a synergistic effect could occur between platinum and iridium. This was more evident for the catalyst with the lowest iridium content, which achieved the highest conversion of propane, in the applied temperature range. Results of selectivity and yield of the reaction showed that the presence of iridium considerably favored the conversion of propane to propylene. Furthermore, under the iridium incorporation the formation of secondary products was inhibited, such as ethane and ethylene, which were observed in a considerable proportion on the platinum-based catalyst. Therefore, the modification of platinum catalytic systems with a low amount of iridium resulted in high propene yield rates which are competitive with results reported for this reaction.

En este trabajo de tesis, se ha fabricado el prototipo de un fotodiodo basado en la homounión de películas de ZnO. El dispositivo consiste en la unión de una película de ZnO sin dopar y con conductividad tipo n crecida por depósito de capa atómica y de una película con conductividad tipo p de ZnO dopada con Ag crecida por baño químico. La unión fue fabricada depositando la película de ZnO:Ag sobre la película de ZnO, previamente crecida sobre un sustrato de SiO2 y recubierta parcialmente con una mascarilla epóxica. Para fabricar este fotodiodo fueron sintetizadas diversas películas de ZnO por ALD variando su espesor, así como varias películas de ZnO:Ag variando la concentración de Ag. Las propiedades topográficas, morfológicas, luminiscentes y eléctricas tanto de las películas individuales como de la homounión ZnO:Ag/ZnO fueron estudiadas usando las técnicas: microcopia electrónica de barrido, microscopia de fuerza atómica, catodoluminiscencia y curvas de corriente voltaje (I-V). La topografía de las películas de ZnO crecidas por ALD utilizada en el fotodiodo mostraron una superficie granular mientras que las películas de ZnO:Ag mostraron estar compuestas por numerosos nanorodillos. Los resultados de CL de las películas tipo n exhibieron una emisión de borde de banda (NBE por sus siglas en inglés) centrado en 3.22 eV, además de una emisión de defectos formada por dos componentes centradas en 2.5 y 2.62 eV. Las películas de ZnO:Ag exhibieron una NBE de 3.27 eV y una emisión de defectos puntuales con una única componente centrada en 2.2 eV. El origen de las emisiones de 2.2 y 2.5 eV fue asignado a defectos tipo Oi y VZn, mientras que la emisión de 2.62 eV fue atribuida a defectos presentes en la interface ZnO/SiO2. Las medidas de CL sobre la homounión revelaron una NBE centrada en 3.20 eV, y una componente de emisión en alrededor de 2.6 eV. Las curvas I-V adquiridas en ambos tipos de películas por separado mostraron un comportamiento Óhmico. Las curvas I-V del dispositivo bajo oscuridad mostraron el comportamiento rectificante característico de una unión p-n, mientras que las curvas I-V adquiridas bajo iluminación UV (365 nm) mostraron una fotocorriente con intensidad 2 veces mayor a la registrada operando el fotodiodo bajo condiciones de oscuridad. In this thesis, a photodiode prototype has been fabricated based on the homojunction of ZnO thin films. The device consist in the junction of n-type intrinsic ZnO thin film fabricated by atomic layer deposition and a p-type ZnO thin film doped with Ag synthesized by chemical bath deposition technique. The homojunction was fabricated by growing ZnO:Ag thin films onto the ZnO, previously synthesized onto a SiO2 substrate, and half covered with an epoxy mask. In order to fabricate the photodiode many ZnO thin films were synthesized by ALD technique varying its thickness, as well as ZnO:Ag thin films varying its Ag concentration. The topographical, morphological, luminescent, and electric properties of both films as well as the junction of them were studied using the following techniques: scanning electron microscopy, atomic force microscopy, cathodoluminescence and current-voltage curves. The topography of ZnO thin films synthesized by ALD shown a granular surface structure, while the ZnO:Ag films shown a nanorod structure. CL spectra for the n-type ZnO show an intense near band edge emission (NBE) centered at 3.22 eV, in addition to a defect emission consisting of two components centered at 2.5 and 2.62 eV. The CL spectra for the ZnO:Ag thin films shown a NBE centered at 3.27 eV and a point defects emission with a single component centered at 2.2 eV. The origin of the 2.2 and 2.5 eV emissions was assigned to Oi and VZn, respectively, while the 2.62 eV emission was attributed to defects present at the ZnO/SiO2 interface. CL measurements on the homojunction revealed an NBE centered at 3.20 eV and an associated point-defects emission centered at 2.6 eV. The I-V curves acquired in both type of films separately showed Ohmic behavior. The I-V curves under darkness showed the rectifying behavior characteristic of a p-n junction. In contrast, the I-V curves acquired under UV illumination (365 nm) showed a photocurrent with intensity two times higher than the recorded by operating the photodiode under dark conditions.

Este trabajo consistió en la síntesis y caracterización físicoquímica del material luminiscente Y2Si2O7:Ce,Tb (YSO:Ce,Tb), el cual consta en una red cristalina de pirosilicato de itrio con incorporación de iones de dos tierras raras (Ce3+ y Tb3+), para su aplicación en generación de luz blanca en lámparas de estado sólido. Cabe mencionar que las propiedades luminiscentes de este material han sido poco reportadas, por lo que resulta interesante su estudio. El material fue sintetizado por el método de síntesis por combustión. Además, fue sometido a diversos tratamientos térmicos a 1200°C por intervalos de tiempo de 2h y 4h, y a 1400°C por 2 h, en tres series de materiales diferentes. Las fases cristalinas obtenidas para el tratamiento térmico de 1200°C fueron una combinación de al menos dos silicatos de itrio que están asociados a fases cristalinas X2-Y2SiO5 y α-Y2Si2O7. Estas fases cristalinas corresponden a las tarjetas cristalográficas JCPDS 036-1476 y JCPDS 038-0223, respectivamente. En el caso de los materiales sometidos a un tratamiento térmico a 1400°C por 2 horas, aparece la fase β del Y2Si2O7 asociada a la tarjeta cristalográfica JCPDS 00-038-044. Los espectros de emisión de fotoluminiscencia mostraron una banda ancha de emisión azul (340-440 nm) correspondiente a los iones de Ce y una emisión verde (550 nm) bien definida debida a los iones de Tb, ambas emisiones provenientes del YSO:Ce,Tb de manera simultánea al ser excitadas con una radiación de longitud de onda de 305 nm o de 360 nm. Es importante resaltar que se logró el aumento en la intensidad luminiscente del YSO:Ce,Tb a través de un recubrimiento de sílice sobre las partículas de YSO:Ce,Tb. Esta mejora se pudo verificar por medio de mediciones de eficiencia cuántica de fluorescencia, las cuales mostraron un aumento de 30 puntos porcentuales, yendo de un valor de 11.98 para el material sin recubierta hasta 41.74 para el material con cubierta de SiO2. This work consisted in the synthesis and physical-chemical characterization of the luminescent material Y2Si2O7: Ce, Tb (YSO: Ce, Tb), which is a crystalline network of yttrium silicate with the incorporation of two rare earths (Ce3+ and Tb3+ ions), for its application in generation of white light in solid state lamps. It should be mentioned that the luminescent properties of this material have been little studied, so its study is interesting. The material was synthesized by the combustion synthesis method and it was annealed at 1200°C for 2h and 4 h time intervals, and 1400°C for 2 h, for three different material series. The crystalline phases obtained, for the annealed of 1200°C were a combination of at least two yttrium silicates that are associated with the crystallographic phases of the X2-Y2SiO5 and the α-Y2Si2O7. These cristalline phases corresponds to the JCPDS 036-1476 and the JCPDS 038-0223 cards, respectively. The β phase of Y2Si2O7 associated with crystallographic card JCPDS 00-038-044 appears when the material was annealed at 1400°C for 2 hours. The photoluminescence emission spectra showed a broad band of blue emission (340-440 nm) corresponding to the Ce ions and a well-defined green emission (550 nm) due to the Tb ions, both simultaneous emissions from the YSO: Ce, Tb when it was excited with radiation wavelength of 305 nm or 360 nm. It is important to note that the increase in the luminescent intensity of the YSO:Ce,Tb was achieved with silica-type coating on the particles of YSO:Ce,Tb. This improvement was observed by fluorescence quantum efficiency measurements, which showed an increase of 30 percentage points, going for a value of 11.98 for the uncoated material to 41.74 for the material with SiO2 cover.

La detección de moléculas en soluciones gaseosas es de gran relevancia para el monitoreo de sustancias controladas, el control de seguridad de los alimentos y la detección de moléculas altamente tóxicas. En este trabajo se propuso la incorporación de nanopartículas (NPs) metálicas de oro en materiales de baja densidad como posibles candidatos para detectar analitos en soluciones gaseosas. Se buscó explorar el resultado de tres morfologías: esferas, rodillos y cubos, por su diferente respuesta plasmónica, así como la variación en concentración en el material final. El presente estudio incluye desde la síntesis de NPs hasta la obtención del material final. La síntesis de NPs fue llevada a cabo por medio de la síntesis mediada por semillas. Cada morfología está basada en un protocolo ya reportado. Sin embargo, se realizaron modificaciones para sintonizar el tamaño de las NPs. Se sintetizaron esferas de 30, 42, y 80 nm, rodillos con longitud de 31 nm y cubos de 39 nm. Para la obtención de hidrogeles se prepararon mezclas de NPs con acrilamida y bis-acrilamida. Posteriormente se polimerizó para obtener hidrogeles de poliacrilamida (PAam). Fue posible retirar el solvente de los hidrogeles de PAam utilizando el proceso de liofilización. Los criogeles obtenidos mantienen la presencia de NPs con una distribución uniforme de las mismas. Por lo tanto, se obtuvieron materiales de baja densidad con respuesta plasmónica, los cuales tienen características adecuadas para su posterior estudio como sustrato para la detección de señal Raman aumentada por la superficie (SERS). Detection of molecules in gaseous solutions is of great importance for controlled substances monitoring, food safety control and detection of highly toxic molecules. In this work, we proposed the inclusion of metal nanoparticles into low density materials as candidates to detect analytes in gaseous solutions. Three morphologies: spheres, rods and cubes are explored due to its different plasmonic response and their final concentration was modified in the material. This work covered since NPs synthesis to final material manufacture, but not its performance as SERS substrate. NPs synthesis was performed by seed mediated growth method. Each morphology is based in a previously reported protocol. Nevertheless, small modifications were required in order to tune NPs size. 30, 42 and 80 nm spheres, 31 nm length rods and 39 nm concave cubes were synthesized. In order to obtain polyacrylamide hidrogels, NPs with acrylamide and bis-acrylamide mixtures were prepared. Then a polymerization reaction was needed. It was possible to remove the solvent of the polyacrylamide (PAam) hydrogels by freeze-drying method. The obtained cryogels contain the NPs with an even distribution. The low-density materials obtained possess plasmonic properties as evidenced by their coloration and the light absorption spectra.

En este trabajo de tesis se presenta un estudio del crecimiento de películas delgadas de nitruro de titanio (TiN) por la técnica de erosión iónica reactiva con magnetrón elaboradas con DC y DC pulsada. La importancia del estudio de este material es por sus propiedades iónicas y covalentes, en especial, las películas de TiN exhiben excelentes propiedades químicas y físicas, como baja resistividad, alta dureza y resistividad térmica. La emisión del plasma, durante el proceso de crecimiento de la película, fue analizada en tiempo real por espectroscopia de emisión óptica (OES) y las películas fueron medidas por elipsometría espectroscópica in situ. Se eligieron líneas de emisión específicas para cada elemento y se analizó el comportamiento de las especies neutras y iónicas en el plasma, monitorizando los cocientes de línea para cada uno de los depósitos. Se realizaron experimentos de variación de parámetros como presión de trabajo, flujo de gas y potencia de trabajo. Por medio del análisis de espectroscopia de emisión óptica se logró distinguir la transición entre el modo metálico y envenenado. Para la fuente DC el envenenamiento del blanco ocurre con flujos de gas reactivo menores y la tasa de crecimiento es significativamente menor que para la fuente DC pulsada. Se encontraron las condiciones óptimas de depósito para cada una de las fuentes y se obtuvieron películas estequiométricas con índices de refracción cercanos al del TiN reportado. Las películas de TiN por DC y DC pulsada presentaron alta adherencia según las pruebas de rayado realizadas. Se logró la reproducibilidad de las películas elaboradas por ambas fuentes, y se mostró que la monitorización por medio de OES permite relacionar la emisión del plasma con propiedades específicas de las películas. In this work, we present a study of the growth of titanium nitride thin films (TiN) by DC and Pulsed reactive magnetron sputtering. The importance of the study of this material is due to the ionic and covalent properties that it has, in particular, TiN films exhibit excellent chemical and physical properties, such as low resistivity, high hardness and thermal resistivity. Plasma emission, during the film growth process, was analyzed in real time by optical emission spectroscopy (OES) and the films were measured by in situ spectroscopic ellipsometry. Specific emission lines were chosen for each element and the behavior of the neutral and ionic species in the plasma was analyzed, monitoring the line ratios for each of the deposits. Variation parameters experiments such as work pressure, gas flow and work power were performed. Through the optical emission spectroscopy it was possible to distinguish the transition between metallic and poisoned mode. For the DC source, target poisoning occurs with lower reactive gas flows and the growth rate is significantly lower than for the pulsed DC source. The optimal deposit conditions were found for each source and stoichiometric films were obtained with refractive indexes close to the reported TiN. TiN films by DC and pulsed DC showed high adhesion according to the scratch tests performed. It was possible to achieve the reproducibility of films made by both sources, and it was shown that monitoring by OES allows to relate the plasma emission with specific properties films.

Los nanorreactores tradicionales son bien conocidos por su alto desempeño catalítico en las reacciones catalíticas en fase líquida. Sin embargo, su uso en reacciones en fase gaseosa está limitado a flujos con velocidad baja debido a su tamaño nanométrico. Se propuso obtener nanorreactores inmovilizados, con estructuras del tipo Core- y Yolk-Shell, mediante el confinamiento de las nanopartículas de Au soportadas, con Alúmina y Ceria usando las técnicas ALD y DP-Urea. Las propiedades fisicoquímicas de los nanorreactores fueron caracterizadas por UV-Vis, FTIR, Raman, Adsorción de N2, TEM, Elipsometría e ICP-OES. Sus propiedades catalíticas fueron evaluadas en la reacción de reducción de 4-Nitrofenol a 4-Aminofenol por la Espectroscopía UV-Vis in situ. Se encontró que el confinamiento con Alúmina por la técnica ALD conservó la naturaleza del Au(OH)3, lo que permitió obtener estructuras del tipo Yolk-Shell. Además, el confinamiento con Alúmina mejoró la estabilidad térmica de las nanopartículas de Au a altas temperaturas. Por otro lado, el confinamiento con Ceria por la técnica ALD permitió la obtención de nanorreactores con estructuras tipo Core-Shell, mientras que la técnica DP-Urea, los de tipo Yolk Shell. Se observó que el confinamiento con Ceria mejoró el desempeño catalítico significativamente, por la formación de interfaz Au-Ceria. Con base a los resultados obtenidos, se propuso el confinamiento efectivo de Nanopartículas de metales nobles, con diferentes materiales, aplicando las técnicas ALD y DP-Urea, para obtener nanorreactores inmovilizados de alto desempeño catalítico, en diferentes reacciones. The traditional nanoreactors are well known for their high performance in the liquid phase catalytic reactions. However, the application of them in gas phase reactions is limited to low flow regimes because their nanometric size. It was proposed to obtain immobilized nanoreactors with Core and Yolk-Shell structures via the confinement of supported gold nanoparticles with Alumina and Ceria using ALD and DP-Urea techniques. The physicochemical properties of the nanoreactors were characterized by UV-Vis, FTIR, Raman, Nitrogen adsorption, TEM, Ellipsometry and ICP-OES. Their catalytic performance was tested in the reaction of the 4-Nitrophenol reduction to the 4-Aminophenol using UV-Vis spectroscopy in situ. It was found that the confinement with Alumina by ALD preserved the Au(OH)3 nature, which made possible to obtain Core and Yolk-Shell structures. In addition, the confinement with Alumina enhanced the thermal stability of the Au nanoparticles at high temperatures. On the other hand, the confinement with Ceria by ALD allowed to obtain Core-Shell structures, while the confinement with Ceria by DP-Urea the ones with Yolk-Shell structure. It was observed that the confinement with Ceria enhanced significantly the catalytic activity via the formation of Au-Ceria interface. Based on the results obtained in this work, it was proposed the effective confinement of the noble metal nanoparticles with different materials applying ALD and DP-Urea techniques in order to obtain immobilized nanoreactors with high catalytic performance in different reactions.

El objetivo principal de esta investigación fue producir un material luminiscente con emisión en rojo para aplicaciones en lámparas de luz blanca basadas en LEDs. En particular, un material con longitud de onda en λem= 617 nm basado en molibdato de litio, bario y lantano con incorporación de iones de Eu3+ y Tb3+ (Li3Ba2La3(MoO4)8:Eu3+,Tb3+), que emite en color rojo al ser excitado con radiación ultravioleta de longitud de onda larga y azul. Este material se sintetizó por el método de combustión y se obtuvieron distintas muestras para diferentes concentraciones de dopaje y tiempos de sinterizado. La estructura cristalina del material luminiscente, analizado por difracción de rayos-X es monoclínica C2/c (15), Z=2 de acuerdo con la carta cristalográfica JCPDS 01-077-0830. La caracterización por Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) y Microscopía Electrónica de Transmisión (TEM) revelaron una morfología similar en todas las muestras: son partículas aglomeradas de forma irregular, cuyos tamaños son aproximadamente de 1 a 7 µm y están rodeadas por partículas más pequeñas de aproximadamente 50 nm. Los resultados de absorbancia y reflectancia difusa revelaron la presencia de iones de Eu3+ y Tb3+. Mediciones de catodoluminiscencia indicaron que la composición es óptima para las razones de dopaje Eu3+:Tb3+ de 80:0, 90:0 y 20:80. Mientras que, las muestras con razones de dopaje 80:0, 60:40 y 20:80 presentaron la mayor intensidad en un análisis por fotoluminiscencia, así como también presentaron los valores más altos de eficiencia cuántica. El Li3Ba2La3(MoO4)8:(Eu3+, Tb3+) es un candidato prometedor como componente emisor de rojo para mejorar el Índice de Rendimiento del Color (CRI, Color Rendering Index) en los sistemas de iluminación basados en dispositivos de estado sólido, en particular los diodos emisores de luz que proporcionan fotones en el rango UV-Azul para la excitación de la luminiscencia. The primary goal of this work was to produce a luminescent material with red emission for applications in solid-state white-light lamps. In particular, a material with emission wavelength at λem = 617 nm, excited under long UV wavelength and based on Eu3+, Tb3+- activated molybdates Li3Ba2(La1-x-yEuxTby)(MoO4)8 with 0 ≤ x ≤ 1 and 0 ≤ y ≤ 1. A series of powder samples were synthesized by the combustion method and post-annealed at 800°C in air. The crystallographic phase formation of the samples was investigated by X-ray diffraction which revealed the monoclinic C2/c (15) space group with Z=2, in agreement with the JCPDS 01-077-0830 database reports. A detailed characterization by Scanning Electron Microscopy (SEM) and Transmission Electron Microscopy (TEM) showed a similar morphology in all samples: rather large (1-7 µm) agglomerate particles with irregular shape and surrounded by smaller (≈ 50 nm) particles. The results of absorption and diffuse reflectance corroborate the presence of Eu3+ and Tb3+ ions. Cathodoluminescence measurements indicated that the highest emission intensity was for Eu3+:Tb3+ doping ratios of 80:0, 90:0 and 20:80. While, the samples with 80:0, 60:40 and 20:80 doping ratios showed the highest intensity in a detailed photoluminescence analysis, as well as, they showed the highest quantum yield values. The luminescent material Li3Ba2La3(MoO4)8:(Eu3+, Tb3+) is a promising candidate for its application as a red emitting component in solid-state white-light lamps with improved Color Rendering Index (CRI) based on solid state LED’s that provide UV-Blue wavelengths for luminescence excitation.

La gran cantidad de información proporcionada por los estudios teóricos sobre diversos materiales, nos permite generar una descripción detallada sobre las propiedades físicas, químicas y estructurales de los mismos con enorme precisión. Dicha información puede, en un momento dado, llegar a ser utilizada por físicos experimentales con el objetivo de desarrollar nuevos materiales y/o mejorar las características de los ya existentes. Esto puede tener como consecuencia la fabricación de nuevos dispositivos o en su lugar, mejorar su rendimiento. Con el surgimiento de nuevas herramientas de cómputo que facilitan este tipo de estudio y con el creciente y constante interés por encontrar materiales con propiedades sobresalientes capaces de sustituir a los materiales utilizados actualmente, en este trabajo nos enfocamos en determinar la conductancia eléctrica en una cinta bidimensional de carbonitruro de Renio (ReCN), un material propuesto recientemente. Para ello, primero se elaboró la celda unitaria correspondiente a nuestro material con el programa de cómputo Wien2k, posteriormente, mediante la aplicación del software Wannier90 se generó el modelo de amarre fuerte mediante la obtención de las funciones de Wannier máximamente localizadas y finalmente, una vez obtenidos los valores de las energías de interacción entre los átomos dentro de la mencionada celda, se construyó una cinta bidimensional finita de ReCN implementado el paquete computacional Kwant, en donde se definieron las posiciones atómicas y se les asignaron sus correspondientes energías. Se obtuvo una gráfica descriptiva de la conductancia donde se puede apreciar el incremento en valores enteros del cuanto de conductancia, donde dicha propiedad de transporte tomo un valor máximo de 30 e^2⁄h a una energía de E(t)=2 eV. Valor que supera en gran medida al presentado por una cinta bidimensional de grafeno con las misas dimensiones, la cual toma un valor máximo de conductancia de 18 e^2⁄h a E(t)=2.7 eV. The large amount of information provided by the theoretical studies on various materials, allows us to get a detailed description of the physical, chemical and structural properties of them with great precision. This information can, at a given time, be used by experimental physicists with the aim of developing new materials and / or improving the characteristics of existing ones. As a consequence, this could lead in the manufacture of new devices or, instead, in the improvement of their performance. With the emergence of new computing tools that facilitate this type of study and with the growing and constant interest in finding materials with outstanding properties capable of replacing the materials currently used, in this work we focus on determining the electrical conductance in a two-dimensional band of Rhenium Carbonitride (ReCN), a recently proposed material. First the unit cell corresponding to our material was designed and developed with the Wien2k software, later, through the application of Wannier90 code, the Tight Binding model was generated by obtaining the maximally localized Wannier functions and finally, once obtained the values of the interaction energies between the atoms within the aforementioned cell, a finite two-dimensional band of ReCN was built, implementing the computational Kwant package. Here, the atomic positions were defined and their corresponding energies were assigned. A descriptive graph of the conductance was obtained where the increase in steps of integer values of the conductance quantum can be appreciated. These results show a maximum value of 30 e^2⁄h at an energy of E(t)=2 eV for this property of electronic transport. Value that greatly exceeds that presented by a two-dimensional graphene ribbon with the same dimensions, which takes a maximum conductance value of 18 e^2⁄h at an energy of E(t)=2.7 eV.

Las propiedades luminiscentes y magnéticas de las nanopartículas (NPs) de granate de aluminato de gadolinio dopadas con cerio (GAG:Ce3+) y funcionalizadas con ácido fólico para bioetiquetadores de células de cáncer son descritas en este trabajo. Las NPs fueron sintetizadas por el método de síntesis por combustión usando como combustible carbohidrazida, con un tratamiento térmico a 1100 °C por 3 h para permitir un adecuado crecimiento de los nanocristales. Después, la superficie de estas NPs de GAG:Ce3+ fueron funcionalizadas con 3-aminopropil-trietoxisilano (APTMS) y entonces seguido por ácido fólico con EDS y NHS como agentes de acoplamiento. Las propiedades fisicoquímicas, morfológicas y estructurales de las NPs fueros caracterizadas por TEM, XDR, FTIR, fluorescencia y espectroscopia de UV-Vis. Los estudios de fotoluminiscencia mostraron que bajo excitación con luz azul de 468 nm, las NPS de GAG:Ce3+ emiten luz amarilla con un máximo de intensidad a 600 nm. Además, el efecto de la concentración de dopaje sobre las propiedades de las NPs fue estudiado. Se encontró que con una concentración de dopaje del 2% se produce los más altos valores de rendimiento cuántico y de intensidad de luminiscencia. La caracterización magnética se realizó usando un dispositivo de interferencia cuántico superconductor (SQUID, por sus siglas en inglés), lo cual confirmó la naturaleza paramagnética de las NPs de GAG:Ce3+ (Ce=2%), con un valor de susceptibilidad magnética de 1.04x10-4 emu/gOe. Adicionalmente, se evaluó la citotoxicidad por ensayos colorimétricos de las NPs desnudas y funcionalizadas en células de cáncer de mama MDA-MB-231. Finalmente, la internalización de las NPs de GAG:Ce3+ funcionalizadas con ácido fólico en las células de cáncer de mama fue demostrada por microscopia confocal, obteniéndose imágenes que muestran la internalización citoplasmática de las NPs en las células de cáncer de mama, confirmando así, que estas NPs funcionan como bioetiquetadores de células de cáncer. The luminescent and magnetic properties of gadolinium aluminate garnet nanoparticles doped with cerium (GAG:Ce3+) and functionalized with folic acid for biolabeling cancer cells are described in this work. The nanoparticles were fabricated by carbohydrazide combustion synthesis and annealed at 1100 °C for 3 h to allow proper crystal growth. Afterwards, the surface of these GAG:Ce3+ nanoparticles was functionalized with 3-Aminopropyl-tri-methoxy silane (APTMS) and then followed by folic acid using EDS and NHS coupling. Physicochemical properties of surface functionalized GAG:Ce3+ nanoparticles were characterized by TEM, XRD, FTIR, fluorescence and UV-Vis spectroscopy studies. Photoluminescence studies showed that upon excitation with blue light of 450 nm the GAG:Ce3+ nanoparticles emit yellow light with maximum intensity at 550 nm. Moreover, the effect of Ce doping concentration on the luminescent properties of GAG nanoparticles was studied. It was found that 2% doping of cerium produced highest emission intensity and quantum yield. Magnetic characterization using superconducting quantum interference device (SQUID) confirmed the paramagnetic nature of GAG:Ce3+ (Ce = 2%) with a magnetic mass susceptibility of 1.04x10-4 emu/gOe. Additionally, the cytotoxicity of bare and functionalized GAG:Ce3+ nanoparticles in MDA-MB-231 breast cancer cells was evaluated by MTT assay. Finally, the internalization of folic acid-functionalized GAG:Ce3+ was evaluated by colorimetric assays in MDA-MB-231 breast cancer cells. Thus, it was possible to obtain images that demonstrate the cytoplasmic internalization of nanoparticles in breast cancer cells. Confirming with this that these nanoparticles can function as effective biolabels of breast cancer cells.

En este trabajo, se utilizaron emulsiones con una fase interna del 80%vol (HIPEs) como plantilla para sintetizar estructuras porosas (poliHIPEs). La fase interna consistió en una mezcla eutéctica (DES) de ChCl:2Urea. Se utilizaron 3 diferentes monómeros, metil-metacrilato (MMA), lauril-acrilato (LA) y estearil-metacrilato (SMA) que constituyeron la fase continua, éstos se entrecruzaron con etilenglicol dimetacrilato (EDGMA) ó 1,4-butanediol diacrilato (BDA). Se utilizó el surfactante no-iónico CithrolTM, el cual tiene una estructura tribloque. También se adicionó el 1%P de nanohidroxiapatita (NHA) respecto a la fase continua para co-estabilizar las HIPEs. La micro-estructura de la HIPE de MMA se observó con un microscopio confocal. Después de la polimerización de las HIPEs por radicales libres, éstos se lavaron por 24h con etanol en un extractor Soxhlet. Los monolitos se secaron y sus conversiones se determinaron gravimétricamente. Las morfologías de los poliHIPEs se estudiaron con SEM y µ-CT, dónde se visualizó que los poliHIPEs tenían una estructura porosa interconectada, con tamaños de poro 0.05) comparada con el control negativo hasta después de 120h. La síntesis de materiales porosos interconectados y funcionalizados con NHA utilizando HIPEs como plantillas es un método prometedor en la ingeniería del tejido óseo. In this work, emulsions with an internal phase of 80 vol% (HIPEs) were used as templates to synthesize porous structures (polyHIPEs). The internal phase consisted of a deep eutectic solvent (DES) of ChCl:2Urea. Three different monomers were used, methyl-methacrylate (MMA), lauryl-acrylate (LA) and stearyl-methacrylate (SMA) as continuous phase, these were crosslinked with ethylene glycol dimethylacrylate (EGDMA) or 1, 4-butanediol diacrylate (BDA). The surfactant CithrolTM, a non-ionic with a triblock structure, was used. Also, 1wt% of NHA (nanohydroxyapatite) was added with respect to the continuous phase to stabilize the HIPEs. The micro-structure of the HIPE of MMA was observed with a confocal microscope. After HIPEs polimerization by free radicals, the resultant polyHIPEs were washed with ethanol in a Soxhlet extractor for 24h. The monoliths were dried, and its conversions was determined gravimetrically. The morphologies of the polyHIPEs were studied with SEM and µ-CT, visualizing that these have an interconnected porous structure, with pore size 0.05) compared to negative control only after 120 h of incubation with the cells. The synthesis of interconnected porous materials and its functionalization with NHA using HIPEs as templates is a promising method for bone tissue engineering.

La crisis energética que se ha presentado a lo largo de los años ha requerido de nuevas investigaciones en dispositivos o materiales para el ahorro de energía, entre ellos podemos destacar los materiales conocidos como termoeléctricos. Estos materiales son capaces de generar diferencias de potencial a partir de cambios de temperatura y generar cambios de temperatura a partir de corrientes eléctricas. Esto se debe a que los termoeléctricos funcionan en base a dos efectos físicos, conocidos como efecto Seebeck y efecto Peltier. En este trabajo se estudia la estructura electrónica del Carbonitruro de Renio (ReCN) con grupo espacial 186 de forma computacional, para observar cómo se comporta dicho compuesto como material termoeléctrico, utilizando la herramienta computacional Wien2K con la cual se calcula la estructura de bandas y la herramienta computacional BoltzTraP para obtener sus propiedades de transporte y determinar los valores de la figura de mérito (ZT) más elevados que presenta el material, que, en este caso, se encontraron a los 900 K, 950 K y 1000 K, con valores ZT de 0.955, lo cual sugiere que el material funciona como termoeléctrico. The energy crisis that has occurred over the years has required new research into devices or materials for energy savings, among them we can highlight the materials known as thermoelectric. These materials are capable of generating potential differences from changes in temperature and generate changes in temperature from electric currents. This is because thermoelectric work based on two physical effects, known as Seebeck effect and Peltier effect. In this work the electronic structure of the Rhenium Carbonitride (ReCN) with spatial group 186 is studied in a computational way, for how it can be chosen as thermoelectric material, using Wien2K a computational tool with which the band structure and the BoltzTraP computational tool to obtain its transport properties and determine the values of the figure of merit (ZT) higher than presented the material, which, in this case, were found at 900 K, 950 K and 1000 K, with ZT values of 0.955, which suggests that the material works as a thermoelectric.

Cuando se descubrió el efecto Hall cuántico se hizo evidente que para explicar algunos fenómenos en los materiales era necesario considerar la topología de su estructura de bandas. A raíz del estudio de este fenómeno, se encontró que a temperaturas bajas en algunos materiales que se comportan como aislantes pueden aparecer estados metálicos confinados a su superficie. A estos materiales se les llama aislantes topológicos. La invariante topológica que se usa para caracterizar a los aislantes triviales (en los que no aparecen estados metálicos) de los topológicos se le conoce como ℤ2. La importancia de estos materiales fuera de la investigación básica consiste en que se cree que con ellos se podrían construir dispositivos electrónicos más eficientes. En este trabajo se estudió la topología de la estructura de bandas del ReCN en su fase 31. Este material se ha reportado como un termoeléctrico, haciéndolo un buen candidato para ser un aislante topológico. Para encontrar las invariantes topológicas del material hubo tres grandes pasos: primero se utilizó el método DFT para encontrar las funciones de Bloch y los eigenvalores que describen al material; a partir de las funciones de Bloch se construyó un modelo de amarre fuerte usando como base a las funciones de Wannier y por último se utilizó el método conocido como centros de carga de las Funciones de Wannier. Tras encontrar las invariantes topológicas del material, llegamos a la conclusión de que el ReCN es un aislante topológico débil. When the quantum Hall effect was discovered it showed that some phenomenons can be explained if the band structure topology is considerate. In accordance with this study, it was found that some materials, when exposed to low temperatures, present metallic states on their surface; these materials are known as topological insulators. The topological invariant that can classified an insulator as trivial or topological is known as ℤ2. Other than its importance in fundamental research these materials are important, because with topological insulators exist the possibility to build more efficient electronic devices than the ones already existing. In this work, the band structure topology of the ReCN in the phase 31 was studied. The ReCN was reported a thermoelectric material, property that allowed this material to be considerate as a candidate to be a topological insulator. In order to find the topological invariants, we went through three big steps: first the DFT method was used to find the Bloch wave functions and eigenstates of the said material; then Bloch wave function was used to build a tight binding model using Wannier function as base, at last the Wannier charge center method to find the topological invariants. We concluded that the ReCN is a weak topological insulator.

Los colorantes azoicos desechados por industrias como la textil, alimenticia y cosmética representan un grave problema en la contaminación del medio ambiente debido a su baja biodegradabilidad. Se han desarrollado una gran variedad de métodos biológicos y fisicoquímicos para el tratamiento de aguas residuales, de los cuales, el uso de catalizadores que absorben luz para la degradación de las estructuras cromóforas de los colorantes (fotocatálisis), representa un método económico, ecológico y eficaz. En este trabajo se diseñó y fabricó un dispositivo fotocatalizador conformado por N-MWCNTs verticalmente alineados sobre cuarzo recubiertos con TiO2 y ZnO para la eliminación del colorante amaranto, utilizando las técnicas de CVD y ALD. Primeramente, se construyó y caracterizó un sistema de rocío pirolítico ultrasónico para la síntesis de N-MWCNTs. En los estudios realizados por microscopia electrónica de transmisión y de barrido de los N-MWCNTs sintetizados, se encontró que las propiedades morfológicas como el diámetro y la longitud pueden ser controladas mediante los parámetros de síntesis como el flujo de gas de arrastre y la temperatura de crecimiento, donde, se encontró que, al aumentar la temperatura de síntesis, el diámetro de los nanotubos incrementa. Así mismo, se observó, mediante un estudio por XPS, que los átomos de nitrógeno incrustados en las redes grafíticas se encontraban preferencialmente en forma pirrolítica y sustitucional. Posteriormente, los N-MWCNTs se recubrieron con una combinación de TiO2 y ZnO, mediante la técnica de ALD. Se encontró, que los nanotubos presentaban un recubrimiento uniforme y conformal, sin embargo, se localizaron zonas de N-MWCNTs sin recubrir, sugiriéndonos, que sólo se recubrió la parte superior de los nanotubos. Las pruebas fotocatalíticas de los dispositivos fabricados mostraron que los óxidos por separado presentaban una mejor degradación de amaranto en comparación con la combinación de estos. El dispositivo desarrollado en este trabajo puede optimizar una de las etapas del proceso de remediación de aguas contaminadas con amaranto, mediante una práctica manipulación del material fotocatalítico, debido a que el fotocatalizador se encuentra soportado en N-MWCNTs alineados sobre cuarzo. Organic azo dyes are among the most common persistent organic pollutants, directly emitted to the environment by industries such as the textile, food and cosmetic industries. A great variety of biological and physicochemical methods have been developed for the treatment of wastewater, of which, photocatalysis represents an economic, ecological and effective method to destroy the chromophore structures of the dyes. In this work we designed and manufactured a photocatalyst device formed by vertically aligned N-MWCNTs on quartz coated with TiO2 and ZnO for the elimination of the amaranth dye, using the techniques of CVD and ALD. First, an ultrasonic pyrolytic spray system was constructed and characterized for the synthesis of N-MWCNTs. In the studies carried out by transmission and scanning electron microscopy of the synthesized N-MWCNTs, it was found that the morphological properties such as diameter and length can be controlled by the synthesis parameters such as the gas flow and the temperature of growth, where, it was found that, as the synthesis temperature increases, the diameter of the nanotubes increases. Also, it was observed, by means of a study by XPS, that the nitrogen atoms embedded in the graphitic networks were preferentially in pyrrolytic and substitutional form. Subsequently, the N-MWCNTs were coated with a combination of TiO2 and ZnO, by the ALD technique. It was found that the nanotubes had a uniform and conformal coating, however, areas of uncoated N-MWCNTs were located, suggesting that only the upper part of the nanotubes was coated. Photocatalytic tests of the manufactured devices showed that the oxides separately had a better degradation of amaranth compared to the combination of these. The device developed in this work can optimize one of the stages of the process of remediation of water contaminated with amaranth, through a practical manipulation of the photocatalytic material, because the photocatalyst is supported in N-MWCNTs aligned on quartz.

La síntesis eficiente de nanorreactores representa un reto importante para la investigación en el campo de la catálisis. Entre las técnicas reportadas para la obtención de nanorreactores resalta la síntesis asistida por el método hidrotermal, dada su simplicidad y alta eficiencia. Los nanorreactores con núcleos de Au y/o Pd resultan de especial interés debido a la gran cantidad de aplicaciones que para ellos existen, especialmente para su uso en reacciones de química fina. En el presente trabajo, se llevó a cabo la síntesis de nanoesferas huecas de CeO2 mediante el método hidrotermal. A partir de la impregnación con precursores metálicos de dichas nanoesferas, fueron obtenidos nanorreactores con núcleos de Au y/o Pd y cápsulas de CeO2. Los materiales obtenidos fueron caracterizados mediante TEM, UV-Vis, Raman, FT-IR, Fisisorción de N2, DLS e ICP-OES. Además, se evaluó la interacción entre las nanoesferas y el 4-nitrofenol mediante estudios de adsorción sobre las nanoesferas; y el desempeño catalítico de los nanorreactores en la reducción de 4-nitrofenol. Mediante la variación del contenido relativo de urea se logró controlar el tamaño de dominio cristalino para las nanoesferas huecas de CeO2. El tamaño de dominio cristalino de las nanoesferas de CeO2, afecta de forma significativa tanto la adsorción como la reducción de 4-nitrofenol. The efficient synthesis of nanoreactors presents a very important challenge for catalysis. Among the reported methods for the fabrication of nanoreactors, the synthesis assisted by the hydrothermal method, presents remarkable advantages such as, the simplicity and high efficiency. Catalysts with an active phase of Au, AuPd and Pd has a special interest due to their potential applications for fine chemistry reactions. In the present work, ceria nanospheres were obtained by the hydrothermal method. Then, this nanospheres were impregnated with metallic precursors to obtain nanoreactor with cores of Au and/or Pd. The nanospheres and nanoreactors was characterized by means of TEM, UV-Vis, Raman, FT-IR, N2 physisorption, DLS and ICP-OES. The catalytic performance of the nanoreactors was evaluated for the reduction of 4-nitrophenol. On the other hand, the adsorption of 4-nitrophenol over ceria hollow nanospheres was studied. The mean crystal domain size of the ceria nanospheres was modified by the variation of the relative content of urea during the hydrothermal synthesis. Hence, the interaction between ceria nanospheres and 4-nitrophenol was studied by the adsorption of 4-nitrophenol over the ceria nanospheres. The mean crystal domain size of the ceria nanospheres deeply affected as well the adsorption as the reduction of 4-nitrophenol.

La terapia fotodinámica (TFD) es un tratamiento prometedor contra el cáncer, sin embargo, una de sus principales limitaciones es la baja eficiencia en el tratamiento de tumores profundos debido a que la fuente de luz que se utiliza no puede alcanzarlos. Por esta razón, el desarrollo de nuevos materiales luminiscentes aplicados a la TFD es un área de reciente interés en la biomedicina. Los rayos-X son considerados como una fuente potencial de energía para activar un fotosensibilizador localizado en el tejido profundo con ayuda de nanopartículas centelleantes. Es por ello que en este trabajo se sintetizó y caracterizó el nanomaterial YAG:Pr@ZnO@PpIX, el cual presenta propiedades centellantes, y que debido a la presencia del óxido de zinc y las moléculas de protoporfirina IX (PpIX) en su superficie, el sistema puede generar especies reactivas de oxígeno, las cuales causan toxicidad celular. Las nanopartículas de YAG:Pr fueron sintetizadas por tres métodos de síntesis diferentes: sol-gel, combustión y precipitación, de los cuales el método que se seleccionó fue sol-gel debido a las propiedades fisicoquímicas favorables que presentaron las nanopartículas. Además, se evaluaron diferentes porcentajes de dopante para optimizar la luminiscencia del material. El material sintetizado fue caracterizado por microscopía electrónica de transmisión (TEM), difracción de rayos-X (XRD), espectroscopía de fluorescencia, espectroscopía de fotoelectrones de rayos-X (XPS), espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y catodoluminiscencia. La luminiscencia de YAG:Pr mostró un amplio espectro principalmente en la región UV-Vis (300 nm–450 nm). Las imágenes TEM de YAG:Pr@ZnO mostraron morfología esférica y una pequeña capa de ZnO entre 7 nm y 10 nm. Por otro lado, en el espectro FTIR se presentaron bandas que corresponden con las vibraciones de la PpIX. Después de un análisis sistemático del nanocentellador YAG:Pr@ZnO@PpIX se concluyó que el sistema presenta una transferencia de energía de resonancia fluorescente (FRET) debido al traslape en la región UV-Vis de los espectros de emisión de YAG:Pr y YAG:Pr@ZnO y el espectro de absorción de la PpIX. Se observó el mismo efecto cuando el nanocentellador fue evaluado por catodoluminiscencia. Por otra parte, el nanocentellador YAG:Pr@ZnO@PpIX generó ROS tras su exposición bajo irradiación UV (365 nm). El efecto citotóxico del nanocentellador fue evaluado en la línea celular de melanoma de ratón B16-F10 mediante un ensayo Photodynamic therapy (PDT) is a promising cancer treatment method. However, a mayor limitation is its low efficiency in treating deep tumors because photons cannot reach into these tissues. Therefore, the development of novel luminescent nanomaterials applied to PDT has recently being a major area in biomedicine. X-rays are considered as a potential energy source to activate photosensitizers located deeply in the body with the assistance of scintillating nanoparticles. Thus, in this work we report the synthesis and characterization of YAG:Pr@ZnO@PpIX a novel nanomaterial which possesses scintillating properties. Due to the presence of zinc oxide and the protoporphyrin (PpIX) molecules in its surface the system can generate reactive oxygen species (ROS), which cause cellular toxicity. The nanoparticles were synthesized by three different methods, sol-gel, combustion and precipitation and different percentage of dopant were tested to optimize the luminescence intensity of the phosphor. The sol-gel method was selected due to its good physicochemical properties. This nanoscintillator was fully characterized by transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), fluorescence spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and cathodoluminescence. The lumininescence of YAG:Pr showed a broad espectrum in UV-Vis region (300–450 nm) mainly. The TEM images for YAG:Pr@ZnO revealed spherical morphology and a thin ZnO layer of about 7-10 nm. On the other hand, the FTIR spectra showed bands that can be assigned to characteristics vibrations of PpIX. After a systematical investigation of YAG:Pr@ZnO@PpIX we can stablish that this system has an efficient fluorescence resonance energy transfer (FRET) due to its well spectrum match between YAG:Pr@ZnO (emission spectra) and PpIX (absortion spectra). The same effect was observed when the nanoscintillator was evaluated by cathodoluminescence. Furthermore, under UV irradiation (365 nm), the generation of ROS is enhanced by the YAG:Pr@ZnO@PpIX nanoscintillator. The cytotoxic effect of nanoscintillator was tested in mouse melanoma cell line B16-F10, by a colorimetric assay using the tetrazolium salt. The cell viability showed that after incubating the nanomaterial in darkness, there was not significative toxicity. However, when melanoma cells were exposed under UV radiation for 30 minutes the average of cell viability was 30% at 70 µg/ml of YAG:Pr@ZnO@PpIX. The calc

Con el fin de contar con un tratamiento enzimático para el envenenamiento por pesticidas se modificó químicamente, en dos pasos, a la mutante de la enzima citocromo P450 de Bacillus megaterium CYPBM3F87A obtenida por Cirino y Arnold en 2003. El primer paso consistió en incrementar los sitios disponibles para la unión de moléculas de PEG, a través de la adición de etilendiamina. Con esta modificación a la superficie de la enzima se observó un incremento en su capacidad de trasformar 2,6dimetoxifenol (DMF). El aumento en la actividad específica con DMF puede ser consecuencia de incremento en las interacciones catión p entre los grupos aminos libres y el sustrato aromático. En el segundo paso de la modificación química, el PEG 5000 se unió de manera covalente a residuos de aminoácidos con aminos primarios, como las lisina, y a los derivados de ácidos glutámicos y aspárticos previamente modificados con etilendiamina. El biocatalizador obtenido, CYPBM3F87A-PEG, no sólo conservó la capacidad de transformar DMF, diclorofeno, paratión, linurón, pentaclorofenol, clorpirifós, dinoterb, sino que mostró mayor velocidad de transformación de los pesticidas, siendo de 3 a 17 veces mayor la capacidad de trasformación de los sustratos. La CYPBM3F87A-PEG mostró mayor incremento en la velocidad de transformación del pesticida organoclorado clorpirifós, siendo 17 veces el incremento en la actividad con respecto a la CYPBM3F87A no modificada, seguido del diclorofeno y el paratión, ambos fueron transformados 9 veces más por la enzima modificada que por la no modificada. El incremento en la actividad específica de la enzima con los sustratos empleados se podría explicar, además, por el cambio en el microambiente, en el cual se incrementó la hidrofobicidad de la CYPBM3F87A y en los ligeros cambios en la estructura secundaria de la misma. La CYPBM3F87A-PEG fue capaz de catalizar la trasformación del DMF en un intervalo más amplio de pH que la enzima no modificada. Mientras que el pico máximo de actividad específica de la CYPBM3F87A fue a pH 8, el intervalo en el que la CYPBM3F87A-PEG transformó el DMF, por encima del 80%, fue de 8 a 11. Por otro lado el PEG permitió que la CYPBM3F87A transformara DMF después de ser incubada a temperaturas superiores a los 40°C sólo en los primeros minutos de incubación. La CYPBM3F87A-PEG transformó el pesticida organofosforado paratión en suero sanguíneo a temperatura ambiente con una eficiencia catalítica 2 veces mayor que en solución amortig With the aim to find an enzymatic treatment for pesticide poisoning, the mutant F87A of cytochrome P450 CYPBM3 from Bacillus megaterium, obtained by Cirino and Arnold in 2003, was modified by two chemical steps. In the first one, the carboxylic superficial residues were amined by the addition of ethilendiamine in order to increase the number free amino groups for the PEG modification. The catalytic activity of the amined CYPBM3F87A was enhanced showing higher transformation rate of 2,6-dimethoxyphenol (DMP), may be due to the augmentation in the cation-p interactions between amino and aromatic groups of the substrate. In the second step, the amined enzyme was chemically modified with PEG 5000 molecules that were covalently bind to amino free moieties of lysine, and glutamic and aspartic acid previously modified by ethilendiamine. The obtained CYPBM3F87A-PEG not only conserved catalytic activity using DMP, dichlorophen, parathion, linuron, pentachlorophenol, chlorpyrifos and dinoterb as substrate, but it actually showed elevated catalytic activity compared to unmodified CYPBM3F87A. The transformation of these substrates increased from 3 to 17 folds; whereas the specific activity was 17 times higher for organochlorine chlorpyrifos and 9 times higher for parathion and dichlorphen. This catalytic enhancement of modified CYPBM3F87A with PEG could be explained by the higher hydrophobicity and the slight modification of its secondary structure. CYPBM3F87A-PEG was able to catalyze DMP transformation in a wider pH range (8 to 11) than the unmodified enzyme, maintaining more than 80% of its specific activity while CYPBM3F87A showed the optimum activity at pH 8, possibly because PEG covered ionizable amino groups of the CYPBM3F87A. On the other hand, PEGylated CYPBM3F87A transformed DMP after incubation at more than 40°C only in the first few minutes. Nevertheless, the temperature profile remained similar for both enzymes. Moreover, CYPBM3F87A-PEG was able to transform parathion in blood serum with higher catalytic efficiency than in buffer MES, which represents an advantage for its use in therapeutic alternatives regarding pesticide intoxication in humans. Additionally, CYPBM3F87A-PEG was not recognized by macrophage-derived cells, indicating that the PEGylation avoided an immune response. The potential use of this biocatalytic preparation as treatment for pesticide poisoning is discussed.

Se llevó a cabo la síntesis de nanopartículas de magnetita (Fe3O4) y de cobalto zinc (Co0.25Zn0.75Fe2O4) por el método de coprecipitación química. Luego, estas nanopartículas fueron recubiertas con una coraza de sílice (SiO2), a través del método sol-gel. De esta forma se desarrollaron sistemas nanoestructurados núcleo-coraza de Fe3O4@SiO2 y Co0.25Zn0.75Fe2O4@SiO2 con tamaños menores a los 100 nm. Con estos materiales se realizó un procedimiento experimental para su aplicación en la extracción magnética de ácido desoxirribonucleico (ADN), evaluando los rendimientos de extracción mediante absorción de luz ultravioleta y electroforesis en gel. Las caracterizaciones de los materiales núcleo-coraza propuestos se realizaron mediante difracción de rayos X (XRD), microscopias electrónicas (SEM, TEM) y espectroscopias electrónicas (EDS, FTIR, XPS). Con este trabajo se demostró que los sistemas propuestos son potenciales candidatos para la fabricación industrial de sistemas para la extracción magnética de ácidos nucleicos. It was carried out the synthesis of nanoparticles of magnetite (Fe3O4) and cobalt zinc ferrite (Co0.25Zn0.75Fe2O4) by a chemical coprecipitation method. Later, these particles where covered with a Shell of silica (SiO2), via sol-gel method. With this process, nanostructure systems of core-shell Fe3O4@SiO2 and cobalt zinc ferrite Co0.25Zn0.75Fe2O4@SiO2 with smaller sizes than 100 nm, were developed. An experimental process for a magnetic extraction of deoxyribonucleic acids application was carried out with these materials, evaluating the extraction yields by ultraviolet light absorption and gel electrophoresis. The characterization of these core-shell materials were performed under X-ray diffraction (XRD), electronic microscopies (SEM, TEM) and electronic spectroscopies (EDS, FTIR, XPS). With this work it was demonstrated that the proposed systems are potential candidates for industrial fabrication of nucleic acids magnetic extraction systems.

La encapsulación de enzimas dentro de cápsides tipo virus llamadas “virus-like particles” (VLPs) es un tema de rápido crecimiento por su potencial uso como sistemas para suministro controlado de enzimas. Se ha determinado que ciertos tipos de cáncer presentan resistencia a los tratamientos de quimioterapia debido a una baja actividad de la enzima citocromo P450 en las células tumorales, es por ello que, en el presente trabajo, como estrategia para aumentar la eficiencia de activación de profármacos, se diseñaron nanopartículas virales del bacteriófago P22 con actividad citocromo P450 con NADPH como fuente de electrones. La metodología consistió en desarrollar dos sistemas de expresión para las dos variantes de la enzima citocromo P450 de Bacillus megaterium (CYPBM3) (WMV y TFFIS), cada una de las cuales esta fusionada al extremo carboxilo terminal de la proteína de andamiaje del bacteriófago P22, utilizando pBAD como vector de expresión. Asimismo, se utilizó el vector pRSF que contiene el gen que codifica para la proteína de la cápside viral,bajo el control del promotor lac. Ambos vectores de expresión se introdujeron a E. coli BL21 (DE3) y posteriormente se realizó la expresión heteróloga de ambas proteínas de manera secuencial para La encapsulación De la enzima CYPBM3 dentro de la cápside del bacteriófago P22. Las cápsides virales formadas fueron purificadas mediante ultracentrifugación y posteriormente por FPLC dando lugar a nanobiorreactores con alto grado de pureza, monodispersos en tamaño y catalíticamente activos utilizando NADPH como fuente de electrones. Estas partículas podrán ser funcionalizadas para ser reconocidas e internalizadas por células cancerosas. El aumento de la actividad CYPBM3 incrementará la eficiencia de los tratamientos de quimioterapia reduciendo las dosis y por ende los efectos secundarios. The encapsulation of enzymes within virus capsids called “Virus like particles (VLPs)” is a fast-growing Research field due to their potential use as carriers for the controlled supply of enzymes. It is well known that certain types of cáncer show resistance to chemotherapy treatments due to alow activity of the cytochrome P450 enzyme in tumor cells. In the present work, as a strategy to increase the efficiency of prodrugs activation, P22 bacteriophage viral nanoparticles containing cytochrome P450 activity with NADPH as a source of electrons have been developed. The methodology consisted in the design of two expression systems for Bacillus megaterium cytochrome P450 variants (CYPBM3 WMV and TFFIS), which are fused to a carboxi-terminal fragment of the scaffolding protein from P22 bacteriophage, using pBAD expression system. On the other hand, P22 capsid-encoded gene was cloned into pRSF vector, under the lac promoter control. Subsequently, the heterologous sequential expression of both proteins was performed in E. coli BL21 (DE3). The viral capsids were purified by ultracentrifugation and FPLC generating nanobioreactors with high degree of purity, monodispersed and catalytically active using NADPH as a source of electrons. These particles could be functionalized to be recognized and internalized by cáncer cells. The increase of the activity CYPBM3 will increase the efficiency of chemotherapy treatments, thus reducing doses and concomitantly, side effects.

La fotocatálisis plasmónica ha recibido atención recientemente como una tecnología de alto rendimiento en la producción de compuestos de alto valor agregado como sorbitol y acido glucurónico, al usar metales nobles como oro, plata y cobre soportados en nanocompuestos. Estos compuestos juegan un papel importante en la industria farmacéutica y la industria de los hidrocarburos. El presente estudio reporta los resultados obtenidos en la conversión de la glucosa a productos de valor agregado, empleando nanocompuestos basados en nanopartículas de metales y/o semiconductoras contenidas en el interior y en la superficie de matrices zeolíticas tipo mordenita. Se desarrollaron nanocompuestos metal-mordenita como 30Ag-MOR, 30Au-MOR, semiconductor-mordenita como 20CdS-MOR y metal/semiconductormordenita como 30Au/20CdS-MOR y 10Ag/20CdS-MOR. Los nanocompuestos fueron caracterizados detalladamente en su morfologia, estructura cristalina, composición superficial, área superficial, porosidad y composición química. La difracción de rayos X mostró el crecimiento de la zeolita tipo mordenita de alta cristalinidad. Las microscopias electrónicas de transmisión y de barrido presentaron los aspectos morfológicos de los polvos caracterizados por granos de empaquetamientos de cristalitos en forma de agujas. Las nanopartículas metálicas y/o semiconductoras se observan distribuidas homogéneamente dispersas en la superficie de los cristalitos. La espectroscopia fotoelectrónica de rayos X confirmó el contenido de los valores predichos para los nanocompuestos. El análisis de adsorción de N2 junto con la técnica BET y las curvas-t proporcionaron los valores del área superficial y el volumen de los mesoporos de cada uno de los nanocompuestos. Por otra parte, las propiedades ópticas se caracterizaron por espectroscopia de absorción UV-Visible, mostrando las propiedades de absorción (fotoactivas) de cada uno de los nanocompuestos empleados. Las propiedades fotocatalíticas plasmónicas de los nanocompuestos fueron evaluadas al aplicar radiación ultravioleta en un fotorreactor con una longitud de onda de 254 nm y con agitación de 200 rpm. Los nanocompuestos se sometieron a prueba en diferentes tiempos de radiación de 15 minutos, 2 horas y 4 horas en soluciones de glucosa en agua y acetonitrilo mostrando su alta capacidad fotocatalítica en la conversión de la glucosa. The plasmonic photocatalysis has recently received attention as a high performance technology in the production of high added value compounds such as sorbitol and glucuronic acid, using noble metals such as gold, silver and copper supported in nanocomposites. These compounds play an important role in the pharmaceutical and hydrocarbons industry. The present study reports the results obtained in the conversion of glucose to value-added products, using nanocomposites based in nanoparticles of metal and /or semiconductor supported on and in the structure of zeolites type mordenite. Metal-mordenite nanocomposites were developed as 30Ag-MOR, 30Au-MOR, semiconductor-mordenite as 20CdS-MOR and metal/semiconductor-mordenite as 30Au/20CdS-MOR, 10Ag /20CdS-MOR. All nanocomposites were characterized in detail in their morphology, crystalline structure, surface composition, surface area and mesoporous volume and chemical composition. X-ray diffraction showed the growth of the high crystallinity mordenite zeolite. The transmission and scanning electron microscopes presented the morphological aspects of the powders characterized by grains of packing of crystallites in the form of needles. The metallic and / or semiconducting nanoparticles are observed distributed homogeneously dispersed on the surface of the crystallites. The X-ray photoelectron spectroscopy confirmed the content of nanoparticles embedded in the surface of nanocomposites. The analysis of N2 adsorption and the BET technique together with the t-plot report showed that the nanocomposites have a surface area and mesoporous volume. On the other hand, the optical properties were characterized by UV-Visible absorption spectroscopy showing the absorption (photoactive) properties of each of the nanocomposites. The plasmonic photocatalytic properties of all nanocomposites were evaluated, using ultraviolet radiation in a photoreactor with a wavelength of 254 nm and with agitation of 200 rpm. Nanocomposites were tested for different time of radiation of 15 minutes, 2 hours and 4 hours in glucose solutions of water and acetonitrile, showing its high photocatalytic ability in the conversion of glucose. The determination of glucose conversion products using nanocomposites and UV radiation was carried out by liquid chromatography to determine the concentration of sorbitol and glucuronic acid.

En el presente trabajo se optimizaron los parámetros de depósito para obtener películas delgadas de TiO2 para ser usadas como capa conductora de electrones en celdas solares de perovskita orgánica. Para dicho fin las películas deben estar formadas por una capa densa continua y otra mesoporosa. La capa densa continua se depositó sobre substratos de vidrio y óxido de estaño dopado con flúor (FTO), por dos técnicas: la primera, mediante el uso combinado de sol-gel y centrifugado; y la segunda fue la de erosión iónica; en ambas técnicas se determinaron los parámetros de depósito y se compararon las características de las películas (fase cristalina, espesor, rugosidad, uniformidad, brecha de energía y transmitancia). Por sol-gel y centrifugado, se encontró que la solución óptima es usando etanol, agua, ácido nítrico y tetraisopropóxido de titanio, mezclándolos y agitándolos por 20 minutos. Usando esta solución se determinaron los parámetros para crecer las películas, los que fueron de 0.5 ml de solución de TiO2, 5000 rpm, 20 s de tiempo de centrifugado, y calcinación a 500 °C durante 30 minutos. Para la optimización de la capa continua depositada por erosión iónica se obtuvo que usando una presión de oxígeno (9%) y argón de 2.510−3 Torr, 380 °C y una potencia de 120 W con una fuente DC, se obtienen características similares a las películas crecidas por sol-gel. Por ambas técnicas se producen películas con una fase cristalina de anatasa, una superficie homogénea y continua, transmitancia de 88%-93%, y una banda prohibida de 3.38-3.39 eV. La capa mesoporosa se depositó sobre la continua, con el mismo procedimiento de sol-gel y centrifugado ya descrito, pero agregando una cantidad de 0.024 gr para PEG y 0.0038 g de Pluronic F-127 ® por ml de solución y un tiempo de agitación de 90 minutos, lo que produce poros menores a los 2nm. Así entonces se optimizaron los parámetros de depósito que proporcionaron tanto de la capa continua como la mesoporosa de TiO2, de modo que las películas obtenidas sirven para su aplicación como capa conductora de electrones en celdas solares de perovskita orgánica In the present work, the deposition parameters were optimized in order to obtain TiO2 thin films for applications as electron transport layer in organic perovskite solar cells. For this purpose, the films must be constituted by a continuous dense and a mesoporous layer. The first one was deposited over a glass substrate covered with Fluorine-doped Tin oxide, by two techniques, sol-gel assisted by spin coating and sputtering; for both techniques the deposition parameters were determined, and the characteristics of the grown films were compared (crystalline phase, thickness, roughness, uniformity, band-gap and transmittance). Using sol-gel and spin coating, it was found that the optimal solution is made of ethanol, deionized water, nitric acid, and titanium tetraisopropoxide. After these compounds were mixed and stirred for 20 minutes, 0.5 ml of the solution were spin coated at 5000 rpm for 20s and then a heat treatment of 500 °C for 30 minutes was applied. With the sputtering technique, the optimal parameters were an Oxygen (9%) and Argon pressure of 2.510−3 , 380 °C and a DC power of 120 W, obtaining similar characteristics as the films grown by sol-gel. The anatase TiO2 crystalline phase was obtained with both techniques, a homogeneous continuous surface, transmittance between 88%-93%, and a bandgap of 3.383.39 eV were also obtained. The mesoporous layer was deposited over the continuous layer; it was prepared using the same sol-gel and spin coating conditions, but adding 0.024 gr of PEG or 0.0038 gr of Pluronic F-127 ® per 1ml of the prepared solution, both with a stirring time of 90 minutes. Using this organic compounds, pores under 2 nm of diameter were obtained. Therefore, the optimal parameters for growing the dense continuous and mesoporous layer were achieved; consequently the films obtained by both methods can be used as electron transport layers in organic perovskite solar cells

En este trabajo de tesis hemos identificado los defectos puntuales en películas, micro- y nanoestructuras de GaN formados por la incorporación de impurezas, que participan (o inhiben) en la generación de ferromagnetismo (FM) en este material. Para realizar este estudio se sintetizaron películas, micro- y nanoestructuras de GaN impurificas con Mn, O y Cu usando la técnica de evaporación térmica (TE). Para identificar los defectos puntuales en estos materiales se realizaron diversos estudios, tales como: catodoluminiscencia (CL), espectroscopia de fotoelectrones emitidos por rayos X (XPS) y microscopía electrónica de transmisión de alta resolución (HRTEM). Su respuesta magnética se estudió usando un sistema SQUID operado a 100 K. Nuestros resultados mostraron que la temperatura de síntesis del GaN influyó significativamente tanto en la morfología de las micro- y nanoestructuras obtenidas, así como en la concentración de las impurezas incorporadas. Además de que la síntesis del GaN en un ambiente rico en N propició la generación de defectos tipo vacancias de galio (VGa). La incorporación de oxígeno en las nanoestructuras de GaN generó múltiples fallas de apilamiento atómico, las cuales además de reducir su calidad cristalina inhibieron sus propiedades ferromagnéticas incluso al ser codopadas con Mn. De acuerdo al estudio por XPS, las impurezas de oxígeno se incorporaron en la red de forma intersticial (Oi) y substitutional (ON). Los resultados de CL mostraron que esta impureza genera una emisión luminiscente de 2.68 eV, asociada a una transición entre niveles electrónicos producidos por defectos puntuales tipo ON (donador) y Oi (aceptor). Por otro lado, hemos encontrado que las impurezas de Mn y Cu se incorporan en la red cristalina del GaN en forma substitutional (MnGa, CuGa), en estado químico divalente (+2). En las muestras impurificadas con Mn se observó una banda ancha con varias componentes centradas en 1.9, 2.6 y 2.8 eV asociadas a transiciones entre estados introducidos en la banda prohibida por los iones de Mn y las bandas de conducción y valencia. Una de las conclusiones más importantes de este trabajo de tesis es que la incorporación de impurezas sustitucionales de oxígeno (ON) promueve un incremento en la concentración de defectos tipo vacancias de nitrógeno (VN) en el GaN que inhiben la generación de FM. En cambio la presencia de impurezas tipo MnGa y CuGa incrementa la generación de defectos tipo VGa. Hemos demostrado ade In this thesis we identified the point defects formed by the incorporation of impurities into GaN that inhibit or contribute to the generation of ferromagnetism (FM) in the semiconductor. We synthesized films, micro and nanostructures of pure GaN and of GaN unpurified with Mn, O and Cu by thermal evaporation (TE). The point defects in this semiconductor were characterized by cathodoluminescence (CL), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and high resolution transmission electron microscopy (HRTEM). The magnetic response of the samples was studied by SQUID at 100 K. Results indicate that deposition temperature during synthesis of GaN significantly influenced the morphology of the obtained structures and the concentration percentage of the incorporated impurity. Besides, the synthesis of GaN in an N-rich environment generated gallium vacancy defects (VGa). The incorporation of O into GaN nanowires generated multiple stacking fault defects that diminished the purity of the GaN crystal structure. We also observed that O inhibits the generation of FM even in samples codoped with Mn. According to XPS results we identified that O incorporates into the GaN lattice as an interstitial (Oi) and substitutional (ON) impurity. CL spectra showed the generation of a luminescent component centered at 2.68 eV associated to the transitions between electronic states produced by ON and Oi point defects. On the other hand, we found that Mn and Cu impurities incorporate in the crystalline lattice of GaN as substitutional defects (MnGa, CuGa) in divalent state (+2). In CL spectra, a broad band with multiple components centered at 1.9, 2.6 and 2.8 eV was associated to transitions between states introduced by Mn ions in the forbidden gap and the valence (conduction) band of GaN. An important conclusion of this thesis is that ON impurities increase the generation of nitrogen vacancies (VN) that inhibit the generation of FM. Meanwhile, the presence of MnGa and CuGa increased the formation of VGa defects. We also proved that VGa participates in the generation of FM in GaN independently of sample morphology (film, micro or nanostructure). The magnetic and structural defect properties observed in GaN were correlated to those observed for MnO nanowires, also synthesized by TE over GaN microcrystals. Finally, by CL we found that MnO has similar defects to those observed for GaN codoped with Mn and O. In particular, these MnO nanowires presented a clear FM response