Grupos
Objetivos
- El principal interés de la línea se centra en el diseño de estrategias químicas para desarrollar nuevas arquitecturas que permitan la síntesis de nuevos materiales con propiedades multifuncionales. El objetivo es no la publicación de contribuciones de alto factor de impacto, sino también producir transferencia de tecnología a las industrias.
Financiación
Proyectos financiados por los organismos: CICYT, SEUID, MEC-MICINN
1. Factoría de cristalización, CONSOLIDER-INGENIO 2010.
Periodo: 7/12/2006 - 7/12/2011
Fuente de financiación: MEC
Importe total (euros): 7.000.000 (ICMM 165.401)
Investigador principal: Gutiérrez Puebla, E.
Investigadores: Monge Bravo, A.; Snejko, N.
Becarios y Doctorandos: Perles Henaez, J; Gándara Barragán, F
2. Acción complementaria para la adquisición de un equipo de microscopía SFE-SEM VP (MAT2006-26585-E).
Periodo: 1/10/2006 - 30/3/2008
Fuente de financiación: CICYT
Importe total (euros): 300.000
Investigador principal: Ruiz-Hitzky, E.
Investigadores: 100 investigadores del ICMM y otras instituciones
3. Diseño y Síntesis de nuevos compuestos micro y nano-porosos con (MAT2007-60822).
Periodo: 1/10/2007 - 30/9/2010
Fuente de financiación: MEC
Importe total (euros): 266.200
Investigador principal: Monge Bravo, M.A.
Investigadores: Gutierrez Puebla, E; Snejko,N; Campá Viñeta,JA
Becarios y Doctorandos: Gándara Barragán, F.
4. Materiales híbridos y bio-hibridos nanoestructurados basados en sólidos porosos y polimeros funcionales para sensores y otras aplicaciones avanzada (MAT2006-03356).
Periodo: 1/10/2006 - 30/09/2009
Fuente de financiación: CICYT
Importe total (euros): 321.860
Investigador principal: Ruiz-Hitzky, E.
Investigadores: Camblor, M.A.; Aranda, P.; Martín-Luengo, M.A.; de Andrés, A.M.; Darder, M.
Becarios y Doctorandos: Gómez-Avilés, A.
5. Sistemas aromaticos con propiedades electro-opticas: aplicaciones en electronica molecular (CTQ2007-65683/BQU).
Periodo: 1/10/2007 - 30/9/2010
Fuente de financiación: MEC
Importe total (euros): 50.000
Investigador principal: Gómez-Lor Pérez, B.
Investigadores: García Frutos, EM; Hennrich,G; Quesada Pato, R
Proyectos financiados por el CSIC
1. Nuevos sistemas bio-híbridos aplicables a vacunas y a biosensores virales (PIF08-018-2).
Periodo: 2008 - 2010
Fuente de financiación: CSIC
Importe total (euros): 82.500
Investigador principal: Ruiz-Hitzky, E.
Investigadores: Aranda, P.; Darder, M.
Becarios y Doctorandos: Wicklein, B.
Temas
1. Diseño molecular de nanomateriales para su aplicación en catálisis, separación de gases y biomédica
Síntesis, caracterización y aplicaciones de materiales híbridos orgánicos-inorgánicos nanoporosos, que incluyen: 1) Materiales zeolíticos con porosidades de tamaño inferior o igual a 2 nm con redes inorgánicas y orgánicas-inorgánicas, y con tamaño de partícula controlado (50-100 nm), utilizando como agentes directores de estructura: prepolímeros conductores (aplicación en LEDS), análogos de estados de transición de reacciones y otros (para su aplicación en imprinting-catálisis, sensores, separación de gases). 2) Materiales estructurados mesoporosos orgánicos-inorgánicos y metálicos-orgánicos-inorgánicos, formados por nanopartículas metálicas o bimetálicas (d≤ 3nm) unidas por cadenas orgánicas (puente entre catálisis homogénea y heterogénea), condensadas con cadenas silícicas y de otros elementos, con el fin de estabilizar nanopartículas metálicas (catálisis), introducir diversas funciones catalíticas tales como compuestos organometálicos, centros metálicos, ácidos, básicos, redox para reacciones catalíticas en cascada y almacenaje de H2.
1. Avelino Corma, Camino González-Arellano, Marta Iglesias, M. Teresa Navarro and Félix Sánchez Chem. Commun. 6218–6220, 2008
2. Aleix Comas-Vives, Camino González-Arellano, Mercè Boronat, Avelino Corma, Marta Iglesias, Félix Sánchez, Gregori Ujaque Journal of Catalysis 254, 226–237, 2008
Proyectos: MAT2006-14274-C02-02
2. Materiales micro y nanoporosos multifuncionales
El trabajo dentro del tema de investigación, está dirigido hacia la obtención y estudio de nuevos materiales porosos, con el objetivo de inducir o mejorar propiedades catalíticas. Se han preparado y estudiado nuevos zeotipos de germanio y también, compuestos poliméricos organo-inorgánicos con buena actividad como catalizadores heterogéneos. Muchos de estos últimos compuestos contienen tierras raras, por lo que sus propiedades ópticas y magnéticas también son objeto de estudio.
1. A Rare-Earth MOF Series: Fascinating Structure,Efficient Light Emitters, and Promising Catalysts; F. Gándara, A. de Andrés, B. Gómez-Lor, E. Gutiérrez-Puebla,
M. Iglesias, M. A. Monge, D. M. Proserpio, and N. Snejko; Crystal Growth & Design, Vol. 8, No. 2, 378-380, 2008.
2. Synthesis and Preferred All-syn Conformation of C3-Symmetrical
N-(Hetero)arylmethyl Triindoles; Eva M. García-Frutos, Berta Gómez-Lor,* Ángeles Monge, Enrique Gutiérrez-Puebla, Ibon Alkorta, and José Elguero; Chem. Eur. J., 14, 8555 – 8561, 2008.
3. Synthesis, Characterization, Molecular Structure andTheoretical Studies of
Axially Fluoro-SubstitutedSubazaporphyrins; M. Salomé Rodríguez-Morgade, Christian G. Claessens, Anaís Medina, DavidGonzález-Rodríguez, Enrique Gutiérrez-Puebla, Angeles Monge, Ibon Alkorta, José Elguero, and Tomás Torres; Chem. Eur. J., 14, 1342 – 1350, 2008.
3. Materiales biohíbridos
Se han desarrollado nuevos sistemas biohíbridos del tipo de los bionanocomposites basados en la combinación a la escala nanométrica de biopolímeros y diversos sólidos inorgánicos (silicatos, hidróxidos dobles laminares y perovskitas). De especial relevancia resultan las combinaciones de sepiolita y esmectita con gelatina. Por un lado se han conseguido materiales estructurales basados en sepiolita y por otra parte materiales funcionales para desarrollo de sensores ópticos cuando se incorporan esmectitas intercambiadas con colorantes catiónico que actúan en función del pH. Otros sistemas biohíbridos se refieren a los materiales nanoestructurados fosfatidilcolina-arcillas que poseen capacidad de adsorción de especies orgánicas de baja polaridad actuando como membranas biomiméticas. Otros sistemas biohíbridos son los formados por biomineralización de carbonato cálcico sobre diversos biopolímeros (quitosano, alginato, etc.) destacando el hecho de que se forman fases de diferente morfología y estructura tipo vaterita, cuya estabilidad termodinámica es menor frente a calcita en condiciones estándar.
1. M. Darder, P. Aranda, A.I. Ruiz, F.M. Fernandes, E. Ruiz-Hitzky, Design and preparation of bio-nanocomposites based on layered solids with functional and structural properties, Mater. Sci. Technol. 24, 1100-1110 (2008)
2. M. Díaz-Dosque, P. Aranda, M. Darder, J. Retuert, M. Yazdani-Pedram, J.L. Arias, E. Ruiz-Hitzky, Use of biopolymers as oriented supports for the stabilization of different polymorphs of biomineralized calcium carbonate with complex shape J. Cryst. Growth 310, 5331-5340 (2008)
3. E. Ruiz-Hitzky, M. Darder, P. Aranda, Bionanocomposites, Capítulo en la Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, John Wiley & Sons, pp 1-28, 2008 (http://mrw.interscience.wiley.com/emrw/9780471238966/home/)
Proyectos: MAT2006-03356, S-0505/MAT/0027, 2006CL0036, PIF08-018-2
4. Nanocomposites para aplicaciones en dispositivos electroquímicos
Se han desarrollado diversos tipos de materiales nanocomposites con propiedades como materiales electroactivos para dispositivos de estado sólido (baterías recargables y supercondensadores). Las estrategias de síntesis consisten en el uso de poliacrilonitrilo que se asocian a silicatos (arcillas) con características texturales diversas: imogolita (nanotubos), esmectitas (láminas) y sepiolita (fibras), que actúan como moldes (templates) de materiales que incorporan grafenos nanoestructurados. Otras alternativas se refieren a la asociación de polímeros conductores como por ejemplo PEDOT a arcillas laminares, generando nuevos sólidos con propiedades conductoras electrónicas. Una estrategia novedosa se refiere a la preparación de nanopartículas de óxidos mixtos de níquel, cobalto y litio encapsuladas por polianilina, mejorando las propiedades de este tipo de sistemas como electrodo positivo de baterías de litio.
1. R. Fernández-Saavedra, M. Darder, A. Gómez-Avilés, P. Aranda, E. Ruiz-Hitzky, J. Nanosci. Nanotech. 8, 1741–1750 (2008)
2. S. Letaïef, P. Aranda, R. Fernández-Saavedra, J.C. Margeson, C. Detellier, E. Ruiz-Hitzky, J. Mater. Chem. 18 2227-2233 (2008)
3. E. Pérez-Cappe, Y. Mosqueda, R. Martinez, C.R. Millán, O. Sánchez, J.A. Varela, A. Hortencia, E. Souza, P. Aranda, E. Ruiz-Hitzky, J. Mater. Chem. 18, 3965-3971 (2008)
Proyectos: MAT2006-03356, S-0505/MAT/0027, 2007MA0026
5. Nanocomposites porosos inorgano-inorgánicos
Desarrollo de nuevas heteroestructucturas inorgánicas mediante el ensamblado de silicatos y otros sólidos inorgánicos que presenten texturas de interés en fenómenos de cambio iónico, adsorción y catálisis, siendo funcionalizables por inclusión de nanopartículas de óxidos metálicos (TiO2, Al2O3 y Fe3O4) o por ensamblado de sólidos inorgánicos de diferente naturaleza. Ensayos preliminares consisten en la síntesis de nanopartículas de anatasa sobre fibras de sepiolita, estabilizándose por incorporación de átomos de azufre generados a partir de tiourea. Estos materiales actúan como fotocatalizadores muy efectivos en la fotodegradación de contaminantes orgánicos presentes en aguas residuales. Se han logrado heteroestructuras de hidróxidos dobles laminares y sepiolita con características sinérgicas, como por ejemplo el carácter cambiador catiónico y aniónico simultáneo de estos materiales. Nuevas heteroestructuras recientemente preparadas se refieren a nanopartículas de Al2O3 y Fe3O4 incluidas en silicatos de tipo arcilloso.
1. P. Aranda, R. Kun, M.A. Martín-Luengo, S. Letaïef, I. Dékány, E. Ruiz-Hitzky, Chem. Mater. 20, 84-89 (2008)
2. E. Ruiz-Hitzky, P. Aranda, A. Gómez-Avilés, Materiales composites micro- y nano-estructurados basados en hidróxidos dobles laminares de tipo hidrotalcita y silicatos de la familia de las arcillas; Titular: CSIC. Patente española P. 200803642 (Solicitud: 22/12/2008).
Proyectos: MAT2006-03356, S
6. Síntesis de sistemas aromáticos con propiedades electro-ópticas para electrónica molecular
Esta investigación se centra en el diseño y síntesis de nuevas moléculas con propiedades (opto)electrónicas construidas en base a plataformas pi-conjugadas cuyas propiedades electrónicas y su organización supramolecular ( y por tanto su morfología) puedan ser moduladas mediante funcionalización en posiciones estratégicas. El objetivo final es la obtención de materiales moleculares a nivel macroscópico (cristales líquidos, vidrios amorfos...), que puedan ser procesados en películas delgadas para su utilización en la construcción de dispositivos electroópticos. Siguiendo esta aproximación hemos desarrollado cristales líquidos columnares discóticos[1] con propiedades semiconductoras que presentan una alta movilidad de huecos, basados en el triindol, plataforma con un elevado carácter dador de electrones. Asimismo mediante funcionalización de esta plataforma en diferentes posiciones hemos podido modular las propiedades electrónicas y la organización supramolecular de estas moléculas tanto en disolución [2] como en estado sólido[3]. Estos materiales están siendo investigados como capa activa portadora de huecos en dispositivos electroópticos.
1. New Electrode-Friendly Triindole Columnar phases with High Hole Mobility M. Talarico, R.Termine, E. M. García-Frutos, A. Omenat, J. L. Serrano, B. Gómez-Lor, A. Golemme Chem. Mater., 20, 6589-6591, 2008.
2. Synthesis and Self-association Properties of Functionalized C3-Symmetric Hexakis(p-substituted-phenylethynyl)triindoles E. M. García-Frutos, B. Gómez-Lor J. Am. Chem. Soc.,130, 9173- 9177, 2008.
3: Synthesis and preferred all-syn conformation of C3-symmetrical N-(hetero)arylmethyl triindoles. E. M. García-Frutos, B. Gómez-Lor, Á. Monge, E. Gutiérrez-Puebla, I. Alkorta, J. Elguero Chem. Eur.J. 14, 8555-856, 2008
Proyectos: Sistemas aromaticos con propiedades electro-ópticas: Aplicaciones en electrónica molecular (CTQ2007-65683/BQU)
7. Usos avanzados de Ecomateriales procedentes de la industria agroalimentaria
Se están empleando subproductos agroalimentarios, como materia prima renovable de bajo coste para la preparación de Ecomateriales diseñados para su uso en múltiples procesos industriales de gran interés.
Dado su origen, estos materiales son muy competitivos con los convencionales, ya que con este proceso se cierra un ciclo de evidente sostenibilidad, en el que los residuos de unas industrias se usan como materias primas para ellas mismas, u otras.
Algunas aplicaciones desarrolladas son la preparación de biomateriales para prótesis e implantes, procesos de Biorefineria, catálisis con energías alternativas y mejora de procesos enzimáticos o de alimentación.
Este trabajo está basado en la colaboración entre grupos de investigación nacionales (ICMM e ICP (CSIC), CBMSO, UPM, UNED, UCM) e internacionales (University of Sheffield y University of Ghent), así como varias industrias interesadas en la valorización de sus residuos y/o subproductos, con las que se han llevado y llevan a cabo proyectos de investigación, avalados hasta el momento por el MICINN y el CDTI.
1.Martin-Luengo M. A.; Yates M.; Ramos M.; et al.
“Biomaterials from beer manufacture waste for bone growth scaffolds”, Green Chemistry Letters and Reviews 4, 229-233 (2011)
2. Martin-Luengo M. A.; Yates M.; Díaz M.; et al. “Renewable fine chemicals from rice and citric subproducts: Ecomaterials” Appl. Catal. B:Env. 106, 488-493 (2011)
3. M.A. Martín-Luengo, M. Yates, M.J. Martínez Domingo, et al. “Synthesis of p-cymene from limonene, a renewable feedstock” Appl. Catal. B: Env. 81, 218-224 (2008)
Patente “Preparacion de materiales biocompatibles a partir de desechos del procesos de fabricación de cerveza y sus usos”, PCT/ES2009/070475
Proyectos: CDTI IDI-20091139, INNPACTO IPT-2011-1935-310000, CDTI concedido 2012.
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