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Grupo de Recubrimientos, Intercaras y Nanoestructuras

Presentación

Bienvenidos a la página web del Grupo de Laboratorio de Recubrimientos, Intercaras y Nanoestructuras (GRIN).

El Laboratorio está ubicado en el Departamento de Física Aplicada en la 1ª y 2ª (203) plantas del módulo 12 (antiguo C-XII) de la Facultad de Ciencias de la Universidad Autónoma de Madrid, en su Campus de Cantoblanco. El grupo de investigación se formó en 1993 y desde entonces ha venido trabajando en Proyectos financiados principalmente por el Ministerio de Educación y Ciencia (MEC), la Comunidad de Madrid, la Unión Europea (EU) y algunas empresas privadas. El grupo GRIN pertenece el Instituto Nicolás Cabrera.

Las actividades, equipamiento y publicaciones del Laboratorio pueden encontrase en esta página web.

La dirección del GRIN es: 

Grupo de Recubrimientos, Intercaras y Nanoestructuras

C-12-203
Facultad de Ciencias, UAM

Teléfono del laboratorio: (+34) 91.497.8737

Los miembros del grupo han trabajado tradicionalmente en láminas delgadas y análisis mediante espectroscopías Auger (AES), de fotoemisión (XPS), perfiles de concentración (DP) y espectroscopías con Radiación Sincrotrón (XAS, RPES, etc). Los principales materiales investigados han sido los óxidos, nitruros y carburos de metales de transición.

El grupo actualmente trabaja en varias líneas de investigación con materiales nanoestructurados con aplicaciones magnéticas, mecánicas, ópticas y funcionalización de superficies para sensores.

Líneas de Investigación

SISTEMAS NANOESTRUCTURADOS DE ÓXIDOS Y METALES

El GRIN estudia la estructura electrónica de nanoestructuras de óxidos: nanopartículas de óxidos, intercaras óxido/metal y óxido/óxido. Aplicación en recubrimientos ópticos de índice de refracción variable, funcionalización de membranas, sensores químicos y ópticos.

La investigación desarrollada por el grupo de nanoestructuras de Óxidos incluye una investigación básica o fundamental y una investigación aplicada. Ambas líneas se desarrollan actualmente bajo el marco del proyecto CONSOLIDER-INGENIO FUNCOAT (CSD 2008/0023).

FUNCOAT Consolider Project 

La Investigación Básica consiste en determinar la estructura electrónica de las nanoestructuras de óxidos con espectroscopías, tanto en el Laboratorio (XPS, AES) como en instalaciones de Radiación Sincrotrón (XAS, EXAFS, PES, etc). Se hace especial hincapié en estudiar cómo se modifican las propiedades electrónicas de los óxidos cuando se encuentran en dimensiones nanométricas (efectos de tamaño y de superficie).

Igualmente se pretende determinar cómo influye el substrato o soporte de los recubrimientos sobre los mismos, especialmente en las primeras etapas del crecimiento (efectos de soporte):

  • Nanoestructuras de óxidos: nanopartículas y recubrimientos nanoestructurados
  • Intercaras Óxido/Metal y Óxido/Óxido
  • Estructura electrónica de moléculas orgánicas autoensambladas sobre superficies metálicas

La Investigación Aplicada, actualmente, está orientada en:

  • Recubrimientos nanoestructurados para sensores químicos, biológicos y ópticos
  • Membranas Nanoporosas de óxido de níquel (NiO)
    • Crecimiento de antidots magnéticos ferro/antiferro (NiO/Fe, NiO/Ni, etc.)
    • Nanoreactores para obtención de Hidrógeno a partir de Metano
  • Nanopartículas con aplicaciones en biomedicina

En el este último campo de investigacón destaca el proyecto

Síntesis asistida por láser de nanopartículas ternarias: una ruta alternativa para la fabricación de nuevos agentes de contraste multimodales para el diagnóstico temprano del cáncer de mama LAST-NANO

donde participan el Dr. Oscar Bomati Miguel como IP-1, la Dra. Dolores Reyman Díaz. como IP-2 y la Dra. Cristina Díaz Oliva y está cofinanciada por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) y el Ministerio de Economía y Competitividad.

Este proyecto aborda la fabricación y validación in vivo de una nueva generación de agentes de contrate multimodales para el diagnóstico del cáncer de mama mediante la combinación de las técnicas de mamografía, ecografía, resonancia magnética de imagen (MRI) y tomografía computarizada de rayos-X. Estos agentes permitirán obtener imágenes anatómicas de alta resolución, cuya combinación permitirá un diagnóstico del cáncer en sus estadios más iniciales de desarrollo, cuando es más fácil su tratamiento y mayor la probabilidad de supervivencia de las pacientes.

Estos agentes de contraste estarán formados por suspensiones coloidales de nanopartículas capaces de generar intensidades de señal muy superiores a las producidas por los agentes de contraste usados actualmente en medicina. El diseño de las nanopartículas se realizará de forma que resulten no tóxicas y con tamaños de radio hidrodinámico de 60-100 nm, para evitar su rápida excreción por el sistema renal, prolongar su vida media en sangre y favorecer su acumulación en tejidos tumorales. Para ello, se desarrollará una nueva ruta de síntesis consistente en la ablación láser de placas cerámicas, con la misma composición que las nanopartículas proyectadas, que estarán sumergidas en un líquido sometido a ondas de ultrasonidos de alta frecuencia. Estas ondas aumentaran la eficacia del proceso de ablación y evitarán la agregación de las nanopartículas tras su formación. Además, se desarrollarán procesos de recubrimiento in situ de las nanopartículas con compuestos hidrófilos y bicompatibles, para mejorar su estabilidad coloidal. Para ello se utilizará la capacidad de los ultrasonidos para inducir la polimerización de monómeros hidrófilos en solución.

Una vez producidas, caracterizadas y estabilizadas, se testará la toxicidad de las nanopartículas en cultivos celulares y se medirá in vitro el contraste que generan en imágenes de rayos-X, ecografía y MRI. Aquellas con mejores propiedades serán funcionalizadas con el anticuerpo trastuzumab, para direccionarlas hacia tumores de mama que sobre expresen el factor de crecimiento humano HER2. Seguidamente, se evaluará in vivo la toxicidad de estos conjugados anti HER2 y su capacidad para generar contraste en imágenes de rayos-X, ecografía y MRI.

Por último, se evaluará la capacidad del método de síntesis propuesto para incrementar su tasa de producción de nanopartículas hasta valores de uso industrial y se abordará el desarrollo de una prueba de concepto de un reactor combinado por ablación láser/ultrasonidos para su potencial utilización en las plantas de producción de las empresas dedicadas a la fabricación de agentes de contraste.

 

Infraestructura

Cámara Candela

La Cámara Candela es un  sistema de crecimiento por cañón de electrones de alta potencia. Está bombeada por una bomba turbomolecular de 300 l/s, llegando a una presión base de 1x10-9 Torr.

La fuente de alimentación del cañón, combinada con un medidor de espesores de balanza de cuarzo, está automatizada de manera que se puede programar el crecimiento de una o varias capas de un determinado espesor.

El manipulador es calentable hasta 400 ºC con medida de temperatura mediante termopar.

Cámara Chambao

La cámara Chambao es un sistema de crecimiento en alto vacío (presión base de 5x10-9 Torr) de muestras de doble sputtering magnetrón de radiofrecuencia (RF). La geometría de la cámara está diseñada para poder crecer simultáneamente de dos blancos distintos a distintas potencias y distancias. Su especial diseño le permite generar recubrimientos porosos de gran aplicabilidad.

Dispone también de un manipulador giratorio para permitir la homogeneidad de las muestras, el cual es calentable hasta 400 ºC. La temperatura es controlada por un pirómetro óptico a través de ventana de zafiro.

Cuenta con línea de gases para poder utilizar una mezcla de gases (Argón y Oxígeno) para el plasma en el crecimiento de óxidos. La línea cuenta con dos flujómetros independientes y una válvula de fugas que regula la presión de entrada de la mezcla en la cámara.

Cámara Caracol

Al igual de la cámara Chambao, la cámara Caracol es una nueva cámara (2011) de alto vacío (presión base de 1x10-9 Torr) diseñada para depositar por sputtering RF Magnetrón materiales anti- o ferromagnéticos sobre un portamuestras giratorio y calentable. Su diseño invertido permite además evaporar por células Knudsen materiales sobre el crecimiento de modo simultáneo al Magnetrón. Al igual que la cámara Chambao, esta cámara cuenta con un sistema de flujómetros para la entrada de gases así como un  bombeo diferencial para una mayor estabilidad durante el crecimiento.

Sistema CLAM4-Camarón

El sistema CLAM4-Camarón es un sistema combinado cámara de introducción, cámara de preparación y cámara de análisis que permite la introducción y/o preparación de muestras en UHV y su análisis mediante distintas espectroscopías. La monitorización de la presión se realiza automáticamente controlando remotamente todos los sensores.

Cámara de análisis: es una cámara UHV (Ultra Alto Vacío) con simetría cilíndrica. La presión base es de 1x10-15 Torr. Contiene un analizador hemisférico con nueve detectores del tipo channeltron (CLAM4 Thermo-Electron), fuente de rayos-X (XR3-Thermo Electron) con doble ánodo Mg y Al, fuente de ultravioleta (UVS300-Specs), cañón de iones (IQ 12/38-Specs), cañón de iones (EQ 22/35-Specs) y manipulador de precisión.

Publicaciones y Tesis

Tesis doctorales

Tesinas y Diplomas de Estudios Avanzados (DEA's)

  • "Study of the early stages of growth of NiO on highly oriented pyrolitic graphite" Gonzalo G. Fuentes 2001 (Director: Leonardo Soriano)
  • "Study of the electronic structure of TiO2/Al2O3 interfaces by synchrotron radiation spectroscopies" Marta Sánchez-Agudo 2001 (Director: Leonardo Soriano)Iulian Preda
  • "Study of the growth of NiO on HOPG" Iulian Preda 2006 (Director: Leonardo Soriano)
  • "Synthesis and characterization of nanostructured NiO coatings" Sergio Palacín Gómez 2006 (Director: Alejandro Gutiérrez)
  • "Nanostructured NiO with Tailored Physical Properties" Guillermo Domínguez Cañizares 2010 (Director: Alejandro Gutiérrez)
  • "Characterization of the growth of CoO on HOPG and other oxides" Daniel Díaz Fernández 2011 (Director: Leonardo Soriano)

Personal del grupo

Personal de Investigación y Docencia

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