Becas JAE INTRO ICU
La convocatoria JAE Intro ICU son convocatorias de introducción a la investigación para alumnos con alto nivel de rendimiento académico. Las becas se conceden en régimen de concurrencia competitiva y de acuerdo con los principios de transparencia, objetividad y publicidad.
El plan de formación derivado de la concesión de estas becas se desarrollará en el Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA), bajo la dirección de sus investigadores/profesores, posibilitando que dicho plan de formación esté orientado al posterior desarrollo de la tesis doctoral en el Instituto.
Es recomendable que para poder optar a la concesión de becas JAE Intro ICU en el Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (CSIC – UNIZAR) el estudiante se ponga en contacto directamente con los grupos de investigación o con los investigadores que desarrollen tareas científicas afines a sus intereses y ellos les informarán de los diferentes planes y programas ofertados.
JAE INTRO ICU 2025
Referencia:
Personal investigador: María Sancho
Grupo: Películas y Partículas Nanoestructuradas (NFP)
Título del programa formativo: Nanopartículas terapéuticas bioartificiales como vectores de entrega selectiva a tumores
Estudiante: vacante
El objetivo de este estudio es diseñar vectores de entrega selectivos combinando vesículas extracelulares y productos terapéuticos derivados de la nanotecnología, con el fin de generar una herramienta específica, capaz de causar la muerte a las células tumorales de manera selectiva. Para ello, se aislarán EVs de diferentes células y se caracterizarán por técnicas de western blot, citometría de flujo, Dynamic Light Scattering (DLS), microscopia electrónica, nanoparticle tracking analysis (NTA), microscopía electrónica (TME), etc. Dichas EVs, serán posteriormente serán modificadas con nanopartículas (NPs) de diferente composición metálica, dimensiones y características siguiendo diferentes estrategias de carga (métodos activos mediante sonicación, electroporación, incubación con células parentales, etc) . Finalmente, se evaluará la estabilidad y la agregación de los complejos EVs-NPs en diferentes medios y fluidos biológicos así como sus interacciones con células diana para evaluar sus potenciales propiedades terapéuticas de las nuevas EVs modificadas con NPs (se usarán modelos celulares in vitro y se realizarán tests de citotoxicidad, estudios de microscopia confocal y citometria de flujo).
Referencia:
Personal investigador: Pilar Pina
Grupo: Películas y Partículas Nanoestructuradas (NFP)
Título del programa formativo: Nanotecnología y espectroscopía Raman aplicadas a la detección de plaguicidas en aguas de consumo
Estudiante: vacante
El proyecto formativo está centrado en el desarrollo de una metodología experimental para la detección de plaguicidas en aguas destinadas al consumo humano utilizando la Espectroscopía Raman Amplificada en Superficie (SERS). El principio de operación se basa en el enorme aumento de la señal Raman de moléculas adsorbidas en la superficie de nanoestructuras metálicas con composición, tamaño, forma y periodicidad adecuada debido principalmente a la amplificación del campo electromagnético. Las moléculas confinadas en las proximidades de la superficie metálica resonante sufren un gran aumento de su sección transversal, lo que produce un aumento de su intensidad Raman y una reducción en su límite de detección (LOD).
Se enmarca en una línea de investigación dedicada a la identificación de riesgos químicos y biológicos en el ámbito de la seguridad alimentaria. Estas amenazas incluyen desde riesgos accidentales, exacerbados por el cambio climático, hasta ataques intencionados, como el uso de agentes químicos en el terrorismo agroalimentario. El programa formativo propuesto introducirá al estudiante en la fabricación de sustratos SERS mediante litografía por nanoimpresión, en el uso de herramientas avanzadas para su caracterización óptica y morfológica y en los protocolos de medida de su actividad SERS tanto con moléculas modelo como con plaguicidas de especial relevancia en el ámbito de la salud pública.
Referencia:
Personal investigador: Sara Lafuerza
Grupo: Radiación Sincrotrón y Materiales: Investigación Básica y Aplicaciones (RASMIA)
Título del programa formativo: Enhancing the electrocaloric effect through strain-engineering in lead-free perovskite epitaxial thin films
Estudiante: vacante
The electrocaloric effect (ECE) is a leading clean and efficient alternative to vapor compression for refrigeration applications near room temperature. Solid-state electrocaloric (EC) materials show reversible adiabatic temperature changes upon electric (E) field variations and are in the spotlight since the discovery of a giant ECE in a thin film of PbZr0.95Ti0.05O3. Ferroelectric thin films promote strong EC responses and are particularly attractive for on-chip EC cooling for electronics in data centers. However, the largest responses have mainly been obtained in Pb-based compounds and sustainable materials are sought after to implement environmentally friendly EC cooling.
The proposed training program aims at achieving enhanced EC properties in epitaxial thin films of lead-free ferroelectric perovskites by tuning the interfacial strain imposed by the underlying substrate. A codoped composition of BaTiO3 will be grown on appropriate single-crystal perovskite substrates to impart compressive and tensile strains. Metallic electrodes will be fabricated to probe the either out-of-plane or in-plane polarization (P) and survey the ferroelectric properties and ECE. The main tasks will be:
– Sample preparation by pulsed laser deposition (PLD)
– Structural characterization by X-ray diffraction (XRD) and reflectivity (XRR)
– P versus E field measurements with a ferroelectric tester as a function of temperature
– Determination of the ECE through thermodynamic analysis of the P(E,T) data
Referencia:
Personal investigador: Cristina Bran
Grupo: Magnetismo en Nano-estructuras y sus Aplicaciones (MAGNA)
Título del programa formativo: 3D nanostructures for the next generation of MRAM memories
Estudiante: vacante
Energy consumption associated with the processing and storage of data has increased drastically and predictions state that it will keep on doing so as the demands in terms of specifications and performance of devices do so as well. The development of low-power non-volatile spintronic technologies offers a promising path towards the creation of a new generation of memory devices with capable of addressing some of this challenges.
More specifically, the use of racetrack devices based on topological magnetic quasiparticles such as skyrmions has been proposed as a viable alternative due to being more stable with respect to other spin structures. However, there are three main challenges that make Skyrmion based spintronic devices difficult to design and implement, these being: their nontrivial trajectories under electric currentsand the effect of temperature gradients to Skyrmion motion
To face these challenges, a better understanding of Skyrmion’s behavior under temperature gradients is needed. To extend the energy landscape in thermal Skyrmion motion and nucleation, we will do an extension of the physics of these spin structures into the 3D realm, as existing studies about this topic are centered in the study of 2D structures. Nanopatterning is perfectly suited for this purpose, as it will allow us to study a great temperature gradient to better understand thermal effects and for geometric complexity to study motion and topology effects.
Referencia: Plan de formación INMA-05
Personal investigador: Ana B. Arauzo
Grupo: Radiación Sincrotrón y Materiales: Investigación Básica y Aplicaciones (RASMIA)
Título del programa formativo: Propiedades magnéticas y multifuncionalidad de compuestos moleculares quirales con iones 4D
Estudiante: vacante
Los imanes de una sola molécula (SMM) son compuestos que actúan como pequeños imanes individuales a temperaturas muy bajas. Estos materiales presentan un momento magnético que se puede manipular y controlar, de gran interés en aplicaciones de tecnologías cuánticas, como memoria molecular y en los campos de la espintrónica y nanoelectrónica. La investigación sobre SMMs se centra en entender y mejorar sus propiedades magnéticas, lo cual es fundamental para el desarrollo de tecnologías avanzadas en estos campos.
Dentro de esta línea, hay un creciente interés en los SMM basados en metales 4d, que presentan un alto acoplamiento espín-órbita y una mayor extensión radial de los orbitales. Por otra parte, los complejos metálicos quirales con quiralidad en el metal son raros y singulares y pueden dar lugar a fenómenos multifuncionales de alto interés.
Se propone el estudio y modelado de las propiedades magnéticas de un novedoso complejo quiral de Ru(III), para obtener información sobre los procesos físicos que tienen lugar y su desempeño como SMM quiral.
El trabajo experimental consistirá en la caracterización física, quiral y magnética, incluyendo las siguientes técnicas: voltametría, dicroísmo circular, magnetometría SQUID y susceptibilidad magnética. A temperatura ambiente, también serán necesarias espectroscopías complementarias como IR y XRD. Eventualmente, se fomentará la participación en caracterizaciones más avanzadas, como la difracción de rayos X en sincrotrón.
Referencia: Plan de formación INMA-06
Personal investigador: Reyes Mallada
Grupo: Películas y Partículas Nanoestructuradas (NFP)
Título del programa formativo: Captura de CO₂ avanzada: Sorbentes 3D y regeneración por microondas
Estudiante: vacante
La tecnología actual para la captura de CO2 se basa en la absorción con aminas líquidas. La regeneración es muy exigente en términos de energía, ya que se debe calentar todo el líquido. En este proyecto desarrollamos adsorbentes sólidos con alta capacidad de adsorción de CO2, junto con un proceso eficiente usando calentamiento microondas (MWH) para la regeneración de los sólidos con el objetivo de disminuir el requerimiento de energía hasta en un 50%. Se trata de un ejemplo de intensificación de procesos que incluye la electrificación del proceso y la reducción de volumen de inventario de sólidos gracias a la estructuración de los sólidos con impresión 3D.
Se trata de un proyecto multidisciplinar en el que participan las áreas de: química y ciencia de materiales (desarrollo de adsorbentes), ingeniería de diseño y fabricación (impresión 3D), ingeniería química (desarrollo de procesos), ingeniería de telecomunicaciones (calentamiento microondas)
Los objetivos específicos del programa formativo incluyen:
-Comprender las limitaciones de las tecnologías actuales basadas en aminas líquidas para la captura de CO₂.
-Analizar el diseño, síntesis y caracterización de adsorbentes sólidos con alta capacidad de adsorción de CO₂.
-Explorar el uso del calentamiento microondas (MWH) como tecnología para la regeneración eficiente de sorbentes.
-Evaluar las propiedades texturales, mecánicas y dieléctricas de los materiales desarrollados.
-Introducir la intensificación de procesos mediante electrificación y estructuración de materiales con impresión 3D.
-Integrar conocimientos de disciplinas multidisciplinares (química, ciencia de materiales, ingeniería química, telecomunicaciones y diseño) en un enfoque integral de captura de CO₂.
Referencia: Plan de formación INMA-07
Personal investigador: Jorge Lobo
Grupo: Radiación Sincrotrón y Materiales: Investigación Básica y Aplicaciones (RASMIA)
Título del programa formativo: Propiedades cuánticas de intercaras híbridas orgánicas-inorgánicas estudiadas por microscopía de sonda túnel
Estudiante: vacante
Este programa formativo pretende introducir al estudiante en un entorno de investigación experimental altamente colaborativo e interdisciplinario. Para ello, se le introducirá en un laboratorio equipado con una amplia variedad de técnicas de síntesis y caracterización de superficies especializado en la microscopía y espectroscopía de sonda túnel en un entorno de ultra-alto vacío y bajas temperaturas criogénicas (4K). En todo momento el estudiante será supervisado por dos científicos senior, los Doctores Jorge Lobo Checa y David Serrate.
El objetivo científico perseguido será crecer y estudiar heteroestructuras ultradelgadas (de unas pocas capas atómicas) de alta calidad de la inexplorada familia de materiales laminares: los dihaluros de metales de transición (TMDHs). Estos materiales son aislantes magnéticos bidimensionales en volumen, que, combinados con estructuras orgánicas planas, generan estructuras híbridas orgánicas-inorgánicas de interés fundamental. Una vez crecidas (in-situ) estas novedosas estructuras, el estudiante participará en la investigación de sus propiedades estructurales, electrónicas y magnéticas siguiendo dos aspectos: primero, dilucidar si las láminas TMDH más delgadas conservan su orden magnético de largo alcance y exhiben un gap aislante y, segundo, determinar cómo estas propiedades afectan a las capas orgánicas fabricadas por encima. Las nanoarquitecturas orgánicas proporcionarán diferentes propiedades cuánticas que son de interés fundamental.
Referencia: Plan de formación INMA-08
Personal investigador: Anabel Gracia Lostao
Grupo: Quantum Materials and Devices (QMD)
Título del programa formativo: Análisis y deposición de proteínas redox en la nanoescala mediante microscopía de fuerzas atómicas
Estudiante: vacante
En los últimos años se ha visto la gran importancia que las propiedades cuánticas y mecánicas tienen en los procesos biológicos. Para comprender estos fenómenos es precisa su caracterización mediante técnicas espectroscópicas o microscópicas. Estos estudios permiten conocer facetas novedosas de los sistemas vivos, y también se utilizan para el desarrollo de tecnologías cuánticas. En esta línea se estudian proteínas de intercambio electrónico o redox mediante resonancia paramagnética de electrones (EPR) y microscopía de fuerzas atómicas (AFM).
Los 2 objetivos son realizables en paralelo con AFM y con proteínas redox:
– Análisis del mecanismo catalítico de importantes flavoenzimas determinando patrón de asociación y dinámica conformacional mediante la unión a ligandos y la catálisis. Las medidas se realizarán mediante AFM en medio fisiológico con resolución nanométrica. Se estudiará la Riboflavina quinasa, responsable de la homeostasis y canalización del cofactor de flavina FMN, y la Piridoxina-5′-fosfato oxidasa, que cataliza reacciones del metabolismo de la vitamina B6, centrándonos en el sistema de Brucella ovis, bacteria que provoca graves patologías en ovejas, por lo que estas enzimas constituyen interesantes dianas terapéuticas.
– Desarrollo de una plataforma para detección de proteínas redox mediante EPR-en chip. Se utilizará AFM en el modo de nanolitografía de dip-pen para la integración de cantidades controladas de mioglobina en las áreas de mayor sensibilidad de resonadores superconductores tipo LER con gran resolución en la detección de eventos cuánticos. Tras las medidas de EPR a bajas temperaturas, el nº de moléculas de cada depósito en la zona de influencia sensora será estimada con imagen de AFM y otras técnicas.
Referencia: Plan de formación INMA-09
Personal investigador: Lucía Gutiérrez
Grupo: Biofuncionalización de Nanopartículas y Superficies (BIONANOSURF)
Título del programa formativo: Materiales en el marco de la moda sostenible
Estudiante: vacante
Materiales en el marco de la moda sostenible:
En los últimos años, la industria de la moda ha comenzado a enfrentar una transformación significativa hacia la sostenibilidad, impulsada por la creciente conciencia sobre el impacto ambiental y social de la producción textil tradicional. En este contexto, el estudio de materiales sostenibles se ha convertido en un pilar fundamental. Los materiales sostenibles abarcan desde fibras naturales y orgánicas, como el algodón orgánico y el lino, hasta materiales innovadores reciclados y biodegradables, como el poliéster reciclado y la seda de laboratorio. El objetivo de este trabajo es recopilar información sobre estos materiales en la industria de la moda y generar fichas didácticas para informar sobre ellos. En particular, se evaluará su impacto ambiental y sus propiedades químicas y físicas para determinar su viabilidad y beneficios en comparación con materiales convencionales.
Como tareas a realizar durante el trabajo se incluye:
– Revisión de literatura científica sobre materiales sostenibles y la industria de la moda.
– Análisis de datos y generación de fichas técnicas sobre los diferentes materiales, incluyendo detalles sobre sus propiedades químicas y mecánicas, y el análisis comparativo de su ciclo de vida.
– Colaboración con diseñadores y fabricantes de moda sostenible para obtener una perspectiva práctica y realista sobre la implementación de estos materiales en productos comerciales para realizar una discusión sobre los resultados obtenidos.
Este trabajo se enmarca dentro del proyecto europeo IMASUS, financiado a través de Erasmus +, y que coordinamos desde el INMA.
Referencia: Plan de formación INMA-10
Personal investigador: Santiago Martín Solans
Grupo: Ensamblaje de Materiales y Modificación de Superficies (ENMA)
Título del programa formativo: Nanofabricación de dispositivos electrónicos moleculares
Estudiante: vacante
La demanda de la sociedad de continuar con una miniaturización de los dispositivos electrónicos hace que la electrónica molecular sea una alternativa a la actual tecnología del Si. Esto es así como esta tecnología permite miniaturizar (en los tamaños requeridos, esto es, de dimensiones moleculares ) así como aumentar la potencia y eficacia de los dispositivos electrónicos. El uso de compuestos organo u organometálicos como cuerpo del dispositivo ha permitido incrementar las prestaciones de éste y seguir con la miniaturización requerida. Este proyecto gira en torno a fabricar dispositivos electrónicos moleculares basados en compuestos orgánicos. La interacción y esqueleto del compuesto orgánico con los electrodos es fundamental para mejorar las prestaciones del dispositivo por lo que en este proyecto se investigará el uso de compuestos orgánicos sintetizados a la carta que permitan mejorar las propiedades eléctrica de los dispositivos creados.
Referencia: Plan de formación INMA-11
Personal investigador: Milagros Piñol
Grupo: Cristales Líquidos y Polímeros (CLIP)
Título del programa formativo: Copolímeros bloque anfífilos como nanotransportadores de fármacos
Estudiante: vacante
El desarrollo de sistemas avanzados para administrar agentes biológicamente activos requiere métodos de transporte y dosificación precisos, con liberación controlada a demanda. Entre las estrategias exploradas, los copolímeros bloque anfífilos que se autoensamblan en agua destacan como vehículos eficientes para la liberación de fármacos en respuesta a estímulos específicos. Acceder a macromoléculas con propiedades de autoensamblaje precisas, biocompatibles y degradables es clave en este campo.
Este trabajo busca obtener copolímeros bloque mediante polimerizaciones controladas y reacciones de química ‘click’, combinadas con técnicas de fabricación como nanoprecipitación, microfluídica o autoensamblaje inducido por polimerización (PISA).
El programa formativo de esta JAE INTRO ICU incluye la formación en técnicas de polimerización controlada y post-funcionalización por reacciones de química ‘click’, de caracterización estructural (RMN, IR), de cromatografía (GPC) y análisis térmico (TGA, DSC), fabricación y caracterización de autoensamblados por microscopía electrónica (TEM) y DLS. Finalmente se estudiará el encapsulado de moléculas modelo y su liberación frente a diferentes estímulos (luz, pH o temperatura) de moléculas modelo.
Referencia: Plan de formación INMA-12
Personal investigador: Blanca Ros
Grupo: Cristales Líquidos y Polímeros (CLIP)
Título del programa formativo: Materiales supramoleculares funcionales basados en moléculas de tipo bent-core
Estudiante: vacante
Nuestra amplia experiencia en la utilización de los cristales líquidos para el desarrollo de materiales funcionales avanzados con alto grado de orden molecular, junto al hecho de que las fuerzas intermoleculares que inducen este estado pueden también manifestarse y ser igualmente eficaces en presencia de disolventes o tras anclajes a superficies, está permitiendo que, con las mismas moléculas, sea posible obtener materiales supramoleculares con morfología, estructuración y dimensionalidad controlables, así como modular con ello propiedades funcionales y aplicaciones de alto interés tecnológico. En este reto, las moléculas de geometría curvada (“bent-core”) se están mostrando como diseños moleculares innovadores y de alta versatilidad en la preparación de muy diferentes materiales avanzados, a través de química supramolecular. El objetivo de este proyecto formativo es la síntesis, preparación y caracterización de nuevas moléculas orgánicas funcionales de tipo “bent-core” y de novedosos materiales supramoleculares: cristales líquidos, geles, emuslsiones y materiales para impresión 3D.
Tareas a realizar:
1. Síntesis y purificación de compuestos orgánicos tipo “bent-core” mediante química covalente.
2. Caracterización estructural mediante IR, RMN, UV-vis y EM.
3. Estudio de propiedades cristal líquido mediante MOP, TGA y DSC.
4. Preparación y caracterización estructural y funcional de formulaciones CL, geles o emulasiones mediante TEM y/o SEM.
5. Estudio estructura – actividad de los diferentes materiales supramoleculares.
6. Actividades programadas en el grupo y centro de investigación: «Curso Práctico de manejo de Espectrómetros de RMN», «Seguridad en el laboratorio»; asistencia a seminarios científicos organizados en el INMA y a reuniones de grupo investigador.
Referencia: Plan de formación INMA-13
Personal investigador: Carlos Sánchez Somolinos
Grupo: Advanced Manufacturing Laboratory (AML)
Título del programa formativo: Impresión 4D de microestructuras para biomedicina y robótica blanda
Estudiante: vacante
La impresión tridimensional (3D) crea objetos complejos a partir de archivos gráficos mediante adición digital de material capa a capa, si bien estos objetos, son generalmente inanimados. La impresión cuatro-dimensional (4D) introduce el tiempo como cuarta dimensión generando objetos que cambian su forma en el tiempo, en respuesta a un estímulo, por ejemplo, la temperatura. Para ello, la impresión 4D combina fabricación aditiva y materiales inteligentes tales como polímeros con memoria de forma o hidrogeles. El posicionamiento digital de estos materiales persigue generar objetos 3D con morfologías definidas, incorporando a estos la capacidad de cambiar su forma predecible y controladamente ante el estímulo externo.
Recientemente, el Laboratorio de Manufacturación Avanzada (AML; https://aml.csic.es) del Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA), ha desarrollado de manera pionera, a nivel mundial, la impresión 4D y la electroescritura de elastómeros de cristal líquido, dos técnicas que introducen carácter inteligente en las estructuras impresas en 3D, programando digitalmente la respuesta del material a estímulos externos mediante fabricación aditiva (https://doi.org/10.1002/marc.201700710 ; https://doi.org/10.1002/adma.202209244). Relacionado con estos logros, actualmente el laboratorio trabaja en el desarrollo de materiales que responden reversiblemente a diferentes estímulos como son la luz, o los campos magnéticos. Con estos materiales se están desarrollando estructuras inteligentes capaces de realizar funciones mecánicas de interés en aplicaciones biomédicas, de microfluidica y de robótica blanda.
En este proyecto, la persona seleccionada, se familiarizará con estas y otras técnicas de manufacturación avanzada. En particular, adquirirá formación en la técnica de la impresión por extrusión directa y la electroescritura, abarcando la generación de ficheros CAD, la preparación de formulaciones cristal líquido fotopolimerizables adecuados para fabricación con esta técnica, la impresión 4D de actuadores mecánicos blandos, su caracterización morfológica y estructural, así como el estudio de la respuesta mecánica de los sistemas impresos en respuesta al estímulo correspondiente. La persona seleccionada, que deberá tener un alto grado de motivación para adquirir nuevos conocimientos, podrá disfrutar de un entorno formativo altamente multidisciplinario e internacional.
Referencia: Plan de formación INMA-14
Personal investigador: Beatriz Zornoza
Grupo: Membranas y Catálisis con Materiales Nanoestructurados (MECANOS)
Título del programa formativo: Desarrollo de membranas avanzadas para la sostenibilidad ambiental
Estudiante: vacante
Luchar contra el cambio climático, debido a las elevadas emisiones de gases de efecto invernadero, especialmente de CO2, representa probablemente el desafío más grande que la humanidad ha enfrentado en siglos. Para afrontar este desafío es crucial mejorar la eficiencia de la generación de energía y desarrollar tecnologías eficientes para la captura y almacenamiento de carbono. El programa formativo JAE INTRO ICU tiene como objetivo abordar este desafío mediante el desarrollo de membranas de alto rendimiento que contengan materiales nanoestructurados funcionales tipo MOF (metal-organic framework) y/o COF (covalent organic framework) que permitan extraer su potencial como tamices moleculares y adsorbentes para mejorar las prestaciones de los polímeros en la separación de gases. Este programa está alineado con la primera línea estratégica del INMA como Centro de Excelencia Severo Ochoa. Las tareas a desarrollar serán: 1) síntesis de MOF y/o COF controlando su tamaño de partícula, 2) preparación de membranas poliméricas e híbridas conteniendo los materiales porosos, 3) caracterización de los materiales y membranas mediante técnicas avanzadas (XRD, FTIR, TGA-DSC, SEM, etc.) y 4) aplicación de las membranas a separación de gases, y en concreto a la captura de CO2 (CO2/N2, escenario de poscombustión) o CO2/CH4 (enriquecimiento de biogás). El estudiante estará inmerso en un proyecto multidisciplinar que combina la Química, la Ciencia de los Materiales y la Ingeniería Química con aplicaciones en el ámbito de la energía y el medio ambiente.
Referencia: Plan de formación INMA-15
Personal investigador: María Bernechea
Grupo: Películas y Partículas Nanoestructuradas (NFP)
Título del programa formativo: Desarrollo de moléculas orgánicas solubles en agua para baterías de flujo rédox
Estudiante: vacante
La transición hacia un modelo energético sostenible y renovable requiere de sistemas de almacenamiento de energía a gran escala eficientes y económicos. Las baterías de flujo rédox se presentan como una alternativa prometedora para abordar este desafío. Estos dispositivos se caracterizan por su escalabilidad y facilidad de dimensionar potencia y energía de forma independiente, su durabilidad o su seguridad frente a riesgos de incendio o explosión.
Las baterías de flujo rédox más empleadas en la actualidad emplean electrolitos de vanadio por lo que se buscan alternativas más baratas y abundantes, por ejemplo, el hierro. Sin embargo, las baterías de flujo todo-hierro tienen baja eficiencia energética en electrolitos acuosos (<60%) debido a la existencia de reacciones parásitas en la semicelda negativa. Para solucionar este problema, se propone sustituir el par Fe2+/Fe0 por compuestos orgánicos solubles en agua con propiedades rédox adecuadas, como ciertos derivados orgánicos de 4,4’-bipiridilo con grupos iónicos en su estructura.
Así, en este trabajo se propone desarrollar un electrolito (negolito) basados en estos derivados que será evaluado en una batería de flujo de hierro en colaboración con el Instituto de Carboquímica (CSIC).
TAREAS:
1. Síntesis de derivados aniónicos de bipiridilo.
2. Evaluación de sus propiedades rédox en semicelda y optimización de la composición del negolito.
3. Evaluación en monocelda de flujo frente a electrolito de hierro.
Referencia: Plan de formación INMA-16
Personal investigador: Carlos Téllez
Grupo: Membranas y Catálisis con Materiales Nanoestructurados (MECANOS)
Título del programa formativo: Síntesis sostenibles de MOF para aplicación en separaciones gaseosas con membranas
Estudiante: vacante
El trabajo se enmarca en una línea de investigación de síntesis sostenibles de “Metal-organic framework”(MOF) para su aplicación a la tecnología de membranas que se ha mostrado eficaz para procesos de separación dadas sus ventajas de tamaño, energía consumida y generación de residuos. En separaciones gaseosas existe un límite en el rendimiento de las membranas poliméricas (límite superior de Robeson) debido a la relación inversa entre permeabilidad y selectividad (parámetros clave en separación de gases). Un opción para superar este límite son las membranas de matriz mixta (MMM) que mediante la incorporación de rellenos porosos mejoran el desempeño de los polímeros. Los MOF son materiales que poseen una elevada porosidad y excelente estabilidad química y térmica, además su carácter orgánico-inorgánico los hace compatibles con los polímeros. En el desarrollo de MOF se debe hacer hincapié en la síntesis de procesos más sostenibles evitando y disminuyendo el uso de disolventes. En este contexto, se plantean las siguientes tareas para la formación de quien realice este trabajo en un ambiente de investigación crítico e innovador: 1. Revisión bibliográfica de la síntesis de MOF mediante técnicas sostenibles. 2. Síntesis verdes de MOF con el objeto de controlar el tamaño de partícula y agregación, vital en la preparación de MMM. 3. Caracterización de los materiales (TGA, FTIR, Adsorción, SEM, etc.). 4. Preparación preliminar de MMM y su aplicación a la separación de mezclas con CO2.
Referencia: Plan de formación INMA-17
Personal investigador: Silvia Hernández
Grupo: Cristales Líquidos y Polímeros (CLIP)
Título del programa formativo: Integración de nanotecnología de ADN y polímeros funcionales para aplicaciones en terapia génica
Estudiante: vacante
Resumen del proyecto de investigación:
La nanotecnología de DNA permite la preparación de nanoestructuras auto- ensambladas utilizando moléculas de DNA (DNAnos) de interés para el transporte de material genético. En la actualidad se están investigando diversas aproximaciones para aumentar la estabilidad de estas DNAnos en medios biológicos. El objetivo de este proyecto es desarrollar DNAnos híbridas recubiertas con polímeros sintéticos biodegradables como estrategia para aumentar su bioestabilidad y, en consecuencia, mejorar su actividad como nanotrasportadores de RNA terapéutico. En concreto nos centraremos en terapia génica dirigida a enfermedad cardiaca, mediante la integración de secuencias de RNA que han demostrado potencial regenerativo después del infarto de miocardio. Las tareas de este proyecto de investigación implican (1) la síntesis y caracterización de polímeros, (2) la preparación de DNAnos con secuencias de RNA cardioterapeúticos, (3) la formación y caracterización estructural de los híbridos DNAnos-polímero y (4) el estudio de la bioactividad de las DNAnos híbridas en cardiomiocitos derivados de células madre pluripotentes inducidas.
Metodologías en las que se formará el/la candidata/a:
– Síntesis y caracterización de polímeros orgánicos
– Desarrollo de nanoestructuras auto-ensambladas por nanotecnología de DNA
– Encapsulación de ácidos nucleicos terapéuticos
– Evaluación de la cito-compatibilidad, internalización y efecto terapéutico de las DNAnos híbridas
Referencia: Plan de formación INMA-18
Personal investigador: Pilar Lobera
Grupo: Películas y Partículas Nanoestructuradas (NFP)
Título del programa formativo: Avances en dispositivos de almacenamiento de energía mediante el uso de nanomateriales sostenibles
Estudiante: vacante
Las baterías de ion-litio dominan el almacenamiento energético, pero utilizan principalmente grafito, cobalto y litio que son materiales costosos, escasos que Europa debe importar. Alternativas como las baterías de ion-sodio están ganando relevancia, ya que pueden sustituir al litio en aplicaciones donde la alta densidad energética no es crucial, pero sí lo son la seguridad, el respeto al medio ambiente y el coste. Sin embargo, el grafito no puede intercalar iones sodio debido a su mayor tamaño. Además, es fundamental investigar en supercondensadores, ya que, aunque presentan una menor capacidad de almacenamiento, ofrecen alta densidad de potencia, ciclo de vida prolongado y capacidad de carga-descarga rápida. Por ello es necesario avanzar en el desarrollo de materiales para electrodos destinados a baterías de sodio y supercondensadores más asequibles, sostenibles y eficientes.
Se propone un proyecto multidisciplinar que combina química, ciencia de materiales (desarrollo de electrodos) e ingeniería química (desarrollo de procesos y dispositivos).
Los objetivos específicos del programa formativo incluyen:
*Síntesis de NANOMATERIALES con control morfológico y textural.
*NANOCOMPOSITES: se incorporarán los nanomateriales a compuestos de base carbonosa
*Fabricar ELECTRODOS utilizando los nuevos materiales desarrollados.
*Implementar y EVALUAR estos electrodos en baterías de ion-sodio y supercondensadores, bajo diferentes rangos de operación para explorar su escalabilidad y viabilidad comercial.
Referencia: Plan de formación INMA-19
Personal investigador: Cristina Momblona
Grupo: Películas y Partículas Nanoestructuradas (NFP)
Título del programa formativo: Semiconductores de perovskita para la producción de energía limpia
Estudiante: vacante
Este programa formativo está orientado a estudiantes interesados en semiconductores y su aplicación en energías renovables. El estudiante será formado en los conceptos básicos de materiales semiconductores, dispositivos células solares y emisores de luz. En concreto, se abordará la síntesis de perovskita, material con propiedades ópticas muy prometedoras, cuya aplicación en células solares ya ha superado al silicio comercial en términos de eficiencia. Este material se implementará en dispositivos multicapa y se estudiará su capacidad de absorción de luz – como célula solar – y en iluminación – como dispositivo emisor de luz.
Las perovskitas son materiales semiconductores económicos, de fácil síntesis y con propiedades ópticas excepcionales. La modificación de su composición química, eligiendo apropiadamente los precursores, permite modificar muy sencillamente las propiedades ópticas de las mismas. En este programa, se formularán perovskitas estables y se analizará su comportamiento en ambos sistemas energéticos.
Las tareas principales del estudiante durante el periodo de disfrute de la Beca JAE INTRO ICUS 2025 serán: A) Revisión breve de bibliografía, B) Preparación de disoluciones de perovskita, C) Fabricación y caracterización de capas de perovskita y D) Desarrollo y caracterización de dispositivos (fotovoltaicos y emisores de luz).
Referencia: Plan de formación INMA-20
Personal investigador: Jesús del Barrio
Grupo: Cristales Líquidos y Polímeros (CLIP)
Título del programa formativo: Redes poliméricas dinámicas: reconfigurables, inteligentes y sostenibles
Estudiante: vacante
Esta propuesta se enmarca en la frontera entre la Ciencia de Polímeros y la Química Covalente Dinámica. Se pretende explorar conceptos como la capacidad de auto-reparación y la respuesta a estímulo de materiales macromoleculares. Los materiales de interés son redes poliméricas que presentan puntos de reticulación dinámicos. Estos materiales, denominados redes covalentes adaptables (CANs), se basan en el uso de catalizadores específicos o sistemas de reticulación con carácter covalente reversible. La aplicación de las CANs en la fabricación de materiales comerciales y procesos relevantes a nivel industrial es todavía limitada, pero de enorme potencial. Se pretende desarrollar estrategias innovadoras haciendo uso del comportamiento sinérgico de grupos funcionales en proximidad espacial. Se trata de una excelente oportunidad para recibir formación en síntesis y caracterización de polímeros, química-física de macromoléculas sintéticas, reología y procesado de polímeros. Se prevé que la investigación fundamental en polímeros con estructura dinámica tenga un impacto directo en proyectos actuales del grupo y cree nuevas oportunidades para el desarrollo de materiales avanzados como los hidrogeles inyectables, encapsulantes para la liberación controlada de fármacos y elastómeros inteligentes.
Referencia: Plan de formación INMA-21
Personal investigador: Teresa Sierra
Grupo: Cristales Líquidos y Polímeros (CLIP)
Título del programa formativo: Nanopartículas basadas en dendrímeros para diagnóstico de cáncer mediante espectroscopia de fluorescencia
Estudiante: vacante
El trabajo se enmarca en un proyecto sobre la detección de biomarcadores tumorales en sangre utilizando dendrímeros como sondas y espectroscopia de fluorescencia como técnica de detección no invasiva, respondiendo a los criterios de la biopsia líquida. Los dendrímeros son macromoléculas muy ramificadas con una estructura interna definida y un elevado número de grupos funcionales en la periferia. En trabajos realizados en nuestro grupo, hemos demostrado que nanopartículas formadas por dendrímeros catiónicos interaccionan con proteínas del suero y esto permite detectar la presencia de la enfermedad. El trabajo propuesto se centra en modificar las características químicas de los dendrímeros para obtener nanopartículas con distinta funcionalización superficial, la cual determinará su interacción con las proteínas del suero sanguíneo y su aplicación como sondas para diagnóstico de cáncer.
Metodologías: Síntesis Orgánica para la preparación de polímeros dendríticos. Caracterización química utilizando técnicas habituales en química orgánica: resonancia magnética nuclear, espectroscopia infrarroja, espectrometría de masas. Preparación y caracterización de las nanopartículas: microscopía electrónica, dispersión de luz dinámica. Estudio de la interacción de las nanopartículas con las proteínas del suero mediante técnicas de análisis térmico. Optimización del protocolo de preparación de muestras para la detección utilizando sueros de pacientes. Estudio de las muestras mediante espectroscopia de fluorescencia. Análisis de resultados.
Referencia: Plan de formación INMA-22
Personal investigador: Cristina Piquer
Grupo: Multifunctional Molecular Magnetic Materials (M4)
Título del programa formativo: Caracterización magnética de nanoflores de MoS2 con aplicaciones en espintrónica y catálisis
Estudiante: vacante
Los calcogenuros de metales de transición de estructura 2D son clave para el diseño de dispositivos electrónicos debido a sus interesantes propiedades en campos tan dispares como la fotocatálisis o la espintrónica. En el INMA se estudian nanofotocatalizadores basados en MoS2 formados por láminas entrelazadas con morfología de nanoflores, con vacantes de sulfuros y oxidación parcial de los centros metálicos de Mo (IV) a Mo (V) y Mo (VI) formando oxisulfuros. Esta peculiar morfología ha demostrado ser eficaz para mejorar su actividad fotocatalítica y se espera que este íntimamente relacionada con un cambio en las propiedades magnéticas de estos materiales. Por ese motivo es primordial realizar una caracterización magnética macro y microscópica de estos compuestos, ya que conocer en profundidad sus propiedades magnéticas conducirá a una correcta comprensión de sus mejoradas propiedades fotocataliticas
A escala macroscópica, el MoS2 masivo tiene un comportamiento diamagnético, mientras que a escala nanoscópica presenta ferromagnetismo blando. Estudios teóricos apuntan a que la peculiar estructura de las nanoflores llevará asociada una mejora de estas características. Este es uno de los principales objetivos de este trabajo: se pretende que el/la candidato/a participe en las medidas de caracterización magnética macroscópica que se llevaran a cabo en la universidad de Zaragoza.
A escala microscópica, el estudio de los materiales se realiza mediante espectroscopia de absorción de rayos X (XAS y EXAFS) con radiación sincrotrón (ALBA), el análisis conjunto de estas medidas con la caracterización magnética macroscópica es fundamental para llegar a una comprensión profunda de sus propiedades. El/ la estudiante también participará en el análisis de las medidas XAS y EXAFS para que comprenda los fundamentos básicos de esta técnica
Ambas tareas son de gran utilidad en la caracterización de cualquier material y es una formación que puede ser de gran interés tanto para estudiantes de química como de física.
Este trabajo supone una colaboración de miembros del Departamento 2 (Materiales para la Energía y Medioambiente) con amplia experiencia en la síntesis de nanomateriales y del Departamento 5 (Materiales Magnéticos Multifuncionales) expertos en caracterización magnetoestructural.
Referencia: Plan de formación INMA-23
Personal investigador: Luis Oriol
Grupo: Cristales Líquidos y Polímeros (CLIP)
Título del programa formativo: Hidrogeles basados en química click con agentes antimicrobianos conjugados
Estudiante: vacante
Hidrogeles biocompatibles, degradables y que sean capaces de liberar un fármaco o molécula de interés biológico de forma progresiva o como respuesta a un estímulo endógeno, son materiales de gran interés en diversas aplicaciones médicas. Una de las líneas de investigación del grupo CLiP se dirige a la preparación de hidrogeles a temperatura ambiente y pH fisiológico, basada en la simple mezcla de dos componentes y la reacción espontánea, rápida y sin subproductos de dos grupos funcionales de fácil acceso y bajo coste. Este proyecto se dirige a la síntesis de hidrogeles inyectables mediante química click basada en reacciones Michael a partir polímeros solubles en agua y agentes antimicrobianos capaces de conjugarse y provocar la formación del hidrogel. Además de las síntesis, se estudiarán sus propiedades mecánicas, estructurales y estudio del proceso degradativo del hidrogel con la consiguiente liberación del agente microbiano (antibióticos comerciales, péptidos o poliaminoácidos con actividad bactericida reportada). La degradación, y liberación asociada, se evaluará en función del pH y de las especies reactivas de oxígeno propias de entornos celulares con algún tipo de patología o infección, como estímulos que aceleren la liberación del agente antimicrobiano.
Referencia: Plan de formación INMA-24
Personal investigador: Scott G. Mitchell
Grupo: Biofuncionalización de Nanopartículas y Superficies (BIONANOSURF)
Título del programa formativo: Sensor ambiental para el control de la proliferación de mohos en espacios museísticos
Estudiante: vacante
El biodeterioro es uno de los principales causantes de graves daños en materiales sensibles que conforman el Patrimonio Cultural: madera, papel, textiles, pergamino, piel y pintura. A la degradación de dichos materiales se suman los riesgos asociados a la salud, el coste de la descontaminación de las piezas, salas de exposición y almacenes, que lo convierten en una prioridad para museos, archivos y autoridades.
Nuestro equipo desarrolla materiales antimicrobianos con amplias posibilidades de aplicación.
Este proyecto consiste en la aplicación de nanoesponjas de ciclodextrinas (CDNS) con un compuesto orgánico volátil (COV) con acción antifúngica. Incluye también la validación de dicha acción antifúngica en distintas condiciones ambientales, controladas en cámara climática.
Este proyecto proporcionará una formación interdisciplinar y práctica en Biotecnología, Ciencia de Materiales y Conservación del Patrimonio Cultural. La persona seleccionada realizará la aplicación de las CDNS con el COV previamente seleccionado y desarrollará protocolos para comprobar su eficacia antifúngica en entornos controlados de atmósfera estanca, simulando condiciones reales. La capacidad antifúngica se determinará mediante MIC y MFC, así como mediante el uso de un equipo luminómetro portátil. La formación podrá adaptarse según los intereses de la persona seleccionada.
Referencia: Plan de formación INMA-25
Personal investigador: Raluca Fratila
Grupo: Biofuncionalización de Nanopartículas y Superficies (BIONANOSURF)
Título del programa formativo: Química bioortogonal como herramienta para la unión covalente de nanopartículas magnéticas a membranas celulares
Estudiante: vacante
El Plan de formación se enmarca en el proyecto de investigación GALACTIC (“Remote GAting of Piezo1 channeLs with mAgnetiC nanoparTICle actuators”, convocatoria 2021 de Proyectos de Generación de Conocimiento). El objetivo es desarrollar una plataforma para la activación remota de Piezo1, un canal mecanosensor clave en muchos procesos fisiológicos y patológicos, utilizando aplicadores de campo magnético para activar de forma remota nanopartículas magnéticas (MNPs) ancladas a la membrana celular mediante diversas estrategias. En concreto, en este Plan de formación se abordará el uso de la química bioortogonal azida-alquino libre de cobre para la unión covalente de las MNPs a la membrana.
Metodologías en las que se formará el o la estudiante:
1) Síntesis, caracterización y funcionalización de MNPs para química bioortogonal: TEM, SEM, DLS, potencial z, FT-IR, análisis termogravimétrico, medidas magnéticas, etc.
2) Glicoingeniería metabólica para la expresión de grupos azida en la membrana: cultivo celular, viabilidad celular, microscopia de fluorescencia, western blot, citometría de flujo.
3) Estudios de inmovilización covalente de MNPs a membranas celulares: microscopia de fluorescencia, western blot, citometría de flujo.
4) Habilidades transversales relacionadas con la presentación de resultados en los seminarios de grupo, el trabajo en equipo o la divulgación científica.
Cabe destacar también que el trabajo se enmarca en un campo de enorme relevancia actual (el descubrimiento de los canales Piezo y la química bioortogonal han sido recientemente galardonados con el Premio Nobel de Medicina y Fisiología 2021 y el Premio Nobel de Química 2022, respectivamente).
Referencia: Plan de formación INMA-26
Personal investigador: Olivier Roubeau
Grupo: Materiales Híbridos Estructurados (HYMAT)
Título del programa formativo: Aerosol Jet Printing de materiales magneto-calóricos para refrigeración magnética local a bajas temperaturas
Estudiante: vacante
La refrigeración magnética es una alternativa a 3He-4He para temperaturas inferiores a 1 K, y utiliza el alto efecto magneto-calórico de materiales paramagnéticos. Algunos materiales metal-orgánicos podrían ser particularmente interesantes para aplicaciones en las cuales se requiere enfriamiento local, p. ej. de micro-dispositivos cuánticos. Nuestro grupo ha reportado recientemente este potencial con películas delgadas de formiato de Gd formadas por aerosol jet printing (AJP).[ref] Esa técnica muy versátil utiliza el flujo de un aerosol formado a partir de soluciones o tintas. En el marco de nuestro proyecto PID2023, estamos desarrollando nuestro propio equipo de AJP, y se pretende que el estudiante participe a su optimización y aplicación. El trabajo involucraría: i) optimización del dispositivo reproduciendo la formación de capas delgadas de formiato de Gd; ii) preparación, caracterización y optimización de tintas precursoras de otros materiales magneto-calóricos de interés; iii) fabricación de capas delgadas de espesor controlado de esos materiales por AJP; iv) caracterización magneto-térmica de esos depósitos para evaluar su poder de enfriamiento local.
El estudiante se formaría en: preparación de tintas y su caracterización (en particular viscosidad); caracterización topográfica y estructural de depósitos (microscopías ópticas y electrónicas, difracción de RX); determinación de propiedades magnéticas y térmicas de esos depósitos.
[ref] Chem. Mater., 2024, 36, 8239
Referencia: Plan de formación INMA-27
Personal investigador: Rafael Martín Rapún
Grupo: Biofuncionalización de Nanopartículas y Superficies (BIONANOSURF)
Título del programa formativo: Materiales híbridos con actividad antimicrobiana
Estudiante: vacante
La resistencia a los tratamientos antimicrobianos es una amenaza para la salud pública mundial reconocida por la Organización Mundial de la Salud. Es necesario desarrollar fármacos con nuevos mecanismos de acción, pero también actuar en la prevención del contagio por medio de una higiene adecuada y de la aplicación de recubrimientos antimicrobianos que eviten la colonización microbiana de superficies clave, como espacios sanitarios, conducciones de agua o filtros de aire.
En nuestro grupo estamos trabajando con materiales que combinan polipéptidos con polioxometalatos (POMs) para obtener materiales antimicrobianos con excelentes propiedades antibacterianas y antibiopelículas.
El proyecto consistirá en la preparación de materiales híbridos POM-polipéptido. El diseño del material buscará propiedades antibacterianas aunque también se evaluará la actividad antifúngica.
Este proyecto proporcionará formación práctica en Química, Ciencia de Materiales y habilidades transversales. Podrá hacer síntesis de uno o dos pasos de compuestos inorgánicos -polioxometalatos (POM)- y orgánicos -monómeros-. Usará el POM como iniciador de la polimerización de los monómeros para obtener polímeros híbridos. Para la caracterización de polímeros y compuestos usará técnicas espectroscópicas –resonancia magnética nuclear e infrarroja- y de cromatografía. También estudiará el autoensamblado de los materiales por dispersión dinámica de la luz y microscopía electrónica. Finalmente, podrá evaluar la actividad antimicrobiana y antifúngica de sus materiales utilizando microorganismos modelo no patógenos. La formación podrá variarse según los intereses y preferencias de la persona seleccionada.
JAE INTRO ICU 2024
Referencia: Plan de formación INMA-01
Personal investigador: Milagros Piñol
Grupo: Cristales Líquidos y Polímeros (CLiP)
Título del programa formativo: Diseño, síntesis, procesado y evaluación de nuevos materiales orgánicos funcionales.
Estudiante: Víctor Manuel Antón Esteban.
Los materiales orgánicos, ya sean moléculas o polímeros, son altamente adaptables, permitiendo la creación de materiales funcionales con propiedades específicas para aplicaciones como nanomedicina o tecnologías ópticas. Estas aplicaciones avanzadas requieren un enfoque integral que incluya diseño sintético, procesamiento, caracterización estructural y evaluación precisa de sus propiedades orientada a la aplicación específica.
Quien resulte seleccionad@ podrá elegir un programa formativo especializado entre los siguientes:
EoI#1: Sistemas de liberación de fármacos basados en hidro y nanogeles poliméricos con respuesta a estímulos.
Objetivo: Preparación de macromoléculas mediante reacciones espontáneas click en fase acuosa para acceder nanogeles e hidrogeles con capacidad de conjugar o encapsular antibióticos, analgésicos o anestésicos.
EoI#2: Copolímeros bloque anfifilos con termorrespuesta para su uso como nanotransportadores de fármacos
Objetivo: Obtención de copolímeros bloque utilizando polimerizaciones controladas y reacciones de la química de click, combinadas con técnicas de fabricación de autoensamblados como nanoprecipitación o autoensamblaje inducido por polimerización (PISA).
EoI#3: Nanoestructuras auto-ensambladas de DNA para el transporte de microRNA cardioterapéutico
Objetivo: Desarrollar materiales avanzados basados en nanotecnología de DNA para promover la regeneración cardíaca a través de la terapia génica.
EoI#4: Nanopartículas basadas en dendrímeros para diagnóstico de cáncer mediante espectroscopia de fluorescencia
Objetivo: Modificar las características químicas de dendrímeros para obtener nanopartículas con distinta funcionalización superficial, la cual determinará su interacción con las proteínas del suero sanguíneo y su aplicación como sonda de diagnóstico de cáncer.
EoI#5: Nanoestructuras funcionales por autoensamblaje de nucleobases
Objetivo: Estudiar la formación de organizaciones supramoleculares con moléculas derivadas de nucleobases (adenina, timina, etc) capaces de formar enlaces de hidrógeno, y dar lugar a nanoestructuras 1D cuando están convenientemente funcionalizadas.
EoI#6: Materiales supramoleculares funcionales basados en unidades tipo bent-core.
Objetivo: Preparación y caracterización de nuevas moléculas orgánicas funcionales de tipo “bent-core” y novedosos materiales supramoleculares: cristales líquidos termótropos y liótropos, ionogeles y materiales para impresión 3D.
Referencia: Plan de formación INMA-02
Personal investigador: Miguel Ángel Laguna
Grupo: Materiales para la energía y el medioambiente (MEM)
Título del programa formativo: Procesado y caracterización de materiales para aplicaciones en energía y medioambiente
Estudiante: Hugo Romero Bernad
El candidato seleccionado se involucrará en alguna de las áreas del departamento relacionadas con el desarrollo de nuevos materiales para un aprovechamiento eficiente de la energía y la conservación del medio ambiente. En concreto, el candidato podrá involucrarse en una de las siguientes líneas:
1) Desarrollo de membranas altamente eficientes para separaciones moleculares en fase gas (captura de CO2) y líquida (pervaporación). El objetivo principal de esta línea es la preparación de membranas poliméricas y mixtas (compuestas por materiales nanoestructurados porosos tipo MOF y polímero) que presenten buenas propiedades mecánicas y térmicas y que sean suficientemente robustas en operaciones de interés industrial. Para ello se plantea la fabricación de membranas de capa fina soportadas que permitan mayores permeaciones.
2) Desarrollo de nanomateriales para su uso en diferentes dispositivos relacionados con las energías limpias. Se abordará la síntesis de semiconductores coloidales nanocristalinos para su uso en diferentes dispositivos relacionados con las energías limpias. Este tipo de materiales pueden constituir la capa activa de una celda solar fotovoltaica, pueden emplearse como fotocatalizadores para la producción de hidrógeno o eliminación de contaminantes y pueden formar parte de electrodos en sistemas de almacenamiento de energía (baterías de ion-sodio o supercondensadores.
3) Sustratos Flexibles Nanoestructurados para su Aplicación en Espectroscopía Raman Amplificada en Superficie. Para ello se utilizará la técnica de litografía por nanoimpresión (NIL) para la replicación de estructuras periódicas con dimensiones nanométricas sobre superficies termoplásticas por efecto de presión y temperatura. El trabajo se alinea con el desarrollo de metodologías para la preparación de sustratos homogéneos en materiales termoplásticos transparentes de forma reproducible, a un coste razonable y con una respuesta SERS (Espectroscopía Raman Amplificada en Superficie) uniforme.
Referencia: Plan de formación INMA-03
Personal investigador: José María de Teresa
Grupo: Física de Materiales y Nanosistemas (FMN)
Título del programa formativo: Estudios teóricos y experimentales de la física de materiales y nanosistemas
Estudiante: Vacante.
Se realizará uno de estos dos planes de formación, a elección del estudiante:
1) Título: “Fabricación de contactos eléctricos metálicos y de contactos de puerta electrónica (aislante-metal) utilizando películas organometálicas e irradiaciones con partículas cargadas”. El principal problema identificado en la tecnología actual para la fabricación de contactos metálicos y de puerta es que los procesos existentes son lentos porque se necesitan varios pasos de litografía y un complejo crecimiento de materiales. La estrategia alternativa que proponemos aquí consiste en el uso de películas organometálicas, como acetato de paladio, que en combinación con irradiación focalizada de iones y electrones permiten crear contactos metálicos mediante irradiación de iones y contactos de puerta mediante irradiación de electrones e iones. Las ventajas de estas estrategias son la elevada velocidad del proceso, la no necesidad de resinas y el potencial de escalado a nivel de oblea. El estudiante trabajará en el objetivo de crear contactos de puerta sobre dispositivos bidimensionales de alta movilidad electrónica, recibiendo formación en una amplia gama de técnicas experimentales que incluyen: preparación de películas organometálicas, irradiación focalizada de haces de iones y electrones, caracterización de materiales (SEM, TEM, AFM, XPS) y medidas eléctricas.
2) Título: “Análisis y deposición de proteínas redox en la nanoescala mediante microscopía de fuerzas atómicas”. En los últimos años se ha visto la gran importancia que las propiedades cuánticas y mecánicas tienen en los procesos biológicos. Para comprender estos fenómenos es precisa su caracterización mediante técnicas espectroscópicas o microscópicas. Estos estudios no sólo permiten conocer facetas novedosas de los sistemas vivos, sino que también se utilizan para el desarrollo de tecnologías cuánticas. En esta línea se estudian proteínas de intercambio electrónico o redox mediante resonancia paramagnética de electrones (EPR) y microscopía de fuerzas atómicas (AFM). Los dos objetivos planteados aquí son realizables en paralelo con AFM y con proteínas redox: a) Análisis del mecanismo enzimático de importantes flavoenzimas determinando patrón de asociación, dinámica conformacional y fuerzas intermoleculares mediante la unión a ligandos y la catálisis. b) Desarrollo de una plataforma para detección ultrasensible de proteínas redox mediante EPR-en chip. Se utilizará AFM de dip pen.
Referencia: Plan de formación INMA-04
Personal investigador: Valeria Grazú
Grupo: Bio-nano-medicina (BNM)
Título del programa formativo: Aplicaciones biológicas y biomédicas de biomateriales y nanopartículas
Estudiante: Mario Belio Miranda.
El Departamento de NanoBiomedicina del INMA se dedica a la investigación en el desarrollo de nanopartículas y materiales micro y nanoestructurados innovadores para abordar desafíos aún no resueltos en diversas aplicaciones biológicas, biotecnológicas y biomédicas. Quien resulte seleccionad@ podrá elegir un programa
formativo especializado entre los siguientes:
EoI#1: Estimulación de vías intracelulares dependientes de E-cadherina con nanopartículas magnéticas. OBJETIVO: emplear partículas magnéticas funcionalizadas con diferentes fragmentos de E-cadherina para generar una fuerza mecánica que active una vía importante de señalización intracelular esencial en la proliferación y diferenciación celular. Esto permitirá activar vías implicadas en la curación de heridas de manera selectiva y a distancia.
EoI#2: Depleción de glucosa intracelular mediante terapia combinada con vesículas extracelulares bacterianas (OMVs) y nanopartículas (NPs) catalíticas como terapia antitumoral. OBJETIVO: Uso de OMVs como agente terapéutico contra células tumorales mediante el agotamiento de glucosa.
EoI#3: Nanotermometría intracelular fluorescente. OBJETIVO: Desarrollo de nanotermómetro intracelular para el estudio térmico de la fisiología celular y terapia del cáncer por hipertermia magnética local.
EoI#4: Building peptide-based photonic antennas for single-molecule fluorescence. OBJETIVO: development of arrangements of gold nanoparticles through peptide linkers for enhanced single-molecule dynamic measurements via Total Internal Reflection Fluorescence microscopy.
EoI#5: Macroanfífilos basados en híbridos polioxometalato-polipéptido. OBJETIVO: preparar una serie de materiales híbridos polioxometalato-polipéptido con propiedades
antimicrobianas sinérgicas.
Referencia: Plan de formación INMA-05
Personal investigador: Cristina Piquer / Irene Calvo
Grupo: Radiación Sincrotrón y Materiales: Investigación Básica y Aplicaciones (RASMIA)
Título del programa formativo: Nuevas microscopías basadas en radiación de sincrotrón para el estudio de materiales magnéticos de interés tecnológico
Estudiante: Vacante
Este proyecto combina el aprendizaje de una innovadora técnica de microscopía de rayos X coherentes generados en sincrotrón [1], con el estudio de nuevos materiales semiconductores fotosensibles de gran impacto tecnológico [2]. Nace de la colaboración entre Miguel Anaya (ICMS, CSIC – Universidad de Sevilla) e Irene Calvo (INMA, CSIC-UNIZAR), quien supervisará al estudiante.
El programa se centra en el desarrollo de un algoritmo matemático que permita extraer la información estructural contenida en patrones de difracción generados por la dispersión del haz CX por el objeto cristalino. Para ello, el estudiante empezará con una revisión bibliográfica que le permita familiarizarse tanto con los nuevos semiconductores fotosensibles como con el uso de CX para observar objetos nanoscópicos en 3D. Para asentar sus nuevos conocimientos, el estudiante simulará los patrones de difracción coherente producidos por granos cristalinos de perovskita de haluro del orden de los 200-600 nm de tamaño en torno a distintas reflexiones de Bragg adaptando un software de simulación desarrollado por I. Calvo. El segundo paso será diseñar el algoritmo, a partir de esquemas existentes en el grupo de investigación de I. Calvo [3], para reconstruir dichos granos a partir de los datos simulados. Por último, el estudiante aplicará el algoritmo desarrollado a patrones de difracción reales medidos en la instalación europea de láser de electrones libres de rayos X (XFEL , Alemania).
El programa contempla la oportunidad de asistir a experimentos tanto en el XFEL como en varios sincrotrones, incluyendo el sincrotrón europeo ESRF (Francia). Finalmente se hará énfasis en desarrollar las habilidades del estudiante en comunicación oral: presentación de ideas y resultados al grupo de colaboración o en workshops y escuelas especializadas como por ejemplo, Science with coherent X-rays at 3rd and 4th generation synchrotron sources o Ultrafast X-ray summer school. Además aprenderá el lenguaje científico a través de la redacción de un artículo científico. Así, se proveerá al estudiante de habilidades en la frontera del conocimiento tanto en ciencia de materiales como en procesado y análisis de gran cantidad de datos, creando un perfil muy interesante tanto para un futuro en la academia como en la industria.
[1] C. Atlan et al., Nat. Mater, 22, 754, 2023
[2] J. Ferrer Orri et al., Adv. Mater., 34 2022.
[3] I. Calvo-Almazán, et al. Sci. Rep. 9, 2019.
Campus San Francisco, Facultad de Ciencias
C/ Pedro Cerbuna, 12 – 50009 Zaragoza (España)
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