Tejedor Ramos, Inés
Gascón Sabaté, Ignacio (dir.) ; Roubeau, Olivier Stephane (dir.)
Universidad de Zaragoza,
2024
Resumen: Durante esta Tesis Doctoral se ha llevado a cabo la fabricación de películas delgadas de diferentes materiales metal-orgánicos (redes metal-orgánicas, MOFs, poliedros metal-orgánicos, MOPs, y polímeros de coordinación) mediante distintas técnicas (Langmuir-Blodgett, spin-coating y aerosol jet-printing) y se han estudiado sus aplicaciones como sensores de compuestos orgánicos volátiles, en separación de gases, en refrigeración magnética local o en el campo de la espintrónica.
La memoria consta de 10 capítulos, estructurados en tres grandes bloques: compuestos metal-orgánicos porosos, refrigeración magnética local y qubits moleculares para computación cuántica.
En el primer bloque, se ha estudiado la síntesis de diferentes materiales porosos (MOF y MOP), su caracterización, la optimización de sus disoluciones (MOP) y dispersiones (MOF), así como la preparación de películas delgadas, haciendo uso de la técnica de Langmuir-Blodgett (LB). Asimismo, en el caso de los MOF, se han estudiado sus propiedades de adsorción de compuestos volátiles orgánicos, utilizando un dispositivo basado en la microbalanza de cuarzo. Mientras que los MOP han sido utilizados como capa selectiva ultradelgada para llevar a cabo la separación CO2/N2 en condiciones de interés para la captura de CO2 en procesos de post-combustión.
El segundo bloque se ha centrado en el estudio de la fabricación de películas delgadas de materiales densos con alto efecto magneto-calórico (MCE), más concretamente de Gd(OH)CO3 y Gd(HCOO)3. Se ha estudiado la síntesis, la fabricación de películas delgadas y el estudio de las propiedades magneto-térmicas de las películas delgadas ya depositadas sobre sustratos. En cuanto al compuesto Gd(OH)CO3 se han obtenido monocapas de nanopartículas mediante la técnica de Langmuir-Blodgett. Tras la síntesis de nanopartículas de tamaño homogéneo y la optimización de las dispersiones, se obtuvieron depósitos compactos de nanopartículas mediante LB. Se ha evaluado la capacidad de enfriar el depósito (de 4 capas) y el sustrato, mediante medidas directas e indirectas de su MCE, obteniendo un enfriamiento de 2 a 0,86 K mediante la retirada de un campo magnético de 1 T, en condiciones adiabáticas. Centrando el estudio en el MOF Gd(HCOO)3, se estudió la técnica de spin-coating. Se optimizaron dispersiones de óxido de gadolinio en ácido fórmico y se han obtenido depósitos homogéneos de nanopartículas, y se evalúo su MCE indirectamente. Por otra parte, mediante la técnica de aerosol jet-printing, y el estudio de disoluciones de Gd(HCOO)3 en agua, se han obtenido depósitos continuos del material, siendo capaces de controlar el espesor de 300 nm hasta ca. 2,5 µm. La capacidad de enfriamiento de estos depósitos es competitiva: en condiciones adiabáticas, un depósito de ca. 2,7 µm de espesor puede enfriar de 2 a 0,72 K retirando un campo magnético de 1 T.
El último bloque se centra en la síntesis, caracterización y fabricación de películas delgadas de polímeros de coordinación sobre sustratos de interés de materiales que puedan aplicarse en el área de la espintrónica. Se han estudiado nanopartículas diluidas de GdxY1-x(OH)CO3. La dilución del ion Gd3+ en una red diamagnética permite poder controlar el número de espines por partículas, obteniendo buenos tiempo de coherencia (Gd0,001Y0,999(OH)CO3: TM = 0,7 µs y T1 = 30 µs). Se ha estudiado la deposición de las nanopartículas sobre resonadores superconductores mediante la técnica de LB, obteniendo un recubrimiento del 73% de la superficie. Además, también se estudió la deposición de nanopartículas aisladas mediante nanolitografía de dip-pen en nanoconstricciones de resonadores superconductores, donde el campo magnético local es máximo.
Resumen (otro idioma):
La memoria consta de 10 capítulos, estructurados en tres grandes bloques: compuestos metal-orgánicos porosos, refrigeración magnética local y qubits moleculares para computación cuántica.
En el primer bloque, se ha estudiado la síntesis de diferentes materiales porosos (MOF y MOP), su caracterización, la optimización de sus disoluciones (MOP) y dispersiones (MOF), así como la preparación de películas delgadas, haciendo uso de la técnica de Langmuir-Blodgett (LB). Asimismo, en el caso de los MOF, se han estudiado sus propiedades de adsorción de compuestos volátiles orgánicos, utilizando un dispositivo basado en la microbalanza de cuarzo. Mientras que los MOP han sido utilizados como capa selectiva ultradelgada para llevar a cabo la separación CO2/N2 en condiciones de interés para la captura de CO2 en procesos de post-combustión.
El segundo bloque se ha centrado en el estudio de la fabricación de películas delgadas de materiales densos con alto efecto magneto-calórico (MCE), más concretamente de Gd(OH)CO3 y Gd(HCOO)3. Se ha estudiado la síntesis, la fabricación de películas delgadas y el estudio de las propiedades magneto-térmicas de las películas delgadas ya depositadas sobre sustratos. En cuanto al compuesto Gd(OH)CO3 se han obtenido monocapas de nanopartículas mediante la técnica de Langmuir-Blodgett. Tras la síntesis de nanopartículas de tamaño homogéneo y la optimización de las dispersiones, se obtuvieron depósitos compactos de nanopartículas mediante LB. Se ha evaluado la capacidad de enfriar el depósito (de 4 capas) y el sustrato, mediante medidas directas e indirectas de su MCE, obteniendo un enfriamiento de 2 a 0,86 K mediante la retirada de un campo magnético de 1 T, en condiciones adiabáticas. Centrando el estudio en el MOF Gd(HCOO)3, se estudió la técnica de spin-coating. Se optimizaron dispersiones de óxido de gadolinio en ácido fórmico y se han obtenido depósitos homogéneos de nanopartículas, y se evalúo su MCE indirectamente. Por otra parte, mediante la técnica de aerosol jet-printing, y el estudio de disoluciones de Gd(HCOO)3 en agua, se han obtenido depósitos continuos del material, siendo capaces de controlar el espesor de 300 nm hasta ca. 2,5 µm. La capacidad de enfriamiento de estos depósitos es competitiva: en condiciones adiabáticas, un depósito de ca. 2,7 µm de espesor puede enfriar de 2 a 0,72 K retirando un campo magnético de 1 T.
El último bloque se centra en la síntesis, caracterización y fabricación de películas delgadas de polímeros de coordinación sobre sustratos de interés de materiales que puedan aplicarse en el área de la espintrónica. Se han estudiado nanopartículas diluidas de GdxY1-x(OH)CO3. La dilución del ion Gd3+ en una red diamagnética permite poder controlar el número de espines por partículas, obteniendo buenos tiempo de coherencia (Gd0,001Y0,999(OH)CO3: TM = 0,7 µs y T1 = 30 µs). Se ha estudiado la deposición de las nanopartículas sobre resonadores superconductores mediante la técnica de LB, obteniendo un recubrimiento del 73% de la superficie. Además, también se estudió la deposición de nanopartículas aisladas mediante nanolitografía de dip-pen en nanoconstricciones de resonadores superconductores, donde el campo magnético local es máximo.
Resumen (otro idioma):
Pal. clave: magnetismo ; láminas delgadas ; superficies ; química física
Titulación: Programa de Doctorado en Química Física
Plan(es): Plan 492
Área de conocimiento: Ciencias
Nota: Presentado: 24 07 2024
Nota: Tesis-Univ. Zaragoza, , 2024
Aportación del TFG/M a la Sostenibilidad: Garantizar una educación de calidad inclusiva y equitativa, y promover las oportunidades de aprendizaje permanente para todos.
Fecha de embargo : 2026-07-24
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Registro creado el 2024-10-07, última modificación el 2024-10-07
