Las principales líneas de investigación que se desarrollan dentro del Instituto de Materiales y Nanotecnología están asociadas cada grupo de investigación siendo alguna de ellas compartidas entre varios grupos.
Instituto de Materiales y Nanotecnología
Grupos de investigación
Corrosión y protección de metales: Pasividad y ruptura de la pasividad de metales y aleaciones; recubrimientos protectores; inhibición de la corrosión; caracterización de la corrosión atmosférica.
Técnicas microelectroquímicas: Aplicación de microelectrodos y de técnicas de microscopía electroquímica para la determinación de mecanismos de procesos electroquímicos y de corrosión.
Degradación de biomateriales: Degradación de materiales metálicos para prótesis y desarrollo de recubrimientos protectores.
Electroquímica: Termodinámica y cinética de los procesos electroquímicos, estudios mecanísticos del carácter multietapa de los procesos electroquímicos que tienen lugar en interfases electrificadas. Técnicas electroquímicas.
Electroquímica del medio ambiente: Desarrollo y puesta a punto de métodos electroquímicos para el tratamiento de efluentes urbanos e industriales.
El grupo se constituye en 1999 y ha ido evolucionando desde entonces, centrado inicialmente en células fotovoltaicas, óptica adaptativa y anisotropía óptica, en la actualidad abarca también las áreas de módulos fotovoltaicos y sistemas, así como la integración de energías renovables en redes eléctricas.
Actualmente cuenta con 3 miembros estables y desde el mismo se dirige la participación de la ULL en un proyecto H2020 sobre generación de hidrógeno con energía fotovoltaica, un proyecto Retos para mejorar la eficiencia de módulos fotovoltaicos, varios contratos con empresas del sector energético y se acaba de constituir una empresa spin-off de la ULL (Energy Research & Intelligence Solutions S.L.) a través de un acuerdo de transferencia con la propia universidad.
Medidas de luminiscencia y absorción óptica en materiales, tanto en condiciones ambientales como extremas (presión y temperatura).
Utilización de la espectroscopía láser en diferentes experimentos, tales como medidas ópticas resueltas en tiempo (en el rango de femtosegundos a segundos).
Procesos de conversión de energía a infrarroja a visible («upconversion»). Se realizan este tipo de experimentos para su aplicación en nanomateriales sensores o para aplicaciones en células solares fotovoltaicas.
Utilización de sistemas ópticos de microresonadores para su utilización en aplicaciones ópticas. Utilizando microesferas de vidrio dopadas con iones luminiscentes es posible detectar las resonancias de la luz atrapada en su interior («Whispering Gallery Modes») y caracterizar su desplazamiento en longitudes de onda, en función de parámetros físicos (temperatura, humedad, presión,..), para ser usadas como sensores de gran resolución.
Estudio de propiedades luminiscentes en función de la temperatura y de la presión de metales de transición en complejos orgánicos.
-Caracterización de películas ultradelgadas y nanoestructuradas de biomoléculas.
-Caracterización de monocapas autoesambladas (SAMs) de moléculas orgánicas y bio-orgánicas.
-Caracterización de propiedades mecánicas en la nanoescala de películas delgadas orgánicas y biológicas.
-Recubrimiento de nanopartículas metálicas con material bioactivo.
-La modelización computacional de moléculas orgánicas adsorbidas en sustratos metálicos.
Simulaciones mecanocuánticas mediante métodos de primeros principios (ab initio) de las propiedades estructurales, electrónicas, dinámicas, y elásticas de materiales y nanomateriales de interés técnologico bajo condiciones extremas de alta presión y alta temperatura.
Materiales para una energía limpia y sostenible. Pilas de combustible de óxidos sólidos (SOFC). Pilas de combustible de óxidos sólidos de temperatura intermedia (ITSOFC) con conductores protónicos cerámicos. Fotocatálisis: Producción de hidrógeno con energía solar por hidrólisis del agua (water-splitting).
Electrocatálisis y fotoelectrocatálisis.
Técnicas espectroscópicas para estudios electroquímicos (espectroelectroquímica).
Dispositivos electroquímicos para almacenamiento y producción de energía (pilas de combustible de electrolito polimérico, electrolizadores, baterías, …).
Desarrollo de nanomateriales. Nanopartículas y clústeres metálicos.
Materiales bidimensionales: materiales grafénicos, dicalcogenuros metálicos, MXenes.
Captura electroquímica de CO2.
Sensores electroquímicos.
Correlación estructura cristalina – propiedad física de nuevos materiales multifuncionales con aplicaciones en óptica no lineal, fotónica y fotocatálisis.
Síntesis de estado sólido y crecimiento en solución de microcristales y monocristales polianiónicos de tierras raras (sustitución y dopaje).
Caracterización estructural por difracción: polimorfismo, diagramas y transiciones de fase (ferroicas y reconstructivas), fases inconmensurables, expansión térmica negativa y compresión negativa, estructura local y microestructura.
Caracterización eléctrica mediante espectroscopía dieléctrica: transiciones de fase, pérdidas dieléctricas, conductividad eléctrica, polarónica e iónica.
Caracterización de propiedades no lineales: ferro- y antiferroelectricidad, piezoelectricidad y ferroelasticidad.
Este grupo de investigación se dedica a al diseño, preparación y caracterización de materiales metal-orgánicos prestando especial interés a las propiedades magnéticas, eléctricas y ópticas.
La caracterización que llevamos a cabo consiste en la determinación estructural mediante técnicas de difracción de rayos X tanto en polvo como en monocristal. La caracterización magnética entre las temperaturas 300 – 2 K mediante medidas AC y DC. Tenemos colaboradores capacitados para la caracterización eléctrica mediante medidas de impedancia compleja y colaboramos con grupos de investigación de la sección de física para el estudio de la luminiscencia de materiales.
Síntesis y caracterización espectroscópica de materiales luminiscentes (dopados con iones de tierras raras) y el estudio de procesos de transferencia de energía, en particular, de procesos de conversión de energía infrarroja a visible (“up-conversion”), para su aplicación en amplificadores ópticos en las telecomunicaciones, la generación de luz blanca (RGB) para dispositivos de iluminación, y su aplicación a la mejora de la eficiencia de células solares fotovoltaicas de silicio.
En los últimos años su investigación se ha centrado hacia el campo de la fotoquímica, integrando la nanotecnología con estos procesos fotónicos de conversión de energía infrarroja a visible (“up-conversion”) para la degradación de contaminantes para la purificación de aguas, así como para la obtención de hidrógeno a través de procesos de fotólisis del agua (water-splitting), que se enmarca en el actual campo de investigación conocido como “fotosíntesis artificial”.
Línea de investigación que actualmente se enmarcan en Proyecto MAGEC-REEsearch (“Materiales para una Avanzada Generación de Energía y exploración de tierras raras (REE) en Canarias”) financiado por el Gobierno de Canarias (Programa RIS3) y por el Ministerio de Economía y Competitividad a través de su Programa de Retos I+D . Destacan además la interconexión con otras líneas de investigación complementarias, abarcando los campos de la biología (fotosíntesis artificial y natural), la biomedicina (foto-activación de compuestos anticancerígenos con nanopartículas luminiscentes), la geología (exploración de recursos minerales de tierras raras), y la micro-ingeniería (fabricación de estructuras mediante impresión 3D y novedosas técnicas de “foto-polimerización” y “escritura láser” con nuevas resinas luminiscentes).
El grupo de Investigación Ingeniería de Materiales (2017) nos dedicamos especialmente a la Reutilización y Reciclado de Residuos. Hemos conseguido financiación en convocatorias competitivas del Gobierno Autónomo a través de la Agencia Canaria de Investigación, Innovación y Sociedad de la Información, y de la Fundación CajaCanarias, “Proyecto ECOMATGLASS”, dentro de la línea de aprovechamiento de residuos de vidrio sin circuito de reciclado.
Actualmente se trabaja en:
– Residuos de Impresión 3D, en la actualidad centrados en PLA, produciendo filamento nuevo a partir de residuos (recuperación, triturado, extrusión…) además de su caracterización estructural, mecánica y microscópica,
– Aprovechamiento de residuos vegetales de la industria platanera para la fabricación de vajillas de un solo uso. Pendiente de revisión una protección sobre el método de fabricación.
– Reutilización y aprovechamiento de residuos de vidrio para la fabricación de materiales de construcción.
– Fabricación de composites con residuos textiles.
Podemos realizar caracterización mecánica de materiales (resistencia a tracción, a compresión, a flexión), dureza y microdureza, análisis materialográfico y microscópico.
El grupo de investigación Laboratory of Materials for Chemical Analysis (MAT4LL) surge de la fusión de dos grupos de investigación, uno de Química Analítica y otro de Física (de Ciencias de los Materiales), ambos de la Universidad de La Laguna, Tenerife. La profesora de Química Analítica, la Dra. Verónica Pino, es la investigadora principal del nuevo grupo MAT4LL, que actualmente incluye profesores e investigadores de diferentes disciplinas: Química Analítica, Química Inorgánica y Cristalografía. El grupo ha estado ininterrumpidamente financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad desde el 2013 con la concesión de diferentes proyectos. Desde entonces, el grupo ha publicado conjuntamente más de 84 publicaciones en revistas científicas indexadas en el JCR y 15 capítulos de libro en editoriales internacionales. Además, las investigaciones llevadas a cabo en el grupo han dado lugar a la creación de la empresa spin-off Alisio Chemical Technologies SL con el fin de comercializar la tecnología desarrollada.
El objetivo principal del grupo de investigación MAT4LL es el diseño de nuevos materiales funcionales, que sean medioambientalmente sostenibles, selectivos y eficientes para su uso en métodos analíticos de preparación de muestras para el análisis medioambiental, agroalimentario y bioclínico. El grupo ha adoptado una estrategia multidisciplinar de forma que el equipo de trabajo no solo incluye investigadores del campo de la Química Analítica y de la Física, sino que también incluye colaboradores de otras áreas como Química Orgánica, Química Inorgánica y Parasitología. Los proyectos desarrollados principalmente se centran en el diseño de redes metal-orgánicas, líquidos iónicos y polímeros, así como su caracterización, su incorporación en métodos de microextracción y el estudio de las interacciones entre los materiales y los compuestos de interés para mejorar su diseño. En resumen, la finalidad del grupo de investigación MAT4LL es el desarrollo racional de materiales para todo tipo de aplicaciones en el área de la microextracción analítica: Materials for ALL!.