October 31, 2011

COLOR OF PUMPKINS AND CEMPAZUCHITL FLOWERS

These kinds of images are very representative of these days. In Mexico, it is a tradition to use the flowers of the Tagetes Erecta (Cempazuchitl in Nahuatl language) to dress altars. But maybe the carved pumpkins are more easily identified around the world. In both cases the very distinctive orange color of the flowers and the pumpkins is characteristic of this season.
That orange color comes from the presence of carotenoids in the flowers and in the pumpkins. The Cempazuchitl is full of lutein molecules, instead the pumpkins contains beta-carotene molecules.


Este tipo de imágenes son muy representativas de estos días. En México, es una tradición realizar altares con las flores de la Tagetes Erecta (Cempazuchitl en lengua Náhuatl). Pero tal vez sean las calabazas talladas las que más fácilmente se identifiquen alrededor del mundo. En ambos casos el característico color naranja de las flores y de las calabazas es típico de esta temporada del año.
Ese color anaranjado lo originan la presencia de carotenoides tanto en las flores como en las calabazas. El Cempazuchitl contiene muchas moléculas de luteína, mientras que las calabazas contienen moléculas de beta-caroteno.



Lutein molecule



The structure of these molecules is very similar. In particular, both of them contain a double conjugated bond system, responsible of the orange color. The presence of a double conjugated bond system in the molecules implies that the molecules are almost planar due to sigma bonds along the system, and it also implies that the molecules contain delocalized pi electrons along the double conjugated bonds system. These features allow to determine in a semiquantitative way the optical absorption spectrum of the molecules by means of a simple model of free particles (the pi electrons) constrained to move inside a one-dimensional infinite potential well with length equal to the length of the double conjugated bonds system.    


Beta-carotene molecule
La estructura de estas moléculas es muy similar. En particular, ambas contienen un sistema de enlaces dobles conjugados, responsables del color naranja. La presencia de un sistema de enlaces dobles conjugados en las moléculas implica que las moléculas son prácticamente planas, debido a enlaces sigma a lo largo del sistema, y también implica que las moléculas contienen electrones pi deslocalizados a lo largo del sistema de enlaces dobles conjugados. Estas características permiten determinar de manera semicuantitativa el espectro de absorción óptica de las moléculas por medio de un modelo sencillo de partículas libres (los electrones pi) restringidas a moverse dentro de un pozo de potencial infinito unidimensional con longitud igual a la longitud del sistema de enlaces dobles conjugados.



Lets consider the case of the beta-carotene, its real optical absorption spectrum is like the one shown in the figure. Beta-carotene absorbs the light with wavelengths around 470 nm, it means that beta-carotene preferably absorbs blue light, but the yellow, orange and red light is almost not absorbed by the molecules (the light that is not absorbed by the beta-carotene gives place to the orange color of the pumpkins).






 Consideremos el caso de la molécula de beta-caroteno, su espectro de absorción óptica real es como el que se muestra en la figura. El beta-caroteno absorbe la luz de longitudes de onda cercanas a 470 nm, esto significa que el beta-caroteno absorbe preferentemente luz azul, pero la luz amarilla, naranja y roja prácticamente no es absorbida por las moléculas (la luz que no es absorbida por el beta-caroteno da lugar al color naranja de las calabazas).


Considering that the beta-carotene double conjugated bonds system is formed by 22 carbon atoms (and 22 pi electrons), and that the length of the system is equal to 18.5 angstroms, then the wavelength of light corresponding to the energy necessary to excite one electron from the Highest Ocuppied Molecular Orbital (energy level n=11 - according to the Pauli exclusion principle there are only two pi electrons for each energy level) to the Lowest Unocuppied Molecular Orbital (energy level n=12) is equal to 490 nm. The so calculated value is a good aproximation to the real one, however, the real spectrum does not consist exclusively of only one wavelength because the molecular vibrational and rotational contributions. 


Considerando que el sistema de enlaces dobles conjugados del beta-caroteno está formado por 22 átomos de carbono (y 22 electrones pi), y que la longitud del sistema es igual a 18.5 angstroms, entonces la longitud de onda de la luz correspondiente a la energía necesaria para excitar un electrón del Más Energético de los Orbitales Moleculares Ocupados (nivel de energía n=11 - de acuerdo con el principio de exclusión de Pauli sólo hay dos electrones pi por cada nivel de energía) al Orbital Molecular Desocupado Menos Energético (nivel de energía n=12) es igual a 490 nm. El valor así calculado es una buena aproximación al valor real, sin embargo, el espectro verdadero no consiste exclusivamente de una sóla longitud de onda, debido a las contribuciones vibracionales y rotacionales de las moléculas.


October 28, 2011

SOL-GEL DERIVED PHOTONIC STRUCTURES

"Sol-gel derived photonic structures: fabrication, assessment, and application". A. Chiappini, A. Chiasera, S. Berneschi, C. Armellini, A. Carpentiero, M. Mazzola, E. Moser, S. Varas, G. C. Righini, M. Ferrari. Journal of Sol-Gel Science and Technology. In Press. doi: 10.1007/s10971-011-2556-y  

Sol–gel is a handy, very flexible, and cheap method to fabricate, study, and apply innovative photonic structures. The possibility of starting from molecular precursors and elementary building blocks permits to tailor structures at the molecular level and to create new materials with enhanced performances. Of specific interest for the study of important physical effects as well as for application in light management are confined structures on the nano-micro scale as photonic crystal and planar waveguides. Activation by luminescent species and in particular by rare earth ions allows results in the integrated optics area covering application in sensing, biomedical diagnostic, telecommunication, lightning, and photon management. The present review is focused on some recent results obtained by the authors in Sol–gel photonics. The first part presents colloidal structures including single nano-micro spheres and photonic crystal structures. The second part of the review deals with amorphous and transparent glass–ceramic employed for the fabrication of confined structures in planar format. Some specific application are also reported to highlight the role of sol gel photonics in the development of high performance optical sensors, waveguide lasers, and nanostructured materials.

El método Sol-Gel es un método accesible, económico y muy flexible para fabricar, estudiar y aplicar estructuras fotónicas novedosas. La posibilidad de comenzar desde precursores moleculares y bloques de construcción elementales permite realizar estructuras a la medida a nivel molecular, y crear nuevos materiales con desempeños incrementados. Específicamente para el estudio de efectos físicos importantes así como para la aplicación en el control de luz resulta de interés el confinamiento de nano y microestructuras como cristales fotónicos y guías de onda planas. La activación por medio de especies luminiscentes y en particular por iones de tierras raras ofrece resultados en el área de la óptica integrada, cubriendo aplicaciones de sensores, diagnóstico biomédico, telecomunicaciones, iluminación, y control de fotones. Esta revisión está dedicada a algunos de los resultados recientes obtenidos por autores de Fotónica en Sol-Gel. La primera parte presenta estructuras coloidales que incluyen nano y microesferas aisladas y estructuras tipo cristal fotónico. La segunda parte de la revisión trata de las cerámicas y vidrios transparentes y amorfos utilizados para la fabricación de estructuras confinadas a una geometría plana. Algunas aplicaciones específicas también son reportadas para resaltar el papel que la Fotónica Sol-Gel tiene en el desarrollo de sensores ópticos, láseres de guía de onda y materiales nanoestructurados de alto desempeño.

NONCLASSICAL LIGHT


A free school on Nonclassical Light will be held at UPIITA (National Politechnic Institute - Mexico) the next November 2011. The lectures of the school in 2009 were recorded and the videos can be downloaded from the next link.

En Noviembre 2011, en la unidad UPIITA (Instituto Politécnico Nacional - México), tendrá lugar una escuela gratis sobre Luz No Clásica. Las conferencias de la escuela que se llevó a cabo en el 2009 fueron grabadas y los videos pueden descargarse desde la liga siguiente.

October 27, 2011

NONLINEAR OPTICS RESOURCES


"Nonlinear Optics". E. Garmire. American Journal of Physics 79, 245 (2011). doi: 10.1119/1.3534835

This Resource Letter provides a guide to the literature on nonlinear optics. Books, journals, and websites are introduced that cover the general subject. Journal articles and websites are cited covering the following topics: second-order nonlinearities in transparent media including second-harmonic generation and optical parametric oscillation, third-order and higher nonlinearities, nonlinear refractive index, absorptive nonlinearities such as saturable absorption and multiphoton absorption, and scattering nonlinearities such as stimulated Raman scattering and stimulated Brillouin scattering. Steady-state and transient phenomena, fiber optics, solitons, nonlinear wave mixing, optical phase conjugation, nonlinear spectroscopy, and multiphoton microscopy are all outlined.

Esta Carta de Recursos proporciona una guía para la literatura referente a la óptica no lineal. Se presentan libros, revistas científicas y sitios web que cubren el tema en general. Los sitios web y los artículos de revistas científicas que se citan cubren los siguientes temas: no linealidades de segundo orden en medios transparentes, incluyendo generación de segundo armónico y oscilaciones paramétricas, no linealidades de tercer orden y mayores, índice de refracción no lineal, absorción óptica no lineal tal como absorción saturable y absorción multifotónica, y esparcimiento no lineal tal como esparcimiento Raman estimulado y esparcimiento Brillouin estimulado. También se consideran los fenómenos estacionarios y transitorios, las fibras ópticas, los solitones, el mezclado de ondas no lineal, la conjugación de fase óptica, la espectroscopia no lineal, y la microscopia multifotónica.

ERASMUS MUNDUS MSc IN PHOTONICS

Leading research and educational institutions in Europe are collaborating to offer a joint European (Erasmus Mundus) Master of Science program in Photonics, providing a top-quality education in all aspects of photonics. The master programme has a duration of two years (120 ECTS points), with a fixed mobility track in the first three semesters and a broad range of choice for the fourth semester, dedicated to the master thesis. 

Instituciones educativas y de investigación líderes en Europa están colaborando para ofrecer juntos un programa Europeo (Erasmus Mundus) de Maestría en Ciencias (Fotónica), proporcionando una formación de la más alta calidad en todos los aspectos de la Fotónica. El programa de Maestría tiene una duración de dos años (120 puntos ECTS), con una estrategia de movilidad preestablecida en los tres primeros semestres y un amplio espectro de posibilidades de movilidad para el cuarto semestre, que está dedicado a la tesis de Maestría.

October 26, 2011

THERMAL INSULATING PROPERTIES OF AEROGELS


Video made by Discovery Networks where the amazing thermal insulating properties of aerogels are clearly put in evidence.

Video realizado por Discovery Networks donde las impresionantes propiedades de aislamiento térmico de los aerogeles son puestas en clara evidencia.

SELF-ASSEMBLY FOR NANOSCIENCES

Next October 27, at the Physics Institute of the National Autonomus University of Mexico, Dr. Raúl Esquivel-Sirvent will give a talk about Self-assembly for Nanosciences.

El próximo Octubre 27, en el Instituto de Física de la Universidad Nacional Autónoma de México, el Dr. Raúl Esquivel-Sirvent dará una charla acerca de Autoensamblaje para Nanociencias.

October 25, 2011

MOLMAT 2012


BREAST CANCER


October 2011 is the Breast Cancer Awareness Month and the scientists working on Sol-Gel, Photonics and Nanoscience have a lot to do with.

Octubre 2011 es el Mes Contra el Cancer de Mama, y los científicos que trabajan en Sol-Gel, Fotónica y Nanociencia tienen mucho que ver.




October 24, 2011

OPTOELECTRONICS, THE NEW INFORMATION AGE: EXPLOITING THE BEST OF ELECTRONICS AND PHOTONICS


Talk about Optoelectronics given by Prof. Larry Dalton from the Department of Chemistry of the University of Washington (USA).

Plática acerca de la Optoelectrónica impartida por el Prof. Larry Dalton, del Departamento de Química de la Universidad de Washington (EUA).

ICFO JOB OPENINGS FELLOWSHIPS

 
The Institute of Photonic Sciences (ICFO - Barcelona, Spain) has oppened some job fellowships for group leaders, postdoctoral researchers and PhD students in Photonics.

El Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO - Barcelona, España) ha abierto algunas posiciones en el área de la Fotónica para líderes de grupo, investigadores postdoctorales y estudiantes de doctorado.

October 21, 2011

LIQUID CRYSTALS OF AQUEOUS, GIANT GRAPHENE OXIDE FLAKES

"Liquid crystals of aqueous, giant graphene oxide flakes". B. Dan, N. Behabtu, A. Martínez, J. S. Evans, D. V. Kosynkin, J. M. Tour, M. Pasquali, I. I. Smalyukh. Soft Matter. In press (2011). doi: 10.1039/C1SM06418E

We report the observation of liquid crystals formed by giant graphene oxide flakes (aspect ratio above 10 000) suspended in water. As their concentration increases, the flakes undergo transitions from an isotropic dispersion to a biphasic system and then to a discotic nematic liquid crystal. The gel-like liquid crystal displays an unusual defect-free uniform director alignment over hundred of micrometers. We characterize the nematic order parameter, optical birefringence and elastic properties of this novel mesomorphic system.

Reportamos la observación de cristales líquidos formados por hojuelas gigantes de óxido de grafeno suspendidas en agua (la relación entre anchura y altura de las hojuelas es superior a 10 000). Conforme la concentración se incrementa, las hojuelas experimentan transiciones que ocurren primero de una dispersión isotrópica a un sistema bifásico y después a un cristal líquido nemático discótico. El alineamineto del director del cristal líquido tipo gel muestra una inusual uniformidad libre de defectos sobre cientos de micrómetros. Caracterizamos el parámetro de orden nemático, la birrefringencia óptica y las propiedades elásticas de este novedoso sistema mesomórfico.

PETER GRÜNBERG AT THE NATIONAL AUTONOMUS UNIVERSITY OF MEXICO

Today, at the Physics Institute of the National Autonomus University of Mexico, Prof. Peter Grünberg will give a talk about The quest for energy and sustainability of resources. Prof. Peter Grünberg was awarded in 2007 with the Nobel Prize in Physics due to "the discovery of Giant Magnetoresistance", which has boosted the development of the spintronics.




El día de hoy, en el Instituto de Física de la Universidad Nacional Autónoma de México, el Prof. Peter Grünberg dará una plática acerca de La búsqueda de energía y la sostenibilidad de recursos. El Prof. Peter Grünberg fue premiado en el 2007 con el Premio Nobel en Física debido al "descubrimiento de la Magnetorresistencia Gigante", lo cual ha impulsado el desarrollo de la espintrónica.

Tal vez el artículo más citado acerca de materiales sol-gel con Magnetorresistencia Gigante sea:  "Giant Magnetoresistance in fine particle of La0.67Ca0.33MnO3 synthesized at low temperatures". R. D. Sánchez, J. Rivas, C. Vázquez-Vázquez, A. López-Quintela, M. T. Causa, M. Tovar, S. Oseroff. Applied Physics Letters 68, 134 (1996). Y tal vez el artículo más reciente sobre espintrónica en materiales sol-gel sea: "Spin-on spintronics: Ultrafast electron spin dynamics in ZnO and Zn(1-x)Co(x)O sol-gel films". K. M. Whitaker, M. Raskin, G. Kiliani, K. Beha, S. T. Ochsenbein, N. Janssen, M. Fonin, U. Rüdiger, A. Leitenstorfer, D. R. Gamelin, R. Bratschitsch. Nanoletters 11, 3355 (2011). doi: 10.1021/nl201736p

October 20, 2011

NANOPHOTONICS: TRENDS AND OPPORTUNITIES


The Nanophotonics Europe Association published a foresight report which examines the trends and opportunities of nanophotonics science. The report establishes as priority the research about:
  • Nanoscale Quantum Optics
  • All Optical Routing
  • Plasmonics for Enhanced Magentic Storage
  • Diagnosis, Therapy and Drug Delivery using Light
  • Nanoscale Imaging
  • Chemical and Biological Sensors at the Molecular Scale
  • NanoTagging
  • Manipulation of Light Distribution at the Nanoscale (1. Optimising emission efficiency, 2. Optimising light absorption)
  • New Processing Techniques for Prototyping (1. 3D direct laser writing lithography, 2. Nanoimprint lithography, 3. Self-assembly of nanoparticles)
  • Nanophotonic Materials with Tailored Optical Properties (1. Metamaterials as broadband waveplates in the infrared, 2. Infrared absorber applications, 3. Nonlinear and switchable metamaterials, 4. Optical filters using nanostructures, 5. Graphene photonics)

La Asociación Europea de Nanofotónica publicó un reporte prospectivo que analiza las tendencias y oportunidades de la ciencia nanofotónica. El reporte establece como prioridad la investigación sobre:
  • Óptica Cuántica en Nanoescala
  • Ruteadores Completamente Ópticos
  • Plasmónica para el Incremento de Almacenamiento Magnético
  • Diagnóstico, Terapia y Liberación de Fármacos usando Luz
  • Toma de Imágenes en Nanoescala
  • Sensores Químicos y Biológicos en Escala Molecular
  • NanoEtiquetado
  • Manipulación de la Distribución de Luz en Nanoescala (1. Optimización de la eficiencia de emisión, 2. Optimización de la absorción de luz)
  • Nuevas Técnicas de Procesado para Prototipos (1. Litografía 3D mediante escritura directa con laser, 2. Litografía mediante nanoimpresiones, 3. Autoensamblado de nanopartículas)
  • Materiales Nanofotónicos con Propiedades Ópticas a la Medida (1. Metamateriales como retardadores de onda en el infrarrojo, 2. Aplicaciones de absorbedores infrarrojos, 3. Metamateriales no lineales y conmutables, 4. Filtros ópticos usando nanoestructuras, 5. Fotónica con grafeno)

ERC OPEN CALLS

The European Research Council, through the IDEAS program, has opened some funding calls for junior and senior researchers from all around the world. The proposals are evaluated exclusively in terms of the proposed research, without any other kind of restrictions than the project itself.

El Consejo Europeo de Investigación, a través del programa IDEAS, ha emitido convocatorias de apoyo económico a jóvenes investigadores y a investigadores ya establecidos de todo el mundo. Las propuestas son evaluadas considerando exclusivamente la investigación propuesta, sin ningún otro tipo de restricciones que no sea el proyecto mismo.

October 19, 2011

HOW SUGAR, 3D BATTERIES AND OTHER BREAKTHROUGHS CAN POWER OUR FUTURE


Professor Bruce S. Dunn from the UCLA's Department of Materials Science and Engineering (USA) explains some of his research on the design of new materials for their use as alternative sources of energy. Many of those materials are synthesized by the sol-gel method.

El Profesor Bruce S. Dunn del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la UCLA (EUA) explica algo de su trabajo de investigación en el diseño de nuevos materiales para su uso como fuentes de energía alternativa. Muchos de esos materiales son sintetizados por el método sol-gel.

Translation to Spanish:

Bruce Dunn: Soy Bruce Dunn, Profesor de Ciencia de Materiales en la Universidad de California Los Angeles (UCLA). El trabajo que realizamos está relacionado con nuevos materiales: baterias, celdas de combustible, capacitores; diseñados para que tengan propiedades que nunca nadie antes ha logrado.

Bruce Dunn: Este es un ejemplo de una de nuestras baterías tridimensionales. Esta batería es capaz de proporcionar casi tanta potencia como una pila AA. Tomamos como referencia la geometría de los interruptores de las baterías tradicionales, que usualmente es bidimensional, y la rediseñamos en tres dimensiones. Si uno requiere almacenar más energía en volumenes más pequeños ..... ¿cómo se logra? Conforme las baterías se vuelven más pequeñas, los teléfonos celulares pueden ser también más pequeños, y las computadoras portátiles pueden ser más delgadas. Las fuentes de poder son las que determinan el tamaño y en gran medida también van a determinar lo que suceda con las fuentes de energía alternativa.

Bruce Dunn: En los años inmediatos tenemos la oportunidad de impactar en la manera en que consumimos los combustibles fósiles. Ayudamos a la economía, ayudamos a las políticas mundiales y mejoramos el medio ambiente. Es un efecto triple, las tres cosas las mejoramos a un mismo tiempo.

Student: Bienvenido a nuestro laboratorio!

Bruce Dunn: Aquí la idea es usar azúcar como combustible. Y usando la maquinaria propia de la naturaleza extraer energía.
Student: "Azúcar UCLA", muy barata, la pueden obtener gratis! Se pone dentro con una enzima llamada Glucosa Oxidasa. El voltaje empieza a cambiar y después toma valores más altos y más altos.
Bruce Dunn: Esto es lo que llamamos una "celda de combustible biológica".

Bruce Dunn: El combustible no es el Hidrógeno. El combustible es el azúcar. 

Student: Posiblemente podamos imaginar un teléfono celular al que sólo se le tenga que poner azúcar para recargarlo, o tal vez una fuente de combustible para marcapasos que se ponen en operación ante distintos niveles de azúcar en la sangre.

Bruce Dunn: Lo importante, por supuesto, es que las universidades son muy buenas formando estudiantes, ellos son las personas que salen y fundan empresas del sector energético. Ellos son las personas que salen y aportan magníficas contribuciones.

Bruce Dunn: Soy muy optimista respecto del futuro. Yo sé que este tipo de soluciones, que son sostenibles y con bajas trazas de carbono, están a nuestro alcance y me veo formando parte de ese futuro.

GREEN CHEMISTRY AND OLEFIN METATHESIS


As part of the activities of the International Year of Chemistry 2011, the next October 24, 2011 Professor Robert H. Grubbs, from the California Institute of Technology and Chemistry Nobel Prize, will give a talk at the Chemistry Faculty of the National Autonomus University of Mexico about Green Chemistry and Olefin Metathesis.

In 2009, Niki Baccile, Florence Babonneau, Bejoy Thomas and Thibaud Coradin from UPMC Univ Paris 6 published an interesting paper about the perspectives and the limitations for the development of a "greener" sol-gel chemistry.

Como parte de las actividades del Año Internacional de la Química 2011, el 24 de Octubre de 2011, el Profesor Robert H. Grubbs, del Instituto Tecnológico de California y Premio Nobel de Química, dará una plática acerca de La Química Verde y la Metatesis de Olefinas.

En el año 2009, Niki Baccile, Florence Babonneau, Bejoy Thomas y Thibaud Coradin, del UPMC Univ Paris 6, publicaron un artículo interesante acerca de las perspectivas y las limitaciones para el desarrollo de una química sol-gel "más verde".

October 18, 2011

SHAKEN, NOT STIRRED


"Shaken, not stirred: Collapsing a peptoid monolayer to produce free-floating, stable nanosheets". B. Sanii, R. Kudirka, A. Cho, N. Venkateswaran, G. K. Olivier, A. M. Olson, H. Tran, R. M. Harada, L. Tan, R. N. Zuckermann. Journal of the American Chemical Society. In Press (2011). doi: 10.1021/ja206199d

Two dimensional nanomaterials play a critical role in biology (e.g., lipid bilayers) and electronics (e.g., graphene) but are difficult to directly synthesize with a high level of precision. Peptoid nanosheet bilayers are a versatile synthetic platform for constructing multifunctional, precisely ordered two-dimensional nanostructures. Here we show that nanosheet formation occurs through an unusual monolayer intermediate at the air-water interface. Lateral compression of a self-assembled peptoid monolayer beyond a critical collapse pressure results in the irreversible production of nanosheets. An unusual thermodynamic cycle is employed on a preparative scale, where mechanical energy is used to buckle an intermediate monolayer into a more stable nanosheet. Detailed physical studies of the monolayer-compression mechanism revealed a simple preparative technique to produce nanosheets in 95% overall yield by cyclical monolayer compressions in a rotating closed vial. Compression of monolayers into stable, free-floating products may be a general and preparative approach to access 2D nanomaterials.

Los nanomateriales bidimensionales realizan funciones críticas en la biología (e.g., bicapas de lípidos) y en la electrónica (e.g., grafeno), pero es difícil sintetizarlos directamente con una alta precisión. Las nanoláminas de bicapas de peptoides son una plataforma versátil para la elaboración de nanoestructuras bidimensionales multifuncionales y ordenadas con precisión. Aquí mostramos la formación de nanoláminas a través de una monocapa intermediaria poco usual en la interface aire-agua. La compresión lateral, de una monocapa autoensamblada de peptoides, más allá de una presión de colapso crítica, da lugar a una producción irreversible de nanoláminas. Un ciclo termodinámico poco usual es empleado a escala de preparación, donde la energía es usada para inducir que la monocapa intermediaria se convierta en una nanolámina más estable. Estudios físicos detallados acerca del mecanismo compresión-monocapa muestran una técnica sencilla de preparación que permite obtener nanoláminas con un rendimiento total del 95% por medio de compresiones cíclicas de las monocapas en frascos rotatorios cerrados. La compresión de las monocapas para la obtención de productos no agregados y estables puede resultar una estrategia general de preparación de nanomateriales 2D.

JOB OFFER FOR A SOL-GEL CHEMIST

A full-time job as sol-gel formulations chemist is offered by a company established at San Jose, California (USA). More information is available at the website of the International Sol-Gel Society.

Un trabajo de tiempo completo, como químico de formulaciones sol-gel, es ofrecido por una compañía establecida en San José, California (EUA). Más información está disponible en el sitio web de la International Sol-Gel Society.



October 17, 2011

NANOPARTICLE SUPERLATTICE ENGINEERING WITH DNA

 
Crystalline lattices comprising gold nanoparticles and DNA linkers
(figure from physicsworld.com)

"Nanoparticle superlattice engineering with DNA". R. J. Macfarlane, B. Lee, M. R. Jones, N. Harris, G. C. Schatz, C. A. Mirkin. Science 334, 204 (2011). doi: 10.1126/science.1210493

A current limitation in nanoparticle superlattice engineering is that the identities of the particles being assembled often determine the structures that can be synthtesized. Therefore, specific crystallographic symmetries or lattice parameters can only be achieved using specific nanoparticles as building blocks (and viceversa). We present six design rules that can be used to deliberately prepare nine distinct colloidal crystal structures, with control over lattice parameters on the 25- to 150-nanometer length scale. These design rules outline a strategy to independently adjust each of the relevant crystallographyc parameters, including particle size (5 to 60 nanometers), periodicity, and interparticle distance. As such, this work represents an advance in synthesizing tailorable macroscale architectures comprising nanoscale materials in a predictable fashion.

Una limitación común en la ingeniería de superestructuras de nanopartículas es que las características propias de cada partícula que está siendo ensamblada comúnmente determinan las estructuras que pueden ser sintetizadas. Así, en específico, ciertas simetrías cristalográficas o ciertos parámetros de red pueden ser obtenidos usando nanopartículas específicas como bloques de construcción ("building blocks") (y viceversa). Presentamos seis reglas de diseño que pueden ser usadas deliberadamente para preparar nueve distintas estructuras cristalinas coloidales, con un control sobre los parámetros de red con dimensiones nanométricas que van entre los 25 y los 150 nanómetros. Estas reglas de diseño proponen una estrategia para ajustar cada uno de los parámetros cristalográficos relevantes de manera independiente, incluyendo el tamaño de las partículas (de 5 a 60 nanómetros), periodicidad, y la distancia entre partículas. De esta manera, este trabajo representa un avance en la síntesis reproducible de "macroarquitecturas a la medida" a partir de nanomateriales. 

LABORAL PERSEPECTIVES ON OPTICS AND PHOTONICS


Recently, the SPIE published a document in its website about the laboral situation of people working in optics and photonics around the world. The document compares salaries corresponding to different activities and regions.

Recientemente la SPIE publicó un documento en su sitio web acerca de la situación laboral de la gente que trabaja en óptica y fotónica alrededor del mundo. El documento compara los salarios que corresponden a diversas actividades y regiones.

October 14, 2011

DEGRADATION AND RECOVERY OF THE OPTICAL PROPERTIES OF Rh6G IN AMORPHOUS AND NANOSTRUCTURED SiO2 FILMS


The image corresponds to the poster presented by Karla A. Ortiz-Soto during the LIV National Physics Congress (Merida, Mexico). The poster contents are some results of the Karla's undergraduate work. Very soon Karla will be writing here more details of her work.

La imagen corresponde al cartel presentado por Karla A. Ortiz-Soto durante el LIV Congreso Nacional de Física (Mérida, México). El contenido del cartel corresponde a algunos resultados del trabajo de licenciatura de Karla. Muy pronto Karla estará escribiendo aquí más detalles de su trabajo.

October 12, 2011

MIRAGE EFFECT FROM THERMALLY MODULATED TRANSPARENT CARBON NANOTUBE SHEETS


"Mirage effect from thermally modulated transparent carbon nanotube sheets". A. E. Aliev, Y. N. Gartstein, R. H. Baughman. Nanotechnology 22, 435704 (2011).

Abstract: The single-beam mirage effect, also known as photothermal deflection, is studied using a free-standing, highly aligned carbon nanotube aerogel sheet as the heat source. The extremely low thermal capacitance and high heat transfer ability of these transparent forest-drawn carbon nanotube sheets enables high frequency modulation of sheet temperature over an enormous temperature range, thereby providing a sharp, rapidly changing gradient of refractive index in the surrounding liquid or gas. The advantages of temperature modulation using carbon nanotube sheets are multiple: in inert gases the temperature can reach >2500 K; the obtained frequency range for photothermal modulation is around 100 kHz in gases and over 100 Hz in high refractive index liquids; and the heat source is transparent for optical and acoustical waves. Unlike for conventional heat sources for photothermal deflection, the intensity and phase of the thermally modulated beam component linearly depends upon the beam-to-sheet separation over a wide range of distances. This aspect enables convenient measurements of accurate values for thermal diffusivity and the temperature dependence of refractive index for both liquids and gases. The remarkable performance of nanotube sheets suggests possible applications as photo-deflectors and for switchable invisibility cloaks, and provides useful insights into their use as thermoacoustic projectors and sonar. Visibility cloaking is demonstrated in a liquid.

Resumen: El efecto de espejismo de un haz, también conocido refracción fototérmica, es estudiado usando una lámina de aerogel con nanotubos de carbono independientes altamente alineados como fuente de calor. La extremadamente baja capacidad térmica y la alta habilidad de transferir calor de estas láminas de nanotubos de carbono ordenados permite la modulación de la temperatura de la lámina a altas frecuencias, en un amplio intervalo de temperaturas, propiciando un cambio preciso y rápido del gradiente de índice de refracción en el gas o en el líquido que le rodea. Las ventajas de la modulación térmica usando láminas de nanotubos de carbono son varias: en los gases inertes las temperaturas pueden alcanzár más de 2500 K, el intervalo de frecuencias obtenido para la modulación fototérmica está alrededor de 100 kHz en gases y por encima de los 100 Hz en líquidos con alto índice de refracción, y la fuente de calor es transparente a las ondas ópticas y acústicas. A diferencia de las fuentes de calor convencionales para la refracción fototérmica, la intensidad y la fase de la componente del haz que es térmicamente modulado depende linealmente de la separación entre el haz y la lámina sobre un amplio intervalo de distancias. Esta situación permite la medición de valores precisos de la dependencia del índice de refracción con la difusividad térmica y la temperatura tanto para líquidos como para gases. El destacado desempeño de las láminas de nanotubos sugiere posibles aplicaciones como foto-desviadores de luz y capas de invisibilidad reversibles, además de aumentar la comprensión en el uso de proyectores termoacústicos y del sonar. El uso como capa de invisibilidad se demuestra en un líquido.

GENERAL HYDROPHOBIC INTERACTION POTENTIAL FOR SURFACTANT/LIPID BILAYERS


"General hydrophobic interaction potential for surfactant/lipid bilayers from direct force measurements between light-modulated bilayers". S. H. Donaldson Jr., C. T. Lee, B. F. Chmelka, J. N. Israelachvili. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA 108, 15699 (2011).

Abstract: We establish and quantify correlations among the molecular structures, interaction forces, and physical processes associated with light-responsive self-assembled surfactant monolayers or bilayers at interfaces. Using the surface forces apparatus (SFA), the interaction forces between adsorbed monolayers and bilayers of an azobenzene-functionalized surfactant can be drastically and controllably altered by light-induced conversion of trans and cis molecular conformations. These reversible conformation changes affect significantly the shape of the molecules, especially in the hydrophobic region, which induces dramatic transformations of molecular packing in self-assembled structures, causing corresponding modulation of electrostatic double layer, steric hydration, and hydrophobic interactions. For bilayers, the isomerization from trans to cis exposes more hydrophobic groups, making the cis bilayers more hydrophobic, which lowers the activation energy barrier for (hemi)fusion. A quantitative and general model is derived for the interaction potential of charged bilayers that includes the electrostatic double-layer force of the Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek theory, attractive hydrophobic interactions, and repulsive steric-hydration forces. The model quantitatively accounts for the elastic strains, deformations, lon-range forces, energy maxima, adhesion minima, as well as the instability (when it exists) as two bilayers breakthrough and (hemi)fuse. These results have several important implications, including quantitative and qualitative understanding of the hydrophobic interaction, which is furthermore shown to be a nonadditive interaction.

Resumen: Establecemos y cuantificamos correlaciones entre estructuras moleculares, fuerzas de interacción y procesos físicos asociados con monocapas o bicapas de tensoactivos fotosensibles autoensamblados en interfases. Usando el aparato de fuerzas superficiales (SFA), las fuerzas de interacción entre monocapas y bicapas adsorbidas, de tensoactivos funcionalizados con azobencenos, pueden ser alteradas drásticamente y de manera controlada por medio de una conversión inducida por luz de las conformaciones moleculares trans y cis. Estos cambios reversibles de conformación afectan significativamente la forma de las moléculas, especialmente en la región hidrofóbica, lo cual induce transformaciones dramáticas en el empaquetamiento molecular de estructuras autoensambladas, provocando la correspondiente modulación de bicapas electrostáticas, hidración estérica, e interacciones hidrofóbicas. Para las bicapas, la isomerización de trans a cis expone más grupos hidrofóbicos, haciendo de las bicapas cis aún más hidrofóbicas, lo cual disminuye la barrera de energía de activación para la (hemi)fusión. Un modelo cuantitativo y general se deduce para el potencial de interacción de bicapas cargadas, el cual incluye la fuerza electrostática de doble capa de la teoría de Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek, interacciones hidrofóbicas de atracción y fuerzas repulsivas de hidración estérica. El modelo considera cuantitativamente las tensiones elásticas, las deformaciones, las fuerzas de largo alcance, los máximos de energía, los mínimos de adhesión, así como la inestabilidad (cuando ésta existe) de cuando dos bicapas se deshacen y se (hemi)fusionan. Estos resultados tienen varias implicaciones importantes, incluyendo el entendimiento cualitativo y cuantitativo de las interacciones hidrofóbicas, que además mostramos que no se tratan de interacciones aditivas.

October 11, 2011

SERS AND SURFACE PLASMONS NEAR THE EDGE OF A METALLIC NANOPARTICLE

Alí Angulo (Physics Institute, UNAM) will give a talk about SERS and surface plasmons near the edge of a metallic nanoparticle based on the work he does as part of his Master in Science (Physics). The talk will take place in the room 136 of the Physics Institute (UNAM), the next October 13, 2011 at 12:45.

Alí Angulo (Instituto de Física, UNAM) dará una charla acerca de SERS y plasmones de superficie en las cercanías de la arista de una nanopartícula metálica, basada en el trabajo que realiza como parte de su Maestría en Ciencias (Física). La charla tendrá lugar en el salón 136 del Instituto de Física (UNAM) el próximo 13 de Octubre de 2011 a las 12:45.

NANAX 5

October 10, 2011

SCIENCE AND INNOVATION WEEK 2011 AT MEXICO CITY

LIGHT CONCENTRATION AT THE NANOMETER SCALE


Video made by the Journal of Physical Chemistry Letters with the collaboration of Professors Javier García de Abajo (CSIC, Madrid, Spain), Luis Liz-Marzán (University of Vigo, Spain) and Ramón Álvarez-Puebla (University of Vigo, Spain).

Video realizado por el Journal of Physical Chemistry Letters con la colaboración de los Profesores Javier García de Abajo (CSIC, Madrid, España), Luis Liz-Marzán (Universidad de Vigo, España) y Ramón Álvarez-Puebla (Universidad de Vigo, España).

Translation to Spanish:

Prof. Javier García de Abajo: Uno de los principales propósitos de la Nanofotónica, en el nuevo campo emergente de la Plasmónica, es manipular luz en distancias muy pequeñas (del orden de nanómetros) como ocurre en la separación entre nanopartículas y superficies metálicas para aplicaciones de biosensores. Un ejemplo prototípico de esto es lo que ocurre en la separación entre dos nanopartículas metálicas, donde la luz puede ser concentrada y amplificada. Ésto mismo sucede en la separación existente entre una nanopartícula y una superficie metálica.

Prof. Luis Liz-Marzán: La amplificación de la luz en la escala de nanómetros no sólo puede deberse a las separaciones nanométricas entre partículas, sino que también puede deberse a la morfología de las partículas, por ejemplo cuando se tienen puntas agudas en las nanopartículas la amplificación de la luz puede aumentar notablemente. Nosotros hemos diseñado un prototipo en el que combinamos ambas situaciones, ensamblando nanoestrellas de oro con una superficie plana de oro; para lograr un sistema así se requiere depositar una monocapa autoensamblada de moléculas espaciadoras así como algunas moléculas con ditioles, a las que se pueden ligar directamente las nanoestrellas con la superficie de oro. La idea es que estas moléculas que están ligando ambos sistemas tengan una alta sección eficaz de dispersión Raman, de tal manera que cuando se excitan los modos plasmónicos se obtiene una amplificación muy grande de la señal Raman de estas moléculas.

Dr. Ramón Álvarez-Puebla: Con este sistema somos capaces de incrementar la señal Raman de una molécula dada en alrededor de diez órdenes de magnitud con respecto a la señal Raman de la misma molécula "en bulto". Ésto significa que se puede medir el espectro de solamente una molécula con sólo una partícula.

Prof. Javier García de Abajo: Ésto demuestra un completo control del aumento de la señal SERS (Surface Enhanced Raman Scattering) para una sóla molécula y una sóla partícula, así como el control de la luz a nanoescala. ¡Bien hecho!

October 7, 2011

2011 MRS FALL MEETING

SUMMER SCHOLARSHIPS IN BRAZIL


Brazilian scientific scholarships of two months for caribbean and latin american undergraduate students.

Becas científicas brasileñas de dos meses para estudiantes de licenciatura latinoamericanos y del caribe.

TNT 2011

October 5, 2011

NANOMEX 2011


NOBEL PRIZES 2011


In these days the 2011 Nobel Prizes for Physics and Chemistry were announced. The award in Physics was "for the discovery of the accelerating expansion of the Universe through observations of distant supernovae". The award in Chemistry was "for the discovery of quasicrystals". After doing a fast track among the sol-gel published papers, I was able to find only two papers directly related to the awards topics, both of them are about quasicrystals.

 
En estos días fueron anunciados los Premios Nobel 2011 para Física y Química. El premio en Física fue "para el descubrimiento de la expansión acelerada del Universo a partir de observaciones de supernovas distantes". El premio en Química fue "para el descubrimiento de los cuasicristales". Después de realizar una búsqueda rápida entre los artículos publicados en sol-gel, sólo hallé dos trabajos directamente relacionados con los temas de los premios, ambos trabajos son acerca de cuasicristales.

"Photoinduced structural changes in poly(4-vinyl pyridine): a luminescence study". E. Vaganova, G. Meshulam, Z. Kotler, M. Rozenberg, S. Yitzchaik. Journal of Fluorescence 10, 81 (2000).

"Synthesis of nanometre-sized quasi-crystals in the Al-Cu-Fe system by the sol-gel technique". A. Chatterjee, A. K. Giri, D. Das, D. Chakravorty. Journal of Materials Science Letters 11, 518 (1992).

October 4, 2011

SECOND HARMONIC GENERATION IN HYBRID NANOSTRUCTURED SiO2 SOL-GEL FILMS


 Last month R. O. Torres-Mendieta approved successfully his undergraduate exam to obtain the Physicist title by the Science Faculty of the Universidad Nacional Autónoma de México. The poster in the image contains some of the content of his thesis. In the next days he will publish in this blog more information about his work. CONGRATULATIONS OMAR!

El mes pasado R. O. Torres-Mendieta aprobó satisfactoriamente su examen de licenciatura para obtener el título de Físico por la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional Autónoma de México. El poster de la imagen contiene algo del contenido de su tesis. En los siguientes días él publicará en este blog más información acerca de su trabajo. FELICIDADES OMAR!

MATERIALS SYNTHESIS SCHOOL: SOL-GEL METHODS


5th. Materials Synthesis School: Sol-Gel methods (September 26 - October 7, 2011. Buenos Aires, Argentina).

5a. Escuela de Síntesis de Materiales: Procesos Sol-Gel (Septiembre 26 - Octubre 7, 2011. Buenos Aires, Argentina).

October 3, 2011

POLYMAT 2011

OPTICAL AND PHOTONIC GLASSES


Serie of lectures about Optical and Photonic Glasses given in 2005 at the International Materials Institute for New Functionality in Glass  (Lehigh University, USA) by Professor Rui M. Almeida from Departamento de Engenharia de Materiais (Technical University of Lisbon, Portugal).

Serie de conferencias impartidas en 2005 acerca de Vidrios Ópticos y Fotónicos en el Instituto Internacional de Materiales para Nuevas Funcionalidades en Vidrio (Universidad de Lehigh, EUA) por el Profesor Rui M. Almeida del Departamento de Ingeniería de Materiales (Universidad Técnica de Lisboa, Portugal).