Doctorado
  1. Química inorgánica  1.1. Química de coordinación  1.1.1. Teoría del campo de ligandos  1.1.2. Teoría del campo de cristales  1.1.3. Teoría del Orbital Molecular para Compuestos de Coordinación  1.1.4. Estabilidad de los compuestos de coordinación  1.1.5. Espectros electrónicos de compuestos de coordinación  1.1.6. Isomería en Compuestos de Coordinación  1.1.7. Cinética y mecanismo de reacciones de coordinación  1.2. Química Organometálica  1.2.1. Carbonilos Metálicos  1.2.2. Alquilo y arilo metálico  1.2.3. Carbenos de Fischer y Schrock  1.2.4. Añadido Oxidativo y Eliminación Reductiva  1.2.5. Hidruros Metálicos  1.2.6. Catalysis por compuestos organometálicos  1.2.7. Metalocénicos y Complejos Sandwich  1.2.8. CH activation  1.3. Química del estado sólido  1.3.1. Estructuras y redes cristalinas  1.3.2. Teoría de bandas y propiedades eléctricas  1.3.3. Defectos en el cristal  1.3.4. Síntesis de materiales en estado sólido  1.3.5. Propiedades magnéticas y ópticas de los sólidos  1.3.6. Superconductividad  1.3.7. Ionics de estado sólido  1.4. Química bio-inorgánica  1.4.1. Metaloproteínas y enzimas  1.4.2. Transporte y almacenamiento de iones metálicos  1.4.3. El papel de los metales en la medicina  1.4.4. Catalización bioinspirada  1.4.5. Interacciones Metal-ADN  1.4.6. Complejos metálicos en la ciencia médica  1.5. Lantánidos y actínidos  1.5.1. Configuración electrónica y estados de oxidación en lantánidos y actínidos  1.5.2. Propiedades Espectrales y Magnéticas en Lantánidos y Actínidos  1.5.3. Separación y Extracción de Lantánidos y Actínidos  1.5.4. Química de coordinación de los elementos del bloque f  1.6. Main Group Chemistry  1.6.1. Química de los compuestos de boro  1.6.2. Química de los compuestos de silicio y germanio  1.6.3. Química de los Compuestos de Fósforo y Azufre  1.6.4. Química organosilícica  1.6.5. Química de Gases Nobles
  2. Química orgánica  2.1. Mecanismo de reacción  2.1.1. Reacciones de sustitución nucleofílica  2.1.2. Reacciones de adición y sustitución electrofílica  2.1.3. Reacciones de eliminación  2.1.4. Reacciones de reordenamiento  2.1.5. Reacciones radicales  2.1.6. Reacciones Pericíclicas  2.1.7. Reacciones fotoquímicas  2.2. Estereoscópico  2.2.1. Quiralidad y actividad óptica  2.2.2. Análisis estructural  2.2.3. Efectos estereolectrónicos  2.2.4. Síntesis asimétrica  2.2.5. Estereoquímica dinámica  2.3. Química Organometálica en la Síntesis Orgánica  2.3.1. Reactivos de organolitio y organomagnesio  2.3.2. Reacciones de acoplamiento catalizadas por metales de transición  2.3.3. Reacciones catalizadas por paladio  2.3.4. Metátesis de olefinas  2.3.5. Catalización de oro y plata  2.4. Química de productos naturales  2.4.1. Alcaloides y terpenoides  2.4.2. Esteroides y Flavonoides  2.4.3. Síntesis total de productos naturales  2.4.4. Biosíntesis de productos naturales  2.5. Química Supramolecular  2.5.1. Química huésped-invitado  2.5.2. Autoensamblaje y reconocimiento molecular  2.5.3. Catalisis Supramolecular  2.5.4. Máquinas moleculares
  3. Química Física  3.1. T termodinámica  3.1.1. Leyes de la Termodinámica  3.1.2. Potencial Químico y Equilibrio  3.1.3. Termodinámica estadística  3.1.4. Termodinámica de no equilibrio  3.2. Química Cuántica  3.2.1. Ecuación de Schrödinger y sus aplicaciones  3.2.2. Teoría de orbitales moleculares  3.2.3. Teoría del funcional de la densidad  3.2.4. Métodos post-Hartree–Fock  3.3. Cinética química  3.3.1. Teoría de la velocidad de reacción  3.3.2. Mechanism and rate laws  3.3.3. Catalisis y cinética enzimática  3.3.4. Dinámica de reacción  3.4. Espectroscopía y estructura molecular  3.4.1. Espectroscopia Infrarroja  3.4.2. Espectroscopia UV-visible  3.4.3. Espectroscopía de Resonancia Magnética Nuclear  3.4.4. Espectrometría de Masas  3.4.5. Espectroscopía Raman  3.5. Química de Superficies y Coloides  3.5.1. Absorción y Catálisis  3.5.2. Surfactantes y micelas  3.5.3. Estabilidad Coloidal  3.5.4. Nanomateriales e Interfaces
  4. Química analítica  4.1. Cromatografía  4.1.1. Cromatografía de Gases  4.1.2. Cromatografía Líquida de Alta Eficiencia  4.1.3. Cromatografía en Capa Fina  4.1.4. Cromatografía iónica  4.2. Técnicas electroanalíticas  4.2.1. Voltametría y Polarografía  4.2.2. Conductometría y potenciometría  4.2.3. Colometría  4.3. Métodos Espectroscópicos  4.3.1. Espectroscopía de absorción atómica  4.3.2. Espectroscopía de Fluorescencia  4.3.3. Difracción de rayos X  4.3.4. Espectroscopía de resonancia paramagnética electrónica  4.4. Quimiometría  4.4.1. Procesamiento de datos y métodos estadísticos  4.4.2. Análisis multidisciplinario  4.4.3. Aprendizaje Automático en Química Analítica
  5. Química Teórica y Computacional  5.1. Simulación de dinámica molecular  5.2. Métodos de química cuántica  5.3. Diseño de fármacos computacional  5.4. Aprendizaje automático en química  5.5. Dinámica molecular ab initio
  6. Biofísica y Química Medicinal  6.1. Descubrimiento y diseño de fármacos  6.2. Cinética enzimática e inhibición  6.3. Enfoque de biología química  6.4. Interacciones proteína-ligando  6.5. Química bioortogonal
  7. Química de materiales  7.1. Química de polímeros  7.1.1. Mecanismo de polimerización  7.1.2. Polímeros Funcionales  7.1.3. Polímero Biodegradable  7.1.4. Polímeros conductores y semiconductores  7.2. Nanoquímica  7.2.1. Nanopartículas y nanoestructuras  7.2.2. Nanomateriales basados en carbono  7.2.3. Quantum dots  7.3. Química Energética y Ambiental  7.3.1. Química de Baterías y Pilas de Combustible  7.3.2. Química verde y materiales sostenibles  7.3.3. Fotocatálisis

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Nanomateriales basados en carbono


Los nanomateriales basados en carbono son un subgrupo fascinante de materiales en la nanoquímica que abarcan una amplia gama de estructuras y propiedades. Estos materiales están compuestos principalmente de átomos de carbono, que se disponen en nanoestructuras específicas como nanotubos de carbono, grafeno, fullerenos, y otros. La versatilidad estructural única del carbono y sus excelentes propiedades físicas, químicas y mecánicas permiten que estos nanomateriales tengan muchas aplicaciones potenciales, desde la electrónica hasta la medicina.

Comprendiendo las estructuras de carbono

Los átomos de carbono pueden formar una gran variedad de estructuras debido a su capacidad para formar cuatro enlaces covalentes con otros átomos, incluidos otros átomos de carbono. Esta versatilidad permite al carbono formar tanto cadenas lineales estables como estructuras tridimensionales complejas. Algunos de los alótropos más comunes del carbono incluyen:

  • Grafito: Una estructura en capas en la que los átomos de carbono están unidos entre sí en redes hexagonales.
  • Diamante: Una estructura tridimensional en la que cada átomo de carbono está covalentemente unido a otros cuatro átomos, formando una red fuerte y rígida.
  • Carbono amorfo: carece de una forma clara, y los átomos de carbono se disponen de manera más aleatoria.

Nanomateriales clave basados en carbono

1. Fullerene

Los fullerenos, también conocidos como "buckyballs," son arreglos esféricos de átomos de carbono. El más famoso es el C60, que se asemeja a una pelota de fútbol en estructura.

C60: Una esfera compuesta de 20 hexágonos y 12 pentágonos (como una pelota de fútbol).

Los fullerenos tienen propiedades únicas, como alta afinidad electrónica, gran área superficial, y la capacidad de someterse a una variedad de reacciones químicas, lo que los hace útiles en aplicaciones de materiales y médicas.

2. Nanotubos de carbono (CNTs)

Los nanotubos de carbono son estructuras cilíndricas formadas al enrollar hojas de grafeno. Pueden ser de pared simple (SWCNT) o de paredes múltiples (MWCNT).

SWCNT: Un cilindro de una sola capa de grafeno. MWCNT: Múltiples capas de cilindros de grafeno.

Estas estructuras tienen notable resistencia a la tracción, estabilidad térmica y conductividad eléctrica. Los CNTs se utilizan en una variedad de campos, incluidos los materiales compuestos, la electrónica y los sensores.

3. Grafeno

El grafeno es una sola capa de átomos de carbono dispuestos en una red hexagonal. Es el elemento estructural básico de otros nanomateriales basados en carbono como los CNTs y los fullerenos.

Grafeno: Una hoja de un solo átomo de espesor de átomos de carbono.

El grafeno tiene increíble conductividad eléctrica, resistencia mecánica y conductividad térmica. Esto lo convierte en un candidato excelente para aplicaciones como la electrónica flexible, las tintas conductoras y los dispositivos de almacenamiento de energía.

Aplicaciones de los nanomateriales basados en carbono

Las propiedades únicas de los nanomateriales basados en carbono crean oportunidades en una serie de industrias:

Electrónica

Los nanomateriales basados en carbono están revolucionando las aplicaciones electrónicas debido a su excelente conductividad eléctrica. Aquí algunos usos típicos:

  • Transistores: El grafeno se utiliza para hacer transistores más rápidos y pequeños que los tradicionales de silicio.
  • Conductores transparentes: Las películas de grafeno o CNTs podrían reemplazar el óxido de indio y estaño (ITO) para pantallas táctiles y células solares.

Almacenamiento y conversión de energía

El alto área superficial y la conductividad de los nanomateriales basados en carbono los hacen excelentes candidatos para aplicaciones relacionadas con la energía:

  • Supercondensadores: Los CNTs y el grafeno se utilizan para hacer supercondensadores de alto rendimiento con tasas de carga/descarga rápidas.
  • Baterías: Estos materiales se integran en los electrodos de las baterías de iones de litio para mejorar la capacidad y los ciclos de carga.

Medicina y biotecnología

La biocompatibilidad y funcionalización de los nanomateriales basados en carbono abren nuevas posibilidades en el cuidado de la salud:

  • Entrega de medicamentos: Se utilizan los fullerenos para transportar y liberar medicamentos a las células objetivo.
  • Imaging: Los CNTs mejoran el contraste en la imagen por resonancia magnética (MRI) y se pueden usar como agentes de imagen térmica.

En conclusión, los nanomateriales basados en carbono tienen un potencial extraordinario para impactar en una variedad de campos debido a sus propiedades y estructuras únicas. Desde la electrónica hasta la medicina, estos materiales a escala nano proporcionan soluciones innovadoras a desafíos continuos, allanando el camino para avances en tecnología y atención médica.


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