Curso Académico 2019/2020 GRAO EN QUÍMICA: TRABALLO FIN DE GRAO … · 2019. 10. 10. · Curso...

Curso Académico 2019/2020 GRAO EN QUÍMICA: TRABALLO FIN DE GRAO (TFG)

DEPARTAMENTO: Química Física

Título do proxecto: Estudio de reacciones competitivas a temperaturas bajas: El papel del efecto túnel.

Titor/a: Antonio Fernández Ramos DNI 34996049P

Cotitor/a: DNI

Palabras clave TFG (keywords)

Efecto túnel, métodos semiclásicos, dinámica de reacciones

CONTEXTO E OBXECTIVOS1

Objetivo: Cálculo de constantes de velocidad en reacciones competitivas a temperaturas muy bajas.

LUGAR E GRUPO DE INVESTIGACIÓN/UNIDADE DE REALIZACIÓN

CIQUS, Grupo de Química Teórica y Computacional

DESCRICIÓN PRECISA DO TRABALLO A REALIZAR POLO(A) ESTUDANTE

Los efectos cuánticos posibilitan que, a temperaturas bajas, algunas reacciones consideradas ‘imposibles’ puedan ocurrir en una escala de tiempos que permita su detección en el laboratorio. Desde un punto de vista clásico, para que una reacción tenga lugar, las moléculas reactivas tienen que superar una determinada barrera de potencial. La reacción sólo se producirá si la temperatura es lo suficientemente alta como para que algunas de dichas moléculas estén activadas con una energía superior a la de dicha barrera. Sin embargo, desde el punto de vista de la Mecánica Cuántica, es posible que haya moléculas que reaccionen sin superar la barrera de potencial. Ello se debe a un fenómeno puramente cuántico conocido como efecto túnel. En reacciones competitivas a temperaturas bajas este efecto puede hacer que el producto obtenido sea aquel con la barrera más elevada, dependiendo del tipo de reacciones implicadas (reagrupamiento, transferencia de hidrógeno, apertura de anillo, etc.). En este trabajo vamos a explorar dicha posibilidad en sistemas con intermedios muy reactivos, que sólo son estables a muy baja temperatura, y que pueden dar lugar a dos productos diferentes. Para el estudio de dichos procesos se utilizará la teoría variacional del estado de transición con correcciones multidimensionales para efecto túnel.

Santiago de Compostela, 29 de xullo de 2019

O(s) abaixo asinante(s) declara(n) que dispón (dispoñen) dos medios materiais precisos para levar a cabo este proxecto.

Asdo.: Titor/a Asdo: Cotitor/a

1 Tanto os obxectivos como o plan de traballo deben ser realistas, tendo en conta o nivel do alumnado ao que se oferta o proxecto

(alumnado do 4º curso do Grao en Química), como o tamaño da materia (15 ECTS que suporán un máximo de 225 horas de traballo e 150

de traballo non presencial). A Comisión do Traballo Fin de Grao valorará estes dous aspectos á hora de aceptar a proposta de proxecto

ofertada polo(s) profesor(es)/investigador(es).

QF1



Título do proxecto: Evaluación de la calidad química de aguas superficiales de Galicia (Ulla-Deza)

Titor/a: Sarah Fiol López DNI 32759365M

Cotitor/a: Juan Antelo Martínez DNI 33295986T


Calidad química, índices de calidad, aguas superficiales


Durante el desarrollo del proyecto LIFE Margal-Ulla se llevaron a cabo estudios sistemáticos de la calidad química del agua del sistema fluvial Ulla-Deza. Desde la finalización de dicho proyecto se han seguido realizando análisis para conocer la evolución de la calidad química de las aguas y determinar aquellos factores que afectan en mayor medida a las variaciones observadas.


Instituto de Investigacións Tecnolóxicas y Facultad de Química


- Localización de las zonas de muestreo a lo largo del río Ulla - Calibrado de equipos de campo y obtención de curvas de calibración para todos los parámetros que se van a

determinar - Recogida de muestras de aguas, así como la realización de medidas in situ (determinación de pH, conductividad,

oxígeno…). - Análisis de parámetros físico-químicos de las aguas mediante métodos estándar (determinación de cloruros, sulfatos,

nitratos, fosfatos, sodio, calcio, dureza, acidez…) - Determinación de índices de calidad (índice de Horton, Índice de Calidad General) - Comparación de los resultados con analíticas de años anteriores para establecer la evolución de la calidad de las

aguas - Búsqueda bibliográfica - Análisis y discusión de resultados.

Santiago de Compostela, 26 de julio de 2019



Sarah Fiol López Juan Antelo Martínez





QF2



Título do proxecto: Efecto del origen en la interacción metal-compost


Cotitor/a: Rocío López Sánchez DNI 34256863L


Compost, complejación, sustancias húmicas, modelos de complejación


El compost es un producto obtenido a partir de la descomposición biológica de residuos orgánicos y que presenta un elevado contenido en sustancias húmicas. Además del beneficio económico y de gestión que supone la producción de compost a partir de residuos, su reutilización como material fertilizante o corrector le confiere un valor añadido desde el punto de vista de la economía circular. Este tipo de sustancias presentan una elevada capacidad de retención de agua, aportan nutrientes al suelo y pueden interaccionar con contaminantes orgánicos e inorgánicos presentes en el medio natural. Estudios recientes han demostrado que el origen y el grado de maduración del compost condicionan la reactividad tanto del producto como de las sustancias húmicas que contiene. Estas diferencias se traducen en materia orgánica con diferente carga superficial, diferente comportamiento ácido-base y diferente capacidad para retener metales presentes en disolución. En el presente trabajo se pretende profundizar en estos aspectos, contribuyendo así a optimizar los procesos de compostaje para obtener un material con las propiedades adecuadas en función del uso que se le quiera dar.


Instituto de Investigacións Tecnolóxicas


- Breve revisión bibliográfica para entender la reactividad que presenta el compost debido a sus propiedades físico-

químicas. - Selección de muestras de compost de diferentes orígenes a partir de su caracterización. - Desarrollo de experimentos de retención de metales sobre las fracciones solubles y el compost y análisis de los

factores que pueden afectar a dicha retención. - Análisis y discusión de resultados




Sarah Fiol López Rocío López Sánchez





QF3



Título do proxecto: Caracterización de las propiedades físicas de tio-ciclodextrinas

Titor/a: Luis Garcia Rio DNI 52480443D

Cotitor/a: María Mercedes Parajó Montes DNI 33271465X


Química Supramolecular, Ciclodextrinas, Polaridad, Catálisis


Las ciclodextrinas son probablemente el grupo de receptores moleculares más ampliamente investigado y utilizado en áreas tan diversas como tecnología farmaceútica, textil, alimentaria, medio ambiental, catálisis, etc. Su gran campo de aplicación se debe a su solubilidad en agua al tiempo que poseen una cavidad hidrofóbica donde se pueden incluir moléculas que tengan el tamaño, forma y propiedades físicas adecuadas. De modo esquemático se puede concluir que la existencia de la cavidad es la causa fundamental para sus aplicaciones. Una de sus aplicaciones más recientes y novedosas hace uso de la combinación de ciclodextrinas y nanopartículas de oro. La unión de grupos tiol al oro permite anclar las tio-ciclodextrinas sobre su superficie. Es destacable que estas nanopartículas modificadas pueden actuar como receptores para moléculas orgánicas aproximándolas a la superficie del oro y permitiendo su detección por SERS.


Laboratorio nº 6 del Centro Singular de Investigación en Química Biolóxica e Materiais Moleculares (CIQUS) en el Grupo de Investigación de Reactividad y Catálisis

DESCRIPCIÓN PRECISA DO TRABALLO A REALIZAR POLO(A) ESTUDANTE

El presente estudio se estructura en tres etapas bien diferenciadas: 1. Síntesis de tio-ciclodextrina: El proceso sintético transcurre a través de la introducción de un grupo tosilo y su posterior

desplazamiento para generar el tiol. 2. Análisis de la polaridad de la cavidad: Se realiza mediante la utilización de sondas fluorescentes que presenten un

importante desplazamiento solvatocrómico. 3. Eficacia catalítica del grupo tiol frente a grupos carbonilo y nitroso.

Santiago de Compostela, 5 de septiembre de 2019

O(s) abaixo asinate(s) declara(n) que dispón (dispoñen) dos medios materiais precisos para levar a cabo este proxecto.

Asdo.: Titor Luis García Río Asdo: Cotitor: M. Mercedes Parajó Montes

1 Tanto os obxectivos como o plan de traballo deben ser realistas, tendo en conta o nivel dos alumnos aos que se oferta o proxecto

(alumnos do 4º curso do Grao en Química), como ó tamañao da materia (15 ECTS, que suporán un máximo de 225 horas de traballo e 150



QF4



Título do proxecto: Mecanismo de formación de agregados supramoleculares


Cotitor/a: María Mercedes Parajó Montes DNI 33271465X


Química Supramolecular, Cinética, Mecanismos de Reacción


Los rotaxanos se forman por la inserción de una molécula que actúa como eje en la cavidad de un macrociclo. Son considerados prototipos de máquinas moleculares debido a la existencia de tres posibles movimientos: (a) desplazamiento del macrociclo a lo largo del eje; (b) rotación del macrociclo y (c) disociación del rotaxano. Todos estos movimientos son susceptibles de ser provocados por estimulos externos. El objetivo del presente proyecto se centra en investigar la formación/disociación del rotaxano en función del tipo de sustituyentes en los extremos del eje. En última instancia se pretende evaluar la naturaleza de las interacciones responsables del proceso de inclusión.




Para la realización de presente estudio se utilizará como eje una molécula dicationica obtenida a partir de 1,12-dibromododecano y derivados de piridina. Dicha molécula

dicationica se ensartará en la cavidad de una -ciclodextrina. El seguimiento cinético del proceso se realizará mediante una técnica espectrofotomética haciendo uso de la metodología de desplazamiento de una sonda.



Asdo.: Titor Luis García Río Asdo: Cotitor: M Mercedes Parajó Montes





QF5



Título do proxecto: Caracterización y propiedades físicas de liposomas catanionicos


Cotitor/a: Pedro Rodríguez Dafonte DNI 34974983X


Coloides, Autoagregación, Liposoma, Vesícula, Micelas


Los surfactantes son moléculas que poseen simultáneamente un grupo hidrofílico y otro hidrofóbico de tal modo que se autoagregan en disolución. En función de las características estructurales del surfactante y del disolvente pueden obtenerse agregados con diferente estructura como micelas, microemulsiones, vesículas o liposomas, bicapas, etc. Entre los diversos agregados las vesículas o liposomas poseen un alto interés debido a la existencia de una estructura tipo bicapa formalmente análoga a una membrana celular. El conocimiento de las propiedades físicas de la bicapa (estabilidad, polaridad, carga superficial, etc.) es de especial importancia para potenciar sus aplicaciones. Uno de los principales inconvenientes para su aplicación práctica es su inestabilidad. Un liposoma es metaestable, es decir, es estable desde el punto de vista cinético poro inestable desde el punto de vista termodinámico. La inestabilidad se debe, en gran medida a la necesidad de que el surfactante adopte simultáneamente una curvatura positiva (cara externa del liposoma) y otra negativa (cara interna). Esta dificultad se puede solventar mediante la preparación de mezclas catanionicas formuladas a partir de mezclas de dos surfactantes.




Mediante combinación de surfactantes anionicos y catiónicos se formularan las mezclas cataniónicas que se utilizarán en presencia y ausencia de sales. Se caracterizará el tamaño, estabilidad y carga superficial del liposoma mediante técnicas de dispersión de luz y medidas de potencial Z. Se evaluará la polaridad interfacial mediante el empleo de sondas solvatocrómicas. Los estudios de liberación controlada se realizarán mediante técnicas espectrofotométicas.



Asdo.: Titor Luis García Río Asdo: Cotitor: Pedro Rodríguez Dafonte





QF6



Título do proxecto: Caracterización y fabricación de micro y nanoplásticos modelo

Titor/a: Massimo Lazzari DNI X3919543K

Cotitor/a: DNI


Microplásticos, SERS, análisis de plásticos, materiales poliméricos


Los plásticos, polímeros sintéticos prácticamente desconocidos antes de su amplia comercialización en la década de 1950, hoy en día son omnipresentes en el medio ambiente, y su producción continúa aumentando. La producción mundial de plásticos fue de 345 millones de toneladas en 2017, de las cuales 60 millones de toneladas se produjeron solo en Europa. Los plásticos en el medio marino se han convertido en una preocupación importante debido a su persistencia en el mar y sus consecuencias adversas para la vida marina. Según algunas estimaciones, se encontrarían el mar entre 27 y 66,7 millones de toneladas de plástico a las que habría que añadir por lo menos otros 5 millones cada año. Estos plásticos no son biodegradables, pero se someten a la intemperie que produce partículas cada vez más pequeñas llamadas microplásticos.

No obstante ya existan técnicas que permitan detectar microplásticos con tamaños de mas de 300 m, en la actualidad la identificación y el estudio de la propiedades de particular mas pequeñas, con dimensiones incluso en el orden de los nanometros, es todavía muy complicada. En objetivo científico de este proyecto es la aplicación de técnicas de espectroscopia Raman y más específicamente de

substratos SERS, ya desarrollados en el grupo, al estudio de micro y nanopartículas de plástico. En un primer momento se utilizarán partículas modelo fabricadas artificialmente, para aplicar luego la metodología a muestras reales. Didácticamente, el proyecto tiene la finalidad de ofrecer un mayor conocimiento de los polímeros y de las técnicas, tanto

industriales como académicas, que se usan para su caracterización, con el objetivo último de paliar las carencias curriculares en química y tecnología de polímeros.


Centro Singular de Investigación en Química Biolóxica e Materiais Moleculares (CIQUS) Grupo de Investigación: www.fun-nanotech.org


La primera parte del proyecto se dedicará a la fabricación de partículas de plásticos a partir de materiales industriales, utilizando diferentes técnicas, cuales molino de bolas y molinillos, para pasar luego a una caracterización completa por espectroscopia IR y UV-visible, calorimetría diferencial de barrido, colorimetría, análisis termogravimétrico y por envejecimiento acelerado. En esta fase se prestará una especial atención al efecto del tamaño de las partículas sobre las propiedades y sobre todo a las diferencias entre el comportamiento en masas y él en detectado en partículas submicrométricas. Finalmente se realizarán análisis SERS de las micro- y nanopartículas, y de mezclas de partículas de plásticos diferentes, con el fin de diferenciar la composición química de cada una de ellas. Se requiere un INTERÉS CONCRETO del estudiante por el trabajo a realizar, así como unos conocimientos básicos de

materiales poliméricos. El estudiante se integraría en un grupo con proyección internacional, muy activo tanto en investigación básica como aplicada, con financiación autonómica, nacional y de la Unión Europea, por lo que es aconsejable tener un buen nivel de inglés. Es importante contactar previamente el profesor para un mejor conocimiento reciproco antes de la elección del proyecto.

Santiago de Compostela, 30 de agosto de 2019







QF7

http://www.fun-nanotech.org/



Título do proxecto: Estabilización de plásticos por métodos no tradicionales

Titor/a: Massimo LAZZARI DNI X3919543K

Cotitor/a: J. Francisco RIVADULLA DNI


Polímeros, oxidación, análisis de plásticos


La exposición a la luz solar y a otras radiaciones pueden tener efectos adversos en la vida útil de los materiales plásticos. Su envejecimiento, o fotodegradación, ocurre cuando una radiación con suficiente energía rompe los enlaces químicos, causando cambios irreversibles en la composición y estructura de las macromoléculas. Como resultado de estas reacciones, normalmente radicalarias, las propiedades mecánicas, eléctricas y/o estéticas varían más allá de los límites aceptables. Debido a que no existen polímeros que sean insensibles a la exposición prolongada a la luz solar terrestre, prácticamente todos los materiales plásticos se deben estabilizar para su aplicación industrial. Para la fotoestabilización de los polímeros, tradicionalmente e utilizan las siguientes estrategias complementarias: prevención de la absorción de luz por cromóforos unidos a polímeros e impurezas, desactivación de estados excitados mediante un proceso no radiativo, provisión de vías químicas alternativas para peróxidos e hidroperóxidos, captura de radicales mediante reacciones de combinación. Estos conceptos han llevado a lo largo de los años a cuatro tipos de estabilizadores, a menudo utilizados en combinación: a) filtros UV b) absorbedores UV c) desactivadores de estado excitado d) captadores de radicales libres y/o descomponedores de hidroperóxido. En objetivo científico de este proyecto es la investigación de nuevos sistemas de estabilización de materiales poliméricos

frente a la oxidación, sobre la base de estudio previos realizados en el grupo. Se realizarán ensayos de degradación controlada de sistemas poliméricos modelo, en presencia de nuevos antioxidantes nanotecnológicos y/o en presencia de un campo eléctrico continuo. Didácticamente, el proyecto tiene la finalidad de ofrecer un mayor conocimiento de los polímeros y de las técnicas, tanto

industriales como académicas, que se usan para su caracterización, con el objetivo último de paliar las carencias curriculares en química y tecnología de polímeros.


Centro Singular de Investigación en Química Biolóxica e Materiais Moleculares (CIQUS) Grupo de Investigación: www.fun-nanotech.org


La primera parte del proyecto se dedicará al estudio del proceso de degradación oxidativa de un sistema polimérico modelo en un sistema de foto-envejecimiento artificial utilizando las típicas técnicas de caracterización de materiales poliméricos, cuales espectroscopia IR y UV-visible, calorimetría diferencial de barrido, colorimetría y análisis termogravimétrico. En un segundo momento se comparará el comportamiento de sistemas estabilizados con métodos no tradicionales, por ejemplo, sometiendo los materiales a un campo eléctrico durante el proceso de oxidación, con los de sistemas no estabilizados o estabilizados con métodos tradicionales. Se requiere un INTERÉS CONCRETO del estudiante por el trabajo a realizar, así como unos conocimientos básicos de

materiales poliméricos. El estudiante se integraría en un grupo con proyección internacional, muy activo tanto en investigación básica como aplicada, con financiación autonómica, nacional y de la Unión Europea, por lo que es aconsejable tener un buen nivel de inglés. Es importante contactar previamente el profesor para un mejor conocimiento reciproco antes de la elección del proyecto.

Santiago de Compostela, 30 de agosto de 2019







QF8

http://www.fun-nanotech.org/



Título do proxecto: Descubriendo mecanismos de reacción de forma automática

Titor/a: Emilio Martínez Núñez DNI 33306236M

Cotitor/a: DNI


Mecanismos de reacción, computación, métodos automáticos, métodos semiempíricos


El estudio de los mecanismos de las reacciones químicas es fundamental en química. Con el avance en los medios computacionales y algoritmos utilizados, este estudio puede llevarse a cabo hoy en día de forma automática. Nuestro grupo de investigación ha contribuido a dichos avances con el desarrollo del programa informático AutoMeKin (https://rxnkin.usc.es/index.php/AutoMeKin), para el que también se está montando un servidor web (https://rxnkin.usc.es/amk/)

Gracias a dicho paquete informático es posible simular el comportamiento de un sistema químico en unas condiciones determinadas, pudiendose predecir el comportamiento experimental. Este programa se basa, entre otras cosas, en la rapidez que ofrecen los cálculos semiempíricos, mucho más baratos que cálculos de estructura electrónica DFT o ab initio. Sin embargo, esa rapidez tiene el coste de una menor calidad en la predicción de energías. El objetivo de este TFG será la mejora de la predicción de energías de estados de transición de dichos cálculos.


Facultade de Química. Grupo de Química Teórica e Computacional.


Se partirá de los estados de transición para las reacciones químicas ya estudiadas y recogidas en la base de datos GMTKN55 (https://www.chemie.uni-bonn.de/pctc/mulliken-center/software/GMTKN/gmtkn55). Estas reacciones han sido estudiadas a un nivel de teoría alto que será tomado como nivel de referencia para la optimización de nuestro semiempírico. Para dicha optimización (no lineal) se utilizará un programa basado en algoritmos genéticos (GAFit) desarrollado también en nuestro grupo de investigación. Esto conducirá a la obtención de un semiempírico apto para cálculos cinéticos que será sin duda de gran utilidad para la comunidad científica. Para más información ponte en contacto con el profesor y/o consulta su web (http://webspersoais.usc.es/persoais/emilio.nunez/)

Santiago de Compostela, de de 2019







QF9

https://rxnkin.usc.es/index.php/AutoMeKin

https://rxnkin.usc.es/amk/

https://www.chemie.uni-bonn.de/pctc/mulliken-center/software/GMTKN/gmtkn55

http://webspersoais.usc.es/persoais/emilio.nunez/



Título do proxecto: Estudo de reaccións de haloxenación de biomoléculas

Titor/a: Ana M. Ríos Rodríguez DNI 33284806B

Cotitor/a: Juan Crugeiras Martínez DNI 33260313J


Haloxenación, catálise, mecanismos de reacción.


Algunhas haloperoxidasas, como a mieloperoxidasa, desempeñan un papel fundamental nos mecanismos de defensa inmunitaria de mamíferos fronte a microorganismos, nos cales ten lugar a haloxenación non específica de compoñentes das células microbianas. Na actualidade, acumuláronse un gran número de evidencias que permiten concluír que a producción de HOCl en cantidades excesivas ou en localizacións erróneas xoga un papel clave no desenvolvemento de enfermidades inflamatorias (aterosclerosis, artrite reumatoide, algúns tipos de cancro, etc.) e neurodexenerativas (Alzheimer, esclerose múltiple, Parkinson, etc.). A importancia do ácido hipocloroso no desenvolvemento destas enfermidades parece irrefutable e desencadeou un interese crecente nos mecanismos moleculares implicados nos procesos de oxidación de biomoléculas por este axente haloxenante. A concentración elevada de grupos amino en proteínas, fluídos biolóxicos e células fai que a formación das correspondentes cloraminas sexa un proceso importante na reacción do HOCl en medios biolóxicos. A capacidade oxidante destas cloraminas convérteas en intermedios clave nos danos celulares inducidos polo HOCl. O obxectivo deste traballo de investigación e levar a cabo a caracterización das reaccións de axentes clorantes con bases nitroxenadas derivadas da pirimidina, para avaliar as consecuencias “in vivo” das reacción destes oxidantes co ADN e ARN.


Facultade de Química Grupo de Química Biofísica, Fotofísica e Espectroscopía; Unidade de Química Biofísica


Proponse levar a cabo o estudo mecanicista das reaccións do HOCl e a N-chlorotaurina coa citosina. A N-chlorotaurina non e comercial, e será necesario sintetizala seguindo un procedemento xa descrito na bibliografía. Preténdense determinar as constantes de velocidade para as reaccións mencionadas mediante a monitorización da variación da absorbancia co tempo por espectroscopia de absorción Vis-UV. Naqueles casos nos que o tempo de vida media da reacción sexa inferior a 30 segundos será necesario utilizar a técnica de fluxo detido. O estudo por RMN

1H dalgunhas das mesturas de reacción proporcionará

información sobre a natureza dos productos formados nestas reaccións. A análise das constantes de velocidade obtidas a distintos valores de pH permitirá establecer a ecuación de velocidade en cada un dos casos. A determinación da posible catálise por ácidos e bases xerais, xunto coa medida de efectos isotópicos, será de especial importancia á hora de propor un mecanismo para estas reaccións de transferencia de cloro. Os resultados obtidos aportarán información sobre o mecanismo de cloración do ADN e ARN “in vivo” por axentes clorantes liberados pola acción da mieloperoxidasa.








QF10


DEPARTAMENTO: Química-Física

Título do proxecto: Estudio de la conductividad térmica en nanoestructuras mediante microscopía de fuerzas atómicas (AFM)

Titor/a: Francisco Rivadulla DNI 2451862V

Cotitor/a: DNI


Thermal AFM, Conductividad térmica, thin-films, ferroeléctricos


La conductividad térmica es uno de los factores que determinan el rendimiento de un sistema termoeléctrico. Además, es una propiedad muy sensible a variaciones en la microestructura de un material, lo que proporciona información muy valiosa sobre fluctuaciones en la composición de un material (defectos, segregaciones, etc). Recientemente se ha observado que las paredes de dominio de materiales ferroeléctricos presentan una barrera para la propagación de calor en un sólido. En este proyecto se plantea la medida de la conductividad térmica en películas delgadas de materiales ferroeléctricos (principalmente se estudiará BaTiO3 y PbTiO3) mediante la técnica de microscopía de fuerzas atómicas (AFM). Para ello se utilizará un módulo (scanning thermal AFM) que permite medir la temperatura local de la muestra con una resolución espacial de micras. El objetivo principal del proyecto es validar el método para la medida cuantitativa de la conductividad térmica en películas delgadas de materiales ferroeléctricos, con resolución espacial de micras.


CIQUS, Grupo MAT2


El fabricará películas delgadas de BaTiO3 mediante deposición por laser pulsado (PLD). Las películas serán caracterizadas estructuralmente mediante difracción de rayos X. A continuación, el estudiante utilizará un microscopio de fuerzas atómicas (AFM) con un módulo térmico (Sth-AFM) para la medida de la temperatura local, para determinar la conductividad térmica de los films. Esto requerirá un cuidadoso proceso de calibración de la sonda térmica y la validación de los resultados mediante comparación con medidas realizadas por un método eléctrico convencional disponible en el grupo de investigación.

Santiago de Compostela, 18 de Xullo de 2019







QF11


DEPARTAMENTO: Química Física / Química Inorgánica

Título do proxecto: Estudio de procesos de solvatación hidrofóbica en disolucións de alcois

Titor/a: Francisco Rivadulla Fernández DNI 2451862V

Cotitor/a: María Giménez López DNI 79142155Y Palabras clave TFG (keywords)

Estructuras supramoleculares, caracterización estructural, propiedades fisico-químicas y electroquímica


La interacción de moléculas orgánicas apolares con solvatos induce la formación de estructuras supramoleculares de tipo caja. Estas estructuras supramoleculares suelen estabilizarse a altas presiones y/o bajas temperaturas, formando sólidos tridimensionales confinando moléculas apolares como CH4 o CO2, lo que los hace especialmente interesantes desde el punto de vista de la captura y fijación de gases de efecto invernadero. Teniendo en cuenta los recientes avances en nuestro grupo en esta línea de investigación, dentro de este proyecto proponemos el estudio de formación y estabilidad de estas estructuras supramoleculares en condiciones menos drásticas de presión y temperatura. Los objetivos específicos a desarrollar en este proyecto comprenden:

1- El estudio de la formación y estabilidad de estructuras supramoleculares de tipo caja de una serie de disoluciones de alcoholes en condiciones ambientales de presión y temperatura.

2- La identificación de las fuerzas direccionales y no direccionales implicadas en los procesos de formación. 3- El estudio de la viabilidad de estos sistemas para estabilizar especies electroactivas en procesos redox.

LUGAR E GRUPO DE INVESTIGACIÓN/UNIDADE DE REALIZACIÓN Laboratorio 4, planta baja, CiQUS. Grupo de investigación del los Prof. Francisco Rivadulla Fernández. Laboratorio 2, planta baja, CiQUS. Grupo de investigación de la Dr. M. Giménez López. El proyecto con un alto valor formativo de carácter interdisciplinar se realizará en estrecha colaboración entre los grupos de investigación solicitantes que son parte integrante del grupo MAT2 (Condensed Matter & Functional Materials).

CIQU


Especificamente, se realizarán estudios calorimétricos (DSC), de conductividad térmica y compresibilidad, para determinar la formación y estabilidad de las estructuras supramoleculares formadas. Y se realizarán, además, estudios electroquímicos de las mismas. Dicho estudiante tendrá la oportunidad única de conocer desde dentro el ambiente de grupos de trabajo altamente dinámicos característico de proyectos europeos como los liderados por la Dr. Giménez (ERC Starting Grant (NANOCOMP)) y el Prof. Rivadulla. Durante el TFG, tanto los servicios generales de apoyo a la investigación en la USC (RIAIDT) como el centro singular CIQUS brindarán acceso a instrumentación singular y única en un entorno de formación de nivel internacional en apoyo a este proyecto.

Santiago de Compostela, 18 de Xullo de 2019 O(s) abaixo asinante(s) declara(n) que dispón (dispoñen) dos medios materiais precisos para levar a cabo este proxecto.


1 Tanto os obxectivos como o plan de traballo deben ser realistas, tendo en conta o nivel do alumnado ao que se oferta o proxecto (alumnado do 4º curso do Grao en Química), como o tamaño da materia (15 ECTS que suporán un máximo de 225 horas de traballo e 150 de traballo non presencial). A Comisión do Traballo Fin de Grao valorará estes dous aspectos á hora de aceptar a proposta de proxecto ofertada polo(s) profesor(es)/investigador(es).

QF12



Título do proxecto: Desarrollo de correcciones en la teoría del funcional de la densidad para el cálculo de la energía potencial de interacción entre moléculas de agua.

Titor/a: Saulo Vázquez Rodríguez DNI 76349406D

Cotitor/a: DNI


Agua, teoría del funcional de la densidad (DFT), interacciones intermoleculares.


El agua juega un papel fundamental en el desarrollo y evolución de los seres vivos. La razón última de este hecho se encuentra en la naturaleza de las interacciones intermoleculares y en la presencia de un entorno favorable: temperatura y presión apropiadas, y variedad de compuestos orgánicos e inorgánicos. En la actualidad, los métodos más adecuados para el estudio cuantitativo de las interacciones intermoleculares son, sin lugar a dudas, los mecano-cuánticos. Los cálculos en sistemas de pocos átomos pueden realizarse con métodos mecano-cuánticos que proporcionan una exactitud extraordinaria. Para sistemas de tamaño medio o grande deben hacerse más aproximaciones, lo que conduce a una pérdida de exactitud. Los métodos basados en la teoría del funcional de la densidad (DFT) se encuentran en este ámbito. En este TFG se propone desarrollar correcciones para un método DFT con el objeto de mejorar su exactitud para el cálculo de energías de interacción entre moléculas de agua.


Departamento de Química Física, Facultad de Química. Grupo de investigación de Química Computacional.


En primer lugar, el estudiante deberá familiarizarse con el entorno Linux, ya que los cálculos se realizarán con equipos del grupo que utilizan este sistema operativo. También deberá repasar los fundamentos de las interacciones intermoleculares y de las superficies de energía potencial. A continuación, el trabajo conllevará las siguientes etapas:

1. Cálculo de la energía potencial en función de la distancia intermolecular para la interacción entre dos moléculas de agua, usando el método DFT propuesto por el tutor. Estas curvas de energía potencial intermolecular se determinarán para varias orientaciones relativas de las moléculas de agua.

2. Las curvas de energía potencial se compararán con curvas obtenidas con un método de gran exactitud, y se calcularán las diferencias. Estas se usarán para ajustar una serie de funciones propuestas por el tutor, que constituyen la base de las correcciones buscadas.

3. Obtenidas las correcciones, se usarán para calcular la energía de cohesión en varios agregados de moléculas de agua. Dependiendo de la destreza del alumno, este apartado podrá implicar el desarrollo de un programa en Python. Finalmente, y con el objeto de valorar la calidad de las correcciones, los resultados se compararán con datos de gran exactitud publicados en la bibliografía [1].

4. Redacción de la memoria.

[1] D. Manna, M. K. Kesharwani, N. Sylvetsky y J.M.L. Martin, J. Chem. Theory Comput. 2017, 13, 3136-3152.








QF13


DEPARTAMENTO: QUÍMICA FÍSICA

Título do proxecto: CLÚSTERES DE NANOCLÚSTERES DE OURO PARA APLICACIÓNS BIOMÉDICAS

Titor/a: CARLOS VÁZQUEZ VÁZQUEZ DNI 32.788.072-P

Cotitor/a: DNI


NANOPARTÍCULAS, ANTICANCRO, TRANSPORTE DE FÁRMACOS,


Entre as distintas plataformas de transporte e liberación selectiva de fármacos, as nanopartículas de ouro (AuNP) ofrecen grandes vantaxes como vehículos de transporte, xa que non son tóxicos, non son inmunoxénicos, son moi estables e teñen tempos de circulación longos. Unha característica atractiva das AuNP é que se poden seleccionar as súas propiedades fisicoquímicas, en particular o tamaño, a forma e a carga.

1 O tamaño das AuNP varía para as diferentes etapas do transporte. En investigacións previas fomos capaces de cuantificar o efecto do

tamaño das AuNP nas últimas etapas do transporte de fármacos que teñen ADN como diana terapéutica. Descubrimos que as AuNPs de 15 nm interiorizan 100 veces máis fármaco que as AuNP de 2 nm. Non obstante, unha vez internalizado, o fármaco transportado por AuNPs de 2 nm é 100 veces máis efectivo que o transportado por AuNPs de 15 nm. Estes dous efectos opostos resultan nunha citotoxicidade similar para o fármaco transportado por AuNPs de ambos tamaños. Diante destes resultados propoñemos unha estratexia para optimizar o transporte de fármacos ao núcleo da célula. Propoñemos o deseño e síntese de nanoasambleas que sexan capaces de adoptar o tamaño ideal para cada unha das últimas etapas do transporte, co obxectivo de aumentar a eficacia dos medicamentos transportados ata en dúas ordes de magnitude.

Esta TFG forma parte dunha colaboración co profesor Manuel Paz Castañal, do Departamento de Química Orgánica, que dirixe unha liña de investigación que ten como obxectivo o desenvolvemento de nanoasambleas optimizadas para o transporte de fármacos antitumorais ao núcleo celular. Para iso, propoñemos clústeres formados por varios nanoclústeres de ouro unidos entre si por enlaces que poden ser escindidos no citoplasma celular en resposta a estímulos biolóxicos específicos. (1) Blanco, E.; Shen, H.; Ferrari, M. Principles of Nanoparticle Design for Overcoming Biological Barriers to Drug Delivery. Nat.

Biotechnol. 2015, 33 (9), 941–951.


LABORATORIO NANOMAG


O estudante levará a cabo a síntese de nanoclústeres de ouro estabilizados na superficie por ligandos de polietilenglicol heterobifuncionais (por exemplo HS-PEG-NH2 ou HS-PEG-COOH). A purificación dos nanoclústeres será realizada mediante filtros de exclusión molecular e/ou cromatografía de exclusión molecular (sefarosa) e/ou extracción en fase sólida (cartuchos de xel de sílice C-18) Os nanoclústeres sintetizados serán caracterizados mediante microscropia electrónica de transmisión (TEM), dispersión dinámica de luz (DLS), espectroscopia ultravioleta-visible (UV-vis) e espectrometría de masas. Unha vez sintetizados os nanoclústeres, o estudante levará a cabo un estudo de varias reaccións de agregación dos nanoclústeres en supraestruturas de tamaño definido.




QF14



Título do proxecto: Impacto dos incendios forestais no solo


Cotitor/a: Pedro Vázquez Verdes DNI 76573507K


Incendio, propiedades físicas e químicas do solo, perda de materia orgánica


Os incendios forestais producen alteracións no solo, destrúese a materia orgánica e pérdese a estrutura, redúcense a densidade e a porosidade e como consecuencia aumentan a escorrentía e a erosión. Os cambios producidos dependen, entre outros factores, da intensidade do lume, da cantidade de vexetación destruída, da temperatura do solo… A temperatura é un factor importante xa que goberna o tipo e a velocidade das reaccións químicas que teñen lugar e afectan aos procesos de xerminación, desenvolvemento das raíces e actividad microbiana. O obxectivo do presente traballo é establecer as variacións físico-químicas que teñen lugar en diferentes mostras de solo debido á acción dos incendios.


Instituto de Investigacións Tecnolóxicas Grupos: Ambiosol e Materia Branda e Biofísica Molecular


- Breve revisión bibliográfica - Calentamento de mostras de solo en estufa entre 200 e 600 ºC - Caracterización química e comparación das mostras de solos queimados en incendio e no laboratorio e solos sen

queimar - Determinación das propiedades físicas mediante calorimetría diferencial (DSC) e análise termogravimétrica (TGA) - Análise e discusión dos resultados

Santiago de Compostela, 04 de 09 de 2019



Sarah Fiol López Pedro Vázquez Verdes

1Tanto os obxectivos como o plan de traballo deben ser realistas, tendo en conta o nivel do alumnado ao que se oferta o proxecto




QF15

Curso Académico 2019/2020 GRAO EN QUÍMICA: TRABALLO FIN DE GRAO … · 2019. 10. 10. · Curso...

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