Maestría en Ciencias - Química

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Efecto de contaminantes en un bioetanol comercial sobre el reformado catalítico con vapor oxidativo para la obtención de hidrógeno
(Universidad Nacional de Colombia, 2026-05-29) Rodríguez Aguilera, Sebastián; Molina Gallego, Rafael; [0001615444]; Estado Sólido y Catálisis Ambiental
En el marco de la transición energética, el hidrógeno ha tomado relevancia por distintos beneficios y gran potencial que ofrece. No obstante, al igual que las energías alternativas en su conjunto, hay un evidente rezago en su inclusión dentro de la canasta energética mundial. Dentro de la economía circular para cumplir con las exigencias de neutralidad de carbono, el reformado con vapor oxidativo de bioetanol comercial (OSRBC) se postula como una alternativa viable para generar hidrógeno. No obstante, el bioetanol comercial representa un sistema químico complejo que contiene impurezas críticas como los alcoholes pesados y compuestos como los sulfatos que son nefastos para procesos catalíticos. Como parte de la línea de investigación del grupo ESCA, el presente trabajo de maestría abordó el estudio del desempeño de un bioetanol comercial colombiano en el proceso OSRBC, utilizando un catalizador de Ni-Co promovido con Ce-Pr. Los resultados evidencian los efectos positivos, neutros o negativos de las distintas impurezas identificadas. En particular, mientras el azufre actúa como un veneno selectivo para los centros activos de níquel, la carga orgánica pesada acelera la formación de precursores de coque grafítico. No obstante, la alta movilidad de oxígeno del soporte favorece un ciclo dinámico de oxicarbonatos que mitiga el envenenamiento de la superficie. El estudio permite proponer la extracción del azufre presente en el bioetanol comercial como una de las variables indispensables para un posible y futuro escalado del proceso OSRBC. (Texto tomado de la fuente)
Comparación de métodos para evaluar la homogeneidad de un prototipo a material de referencia de arsénico total en arroz
(Universidad Nacional de Colombia, 2026-01-27) Gonzalez Ruiz, Valentina; Castillo Serna, Elianna; Ágreda Bastidas, Jesús Alberto; Gonzalez Ruiz, Valentina [0001826071]; Gonzalez Ruiz, Valentina [0009000472694651]; Gonzalez Ruiz, Valentina [Valentina-Gonzalez-26]; Grupo de Estudios para la Remediación y Mitigación de Impactos Negativos al Ambiente Germina
Los materiales de referencia certificados (MRC) de arsénico en arroz son escasos, costosos y poco asequibles. Teniendo esto en cuenta, resulta relevante producir un MRC de arsénico total (tAs) en arroz. Así, en este trabajo, se produjeron 60 unidades de un prototipo de material de referencia de As en arroz con código INM-046-01. Al candidato a MRC se le determinó la homogeneidad mediante la medición del contenido de tAs usando plasma acoplado inductivamente con detección de masas (ICP-MS) y absorción atómica con generación de hidruros (HG-AAS). Ambas metodologías se validaron y con ellas se determinó la incertidumbre asociada a la homogeneidad del material piloto, la cual resultó ser aceptable y, así, el candidato MRC resultó ser homogéneo y por lo tanto cumple uno de los requisitos para convertirse en un MRC. (Texto tomado de la fuente)
Identificación de patrones característicos en los espectros infrarrojo de los confórmeros de resorcinarenos
(Universidad Nacional de Colombia, 2026) Velandia Garavito, Kelly Johanna; Maldonado Villamil , Mauricio; Aplicaciones Analíticas de Compuestos Orgánicos (Aaco)
En el presente trabajo se evaluó el uso de la espectroscopía infrarroja como una herramienta analítica accesible y eficaz para la identificación y diferenciación conformacional de calix[4]resorcinarenos, con énfasis en los confórmeros tipo corona y silla, a partir del análisis estructural de estos macrociclos, se destacó su naturaleza no plana y la existencia de múltiples isómeros conformacionales, cuya estabilidad depende principalmente de la disposición espacial de las unidades de resorcinol y de la configuración relativa de los sustituyentes en los puentes metino, se resaltó que los resorcinarenos sustituidos con aldehídos alifáticos tienden a adoptar preferentemente la conformación tipo corona, mientras que aquellos derivados de aldehídos aromáticos favorecen la conformación tipo silla. Desde el punto de vista espectroscópico, el estudio se centró en la región de la huella dactilar del espectro infrarrojo (1500–400 cm⁻¹), donde predominan las vibraciones esqueléticas y los modos vibracionales altamente sensibles a la estructura global de la molécula, mediante el análisis comparativo de espectros de una serie de resorcinarenos alifáticos previamente caracterizados como coronas, se identificó de manera consistente una banda ubicada entre 1190 y 1215 cm⁻¹, atribuida a una vibración esquelética asociada al puente metino y al movimiento concertado del macrociclo, esta señal mostró una notable reproducibilidad independientemente de la longitud de la cadena alifática, aunque con ligeros desplazamientos atribuibles a efectos estéricos y al entorno molecular. Posteriormente, la comparación entre resorcinarenos alifáticos y aromáticos con conformación tipo corona permitió confirmar la presencia de esta banda dentro del mismo intervalo espectral, lo que sugiere que dicha señal no depende exclusivamente de la naturaleza del sustituyente, sino del confórmero adoptado por el macrociclo, posteriormente el análisis se extendió a parejas de compuestos para los cuales se disponía de ambos confórmeros, corona y silla, evidenciando un desplazamiento sistemático de la señal patrón hacia mayores números de onda en el confórmero tipo silla. En general, las coronas presentaron la banda característica alrededor de ~1190–1205 cm⁻¹, mientras que las sillas la exhibieron desplazada hacia ~1205–1215 cm⁻¹, lo que indica que la conformación silla absorbe mayor energía, coherente con su menor estabilidad relativa, los resultados demuestran que el análisis detallado de la región de huella dactilar y en particular de las vibraciones esqueléticas asociadas al puente metino, permite establecer un patrón espectral confiable para la diferenciación conformacional de calix[4]resorcinarenos. (Texto tomado de la fuente)
Estudio computacional dirigido a la búsqueda de nuevos inhibidores de acetilcolinesterasa con posible actividad biológica
(Universidad Nacional de Colombia, 2026) Matallana Rincón, Sebastián; Orozco López , Fabián; Galindo Cruz, Johan Fabián; Matallana Rincón, Sebastián [0002173011]; Matallana Rincón, Sebastián [7W19iEUAAAAJ]; Matallana Rincón, Sebastián [0009000709522015]; Grupo de Estudios en Síntesis y Aplicaciones de Compuestos Heterocíclicos (Gesach); Quantum and Computational Chemistry Group
La enfermedad de Alzheimer (EA) constituye un problema de salud pública que afecta a millones de personas en el mundo. Aunque existen tratamientos sintomáticos, estos no previenen ni curan la enfermedad, por lo que se ve la necesidad de desarrollar nuevas alternativas terapéuticas. En este estudio se emplearon métodos computacionales para identificar nuevos inhibidores de la enzima acetilcolinesterasa (AChE), blanco terapéutico validado para la EA. Primeramente, se construyó un modelo de farmacóforo a partir de la estructura del donepezilo y de las características del sitio activo de la AChE, el cual permitió filtrar compuestos provenientes del DrugBank y de la quimioteca GESACH (Grupo de Estudios en Síntesis y Aplicaciones de Compuestos Heterocíclicos). Los compuestos seleccionados fueron evaluados mediante docking molecular utilizando AutoDock, AutoDock Vina y Dock6 y, además, se generó un consenso de puntuación a partir de los tres programas, lo que permitió obtener un ranking robusto de afinidades de unión. Posteriormente, los mejores compuestos fueron filtrados mediante estudios predictivos de propiedades farmacocinéticas y toxicológicas (ADMET), incluyendo la validación con el modelo BOILED-Egg. En esta primera parte, se identificaron tres compuestos que mostraron características farmacofóricas y afinidades de unión superiores con respecto al donepezilo, con los cuales se realizaron 4 simulaciones de dinámica molecular de 400 ns y una simulación de 600 ns por sistema para un tiempo total de 2,2 μs para cada molécula, con el fin de analizar la estabilidad y el comportamiento estructural del complejo ligando-receptor en el sitio activo de la AChE. Se llevaron a cabo análisis de las diferencias en las fluctuaciones cuadráticas medias por residuo (RMSF), estimación de la energía libre de unión mediante MMGBSA, descomposición energética por residuo, enlaces de hidrógeno a lo largo de la trayectoria y clustering molecular con el cual se obtuvieron estructuras representativas y se construyeron diagramas de interacciones moleculares, lo que proporcionó una visión más realista de la afinidad y la interacción de los ligandos dentro del sitio activo. Los resultados obtenidos permitieron identificar compuestos con mejor potencial terapéutico que el donepezilo, destacándose el ligando 24771824, con una energía libre de unión más favorable y un modo de unión centrado en interacciones hidrofóbicas y aromáticas que aumentan la estabilidad en el sitio activo, lo que sugiere que podría exhibir mayor eficacia en futuros ensayos experimentales. (Texto tomado de la fuente)
Uso de arilcalix[4]resorcinarenos en la modificación de monolitos con base en poliestireno y evaluación en la remoción de ion cúprico en medios acuosos
(Universidad Nacional de Colombia, 2026) Castellanos Espitia, Karen Alejandra; Maldonado Villamil, Mauricio; Aplicaciones Analíticas de Compuestos Orgánicos (Aaco)
El presente trabajo aborda el diseño de monolitos poliméricos funcionalizados con calix[4]resorcinarenos como materiales promisorios para la remoción selectiva del ion cúprico (Cu²⁺) en medios acuosos, integrando estrategias de química supramolecular y ciencia de materiales porosos. A partir de la síntesis de un calix[4]resorcinareno base y su posterior modificación dirigida, se obtuvieron macrociclos con elevada afinidad hacia cationes metálicos, los cuales fueron incorporados en matrices monolíticas reticuladas para generar estructuras continuas con alta porosidad, estabilidad química y accesibilidad a los sitios activos. La caracterización espectroscópica confirmó la integridad estructural de los macrociclos y su adecuada integración en la red polimérica. El desempeño adsorbente de los monolitos se evaluó mediante estudios sistemáticos de las variables operativas clave, permitiendo establecer condiciones óptimas de remoción de Cu²⁺ a pH 5,0, con un tiempo de contacto de 2 horas y una concentración inicial del analito de 0,1 M. Bajo estas condiciones, los materiales mostraron alta eficiencia de captura y cinéticas rápidas de adsorción, favorecidas por la estructura macroporosa del monolito, que promueve la transferencia de masa y la interacción efectiva con los sitios de coordinación. Los resultados evidencian el potencial de estos monolitos funcionalizados como alternativas sostenibles y altamente eficientes para el tratamiento de aguas contaminadas con metales pesados, contribuyendo al desarrollo de tecnologías de descontaminación alineadas con los principios de la química verde y la economía circular. (Texto tomado de la fuente)
Electrochemical characterization of reduced TiO2 in non-aqueous electrolytes
(Universidad Nacional de Colombia, 2026) Escobar Abril, Gustavo; Suárez Herrera, Marco Fidel; Escobar Abril, Gustavo [0000000287147392]; Suárez Herrera, Marco Fidel [0000000276245982]; Electroquímica y Termodinámica Computacional; Escobar Abril, Gustavo [59557912000]; Suárez Herrera, Marco Fidel [16242345900]
El TiO₂ “reducido” ha sido ampliamente estudiado debido a sus propiedades fotocatalíticas y ópticas, que en muchos casos son mejores que las del TiO₂ prístino. Una de las formas de reducir TiO2 es haciendo uso de métodos electroquímicos, sin embargo, procesos como la síntesis de hidrógeno y la resuspensión de las partículas de TiO2 durante la reducción electroquímica del TiO₂ hace que este proceso no sea muy eficiente en electrolitos acuosos. En esta tesis, se evalúan sistemáticamente los procesos fotoelectroquímicos asociados a la reducción del TiO₂ en electrolitos no acuosos, tanto en electrolitos disueltos en acetonitrilo como en líquidos iónicos puros. El estudio se realizó sobre películas de TiO₂-P25 sintetizadas mediante un protocolo que hace uso de la electroforesis y electrocoagulación para formar las películas de TiO2. Las técnicas electroquímicas proporcionaron información valiosa sobre la estructura de la banda de conducción del TiO₂, la cinética de transferencia de carga en la interfaz TiO₂/electrolito, y la “difusión de electrones” dentro de las películas de TiO₂. Adicionalmente, se hicieron estudios espectroscópicos mediante espectroscopía Raman, espectroscopía de reflectancia difusa, espectroscopía de rayos X por dispersión de energía, espectroscopía de resonancia paramagnética electrónica y microscopía electrónica de barrido. Además, se diseñó y optimizó una celda fotoelectroquímica bidimensional basada en películas comerciales de TiO₂. En este trabajo, se determinó que propiedades del electrolito como la hidrofobicidad, acidez y basicidad, carácter cosmotrópico y caotrópico, polarizabilidad y polaridad influyen de manera determinante en la actividad fotocatalítica y en la cinética de trasferencia de carga de las películas de TiO₂ reducido. En conclusión, este trabajo amplía la comprensión de las propiedades fotoelectroquímicas de películas de TiO₂ en electrolitos no acuosos. (Texto tomado de la fuente)
Sintesis de nanoparticulas de oro unidas a una isocumarina para la deteccion de mercurio (Hg2+) en medio acuoso
(Universidad Nacional de Colombia, 2026) Parra Samper , Maria Camila; Granados Oliveros, Gilma; Nano-Inorgánica; Química Supramolecular con aplicación Ambiental
En el presente trabajo se sintetizó, caracterizó y evaluó un nanosensor óptico basado en nanopartículas de oro (AuNPs) funcionalizadas con un derivado de isocumarina para la detección de iones metálicos en medio acuoso. Las nanopartículas de oro se obtuvieron mediante la reducción química de AuCl₃, mientras que el derivado de isocumarina fue sintetizado a partir de ácido 2-formilbenzoico y una anilina, generando un sistema heterocíclico fusionado α,β-insaturado con propiedades fluoróforas. La presencia de un grupo amino (–NH₂) en la isocumarina aporta sitios donadores electrónicos capaces de interactuar en la superficie de la nanoparticula de oro y con iones metálicos blandos como Hg²⁺, lo cual favorece la selectividad del nanosensor hacia este ion. Se caracterizaron las propiedades estructurales y ópticas del sistema AuNPs–isocumarina fueron evaluadas mediante un conjunto de técnicas como son espectroscopía UV-Vis, fluorescencia, FT-IR, difracción de rayos X (DRX), resonancia magnética nuclear (RMN 1H, 13C y DOSY), microscopía electrónica de transmisión (TEM), cromatografía líquida acoplada a espectrometría de masas (HPLC-MS) y espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS). El análisis UV-Vis evidenció la banda característica de resonancia plasmónica de las AuNPs alrededor de λ: 525 nm, mientras que la isocumarina presentó bandas de absorción en λ: 275 y 375 nm. En presencia de iones Hg²⁺ en un intervalo de concentración de 1 a 100 µM, se observó una disminución progresiva en la intensidad de la banda plasmónica de las AuNPs, este comportamiento de cambios en las dos longitudes de onda del nanosensor concluye que se posee un sistema de sensor colorimétrico ratiométrico metal-ligando para la detección de mercurio en soluciones acuosas. Adicionalmente, el nanosensor cuenta con propiedades de fluorescencia atribuida al fluoróforo de la isocumarina, la cual experimenta un fenómeno de apagamiento progresivo (fluorescence quenching) al incrementar la concentración de Hg²⁺, al haber procesos de interacción superficial y transferencia electrónica. El nanosensor presentó un rendimiento cuántico de fluorescencia de 59.62%, una constante de Stern-Volmer (Ksv) de 2.26 × 10⁴ M⁻¹ y un límite de detección experimental (LOD) de 5.46 µM, valores que evidencian una sensibilidad adecuada para aplicaciones. La caracterización estructural confirmó la funcionalización superficial de las AuNPs con la isocumarina. Particularmente, los experimentos de RMN DOSY mostraron cambios en los coeficientes de difusión molecular asociados a las señales del ligando, especialmente en la región correspondiente a protones cercanos al grupo amino (𝛿:3.6 ppm). El coeficiente de difusión de la isocumarina libre (−9.05 × 10⁻⁵ cm²/s) disminuye en presencia de AuNPs (−9.09 × 10⁻⁵ a −8.93 × 10⁻⁵ cm²/s), lo cual confirma la interacción del fluoróforo con la superficie metálica y la formación del nanomaterial. En conjunto, estos resultados demuestran que las nanopartículas de oro funcionalizadas con isocumarina aportan al desarrollo de quimiosensores ópticos a partir de nanomateriales para la detección de iones metálicos como el Hg²⁺ en medio acuoso, estable, coloidal y sensible. (Texto tomado de la fuente)
Estudio de la remoción de sulfametazina usando poli(metil metacrilato) (PMMA) modificado con calix[4]resorcinarenos aminometilados
(Universidad Nacional de Colombia, 2026) Adame Vasquez, Diana Katherin; Maldonado Villamil, Mauricio; Aplicaciones Analíticas de Compuestos Orgánicos (Aaco)
En el presente trabajo se evaluó el uso de calix[4]resorcinarenos aminometilados como materiales potenciales para la remoción de contaminantes emergentes presentes en cuerpos de agua, tomando como compuesto de estudio la sulfametazina, un antibiótico ampliamente utilizado en la industria veterinaria y farmacéutica. Actualmente, la purificación de los contaminantes tóxicos en cuerpos de agua cuenta con regulación, donde se establecen los parámetros fisicoquímicos y valores máximos permisibles de compuestos como fósforo total, nitrógeno total y metales pesados (Cu, Fe, Ni, Ag, etc) [1], evidenciando así la baja evaluación sobre los contaminantes emergentes. Para ello, se sintetizaron el tetra(pentil)calix[4]resorcinareno y tetra(nonil)calix[4]resorcinareno por reacción de condensación ácido-catalizada entre resorcinol y los correspondientes aldehídos. Posteriormente, estos macrociclos fueron funcionalizados mediante reacción de Mannich empleando piperidina y L-prolina, obteniéndose derivados aminometilados con diferentes características estructurales. Los compuestos obtenidos fueron incorporados en una matriz de poli(metil metacrilato) (PMMA) mediante un proceso de impregnación, generando materiales con una posible afinidad por la molécula de sulfametazina. La caracterización estructural de los productos se realizó mediante espectroscopía de resonancia magnética nuclear (¹H y ¹³C RMN), mientras que la eficiencia de remoción del antibiótico fue evaluada por espectroscopía UV-Visible a través de curvas de calibración. Los resultados obtenidos evidencian que la modificación del PMMA con calix[4]resorcinarenos aminometilados mejora la interacción con la sulfametazina, por lo que el potencial de estos materiales es una alternativa para la remoción de contaminantes emergentes en el tratamiento de aguas. (Texto tomado de la fuente)
Propiedades estructurales, electrónicas y ópticas de perovskitas CsPbBr3 y RbxCs(1-x)PbBr(3-y)Iy para aplicaciones en celdas solares : Un estudio experimental y por DFT computacional
(Universidad Nacional de Colombia, 2026-05-23) Roa Cala, Diego Alejandro; Clavijo Penagos, Josué Itsman; https://orcid.org/0009-0002-5455-8715 Roa Cala, Diego Alejandro [0009000254558715]; https://orcid.org/0000-0001-7109-5033 Clavijo Penagos, Josué Itsman [0000000171095033]; Laboratorio de Investigación en Combustibles y Energías (LICE); Grupo de Materiales Semiconductores y Energía Solar
El presente trabajo de investigación se centra en la síntesis, caracterización y modelado computacional de perovskitas inorgánicas mixtas basadas en el sistema CsPbBr3 y sus derivados sustituidos con la fórmula general RbxCs(1−x)PbBr(3−y)Iy , con el fin de evaluar su viabilidad para aplicaciones optoelectrónicas. Experimentalmente, se fabricaron películas delgadas mediante la técnica de Evaporación Física (PVD), confirmando mediante Difracción de Rayos X y refinamiento Rietveld la obtención de la fase ortorrómbica (Pnma) y una expansión anisotrópica del volumen de la celda unitaria dominada por la incorporación del ion yodo. Los resultados revelan una correlación teórico-experimental consistente en las perovskitas mixtas: la sustitución parcial induce una reducción del bandgap óptico (de 2,47 eV en CsPbBr3 a 2,37 eV en Rb0.12Cs0.88PbBr2.88I0.12), así como un incremento notable en el coeficiente de absorción (∼105 cm −1 ). Si bien el funcional r2SCAN+rVV10 predice con precisión la brecha energética, el análisis de la estructura de bandas sugiere que altos grados de sustitución (x=0,12) provocan un aplanamiento de las bandas de conducción y una localización de los portadores de carga, lo cual implicaría una menor movilidad. Se concluye que los valores de masa efectiva obtenidos bajo este nivel de teoría requieren una validación futura empleando funcionales híbridos con acoplamiento espín-órbita (HSE+SOC) para confirmar dicha localización de portadores de carga. Desde una perspectiva metodológica, se desarrolló una herramienta computacional en Python para el cálculo de masas efectivas a partir de la dispersión energética E(k). Se validó la robustez del Método de Kane frente a los métodos tradicionales de diferencias finitas y ajuste polinomial, demostrando su superioridad al contrastarlo con semiconductores de referencia (Si, CdTe, GaAs). Esta herramienta se propone como un estándar para el reporte de masas efectivas, ya que mitiga los problemas de ruido numérico, ofrece precisión tanto para portadores ligeros como pesados, y permite obtener resultados fiables incluso con bajas densidades de puntos k, optimizando significativamente los tiempos de cálculo. (Texto tomado de la fuente)
Evaluación catalítica de óxidos mixtos de Cu(Co)-Mg/Al en la producción de butanol a partir de etanol
(Universidad Nacional de Colombia, 2026) Quevedo Hernandez, Juan Pablo; Hincapíe Triviño, Gina Marcela; Galindo Cruz, Johan Fabian; Quevedo Hernandez, Juan Pablo [0002225330]; PAREDES GIL KATHERINE; Juan Pablo Quevedo Hernandez [GWhHXQMAAAAJ&hl]; Quevedo-Hernandez, Juan Pablo [0009000289522990]; Juan Pablo Quevedo Hernandez [Juan-Quevedo-Hernandez]; Estado Sólido y Catálisis Ambiental; Química Cuántica y Computacional; Quevedo-Hernandez, Juan P. [59327068900]
El presente trabajo aborda la evaluación catalítica de óxidos mixtos derivados de hidrotalcitas para la producción de 1-butanol a partir de etanol mediante la reacción de Guerbet. La investigación surge en un contexto de creciente interés por sustituir procesos petroquímicos convencionales, como el proceso OXO, por rutas más sostenibles. En este sentido, la comprensión del proceso Guerbet resulta necesaria para la obtención de compuestos de alto valor agregado, como el butanol, un alcohol de interés industrial debido a sus propiedades fisicoquímicas y su potencial como precursor químico. El trabajo integra un análisis experimental y computacional orientado a comprender la relación entre la composición de los catalizadores y su desempeño catalítico. Para ello, se sintetizaron hidrotalcitas con incorporación de cobre y cobalto, cuya descomposición térmica dio lugar a óxidos mixtos con altas áreas superficiales, distribución homogénea de cationes y propiedades ácido-base y redox dependientes de la composición. Estos factores son determinantes en los procesos de deshidrogenación, condensación aldólica e hidrogenación involucrados en la reacción de Guerbet. Los resultados muestran que la incorporación de Cu2+ y Co2+ modifica significativamente las propiedades fisicoquímicas de los sólidos, favoreciendo la activación del etanol y la formación de alcoholes de mayor peso molecular. Asimismo, el estudio computacional permitió comprobar que la reducción del cobre favorece la estabilización de los intermediarios de reacción y la deshidrogenación del etanol, además de proponer interacciones superficiales relevantes para comprender el mecanismo de reacción. (Texto tomado de la fuente)
Transformación catalítica de CO2 con epóxidos empleando redes metalorgánicas con Zr y Zr-Ce
(Universidad Nacional de Colombia, 2026-02-26) Mojica Suaza, Luis Alejandro; Blanco Jimenez, Carolina; Daza Velasquez, Carlos Enrique; Estado Sólido y Catálisis Ambiental
En el campo de la valorización de CO2 mediante catálisis heterogénea, las redes metalorgánicas basadas en Zr (Zr-MOF) han mostrado un alto potencial para la cicloadición de CO2 con epóxidos. No obstante, la conversión de epóxidos poco aprovechados y de baja actividad, como el óxido de ciclohexeno, continúa siendo un desafío. En este trabajo se sintetizaron MOF del tipo Zr-BPDC mediante síntesis asistida por microondas, posteriormente, se estudió la inclusión de Ce en las redes, y se evaluó el desempeño catalítico de los sólidos sintetizados en la reacción de cicloadición de CO2 con óxido de ciclohexeno. Los sólidos fueron caracterizados mediante difracción de rayos X, sortometría de N₂, análisis termogravimétrico, espectroscopías FTIR, Raman, XPS y FRX, y titulación con n-butilamina, con el fin de correlacionar sus propiedades estructurales, texturales y químicas con la actividad catalítica. La síntesis asistida por microondas permitió obtener Zr-BPDC en tiempos de reacción de 30 minutos, conservando un elevado grado de ordenamiento cristalino y un área superficial comparable con la de sólidos análogos sintetizados por la metodología solvotérmica convencional. En la reacción de cicloadición el sistema Zr-BPDC alcanzó una conversión del 70,2 % y una selectividad del 95,1 %, similares a las del material solvotérmico bajo condiciones de reacción moderadas. Se encontró una fracción real Ce/Zr significativamente menor que la nominal añadida durante la síntesis, con acumulación preferencial del Ce en la superficie de los sólidos, lo que se asoció a un incremento en la densidad de defectos de coordinación, una disminución progresiva del orden estructural y una reducción de la porosidad. Estas modificaciones estructurales y texturales explican el menor desempeño catalítico observado para los sólidos Ce/Zr-BPDC. Finalmente, con el objetivo de incorporar la funcionalidad química del cocatalizador TBAB en los sólidos, se evaluó la preparación de materiales impregnados con TBAB. Estos catalizadores presentaron conversiones inferiores a las obtenidas en sistemas que emplean TBAB libre en solución, sin embargo, mantuvieron selectividad hacia la formación del carbonato cíclico. (Texto tomado de la fuente)
Mejoramiento ambiental de combustibles líquidos utilizando residuos de la industria del café
(Universidad Nacional de Colombia, 2026-02-20) Merchán Suárez , Luigi Sebastián; Romero Malagon, Eduard Ricardo; [0001881592]; Laboratorio de Investigación en Combustible y Energía
Con el objetivo de contribuir a la sostenibilidad de la industria del café y mitigar los impactos ambientales asociados tanto a la acumulación de residuos agroindustriales como a la contaminación derivada del uso de combustibles fósiles, en este trabajo se estudió la valorización de residuos de café como precursores para la obtención de un material carbonoso adsorbente y de un solvente eutéctico profundo (SEP), aplicados en procesos de desulfuración adsortiva y extractiva, respectivamente, sobre un combustible líquido modelo. Si bien la hidrodesulfurización (HDS), tecnología convencional para la remoción de azufre, presenta alta eficiencia global, muestra limitaciones en la eliminación de compuestos azufrados refractarios y requiere condiciones operativas severas, elevados consumos energéticos y el uso de catalizadores costosos. En este contexto, se evaluaron estrategias alternativas basadas en desulfuración extractiva con SEP y desulfuración adsortiva mediante un material carbonoso derivado de residuos de café. La eficiencia de ambos enfoques se evaluó empleando benzotiofeno como compuesto azufrado modelo en n-heptano. Los resultados mostraron que el material carbonoso presenta un desempeño sobresaliente, alcanzando eficiencias de remoción cercanas al 98 %, lo que evidencia su alto potencial para aplicaciones en desulfuración de combustibles. En contraste, los sistemas extractivos basados en polialcoholes, clorhidrato de cafeína y sales inorgánicas mostraron eficiencias moderadas o decrecientes, además de una mayor complejidad operativa. En conjunto, los resultados indican que la ruta adsortiva mediante materiales carbonosos derivados de residuos de café constituye la alternativa más eficiente, simple y promisoria dentro del enfoque estudiado. (Texto tomado de la fuente)
Síntesis de C-alquil y C-fenil-pirogalol[4]arenos y estudio de su actividad antioxidante por medio del método DPPH
(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Martínez Ramos, Diana Marcela; Maldonado Villamil, Mauricio; Aplicaciones Analíticas de Compuestos Orgánicos (Aaco)
Los pirogalol[4]arenos son compuestos macrocíclicos polihidroxilados que se obtienen por condensación entre pirogalol con aldehídos y pueden producirse en diferentes conformaciones (corona o silla) dependiendo de diversas condiciones como el tipo de aldehído (aromático o alifático), el tiempo de reacción o el tipo de disolvente. Los confórmeros que presentan la estructura de corona se clasifican dentro de las moléculas denominadas calixarenos debido a su forma similar a la de un cáliz. Además de estas conformaciones también es posible obtener mezclas conformacionales y/o agregados moleculares en forma de cápsulas o nanotubos. Diversos estudios han demostrado que los compuestos macrocíclicos polihidroxilados, como lo son los pirogalol[4]arenos, poseen una gran cantidad de aplicaciones debido a su versatilidad estructural. Con el fin de estudiar dicho comportamiento en el presente trabajo se realizó la síntesis de pirogalol[4]arenos (aromático y alifático) y se definió la metodología más adecuada para la formación de agregados moleculares. Posteriormente se evaluó el posible potencial antioxidante de los productos obtenidos. (Texto tomado de la fuente)
Espectrometría de fluorescencia de Rayos X con longitud de onda dispersiva aplicada en la caracterización de elementos mayoritarios y minoritarios de un candidato a material de referencia certificado de harina de arroz
(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Pérez Díaz, Linda Alejandra; Martinez Cordon, María José; Serna Saiz , Juliana; https://orcid.org/0000-0003-2361-3064; Grupo de Investigación en metrología Química y Bioanálisis (GIMQB) - INM
La espectrometría de Fluorescencia de Rayos X (XRF) es una potente técnica para el análisis elemental de diversos materiales. Por este motivo, con el presente trabajo, se produjo y se evaluó la homogeneidad, estabilidad, estudio de uso y caracterización de un candidato a Material de Referencia Certificado (MRC) de harina arroz con la técnica de Fluorescencia de Rayos X con Longitud de Onda Dispersiva (WDXRF), a través de una determinación directa, rápida y simultánea de elementos mayoritarios (Ca, K, Mg, P y S) y minoritarios (Cu, Fe, Mn y Zn). En ese contexto, se desarrolló y validó el método “HEQuant”, para evaluar la homogeneidad, la estabilidad y el estudio de uso del material, ya que un MRC debe ser lo suficientemente homogéneo y estable para su uso previsto. Este método estuvo enfocado en respuestas instrumentales y dio como resultado un método selectivo y preciso. Los MRC también deben ser caracterizados, y para ello se desarrolló y validó el método “Foods-Mayor-Minor” para realizar la medición de la fracción másica en el candidato a MRC. Como resultado, se obtuvo que el intervalo lineal del método para cada uno de los mensurados fue: Mg (189.0 - 12000.0) mg/kg, Mn (6.3 - 97.8) mg/kg, Zn (6.7 - 628) mg/kg, Fe (1.9 - 364) mg/kg, P (671 - 8080) mg/kg, S (1200 - 9600) mg/kg, K (428 - 7660) mg/kg, Ca (30 - 1604) mg/kg y Cu (2.0 - 275.2) mg/kg. Además, se obtuvo un método selectivo, robusto, preciso ( %RSD menor que el coeficiente de Horwitz y dentro del criterio establecido como 1/3 de la incertidumbre objetivo) y con veracidad (sesgo) dentro de los límites definidos por la incertidumbre estándar de cada MRC (uMRC) y la desviación estándar (s) del experimento, por lo que se consideró que el sesgo para esta validación no fue estadísticamente significativo. De igual manera, se obtuvieron valores del límite de detección (LOD), muy por debajo del primer nivel de la curva de calibración (límite de cuantificación - LOQ), por lo que se pudo concluir que el método permitió detectar una cantidad mínima del analito de interés, diferenciándolo del ruido generado durante la medición de la muestra. Se prepararon 80 unidades de un material piloto a partir de harina de arroz integral de marca comercial, las cuales fueron destinadas para su caracterización, estudios de homogeneidad, estabilidad a corto plazo y largo plazo (isócrono y clásico) y estudios de uso del material. Con las incertidumbres objetivo para cada propiedad, a partir de los resultados obtenidos de la evaluación de la homogeneidad, estabilidad, y caracterización del material piloto, finalmente se realizó la producción de un material normalizado de elementos mayoritarios y minoritarios en harina de arroz, el INM-027-1 Lote 240918, con un tamaño de lote de 70 unidades, de 50 g de contenido y con valores de fracción másica medida por WDXRF de 85.30 mg/kg ± 3.49 mg/kg para Ca, 3.21 mg/kg ± 0.41 mg/kg para Cu, 13.37 mg/kg ± 0.66 mg/kg para Fe, 2875.55 mg/kg ± 12.96 mg/kg para K, 1672.51 mg/kg ± 28.26 mg/kg para Mg, 28.78 mg/kg ± 1.82 mg/kg para Mn, 3751.75 mg/kg ± 84.00 mg/kg para P, 20.89 mg/kg ± 0.88 mg/kg para Zn y 1275.26 mg/kg ± 490.98 mg/kg para S. La incertidumbre expandida del método de medición por WDXRF, se obtuvo multiplicando la incertidumbre estándar combinada por un factor de cobertura k, para el cual se tomaron valores de 1.99 para Ca, 1.97 para Cu, Fe, Mn, P y para S, 1.98 para K, 2.57 para Mg y un valor de 2.11 para el Zn, esto asumiendo una distribución normal y un intervalo de confianza del 95 %. (Texto tomado de la fuente)
Estudio de las aplicaciones de carbonizados de biosólidos provenientes de la PTAR Salitre en la recuperación de suelos y descontaminación de aguas
(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Bermudez Aguilar, Fredy David; Martínez Cordón, María José; Residualidad y Destino Ambiental de Plaguicidas en Sistemas Agricolas
Los biosólidos, generados en las plantas de tratamiento de aguas residuales, contienen materia orgánica y nutrientes como nitrógeno y fósforo que los hacen útiles como enmiendas agrícolas, aunque su aplicación se ve limitada por la presencia de contaminantes orgánicos persistentes, metales pesados y microorganismos patógenos. La pirólisis se plantea como alternativa para valorizar estos residuos al transformarlos en biocarbones más estables, con menor volumen y riesgo ambiental. En esta investigación se evaluaron las propiedades agrícolas y de adsorción de contaminantes de tres carbonizados de biosólidos de la PTAR Salitre, la más grande del país, obtenidos a 350, 550 y 700 °C. Estos se aplicaron en un suelo modelo a dosis de 10, 30 y 60 t/ha y se mantuvieron por cuatro meses en condiciones de invernadero, tras los cuales se evidenciaron incrementos significativos en el nitrógeno (31-460 %) y fósforo disponibles (5-690 %) en el suelo, particularmente con C350, lo que se reflejó en una mayor absorción de nutrientes y biomasa en Raphanus sativus. Además, se observaron incrementos de pH del suelo con C700 y no se observaron diferencias relevantes en la absorción de metales en los tejidos vegetales. Por otra parte, se estudió la adsorción de los herbicidas diurón y atrazina en agua y suelo, así como su lixiviación en columnas de suelo, encontrándose que los carbonizados no modificaron de forma significativa su movilidad en el suelo, aunque si mostraron capacidad de removerlos en agua, efecto que aumentó con la temperatura de pirólisis. Los resultados de esta investigación demostraron que los biosolidos de la PTAR Salitre pueden ser transformados en carbonizados para su valorización en aplicaciones agrícolas como fuentes de nutrientes y encalantes, así como adsorbentes para el tratamiento de aguas contaminadas. (Texto tomado de la fuente)
Generación de un material polimérico activo insecticida a base de encapsulados de oleorresinas vegetales
(Universidad Nacional de Colombia, 2025) Suspes Gacharná, Andrés Felipe; Ávila Murillo, Mónica Constanza; Sierra Ávila, César Augusto; Grupo de Investigación en Química de Productos Naturales Vegetales Bioactivos (Quipronab); Grupo de Investigación en Macromoléculas
El siguiente trabajo presenta la obtención y caracterización de un material polimérico activo insecticida. Primero se caracterizaron oleorresinas de ajo y ají, encontrando que los sulfuros de dialilo (sulfuro de dialilo, disulfuro de dialilo, trisulfuro de dialilo, tetrasulfuro de dialilo) eran los componentes mayoritarios de la oleorresina de ajo, siendo el disulfuro de dialilo el más abundante (63.59%), se determinó que la capsaicina (1.21%) era el capsaicinoide mayoritario de la oleorresina de ají, también se encontraron dihidrocapsaicina, y nordihidrocapsaicina. Posteriormente, se realizó la encapsulación de las oleorresinas, para esto se empleó β-ciclodextrina, las relaciones molares (compuesto activo:β-ciclodextrina) utilizadas fueron 1:2 y 2:1, la encapsulación se efectuó por los métodos de coprecipitado y amasado, los complejos de inclusión se caracterizaron mediante RMN-1H, FT-IR, y TGA, la eficiencia de encapsulación se determinó mediante cromatografía líquida y de gases, encontrando que las dos metodologías favorecían la encapsulación de los sulfuros, mientras que la encapsulación de capsaicinoides solo se favoreció por el método de coprecipitado. Se evaluó el potencial de inhibición de acetilcolinesterasa de los complejos obtenidos por coprecipitado (1:2), el encapsulado de ají no presentó inhibición, en cambio, el encapsulado de ajo mostró inhibición superior al 50%. Este último fue extruido junto con polietileno de baja densidad (1% p/p), dando lugar a dos películas activas (monocapa y tricapa), posteriormente se determinaron las propiedades mecánicas, térmicas y de barrera, la película tricapa mostró mejores propiedades térmicas y de barrera. Adicionalmente, un análisis de Headspace de las películas, permitió evidenciar la liberación de sulfuros (disulfuro de dialilo, trisulfuro de dialilo), finalmente se evaluó la actividad insecticida de las películas activas, encontrando que estas tenían influencia sobre la actividad motriz de Drosophila melanogaster. (Texto tomado de la fuente)
Desarrollo e implementación de un método de funciones gaussianas explícitamente correlacionadas bajo el esquema de orbitales moleculares para cualquier partícula, APMO
(Universidad Nacional de Colombia, 2015) Charry Martinez, Jorge Alfonso; Reyes Velasco, Andrés; https://scholar.google.com/citations?user=Rjq20HEAAAAJ; Charry Martínez, Jorge Alfonso [0000-0003-3069-2522]; Química Cuántica y Computacional
En este trabajo se presenta el desarrollo teórico del método de funciones gaussianas explícitamente correlacionadas bajo el esquema del orbital molecular para cualquier partícula (ECGAPMO). Esta metodología es una extensión del método explicitly correlated gaussians and nuclear orbital plus molecular orbital (ECG-NOMO) para estudiar sistemas con más de una especie de partículas cuánticas. Este método fue implementado en el programa computacional LOWDIN. Se estudiaron sistemas atómicos regulares y exóticos. Los resultados obtenidos muestran que este método provee una muy buena descripción de la correlación entre partículas de diferente especie cuántica. Adicionalmente se empleó la metodología APMO para estudiar las energías de enlace de positrón (PBEs) para los veinte aminoácidos estándar en las formas mínimo global, puente de hidrógeno y zwitterion. El estudio revela que en general a nivel de teoría de propagadores de segundo orden (APMO/P2) se obtienen PBEs más altos a una fracción del costo computacional de MP2, siendo una opción conveniente para un análisis cualitativo y semi-cuantitativo del enlace de positrón en sistemas poliatómicos. (Texto tomado de la fuente).
Evaluación de la espectrometría de fluorescencia de rayos X monocromática como técnica de análisis de cadmio en sistema de cacao del departamento de Arauca
(Universidad Nacional de Colombia, 2025-12-18) Cifuentes Muñoz, Edwin Alfredo; Bravo, Daniel; Avellaneda Torres, Lizeth Manuela; Bioprospección de Biomoléculas y Microorganismos con Aplicaciones Agropecuarias; Agrobiodiversidad y Biotecnología
El cacao es un cultivo de alta relevancia en Colombia, no obstante, la presencia de Cd genera impactos ecosistémicos y en la salud de los seres humanos. También limita su exportación, especialmente en departamentos altamente productores, como Arauca. Por ello, es necesario su monitoreo frecuente. Las técnicas actuales para cuantificar Cd, como ICP, suelen ser costosas y complejas. Es por esto que la presente investigación se propuso evaluar el desempeño de la MXRF, como alternativa, para analizar Cd en muestras del sistema de cacao. Esta evaluación se realizó desde tres perspectivas: analítica, ambiental y económica. Para ello, se realizó una validación analítica, un estudio del verdor analítico y un análisis de costos basado en actividades, respectivamente. En la validación del método se encontró un desempeño analítico adecuado en muestras del sistema de cacao. Además, se alcanzó un LOQ de 0.148 mg kg-1 y errores relativos menores al 30%, con respecto a ICP. Por otro lado, la superioridad del grado de sostenibilidad ambiental de la MXRF sobre ICP fue demostrada con la obtención de un verdor analítico de 0.71, 0.31 y 0.34 unidades para MXRF, ICP-MS e ICP-OES, respectivamente. Finalmente, el análisis de costos basado en actividades (ABC) permitió asignar un valor económico de $16,699, $67,013 y $56,294 para MXRF, ICP-MS e ICP-OES, respectivamente, cual implicó una reducción de aproximadamente el 75% del costo. Esta investigación demostró los beneficios técnicos, ambientales y económicos de la MXRF para la cuantificación de Cd en muestras del sistema de cacao. (Texto tomado de la fuente).
Síntesis y caracterización de películas delgadas del semiconductor CsPbBr2I con adición de Zn2+ a la estructura de la perovskita y evaluación como material candidato a capa absorbente en aplicaciones fotovoltaicas
(Universidad Nacional de Colombia, 2025-11-27) Muñoz Riaño, Angie Tatiana; Clavijo Penagos, Josué Itsman; Gordillo Guzmán, Gerardo; Magíster en Ciencias - Química; Grupo de Materiales Semiconductores y Energía Solar
En el marco de la búsqueda de alternativas sostenibles para la generación de energía, las perovskitas inorgánicas han emergido como materiales prometedores para la fabricación de dispositivos fotovoltaicos de bajo costo. Sin embargo, su limitada estabilidad frente a condiciones ambientales representa un reto importante. Este trabajo tuvo como objetivo estudiar parámetros de síntesis para obtener películas delgadas del compuesto de perovskita CsPbBr2I con propiedades adecuadas como capa absorbente en celdas solares, así como evaluar la incorporación de ZnBr2 como estrategia para mejorar su estabilidad. La síntesis se realizó mediante un proceso de dos pasos, que incluyó evaporación térmica de PbBr2 y posterior inmersión en disoluciones de CsI en metanol. Se identificaron las condiciones óptimas para obtener la estequiometría deseada: espesor de PbBr2 de 410 nm, concentración de CsI de 0,015 M y un tiempo de inmersión de 10 s. Posteriormente, se incorporaron distintas proporciones de ZnBr2 (0 %, 5 %, 10 %) en la película delgada de PbBr2. La caracterización estructural mediante difracción de rayos X mostró una fase cristalina ortorrómbica con buena estabilidad estructural para el material con 5 % de ZnBr2, para un tiempo de evaluación de 60 días. Las propiedades ópticas fueron evaluadas mediante espectroscopía de reflectancia difusa, obteniendo coeficientes de absorción del orden de 104 cm-1 y band gaps entre 2,19 y 2,24 eV. Los resultados indican que es posible obtener capas absorbentes estables y con propiedades ópticas adecuadas mediante una ruta de síntesis sencilla, y que la adición controlada de ZnBr2 mejora su estabilidad sin comprometer su capacidad de absorción, lo que las convierte en candidatas viables para aplicaciones fotovoltaicas. (Texto tomado de la fuente).
Hypnea musciformis del Caribe colombiano : perfil metabólico en ambiente natural y en cultivo, y su potencial cosmético
(Universidad Nacional de Colombia, 2025) González Torres, Jessica; Castellanos Hernández, Leonardo; Rozo Torres, Gladys; González-Torres, Jessica [0009-0007-1302-1272]; Estudio y Aprovechamiento de Productos Naturales Marinos y Frutas de Colombia
En los últimos años, el interés por implementar estilos de vida más saludables ha generado una creciente demanda de ingredientes naturales, seguros y sostenibles, especialmente en la industria cosmética. Este contexto ha impulsado la búsqueda de nuevas fuentes de compuestos bioactivos que reemplacen ingredientes sintéticos, poco aceptados por los consumidores. Bajo este marco, la presente tesis de maestría se centra en la identificación de compuestos de interés dermocosmético a partir de la macroalga roja Hypnea musciformis, recolectada en el Caribe colombiano. Esta especie, tradicionalmente reconocida como fuente de carragenina, ha sido poco estudiada y no se ha cultivado comercialmente en Colombia, lo cual abre una oportunidad para evaluar tanto su potencial biotecnológico como su aplicación en formulaciones cosméticas innovadoras y sostenibles. La presente investigación, la primera que busca establecer el potencial cosmético de H. musciformis en Colombia, se desarrolló en tres etapas: (1) el establecimiento de un sistema semicerrado de cultivo en canaletas para la producción de biomasa, (2) la identificación de metabolitos de interés mediante el perfilado químico de muestras silvestres y cultivadas, y (3) la validación de su aplicación en un prototipo cosmético. En la fase de cultivo, se implementaron experimentos variando nutrientes, luz y sustratos. Aunque se evidenció una adaptación inicial positiva de la macroalga, la contaminación por otros organismos limitó el mantenimiento del sistema más allá de 15 días. El perfil químico de los extractos obtenidos con diferentes disolventes mostró bajos rendimientos, y la presencia de ácidos grasos, y polisacáridos. Los metabolitos de mayor interés identificados fueron los aminoácidos tipo micosporinas (MAAs) y las carrageninas. Los MAAs, conocidos por su actividad fotoprotectora, se analizaron en muestras de diferentes regiones del Caribe colombiano. Se encontró una variabilidad significativa en su concentración, destacándose las muestras de La Guajira y, particularmente, la muestra Wt-0309-23 de Santa Marta, que presentó los mayores valores, superiores a los reportados previamente en Brasil para la misma especie. Esto confirma la presencia y el potencial aprovechamiento de MAAs en Hypnea. Sin embargo, las muestras cultivadas mostraron concentraciones mucho menores, lo que indica que el sistema semicerrado no favoreció su producción. De forma complementaria, se detectaron MAAs en algas de arribazón, lo que abre la posibilidad de valorizar esta biomasa residual como fuente alternativa. En cuanto a la carragenina, los análisis FT-IR y SEC-HPLC confirmaron que todas las muestras de H. musciformis producen carragenina del tipo κ (kappa), altamente demandada en la industria. Además, se observó un aumento en el peso molecular de estas carrageninas cuando el alga es cultivada, posiblemente como respuesta a factores de estrés o a procesos de maduración. Estas características posicionan al cultivo de H. musciformis como un recurso prometedor para aplicaciones industriales. Finalmente, dada la abundancia e importancia de la κ-carragenina, se exploró su aplicación en la formulación de un prototipo cosmético: una mascarilla facial tipo hidrogel. Este producto aprovechó tanto su capacidad gelificante como sus propiedades hidratantes, actuando como ingrediente activo y excipiente. Se evaluaron variaciones de concentración y la incorporación de otros componentes, hasta obtener una formulación estable con adecuada textura, elasticidad y adaptabilidad al rostro. Los ensayos de eficacia cosmética in vivo (corneometría) mostraron una mejora en la hidratación y en la pérdida transepidermal de agua, especialmente en personas de entre 35 y 40 años. A su vez, las pruebas sensoriales reportaron alta aceptación del prototipo, coherente con los resultados fisicoquímicos. En conclusión, esta investigación aporta evidencia del potencial cosmético de Hypnea musciformis del Caribe colombiano, destacando la riqueza de sus MAAs en condiciones naturales y la calidad de su κ-carragenina para aplicaciones industriales. Además, constituye un primer paso hacia el desarrollo de bioproductos sostenibles basados en macroalgas, con perspectivas de innovación científica y económica en el país (Texto tomado de la fuente).

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