Cicima, UCR

Materials Science and Engineering Research Center Esta modificación se realizó en la sesión # 7 del Consejo Científico del 2003

El Centro de Investigación en Ciencia e Ingeniería de Materiales (CICIMA), es una unidad de investigación científica y tecnológica, de carácter multidisciplinario dedicada al estudio a nivel microscópico de las propiedades físicas y químicas de los materiales, para su desarrollo y adaptación en procesos industriales. Fue creado el 10 de Octubre de 1990 en la sesión # 3684 del Consejo Universitario

Funcionando como de costumbre

Photos from Cicima, UCR's post 17/05/2024

¡Época de escarabajos! Durante los primeros días de mayo, un grupo interdiscilinario de personas investigadoras visitó la zona de Monteverde para realizar trabajo de campo. Se aprovechó la oportunidad para compartir una charla con guías locales sobre propiedades ópticas de escarabajos del género Chrysina, facilitada en la Reserva Bosque Nuboso Santa Elena Reserva Santa Elena

Highly reversible extrinsic electrocaloric effects over a wide temperature range in epitaxially strained SrTiO3 films - Nature Materials 21/03/2024

Nos complace compartirles una reseña de una publicación reciente en la revista Nature Materials con los resultados de una colaboración científica liderada por Sen Zhang (National University of Defense Technology, China) , Gian Guzman Verri (CICIMA, Escuela de Física UCR, Universidad de Costa Rica), Xavier Moya y Neil Mathur (Dept. Materials Science, University of Cambridge), y que además cuenta con la participación de Jafet Deliyore Ramírez, quien fue asistente de investigación en el CICIMA y egresado de la Escuela de Física.

A bajas temperaturas, el titanato de estroncio (SrTiO3) es un material ferroeléctrico incipiente, y los cambios de polarización eléctrica provocados por el voltaje producen cambios térmicos conocidos como efectos electrocalóricos, y los cuales han sido propuesto para realizar enfriamiento criogénico. Sin embargo, en la cercanía de la temperatura ambiente, los efectos electrocalóricos del SrTiO3 son muy pequeños como para considerarlos de utilidad. En este trabajo, se utilizó la deformación epitaxial para crear una transición de fase ferroeléctrica en una película de SrTiO3, y estudiar los efectos electrocalóricos cerca de esta transición, lo que constituye el primer estudio experimental de los efectos electrocalóricos cerca de una transición de fase creada por deformación. Utilizando el voltaje máximo posible en el laboratorio, se encontró que la deformación aumenta los efectos electrocalóricos en un orden de magnitud en un rango de temperaturas por debajo y alrededor de la temperatura ambiente, lo que concuerda con lo predicho por la teoría de Landau de transiciones de fase.

A diferencia de la mayoría de las transiciones de fase ferroeléctricas, que son de primer orden y, por tanto, histeréticas, la transición de fase ferroeléctrica inducida por deformación es de segundo orden. Por lo tanto, los efectos electrocalóricos son altamente reversibles, lo cual es deseable en una unidad de enfriamiento.

La ingeniería de deformaciones como la que se ha demostrado aquí, podría aprovecharse para ampliar el acervo de materiales electrocalóricos, ya sea añadiendo nuevos materiales a la lista de candidatos prometedores o, como se hizo en este estudio, modificando el rango de temperaturas de funcionamiento.

Highly reversible extrinsic electrocaloric effects over a wide temperature range in epitaxially strained SrTiO3 films - Nature Materials Electrocaloric effects are large in a limited set of materials that display hysteretic first-order phase transitions. Here epitaxial SrTiO3 thin films are strain engineered to achieve anhysteretic second-order phase transitions, with electrocaloric effects enhanced by one order of magnitude over bul...

Conferencia: “Agua potable y Energía de la Humedad en el Aire” 05/03/2024

Ya está disponible en Youtube el video de la conferencia que dio el pasado 21 de febrero Carlos Díaz para la Academia Nacional de Ciencias de Costa Rica, sobre un nuevo método barato y sencillo de extraer agua potable de la atmósfera. Carlos es egresado de las carreras de ingeniería mecánica y física de la UCR y está actualmente terminando su doctorado en ingeniería mecánica en MIT. La División de Ingeniería y Ciencia Aplicada de Caltech premió a Carlos en el 2023 como uno de los siete investigadores jóvenes más destacados que trabajan en EE. UU.

Conferencia: “Agua potable y Energía de la Humedad en el Aire” Conferencia: “Agua potable y Energía de la Humedad en el Aire”, impartida por Carlos D. Díaz-Marín, Massachusetts Institute of Technology, el 21 de febrero, ...

27/02/2024

CICIMA informa...

22/02/2024

El CICIMA informa...

16/02/2024

Esta conferencia virtual será dictada el próximo miércoles (21 de feb.) por Carlos Díaz, quien es egresado de las carreras de física e ingeniería mecánica de la UCR, y quien está actualmente terminando su doctorado en ingeniería mecánica en MIT. Este mismo trabajo fue premiado el año pasado por Caltech como uno de los siete más importantes en ingeniería y ciencias aplicadas llevado a cabo por investigadores jóvenes que trabajan en EE. UU. Se les invita cordialmente a participar por Zoom. -Alejandro Jenkins V.

Les invitamos a nuestra conferencia del mes de febrero: “Agua potable y Energía de la Humedad en el Aire”

Impartida por Carlos D. Díaz-Marín.
Massachusetts Institute of Technology.

Fecha: 21 de febrero, 2024.
Hora: 3:00 P.M. hora Costa Rica.

Transmisión:
Haga clic en el enlace a continuación para unirse al seminario web:
https://us06web.zoom.us/j/82252700996

ID de seminario web: 822 5270 0996

Facebook Live:
Link: https://www.facebook.com/Academia-Nacional-de-Ciencias-Costa-Rica-544769138905293

07/02/2024

Las siguientes personas investigadoras en representación de diversas áreas del saber (Biología, Sociología, Arquitectura, Filosofía, Artes escénicas y Física) y diversos Centros de Investigación (CICIMA, CIBCM), Escuelas y Facultades fueron seleccionadas como recipientes de los fondos concursables de la Vicerrectoría de Acción social 2024. El proyecto ganador se titula:

Biomímesis: concatenaciones academia-sociedad para la conformación de ecologías del conocimiento humano-naturaleza.

El objetivo principal de dicha propuesta contempla dos tipos de intercambios de conocimiento que dan forma a tres alcances específicos:

-Desarrollar nuevas formas de entender y dialogar con el mundo natural en colaboración con tres colegios de zonas rurales con bajos índices de desarrollo social y humano a través de la herramienta de la biomímesis.

-Sistematizar el intercambio de saberes desde la academia hacia otros públicos a través de la difusión de nuevas formas de concebir el trabajo con la materia viva, por medio de dos indagaciones amplias del estado de la cuestión de los biomateriales en Costa Rica dirigido a personas diseñadoras, científicas, artistas o emprendedoras.

-Culminar un proceso colectivo de capacitación y reflexión sobre las herramientas de ToolBox (evento realizado en colaboración con la Universidad de Michigan en el 2023) sobre el diálogo interdisciplinar para crear un recurso físico y digital, así como la formulación de talleres que fomenten el desarrollo de estas habilidades en equipo.

02/02/2024

Les compartimos un resumen del proyecto C4601 inscrito en la Vicerrectoría de Investigación de la Universidad de Costa Rica a cargo del Dr. Edgar Rojas González:

Propiedades electrocrómicas de películas delgadas de óxido de tungsteno en electrolitos basados en cationes polivalentes.

Los electrolitos con cationes polivalentes presentan ventajas poco exploradas en aplicaciones electrocrómicas con respecto a los electrolitos normalmente utilizados, los cuales utilizan cationes monovalentes como protones H+, iones de sodio Na+ y, mayoritariamente, iones de litio Li+.

Las ventanas inteligentes que utilizan principios de electrocromismo ostentan un gran potencial para la reducción de consumo de energía en el sector de la construcción. Particularmente, pueden ajustar sus propiedades ópticas de forma dinámica para disminuir la necesidad de enfriamiento o calentamiento de una habitación.

Un dispositivo electrocrómico usualmente consiste en un circuito formado por un electrolito (que contenga cationes pequeños) emparedado entre dos electrodos electrocrómicos, los cuales están conformados por un conductor transparente recubierto por una película delgada de un óxido electrocrómico inorgánico. Es posible provocar la intercalación de cationes del electrolito en el material electrocrómico mediante la aplicación de pequeñas variaciones de potencial. Debido a requerimientos de neutralidad de carga, electrones del conductor transparente entran a su vez al material electrocrómico. Estos electrones son los responsables de la modulación óptica. El proceso es reversible mediante la aplicación de un potencial inverso. El óxido de tungsteno es, por mucho, el material más utilizado en aplicaciones electrocrómicas y presenta una coloración catódica. Es decir, se vuelve más oscuro con la intercalación, lo contrario correspondería a una coloración anódica. Generalmente, uno de los óxidos electrocrómicos en un dispositivo presenta coloración catódica y el otro coloración anódica o neutra.

El electrolito es un componente esencial en aplicaciones electrocrómicas. Particularmente, es de especial importancia el catión que participa en la intercalación. Usualmente, se utilizan cationes monovalentes como H+, Na+ y Li+. Sin embargo, H+ es altamente corrosivo, el tamaño del radio iónico del Na+ va en detrimento de la cinética de la intercalación y la oferta de Li+ se ha vuelto escasa. Evidentemente, hay espacio para la mejora. En esta línea, se piensa que cationes polivalentes como los iones de aluminio Al3+, iones de zinc Zn2+, iones de magnesio Mg2+ o iones de calcio Ca2+ pueden ser una opción conveniente. Esto debido a que, por ejemplo, Al3+ posee un radio iónico pequeño y es un material abundante. Además, su naturaleza polivalente exhibe una gran ventaja potencial porque por cada Al+3 intercalado se insertan tres electrones, contrario a un catión monovalente que presenta una razón uno a uno. Lo anterior supone un mayor nivel de coloración con menor nivel de intercalación, lo cual se espera que tenga repercusiones positivas en cuanto a la eficiencia y vida útil de un dispositivo. Sin embargo, los procesos electrocrómicos con cationes polivalentes no se han estudiado ampliamente.

El presente proyecto busca estudiar estos temas, con un especial enfoque en Al3+. El conocimiento que se genere en este proyecto puede ayudar a sentar las bases para el desarrollo de aplicaciones electrocrómicas de alta eficiencia con materiales abundantes en la Tierra.

Imagen representativa de la aplicación en ventanas inteligentes a partir de materiales electrocrómicos como los que desarrollará Edgar durante su proyecto (C.G. Granqvist, Thin Solid Films 564, 1 (2014). https://doi.org/10.1016/j.tsf.2014.02.002).

02/02/2024

Les compartimos un resumen del proyecto C4602 inscrito en la Vicerrectoría de Investigación de la Universidad de Costa Rica a cargo de la Dra. Mónica Prado Porras:

Visualización de las interacciones patógeno-hospedero a nivel de ultraestructura: un acercamiento a la interacción de plasmodium con células endoteliales mediante microscopía de correlación de superresolución y electrónica.

Uno de los principales objetivos en el campo de la biología es entender la función célula y los procesos que les permiten mantener la homeostasis y la sobrevida en condiciones ambientales desfavorables. En este aspecto, la microscopía ha sido una herramienta muy importante para lograr estos objetivos.

La Universidad de Costa Rica posee una de las técnicas microscópicas más novedosas e impresionantes, la microscopía de super resolución (SRM). Mediante esta técnica es posible la obtención de imágenes de estructuras celulares con un nivel de detalle, que varían según el método aplicado, entre 120 nm para SIM (structured illumination microscopy) y 20 nm de resolución para STORM (Stochastic optical reconstruction microscopy), ambos en xy. Lo cual permite contestar muchas incógnitas relacionadas con la compleja interacción entre parásitos y sus blancos celulares.

La malaria o paludismo es una enfermedad parasitaria producida por la infección de organismos del género Plasmodium. Debido a la alta tasa de mortalidad (627 mil muertes anualmente), especialmente infantil, la malaria representa uno de los problemas de salud más importantes en términos de erradicación. El parásito Plasmodium ingresa a los glóbulos rojos en donde se multiplican. La infección por Plasmodium provoca el fenómeno de citoadherencia, es decir los glóbulos rojos infectados (iRBC), exponen en su superficie moléculas de unión a endotelio (células que tapizan los vasos sanguíneos) ocasionando una disfunción vascular que se asocia con activación y muerte endotelial, además de alteración de la perfusión/oxigenación, relacionados directamente con la gravedad y el resultado de la enfermedad. El papel de la autofagia, un proceso celular de degradación y reciclaje relacionado con muerte celular, a nivel de endotelio es poco estudiado.

El presente proyecto pretende describir por primera vez mediante técnicas de imagen de última generación, el proceso de interacción y alteración que los eritrocitos infectados con Plasmodium inducen al contacto con células endoteliales y determinar el papel de la autofagia en la patogénesis de malaria a nivel vascular.

Imagen representativa de la distribución de actina en una célula tomada con la técnica STORM, disponible en nuestro centro de investigación y que será clave en el proyecto liderado por Mónica (NIH Image Gallery - https://www.flickr.com/photos/nihgov/33340166740).

02/02/2024

Desde el CICIMA felicitamos a nuestro personal de investigación, la Dra. Mónica Prado Porras y el Dr. Edgar Rojas González, por asegurar un Fondo Especial de Estímulo a la Investigación 2024 por parte de la Vicerrectoría de Investigación de la Universidad de Costa Rica.

Mónica, quien además es nuestra subdirectora y docente de la Facultad de Microbiología UCR, trabajará en el proyecto C4602 titulado “Visualización de las interacciones patógeno-hospedero a nivel de ultraestructura: un acercamiento a la interacción de plasmodium con células endoteliales mediante microscopía de correlación de superresolución y electrónica”.
Edgar, quien además es docente de la Escuela de Física UCR, trabajará en el proyecto C4601 titulado “Propiedades electrocrómicas de películas delgadas de óxido de tungsteno en electrolitos basados en cationes polivalentes”.

En las siguientes publicaciones les compartiremos información sobre cada proyecto para que conozcan un poco más de estas investigaciones de punta que se estarán desarrollando en nuestro centro de investigación.

¡Les deseamos éxitos a Mónica y Edgar en el desarrollo de estos proyectos!

26/01/2024

Les invitamos al primer Coloquio en Materiales del año, a cargo de Fabian Ballar, egresado del Bach. en Física (Escuela de Física UCR) y actualmente candidato doctoral en la Universität Augsburg, el próximo miércoles 31 de enero a las 3pm en el aula FM 308.

El coloquio también se transmitirá en vivo para quienes no puedan asistir de manera presencial:
https://udecr.zoom.us/j/81308471339?pwd=T3V2K2dMQnpaQnM3ZTRFdWw5dHNWUT09

06/12/2023

Desde el Cicima, UCR le deseamos los mejores éxitos a Catalina Morales Gutiérrez, estudiante de último año del bachillerato en Física (Escuela de Física UCR) y asistente de investigación en nuestro centro, quien se encuentra realizando una pasantía en el Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO) gracias a una beca SPIE@ICFO Chair Maria Yzuel Fellowship Awards y el apoyo de la Universidad de Costa Rica.

Catalina trabajará durante 7 meses en el grupo de Optoelectrónica liderado por el Prof. Valerio Pruneri en el desarrollo de fuentes cuánticas con fotones entrelazados.

La beca Maria Yzuel busca atraer, retener y promover mujeres talentosas hacia carreras de investigación en ciencias fotónicas y áreas afines. Para más información, especialmente para estudiantes interesadas en concursar por ésta beca, pueden consultar el siguiente enlace: https://www.icfo.eu/studies/internships/fellowships/maria_yzuel_fellowships/

Photos from Cicima, UCR's post 04/12/2023

¡Estamos a una semana de dar inicio al SCiMAN23!

Ya se encuentra disponible el programa, el cual se puede descargar en el siguiente enlace:
https://sites.google.com/view/sciman-ucr/program?authuser=0

Además de 6 charlas invitadas, tendremos 23 ponencias orales y 36 ponencias de poster, muchas de ellas por parte de estudiantes de pregrado y grado.

A las personas que asistirán al evento, se les recuerda llenar el siguiente cuestionario para facilitar la logística:
https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLScfLe36MtgW5bASJZovL0lFXYqWuAG82oRgwKWJv1b-u06_4g/viewform

18/10/2023

Les recordamos que se encuentra abierto el periodo de recepción de resúmenes para el SCiMAN23 - 14° Simposio de Ciencia de Materiales Avanzados y Nanotecnología 2023, a realizarse del 11-13 de Diciembre 2023 en la Universidad de Costa Rica.
Para ésta edición tendremos la participación de cinco conferencistas invitados que nos visitarán desde Arizona State University, Yale University, Tampere University, Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid y Universidad de Murcia.

Se invita a las personas investigadoras y estudiantes que realicen investigación científica (básica, interdisciplinaria, aplicada o experimental) en ciencia de materiales, materiales avanzados, biomateriales, materiales funcionales, materiales de interés histórico cultural, caracterización de materiales, síntesis de materiales, nanociencia y nanotecnología. Se extiende la invitación a la Facultad de Ciencias, Facultad de Ingeniería, Facultad Odontología, Facultad de Microbiología, Escuela de Antropología, Escuela de Historia, y otras unidades académicas y de investigación, a someter sus resúmenes para ser presentados en este simposio anual que se celebrará en el auditorio del nuevo edificio de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Costa Rica.

Enlace para enviar sus resúmenes:
https://docs.google.com/.../1FAIpQLSdXP47t0tC8xI.../viewform

Página oficial del SCiMAN23:
https://sites.google.com/view/sciman-ucr/home

12/10/2023

Nos complace invitarles a una charla virtual impartida por Sofía Vargas, egresada de la Escuela de Física UCR y ex-asistente de investigación del Cicima, UCR. Actualmente Sofía se encuentra realizando su doctorado en Rice University.
La charla, organizada por la Red UNA STEM - UNA, es parte de la celebración del Día Internacional de Ada Lovelace que busca visibilizar el trabajo de las mujeres STEM (ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas).

Resumen: Diversos procesos celulares están regulados a nivel molecular a través de interacciones entre proteínas. Es aquí donde las técnicas de localización de moléculas únicas resultan necesarias para estudiar tales interacciones moleculares y comprender los fundamentos detrás de diversos procesos biológicos. Un ejemplo concreto es la interacción a nivel neuronal entre la enzima CaMKII y filamentos de actina que permite regular la formación de sinapsis asociadas a la formación de memorias y procesos de aprendizaje.
En esta charla abordaremos como las técnicas de molécula única que nos permiten entender parte de los mecanismos moleculares detrás de procesos de largo plazo como formación de memorias y aprendizaje.

📅 Fecha: lunes 16 de octubre
🕕 Hora: 2:00 pm (GMT -6)
Zoom: https://us02web.zoom.us/.../tZckdOioqz4qGdzeBR2D_xrB2tsb...
Youtube: https://www.youtube.com//

27/09/2023

Desde el CICIMA les queremos invitar al SCiMAN23 - 14° Simposio de Ciencia de Materiales Avanzados y Nanotecnología 2023, a realizarse del 11-13 de Diciembre 2023 en la Universidad de Costa Rica.
Se invita a las personas investigadoras y estudiantes que realicen investigación científica (básica, interdisciplinaria, aplicada o experimental) en ciencia de materiales, materiales avanzados, biomateriales, materiales funcionales, materiales de interés histórico cultural, caracterización de materiales, síntesis de materiales, nanociencia y nanotecnología. Se extiende la invitación a la Facultad de Ciencias, Facultad de Ingeniería, Facultad Odontología, Facultad de Microbiología, Escuela de Antropología, Escuela de Historia, y otras unidades académicas y de investigación, a someter sus resúmenes para ser presentados en este simposio anual que se celebrará en el auditorio del nuevo edificio de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Costa Rica.

Ya se encuentra habilitado el periodo de recepción de resúmenes para ser presentados en el SCiMAN23:
https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSdXP47t0tC8xIfmusXAvsvajfUYgqh2HKF4c6VSZUODVlzf8A/viewform

Para conocer más sobre el simposio y de las personas invitadas internacionales que tendremos en esta edición, pueden visitar la página oficial del SCiMAN23:
https://sites.google.com/view/sciman-ucr/home

28/08/2023

Les compartimos una nueva publicación del CICIMA, en la revista Physical Review Letters, donde se propone que las propiedades dieléctricas de ciertos óxidos ferroeléctricos emergen del derretimiento de un estado subyacente en el cual la polarización y las deformaciones elásticas forman un arreglo laminar análogo al de los cristales líquidos. El trabajo es fruto de una colaboración entre nuestro investigador Dr. Gian Guzmán-Verri (Cicima, UCR y Escuela de Física UCR) y el grupo del Prof. Peter Littlewood (The University of Chicago).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.046801

24/08/2023

CICIMA informa

04/08/2023

El CICIMA informa

07/07/2023
27/04/2023

Nos complace invitarles al siguiente Coloquio en materiales del CICIMA:

Revealing the origin of local atomic disorder in energy materials - Nature Materials 14/04/2023

Les compartimos también un "Research Briefing", publicado por la misma revista Nature Materials, donde se explican los resultados y algunas implicaciones de esta colaboración reciente del Dr. Gian G. Guzmán-Verri (Cicima, UCR y Escuela de Física UCR) con Simon Kimber (Université de Bourgogne) sobre la transición de fase ferroeléctrica en el GeTe:

Revealing the origin of local atomic disorder in energy materials - Nature Materials Spectroscopic and structural measurements often give conflicting results about the role of disorder in determining the properties of energy materials. A hybrid neutron scattering technique is used to measure atomic correlations in time and space for cubic GeTe, revealing that anisotropic elastic int...

Dynamic crystallography reveals spontaneous anisotropy in cubic GeTe - Nature Materials 14/04/2023

¡Nos complace compartir una publicación reciente del CICIMA en la revista Nature Materials!

Este trabajo presenta resultados sobre la transición ferroeléctrica en el teluro de germanio (GeTe). Las investigaciones fueron lideradas por Simon Kimber (Université de Bourgogne), Anibal Ramirez-Cuesta (Oak Ridge National Laboratory) y Simon Bilinge (Brookhaven National Laboratory & Columbia University), en colaboración con el Dr. Gian G. Guzmán-Verri del Cicima, UCR y la Escuela de Física UCR.

Utilizando dispersión de neutrones, se midieron las correlaciones atómicas del GeTe en el espacio y el tiempo y se encontró que estas son altamente anisótropas. Mediante modelos fenomenológicos, se demostró que estas son el resultado de efectos entrópicos asociados a fuerzas elásticas producidas por las vibraciones polares de los iones de Ge y Te.

Estos resultados tienen implicaciones importantes más allá del GeTe. Si bien es sabido que las interacciones elásticas están presentes en otras clases de materiales (incluyendo algunos tecnológicamente importantes para el desarrollo de tecnologías amigables con el medio ambiente), usualmente sus efectos térmicos no son tomados en consideración a la hora de entender sus propiedades físicas. Los resultados demuestran que no pueden ser ignorados.

Dynamic crystallography reveals spontaneous anisotropy in cubic GeTe - Nature Materials Cubic materials such as GeTe have low lattice thermal conductivity, thought to arise from a non-cubic local structural transition. Here, using a variable-shutter pair distribution function method, the average structure is shown to be crystalline but with anisotropic dynamics at higher temperatures.

Photos from Cicima, UCR's post 27/02/2023

La semana anterior, la Dra. Marcela Hernández y el Dr. Esteban Bermúdez de la Escuela de Física UCR, y el Dr. Eduardo Libby de la Escuela de Química, UCR de la Universidad de Costa Rica visitaron a sus colaboradores del Nature Inspired Research Facility del Air Force Research Laboratory - AFRL y el Departamento de Entomología de Louisiana State University (www.thelordlab.com). La visita se dió en el marco del proyecto de investigación "Variación en las propiedades ópticas y estructuras fotónicas en escarabajos de la biodiversidad costarricense", en el cual se está investigando en detalle los escarabajos metálicos que se encuentran en los bosques de nuestro país.

Durante la visita, realizaron mediciones experimentales, reuniones del proyecto, visitas a otros laboratorios y grupos de investigación e impartieron charlas sobre las investigaciones que realizan en el CICIMA.

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