Investigación

De la estructura electrónica al material que resuelve un problema

Mis dos líneas activas en modelado de materiales catalíticos, las técnicas experimentales y computacionales con las que trabajo, y los proyectos financiados por la UNS y el CONICET que las sostienen.

Líneas activas

Dos frentes de trabajo

01

Modelado de materiales para electrodos en celdas de combustible

Métodos

  • DFT
  • DFT+U
  • VASP
  • WIEN2K
  • DACAPO

El punto de partida de esta línea es una pregunta práctica: qué hace que un electrodo funcione bien y por qué. La respuesta rara vez está en la composición global del material, sino en la estructura electrónica de su superficie, en cómo se ubican los bordes de banda y en qué le pasa a esa estructura cuando se introduce un dopante o se deposita un cúmulo metálico encima.

El trabajo del grupo aborda esa pregunta con cálculos de primeros principios. Sistemas como el TiO₂ codopado con Pt y C, o con Pt y N, muestran efectos sinergéticos que ninguno de los dopantes produce por separado. En otros casos el foco está en la posibilidad de generar hidrógeno y oxígeno por disociación del agua, evaluando qué combinaciones de dopantes aumentan el área superficial específica sin degradar la capacidad redox del óxido.

La ventaja del enfoque computacional es que permite recorrer un espacio de composiciones mucho más amplio que el experimento, y llegar al laboratorio con hipótesis ya filtradas. La contrapartida es que el modelo tiene que ser confiable, y buena parte del esfuerzo metodológico del grupo apunta justamente ahí: entender qué tan sensibles son los resultados a la elección del funcional, del coeficiente de Hubbard U o del método usado para extraer la brecha óptica de un espectro de absorción.

Objetivos

  • Predecir el comportamiento catalítico de un material antes de sintetizarlo, a partir de su estructura electrónica.
  • Reducir la dependencia de metales nobles escasos mediante dopado, codopado y arquitecturas soportadas.
  • Conectar el cálculo de primeros principios con problemas energéticos concretos, como la disociación de agua para generar hidrógeno.
02

Relación nanoestructura-actividad en catálisis ambiental y energética

Métodos

  • XPS
  • UPS
  • LEED
  • STM
  • DFT

A escala nanométrica un material deja de comportarse como su versión masiva. Un cúmulo de trece átomos de platino sobre una superficie de titania no es platino: su actividad depende de la forma que adopte, de si la superficie está estequiométrica o reducida, y de qué tipo de vacancia lo está anclando. Esta línea investiga exactamente esas dependencias.

El trabajo cubre varias familias de sistemas. Nanocúmulos de plata sobre titania estudiados como posibles remediadores de óxidos de nitrógeno, donde interesa predecir las posiciones de los bordes de banda y su relación con la interacción NO y NO₂. Cúmulos de platino soportados, analizados en su estabilidad dinámica, sus propiedades vibracionales y su quimisorción de CO. Oxihaluros de bismuto como el BiOBr, donde las vacancias de oxígeno y de haluro definen las propiedades optoelectrónicas y, con ellas, el desempeño fotocatalítico.

El rasgo distintivo de la línea es que no se queda en el cálculo. Los resultados teóricos se contrastan con caracterización experimental de superficies, y varios de los trabajos son explícitamente teórico-experimentales: síntesis, difracción de rayos X, espectroscopía Raman y medidas de conductividad puestas a dialogar con la simulación. Esa combinación es lo que permite pasar de describir un sistema a explicar por qué se comporta como se comporta.

Objetivos

  • Determinar cómo el tamaño, la forma y el sitio de anclaje de un nanocúmulo cambian su actividad catalítica.
  • Interpretar mecanismos de reacción combinando evidencia experimental de superficies con simulación.
  • Transferir resultados hacia materiales para remediación ambiental, sensado de gases y conversión de energía.

Metodología

Simulación y experimento en el mismo grupo

Lo que distingue a mi trabajo no es dominar una técnica, sino poder contrastar lo que predice el cálculo con lo que muestra la superficie real.

Técnicas experimentales

XPS
Espectroscopía de fotoelectrones de rayos X
UPS
Espectroscopía de fotoelectrones ultravioleta
LEED
Difracción de electrones de baja energía
STM
Microscopía de efecto túnel

Métodos computacionales

VASP
Vienna Ab initio Simulation Package
WIEN2K
Cálculo de estructura electrónica con ondas planas aumentadas
DACAPO
Estructura electrónica y dinámica molecular
DFT+U
Teoría del funcional de la densidad con corrección de Hubbard
ASED MO
Atom Superposition and Electron Delocalization Molecular Orbital
Hückel
Método semiempírico de estructura electrónica

Proyectos financiados

Respaldo institucional

Proyectos con financiamiento de la Universidad Nacional del Sur, el CONICET, la ANPCyT, la UTN y la Universidad Nacional del Comahue, que dirijo o integro. Los datos provienen de mi CV de agosto de 2026.

CódigoOrganismoRolPeríodo
PGI 24/F092Universidad Nacional del SurDirectora2025 a 2028
MAINNBB0010061Universidad Tecnológica NacionalDirección: Dra. Cecilia I. N. MorgadeCodirectora2024 a 2027
PICT 2021-I-A-00288ANPCyTDirección: Dra. Marisa A. FrecheroIntegrante2023 a 2026
UNCOMA I273Universidad Nacional del ComahueDirección: Dra. Susana B. RamosIntegrante2023 a 2026
PGI 24/F081Universidad Nacional del SurDirectora2020 a 2024
PGI 24/F068Universidad Nacional del SurDirectora2016 a 2020
PIP 11220170100761COCONICETDirección: Dra. Susana B. RamosIntegrante2017 a 2019