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Categoría: Unidades asociadas

Participantes

Universidad de Barcelona (Departamento de Química Orgánica e Inorgánica)

Prof. Nuria Escaja, Prof. Raimundo Gargallo, Prof. Vicente Marchán y Prof. Jorge Robles

Instituto de Química Física Rocasolano

Prof. Carlos González

Resumen y objetivos

El objetivo de esta unidad asociada es el estudio de motivos estructurales de ácidos nucleicos involucrados en procesos biológicos y con potenciales aplicaciones en biomedicina, nanotecnología y biología sintética. Se estudiarán ácidos nucleicos naturales y modificados químicamente, así como sus propiedades de reconocimiento molecular.

La Unidad se compone de científicos del IQFR, expertos en Resonancia Magnética Nuclear (RMN), y de los departamentos de Química Orgánica y de Química Analítica de la Universidad de Barcelona, expertos en síntesis orgánica y multiples técnicas químico-físicas, tales como dicrosímo circular, espectroscopía de fluorescencia, calorimetría, etc.

Los objetivos fundamentales que se persiguen con esta Unidad Asociada son los siguientes:

1. I-motifs involucrados en la organización de la cromatina centromérica. Recientemente hemos planteado la hipótesis de que algunas secuencias centroméricas son capaces de formar i-motifs diméricos y que la estructura resultante está involucrada en la arquitectura tridimensional del centrómero. Planeamos llevar a cabo estudios estructurales en secuencias centroméricas de diferentes organismos para confirmar esta hipótesis.
2. Requisitos secuenciales para la formación del i-motif. Los requisitos de secuencia necesarios para la formación del i-motif no se conocen bien. Recientemente hemos observado que se pueden formar este tipo de estructuras en secuencias con muy pocas citosinas, a condición de que los pares C:C+ estén rodeados de los nucleótidos apropiados. Planeamos explorar el efecto de incorporar diferentes motivos estructurales en i-motifs (tétradas de surco menor, o pares no-canónicos) y explorar su efecto en la estructura y estabilidad.
3. Efecto de modificaciones químicas en el i-motif y en otras estructuras no-canónicas. Planeamos introducir diferentes modificaciones químicas para estabilizar el i-motif con especial atención a su estabilización a pH neutro. También exploraremos la posibilidad de obtener derivados fluorescentes para la detección del i-motif in vivo.
   Por otro lado, continuaremos nuestros estudios sobre el efecto de modificaciones químicas en la modulación del plegamiento de ácidos nucleicos.
4. Interruptores conformacionales basados en ácidos nucleicos. Los ácidos nucleicos son estructuras dinámicas. Ciertas secuencias pueden adoptar diferentes conformaciones dependiendo de las condiciones del entorno (contraiones, pH, etc). La introducción de modificaciones químicas puede permitir, además, controlar estos equilibrios dinámicos, lo que sería de gran utilidad en el diseño de sensores, liberación de fármacos y otros dispositivos a escala nanoscópica. Planteamos profundizar en el estudio de secuencias de oligonucleótidos con propensión a adoptar estructuras alternativas, con especial atención al efecto del pH sobre motivos paralelos, y en nuevas estrategias que permitan alterar estructura de manera controlada.
5. Estructuras no-canónicas como dianas farmacológicas. Los diferentes motivos no canónicos presentan enormes diferencias estructurales entre ellos y también con el B-DNA. Planteamos aprovechar dichas diferencias para descubrir ligandos específicos de estas estructuras. En el caso concreto del i-motif, que puede estar involucrado en la formación del centrómero y aparece también en regiones promotoras de ciertos oncogenes (como BCL-2), sus ligandos pueden ser compuestos interesantes en quimioterapia contra el cáncer. No obstante, también planteamos continuar con nuestros estudios de complejos DNA-ligando y RNA-ligando en el contexto de otras estructuras no-canónicas (horquillas, G-quadruplex, etc...)

Propuesta científica

Nos proponemos llevar a cabo estos estudios a partir de dos aproximaciones: a) nuevos motivos estructurales de ácidos nucleicos como diana terapéutica, y b) ácidos nucleicos y sus derivados como potencial agente farmacológico y como “building block” en potenciales dispositivos a escala nanométrica.

En la primera aproximación, nos enfocaremos en el estudio de estructuras no-canónicas, diferentes de la doble hélice. Muchos fármacos, actualmente en uso, actúan mediante interacciones con la doble hélice del DNA. Su principal desventaja es su baja especificidad, lo que resulta en una alta toxicidad. La presencia en vivo de estructuras de DNA diferentes de la doble hélice abre la posibilidad de desarrollar nuevos fármacos que interaccionen con el DNA de forma más específica y, por lo tanto, con menos efectos secundarios. Pretendemos estudiar diferentes estructuras, como horquillas, hélices triples (triplex), hélices cuádruples (quadruplex), etc, así como su interacción con pequeños ligandos.

Entre estas estructuras pondremos especial atención en el estudio del cuádruplex de guaninas (G-quadruplex) y el i-motif. La tendencia de las secuencias ricas en guaninas a formar G-quadruplex se conoce desde hace tiempo. Sin embargo, su existencia en vivo se ha demostrado sólo muy recientemente. El cuádruplex de guaninas es una diana antitumoral muy atractiva puesto que se encuentra en el DNA y RNA telomérico, así como en regiones promotoras de diversos oncogenes. También estudiaremos el llamado i-motif: una estructura tetracatenaria formada por la intercalación de pares de citosina hemiprotonados. Aunque la existencia de este motivo en vivo no se ha probado aún, creemos que tiene interés como diana terapéutica puesto que se ha observado en regiones promotoras de varios oncogenes y en secuencias teloméricas y centroméricas. Además, el i-motif puede ser un elemento estructural importante en futuros dispositivos a escala nanoscópica, como sensores de pH. Nos proponemos desarrollar modificaciones químicas que nos ayuden a esclarecer su función y existencia en vivo. La estabilización de este motivo estructural en un rango más amplio de condiciones experimentales nos permitirá, por un lado, la búsqueda de ligandos específicos y, por otro, abrirá las puertas a la realización de experimentos de proteómica y el desarrollo de anticuerpos.

Como segunda aproximación, nos centraremos en el estudio de oligonucleótidos con modificaciones químicas, con especial atención a aquellas que confieran propiedades especiales a los ácidos nucleicos, como resistencia a nucleasas, cambios conformacionales, o alteración de la estabilidad de diferentes motivos estructurales, etc. Algunas de las modificaciones tienen por objeto mejorar las propiedad de los oligonucleótidos resultantes en los procesos de reconocimiento de mRNA antisentido o de RNA de interferencia. Otras modificaciones tienen por objeto aplicaciones en nanotenología, como el desarrollo de sensores.

Actividades

Aparte de las actividades habituales de investigación, realizaremos reuniones frecuentes, seminarios conjuntos y estancias cortas de investigación, tanto de los investigadores séniors como del personal en formación en los respectivos laboratorios. Estas actividades se llevarán a cabo en la medida en que los presupuestos de cada grupo lo permitan.

Publicaciones conjuntas

2016-2017:

1. B. Mir, I. Serrano, D. Buitrago, M. Orozco, N. Escaja, and C. González^*. 2'- Prevalent sequences in the human genome can form mini i-motifs structures at physiological pH. J. Am Chem Soc., in press, 2017
2. S. Benabou, A. Aviñó, S. Lyonnais, C. González, R. Eritja, and R. Gargallo. I-motif structures in long cytosine-rich sequences found upstream of the promoter region of the SMARCA4 gene. Biochimie., 140, 20-33, 2017
3. B. Mir, X. Solés, C. González,^* and N. Escaja^*. The effect of the neutral cytidine protonated analogue pseudoisocytidine on the stability of i-motif structures. Sci. Rep., 7, 2772, 2017. doi: 10.1038/s41598-017-02723-y
4. A. Aviñó, M. Dellafiore, R. Gargallo, C. González, A. M. Iribarren, J. Montserrat and R. Eritja.Stabilization of telomeric i-motif structures by (2'S)-2'-deoxy-2'-C-methyl-cytidine residues. ChemBioChem, 18, 1123-1128, 2017. doi:10.1002/cbic.201700112. (artículo destacado en la portada del revista, doi:10.1002/cbic.201700269)
5. S. Benabou, M. Garavís, S. Lyonnais, R. Eritja, C. González and R. Gargallo. Understanding the effect of the nature of the nucleobase in the loops on the stability of the i-motif structure. Phys. Chem. Chem. Phys., 18, 7997-8004, 2016. doi:10.1039/C5CP07428B

 

2010-2015:

1. A. Aviñó, E. Cubero, R. Gargallo, C. González, M. Orozco and R. Eritja. Structural Properties of G,T-Parallel Duplexes Carrying 8-Aminopurine Residues. JNA, 2010, Article ID 763658, 11 pages, 2010
2. J. P. López-Alonso, M. A. Pardo-Cea, I. Gómez-Pinto, I. Fernández, A. Chakrabartty, E. Pedroso, C. González, and D. V. Laurents Putative One Pot Prebiotic Polypeptides with Ribonucleolytic Activity. Chemistry-A Eur. J. 16, 5314-5323, 2010, IF= 5.7 Artículo destacado de la revista (contraportada)
3. J. Casals, J. Viladoms, E. Pedroso and C. González. Structure and stability of a dimeric G-quadruplex formed by cyclic oligonucleotides. JNA, 2010, Article ID 468017, 6 pages doi:10.4061/2010/4680172010
4. J. Viladoms, N. Escaja, E. Pedroso and C. González. Self-association of cyclic oligonucleotides though G:T:G:T minor groove tetrads. Bioorg. Med. Chem. 18, 4067-4073, 2010. IF= 3.0
5. F. Barragán, D. Carrion-Salip, I. Gómez-Pinto, A. González-Cantó, P.J. Sadler, R. de Llorens, V. Moreno, C. González, A. Massaguer, and V. Marchán. Somatostatin subtype-2 receptor targeted metal-based anticancer complexes. Bioconjugate Chem, 23 (9), 1838-1855, 2012. IF=4.8
6. N. Escaja, J. Viladoms, M. Garavís, A. Villasante, E. Pedroso and C. González. A minimal i-motif stabilized by minor groove G:T:G:T tetrads Nucleic Acids Res, 40 (22), 11737-11747, 2012, doi: 10.1093/nar/gks911. IF = 8.8.
7. N. Escaja, I. Gómez-Pinto, J. Viladoms, E. Pedroso and C. González. The effect of loop residues in four-stranded dimeric structures stabilized by minor groove tetrads Org Biomol Chem, 11 (29), 4804 - 4810, 2013, doi:10.1039/C3OB40741A. IF = 3.5
8. S. Benabou, R. Ferreira, A. Aviñó, C. González, S. Lyonnais, M. Solà, R. Eritja, J. Jaumot, R. Gargallo. Solution equilibria of cytosine- and guanine-rich sequences near the promoter region of the n-myc gene that contain stable hairpins within lateral loops. BBA-General Subjects, 1840, 41-52, 2014. doi: 10.1016/j.bbagen.2013.08.028. IF = 3.8
9. S. Benabou, A. Aviñó, R. Eritja, C. González and R. Gargallo. Fundamental aspects of the nucleic acid i-motif structures. RSC Advances, 4, 26956–26980, 2014. doi:10.1039/C4RA02129K. IF = 3.7
10. G. Artigas, P. López-Senín, C. González, N. Escaja, and V. Marchán. Ametantrone-based compounds as selective Tau pre-mRNA ligands. Org. Biomol. Chem., 13(2), 452-464, 2015. doi: 10.1039/C4OB01925C. IF = 3.5

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Categoría: Unidades asociadas

Estabilidad, plegamiento e interacción de proteinas (Universidad de Zaragoza)

 

Genética molecular (Universidad de Murcia)

 

Ciencia de superficies y magnetismo en sistemas de baja dimensionalidad (Universidad Complutense de Madrid)

 

Química física molecular (Universidad Complutense de Madrid)

 

Estudio biofísico y estructural de ácidos nucléicos (Universidad de Barcelona)

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Categoría: Unidades asociadas

Participantes

Instituto de Estructura de la Materia

Investigador responsable: Victor José Herrero Ruiz de Loizaga

Instituto de Química Física Rocasolano

Investigador responsable: Rebeca de Nalda Mínguez

Instituto de Física Fundamental

Investigador responsable: Alberto García Vela

Departamento de Química Física I, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Complutense de Madrid

Investigador responsable: Francisco Javier Aoiz Moleres

Resumen y objetivos

La Unidad Asociada “Química Física Molecular” facilita la colaboración entre un conjunto de grupos con experiencia en el estudio de la estructura y dinámica de sistemas moleculares. En conjunto, se dispone de herramientas avanzadas, tanto teóricas como experimentales, que permiten alcanzar una mucha mejor comprensión de los fenómenos en estudio que la que resultaría del trabajo individual. Los temas de investigación que se abordan se describen en cierto detalle más abajo.

Los objetivos fundamentales que se persiguen con esta Unidad Asociada son los siguientes:

1. Facilitar la movilidad e intercambio de personal, tanto en plantilla como en formación, entre los Centros bajo la modalidad de visitas o estancias breves.
2. Promover el intercambio de conocimiento, técnicas experimentales y métodos teóricos entre los grupos.
3. Facilitar el uso compartido de la infraestructura científica disponible en los Centros participantes cuando la ejecución de los proyectos así lo requiera. Facilitar la participación del personal de los Centros en actividades docentes, regladas y no regladas, organizadas por cualquiera de las partes solicitantes cuando su concurso sea requerido. Facilitar asimismo la participación de personal del CSIC en programas de Doctorado y Master.
4. Facilitar el acceso del personal de ambos centros a las fuentes documentales disponibles en las Bibliotecas respectivas y cualquier otro aspecto que contribuya al sostenimiento y consolidación de la colaboración descrita.

Temas de investigación

Dinámica y cinética de procesos físico-químicos elementales

En este apartado se abordan estudios de dinámica de reacciones elementales y procesos inelásticos aplicando métodos teóricos mecano-cuánticos (QM) y de trayectorias cuasiclásicas (QCT). Se emplea el formalismo de probabilidades acumulativas de reacción para el estudio de propiedades de estados de transición y al cálculo de coeficientes cinéticos. Se pretende también intensificar el estudio de propiedades estereodinámicas en reaciones elementales.

Se proseguirá el estudio exhaustivo de la dinámica de algunas reacciones ion-molécula relevantes en los modelos de química del medio interestelar. Dentro de esta línea abordarán en especial: el desarrollo de la superficie de energía potencial de la reacción H2+H2+, el estudio de la dinámica clásica de esta reacción y sus variantes isotópicas, el desarrollo de un programa cuántico de propagación temporal de paquetes de onda para el estudio de la citada reacción y su extensión para el estudio de sistemas con una molécula diatómica de capa abierta, y el estudio de colisiones inelásticas de interés astrofísico entre dos moléculas diatómicas, con una de capa abierta, tales como el CH(2P)+H2. Los resultados de estas investigaciones se utilizarán para una evaluación crítica de las medidas publicadas en la bibliografía, realizando simulaciones precisas de las condiciones experimentales en cada caso. Los resultados de algunos de estos cálculos, junto con otros datos bibliográficos su usarán también para desarrollar o mejorar modelos cinéticos de plasmas fríos estudiados experimentalmente en el CSIC en los que se simulan procesos fisicoquímicos de interés en diversos medios (ionosferas, medio interestelar y reactores de fusión).

También se continuarán los estudios teóricos de procesos de control cuántico sobre alineamiento y orientación en campos intensos. Estos estudios, serán de gran utilidad para los experimentos en reacciones fotoiniciadas que se llevan a cabo actualmente, no sólo en la UCM (véase el apartado c) sino también en otros laboratorios europeos con los que se está en estrecho contacto. Se estudiará también la dinámica de procesos elementales a muy baja temperatura.

Estudio de estructuras de moléculas y fases condensadas (hielos) de interés atmosférico y astrofísico

Dentro de este apartado, que viene desarrollándose satisfactoriamente desde hace años y ha dado lugar a varias publicaciones, se centrará el trabajo en dos líneas de investigación: por una parte, la interpretación y predicción de espectros de infrarrojo de sólidos formados por mezclas condensadas de H2O, CH4 y CO2, que pueden servir para modelizar sistemas de interés astronómico o astrofísico; y por otra, en el estudio de agregados formados por moléculas presentes en la atmósfera terrestre, como H2O, HNO3, H2SO4, IxOy, y otras, de especial relevancia por su posible participación en procesos físico-químicos atmosféricos.

En ambos casos, la naturaleza del trabajo a realizar conjuntamente por miembros de esta Unidad Asociada será de tipo teórico, aprovechando las características complementarias de la experiencia de los investigadores participantes, y de las instalaciones de cálculo respectivas. Se utilizarán fundamentalmente los programas Siesta y Gaussian, de cuyo uso contamos con amplia experiencia, y que resultan especialmente adecuados para tratar sólidos y agregados moleculares de menor tamaño, respectivamente. Los resultados se centrarán en la obtención de estructuras de equilibrio de dichos sistemas, y la predicción de sus espectros vibracionales y propiedades termodinámicas.

En general será preciso seleccionar altos niveles de teoría para obtener resultados de calidad, que permitan una comparación suficientemente precisa con los resultados experimentales, superando resultados previos, cuando los hubiera, o una predicción de similares características, que pueda ser de utilidad en futuras medidas experimentales.

Interacción de radiación láser con moléculas y sustratos sólidos

En esta sección se abordan estudios conjuntos sobre la dinámica y control de fotodisociación y alineamiento molecular por medio de pulsos láser de femtosegundos y técnicas de imágenes de iones y fotoelectrones. Estos estudios pretenden obtener información detallada sobre la dinámica y el control en tiempo real de la fotodisociación de moléculas poliatómicas, pudiendo discriminar los procesos de interés, generalmente a partir del primer estado electrónico excitado disociativo, de otros concurrentes, relacionados con ionización disociativa o disociación a partir de estados electrónicos altamente excitados. Estos estudios se extenderán a la fotodisociación de radicales fríos y de agregados de van der Waals de cromóforos orgánicos con agua y amoniaco. Los experimentos de control coherente de procesos de fotodisociación se llevarán a cabo empleando técnicas de control Stark dinámico y de moldeado de pulsos láser ultracortos (pulse shaping). Por otro lado, se profundizará en los estudios de alineamiento molecular por medio de pulsos láser de femtosegundos intensos, con muy diversas aplicaciones en dinámica de reacciones químicas, en procesado de superficies, en óptica no lineal y en física molecular en régimen de altas intensidades. El alineamiento molecular en el régimen no-adiabático (impulsivo) producido por un pulso láser intenso de femtosegundos en una muestra gaseosa o en un haz molecular será diagnosticado por efecto Kerr óptico o por medio de imágenes de iones. Así mismo, se pretende iniciar una línea de investigación que involucra la generación de armónicos elevados, por medio de pulsos láser de femtosegundo en el IR ultraintensos, para el seguimientos de la dinámica de procesos de fotodisociación.

Por otra parte, se estudiará la generación de agregados moleculares en plumas de ablación de sustratos sólidos inducidas por láser por medio de técnicas ópticas (fluorescencia inducida por láser o técnicas de dispersión de luz) y de espectrometría de masas por tiempo de vuelo. Estos estudios pretenden obtener información detallada sobre los mecanismos de ablación láser y sobre la relación entre la composición y la dinámica de la pluma de ablación y las propiedades de los materiales de la pluma depositados en un determinado sustrato. Esta última línea de trabajo posee un elevado interés respecto a la fabricación de materiales nanoestructurados por medio de deposición por láser pulsado de femtosegundos. Los pulsos láser de femtosegundos se emplearán también para llevar a cabo microprocesado de diversos materiales sólidos, desde biopolímeros a metales y aleaciones.

Publicaciones conjuntas

P.C. Gómez (UCM), O.Gálvez, R.G. Mosteo, C. Puzzarini and R. Escribano (CSIC), “Clusters of atmospheric relevance: H2O/CHl/HNO3. Prediction of IR&MW spectra”, Phys. Chem. Chem. Phys. 12 (2010) 4617.

P. G. Jambrina, J. M. Alvariño, F. J. Aoiz (UCM), V. J. Herrero (CSIC), and V. Sáez-Rábanos, “Reaction dynamics of the D++H2 reaction: A comparison of theoretical approaches”, Phys. Chem. Chem. Phys. 12, 12591-12603 (2010)

M. Sanz, R. de Nalda (CSIC), J. F. Marco, J. G. Izquierdo, L. Bañares (UCM), M. Castillejo (CSIC), “Femtosecond pulsed laser deposition of nanostructured CdS films”, J. Phys. Chem. C, 114, 4864 (2010).

R. Montero, A. Peralta-Conde, A. Longarte, F. Castaño, M. E. Corrales, R. de Nalda (CSIC), L. Bañares (UCM), “Femtosecond time-resolved photophysics and photodissociation dynamics of 1-iodonaphthalene”, Phys. Chem. Chem. Phys., 12, 7988 (2010).

G. Gitzinger , M. E. Corrales, V. Loriot, G. A. Amaral, R. de Nalda (CSIC), L. Bañares (UCM), “A femtosecond velocity map imaging study on B band predissociation in CH3I. I. The band origin” J. Chem. Phys., 132, 234313 (2010).

F. Gámez, A. Plaza, E. Guillén, J. A. Anta, B. Martínez-Haya, S. Pérez, M. Sanz, M. Castillejo (CSIC), J. G. Izquierdo, L. Bañares (UCM), “Nanoparticle TiO2 films prepared by pulsed laser deposition: laser desorption and cationization of model adsorbates”, J. Phys. Chem. C, 114, 17409 (2010).

M. Balci, N. Uras-Aytemiz, P.C. Gómez (UCM) and R. Escribano (CSIC), “Proton transfer and autoionization in HNO3•HCl•(H2O)n particles”, Phys. Chem. Chem. Phys. 13 (2011) 18145

P. G. Jambrina, E. García, Victor J. Herrero (CSIC), Vicente Sáez-Rábanos, and F. J. Aoiz (UCM). “Can quasiclassical trajectory calculations reproduce the extreme kinetic isotope effect observed in the muonic isotopologues of the H + H2 reaction?”, J. Chem. Phy. 135 (2011) 034310.

P. Bargueño, P. G. Jambrina, J. M. Alvariño, M. Menéndez (UCM), E. Verdasco (UCM), M. Hankel, S. C. Smith, F. J. Aoiz (UCM) and T. González-Lezana (CSIC), "Energy dependent dynamics of the O(1D)+HCl reaction: A quantum, quasiclassical and statistical study" Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 8502 (2011)

A. García-Vela (CSIC) y L. Bañares (UCM) “Wave packet calculations on the effect of the femtosecond pulse width in the timeresolved photodissociation of CH3I in the A-band”, Phys. Chem. Chem. Phys. 13 (2011) 2228

L. Rubio-Lago (JAE-doc U. Asoc.), J.D. Rodríguez, A. García-Vela (CSIC), M.G. Gonzáalez, G.A. Amaral y L. Bañares (UCM) “A slice imaging and multisurface wave packet study of the photodissociation of CH3I at 304 nm” Phys. Chem. Chem. Phys. 13 (2011) 8186

R. de Nalda (CSIC), J. Durá (Becaria U. Asoc.), J. González-Vázquez, V. Loriot, L. Bañares (UCM) “Primary step in the ultrafast photodissociation of the methyl iodide dimmer”, Phys. Chem. Chem. Phys., 13, 13295 (2011).

M. G. González, J. D. Rodríguez, L. Rubio-Lago (JAE-doc U. ASoc.), A. García-Vela (CSIC), L. Bañares (UCM) “Slice imaging and wave packet study of the photodissociation of CH3I in the blue edge of the A-band: Evidence of reverse 3Q01Q1 nonadiabatic dynamics”, Phys. Chem. Chem. Phys., 13, 16404 (2011).

A. García-Vela (CSIC), R. de Nalda (CSIC), J. Durá (Becaria U. Asoc.), J. González-Vázquez, L. Bañares (UCM), “A 4D wave packet study of the CH3I photodissociation in the A-band”. Comparison with femtosecond velocity map imaging experiments”, J. Chem. Phys., 135, 154306 (2011).

E. Aslan, N. Bulut, J. F. Castillo (UCM), L. Bañares (UCM) , O. Roncero (CSIC), F. J. Aoiz (UCM) “Accurate time dependent wave packet study of the Li+H2+ reaction and its isotopic variants” J. Phys. Chem. A, 116, 132 (2012)

G. Gitzinger, M.E. Corrales, V. Loriot, R. de Nalda (CSIC), L. Banares (UCM), “A femtosecond velocity map imaging study on B-band predissociation in CH3I. II. The 2(0)(1) and 3(0)(1) vibronic levels”, J. Chem. Phys. 136, 074303 (2012)

P. G. Jambrina, J. M. Alvariño, D. Gerlich, M. Hankel, V. J. Herrero (CSIC), and V. Sáez-Rábanos, and F. J. Aoiz. (UCM): “'Dynamics of the D++ H2 and H+ + D2 reactions: A detailed comparison between theory and experiment.”, Phys. Chem. Chem. Phys. 14, 3346 (2012)

M.E. Corrales, G. Gitzinger, J. Gonzalez-Vazquez, V. Loriot, R. de Nalda (CSIC), L. Banares (UCM), “Velocity Map Imaging and Theoretical Study of the Coulomb Explosion of CH3I under Intense Femtosecond IR Pulses”, J. Phys. Chem. A 116, 2669 (2012)

M.E. Corrales, G. Balerdi, V. Loriot, R. de Nalda (CSIC), L. Bañares (UCM), “Strong field control of predissociation dynamics”, Faraday Discuss. 163, 447 (2013)

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Categoría: Unidades asociadas

La Unidad Asociada Universidad Complutense de Madrid- CSIC "Surface Science and Magnetism of Low Dimensional Systems" está compuesta por el equipo del laboratorio de Superficies de la Facultad de Ciencias Físicas de la Universidad Complutense de Madrid y el Instituto de Química Física "Rocasolano". La Unidad Asociada lleva en vigor desde el 2014. 

Objetivos

1. Facilitar la movilidad e intercambio de personal, tanto en plantilla como en formación, entre ambos Centros bajo la modalidad de visitas o estancias breves.
2. Promover el intercambio de conocimiento, técnicas experimentales y métodos teóricos entre ambos grupos.
3. Facilitar el uso compartido de la infraestructura científica disponible en ambos Centros cuando la ejecución de los proyectos así lo requiera. Facilitar la participación del personal de ambos Centros en actividades docentes, regladas y no regladas, organizadas por cualquiera de las partes solicitantes cuando su concurso sea requerido.
4. Facilitar el acceso del personal de ambos centros a las fuentes documentales disponibles en las Bibliotecas respectivas y cualquier otro aspecto que contribuya al sostenimiento y consolidación de la colaboración descrita.
5. Abordar problemas de común interés entre los integrantes de la unidad asociada fomentando el aprovechamiento de la complementariedad de los conocimientos de los grupos respectivos
6. Potenciar la colaboración preexistente entre los grupos que participan en la propuesta.

Temas de Investigación y objetivos 2021-2023

1. Nanoestructuras y nanohilos magnéticos: caracterización magnética y química.
2. Influencia de superficies en propiedades magnéticas.
3. Manipulación de magnetismo en sistemas de baja dimensionalidad.

Fruto de esta colaboración son, entre otras, las siguientes publicaciones recientes: 

10. Ruiz-Gomez, L. Pérez, A. Mascaraque, A. Quesada, P. Prieto, I. Palacio, L. Martín-García, M. Foerster, L. Aballe, J. de la Figuera, "Geometrically defined spin structures in ultrathin Fe3O4with bulk like magnetic properties", Nanoscale10 (2018) 5566-5573, DOI: 10.1039/c7nr07143d.
11. Ruiz-Gomez, L. Pérez, A. Mascaraque, A. Quesada, P. Prieto, I. Palacio, L. Martín-García, M. Foerster, L. Aballe, J. de la Figuera, "Geometrically defined spin structures in ultrathin Fe3O4with bulk like magnetic properties", Nanoscale10 (2018) 5566-5573, DOI: 10.1039/c7nr07143d.
12. Ruiz-Gómez, M. Foerster, L. Aballe, M. P Proenca, I. Lucas, J.L. Prieto, A. Mascaraque, J. de la Figuera, A. Quesada, L. Pérez, "Observation of a topologically protected state in a magnetic domain wall stabilized by a ferromagnetic chemical barrier", Sci. Rep.8 (2018) 16695. DOI: 10.1038/s41598-018-35039-6.
13. Ruiz-Gómez, A. Mandziak, J. E. Prieto, M. Aristu, E. M. Trapero, G. D. Soria, A. Quesada, M. Foerster, L. Aballe, J. de la Figuera, "A Real Time XAS PEEM Study of the Growth of Cobalt Iron Oxide on Ru(0001)", J. Chem. Phys. 152 (2020) 074704 , DOI: 10.1063/1.5140886 

En el próximo periodo 2021-2023 se pretende promover aún más la colaboración, no ya entre los miembros permanentes sino de los técnicos, doctorandos y investigadores postdoctorales de ambos grupos, para aprovechar el efecto de sinergia en el tema científico alrededor del que se mueve esta unidad asociada: la combinación de ciencia de superficies y magnetismo. Para ello se pretende explotar al máximo y transferir en alto grado el know-how de técnicas de caracterización y crecimiento de que disponen las dos secciones de la unidad asociada. Destacamos que se quiere potenciar el hecho de que los miembros de la unidad asociada en la UCM permiten un acceso directo a estudiantes de últimos años de Grado de Física  y del Grado en Ingeniería de Materiales, así como del Máster en Nanofísica y Materiales Avanzados de la UCM, permitiendo un nivel de visibilidad alto entre dichos estudiantes así como facilitando disponer de candidatos para Prácticas Externas y Trabajos Fin de Máster a realizar en el IQFR, con codirección en el marco de la Unidad Asociada, como ya ha ocurrido en estos últimos años:

• Por parte de la UCM, se dispone de equipos y tecnología de electrodeposición, especialmente útil para su aplicación en el campo de nuevos materiales para espintrónica. Asimismo la experiencia en determinación de estructura de bandas en superficies se aplicará en el mismo campo. 
• Por parte del instituto IQFR, se dispone de técnicas singulares a nivel nacional como el microscopio de electrones de baja energía (LEEM) y la espectroscopía Mössbauer. El LEEM ha sido puesto a funcionar durante el periodo anterior de funcionamiento de la unidad asociada, y del mismo han hecho uso como primeros usuarios externos al CSIC los integrantes de la unidad asociada en la UCM. Asimismo se dispone de técnicas de crecimiento por dispersión catódica y otras técnicas auxiliares como FTIR o VSM.

Finalmente destacamos el interés de  mantener los vínculos entre el grupo integrante de la misma por parte de la UCM, e investigadores del IQFR. Es importante recordar que la colaboración entre ellos tiene ahora ya más de 20 años, dado que comenzó en 1997 con la incorporación del actual responsable desde el CSIC de la unidad asociada (Juan de la Figuera) al grupo de superficies entonces dirigido por el  profesor Juan M. Rojo en la Universidad Complutense.

Desde un punto de vista científico, la Unidad Asociada trabajará en las siguientes líneas de investigación, que se han focalizado y combinado, en comparación con los objetivos de años anteriores, en tres fundamentales:

1. Nanoestructuras y nanohilos magnéticos: caracterización magnética y química.
2. Influencia de superficies en propiedades magnéticas.
3. Manipulación de magnetismo en sistemas de baja dimensionalidad.

Estos temas centrales se apoyan en objetivos instrumentales. Estos incluyen la transferencia de conocimiento entre los miembros del consorcio.

1. Desarrollo de técnicas de crecimiento. Aquí se incluyen dos propuestas concretas, una para cada centro de la Unidad Asociada: por un lado se propone construir durante el siguiente plazo de vigencia de la unidad asociada un sistema de crecimiento por epitaxia de haces moleculares en la UCM. Por otro, montar un laboratorio de electrodeposición en el IQFR.
2. Desarrollo de técnicas de caracterización. Aquí se incluyen objetivos a corto plazo, como la puesta en funcionamiento de un magnétometro VSM con rotación de muestras, un sistema de medida de resistividad frente a temperatura (IQFR), y un sistema de medida de sistema de magnetometría Kerr MOKE (UCM). Asimismo,  como objetivos más ambiciosos habría que añadir medidas de microscopía de fotoemisión mediante iluminación por láser de ultravioleta permitiendo medidas de dicroísmo circular en el microscopio LEEM del IQFR.
3. Desarrollo de simulaciones de micromagnetismo. Ambos miembros del consorcio podrán en común los recursos de que disponen tanto en sus laboratorios como en los centros de cálculo respectivos para poder realizar simulaciones de micromagnetismo en sistemas similares a los investigados experimentalmente

 Grupos

 Laboratorio de Superficies (Universidad Complutense)

Grupo de Análisis de Superficies y Espectroscopía Mössbauer (IQFR)