Modeling the effect of the electrode potential in SERS by electronic structure calculations.

Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS), due to the ability of greatly intensify the weak Raman signal of molecules adsorbed to metal surfaces, has proven to be a very useful tool to investigate changes in the electronic structure of metal-molecule surface complex. A deep knowledge of the electronic structure of these metal-molecule hybrid systems is key in electrochemistry, catalysis, plasmonics, molecular electronics, and in the development of selective and ultra-sensitive analytical sensors. The origin of this huge enhancement in SERS is due to two contributions: the electromagnetic (EM), related to surface plasmons, and the chemical mechanism, due to resonant charge transfer (CT) process between the adsorbate and the metal (CTSERS). Unfortunately, the SERS implies very complex phenomena where the molecule and the metal nanoparticle are involved. This fact makes challenging to build realistic theoretical models that take into account both the metal and the molecule at quantum level. We propose a methodology, based on DFT and ab initio electronic calculations, to simulate the effect of the electrode potential on the absorption, on the charge transfer states energies, and on the electronic excitations in metal-molecule hybrid systems from a microscopic point of view. This methodology consists on the prediction of Raman intensities from ab initio calculations of the geometries or the energy gradients at the excited states Franck-Condon point, bringing the possibility to predict the intensities in CTSERS as well as in resonance Raman without the need to know the excited state geometries, not always feasible to compute. The microscopic model adopted to mimic the effect of the interphase electric potential consist in a molecule adsorbed to a linear silver cluster [Agn-Adsorbate]q, were n is the number of silver atoms, and the total charge of the system (q) is zero for n=2 and q=±1 for n=1, 3 and 7.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Surface-enhanced photoinduced charge transfer processes in metal-molecule nanoclusters

Resumen de conferencia presentada en el congreso ICP2013 en Lovaina (Bélgica) en julio de 2013This work deals with the unexplained efficiency of the electrode potential (EV) in tuning the energy of Charge Transfer (ECT) electronic states of hybrid systems formed by molecules and metal nanostructures. Huge energy gains (G) of up to 5 eV/V observed in electrochemical SERS experiences have been tentatively explained by a local increase of the electric potential at specific adsorption sites.[1] This gain, which is in conflict with the classical picture of the metal-adsorbate CT mechanism (G=1), can be quite relevant since it means that a relatively small change in the applied voltage can produce a large shift in the CT states, and consequently, it can greatly modify the resonant conditions in a SERS experiment. [2] Supported on electronic structure calculations of metal-molecule nanoclusters, we are able to elucidate that this “anomalous” gain is mainly due to two different contributions, firstly, the sensitivity of the CT electronic states of each particular metal-molecule system on the effective charge excess of the metal, and, secondly, to an enhanced electric capacitance of the metallic nanocluster with respect to the macroscopic values. We associate this last contribution with the so-called “edge effect” that causes inhomogeneities in the density charge at local sites of the metallic surface which could correspond to the very popular "hot spots" between the SERS community. [1] L. Cui, D-Y Wu, A. Wang, B. Ren, Z-Q Tian, J. Phys. Chem. C, 2010, 114, 16588-16595. [2] A. Otto, Surface Science, 1984, 138, 319-338Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional de Andalucía Tech

Nuevos escenarios para la docencia universitaria : entornos híbridos y pedagogías emergentes.

Memorias del IX Simposio Internacional de Docencia Universitaria (SIDU)Los trabajos reunidos en esta Memoria representan una contribución importante al campo de la educación y de la docencia universitaria, en tanto muestran distintas maneras de responder a las problemáticas educativas cotidianas y presentan propuestas para afrontar los retos emergentes en el campo de la educación superior. Invitamos a los lectores a realizar una lectura atenta y crítica de los trabajos compilados en esta publicación. Estamos seguros de que este acercamiento propiciará la reflexión y el análisis riguroso de los objetos de estudio abordados por los autores, y estimulará la generación de nuevos proyectos de investigación, intervención e innovación educativa que incidan en el desarrollo de mejores prácticas de docencia en educación media superior y superior.Pimera edición digitaldoi.org/10.56019/EDU-CETYS.2024.182

Using Surface-enhanced Raman scattering to probe the capacitance of metallic nanostructures

Though it is generally accepted that the electromagnetic mechanism related to the excitation of localized plasmons of the metal surface is the most important contribution in SERS, the chemical interaction between molecule and metal plays also a crucial role.[1] This is especially relevant in SERS electrochemical experiments where adsorbates can undergo photoinduced charge transfer processes (CT) with the metal. In some of these experiences huge energy gains (G) of up to 5 eV/V have been reported, which are in conflict with the classical picture of the metal-adsorbate CT mechanism (G=1). [2] Supported on electronic structure calculations of metal-molecule nanoclusters, we are able to elucidate that this “anomalous” gain is mainly due to two different contributions, firstly, the sensitivity of the CT electronic states of the metal-molecule system on the effective charge excess of the metal, and, secondly, to an increased electric capacitance of the metallic nanocluster with respect to the macroscopic values. We are able to semiquantitatively estimate this capacitance enhancement and explain it by assuming that the strongest SERS signal comes from those surface nanostructures where a higher charge excess is stored. Therefore, we believe that SERS can become a useful tool for capacitance measurements at nanometer scale. [1] E.C. Le Ru,; P.G. Etchegoin, Principles of Surface-Enhanced Raman Spectroscopy and related plasmonic effects. Elsevier, Amsterdam, 2009. [2] L. Cui, D-Y Wu, A. Wang, B. Ren, Z-Q Tian, J. Phys. Chem. C, 2010, 114, 16588-16595.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional de Andalucía Tech

MicroMundo: an approach to One Health by Service-Learning integrating diverse educational levels

MicroMundo es la adaptación a Aprendizaje-Servicio (ApS) de la estrategia de crowdsourcing y ciencia ciudadana internacional Tiny Earth. Su objetivo de servicio esencial es acercar la cultura científica, la perspectiva One Health y la investigación biomédica a la sociedad, poniendo el foco en jóvenes estudiantes para fomentar la vocación por formación en Grados STEM y por la investigación. La pandemia de COVID-19 y sus consecuencias han puesto de manifiesto la urgencia de acercar la cultura científica en el ámbito de la Biomedicina y la Salud Pública a la sociedad e implicar en esta tarea a nuestros estudiantes. Pero también la pandemia ha impuesto cambios en nuestro esquema de trabajo durante este curso, lo que nos ha obligado a trabajar on-line en lugar de llevar a cabo las características actividades experimentales de aprendizaje activo en las que se fundamenta el proyecto en condiciones normales. Manteniendo los mismos objetivos, las intervenciones en los 20 Colegios e Institutos en los que hemos realizado el proyecto se han enfocado en la elaboración de materiales divulgativos e intervenciones en la comunidad por parte de los jóvenes estudiantes, de manera coordinada por nuestros estudiantes universitarios y la organización de un Simposio on-line de ámbito nacional donde se expusieron y compartieron las diversas iniciativas. La elevada participación en el Simposio, de inscripción gratuita (más de 500 inscritos) y la calidad de las 69 ponencias propuestas, la mayoría de manera conjunta por alumnos de instituto y universitarios, avala el enorme éxito de la iniciativa virtual y la consecución de objetivos. El material generado (videojuegos, entornos educativos virtuales, paisajes de aprendizaje, escape rooms, videos, campañas en Instagram o Tik Tok, blogs, etc) será muy valioso como material de apoyo en sucesivas ediciones de MicroMundo. Todo este material se irá divulgando en el portal www.esmisionposible.com las redes sociales @EsMisionPosible, gestionados por el proyecto. En resumen, consideramos que nuestro proyecto que implica tanto a estudiantes y profesores de centros educativos de Educación Secundaria y Bachillerato en la CAM a, como a profesores y estudiantes universitarios de los ámbitos de Sanidad Humana, Animal y Medioambiental de manera transversal e interfacultativa, ha afrontado con éxito el reto de adaptar el proyecto a la situación epidemiológica, reforzándolo con actividades no presenciales orientadas a consolidar una comunidad MicroMundo virtual en la que los estudiantes pueden compartir sus experiencias en la divulgación del problema de la resistencia y el fomento de la investigación para el descubrimiento de nuevos antimicrobianos.Depto. de Genética, Fisiología y MicrobiologíaDepto. de Microbiología y ParasitologíaDepto. de Sanidad AnimalFac. de Ciencias BiológicasFac. de FarmaciaFac. de VeterinariaTRUEOficina Universitaria ApS UCMsubmitte

Micromundo@ucm: research and awareness for the stealth pandemics of antibiotic resistance

Actualmente se estima que las resistencias antibióticas se cobran 1.270.000 vidas anualmente a nivel global. Es necesario contribuir desde multiples ángulos a preservar la efectividad de os antibióticos y descubrir nuevas etsrategias terapéuticas. MicroMundo es un proyecto de Aprendizaje-Servicio y Ciencia Ciudadana que pretende crear cultura científica y concienciación en cuestiones de Salud Global en los jóvenes. Se pretende que sean los más jóvenes, los estudiantes de ESO y Bachillerato, los responsables de la transmisión de ese conocimiento a la comunidad. Pero un segundo objetivo, no menos importante, es el de generar y potenciar vocaciones STEM e interés por el I+D en Biomedicina. Para conseguir estos objetivos, diversos equipos de estudiantes universitarios imparten y coordinan el proyecto en colegios e institutos de su comunidad, coordinados por sus tutores (profesores e investigadores del área de Microbiología de las Facultades de Farmacia, Medicina, Veterinaria y Biología, cubriendo los tres vértices del triángulo One Health: salud humana, animal y medioambiental). En la UCM, durante el curso 2021-22, treinta y dos equipos de han trabajado en unos treinta colegios e institutos, implicando a unos 600 estudiantes preuniversitarios en el trabajo experimental del proyecto.It is currently estimated that antibiotic resistance annually claims 1,270,000 lives globally. It is necessary to contribute from multiple angles to preserve the effectiveness of antibiotics and discover new therapeutic strategies. MicroMundo is a Service-Learning and Citizen Science project that aims to create a scientific culture and awareness of Global Health issues among young people. It is intended that the youngest, Secondary and Baccalaureate students, be responsible for the transmission of this knowledge to the community. But a second objective, no less important, is to generate and promote STEM vocations and interest in R&D in Biomedicine. To achieve these objectives, various teams of university students teach and coordinate the project in schools and institutes in their community, coordinated by their tutors (professors and researchers from the Microbiology area of ​​the Faculties of Pharmacy, Medicine, Veterinary Medicine and Biology, covering the three vertices of the One Health triangle: human, animal and environmental health). At the UCM, during the 2021-22 academic year, thirty-two teams have worked in thirty-two schools, involving some 600 pre-university students in the experimental work of the project.Depto. de Genética, Fisiología y MicrobiologíaDepto. de Microbiología y ParasitologíaDepto. de Sanidad AnimalSección Dptal. de Nutrición y Ciencia de los Alimentos (Veterinaria)Fac. de Ciencias BiológicasFac. de FarmaciaFac. de VeterinariaTRUEunpu