Caracterización de materiales (pigmentos y cerámicas) para la conservación del patrimonio cultural y social en ciudad de La Habana / Characterization of materials (pigments and ceramics) for the conservation of cultural and social heritage in the city of Havana

RESUMEN Una de las direcciones de aplicación de la Ciencia de Materiales que realiza el Centro de Aplicaciones Tecnológicas y Desarrollo Nuclear CEADEN es el apoyo mediante un grupo de técnicas físicas a la restauración y el mantenimiento de estructuras y objetos de la ciudad de La Habana, entre otras localidades de Cuba, que poseen interés artístico y social . En el presente trabajo se abordan varias aplicaciones en la caracterización de materiales para contribuir a las actividades de conservación del patrimonio cultural e histórico cubano que se encuentra en La Habana. Se presentan dos ejemplos de análisis por las técnicas de Fluorescencia de Rayos X y Difracción de rayos X de los pigmentos de obras en lienzos y de la paleta de una reconocida artista de la plástica cubana; así como el de tejas cerámicas que fueron utilizadas en la restauración de los techos de la residencia conocida como Casa Verde de 5ta Avenida en el Municipio Playa.

ABSTRACT One of the applications in Materials Science carried out at the Center for Technological Applications and Nuclear Development (CEADEN) is the technical support through several methods used, based on applied Physics for the restoration and maintenance of structures and objects holding artistic and social relevance in Havana city. The aim of this paper is to present two examples of X -ray Fluorescence and Diffraction materials characterization, intended to support conservation and restoration activities of the Cuban cultural and historic heritage: analyzed objects were pottery roof tiles for the restoration of the mansion known as The Green House at 5th Avenue, Miramar, as well as pigments from a Cuban fine artist's canvas and palette.

Conjugation of NMR and SAXS for multidomain protein structure determination: from sample preparation to model refinement / Conjugación de NMR y SAXS para la determinación estructural de proteínas multidominio: de la preparación de muestras al refinamiento de modelo

Abstract Experimental information from small angle X-ray scattering (SAXS) is conjugated with nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy data for the improvement of protein structure determination, particularly for flexible, multidomain or intrinsically disordered proteins. Individually, each of these techniques presents capabilities and limitations: NMR excels in local information, providing atomic resolution, but is limited by protein size, whereas SAXS yields a global envelope of the protein with lower resolution, but revealing domain positions. Different conjugation methodologies use the complementarity of both technique´s independent constraints to accomplish a comprehensive protein structure determination and dynamics understanding at a moderate computational expense.

Resumen Se conjuga información experimental proveniente de dispersión de rayos X a ángulos pequeños (SAXS) con la espectroscopía de resonancia magnética nuclear (NMR) para perfeccionar la determinación de la estructura protéica, en particular de proteínas flexibles, de multidominio o intrínsecamente desordenadas. Individualmente, cada una de estas técnicas presenta capacidades y limitaciones: NMR se destaca en la información local, proporcionando resolución atómica, pero está limitada por el tamaño de la proteína, mientras que SAXS produce una envoltura global de la proteína con una resolución menor pero revelando las posiciones de los dominios. Las diferentes metodologías de conjugación utilizan la complementariedad de las restricciones independientes de ambas técnicas para seguir estrategias adecuadas de acuerdo con la proteína, logrando una determinación integral de la estructura y una comprensión de las dinámicas del sistema proteico a un costo computacional moderado.

Evaluación de citrato de calcio y magnesio obtenido de dolomitas cubanas / Evaluation of calcium and magnesium citrate from Cuban dolomite

INTRODUCTION: calcium and magnesium salts are used as nutritional supplements obtained from natural sources such as dolomite, which is a double complex of calcium and magnesium carbonate. In search of a calcium raw material with greater bioavailability, a process of obtaining calcium and magnesium citrate salt from dolomite deposits was developed. OBJECTIVE: to evaluate calcium and magnesium citrate from dolomite. METHODS: chemical and technological analysis, Powder X-ray Diffractometry attenuated total reflection-Fourier transform infrared spectrometry (ATR-FTIR), differential scanning calorimetry and thermogravimetric analysis were all used. RESULTS: the chemical analysis confirmed the existence of calcium (over 10 percent), and of magnesium (4.5 and 5 percent) whereas citric acid content was under 3 percent, The levels of toxic metals were below the maximum allowable limits for pharmaceutical products. The density values were below those of the dolomite, with high porosity and flow deficit. The X-ray diffractomery indicated that dolomite was transformed into calcium and magnesium citrate salts whereas, the infrared spectra showed the presence of characteristic COO¯, -OH and -CH2 groups of citrates. The differential scanning calorimetry showed that salt had three endothermic peaks at 101.7 ºC, 167.1 ºC y 194.6 ºC and on the other hand, termogravimetry analysis confirmed that 30.9 percent of the total mass is lost at temperatures lower than 295 ºC..CONCLUSIONS: the presence of calcium and magnesium citrate salt is corroborated(AU)

INTRODUCCIÓN: las sales de calcio y magnesio son utilizadas como suplementos nutricionales y se obtienen a partir de fuentes naturales, dentro de las cuales se encuentra la dolomita, que es un complejo doble de carbonato de calcio y magnesio. En la búsqueda de una materia prima de calcio con mayor biodisponibilidad, ha sido desarrollado un proceso de obtención de sales de citrato de calcio y magnesio a partir de dolomitas. OBJETIVO: evaluar el citrato de calcio y magnesio obtenido a partir de dolomita. MÉTODOS: se emplearon métodos de análisis químicos y tecnológicos, difracción de rayos X, reflexión total atenuada en el infrarrojo medio con transformada de Fourier, calorimetría diferencial de barrido y análisis termogravimétrico. RESULTADOS: los resultados del análisis químico demostraron la presencia de calcio (superior al 10 por ciento) y magnesio (entre 4,5 y 5 por ciento), mientras que el contenido de ácido cítrico fue menor al 3 por ciento. Los niveles de metales tóxicos estaban por debajo de los límites máximos permisibles para productos farmacéuticos. Los valores de densidades fueron inferiores a las densidades de la dolomita, con la presencia de un elevado porcentaje de porosidad y deficiente flujo. El análisis por difracción de rayos X demostró que la dolomita fue transformada en sales de citrato de calcio y magnesio, mientras que los espectros infrarrojos mostraron que las principales absorciones se corresponden con las de los grupos COO¯, -OH y -CH2, características todas de citratos. Los estudios por calorimetría diferencial de barrido indicaron que la sal presentaba tres transiciones endotérmicas a 101,7 ºC, 167,1 ºC y 194,6 ºC, y el análisis termogravimétrico corroboró que a temperaturas menores de 295 ºC ocurre una pérdida de masa que representa el 30,9 por ciento de la masa total. CONCLUSIONES: se corrobora la presencia de sal de citrato de calcio y magnesio(AU)

Identificación de dos formas polimórficas cristalinas de clopidogrel bisulfato en materia prima farmacéutica / Identification of two polymorphic forms of clopidogrel bisulphate crystal in pharmaceutical raw materials

Introducción: el clopidogrel bisulfato existe en numerosas formas cristalinas, que varían en su estabilidad fisicoquímica, por lo que algunas de estas formas, patentadas o no, son útiles en la fabricación de medicamentos. Objetivo: identificar las formas cristalinas existentes en dos muestras de clopidogrel bisulfato materia prima comercializadas para la fabricación de medicamentos y el estado de pureza de ambas muestras. Métodos: las muestras de materia prima se obtuvieron de una industria nacional. Se examinaron mediante técnicas analíticas avanzadas como difracción de rayos X, calorimetría diferencial de barrido, termogravimetría y espectroscopia infrarroja. Se compararon los valores encontrados con los del estado del arte reconocidos en la literatura revisada para el clopidogrel bisulfato materias primas y tomados como referencia. Resultados: se obtuvieron los difractogramas, termogramas y espectros de absorción correspondientes a las muestras analizadas. Se utilizó el software TA Universal Analysis para obtener el porcentaje de descomposición, punto de fusión y picos identificadores en las muestras. Conclusiones: la muestra 1 contiene la forma cristalina I del bisulfato de clopidogrel, que no es pura ya que existe una banda característica de la presencia de contaminación con la forma cristalina II. La muestra 2 corresponde a la forma cristalina II del producto en forma pura(AU)

Introduction: clopidogrel bisulphate exists in many crystalline forms that vary in their physicochemical stability: some of these forms either patented or not are useful in the drug production. Objective: to identify the existing crystalline forms in two samples of Clopidogrel bisufhate raw material for the drug and the purity index of both samples. Methods: the raw material samples were taken from a domestic industry. They were tested through advanced analytical techniques such as differential scanning calorimetry, X-ray scattering pattern, infrared spectroscopy and thermogravimetric analysis. The final values were then compared with the well-established state-of-the-art values found in the reviewed literature for the clopidrogrel bisulfate raw materials and accepted as reference. Results: the physicochemical parameters were obtained from the absorption spectra, thermograms and diffractograms. The TA Universal Analysis software yielded the percentage of decomposition, the melting points and the peak identifiers in the samples. Conclusions: its was concluded that the sample 1 contained the crystal form I of the Clopridogrel bisulfate that is not a pure one since there is a characteristic band indicating contamination with the crystalline form II. The sample 2 had the pure crystalline form II of the product(AU)

Fabrication and optical characterization of a high-quality fcc-opal-based photonic crystal grown by the vertical convective self-assembly method / Fabricación y caracterización óptica de cristales coloidales de alta calidad formados por esferas de SiO2 de 225 nm de diámetro con empaquetamiento fcc crecidos por el método convectivo de auto-ensamblado de deposición vertical / Fabricação e caracterização óptica de cristais coloidais de alta qualidade formados por esferas de SiO2 de 225 nm de diâmetro com embalagem fcc crescidos pelo método convectivo de automontagem de deposição vertical

Objective: Fabrication and optical characterization of close-packed 225 nm SiO2 -based colloidal crystals. Materials and methods: The vertical convective self-assembly method is used to grow high-quality 225 nm close-packed SiO2-based colloidal crystals. An annealing process (550°C) is made in order to improve the mechanical stability of the sample. Optical characterization is done by angle-resolved transmission spectroscopy (A-RTS) and structural characterization by Scanning Electron Microscopy (SEM). Results: Both, A-RTS and SEM, show that with the vertical convective self-assembly method, with the appropriate parameters of temperature of evaporation (60°C), volume fraction of the colloidal suspension (0.2% w/w) and acidity (pH=6), highly ordered close packed face centered cubic (fcc) SiO2 based colloidal crystals are obtained. Conclusions: The growth of high-quality (long range order and defect-free) face centered cubic opalbased photonic crystals is reported.

Objetivo: Fabricación y caracterización óptica de cristales coloidales de esferas de SiO2 de 225 nm de diámetro y empaquetamiento fcc. Materiales y métodos: Se producen cristales coloidales de 225 nm de diámetro de alta calidad mediante la técnica convectiva de auto-ensamblado de deposición vertical. Se hace, adicionalmente, un proceso de recocido (550°C) con el fin de mejorar la estabilidad mecánica de la estructura. La caracterización óptica se lleva a cabo por espectroscopia de transmisión resuelta en ángulo (A-RTS) y la caracterización estructural mediante microscopía electrónica de barrido (SEM). Resultados: Ambos, A-RTS y MEB, muestran que con el método utilizado y con los parámetros adecuados de temperatura de evaporación (60°C), fracción en volumen de la suspensión coloidal (0,2% w / w) y acidez (pH = 6) se obtienen cristales coloidales de SiO2 con empaquetamiento compacto fcc altamente ordenados. Conclusiones: Se reporta el crecimiento de ópalos artificiales con empaquetamiento compacto fcc altamente ordenados (libre de defectos y con ordenamiento a largo alcance).

Objetivo: Fabricação e caracterização óptica de cristais coloidais de esferas de SiO2 de 225 nm de diâmetro e embalagem fcc. Materiais e métodos: Foram produzidos cristais coloidais de 225 nm de diâmetro de alta qualidade através da técnica convectiva de automontagem de deposição vertical. Faz-se, adicionalmente, um processo de recozimento (550°C), a fim de melhorar a estabilidade mecânica da estrutura. A caracterização óptica foi realizada por espectroscopia de transmissão em ângulo (A-RTS) e a caracterização estrutural utilizando microscopia eletrônica de varredura (MEV). Resultados: Ambos, A-RTS e MEV mostram que com o método utilizado e com os parâmetros adequados de temperatura de evaporação (60°C), fração de volume da suspensão coloidal (0,2% w / w) e acidez (pH = 6) são obtidos cristais coloidais de SiO2 com embalagem compacto fcc altamente ordenados. Conclusões: Registrou-se o crescimento de opalas artificiais com embalagem compacto fcc altamente ordenadas (livres de defeitos e de ordem de longo alcance).

Caracterización de cristales de apatito y circón del estándar internacional fish canyon tuff para su uso en un laboratorio de termocronología / Characterization of zircon and apatite crystals from fish canyon tuff internacional standard for use in a thermocronology laboratory / Caracterização de cristais de apatita e zircão do padrão internacional fish canyon tuff para seu uso em um laboratório de termocronología

Cristales de apatito y circón del estándar internacional FCT (Fish Canyon Tuff, Montañas San Juan de Colorado, EEUU) para el método de huellas de fisión fueron caracterizadas usando difracción y fluorescencia de rayos X, microscopía electrónica de barrido de bajo y alto vacío, y petrografía de secciones finas, para identificar la disposición de estos minerales en la matriz de la muestra. Un total de 19 cristales de apatitos fueron fechados mediante esta técnica de datación arrojando una edad de 27,2 ±0,2Ma, la cual esta en concordancia con la edad K-Ar (27,8 ±0,5Ma). El estudio realizado permitió reconocer la existencia de diferentes especies cristalinas de circones y apatitos, así como la validación de cada uno de los procedimientos para la datación de apatitos en el Laboratorio de Termocronología de la Universidad Central de Venezuela.

Batches of apatite samples and zircons, collected from the international standard Fish Canyon Tuff (FCT) in San Juan Mountains, Colorado, USA, for fission-track dating method (FTDM) were characterized using, x-ray diffraction, x-ray fluorescence, scanning electron microscopy of low and high vacuum with energy dispersive x-ray spectrometer, apatite FTDM and thin section analysis. A total of 19 apatite crystals were dated by FTDM providing an age of 27.2 ±0.2Ma, in agreement with the K-Ar age (27.8 ±0.5Ma). The studies performed allowed recognition of the existence of different crystalline species of zircons and apatites, as well the validation of each one of the procedures for this dating method in the thermo-chronology laboratory of the Universidad Central de Venezuela.

Cristais de apatita e zircão de padrão internacional FCT (Fish Canyon Tuff, Montañas San Juan de Colorado, EEUU) para o método de traços de fissão foram caracterizadas usando difração e fluorescência de raios X, microscopia electrônica de varredura de baixo e alto vácuo, e petrografia de seções delgadas, para identificar a disposição destes minerais na matriz da amostra. Um total de 19 cristais de apatita foram datados mediante esta técnica de datação mostraram uma idade de 27,2 ±0,2Ma, a qual está em concordância con a idade K-Ar (27,8 ±0,5Ma). O estudo realizado permitiu reconhecer a existência de diferentes espécies cristalinas de zircões e apatitas, bem como a validação de cada um dos procedimentos para a datação de apatitas no Laboratório de Termocronologia da Universidade Central de Venezuela.

ESTUDIO DRX EN MATERIALES CATALIZADORES Cu-Ni-SiO2 PARA HIDROGENACIÓN DE ACEITE DE SOYA. DESARROLLO DE ESTRUCTURA CRISTALINA Y ACTIVIDAD CATALÍTICA / DRX STUDY IN CATALYSTS MATERIAL Cu-Ni-SiO2 FOR HYDROGENATION OF SOY OIL. DEVELOPMENT OF CRYSTALLINE STRUCTURE AND CATALYTIC ACTIVITY / ESTUDO DRX EM MATERIAIS CATALISADORES Cu-Ni-SiO2 PARA HIDROGENACIÓN DE AZEITE DE SOYA. DESENVOLVIMENTO DE ESTRUTURA CRISTALINA E ATIVIDADE CATALÍTICA

Para buscar elementos experimentales que soporten la hipótesis según la cual se forman estructuras cristalinas Cu-Ni o, eventualmente, Cu-Ni-SiO2 en la síntesis de catalizadores para la hidrogenación de aceite de soya, se prepararon mezclas de estos tres materiales a partir de sales de los metales con sílice (aerosil). Se calcinaron a 270 °C y se redujeron a 330 °C en atmósfera de hidrógeno. En los materiales reducidos se estudió el difractógrama de RX en el rango 37 a 53°, y se comparó con el difractograma de aleaciones Cu-Ni -en las cuales se conoce la formación de cristales mixtos-, y con los difractogramas de los elementos puros Cu y Ni. Los resultados muestran señales de difracción diferentes a las señales de los componentes puros. La actividad catalítica se muestra diferente en los materiales que presentan distorsión en su estructura cristalina.

Looking for experimental facts that support the hypothesis of formation of Cu-Ni or Cu-Ni-SiO2 crystals formation hypo- thesis in the syntesis of catalytic materials for soja oil hydrogenation, different mixtures of the metals nitrates with SiO2 (aerosil), were prepared and calcined at 270 oC, then reduced in hydrogen atmosphere at 330 oC. RX Diffraction registers of the prepared materials, Ni-Cu alloys, Ni and Cu pure metals, show that differences in diffraction signal in prepared materials exist with respect to pure metals. The catalytic activity show differences too.

Para procurar elementos experimentais que suportem a hipótese segundo a qual se formam estruturas cristalinas Cu-Ni ou eventualmente Cu-Ni-SiO2 na síntese de catalisadores para a hidrogenación de azeite de soya, prepararam-se misturas destes três materiais a partir de sais dos metais com sílice (aerosil). Se calcinaron a 270 °C e se reduziram a 330 °C em atmosfera de hidrogênio. Nos materiais reduzidos se estudou o difractógrama de RX na casta 36 a 53 graus, e se comparou com o difractógrama de ligas de metais Cu-Nem, nas quais se conhece a formação de cristais mistos, e com os difractógramas dos elementos puros Cu e Nem. Os resultados mostram que se apresentam sinais de difracção diferentes aos sinais dos componentes puros. A atividade catalítica se mostra diferente nos materiais que apresentam distorção em sua estrutura cristalina.

Preparación de aarbones activados a partir de mteriales tejidos y caracterizacción estructural por adsorción y difracción de rayos x / Preparationand sstructural haracterization by x-ray diffraction of activatted carbon prepared from woven materilss / Preparaçã e caraacterizaço estructural por adsorção e difração de raios x do carbono ativado preparado com materiais tecidos

Se preparan telas de carbón activado, a partir de dos materiales tejidos de algodón, por activación química mediante impregnación en soluciones acuosas diluidas de ZnCl2, AlCl3 y H3PO4 y la posterior carbonización en atmósferas de nitrógeno y dióxido de carbono hasta una temperatura final de 850 °C . Se presentan los porcentajes de contracción y rendimiento así como los parámetros estructurales determinados por adsorción de N2 77 K, y se comparan con algunos parámetros cristalográficos determinados por difracción de rayos X. Las telas de carbón activado preparadas presentan áreas superficiales de 210 m2g-1 y 951 m2g-1 así como volúmenes de microporo de 0,09 cm3g-1 y 0,528 cm3g-1que permiten estudiar la influencia de los materiales de partida, el agente químico utilizado en la impregnación y la atmósfera de carbonización.

Activated carbon cloths are prepared by chemical activation of two woven materials of cotton, by the impregnation in diluted aqueous solutions of ZnCl2, AlCl3 and H3PO4 and the later carbonization in nitrogen and carbon dioxide atmosphere up to a final temperature of 850 °C . We report the percentage of contraction and yield as well as the structural parameters determined by adsorption of N2 77 K, and they are compared with some crystallographic parameters determined by X-ray diffraction. The prepared activated carbon cloths exhibit a superficial area of between 210 m2g-1 and 951 m2g-1, as well as micropore volumes 0,09 cm3g-1 and 0,528 cm3g-1 that allows to study the influence of the precursors, the chemical agent used as impregnant and the atmosphere of carbonization.

Os panos ativado de carbono são preparados por activação química de dois materiais tecidos do algodão, impregnando- thos em soluções aguadas diluídas de ZnCl2, AlCl3 e H3PO4 e carbonizando- lhos numas atmósfera de nitrogênio e de dióxido de carbono até uma temperatura final de 850 °C . Nós relatamos a porcentagem da contração e rendimento, assim como os parâmetros estruturais determinados pela adsorção do N2 77 K, e eles são comparados com alguns parâmetros cristalográficos determinados pela difração de raios X. Os panos preparados de carbono ativado exibem uma área superficial de 210 m2g-1 e 951 m2g-1 e volumes do micropore de 0,09 cm3g-1 e 0,528 cm3g-1 que permitem estudar a influência dos precursors, de agente químico usado como impregnante e a atmósfera de carbonição.

Evaluación de l retrogradación del almidón en harina de yuca precocdda / Evaluatin of staarch retrogradation in cassava flour from precooked parenchyma / Avaliação a retrrogradação do amido em farinha de mandioca precozida

Las modificaciones del almidón, que ocurren durante el proceso de elaboración de harina de yuca precocida, se evaluaron utilizando técnicas como calorimetría diferencial de barrido (CDB), difracción de rayos X, comportamiento al empastamiento y capacidad de formación de complejo con yodo. La harina precocida se obtuvo a partir de trozos de parénquima de yuca cocinados en vapor o en agua a ebullición, los cuales fueron posteriormente almacenados a 5 ºC o a -20 ºC por 24 h. La temperatura utilizada durante el periodo de almacenamiento del parénquima cocinado no es un factor significativo en los resulta dos de retrogradación del almidón. La entalpía de fusión y cristalinidad del almidón retrogradado de la harina proveniente del parénquima cocinado en vapor fue ligeramente mayor, comparado con la elaborada a partir de parénquima cocinado en agua a ebullición para el periodo de almacenamiento a 5 ºC. Por otra parte, en el periodo de almacenamiento a -20ºC, el método de cocción no tuvo efecto significativo sobre la entalpía de fusión del almidón retrogradado, la cristalinidad y el índice del valor azul.

Starch modifications during the processing of precooked cassava flour was monitored using techniques as differential scanning calorimetry (DSC), pasting behaviour, wide angle X-ray diffraction and iodine binding capacity. Cassava flour was obtained from parenchyma pieces cooked either in steam or in boiling water and then stored either at 5 ºC or at -20 ºC for 24 h. The temperature during the rest period of the cooked parenchyma was not a significant factor in the starch retrogradation results. For a rest period at 5 ºC, flour from parenchyma cooked in steam presented a slightly higher melting enthalpy of retrograded starch and crystallinity as compared to that from parenchyma cooked in boiling water. Whereas for conditioning period at -20 ºC, the cooking method had no significant effect on the enthalpy of retrogradation, crystallinity and blue value index.

As modificações do amido durante o processo de elaboração de farinha de mandioca precozida, foram avaliadas utilizando as técnicas de calorimetria diferencial de varredura (CDV), difração de raios X, comportamento no empastamento e capacidade de formação de complexo de iodo. A farinha precozida obteve-se de troços do parênquima da mandioca cozidos com vapor o em água em ebulição, os quais foram armazenados depois a 5 ºC ou -20 ºC por 24 h . A temperatura do armazenamento do parênquima cozido no foi um factor significativo nos resulta dos de retrogradação do amido. A entalpia de fusão e cristalinidade do amido retrogradado da farinha proveniente do parênquima cozido no vapor foi levemente maior, do que aquela elaborada do parênquima cozido em água em ebulição e armazenada a 5 ºC. Além disso, o método de cozimento não teve efeito significativo na entalpia de fusão do amido retrogradado, na cristalinidade o no índice de valor azul (IVA).