En 1960 viajó a EEUU, donde se desempeñó como docente auxiliar del Departamento de Química (1960-1961) y obtuvo el título de Philosophy Doctor en el campus Evanston (estado de Illinois) de la Northwestern University. Al año siguiente regresó a Argentina para incorporarse como docente e investigador en el Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA, donde fue sucesivamente profesor adjunto y asociado de Química Física entre 1961 y 1966, estando en varias oportunidades a cargo de su dirección. Allí formó un grupo de investigación que fue financiado por la [https://es.wikipedia.org/wiki/Fundaci%C3%B3n_Ford Fundación Ford], lo que le valió críticas del movimiento estudiantil de la UBA (véase ''Apuntes sobre la formación del movimiento estudiantil argentino (1943-1973)''[http://www.mov-estudiantil.com.ar/trabajos-libros/apuntes.pdf], p. 140), que se puso claramente en evidencia eran infundadas cuando renunció al cargo tras la intervención de las universidades por la [https://es.wikipedia.org/wiki/Revoluci%C3%B3n_Argentina dictadura militar de Onganía].
En 1963 contrajo matrimonio con Lilián Canova, nacida en Buenos Aires en 1934, a quien había conocido en 1957 en Bariloche cuando se desempeñaba como secretaria de José Antonio Balseiro (primer director del Instituto de Física de Bariloche, rebautizado Instituto Balseiro en su memoria). Tuvo con ella tres hijos, dos de los cuales le sobrevivieron: Esteban (1963), Natalia (1966) y Alfonso (1969-2010). En 1964, mientras todavía trabajaba en la UBA, fue también profesor visitante de Termodinámica en el Instituto Balseiro.
Luego de la [https://es.wikipedia.org/wiki/Noche_de_los_Bastones_Largos Noche de los Bastones Largos] (29 de julio de 1966) al comienzo de la dictadura militar de Onganía y como preludio a la intervención de todas las universidades estatales argentinas. Buch renunció a su cargo en la universidad estatal (UBA, en su caso), como lo hicieron a los suyos muchos otros docentes e investigadores argentinos. Fue uno de los cerca de cien profesores que emigraron a Santiago de Chile financiados por la Fundación Ford[http://www.anales.uchile.cl/index.php/ANUC/article/viewFile/23718/25042]. Allí fue profesor titular de Físicoquímica (1966-1969) en la Facultad de Ciencias de Universidad Nacional de Chile, adónde se trasladó con la mayoría del grupo de investigación que dirigía en la UBA. En ese lapso fue también director interino del Departamento de Química de esa facultad.