Titulació | Tipus | Curs | Semestre |
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2501922 Nanociència i Nanotecnologia | OB | 1 | A |
No necesita pre-requisitos.
El objetivo de esta asignatura es introducir al estudiante en el concepto de la nanociencia y la notecnología. Se pretende por un lado proporcionarle de manera introductoria el conocimiento de las propiedades que presentan los materiales a escala atómica, molecular y macromolecular y de cómo se pueden observar, manipular o sintetizar los materiales en esta escala. Por otra parte se pretende explicar el concepto de nanotecnología como herramienta que permite aplicar la nanociencia y nanofabricar, haciendo énfasis en la innovación y en el impacto en áreas tan diversas como la medicina, la biotecnología, la industria química, las tecnologías de la información y la comunicación, en la producción y el almacenaje de energía, síntesis y fabricación de nuevos materiales, etc. También se busca que el estudiante se concientice de la formación multidisciplinar que se debe adquirir para trabajar en este campo y de las implicaciones éticas, sociales y económicas que puede acarrear esta nueva disciplina.
1.- Introducción a la nanociencia y la nanotecnología.
Concepto de nanociencia y nanotecnología. La escala nanométrica. Aplicaciones de la nanotecnología. Implicaciones y perspectivas económicas, ambientales, sociales y éticas. Nanomateriales en la Historia y en la Naturaleza. Bioinspiración.
Propiedades dependientes del tamaño.
Efectos superficiales. Importancia de la superficie en la nanoescala. La relación superficie/volumen. Energía superficial y tensión superficial. Reactividad Superficial y Catálisis. Reconstrucción/relajación superficial. Adsorción, doble capa eléctrica.
Efectos cuánticos. La teoría clásica vs. teoría cuántica. Radiación del cuerpo negro. Efecto fotoeléctrico. El átomo de Rutherford y de Bohr. El electrón como onda y partícula. Función de onda y principio de incertidumbre. Ecuación de Schroedinger. Partícula en una caja. Efecto túnel. Efecto de confinamiento.
2.- Nanomateriales
Nanotubos de carbono y Grafeno: síntesis, propiedades y aplicaciones. Coloides y sus propiedades. Nanopartículas metálicas, semiconductoras y magnéticas. Síntesis de nanopartículas, propiedades, aplicaciones en sensores, catálisis y nanomedicina. Nanomateriales en base a lípidos, polímeros y proteínas: propiedades y aplicaciones. Materiales inteligentes que responden a estímulos, nanomateriales auto-reparables. Materiales nanoporosos, y nanoestructurados. Motores moleculares.
Concepto de autoensamblaje y organización jerárquica. Diseño de materiales a partir de las propiedades autoasociativas del DNA y de proteínas.
3. Técnicas de Caracterización.
Técnicas basadas en la interacción muestra/radiación: Microscopía óptica. Espectroscopía infra-roja, efecto Raman. Absorción de radiación UV-visible. Fluorescencia y fosforescencia. Microscopía óptica de fluorescencia y confocal. Absorción de rayos X, espectroscopía fotoectrónica de rayos X, difracción de rayos X. Elipsometría. Radiación Sincrotrónica.
Técnicas basadas en la interacción muestra/electrones. Fenómenos que aparecen de la interacción electrones/materia. Microscopía electrónica de Barrido. Microscopía Electrónica de Transmisión. Espectroscopía de dispersión de rayos X.
Técnicas de proximidad. Distintas técnicas basadas en una punta en proximidad con la muestra. Microscopía efecto túnel. Microscopía atómica de fuerzas y sus variantes. Espectroscopía de fuerzas.
4. Técnicas de Nanofabricación
Aproximación top-down/bottom-up. Fotolitografía. Litografía en base a electrones. Litografía en base a la microscopía de efecto túnel y a la microscopía de fuerza atómica. Nanolitografía Dip-pen. Integración de dispositivos para aplicaciones electrónicas, ópticas, telecomunicaciones, médicas, aplicaciones en (bio)sensores, etc.
La metodología consiste en actividades tipos dirigidas, supervisadas y autónomas.
Títol | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
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Tipus: Dirigides | |||
Clases de problemas | 5 | 0,2 | 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 13, 14, 17, 19, 21, 22, 23 |
Clases teóricas | 40 | 1,6 | 5, 6, 7, 8, 9, 10, 13, 14, 21 |
Tipus: Supervisades | |||
Discusion de casos | 10 | 0,4 | 4, 5, 7, 8, 9, 10, 11, 13, 14, 17, 19, 21, 22, 23 |
Tipus: Autònomes | |||
Estudio | 70 | 2,8 | 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 16, 17, 18, 19, 21, 22, 23 |
Presentación de trabajos | 10 | 0,4 | 5, 7, 8, 10 |
Resolución de problemas | 10 | 0,4 | 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 13, 14, 18, 19, 21, 23 |
Exámenes: 2 exámenes parciales escritos sobre los conceptos impartidos en clases. El primer parcial tendrá un peso del 24% mientras que el segundo tendrá un peso del 56%. Para aprobar la asignatura es condicionante que la nota mínima promedio de exámenes (obtenida con sus correspondientes pesos) sea 5. A su vez la nota promedio de los exámenes tendrá un peso global del 80% en la nota final.
Problemas y presentaciones: entrega de problemas resueltos y/o presentaciones orales. Peso global 20% en la nota final.
Títol | Pes | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
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Entrega de trabajos o presentaciones orales | 20% | 1 | 0,04 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23 |
Exámenes | 80% | 4 | 0,16 | 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13, 16, 19, 21, 22 |
- Nanociencia y Nanotecnología. Entre la ciencia ficción del presente y la tecnología del futuro. Autores:José Angel Martín Gago, Carlos Briones Llorente, Elena Casero Junquera, Pedro Aemlio Serena Domingo
- Introducción a la Nanociencia y la Nanotecnología. Autores: Gabor L. Hornyak, H.F. Tibbals, Joydeep Dutta, John J. Moore.
- Introducción a la Nanotecnología. Autores: Charles P. Poole Jr. y Frank J. Owens.