2020/2021
Sistemas Nanoelectromecánicos (NEMS)
Código: 43432
Créditos ECTS: 6
Titulación |
Tipo |
Curso |
Semestre |
4314939 Nanociencia y Nanotecnología Avanzadas / Advanced Nanoscience and Nanotechnology |
OT |
0 |
1 |
La metodología docente y la evaluación propuestas en la guía pueden experimentar alguna modificación en función de las restricciones a la presencialidad que impongan las autoridades sanitarias.
Uso de idiomas
- Lengua vehicular mayoritaria:
- inglés (eng)
Equipo docente
- Gabriel Abadal Berini
- Francesc Torres Canals
Prerequisitos
Física básica (mecánica, electrostática, óptica ....). Fundamentos de los dispositivos electrónicos.
Objetivos y contextualización
El módulo tiene como objetivo proporcionar a los estudiantes una visión general de los sistemas nanoelectromecánicos, sus principales propiedades y aplicaciones. También se establecerán los principios físicos que gobiernan el comportamiento del NEMS y los límites entre los modelos clásicos y cuánticos.
Competencias
- Analizar críticamente los principios de funcionamiento y las previsiones de prestaciones de dispositivos electrónicos operando en la nanoescala (especialidad Nanoelectrónica)
- Analizar las soluciones y beneficios que aportan los productos de la nanotecnología, dentro de su especialidad, y comprender su origen a nivel fundamental
- Diseñar, planificar y llevar a cabo un proyecto de investigación en nanociencia y nanotecnología
- Dominar la terminología científica y desarrollar la habilidad de argumentar los resultados de la investigación en el contexto de la producción científica, para comprender e interactuar eficazmente con otros profesionales.
- Identificar las técnicas de caracterización y análisis propios de la nanotecnología y conocer sus fundamentos, dentro de su especialidad.
- Identificar y distinguir las técnicas de síntesis/fabricación/manufactura de nanomateriales y nanodispositivos propios de su especialidad
- Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación
- Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo
- Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio
- Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades
Resultados de aprendizaje
- Describir las técnicas de fabricación de los sistemas nanoelectromecánicos.
- Diseñar sistemas sistemas nanoelectromecánicos en base a especificaciones
- Diseñar y llevar a cabo las caracterizaciones específicas para determinar las propiedades físico-químicas en sistemas nanoelectromecánicos
- Dominar la terminología científica y desarrollar la habilidad de argumentar los resultados de la investigación en el contexto de la producción científica, para comprender e interactuar eficazmente con otros profesionales.
- Escoger el método de simulación/modelado más adecuado para un dispositivo nanoelectrónico, en función de sus características físicas y su principio de funcionamiento.
- Identificar el principio de transducción necesario para la transducción de una propiedad específica
- Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación
- Predecir el comportamiento de los dispositivos sistemas nanoelectromecánicos teniendo en cuenta el ambiente en el cuál actúan
- Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo
- Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio
- Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades
- Reconocer los mecanismos de transducción de los sistemas nanoelectromecánicos
- Reconocer las oportunidades de los sistemas nanoelectromecánicos para el sensado en aplicaciones específicas
- Reconocer las técnicas de caracterización de sistemas nanoelectromecánicos
Contenido
1. Fundamentos de los NEMS. Nanomecánica.
2. Dinámica no lineal. Acoplamiento modal y comportamiento colaborativo. ruido
3. Fabricación de NEMS e integración de sistemas (ingeniería de los NEMS)
4. Técnicas de transducción de los NEMS: técnicas eléctrico-óptico-térmico-mecánicas. Auto-activación.
5. NEMS basados en dispositivos de carbono
6. Aplicaciones y perspectivas de los NEMS. NEMS para detectar efectos mesoscópicos y propiedades cuánticas. Dispositivos NEMS emergentes (conmutadores, osciladores, recolección de energía, sensores)
Metodología
Teoría: Exposición oral de los conceptos fundamentales. Parte de los conceptos se introducirán en los seminarios por expertos en la materia.
Laboratorio: "hands-on" de herramientas específicas para el diseño y análisis de NEMS. Herramientas de simulación por elementos finitos. Caracterización propiedades no lineales de los resonadores.
Evaluación
La evaluación de la asignatura tendrá 3 secciones diferenciadas:
a) Prueba de síntesis escrita de la asignatura (35%) y con una calificación superior a 4 para hacer la media con el resto de calificaciones. Esta prueba de síntesis se puede recuperar con el examen de recuperación final (al final del semestre), que también requerirá un 4 para hacer la media con el resto de calificaciones.
b) Presentación oral de uno de los casos trabajados. Actividad obligatoria y no recuperable (35%).
c) Laboratorio con dos notas: Asistencia y participación activa en las sesiones de laboratorio. Actividad obligatoria y no recuperable (5%) e informe escrito del trabajo realizado en el laboratorio, con especial atención a la interpretación y discusión de los resultados en comparación con los esperados teóricamente y / o simulados (25%). Este trabajo es obligatorio y no recuperable.
La calificación "No evaluable" sólo se concederá si el estudiante no participa en ninguna actividad de evaluación (asistencia a las sesiones de laboratorio, presentación oral o examen)
Actividades de evaluación
Título |
Peso |
Horas |
ECTS |
Resultados de aprendizaje |
Laboratorio: asistencia e informe escrito |
30% |
2
|
0,08 |
1, 3, 2, 4, 5, 6, 8, 11, 12, 13, 14, 7
|
Presentación oral de uno de los casos trabajados |
35% |
6
|
0,24 |
1, 3, 2, 4, 5, 6, 8, 10, 11, 9, 12, 13, 14, 7
|
Prueba de síntesis |
35% |
2
|
0,08 |
1, 3, 2, 4, 5, 6, 8, 11, 12, 13, 14, 7
|
Bibliografía
- Handbook of Nanotechnology. B. Bhushan. Springer-Verlag, (2004)
- Practical MEMS. Ville Kaajakari. Small Gear Publishing. ISBN: 978-0-9822991-0-4 (2009)
- MEMS/NEMS: handbook techniques and applications. Cornelius T. Leondes. New York : Springer, cop. (2006)
- MEMS and NEMS : systems, devices, and structures. Sergey Edward Lyshevski. Boca Raton CRC Press, cop. (2002)
- Fundamentals of microfabrication and nanotechnology. Marc J. Madou. Boca Raton, Fla. ; London : CRC, cop. (2012)