Propietats Físiques Avançades de Nanomaterials
Codi: 43437 Crèdits: 6| Titulació | Tipus | Curs | Semestre |
|---|---|---|---|
| 4314939 Nanociència i Nanotecnologia Avançades / Advanced Nanoscience and Nanotechnology | OT | 0 | A |
Professor/a de contacte
- Nom:
- Javier Rodríguez Viejo
- Correu electrònic:
- Javier.Rodriguez@uab.cat
Utilització d'idiomes a l'assignatura
- Llengua vehicular majoritària:
- anglès (eng)
Equip docent
- Javier Rodríguez Viejo
Equip docent extern a la UAB
- Alejandro Goñi
- Anna Palau
- Javier Rodríguez
- Jordi Sort
Prerequisits
Coneixements de Fisica d'estat sòlid i ciència de materials.
Objectius
Aquest mòdul té per objectiu aprofondir en el coneixement de les propietats físiques dels materials de baixa dimensionalitat.
Competències
- Analitzar les solucions i els beneficis que aporten els productes de la nanotecnologia, dins de la pròpia especialitat, i comprendre?n l?origen a un nivell fonamental
- Dissenyar processos per obtenir nanomateriales amb propietats i funcionalitats predeterminades (especialitat Nanomateriales).
- Dominar la terminologia científica i desenvolupar l'habilitat d'argumentar els resultats de la recerca en el context de la producció científica, per comprendre i interactuar eficaçment amb altres professionals.
- Identificar les tècniques de caracterització i anàlisi pròpies de la nanotecnologia i conèixer-ne els fonaments, dins de l?especialitat pròpia.
- Que els estudiants sàpiguin aplicar els coneixements adquirits i la seva capacitat de resolució de problemes en entorns nous o poc coneguts dins de contextos més amplis (o multidisciplinaris) relacionats amb la seva àrea d'estudi.
- Que els estudiants tinguin les habilitats d'aprenentatge que els permetin continuar estudiant, en gran manera, amb treball autònom a autodirigit
- Tenir coneixements que aportin la base o l'oportunitat de ser originals en el desenvolupament o l'aplicació d'idees, sovint en un context de recerca
Resultats d'aprenentatge
- Descriure qualitativament els fonaments de la superconductivitat i conèixer-ne les aplicacions.
- Dominar la terminologia científica i desenvolupar l'habilitat d'argumentar els resultats de la recerca en el context de la producció científica, per comprendre i interactuar eficaçment amb altres professionals.
- Fer càlculs sobre les propietats físiques dels materials en sistemes d'escala nanomètrica
- Identificar l'emergència dels fenòmens termoelèctrics en l'escala nanomètrica
- Interpretar els fenòmens d'absorció i emissió de llum, tant interbanda com intrabanda, en nanoestructures
- Interpretar els resultats de les mesures experimentals partint dels fonaments teòrics adquirits.
- Interpretar la variació de les propietats electròniques dels sòlids amb la dimensionalitat del sistema partint de models avançats de teoria de bandes.
- Que els estudiants sàpiguin aplicar els coneixements adquirits i la seva capacitat de resolució de problemes en entorns nous o poc coneguts dins de contextos més amplis (o multidisciplinaris) relacionats amb la seva àrea d'estudi.
- Que els estudiants tinguin les habilitats d'aprenentatge que els permetin continuar estudiant, en gran manera, amb treball autònom a autodirigit
- Reconèixer el concepte de transmissió en el transport balístic i formular problemes i resoldre?ls en l'àmbit dels dispositius de baixa dimensionalitat.
- Reconèixer els diferents mètodes de caracterització i els seus fonaments en funció de la propietat física que es mesura.
- Reconèixer la importància del spin en el transport i comprendre el funcionament dels dispositius espintrònics.
- Tenir coneixements que aportin la base o l'oportunitat de ser originals en el desenvolupament o l'aplicació d'idees, sovint en un context de recerca
- Valorar la importància de l'escala per descriure propietats físiques avançades, tant electròniques com tèrmiques, òptiques, magnètiques, mecàniques i de transport, dels materials
Continguts
Propietats electròniques i òptiques: Bandes d'energia. K.p i pseudopotencials. Propietats òptiques de semiconductors de baixa dimensió. Absorció de la llum. Emissió espontània i estimulada. Luminescència. Efectes de pressió.
Transport: electrons i fonons. Teoria cinètica. Equació de transport de Boltzmann. El formalisme de Landauer: Conductància i fluxos. Aplicació a semiconductors de baixa dimensió i grafè. Efectes termoelèctrics en nanoestructures de semiconductors.
Propietats mecàniques: Correlació de la microestructura amb les propietats mecàniques: Efecte Hall-Petch. Nanoindentació: Mètode Oliver & Pharr. Efectes de mida. Nanoindentació en sòlids cristal·lins i amorfs.
Superconductivitat: Aquesta part es centra en l'estudi dels materials superconductors. Descriurem les propietats bàsiques d'un superconductor, incloent el fenomen de la resistència zero, els efectes Meissner i Josephson, els superconductors tipus I i tipus II, i els diferents enfocaments teòrics desenvolupats per entendre l'estat superconductor. Es revisarà la importància de la nanotecnologia i la seva implicació en les potents aplicacions dels materials superconductors.
Metodologia
Els alumnes disposen d’apunts al campus virtual o de còpia de les transparències en format pdf amb antelació i dins el campus virtual de la UAB.
Lliçons: El professor explica els conceptes més importants de cada assignatura. Les notes estaran disponibles al campus virtual o seran distribuïdes pel professor.
Seminaris: lectura d'articles científics i la seva discussió a classe.
Activitats supervisades: En hores específiques els professors estaran disponibles per discutir els continguts de les seves respectives assignatures.
Activitats d'autoaprenentatge: Resolució de problemes.
Lliuraments: els professors poden sol·licitar treballs, ja siguin bibliogràfics o més de desenvolupament, i la resolució de problemes per consolidar els continguts de cada assignatura.
Estudiar per als exàmens: Treball personal de l'alumn
Activitats formatives
| Títol | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
|---|---|---|---|
| Tipus: Dirigides | |||
| Classes | 46 | 1,84 | 1, 7, 8, 10, 12 |
| Tipus: Supervisades | |||
| Treball supervisat. | 14 | 0,56 | 8, 9, 13 |
| Tipus: Autònomes | |||
| Treball autònom | 77 | 3,08 | 1, 7, 9, 10, 12 |
Avaluació
Exàmens finals (50-60%).
Entregues (40-50%): que inclouen diverses activitats com ara resolució de problemes, treballs de minireserach i petits experiments de laboratori o simulació.
És possible tenir la possibilitat d'augmentar les notes dels exàmens de síntesi en una prova addicional (només per a aquells alumnes que hagin realitzat totes les avaluacions previes al llarg del curs).
Activitats d'avaluació
| Títol | Pes | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
|---|---|---|---|---|
| Entregues | 40-50% | 10 | 0,4 | 2, 3, 6, 9, 11, 13, 14 |
| Exámenes | 50-60% | 3 | 0,12 | 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 10, 12, 14 |
Bibliografia
Els professors de les diferents assignatures proporcionaran referències per a llibres i articles científics el primer dia de l'activitat.