Propiedades Físicas Avanzadas de Nanomateriales
Código: 43437 Créditos ECTS: 6| Titulación | Tipo | Curso | Semestre |
|---|---|---|---|
| 4314939 Nanociencia y Nanotecnología Avanzadas / Advanced Nanoscience and Nanotechnology | OT | 0 | A |
Contacto
- Nombre:
- Javier Rodríguez Viejo
- Correo electrónico:
- Javier.Rodriguez@uab.cat
Uso de idiomas
- Lengua vehicular mayoritaria:
- inglés (eng)
Equipo docente
- Javier Rodríguez Viejo
Equipo docente externo a la UAB
- Alejandro Goñi
- Anna Palau
- Javier Rodríguez
- Jordi Sort
Prerequisitos
Concimientos de Física de Estado Sóido y ciencia de materiales.
Objetivos y contextualización
Este módulo tiene por objetivo profundizar en las propiedades físicas de materiales de baja dimensionalidad.
Competencias
- Analizar las soluciones y beneficios que aportan los productos de la nanotecnología, dentro de su especialidad, y comprender su origen a nivel fundamental
- Diseñar procesos para obtener nanomateriales con propiedades y funcionalidades predeterminadas (especialidad Nanomateriales).
- 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.
- 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
Resultados de aprendizaje
- Describir cualitativamente los fundamentos de la superconductividad y conocer sus aplicaciones.
- 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 la emergencia de los fenómenos termoeléctricos en la escala nanométrica
- Interpretar la variación de las propiedades electrónicas de los sólidos con la dimensionalidad del sistema en base a modelos avanzados de teoría de bandas.
- Interpretar los fenómenos de absorción y emisión de luz, tanto interbanada e intrabanda, en nanoestructuras
- Interpretar los resultados de las medidas experimentales en base a los fundamentos teóricos adquiridos.
- 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
- Realizar cálculos sobre las propiedades físicas de los materiales en sistemas de escala nanométrica
- Reconocer el concepto de transmisión en el transporte balístico y formular problemas y su resolución en el ámbito de los dispositivos de baja dimensionalidad.
- Reconocer la importancia del spin en el transporte v comprender el funcionamiento de los dispositivos espintrónicos.
- Reconocer los distintos métodos de caracterización y sus fundamentos en función de la propiedad física a medir.
- Valorar la importancia de la escala para describir propiedades físicas avanzadas, tanto electrónicas, térmicas, ópticas, magnéticas, mecánicas y de transporte, en los materiales
Contenido
Propiedades electrónicas y ópticas: Bandas de energía. K.p y pseudopotenciales. Propiedades ópticas de semiconductores de baja dimensión. Absorción de la luz. Emisión espontánea y estimulada. Luminiscencia. Efectos de presión.
Transporte: electrones y fonones. Teoría cinética. Ecuación de transporte de Boltzmann. El formalismo de Landauer: Conductancia y flujos. Aplicación a semiconductores de baja dimensión y grafeno. Efectos termoeléctricos en nanoestructuras de semiconductores.
Propiedades mecánicas: Correlación de la microestructura con las propiedades mecánicas: Efecto Hall-Petch. Nanoindentación: Método Oliver & Pharr. Efectos de tamaño. Nanoindentación en sólidos cristalinos y amorfos.
Superconductividad: Esta parte se centra en el estudio de los materiales superconductores. Describiremos las propiedades básicas de un superconductor, incluyendo el fenómeno de la resistencia cero, los efectos Meissner y Josephson, los superconductores tipo I y tipo II, y los diferentes enfoques teóricos desarrollados para entender el estado superconductor. Se revisará la importancia de la nanotecnología y su implicación en las potentes aplicaciones de los materiales superconductores.
Metodología
Los alumnos disponen de apuntes en el Campus Virtual o copia de trasparencies en formato pdf antes de las clases.
Lecciones: El profesor explica los conceptos más importantes de cada asignatura. Las notas estarán disponibles en el campus virtual o serán distribuidas por el profesor.
Seminarios: lectura de artículos científicos y su discusión en clase.
Actividades supervisadas: En horas específicas los profesores estarán disponibles para discutir los contenidos de sus respectivas asignaturas.
Actividades de autoaprendizaje: Resolución de problemas.
Entregas: los profesores pueden solicitar trabajos, ya sean bibliográficos o más de desarrollo, y la resolución de problemas para consolidar los contenidos de cada asignatura.
Estudiar para los exámenes: Trabajo personal del alumno.
Actividades
| Título | Horas | ECTS | Resultados de aprendizaje |
|---|---|---|---|
| Tipo: Dirigidas | |||
| Clases | 46 | 1,84 | 1, 4, 9, 11, 12 |
| Tipo: Supervisadas | |||
| Trabajo supervisado | 14 | 0,56 | 9, 8, 7 |
| Tipo: Autónomas | |||
| Trabajo autónomo | 77 | 3,08 | 1, 4, 8, 11, 12 |
Evaluación
Exámenes finales (50-60%).
Documentos: que incluyen varias actividades tales como resolución de problemas, trabajos de minireserach y pequeños experimentos de laboratorio o simulación (40-50%).
Es posible tener la posibilidad de aumentar las notas de los exámenes de síntesis en una prueba adicional (sólo para aquellos alumnos que hayan realizado todas las evaluaciones pervias a lo largo del curso).
Actividades de evaluación
| Título | Peso | Horas | ECTS | Resultados de aprendizaje |
|---|---|---|---|---|
| Entregas | 40-50% | 10 | 0,4 | 2, 10, 6, 8, 13, 7, 14 |
| Examens | 50-60% | 3 | 0,12 | 1, 2, 10, 3, 5, 4, 9, 11, 12, 14 |
Bibliografía
Los profesores de las diferentes asignaturas proporcionarán referencias para libros y artículos científicos el primer día de la actividad.