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2021/2022

Técnicas de Caracterización de Materiales

Código: 43442 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.

Contacto

Nombre:
Ignacio Mata Ruiz
Correo electrónico:
Desconegut

Uso de idiomas

Lengua vehicular mayoritaria:
inglés (eng)

Equipo docente

Jordi Hernando Campos
Konrad Eiler
Ignacio Ramón Mata Martínez
Lluís Casas Duocastella
Pau Solsona Mateos

Equipo docente externo a la UAB

José Luis Garcia-Muñoz
José Santiso

Prerequisitos

Licenciatura o ingeniería en los campos de materiales y nanomateriales, física, química o biociencias.

Este módulo presenta poco solapamiento (aproximadamente un 35%) con el título de Nanociencia y Nanotecnología (N+N) de la UAB y, por lo tanto, es apto para esta titulación.

Objetivos y contextualización

Este módulo cubre una parte significativa de las principales técnicas de caracterización de materiales y nanomateriales, pero no pretende abarcar todas las técnicas utilizadas actualmente. La mayoría de ellas están disponibles en nuestras instalaciones de investigación (Esfera UAB-CIE). Varios experimentos de laboratorio y ejemplos prácticos están planeados como parte clave del curso.

Las técnicas de microscopía de sonda local y las espectroscopias de absorción de rayos X, no incluidas en este módulo, se cubren en los módulos "Microscopías de sonda local" y "Espectroscopias con radiación de sincrotrón", respectivamente.

Competencias

  • 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.
  • 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

  1. Describir el proceso físico fundamental que está en la base de las espectroscopias vibracionales, de emisión de RX, de fotoelectrones,..
  2. Describir la estructura de la materia cristalina y las bases de la difracción de rayos X.
  3. Describir las bases de la miscroscopía electrónica, la formación de imagen y las técnicas espectroscópicas asociadas.
  4. Determinar la fase cristalina del material en distintas morfologías: polvo, capa, heteroestructura, partícula, nanotubo, etc
  5. 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.
  6. Escoger la técnica más adecuada para la caracterización química/composicional: en bulk, en capa delgada, superficial e intercapa.
  7. Escoger las técnicas para identificar la funcionalidad de superficies
  8. Identificar las técnicas para establecer el rango de tamaños de partículas del material y el área superficial
  9. Interpretar los resultados de las técnicas más relevantes.
  10. 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
  11. 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
  12. 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

Contenido

Tema I. Estructura de los materiales y difracción de rayos X

Resumen de los fundamentos de la cristalografía y la difracción de rayos X.  Métodos experimentales de difracción para la caracterización de la estructura de materiales y nanomateriales.

Tema II. Caracterización estructural de materiales. Microscopía.

Microscopía electrónica, microscopía electrónica de barrido y microscopía electrónica de transmisión.

Tema III. Otras técnicas de caracterización.

IIIA) Técnicas de análisis térmico. Análisis de Termogravimetría (TGA) y Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC)

IIIB) Técnicas espectroscópicas. Espectroscopias de RMN de estado, espectroscopias vibracionales y espectroscopia Mössbauer.

 

Se prevén varias sesiones prácticas que cubren diferentes aspectos de cada tema.

Metodología

Clases de teoría para proporcionar los fundamentos de los principales temas del módulo

Sesiones de prácticas que se desarrollarán preferentemente en diferentes servicios de la Esfera UAB-CEI:

  • Caracterización de capas delgadas por difracción de rayos X (incluyendo SAXS), y microscopía electrónica (FESEMA y EDX)
  • Caracterización de nanopartículas para TEM, HRTEM, EDX, difracción de electrones y difracción de rayos X
  • Experimentos de análisis térmico

Entrega de ejercicios sobre los temas de las clases y que pueden incluir el uso de programas informáticos especializados.

Informes de las prácticas.

Tutorias para supervisar las diferentes teaching activities of the module

Nota: se reservarán 15 minutos de una clase dentro del calendario establecido por el centro o por la titulación para que el alumnado rellene las encuestas de evaluación de la actuación del profesorado y de evaluación de la asignatura o módulo.

Actividades

Título Horas ECTS Resultados de aprendizaje
Tipo: Dirigidas      
Lecturas 29 1,16 1, 2, 3, 6
Sesiones prácticas 12 0,48 4, 6, 7, 8, 9, 11
Tipo: Autónomas      
Entregas 35 1,4 5, 12
Trabajo autónomo 72 2,88 10

Evaluación

El comportamiento y la actitud del estudiante durante las sesiones prácticas también se tendrán en cuenta para la evaluación del módulo.

La nota final se ponderará como se indica en la tabla.

Actividades de evaluación

Título Peso Horas ECTS Resultados de aprendizaje
Entregas 30-50% 0 0 5, 9, 12, 10
Examen 20-40% 2 0,08 1, 2, 3, 5, 9
Sesiones prácticas 30-40% 0 0 4, 6, 7, 8, 9, 11

Bibliografía

  • “Fundamentals of materials science and engineering”. W.D.Callister and D.G. Rethwisch, 4th ed. Ed. John Wiley, 2013.
  • “Fundamentals of crystallography”. C. Giacovazzo, H.L. Monaco, D. Viterbo, F. Scordari, G. Gilli, G. Zanotti & M. Catti. IUCr texts on crystallography, 2nd ed. Oxford University Press, 2002.
  • “Thin Film Analysis by X-Ray Scattering”. M. Birkholz. Wiley-VCH Verlag, 2006.
  • Instituto de Química-Física Rocasolano (Crystallography Department) http://www.xtal.iqfr.csic.es/Cristalografia/index2.html
  • International Union of Crystallography http://www.iucr.org/
  • 2014 International Year of Crystallography http://www.iycr2014.org/learn
  • “Physical Principles of Electron Microscopy: An Introduction to TEM, SEM, and AEM”. Ray F. Egerton. Kluwer Academic-Plenum Publishers, 2005. ISBN: 0-387-25800-0
  • “Transmission Electron Microscopy”. M D.B. Williams, C.B. Carter. Plenum Press, New York, 1996. ISBN: 0-306-45247-2.
  • “Scanning electron microscopy and X-Ray micronanalysis”. J.I. Glodstein, D. Newbury, D. Joy, C. Lyman, P. Echlin, E. Lifshin, L. Sawyer, and J. Michael. 3rd ed. Kluwer Academic-Plenum Publishers, 2003. ISBN: 0-306-47292-9.
  • “Principles of Thermal Analysis and Calorimetry”. P.J. Haines, Royal Society of Chemistry, 2002. http://ebook.rsc.org/?DOI=10.1039/9781847551764

Software

uso de programas  de edicion para presentar el material de clase