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