Tècniques de Caracterització de Materials
Codi: 43442 Crèdits: 6| Titulació | Tipus | Curs |
|---|---|---|
| 4314939 Nanociència i Nanotecnologia Avançades / Advanced Nanoscience and Nanotechnology | OT | 0 |
Professor/a de contacte
- Nom:
- Marta Gonzalez Silveira
- Correu electrònic:
- marta.gonzalez@uab.cat
Equip docent
- Jordi Hernando Campos
- Konrad Eiler
- Ignacio Ramon Mata Martínez
- Lluis Casas Duocastella
- Marta Gonzalez Silveira
- (Extern) José Luis Garcia-Muñoz
- (Extern) José Santiso
- (Extern) Nico Dix
Idiomes dels grups
Podeu consultar aquesta informació al final del document.
Prerequisits
Grau o enginyeries en els àmbits dels materials, la física, la química o la biologia.
Aquest mòdul presenta poc solapament (30-35% aproximadament) amb el grau en Nanociència i Nanotecnologia de la UAB i per tant és adequat per a aquesta titulació.
Objectius
Aquest mòdul cobreix una part significativa de les principals tècniques de caracterització de materials i nanomaterials, sense pretendre cobrir la totalitat de les tècniques que s'utilitzen actualment. La majoria d'elles estan disponibles a les nostres instal·lacions de recerca (Esfera UAB-CEI), en les quals s’hi han previst diversos experiments i exemples pràctics com una part fonamental del curs.
Les tècniques de microscòpia de sonda local i les espectroscòpies d’absorció de raigs X, no incloses en aquest mòdul, es tracten en els mòduls "Microscòpies de Sonda Local" i "Espectroscòpies amb Radiació Sincrotró", respectivament.
Competències
- 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 sàpiguin comunicar les seves conclusions, així com els coneixements i les raons últimes que les fonamenten, a públics especialitzats i no especialitzats d'una manera clara i sense ambigüitats
- Que els estudiants tinguin les habilitats d'aprenentatge que els permetin continuar estudiant, en gran manera, amb treball autònom a autodirigit
Resultats d'aprenentatge
- Descriure el procés físic fonamental que es troba a la base de les espectroscòpies vibracionals, d'emissió de RX, de fotoelectrons..
- Descriure l'estructura de la matèria cristal·lina i les bases de la difracció de raigs X.
- Descriure les bases de la microscòpia electrònica, la formació d'imatge i les tècniques espectroscòpiques associades.
- Determinar la fase cristal·lina del material en diferents morfologies: pols, capa, heteroestructura, partícula, nanotub, etc.
- 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.
- Escollir la tècnica més adequada per a la caracterització química i composicional: en bulk, en capa prima, superficial i intercapa.
- Escollir les tècniques per identificar la funcionalitat de superfícies
- Identificar les tècniques per establir el rang de mides de partícules del material i l'àrea superficial
- Interpretar els resultats de les tècniques més rellevants.
- 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 sàpiguin comunicar les seves conclusions, així com els coneixements i les raons últimes que les fonamenten, a públics especialitzats i no especialitzats d'una manera clara i sense ambigüitats
- Que els estudiants tinguin les habilitats d'aprenentatge que els permetin continuar estudiant, en gran manera, amb treball autònom a autodirigit
Continguts
Part I. Estructura dels materials i difracció de raigs X
Fonaments de difracció de raigs X. Mètodes experimentals de difracció per a la caracterització de l'estructura dels materials i nanomaterials.
Part II. Caracterització estructural de materials. Microscòpia
Microscòpia electrònica, microscòpia electrònica de escaneig i microscòpia electrònica de transmissió.
Part III. Altres tècniques de caracterització
IIIA) Tècniques d’anàlisi tèrmica. Anàlisi Termogravimètrica (TGA) i Calorimetria Diferencial de Rastreig (DSC)
IIIB) Tècniques espectroscòpiques. Espectroscòpia de ressonància magnètica nuclear, espectroscopies vibracionals, espectroscopia de terahertzs i espectroscòpia Mössbauer.
S’han previst vàries sessions pràctiques de laboratori que cobriran diferents aspectes dels temes I i II.
Activitats formatives i Metodologia
| Títol | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
|---|---|---|---|
| Tipus: Dirigides | |||
| Lectures | 29 | 1,16 | 6, 3, 1, 2 |
| Sessions Pràctiques | 12 | 0,48 | 6, 7, 4, 8, 9, 10 |
| Tipus: Autònomes | |||
| Entregues | 35 | 1,4 | 11, 5 |
| Treball autònom | 72 | 2,88 | 12 |
Classes de teoria per a proporcionar els fonaments dels principals temes del mòdul
Sessions de pràctiques que es desenvoluparan preferentment en diferents serveis de l’Esfera UAB-CEI:
- Caracterització de capes primes per difracció de raigs X i microscòpia electrònica (FESEM i EDX)
- Caracterització de nanopartícules per TEM, HRTEM, EDX, difracció d’electrons i difracció de raigs X
- Experiments d’anàlisi tèrmica
Entrega d’exercicis sobre els temes de les classes i que poden incloure l’ús de programes informàtics especialitzats
Informes de les pràctiques
Tutories per a supervisar les diferents activitats docents del mòdul
Nota: es reservaran 15 minuts d'una classe, dins del calendari establert pel centre/titulació, per a la complementació per part de l'alumnat de les enquestes d'avaluació de l'actuació del professorat i d'avaluació de l'assignatura/mòdul.
Avaluació
Activitats d'avaluació continuada
| Títol | Pes | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
|---|---|---|---|---|
| Entregues | 30-50% | 0 | 0 | 11, 12, 9, 5 |
| Exàmen | 10-40% | 2 | 0,08 | 3, 1, 2, 9, 5 |
| Sessions pràctiques | 30-40% | 0 | 0 | 6, 7, 4, 8, 9, 10 |
El comportament i l’actitud durant les sessions pràctiques serà tinguda en compte en l’avaluació del mòdul.
La qualificació final es ponderarà com està indicat a la taula.
Bibliografia
- “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
Programari
Us de programes d'edició per presentar el material de classe
Llista d'idiomes
| Nom | Grup | Idioma | Semestre | Torn |
|---|---|---|---|---|
| (PLABm) Pràctiques de laboratori (màster) | 1 | Anglès | primer quadrimestre | matí-mixt |
| (TEm) Teoria (màster) | 1 | Anglès | primer quadrimestre | tarda |