Introducción a lasTécnicas de preparación y caracterización de nanoestructuras

Esta materia aborda las metodologías de preparación y caracterización de nanomaterials y películas delgadas con prestaciones y propiedades avanzadas con el objetivo de diseñarlos y obtenerlos para que posean propiedades "a la carta" para poder emplearlos en la aplicación deseada. El objetivo de la asignatura es proporcionar a los estudiantes una visión práctica y experimental de las metodologías de obtención de nanomateriales y películas disponibles en la actualidad, así como de las técnicas experimentales para la caracterización de las propiedades y estructura de la materia ta nivel micro y nano. Cada tema se introducirá cubriendo los conceptos fundamentales detrás de las técnicas de preparación y caracterización experimentales y analíticas usadas en los laboratorios. Los alumnos se familiarizarán con un número importante de técnicas preparativas y de análisis de nanomateriales, además de aprender a analizar e interpretar los datos obtenidos. También aprenderán las fortalezas y debilidades de los diferentes procesos y técnicas experimentales.

Resultados del aprendizaje:
- Conocer las principales técnicas de fabricación, modificación y caracterización de nanomateriales y nanoestructuras 0-D, 1-D, 2-D y 3-D.

- Saber identificar las técnicas adecuadas para la preparación, modificación superficial y caracterización de diferentes tipos de nanoestructuras.

- Conocer las técnicas de preparación y caracterización de nanoestructuras y saber evaluar los resultados obtenidos para interrelacionar sus propiedades físico-químicas con el comportamiento eléctrico, mecánico, óptico, químico o biológico en posibles dispositivos.

- Conceptos básicos y formación sobre equipos específicos de laboratorio (Tecnología desalas blancas, Control de suministro de gases reactivos e inertes, Tecnología de vacío, ...
- Técnicas de fabricación de nanomateriales 0-D, 1-D, 2-D y 3-D: química húmeda, PVD, CVD, impresión 3-D, procesos láser, etc.
- Métodos de modificación superficial y ensamblado.
- Técnicas de caracterización de nanomateriales (morfología, composición y estructura): microscopías electrónicas y de proximidad, espectroscopías, etc.

- Fundamentals of Vacuum Technology, Leybold Oerlicon, Köln, 2007
- Nanofabrication, Principle, Capabilities and Limits. Second Edition, Z. Cui, Springer, 2016.
- Materials Characterization Techniques. S. Zhang, L. Li, A. Kumar, CRC Press, 2008.
- Nanocharacterisation, Kirkland, A.I., Hutchison, J.L., RSC, Cambridge, 2007
- Nanomaterials, Singh, S. C, Hoboken J. John Wiley & Sons, 2012
- Nanomaterials : an introduction to synthesis, properties and application, D. Vollath, Wiley-VCH, 2013.

Bibliografía complementaria
- Literatura científica actual (artículos tipo review y tutorials) proporcionada por el profesorado de la asignatura centrada en las técnicas y nanoestructuras específicas.

Básicas:
CB6: 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.
CB7: 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;

Generales:
CG2: Saber aplicar los conocimientos a la resolución de problemas en el ámbito multidisciplinar de la investigación y la innovación relacionada con nanociencia y nanotecnología.
CG3: Ser capaz de identificar teorías y modelos científicos y aproximaciones metodológicas adecuadas para el diseño y la evaluación de materiales nanoestructurados.
CG5: Disponer de conocimientos y habilidades para participar en proyectos de investigación y colaboraciones científicas o tecnológicas, en contextos interdisciplinares y con un alto componente de transferencia del conocimiento.
CG7: Ser capaz de utilizar con seguridad los nanomateriales de forma segura respetando la normativa vigente en materia de prevención de riesgos laborales y de tratamiento de residuos.
CG8: Saber aplicar los conocimientos y las capacidades adquiridas para la planificación y la gestión integrada de proyectos.
CG10: Adquirir la formación necesaria para poder integrarse en futuros estudios de doctorado en Nanociencia y Nanotecnología, o en ámbitos relacionados.

Transversales:
CT1: Saber plantear un proyecto de investigación sencillo de forma autónoma en lengua española e inglesa.
CT2: Saber desarrollar trabajos de colaboración en equipos multidisciplinares.
CT5: Saber aplicar los principios recogidos en The European Charter & Code for Researchers

Específicas:
CE01 - Conocer la terminología propia de la Nanociencia y la Nanotecnología
CE02 – Interrelacionar la estructura química, la arquitectura u ordenamiento del material nanoestructurado con sus propiedades químicas, físicas y biológicas.
CE03 - Adquirir los conocimientos conceptuales y prácticos sobre los procesos de auto-ensamblado y auto-organización en sistemas macromoleculares que sean necesarios para el diseño de nuevos nanomateriales y nanoestructuras
CE04- Conocer las principales técnicas de preparación de nanomateriales a pequeña y gran escala.
CE05 - Evaluar las relaciones y diferencias entre las propiedades de los materiales a escala macro, micro y nano
CE06 - Conocer las principales técnicas de caracterización de materiales nanoestructurados.

Metodología de enseñanza:
a) Clases de pizarra en grupo grande (expositivas).
Se expondrán de forma deductiva los contenidos teóricos de cada tema con apoyo de medios audiovisuales, utilizando la pizarra y el material disponible en el Aula virtual como instrumento de aclaración.

b) Clases de laboratorio, en donde los estudiantes se familiarizarán con el empleo y manejo de equipos para la preparación y caarcterización de nanomateriales, poniendo en práctica lo aprendido en las clases expositivas.

c) Tutorías
Están orientadas a la resolución de dudas y dificultades concretas de carácter teórico, conceptual y/o práctico, prestando una atención individualizada a la alumna o al alumno que lo necesite, de forma tanto presencial como telemáticamente y siempre que el alumno lo solicite con anticipación.

Se evaluará la participación activa en seminarios y prácticas de laboratorio con entrega de informes sobre las experiencias prácticas (ca. 60%); y presentaciones orales con trabajo escrito de temas previamente preparados (ca. 40%). A este respecto, se evaluará la claridad expositiva y la capacidad para responder a las preguntas que se planteen.

Para el caso de realización fraudulenta de las actividades incluidas en la evaluación será de aplicación la Normativa para la evaluación del rendimiento académico de los estudiantes y de revisión de calificaciones.

La calificación de No presentado sólo se otorgará en el caso de que el alumno no presente ninguna activiidad de la materia y de acuerdo con las disposiciones de la normativa de permanencia en las titulaciones de grado y posgrado vigente en la USC.

Segunda oportunidad

Se realizará un examen final presencial, en la fecha oficial programada. Este examen estará compuesto por preguntas tipo test y/o de respuesta corta y/o presentaciones de informes previamente elaborados, con el fin de evaluar los conocimientos adquiridos, tanto su comprensión como la asimilación reproductiva de los mismos.

Presenciales
Clases presenciales teóricas: 15
Tutorías programadas: 1
Clases prácticas de laboratorio o de informática: 14
SUBTOTAL 30

No presenciales
Preparación de pruebas y trabajos dirigidos: 14
Estudio y trabajo personal del alumno: 26
Búsquedas bibliográficas y utilización de bases de datos: 5
SUBTOTAL 45

El alumno debe evitar el simple esfuerzo memorístico y orientar el estudio a comprender, razonar y relacionar los contenidos de la materia. La participación en actividades interactivas y las clases de laboratorio permitirá al estudiante una mejor comprensión de los aspectos desarrollados en las clases expositivas, lo que facilitará la asimilación de los conceptos.