Créditos ECTS Créditos ECTS: 3
Horas ECTS Criterios/Memorias Trabajo del Alumno/a ECTS: 51 Horas de Tutorías: 3 Clase Expositiva: 9 Clase Interactiva: 12 Total: 75
Lenguas de uso Castellano, Gallego, Inglés
Tipo: Materia Ordinaria Máster RD 1393/2007 - 822/2021
Departamentos: Departamento externo vinculado a las titulaciones
Áreas: Área externa M.U en Investigación Química y Química Industrial
Centro Facultad de Química
Convocatoria: Primer semestre
Docencia: Con docencia
Matrícula: Matriculable | 1ro curso (Si)
- Comprender los aspectos fundamentales de la teoría de sólidos, en lo relacionado con la estructura electrónica y la red cristalina.
- Utilizar las relaciones existentes entre los aspectos fundamentales de la teoría y de las distintas propiedades electrónicas y de la red observadas experimentalmente.
- Comprender la influencia de la dimensionalidad del sistema sobre dichas propiedades.
TEMA 1. Modelos clásicos y cuánticos de electrones libres: el modelo de Drude y el modelo de Sommerfeld. Efecto del potencial periódico de la red en las propiedades del gas de electrones.
En este primer tema se introducen las aproximaciones para obtener la conductividad eléctrica, térmica y el efecto Hall en un gas de electrones libres. A continuación se describe el efecto de la cuantización de la energía y el principio de exclusión de Pauli sobre la estadística electrónica y las propiedades del modelo de electrones libres: el modelo de Sommerfeld. El calor específico, y la conductividad eléctrica. Se describen los inconvenientes de los modelos de electrones libres y la necesidad de tener en cuenta la interacción de los electrones con el potencial periódico de la red cristalina para describir sistemas reales.
A continuación se explican las zonas de Brillouin, el teorema de Bloch y se formula una teoría de bandas para electrones libres. Densidad de estados electrónicos.
Por último se demuestra como la aparición de gaps de energía prohibida en las bandas de estados electrónicos son una consecuencia de la interacción con ese potencial periódico.
TEMA 2. Cuantización de la energia de red: fonones
En este tema se explica la cuantización de la energía de red y se calcula la relación de dispersión para una red monoatómica unidimensional en la aproximación del oscilador armónico (velocidad del sonido y conductividad térmica).
Se introduce el efecto de romper la simetría (dos átomos distintos, más de una dimensión, etc) sobre la relación de dispersión: modos ópticos y acústicos.
Se introduce el modelo de Debye para la conductividad térmica y la expansión térmica.
TEMA 3. Técnicas experimentales en la determinación de propiedades de transporte eléctrico y térmico.
Se explicarán los aspectos fundamentales de las principales técnicas experimentales en la determinación de propiedades de transporte eléctrico y térmico en sólidos: conductividad eléctrica, conductividad térmica, poder termoeléctrico y efecto Hall.
TEMA 4. Fenómenos cooperativos en aislantes: Ferroelectricidad y Magnetismo localizado.
Se introducen los fenómenos de polarización y el concepto de constante dieléctrica. Se hará un tratamiento general de este fenómeno para que los estudiantes comprendan la relación en el tratamiento de fenómenos similares como la susceptibilidad magnética.
Ecuación de Claussius-Mossotti y ecuación de Debye (dipolos inducidos y permanentes).
Origen de los materiales ferroeléctricos y su fenomenología. Efecto del tamaño del sistema sobre la ferroelectricidad.
El origen del momento magnético y los distintos tipos de respuesta a un campo aplicado. La función de Brillouin.
Interacción de intercambio y el origen de la magnetización espontánea: Ferromagnetismo.
Efecto de la energía magnetostática sobre la energía total del sistema y la formación de dominios magnéticos. Sistemas monodominio y fenomenología de sistemas magnéticos nanoestructurados.
TEMA 5. Propiedades ópticas de materiales: aspectos generales. Propiedades ópticas de metales y semiconductores.
Plasmones: excitaciones del gas de electrones libres. Cálculo de la frecuencia de resonancia de plasma en un metal. Plasmones masivos, superificiales y localizados. Teoría de Mie y teoría de Gans. Métodos numéricos. Efecto de la reducción de la dimensionalidad sobre las propiedades ópticas. Band gaps directos e indirectos. Excitones. Puntos cuánticos (nanopartículas) etc.
- Elliot, S. R., "The Physics and Chemistry of Solids", Chichester : John Wiley & Sons, 1998, ISBN : 0-471-98195-8 (pbk.); ISBN : 0-471-98194-X.
- Cox, P. A., "The Electronic Structure and Chemistry of Solids", Oxford : Oxford University Press, 2005, ISBN : 0-19-855204-1.
- Ziman, John M., "Principles of the Theory of Solids", Cambridge : Cambridge University Press, 1972 [Reimpresión : 2018], ISBN : 9781107641341 (reimp. 2018).
- Goodenough, John B., “Magnetism and the chemical bond”, New York ; London : Interscience Publishers, 1963.
- Bohren, Craig F., Huffman, Donald R., “Absorption and scattering of light by small particles”, Weinheim, [Germany] : Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2004, ISBN : 9780471293408.
CG2 - Identificar información de la literatura científica utilizando los canales apropiados e integrar dicha información para plantear y contextualizar un tema de investigación
CG5 - Utilizar terminología científica en lengua inglesa para argumentar los resultados experimentales en el contexto de la profesión química
CG6 - Aplicar correctamente las nuevas tecnologías de captación y organización de información para solucionar problemas en la actividad profesional
CG8 - Valorar la dimensión humana, económica, legal y técnica en el ejercicio profesional, así como el impacto de la química en el medio ambiente y en el desarrollo sostenible de la sociedad.
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
CB9 - 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
CB10 - 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.
CT1 - Elaborar, escribir y defender públicamente informes de carácter científico y técnico.
CT3 - Trabajar con autonomía y eficiencia en la práctica diaria de la investigación o de la actividad profesional.
CT4 - Apreciar el valor de la calidad y la mejora continua, actuando con rigor, responsabilidad y ética profesional.
CE1 - Definir conceptos, principios, teorías y hechos especializados de las diferentes áreas de la Química
CE3 - Aplicar los materiales y las biomoléculas en campos innovadores de la industria e ingeniería química
CE9 - Valorar, promover y practicar la innovación y el emprendimiento en la industria y en la investigación química.
Clases presenciales teóricas. Clases expositivas (utilización de pizarra, ordenador, cañón), complementadas con las herramientas propias de la docencia virtual.
Seminarios realizados con profesorado propio del Máster, o con profesionales invitados de la empresa, la administración o de otras universidades. Sesiones interactivas relacionadas con las distintas materias con debates e intercambio de opiniones con los alumnos.
Resolución de ejercicios prácticos (problemas, cuestiones tipo test, interpretación y procesamiento de la información, evaluación de publicaciones científicas, etc.)
Tutorías individuales o en grupo reducido.
Realización de trabajos, tanto individualmente, como en grupo, sobre temas científicos relacionados con las distintas materias del Máster.
Exposición oral de trabajos, informes, etc., incluyendo debate con profesores y alumnos.
Utilización de programas informáticos especializados e internet. Soporte docente on-line (Campus Virtual).
Estudio personal basado en las diferentes fuentes de información
Realización de las diferentes pruebas para la verificación de la obtención tanto de conocimientos teóricos como prácticos y la
adquisición de habilidades y actitudes
La evaluación se hará atendiendo a dos aspectos:
• Evaluación continua: 40 % (Actividades propuestas por el profesor en seminarios y tutorías, controles y tests de evaluación, etc)
• Examen final: 60%
La nota de evaluación continua solamente se obtendrá mediante participación “activa” en las actividades que configuran dicha evaluación (presentaciones en clase, resolución de problemas en clase,…), de manera que se demuestre que se han adquirido los conocimientos fijados para cada una de dichas actividades.
El examen final incluirá cuestiones teóricas y problemas relacionados con la materia incluida en el programa de la asignatura, independientemente de si dicha materia fue trabajada en las clases expositivas, interactivas o prácticas. El examen será calificado sobre un total de 10 puntos.
Para los casos de realización fraudulenta de ejercicios o pruebas será de aplicación lo recogido en la Normativa de evaluación del rendimiento académico de los estudiantes y de revisión de calificaciones.
Clases presenciales teóricas: 16h.
Seminarios: 4 h.
Tutorías programadas: 1h.
Preparación de pruebas y trabajos dirigidos: 18 h.
Estudio personal del alumno: 36h
• Es muy importante asistir a todas las clases.
• La resolución de problemas y ejercicios de autoevaluación es clave para el aprendizaje de esta materia. Puede resultar de ayuda empezar por los problemas resueltos en los manuales de apoyo y de referencia, para seguir después con los problemas propuestos al final de cada capítulo en el Manual de referencia.
• Es imprescindible consultar la bibliografía y tratar de completar con aspectos avanzados los conceptos más fundamentales que se expliquen en la clase.
| Lunes | |||
|---|---|---|---|
| 10:00-12:00 | Grupo /CLE_01 | - | Aula 2.11 |