Créditos ECTS Créditos ECTS: 8
Horas ECTS Criterios/Memorias Horas de Tutorías: 3 Clase Expositiva: 70 Clase Interactiva: 7 Total: 80
Lenguas de uso Inglés
Tipo: Materia Ordinaria Máster RD 1393/2007 - 822/2021
Departamentos: Física Aplicada, Química Inorgánica, Química Física, Química Orgánica, Química Analítica, Nutrición y Bromatología, Farmacología, Farmacia y Tecnología Farmacéutica, Física de Partículas
Áreas: Electromagnetismo, Física Aplicada, Química Inorgánica, Química Física, Química Orgánica, Química Analítica, Farmacia y Tecnología Farmacéutica, Física de la Materia Condensada
Centro Facultad de Química
Convocatoria: Primer semestre
Docencia: Con docencia
Matrícula: Matriculable | 1ro curso (Si)
Una vez cursada la materia Introducción al Máster En Materiales Avanzados, el objetivo de es que los alumnos:
1- Conozcan los principales tipos de materiales 2D en base a sus características estructurales y a su composición.
2- Conozcan las técnicas de preparación descendentes y ascendentes de materiales 2D, heteroestructuras de van der Waals, y nanocomposites.
3- Adquieran el conocimiento de los componentes, moléculas y materiales, que son fundamentales para el diseño y realización de dispositivos cuánticos.
Unidad 1- Conceptos básicos sobre las propiedades de los materiales avanzados.
1.1. Estructuras cristalinas de los sólidos, la red reciproca, defectos en sólidos.
1.2. Principales Estructura electrónica de los materiales: Orbitales y bandas en una dimensión. Funciones de Bloch y estructuras de bandas; el nivel de Fermi; densidad de estados.
1.3. Principales Relación estructura cristalina con estructura electrónica y propiedades: Propiedades eléctricas de los materiales (aislantes, semiconductores, metales y superconductores). Propiedades ópticas (interacción luz-materia, absorción óptica en semiconductores, concepto de excitón y recombinación excitónica). Propiedades magnéticas (interacciones magnéticas; ordenamiento magnético; correlaciones magneto-estructurales). Propiedades electroquímicas (relación estructura con propiedades fotocatalíticas, electrocatalíticas y de capacidad para almacenar energía).
Unidad 2- Fundamentos sobre técnicas de preparación y procesado de materiales avanzados.
2.1. Principales técnicas de preparación de materiales nanoestructurados y nanopartículas.
2.2. Técnicas avanzadas de preparación de materiales desde disolución (química de intercalación, química coloidal, química supramolecular) y desde estado sólido (deposición por vapor químico (CVD), transporte por vapor químico (CVT), etc.)
2.3. Procesado de materiales como películas delgadas (técnicas de Langmuir-Blodgett, capa a capa, spin coating, crecimiento electroquímico, monocapas autoensambladas (SAMs), sublimación molecular, pulverización catódica, etc.).
Unidad 3- Fundamentos sobre técnicas de caracterización de materiales
3.1. Técnicas de difracción: Difracción de rayos X, difracción de electrones, difracción de neutrones.
3.2. Técnicas espectroscópicas: espectroscopías vibracionales (Raman, IR), espectroscopía de fotoelectrones y técnicas relacionadas (XPS, UPS, NEXAFS).
3.3. Microscopias: Microscopias electrónicas, microscopías de campo lejano. microscopías de sonda local (AFM, STM, MFM, SNOM)
3.4. Técnicas magnéticas y de transporte electrónico.
3.5. Técnicas electroquímicas utilizadas en almacenamiento y conversión de energía (volta-amperometría, crono-amperometría, impedancias).
Bibliografia general
• Conceptos de estructura cristalina, propiedades eléctricas, magnéticas y mecánicas. Callister, W.D. & Rethwisch, D.G. Materials Science and Engineering: An Introduction (Wiley)
• Fundamentos sobre estructuras y propiedades de materiales, útil como texto base. Rodriguez, F. et al. Principios de Ciencia e Ingeniería de los Materiales (McGraw-Hill)
• Fundamentos termodinámicos, especialmente en síntesis y procesado. Gaskell, D.R. & Laughlin, D.E. Introduction to the Thermodynamics of Materials (CRC Press)
Tema 1:
• Ashcroft, N.W. & Mermin, N.D. Solid State Physics. Excelente para estructura electrónica, bandas, Fermi, y propiedades electrónicas.
• Kittel, C. Introduction to Solid State Physics. Clásico para comprender propiedades eléctricas, ópticas y magnéticas.
• Sze, S.M. & Ng, K.K. Physics of Semiconductor Devices. Para el tratamiento específico de semiconductores y fenómenos ópticos.
• Bard, A.J. & Faulkner, L.R. Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications. Fundamental para electroquímica y propiedades aplicadas a energía.
Tema 2:
• Cao, G. & Wang, Y. Nanostructures and Nanomaterials: Synthesis, Properties and Applications. Excelente para técnicas de síntesis de nanomateriales y películas.
• Martin, C.R. Nanomaterials: Synthesis, Properties and Application. Referencia útil y moderna en química de materiales nanoestructurados.
• Brinker, C.J. & Scherer, G.W. Sol-Gel Science: The Physics and Chemistry of Sol-Gel Processing. Clave para métodos desde disolución.
• George, S.M. Atomic Layer Deposition: An Overview. Para crecimiento capa a capa y películas delgadas avanzadas.
Tema 3:
• Egerton, R.F.
Physical Principles of Electron Microscopy. Para TEM, SEM, y microscopías relacionadas.
• Warren, B.E. X-ray Diffraction. Base sólida sobre difracción de rayos X.
• Atkins, P. & de Paula, J. Physical Chemistry (Capítulos sobre espectroscopía). Para espectroscopías IR, Raman, UV-Vis.
• Czanderna, A.W. & Hercules, D.M. Methods of Surface Analysis. Incluye XPS, UPS, NEXAFS y otras técnicas superficiales.
• Barsoukov, E. & Macdonald, J.R. Impedance Spectroscopy: Theory, Experiment, and Applications. Texto clave para análisis electroquímico y almacenamiento de energía.
(*) Se pondrán a disposición del alumno otros recursos online
Conocimientos:
CON3: Conozcan los principales tipos de materiales 2D en base a sus características estructurales y a su composición.
CON4: Conozcan las técnicas de preparación descendentes y ascendentes de materiales 2D, heteroestructuras de van der Waals, y nanocomposites.
CON10: Adquieran el conocimiento de los componentes, moléculas y materiales, que son fundamentales para el diseño y realización de dispositivos cuánticos.
Habilidades:
HAB10: Comprender la relación estructura- propiedad en los distintos materiales avanzados con respuesta a estímulos y discriminar sus campos de aplicación.
Competencias:
COMP1: Conocer las principales técnicas de preparación, caracterización y propiedades de materiales 2D, heteroestructuras de van de Waals y nanocomposites de materiales 2D, así como la información que proporcionan y sus limitaciones.
COMP6: Haber adquirido los conocimientos y habilidades necesarias para seguir futuros estudios de doctorado en el área de materiales.
COMP7: Que los estudiantes de un área de conocimiento (p.e. física) sean capaces de comunicarse e interaccionar científicamente con colegas de otras áreas de conocimiento (p.e. química) en el análisis y resolución de problemas comunes.
COMP8: Realizar un análisis crítico, evaluación y síntesis de ideas nuevas para resolver problemas en entornos complejos o poco conocidos dentro de contextos más amplios en los diferentes ámbitos de impacto y aplicación de los materiales.
COMP9: Relacionar el tipo de material avanzado con los mejores métodos de producción, manufactura y procesado del dispositivo final.
Competencias Transversales:
CT1: Compromiso social y sostenibilidad: Contribuir en el diseño, desarrollo y ejecución de soluciones que den respuesta a demandas sociales, teniendo en cuenta como referente los Objetivos de Desarrollo Sostenible.
CT2: Pensamiento crítico, compromiso ético y responsabilidad profesional: Demostrar razonamiento crítico y autocrítico en el ámbito de la titulación, considerando aspectos tales como la ética profesional, los valores morales y las implicaciones sociales de las diferentes actividades realizadas.
CT3: Trabajo en equipo y liderazgo: Colaborar eficazmente en equipos de trabajo, asumiendo responsabilidades y funciones de liderazgo y contribuyendo a la mejora y desarrollo colectivo.
CT4: Capacidad de aprendizaje, responsabilidad y toma de decisiones: Actuar con autonomía en el aprendizaje, tomando decisiones fundamentadas en diferentes contextos, emitiendo juicios en base a la experimentación y el análisis y transfiriendo el conocimiento a nuevas situaciones.
CT6: Capacidad creativa y emprendedora: Proponer soluciones creativas e innovadoras a situaciones o problemas complejos, propios del ámbito de conocimiento, para dar respuesta a las diversas necesidades profesionales y sociales.
CT7: Perspectiva de género: Conocer y comprender, desde el propio ámbito de la titulación, las desigualdades por razón de sexo y género en la sociedad; integrar las diferentes necesidades y preferencias por razón de sexo y de género en el diseño de soluciones y resolución de problemas.
CT8: Inteligencia emocional: Comprender y regular las emociones propias y las de los demás para interactuar y participar de una manera eficaz y constructiva en la vida social y profesional.
La asistencia a clases es obligatoria y su no asistencia tendrá efecto negativo en la evaluación. Las principales actividades formativas (AF) y metodologías docentes (MD) serán las clases teóricas (AF01, MD1), los seminarios (AF02) y tutorías regladas (AF03). Durante los seminarios se trabajarán de forma práctica los contenidos teóricos del módulo. Entre las metodologías empleadas en los mismos se encuentran la discusión de artículos (MD2), el debate y discusión dirigida (MD3), la discusión de casos prácticos y resolución de problemas y cuestiones (MD4) y las visitas a laboratorios e instalaciones científicas (MD5).
El alumnado deberá realizar de forma individual o en grupo trabajos relacionados con algunos de los conceptos explicados durante las clases (MD6, AF09) y trabajará también de forma autónoma en la preparación de las clases (AF04) y del examen del módulo (AF05).
En las tutorías regladas (AF03), el profesorado orientará al alumnado en su proceso de aprendizaje mediante la resolución de dudas sobre la materia que servirán para reforzar los conocimientos. Estas tutorías grupales se realizarán principalmente de forma presencial al ser tanto profesorado como alumnado de la misma universidad.
(*) Las clases teóricas (AF01), seminarios (AF02) y tutorías regladas (AF03) son presenciales.
La evaluación de esta materia contempla:
- Participación activa en las actividades presenciales (20% de la nota final): evaluación continua del alumnado basada en la implicación y el compromiso de este en el proceso de enseñanza-aprendizaje. Para llevar a cabo una valoración de esta dimensión, el profesorado llevará un control de las intervenciones y participaciones de cada estudiante durante las clases teóricas y especialmente durante las sesiones de seminario. Se tendrá en cuenta su participación en los debates y discusiones y en la resolución de problemas sencillos relacionados con los contenidos del módulo.
Se valorará el grado de interés del alumnado, su comprensión y capacidad de análisis del contenido impartido, así como la habilidad para formular preguntas y comentarios pertinentes y responder a las preguntas y problemas planteados por el profesorado.
- Realización de un trabajo individual o en grupo 30% de la nota final): se valorará la consecución de los diferentes resultados de aprendizaje por parte del alumnado a través de la evaluación de trabajos relacionados con los contenidos impartidos en el módulo, los cuales podrán ser realizados de manera individual o en pequeños grupos, y su posterior exposición oral.
Se considerarán aspectos como la profundidad y precisión en la comprensión de los contenidos, la coherencia y estructura lógica en la presentación del trabajo, así como la correcta utilización de las fuentes bibliográficas y la pertinencia de las conclusiones alcanzadas. Además, se tendrá en cuenta la capacidad del alumnado para trabajar en equipo, fomentando habilidades de colaboración, comunicación efectiva y resolución conjunta de problemas.
La exposición oral de los trabajos permitirá evaluar de la capacidad del alumnado para comunicar la información de manera clara, estructurada y convincente, así como su dominio de los contenidos relacionados con los módulos.
- Examen escrito sobre contenidos básicos de la materia (50% de la nota final): se valorará la consecución de los diferentes resultados de aprendizaje por parte del alumnado mediante la realización de exámenes escritos individuales. Se tendrá en cuenta el grado de dominio de los principales conceptos y temas impartidos en el módulo, así como la capacidad del alumnado para aplicarlos en diferentes contextos académicos y prácticos. La realización de estos exámenes será en modalidad presencial, garantizando condiciones iguales para todos los estudiantes y facilitando una evaluación controlada y confiable. Los exámenes podrán incluir diferentes tipos de preguntas como opción múltiple, respuestas cortas y de desarrollo breve y resolución de problemas, con el fin de evaluar tanto el conocimiento adquirido como la capacidad de análisis, síntesis y argumentación del alumnado.
La asistencia a las actividades formativas es obligatoria. Para poder aprobar el módulo, será necesario haber asistido a todas las actividades formativas presenciales, salvo en casos debidamente justificados. El profesorado será responsable de registrar la asistencia, ya sea pasando lista, utilizando una hoja en la que los estudiantes presentes deberán firmar, o mediante métodos equivalentes.
• Trabajo presencial en el aula constará de clases teóricas (70 horas), seminarios (7 horas) y tutorias regladas (3 horas).
• Trabajo personal del alumno implicará la preparación de examenes (60 horas) y la realización de trabajos individuales o en grupo (60 horas).
El número total de horas de dedicación será de 200 horas, de las cuales 80 serán presenciales y las 120 restantes no presenciales.
• Es fundamental llevar al día el estudio de la materia para facilitar la asimilación progresiva de los contenidos.
• Al finalizar el estudio de cada unidad, se recomienda elaborar un resumen con los puntos clave, identificando los conceptos fundamentales que deben recordarse y comprendiendo tanto su significado como las condiciones en las que pueden aplicarse.
La docencia se impartiráen ingles.
En el caso de este módulo no es necesario realizar movilidad ya que en el mismo se imparten conceptos básicos y fundamentales sobre los materiales avanzados y, por tanto, todas las universidades cuentan con profesorado adecuado para impartirlos.
El impartir el módulo en cada una de las universidades de forma separada permite formar grupos más reducidos y ofrecer una formación más adaptada y personalizada para el alumnado en función de su formación previa. De igual modo, como el alumno no se desplaza de su residencia habitual, se pueden espaciar más las clases lo que permite al alumno trabajar en casa los conceptos aprendidos entre una clase y la siguiente.
Este módulo permitirá al alumnado familiarizarse con los conceptos fundamentales de los materiales avanzados y le preparará para asimilar los nuevos conocimientos y contenidos más avanzados de los módulos siguientes que se impartirán de forma intensiva.
Josefa Fernandez Perez
- Departamento
- Física Aplicada
- Área
- Física Aplicada
- Teléfono
- 881814046
- Correo electrónico
- josefa.fernandez [at] usc.es
- Categoría
- Profesor/a: Catedrático/a de Universidad
Pablo Taboada Antelo
- Departamento
- Física de Partículas
- Área
- Física de la Materia Condensada
- Teléfono
- 881814111
- Correo electrónico
- pablo.taboada [at] usc.es
- Categoría
- Profesor/a: Catedrático/a de Universidad
Carmen Isabel Alvarez Lorenzo
Coordinador/a- Departamento
- Farmacología, Farmacia y Tecnología Farmacéutica
- Área
- Farmacia y Tecnología Farmacéutica
- Teléfono
- 881814877
- Correo electrónico
- carmen.alvarez.lorenzo [at] usc.es
- Categoría
- Profesor/a: Catedrático/a de Universidad
Victor Pardo Castro
- Departamento
- Física Aplicada
- Área
- Electromagnetismo
- Categoría
- Profesor/a: Titular de Universidad
Diego Peña Gil
- Departamento
- Química Orgánica
- Área
- Química Orgánica
- Teléfono
- 881815718
- Correo electrónico
- diego.pena [at] usc.es
- Categoría
- Investigador/a Distinguido/a
Javier Montenegro Garcia
- Departamento
- Química Orgánica
- Área
- Química Orgánica
- Teléfono
- 881815791
- Categoría
- Investigador/a Distinguido/a
Rafael Enrique Ramos Amigo
- Departamento
- Química Física
- Área
- Química Física
- Correo electrónico
- r.ramos [at] usc.es
- Categoría
- Investigador/a: Ramón y Cajal
Maria Jesus Garcia Guimarey
- Departamento
- Física Aplicada
- Área
- Física Aplicada
- Correo electrónico
- mariajesus.guimarey [at] usc.es
- Categoría
- Investigador/a: Ramón y Cajal
Juan Jose Lopez Mayan
- Departamento
- Química Analítica, Nutrición y Bromatología
- Área
- Química Analítica
- Teléfono
- 881814271
- Correo electrónico
- juanjoselopez.mayan [at] usc.es
- Categoría
- Profesor/a: Profesor Interino/a sustitución reducción docencia
Maria Del Carmen Gimenez Lopez
- Departamento
- Química Inorgánica
- Área
- Química Inorgánica
- Correo electrónico
- maria.gimenez.lopez [at] usc.es
- Categoría
- Investigador/a Distinguido/a
Manuel Souto Salom
- Departamento
- Química Física
- Área
- Química Física
- Correo electrónico
- manuel.souto.salom [at] usc.es
- Categoría
- Investigador/a Distinguido/a