Assignatura: Materials Nanoestructurats
Quadrimestre: Primavera
Crèdits ECTS: 2,5
Professors: Enric
Bertran, ebertran@ub.edu, Ferran Espiell, Pere Roura
Departament / Facultat:
Dept. Física Aplicada
i Òptica / Facultat de Física / UB ,
Dept. Ciència dels Materials i Enginyeria Metal·lúrgica
/ Facultat de Química / UB
Dept. Física /UdG
Recomanacions / Requisits
previs
Tenir al menys un títol de grau o d’enginyeria tècnica
CONTINGUTS: Temari
Introducció:
Conceptes fonamentals de la Ciència i Tecnologia dels materials.
Nanoestructura i propietats dels materials. Llei de Pavlov.
Sistemes nanoestructurats: Nanopartícules. Nanotubs i nanofils.
Capes primes i multicapes. Superfícies, intercares i interfases
nanoestructurades
Síntesi:
Formació de clústers. Teoria clàssica de la
nucleació de clústers.
Nanopartícules produïdes per mètodes físics.
Sobresaturació. Nucleació. Coalescència. Transport
i Recol·lecció de partícules. Estructura cristal·lina.
Síntesi de partícules per mètodes químics:
Nucleació i creixement a partir de solucions. Antiaglomeració.
Membranes organitzades.
Processament de ceràmiques i nanocompòsits: sistemes
polímer/ceràmic, polímer/metall, ceràmic/ceràmic,
ceràmic/metall.
Multicapes. Processament i dipòsit en capa prima. Processament
mecànic.
Propietats:
Estructura i caracterització dels materials nanoestructurats.
Propietats mecàniques. Deformació plàstica
i fractura en materials nanoestructurats. Duresa, fricció
i desgast a l’escala nanomètrica.
Transformacions de fase induïdes per tensió en materials
nanoestructurats
Propietats elèctriques i òptiques : Superxarxes
semiconductores.
Transport electrònic en multicapes metàl·liques.
Reflectors de Bragg.
Propietats superconductores.
Propietats magnètiques. Superxarxes magnètiques. Magnetoresistència
gegant.
Aplicacions:
Materials i dispositius per a nanoelectrònica.
Aplicacions de les multicapas a la Microelectrónica.
Materials òptics.
Aplicacions a la Optoelectrònica.
Materials i dispositius magnètics. Nanoestructures magnètiques
ordenades. Recobriments amb nanopartícules.
Làmines nanoestructurades: aprofitament energètic.
Encapsulació i dosificació de medicaments
Materials i capes biocompatibles
Sensors nanoestructurats
Catalitzadors amb superfícies nanoestructurades.
Integració de nanoestructures en dispositius avançats
Nanotecnologia de la indústria electrònica. Sensors,
MEMS, NEMS
Nanotecnologia aplicada a la millora de processos de conversió
fotovoltaica. Cél.lula solar de punts quàntics.
Pràctiques: Sessions
de Laboratori
Es faran 3 sessions de laboratori
de 3.00 hores i es realitzaran 3 experiments escollits del llistat
següent:
1.Producció
i recol·lecció de partícules nanomètriques
de silici mitjançant CVD activat per plasma.
2.Producció
de partícules nanomètriques de SiO2 amb sol-gel. Comptatge
i distribució de partícules amb dispersió làser.
3.Observació
i determinació de les característiques amb SEM. Comptatge
i distribució de partícules amb tècniques de
tractament d’imatge.
4.Dipòsit
de capes primes òptiques (MgF, SiO2, Ta2O5) mitjançant
evaporació tèrmica en buit. Mesura de la transmitància
òptica.
5.Dipòsit
de capes primes metàl·liques mitjançant polvorització
catòdica DC magnetró. Mesura del gruix i de la conductivitat
elèctrica.
6.Observació
i determinació de les característiques estructurals
en sistemes multicapa amb microscopi electrònic de transmissió.
7.Mesura de les
característiques elèctriques en un sensor de òxid
nanoestructurat d’indi i estany.
8.Nanopartícules
magnètiques. Separació magnètica de nanopartícules
en solució. Ferrofluids.
9.Anàlisi
d’un sistema multicapa amb difracció de raig X. Determinació
del període bicapa.
10.Determinació
de la luminiscència en sistemes de nanopartícules
en suspensió.
11.Producció
de capes polimèriques (PMMA) amb nanopartícules (silici)
incrustades mitjançant spin-coating.
12.Determinació
de les característiques estructurals de diverses nanopartícules
amb SEM (nanopartícules produïdes amb plasma, sol-gel,
spin-coating).
Planificació:
Hores presencials: 18 hores (aula)
+ 9 hores (laboratori)
Hores de treball dirigit: 10 hores
Hores per aprenentatge autònom:
32 hores
Bibliografia
Llibres:
JIN Z. ZHANG Self-assembled nanostructures
; New York : Kluwer Academic / Plenum Publishers, cop. 2003
MORIARTY, P. Nanostructured Materials. Reports on progress in physics,
2001, vol. 64, p. 297-381.
A.S. EDELSTEIN AND C. CAMMARATA (eds) Nanomaterials: synthesis, properties
and applications. Bristol : Institute of Physics Publishing, 1998
SHALAEV, V. M.; MOSKOVITS, M. (eds.). Nanostructured materials : clusters,
composites, and thin films. Washington, DC (Wash.) : American Chemical
Society, 1997. ACS symposium series ; 679.
TIMP, G. (ed.). Nanotechnology. New York : Springer, 1999.
Revistes:
Nanotechnology. Institute of Physics; American Institute of Physics.
Bristol : Institute of Physics, [1990]-
Nanotechnology Industries Newsletter. Nanoindustries.
Trends in Nanotechnology (TNT). CMP Cientifica.