Assignatura: Nanotecnologia

Quadrimestre: tardor

Crèdits ECTS: 5

Professors: Javier Fernández i Amílcar Labarta

Departament / Facultat: Ciència de Materials i Enginyeria Metal·lúrgica / Fac. de Química ; Física Fonamental / Fac. de Física ; UB

Objectius:

L’objectiu general de l’assignatura és introduir els conceptes bàsics de la nanociència i nanotecnologia, dels processos d’obtenció i tractament, les propietats a escala nanoscòpica i les principals aplicacions dels nanosistemes.

Les competències específiques que adquirirà l’alumne són:

1) Coneixement general dels materials rellevants en el camp de la nanotecnologia.
2) Coneixement general de les tècniques més importants de nanofabricació i caracterització de les nanoestructures.
3) Visió general dels camps principals d’aplicació dels nanomaterials, emfatitzant aquelles que en l’actualitat tenen un major impacte social: nanobiomedecina, nanoelectrònica, nanoenergia, entre d’altres.

Recomanacions / Requisits previs: No es demana cap requisit previ.

CONTINGUTS:

Tema 1: Nanomaterials vs macroscopic materials. Perspectiva històrica. Nanopartícules. Nanotubs de carboni. Nanocomposites. Materials nanoestructurats: capes primes, multicapes, nanowires, nanodots, etc. Punts quàntics.
Tema 2: Tècniques de nanofabricació. Mètodes químics. Creixement de capes mitjançant mètodes físics. Tècniques de nanoestructuració top-down. Tècniques de nanoestructuració bottom-up. Tècniques de patronatge.
Tema 3: Tècniques de caracterització. Microscòpies: electrònica, de proximitat i altres. Anàlisis de superfície. Tècniques complementàries.
Tema 4: Nanoelectrònica. Dispositius nanoelectrònics semiconductors: fils i punts quàntics. Sistemes nano i micro-electromecànics. Espintrònica: vàlvules d’espí. Electrònica molecular: semiconductors orgànics, interruptors moleculars i interconectors.
Tema 5: Nano-òptica: Detecció de llum en nanoestructures: SNOM. Òptica de pous i fils quàntics. Nanoestructures periòdiques.
Tema 6: Nanomaterials i energia. Nanopartícules i catàlisi. Nanomaterials per bateries i supercondensadors. Piles de combustible. Cèl·lules solars.
Tema 7: Química supramolecular. Naturalesa de les interaccions supramoleculars. Dispositius supramoleculars. Reconeixement molecular i receptors moleculars.
Tema 8: Nanobiotecnologia. Nanomanipulació: AFM i pinces òptiques. Micro i nanoarrays. Nanopartícules i dendrímers.
Tema 9: Nanomaterials i medecina. Enginyeria de teixits: polímers funcionals, nanocomposites polímer/inorgànic, nanomaterials bioactius, esquelets nanoestructurats.
Tema 10: Aplicació de la Nanobiotecnologia al diagnòstic. Biosensors. Lab-on-chip. Millora del contrast en MRI.
Tema 11: Aplicació de la Nanobiotecnologia a la teràpia. Subministrament de fàrmacs mitjançant nanopartícules i dendrímers. Tràfic intracel·lular.
Tema 12: Impacte social de la Nanotecnologia. Perspectives de futur. Biocompatibilitat i toxicitat. Medi ambient.

Pràctiques: Aquesta és una assignatura amb un caire principalment informatiu i no es preveu la realització de pràctiques de laboratori.

Planificació:

Hores presencials a l’aula: 45 hores

Hores de treball no presencial: 28 hores

Hores de preparació i estudi per part de l’alumne: 64,5 hores

A part de les classes presencials per la impartició del temari, es preveu la realització de sessions de discussió amb els alumnes, en les quals es treballaran els coneixements prèviament adquirits tant a les classes presencials com a partir del treball personalitzat de l’alumne.
També, l’alumne haurà de realitzar entre 3 i 5 treballs relacionats amb el temari de l’assignatura, dels quals, al menys un d’ells s’exposarà a classe.

Bibliografia

Encyclopedia of nanoscience and nanotechnology [Recurs electrònic] Restringit pels usuaris de la UB.

Introduction to nanotechnology, Charles P. Poole, Frank J. Owens Hoboken [N.J.] : Wiley, cop. 2003.

Nanochemistry: a chemical approach to nanomaterials, Geoffrey A. Ozin and André C. Arsenault London : RSC Publishing, cop. 2005.

Nanobiotechnology: concepts, applications and perspectives, edited by Christof M. Niemeyer and Chad A. Mirkin Weinheim : Wiley-VCH, cop. 2004.

Nanotechnology and the environment: applications and implications, sponsored by the ACS Divisions Industrial and Engineering Chemistry ; edited by Barbara Karn...[et al.] Washington, DC : American Chemical Society : Distributed by Oxford University Press, cop. 2004.