Assignatura: Síntesi i organització de nanomaterials: Tècniques ascendents

Quadrimestre: Primavera

Crèdits ECTS: 2,5

Professors: Lourdes Mestres, Maria Lluïsa Pérez, David Amabilino

Departament / Facultat: Departament de Química Inorgànica (Facultat de Química, UB) / Departament de Farmacologia i Química Terapèutica (Facultat de Farmàcia, UB) / Departament de Nanociència Molecular i Materials Orgànics (Institut de Ciència de Materials de Barcelona, CSIC)

Objectius: Objectius Generals i competències que l’alumne haurà d’haver assolit al finalitzar l’assignatura

Objectius generals
· Proporcionar una visió de conjunt dels diferents procediments per a la preparació de nanomaterials: ascendents i descendents.
· Aprofundir el coneixement de diverses tècniques que existeixen per a obtenir nanomaterials seguint una aproximació ascendent.
· Relacionar la tipologia del material amb el seu mètode de síntesi.
· Conèixer la importància del mètode sintètic en la propietat del material
· Proporcionar un coneixement de les fonts bibliogràfiques rellevants en l’àmbit.

Competències
· Entendre i diferenciar les estratègies de síntesi per a la preparació de nanomaterials
· Conèixer els conceptes fonamentals per al disseny d’un procediment sintètic.
· Assolir habilitat en el maneig de les fonts bibliogràfiques.

CONTINGUTS: Temari

Tema 1. Introducció. Nanomaterials: concepte i tipologia. Aproximacions metodològiques a la preparació de nanomaterials: síntesi (ascendent Bottom up) i fabricació (descendent top down). Classificació dels mètodes de síntesi i organització. Importància de la química supramolecular i separació de fases com a eines sintètiques.

Tema 2. Nanoestructures de dimensió zero: nanopartícules. Nucleació homogènia: factors que determinen el creixement. Nucleació heterogènia: sputtering, oxidació tèrmica. Síntesi controlada cinèticament: micel·les, spray pyrolisi, mètodes dirigits per plantilla. Síntesi covalent iterativa i auto-ensamblatge. Mètodes complementaris: Sonoquímica, microones, fluïts comprimits.

Tema 3. Nanoestructures de dimensió u: nanofils, nanovaretes i nanotubs. Creixement cristal·lí. Síntesis basada en efecte plantilla: deposició electroquímica i electroforética. Síntesi covalent i auto-ensamblatge. Derivatització.

Tema 4. Nanoestructures de dimensió dos: capes primes. Deposició física de vapors (PVD). Deposició química de vapors (CVD). Deposició de capa atòmica (ALD). Deposició capa per capa. Films Langmuir-Blodgett. Deposició electroquímica. Films sol-gel. Síntesi basada en plantilla. Monocapes auto-ensamblades.

Tema 5. Aplicació dels mètodes de síntesi i organització a l’obtenció de nanomaterials. Polímers, zeolites, materials nano- micro- i mesoporosos, nanocomposits, materials nanocristallins, materia toba.

Planificació:

Hores presencials aula: 22 hores (20 classe magistral + 2 hores examen)

Hores de treball dirigit: 8 hores

Hores per aprenentatge autònom: 39 hores

Bibliografia

Nanochemistry: A Chemical Approach to Nanomaterials
G. Ozin, A Arsenault
ISBN 0 85404 664 X
Royal Society of Chemistry, Cambridge, UK, 2005
Nanostructures & Nanomaterials: Synthesis, Properties & Applications
Guozhong Cao
ISBN 1-86094-480-9 (paperback)
Imperial College Press, 2004.

Nanochemistry
G.B. Sergeev
ISBN: 0-444-51956-4
Elsevier, 2006

Grimsdale AC, Mullen K
The chemistry of organic nanomaterials
ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION 44 (35): 5592-5629 2005

Toward 'smart' nano-objects by self-assembly of block copolymers in solution
Rodriguez-Hernandez J, Checot F, Gnanou Y, Lecommandoux S
PROGRESS IN POLYMER SCIENCE 30 (7): 691-724 JUL 2005

New approaches to the synthesis of anisotropic, core-shell and hollow metal nanostructures
Sastry M, Swami A, Mandal S, Selvakannan PR
JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY 15 (31): 3161-3174 2005

Nanotechnology with soft materials
Hamley IW
ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION 42 (2005) 1692-1712

Controlled synthesis of high quality semiconductor nanocrystals
Peng XG, Thessing J
STRUCTURE AND BONDING 118: 79-119 2005

Nanomaterials and supercritical fluids
Reverchon E, Adami R
JOURNAL OF SUPERCRITICAL FLUIDS 37 (1): 1-22 2006

Polymer sol-gel synthesis of hybrid nanocomposites
Pomogailo AD
COLLOID JOURNAL 67 (6): 658-677 2005

Dupuis AC
The catalyst in the CCVD of carbon nanotubes - a review
PROGRESS IN MATERIALS SCIENCE 50 (8): 929-961 2005

Synthesis of materials within reverse micelles
Uskokovic V, Drofenik M
SURFACE REVIEW AND LETTERS 12 (2): 239-277 APR 2005

Tailor-made nanopartictes via gas-phase synthesis
Gutsch A, Muhlenweg H, Kramer M
SMALL 1 (1): 30-46 JAN 2005