Pla docent de l'assignatura

 

 

Català English Tanca imatge de maquetació

 

Imprimeix

 

Dades generals

 

Nom de l'assignatura: Ciència i Anàlisi de Superfícies

Codi de l'assignatura: 571419

Curs acadèmic: 2021-2022

Coordinació: Jordi Ignes Mullol

Departament: Departament de Ciència de Materials i Química Física

crèdits: 5

Programa únic: S

 

 

Hores estimades de dedicació

Hores totals 125

 

Activitats presencials i/o no presencials

60

 

-  Teoria

Presencial i no presencial

 

52

 

-  Pràctiques de laboratori

Presencial

 

8

Treball tutelat/dirigit

20

Aprenentatge autònom

45

 

 

Competències que es desenvolupen

 

Competències bàsiques

— Capacitat per tenir i comprendre coneixements que aportin una base o oportunitat de ser originals en el desenvolupament o aplicació d’idees, sovint en un context de recerca.

— Capacitat per aplicar els coneixements adquirits i per resoldre problemes en entorns nous o poc coneguts dins de contextos més amplis (o multidisciplinaris) relacionats amb l’àrea d’estudi.

— Habilitats d’aprenentatge per continuar estudiant d’una manera que ha de ser en bona manera autodirigida o autònoma.

 

Competències generals

— Iniciativa per desenvolupar metodologies de treball innovadores que puguin contribuir al desenvolupament científic i/o tecnològic de la nanociència i la nanotecnologia.

 

Competències específiques

— Capacitat per reconèixer els avenços tecnològics i les problemàtiques d’actualitat en el domini de la nanotecnologia com a ciència interdisciplinària.

— Capacitat per utilitzar eines de càlcul i models teòrics que permetin avançar en la comprensió de les propietats i fenòmens bàsics, i capacitat per modelar i predir el comportament dels nanosistemes.

— Capacitat per dissenyar processos de síntesi i etapes de processament de materials nanoestructurats.

 

 

 

 

Objectius d'aprenentatge

 

Referits a coneixements

L’objectiu general d’aquesta assignatura és fer un estudi fisicoquímic d’una superfície des del punt de vista de la termodinàmica d’un sistema que té una superfície/interfície. Es fa èmfasi en l’estructura de la superfície, les tècniques emprades, les propietats inherents de la superfície i la cinètica i la termodinàmica dels processos moleculars que s’esdevenen en la superfície.

 

Referits a habilitats, destreses

— Aplicar coneixements teòrics en casos pràctics, fent servir models gràfics i matemàtics i altres eines adients per resoldre problemes bàsics en l’àmbit de la ciència dels materials.

— Posar en pràctica el raonament deductiu.

 

— Resumir un tema i presentar-lo en públic.

 

Referits a actituds, valors i normes

— Mostrar una actitud crítica envers el contingut de l’assignatura.

 

— Mostrar una bona predisposició per les activitats d’aprenentatge.

 

— Aprofundir els coneixements assolits consultant les obres de referència.

— Analitzar i resumir la informació adquirida durant el curs.

 

 

Blocs temàtics

 

1. Ciència de superfícies

1.1. Aspectes de la termodinàmica: energia interficial, tensió de superfície, adhesió, capil·laritat i angle de contacte

1.2. Cristal·lografia de superfícies. Determinació d’estructures amb LEED, HREM i SPM. Relaxació i reconstrucció. Morfologia de superfícies

1.3. Estructura electrònica: conductors i aïlladors

1.4. Creixement de superfícies ben definides. Epitàxia. Aspectes cinètics i termodinàmics (equilibri i quasiequilibri)

1.5. Monocapes autoassemblades (SAM) i pel·lícules de Langmuir-Blodgett (LB)

2. Adsorció de molècules en superfícies

2.1. Enllaços covalents en superfícies: superestructures

2.2. Reconstrucció de superfícies en presència d’adsorbats. Exemples d’estructures

2.3. Adsorció monomolecular i cinètica. Corbes d’energia potencial i energia d’adsorció

2.4. Difusió superficial i mobilitat. Procés de desorció

2.5. Termodinàmica i cinètica de l’adsorció

2.6. Adsorció a la interfície sòlida-líquida. Adsorció química i catàlisi: mecanismes

3. Propietats mecàniques dels sòlids

3.1. Tribologia de superfícies: fricció, empremtació i adhesió

3.2. Nanoempremtació: microscòpia de força atòmica per a mesuraments mecànics

3.3. Nanotribologia: microscòpia de força lateral per a mesuraments de força lateral

4. Tècniques d’anàlisi de superfícies

4.1. Tècniques òptiques basades en processos elàstics: reflectometria, espectroscòpia infraroja de reflexió i absorció (IR-RAS), el·lipsometria espectroscòpica (SE), espectroscòpia de reflexió anisotròpica (RAS), polarimetria, espectroscòpia de transmissió òptica, el·lipsometria amb elements de la matriu de Mueller, el·lipsometria per difusió de Rayleigh-Mie

4.2. Tècniques òptiques basades en processos inelàstics: electroscòpia de Raman i fotoluminescència. Fonaments i configuracions específiques per caracteritzar superfícies i nanoestructures (SERS i fenòmens de ressonància)

4.3. Tècniques fisicoquímiques. Espectroscòpia de fotoelectrons: espectroscòpia fotoelectrònica de rajos X (XPS). Microscòpia de superfícies: microscòpia d’escombratge d’Auger (SAM). Tècniques d’anàlisi de superfícies al sincrotró ALBA a la línia de llum CIRCE: espectroscòpia NAPP

 

 

Metodologia i activitats formatives

 

1. Activitats presencials:

• Classes teòriques. El professorat exposa els temes en sessions d’1 hora i 20 minuts. En aquestes classes es tracta el temari essencial de l’assignatura. S’espera que l’alumnat participi activament en els debats que sorgeixin a classe.

• Exercicis pràctics. Es fan diverses activitats de laboratori a partir de casos pràctics en què s’apliquen els coneixements sobre els protocols experimentals descrits en les sessions teòriques, es fan anàlisis de dades i es redacten informes de laboratori.

2. Activitats no presencials:

• Estudi i aprofundiment del temari vist a classe i recerca d’informació addicional sobre conceptes bàsics, tècniques i aplicacions.

• Exercicis escrits com ara problemes numèrics i informes de laboratori.

 

 

Avaluació acreditativa dels aprenentatges

 

Avaluació continuada

Cal assistir a totes les sessions teòriques i de laboratori i participar activament en els debats que es facin a classe. La nota final es calcula de la manera següent:

• Assistència i participació a classe: 10 %.

• Exercicis i informes de laboratori: 40 %.

• Una presentació oral sobre un tema determinat, o bé un examen final: 50 %. Durant la primera setmana del curs es donarà més informació sobre aquesta activitat.

Cal obtenir una nota final igual o superior a 5 punts sobre 10 per aprovar l’assignatura.


Reavaluació

L’alumnat que obtingui una nota final inferior als 5 punts sobre 10 pot presentar-se a la reavaluació, que consisteix en un únic examen amb un valor del 100 % de la nota final.

 

Avaluació única

Hi ha l’opció d’acollir-se a l’avaluació única, que consisteix en un únic examen amb un valor del 100 % de la nota final. En aquest cas cal comunicar-ho al professorat coordinador de l’assignatura i notificar-ho de manera oficial a la coordinació del màster en els terminis establerts.


Reavaluació

L’alumnat que obtingui una nota final inferior als 5 punts sobre 10 pot presentar-se a la reavaluació, que consisteix en un únic examen amb un valor del 100 % de la nota final.