Pla docent de l'assignatura

 

 
Català Castellano English Tanca imatge de maquetació

 

Imprimeix

 

Dades generals

 

Nom de l'assignatura: Sistemes Col·loïdals i Dispositius Supramoleculars

Codi de l'assignatura: 571421

Curs acadèmic: 2021-2022

Coordinació: Jordi Ignes Mullol

Departament: Departament de Química Inorgànica i Orgànica

crèdits: 5

Programa únic: S

 

 

Hores estimades de dedicació

Hores totals 125

 

Activitats presencials i/o no presencials

60
 

-  Teoria

Presencial

  

48
 

-  Exercicis pràctics

Presencial i no presencial

  

4
 

-  Pràctiques d'ordinadors

Presencial i no presencial

  

4
 

-  Pràctiques de laboratori

Presencial i no presencial

  

4

Treball tutelat/dirigit

25

Aprenentatge autònom

40

 

 

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

— Habilitat per participar en projectes de recerca i de desenvolupament tecnològic.

— 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 exercir tasques tècniques entorn de la nanotecnologia.

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

 

 

 

 

Objectius d'aprenentatge

 

Referits a coneixements

— Aprendre els mètodes de preparació i les propietats dels col·loides i les interfícies. Comprendre el concepte de tensió superficial, els seus efectes i les formes de mesurar-la.

 

— Comprendre l’origen de la metaestabilitat dels sistemes col·loïdals i els modes d’estabilització electrostàtica o estèrica. Quantificar i donar ordres de magnitud de les principals forces associades als processos d’estabilitat col·loïdal.

 

— Entendre el concepte d’autoassemblatge i la seva utilització per a la formació de sistemes complexos.

 

— Conèixer els diferents tipus d’interaccions intermoleculars i identificar la seva existència en els sistemes supramoleculars. Conèixer els hostes més emprats així com els tipus d’amfitrions per cada família d’hostes.

 

— Conèixer l’interès i les aplicacions dels col·loides i de les interfícies en l’àmbit de la nanotecnologia, tant des del punt de vista dels biosistemes com dels materials.

 

— Conèixer la utilitat de la química supramolecular per obtenir materials amb propietats físiques i aplicacions específiques tant en ciència de materials com en aplicacions bioquímiques.

 

— Conèixer les característiques dels materials moleculars per dissenyar dispositius supramoleculars que responguin a l’aplicació en ells de diversos camps de forces, com els mecànics, els òptics o els electrònics.

 

— Conèixer les característiques i els principis de les principals tècniques de caracterització de sistemes col·loïdals i autoassemblats.

 

— Obtenir coneixement de les fonts bibliogràfiques principals per a l’estudi d’aquests sistemes.

 

Referits a habilitats, destreses

— Aplicar els conceptes bàsics de la química supramolecular per comprendre els tipus d’interaccions i estructures de sistemes complexos com ara cristalls líquids, dendrímers i nanopartícules biofuncionalizades.

 

 

Blocs temàtics

 

1. Introducció

*  Classificació de sistemes supramoleculars
*  Selectivitat cinètica i termodinàmica
*  Tipus d’interaccions supramoleculars
*  Propietats òptiques, cinètiques i elèctriques

2. Forces intermoleculars. Tipus de lligands

*  Hostes que interaccionen amb cations. Aza i èters corona, criptands, ciclofans, porfirines, ftalocianines i altres receptors
*  Efectes macrocíclic i plantilla
*  Hostes que interaccionen amb anions
*  Efectes del pH. Receptors biològics
*  Hostes que interaccionen amb molècules neutres. Clatrats
*  Interaccions secundàries. Ciclodextrines i ciclofans. Ful·lerens

3. Autoassemblatge

*  Autoassemblatge estàtic i dinàmic. Conceptes i exemples
*  Forces entròpiques promotores d’autoassemblatge
*  Autoassemblatge amb enllaços d’hidrogen
*  Autoassemblatge amb complexos de coordinació
*  Catenans, rotaxans, helicats i nusos

4. Dispersions col·loïdals. Propietats òptiques, cinètiques i elèctriques dels col·loides

*  Dispersions col·loïdals
*  Tipus de dispersions col·loïdals i preparació de les dispersions col·loïdals
*  Moviment brownià, difusió, sedimentació i centrifugació
*  Dispersió de radiació («light scattering»). Dispersió de Rayleigh
*  Dispersió Gans-Debye-Rayleigh. Dispersió de mostres polidisperses. Masses moleculars mitjanes. Pinces òptiques
*  Origen de la càrrega superficial. Doble capa elèctrica. Potencial de superfície. Equació de Poisson-Boltzmann: mètodes de resolució i aproximacions
*  Potencial zeta. Mobilitat electroforètica. Fenòmens electrocinètics
*  Forces intermoleculars. Forces de Van der Waals: origen i tipus. Forces entre partícules. Teoria DLVO. Regla de Schulze-Hardy
*  Manipulació de col·loides mitjançant camps elèctrics

5. Estabilitat col·loïdal

*  Floculació i coagulació
*  Estabilització mitjançant polímers: estèrica i electrostàtica
*  Cinètica de coagulació

6. Activitat superficial. Capil·laritat i fenòmens de mullada

*  Fenòmens termodinàmics i cinètics associats a interfícies
*  Capil·laritat, cohesió i adhesió
*  Fenòmens de mullada
*  Termodinàmica d’interfícies
*  Monocapes escampades i adsorbides
*  Criteris d’estabilitat

7. Micel·les

*  Aspectes termodinàmics i cinètics de l’agregació micel·lar
*  Determinació de la concentració micel·lar crítica
*  Estructura de les micel·les
*  Diagrames de fases micel·lars

8. Ordre de l’estat líquid. Sistemes de cristalls líquids

*  Pel·lícules de Langmuir-Blodgett
*  Cristalls líquids liotròpics i termotròpics. Mesofases
*  Tècniques d’identificació
*  Monòmers, polímers i elastòmers
*  Aplicacions
*  Propietats òptiques i estructures en dispositius de cristall líquid

9. Estructures macro- i supramoleculars

*  Dendrímers
*  Estructura i propietats físiques
*  Aplicacions biològiques i optoelectròniques
*  «Nano drug-delivery systems» (DDS) i reconeixement molecular
*  Reconeixement molecular de biomolècules.

10. Dispositius òptics

*  Fotoquímica supramolecular
*  Interruptors moleculars
*  Òptica no lineal. Disseny molecular
*  Materials per a òptica no lineal

11. Dispositius optoelectrònics

*  Processos de transferència electrònica
*  Materials
*  Semiconductors orgànics
*  Materials luminiscents
*  Aplicacions: dispositius d’emissió de llum orgànics, OLED. Cèl·lules solars

12. Cristalls fotònics. Microreologia

*  Cristalls fotònics. Difracció de Bragg. «Band-gap»
*  Òpals inversos. Membranes poroses
*  Reologia i microreologia
*  Microreologia d’un punt i de dos. Cas actiu

13. Electrònica molecular

*  Fils moleculars
*  Díodes i transistors moleculars
*  Portes lògiques
*  Sistemes magnètics unimoleculars

14. Motors moleculars

*  Conceptes
*  Exemples biològics
*  Conversió d’energia
*  Exemples sintètics

 

 

Metodologia i activitats formatives

 

— Classes magistrals.

— Treball bibliogràfic.

— Classes expositives.

— Resolució de problemes.

— Pràctiques de laboratori.

— Roda d’intervencions.

 

 

Avaluació acreditativa dels aprenentatges

 

Al llarg del curs es duen a terme pràctiques d’ordinador i de laboratori i es fan exercicis que cal lliurar, tot amb un valor del 40 % de la nota final. El 60 % restant s’obté de la presentació oral d’un dels temes de l’assignatura (30 %) i d’un examen final (30 %), que farà en la data que marqui el calendari d’exàmens del màster.


Reavaluació

Hi ha la possibilitat de presentar-se a l’examen de reavaluació sempre que s’hagin fet totes les activitats programades en l’assignatura.

 

Avaluació única

L’estudiant que vulgui acollir-se a l’avaluació única ha de comunicar-ho al professorat coordinador de l’assignatura i notificar-ho oficialment a la coordinació del màster dins dels terminis establerts. En aquest cas, té dret a fer l’examen final sempre que hagi fet les activitats obligatòries.


Reavaluació

L’alumnat que s’aculli a aquesta modalitat també te dret a un examen de reavaluació, sempre que hagi fet totes les activitats programades en l’assignatura.

 

 

Fonts d'informació bàsica

Consulteu la disponibilitat a CERCABIB

Llibre

Adamson, Arthur W. ; Gast, Alice P. Physical chemistry of surfaces. 6th ed. New York : Wiley, 1997  Enllaç

Beer, Paul D. ; Gale, Philip A. ; Smith, David K. Supramolecular chemistry. Oxford : Oxford University Press, 1999  Enllaç

Cragg, Peter J. A practical guide to supramolecular chemistry. Chichester : Wiley, 2005  Enllaç

Cuevas, Juan Carlos ; Scheer, Elke. Molecular electronics : an introduction to theory and experiment. New Jersey, N.J. : World Scientific, 2010   Enllaç

Davis, Frank ; Higson, Séamus. Macrocycles: construction, chemistry and nanotechnology applications. Oxford : Wiley, 2011  Enllaç

Estelrich i Latràs, Joan. Dispersions col·loïdals. Barcelona : Edicions UB, [2004]  Enllaç

Hamley, Ian W. Introduction to soft matter : polymers, colloids, amphiphiles and liquid crystals. Chichester : Wiley, 2000  Enllaç

Hiemenz, Paul C. ; Rajagopalan, Raj. Principles of  colloid and surface chemistry. 3rd ed., rev. and expanded. New York : Dekker, 1997  Enllaç

https://cercabib.ub.edu/discovery/search?vid=34CSUC_UB:VU1&search_scope=MyInst_and_CI&query=any,contains,b1205405*  Enllaç

Hunter, Robert J. Introduction to modern colloid science. Repr. with corr. Oxford : Oxford University Press, 1994  Enllaç

Steed, Jonathan W. ; Atwood, J. L. Supramolecular chemistry. 2nd ed. Hoboken : Wiley,  2009  Enllaç


Versió electrònica  Enllaç
https://cercabib.ub.edu/discovery/search?vid=34CSUC_UB:VU1&search_scope=MyInst_and_CI&query=any,contains,b1466388*  Enllaç