Guía docente de Propiedades Físicas de la Materia. Efectos de Escala (M44/56/3/13)

• Propiedades mecánicas de los materiales a escala nanométrica.
• Propiedades eléctricas y magnéticas de los nanomateriales.
• Nanoestructuras. Tipos de sistemas (partículas, hilos, tubos, superficies) que pueden presentar dimensiones nanométricas.
• Técnicas específicas de caracterización: dispersión estática y dinámica de luz, microscopía de fuerza atómica, pinzas ópticas. 

Conocimientos básicos de física estadística y óptica.

Esta asignatura permitirá iniciar tareas de investigación con materiales de tamaño nanométrico. Tres son los aspectos básicos del aprendizaje de esta materia:

i) comprensión del efecto de la escala sobre las propiedades de los materiales;

ii) métodos de caracterización y manipulación de los mismos; 

iii) comprensión sobre cómo se estructuran y cómo es la dinámica de los materiales en la nanoescala. 

• Tema 1.  INTRODUCCIÓN

Nanomateriales. Clasificación. Ensamblaje y autoensamblaje

• Tema 2. MEDIO LÍQUIDO: ESTRUCTURA Y DINÁMICA

Repaso de la teoría de líquidos. Movimiento Browniano. Estructuras en sistemas dispersos. Métodos de simulación: Dinámica Molecular y Monte Carlo. Ecuaciones integrales.

• Tema 3. DISPERSIÓN DE LUZ POR PARTÍCULAS COLOIDALES

Introducción: técnicas accesibles. Scattering de radiación visible por una partícula coloidal. Dispersión estática de luz (SLS). Regímenes de dispersión. Factor de forma de una nanopartícula. Dispersión dinámica de luz (DLS). Función de correlación. Medida de forma y tamaño de una nanopartícula en medios líquidos. Scattering múltiple. Función de correlación cruzada. Espectroscopia de onda difusa (DWS). Trabajo de laboratorio usando las técnicas SLS, DLS y DWS.

• Tema 4. PROPIEDADES MECÁNICAS Y ELECTROMAGNÉTICAS DE LOS MATERIALES A ESCALA NANOMÉTRICA

Generalidades. Efecto del tamaño sobre la elasticidad de los materiales. Mecanismos de polarización eléctrica y magnética de los materiales. Conductividad eléctrica: scattering por superficies. Efectos cuánticos: conducción balística y efecto túnel. Magnetismo a escala nanométrica. Superparamagnetismo. Efectos de superficie. Nanoóptica y plasmónica.

• Tema 5. TÉCNICAS DE MANIPULACIÓN: PINZAS ÓPTICAS Y TRAMPAS DE PAUL

Movimiento browniano. Pinza óptica. Trampas de Paul. Trampas electrostáticas. Trampas activas.

DETERMINACIÓN EXPERIMENTAL BASADA EN SCATTERING

Scattering de radiación por los sistemas materiales. Dispersión de luz visible. Scattering dinámico.

PRÁCTICAS CON SISTEMA DE PINZAS ÓPTICAS

Estudio de las capacidades de manipulación de nanopartículas en suspensión con un sistema de pinzas ópticas.

• Cao G. "Nanostructures and nanomaterials". Imperial College Press, Londres, 2004.
• Ozin GA, Arsenault AC. "Nanochemistry". RSC Publishing. Cambridge, 2005.
• Chaikin RM, Lubensky TC. "Principles of Condensed Matter Physics". Cambridge University Press, Cambridge, 2000.
• McQuarrie DA. "Statistical Mechanics". Harper-Collins, New York, 1976.
• Hansen JP, McDonald IR. "Theory of simple liquids". Academic Press, New York, 1986.
• D. Frenkel & B. Smit, "Understanding Molecular Simulation: from Algorithms to Applications", Elsevier (2002).
• 2. B. J. Berne & R. Pecora, "Dynamic Light Scattering with Applications to Chemistry, Biology, and Physics", Dover Publications Inc. (2000).
• Jones, P., Maragó, O., & Volpe, G. (2015). "Optical tweezers". Cambridge: Cambridge University Press.

• D. Chandler, "Introduction to Modern Statistical Mechanics", Oxford University Press (1988).
• S. Chandrasekhar, Rev. Mod. Phys. 15, 1 (1943).

• ACS nano: http://pubs.acs.org/journal/ancac3
• Journal of Nanoscience and Nanotechnology: http://www.aspbs.com/jnn/
• Nature Nanotechnology: www.nature.com/nnano/
• Soft Matter (Journal): http://pubs.rsc.org/en/journals/journalissues/sm#!recentarticles&adv

El artículo 17 de la Normativa de Evaluación y Calificación de los Estudiantes de la Universidad de Granada establece que la convocatoria ordinaria estará basada preferentemente en la evaluación continua del estudiante, excepto para quienes se les haya reconocido el derecho a la evaluación única final.

En la evaluación continua se realizará mediante un trabajo en el laboratorio y trabajos teóricos propuestos. En la parte práctica se valorarán los resultados obtenidos, la dedicación y el aprovechamiento.

La calificación final responderá al siguiente baremo:

•              Trabajo en laboratorio: 50 %

•              Trabajos teóricos: 50 %

Siguiendo las recomendaciones de la CRUE y del Secretariado de Inclusión y Diversidad de la UGR, los sistemas de adquisición y de evaluación de competencias recogidos en esta guía docente se aplicarán conforme al principio de diseño para todas las personas, facilitando el aprendizaje y la demostración de conocimientos de acuerdo a las necesidades y la diversidad funcional del alumnado.

El artículo 19 de la Normativa de Evaluación y Calificación de los Estudiantes de la Universidad de Granada establece que los estudiantes que no hayan superado la asignatura en la convocatoria ordinaria dispondrán de una convocatoria extraordinaria. A ella podrán concurrir todos los estudiantes, con independencia de haber seguido o no un proceso de evaluación continua. De esta forma, el estudiante que no haya realizado la evaluación continua tendrá la posibilidad de obtener el 100% de la calificación mediante la realización de una prueba y/o trabajo.
 

La calificación final responderá al siguiente baremo:

•              Realización de una (o más) prácticas de laboratorio: 50 %

•              Trabajos teóricos: 50 %

El artículo 8 de la Normativa de Evaluación y Calificación de los Estudiantes de la Universidad de Granada establece que podrán acogerse a la evaluación única final, el estudiante que no pueda cumplir con el método de evaluación continua por causas justificadas.

Para acogerse a la evaluación única final, el estudiante, en las dos primeras semanas de impartición de la asignatura o en las dos semanas siguientes a su matriculación si ésta se ha producido con posterioridad al inicio de las clases, lo solicitará, a través del procedimiento electrónico, a la Coordinación del Máster, quien dará traslado al profesorado correspondiente, alegando y acreditando las razones que le asisten para no poder seguir el sistema de evaluación continua.

La evaluación consistirá en un examen teórico-práctico con los contenidos de la asignatura, que supondrá el 100% de la nota.