Espectroscopías con Radiación de Sincrotrón
Código: 43438 Créditos ECTS: 6| Titulación | Tipo | Curso |
|---|---|---|
| Nanociencia y Nanotecnología Avanzadas / Advanced Nanoscience and Nanotechnology | OT | 0 |
Contacto
- Nombre:
- Javier Rodríguez Viejo
- Correo electrónico:
- javier.rodriguez@uab.cat
Equipo docente
- (Externo) Eric Pellegrin
- (Externo) Francois Fauth
- (Externo) Klaus Attenkofer
Idiomas de los grupos
Puede consultar esta información al final del documento.
Prerrequisitos
Ganas de aprender.
Objetivos y contextualización
1. Aprender los fundamentos de la radiación sincrotrón.
2. Familiarizarse con el trabajo y la investigación que se lleva a cabo en las grandes instalaciones.
3. Comprender los usos de la radiación de sincrotrón para caracterizar muestras, materiales, procesos, etc...
Competencias
- Analizar los resultados de investigación para la obtención de nuevos productos o procesos valorando su viabilidad industrial y comercial para su transferencia a la sociedad
- Buscar información en la literatura científica utilizando los canales apropiados e integrar dicha información para plantear y contextualizar un tema de investigación.
- Dominar la terminología científica y desarrollar la habilidad de argumentar los resultados de la investigación en el contexto de la producción científica, para comprender e interactuar eficazmente con otros profesionales.
- Identificar las técnicas de caracterización y análisis propios de la nanotecnología y conocer sus fundamentos, dentro de su especialidad.
- Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación
- Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo
- Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio
- Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades
Resultados de aprendizaje
- Analizar los resultados de investigación para la obtención de nuevos productos o procesos valorando su viabilidad industrial y comercial para su transferencia a la sociedad.
- Buscar información en la literatura científica utilizando los canales apropiados e integrar dicha información para plantear y contextualizar un tema de investigación.
- Describir las capacidades de una gran instalación de luz sincrotrón en la determinación de propiedades fundamentales de la materia condensada.
- Describir las principales características y diferencias de las técnicas de análisis en función de su aplicación en problemas de materia condesada
- Dominar la terminología científica y desarrollar la habilidad de argumentar los resultados de la investigación en el contexto de la producción científica, para comprender e interactuar eficazmente con otros profesionales.
- Interpretar correctamente los resultados obtenidos de las técnicas de caracterización de materiales en relación a la materia condensada
- Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación
- Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo
- Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio
- Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades
- Reconocer los principales elementos de la difracción, absorción y el scattering de los rayos X por la materia.
- Utilizar eficientemente los diferentes instrumentos de caracterización en ciencia de materiales mediante radiación de sincrotrón.
Contenido
Tema #1. Introducción a la interacción radiación-materia y sincrotrones. Programa del módulo. Breve resumen de la interacción fotones-materia. Instalaciones de Sincrotrón existentes e historia.
Descripción general de los componentes de una fuente de luz de sincrotrón.
Tema #2. Introducción a los aceleradores, fuentes de radiación sincrotrón y propiedades del haz de fotones principales. Linac, booster y anillo de almacenamiento. Imanes de flexión, superbend y dispositivos de inserción (onduladores y onduladores).
Propiedades clave de la radiación de sincrotrón: flujo y brillo, afinabilidad, polarización, estructura temporal, coherencia (parcial).
Tema #3. Descripción general de un Beamline. Front End, Primary Optics, Microfocus y Nanofocus Optics (diferentes tipos de lentes). Entorno de la muestra. Detectores.
Tema #4. Espectroscopia infrarroja y Microspectroscopia. Principios básicos y aplicaciones en física, nanotecnología y medicina.
Tema #5. Difracción de polvo de sincrotrón-I. Principios y aplicaciones al análisis cuantitativo de fases.
Tema #6. Difracción de polvo de sincrotrón-II. Aplicaciones generales. Caracterización de la microestructura a partir del análisis de la forma de pico. Función de distribución de pares.
Tema #7. Dispersión de rayos X de ángulo pequeño. Fundamentos y aplicaciones.
Tema #8. Rayos X duros EXAFS y XANES-I. Fundamentos.
Tema #9. FF. Rayos X duros EXAFS y XANES-II. Aplicaciones generales. Micro-XAS y microfluorescencia.
Tema #10. PE. Radiografía suave XAS y XMCD. Estructura electrónica y magnética de un sólido. Principios básicos y aplicaciones de los rayos X blandos XAS y XMCD.
Tema #11. PE. Espectrometría y reflectometría de rayos X. Fundamentos y aplicaciones.
Tema #12. PE. Espectroscopias de fotoemisión. Clásicas espectroscopias de fotoemisión basadas en UHV y fotoemisión a presión cercana al ambiente. Fotoemisión con resolución angular.
Tema #13. PE. Microscopía electrónica de fotoemisión (PEEM). Fundamentos de PEEM, LEEM (microscopía electrónica de baja energía) y LEED (difracción de electrones de baja energía). Cartografía química y magnética. Imágenes de campo oscuro.
Tema #14. MAGA. Técnicas de imagen-I: Microtomografía computarizada. Tomografía de absorción y tomografía de contraste de fase. Tomografía de rayos X blandos.
Tema #15. MAGA. Técnicas de imagen-II: Lensless Imaging & Future Sources of Synchrotron Light. Uso de la coherencia para la obtención de imágenes sin lente. Ptycografía. Futuras fuentes de luz de sincrotrón: Láser de electrones libres de rayos X y sincrotrones de mesa.
Actividad final #16. (8 horas) Visita de 2 días al ALBA incluyendo demostraciones sobre registro y reducción de datos. Los conjuntos de datos seleccionados pueden ser entregados a los estudiantes para su posterior análisis en casa.
No está prevista la recogida de datos en línea. El análisis preliminar (relativamente simple) de los datos podría/debería llevarse a cabo de forma autónoma
Actividades formativas y Metodología
| Título | Horas | ECTS | Resultados de aprendizaje |
|---|---|---|---|
| Tipo: Dirigidas | |||
| Clases | 37,5 | 1,5 | 6, 11 |
| Tipo: Supervisadas | |||
| Viistas a ALBA | 7,5 | 0,3 | 3, 4, 6, 9, 10, 11, 7, 12 |
| Tipo: Autónomas | |||
| Análisis de datos | 35 | 1,4 | 1, 2, 5, 6, 9, 10, 8, 7, 12 |
| Report en temas de Sincrotrón | 66 | 2,64 | 1, 2, 3, 4, 5, 9, 8, 11, 7 |
1. Enseñar en el aula.
2. Visita al sincrotrón ALBA con ejercicios seleccionados (simples) (tratamiento de datos / análisis de datos) in situ.
3. Informes realizados por el alumno dedicados a una asignatura relacionada con las radiaciones de sincrotrón.
4. Fácil análisis de datos realizado de forma autónoma después de la visita al ALBA en ejemplos seleccionados.
Nota: se reservarán 15 minutos de una clase dentro del calendario establecido por el centro o por la titulación para que el alumnado rellene las encuestas de evaluación de la actuación del profesorado y de evaluación de la asignatura o módulo.
Evaluación
Actividades de evaluación continuada
| Título | Peso | Horas | ECTS | Resultados de aprendizaje |
|---|---|---|---|---|
| Demostraciones en ALBA-CELLS | 30% | 1 | 0,04 | 4, 5, 9, 11, 7, 12 |
| Examen Final | 40% | 2 | 0,08 | 1, 3, 4, 5, 6, 9, 10, 11, 7, 12 |
| Trabajos extra como informes/memos/.. | 30% | 1 | 0,04 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9, 10, 8, 11, 7 |
Trabajo extra con informes/memos/etc. sobre un tema dado en el aula: 30%
Demostración(es) en el ALBA incluyendo algunos análisis de datos: 30%.
Prueba final de síntesis (unas 2 horas): 40%.
Es posible tener la posibilidad de aumentar la marca de síntesis final en una segunda prueba, si se ha realizado la primera prueba, independientemente de la marca.
Bibliografía
1. Philip Willmott (2011). Print ISBN: 9780470745793 Online ISBN: 9781119970958.DOI: 10.1002/9781119970958
An Introduction to Synchrotron Radiation: Tehcniques and Applications.
2. S. Mobilio, F. Boscherini, C. Meneghini (2015). ISBN: 978-3-642-55314-1 (Print) 978-3-642-55315-8 (Online)
Synchrotron Radiation: Basics, Methods and Applications.
Software
uso de programas de edicion para presentar el material de clase
Grupos e idiomas de la asignatura
La información proporcionada es provisional hasta el 30 de noviembre de 2025. A partir de esta fecha, podrá consultar el idioma de cada grupo a través de este enlace. Para acceder a la información, será necesario introducir el CÓDIGO de la asignatura
| Nombre | Grupo | Idioma | Semestre | Turno |
|---|---|---|---|---|
| (TEm) Teoría (máster) | 1 | Inglés | primer cuatrimestre | tarde |