
Nanoquímica y Nanomateriales
Código: 102509Créditos: 6
| Titulación | Tipo | Curso |
|---|---|---|
| Química | OP | 4 |
Profesor/a de contacto
- Nombre :
- Jordi Hernando Campos
- Correo electrónico :
- jordi.hernando@uab.cat
Equipo docente
- Gonzalo Guirado Lopez
Idiomas de los grupos
Puede consultar esta información al final del documento.
Prerrequisitos
- Se recomienda haber cursado y superado la mayoría de las asignaturas de 3r curso.
- Aunque las clases son en catalán, gran parte del material que tendrá que trabajar el alumnado así como las principales fuentes bibliográficas están escritas en inglés. Por lo tanto, se recomienda un buen conocimiento de esta lengua.
Objetivos
En esta asignatura se pretende que el alumnado adquiera los conocimientos básicos en Nanoquímica y Nanomateriales, lo que le permita interpretar procesos supramoleculares y reconocer los principales materiales de tamaño nanométrico y sus propiedades y aplicaciones.
Los objetivos específicos de esta asignatura son:
- Introducir el concepto de Nanomaterial y los métodos de preparación ascendente y descendente.
- Reconocer los principales tipos de Nanomateriales, sus métodos de preparación, sus propiedades y sus aplicaciones.
- Introducir el concepto de Química Supramolecular, estudiar las interacciones químicas en que se basa y conocer los principales métodos de caracterización y manipulación de los complejos supramoleculares.
Resultados de aprendizaje
- Comunicarse de forma oral y escrita en la lengua nativa.
- Gestionar la organización y planificación de tareas.
- Resolver problemas y tomar decisiones.
- Obtener información, incluyendo la utilización de medios telemáticos.
- Gestionar, analizar y sintetizar información.
- Utilizar la informática para el tratamiento y presentación de información.
- Trabajar en equipo y cuidar las relaciones interpersonales de trabajo.
- Razonar de forma crítica.
- Mantener un compromiso ético.
- Aprender de forma autónoma.
- Adaptarse a nuevas situaciones.
- Proponer ideas y soluciones creativas.
- Demostrar iniciativa y espíritu emprendedor.
- Demostrar motivación por la calidad.
- Mostrar sensibilidad hacia temas medioambientales.
- Identificar los diferentes tipos de interacciones supramoleculares y predecir su magnitud relativa en los casos más característicos de sistemas moleculares y supramoleculares aplicados en nanoquímica.
- Describir los principales métodos de preparación de capas delgadas y de nanoestructuración de superficies.
- Relacionar las propiedades, métodos de síntesis y aplicaciones de nanopartículas.
- Identificar los principales tipos de nanoestructuras de carbono y sus propiedades y aplicaciones.
- Diferenciar entre los principales tipos de materiales micro- y mesoporosos, así como entre sus métodos de preparación, propiedades y aplicaciones.
- Identificar la naturaleza y magnitud de las interacciones que se producen en sistemas supramoleculares.
- Sintetizar y caracterizar materiales sólidos con propiedades eléctricas, magnéticas u ópticas, y medir dichas propiedades.
- Sintetizar una zeolita, caracterizarla y estudiar sus propiedades más características.
- Manipular correctamente el material y los instrumentos necesarios para realizar la preparación y caracterización de materiales sólidos, blandos y nanomateriales.
- Justificar los resultados obtenidos en el laboratorio para procesos de síntesis y caracterización de materiales sólidos, blandos y nanomateriales en base a los conocimientos sobre su estructura y propiedades.
- Manipular adecuadamente los productos químicos necesarios para llevar a cabo la preparación de materiales sólidos y blandos, así como de nanomateriales.
- Reconocer los nombres en lengua inglesa de los términos propios del campo de la preparación y caracterización de materiales sólidos y blandos, así como en nanoquímica y nanomateriales.
- Leer, analizar y extraer información de textos en lengua inglesa sobre los diversos ámbitos del campo de la química de materiales.
Contenidos
1. Introducción a la nanoquímica i a los nanomateriales
La dimensión nano: aspectos generales y principios fisicoquímicos. Nanociencia y Nanotecnología. Metodologías de fabricación ascendente y descendente. Técnicas de caracterización y manipulación de materiales.
2. Química supramolecular
Introducción a la química supramolecular: interacciones no-covalentes supramoleculares; sistemas anfitrión-huésped y auto-ensamblaje. Conceptos básicos: selectividad termodinámica y cinética; preorganización y complementariedad; cooperatividad y efecto quelato; efectos del disolvente; receptores acíclicos vs. cíclicos. Reconocimiento molecular de cationes, aniones, moléculas neutras y múltiple. Sistemas auto-ensamblados artificiales y biológicos. Dispositivos moleculares y supramoleculares.
3. Nanopartículas
Aspectos generales: nucleación y crecimiento. Estabilidad. Nanopartículas metálicas: estructura, síntesis, propiedades y aplicaciones. Nanopartículas semiconductoras: estructura, síntesis, propiedades y aplicaciones. Otros tipos de nanopartículas.
4. Nanoestructures de carbono
Nuevas formas del carbono. Fulerenos: síntesis, estructura, propiedades y aplicaciones. Nanotubos de carbono: nomenclatura, síntesis, propiedades y aplicaciones. Grafeno: síntesis, propiedades y aplicaciones.
5. Superficies nanoestructuradas
Monocapas auto-ensambladas (SAMs). Multicapas auto-ensambladas: técniques de deposición capa por capa. Otras técnicas de deposición de capes finas. Nanoestructuración de superficies por medio de técnicas litográficas.
6. Materiales nanoporosos
Introducción: materiales micro- i mesoporosos. Zeolitas: síntesis, estructura, propiedades y aplicaciones.
Prácticas
1) Síntesis de nanopartículas metálicas (Ag, Au y core-shell Au/Ag).
2) Determinación de constantes de asociación de un sistema anfitrión-huésped mediante medidas espectrofotométricas.
3) Síntesis de nanopartícules magnéticas (ferrofluido).
4) Síntesis y caracterización de calix[4]pirrol para el reconocimiento molecular de aniones.
Actividades formativas y Metodología
| Título | Horas | ECTS | Resultados de aprendizaje |
|---|---|---|---|
| Clases de teoría | 34 | 1,36 | 1, 6, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 27, 28 |
| Estudio autónomo | 50 | 2 | 2, 3, 4, 5, 8, 9, 10, 11, 14, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 27, 28 |
| Tutorías | 2 | 0,08 | 1, 4, 6, 8, 9, 12, 13, 14, 28 |
| Preparación de les prácticas de laboratorio | 3,75 | 0,15 | 2, 4, 5, 10, 16, 18, 21, 27, 28 |
| Presentación sobre un artículo científico | 20 | 0,8 | 1, 2, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 27, 28 |
| Prácticas de laboratorio | 16 | 0,64 | 1, 2, 3, 6, 7, 8, 9, 11, 13, 14, 15, 18, 21, 22, 24, 25, 26, 27, 28 |
El alumnado tendrá que desarrollar diversos tipos de actividades a lo largo de la asignatura:
a) Actividades dirigidas: En el aula se realizarán clases magistrales sobre los contenidos de la asignatura. Por otro lado, el alumnado también realizará pràcticas en el laboratorio de química consistentes en la síntesis y/o caracterización de nanomateriales.
b) Actividades supervisadas: Se realizarán tutorías para monitorizar una de las actividades de evaluación que deberá realizar el alumnado, que consiste en la lectura, comprensión y presentación oral de un artículo científico relacionado con la asignatura.
c) Actividades autónomas: De forma autónoma, el alumnado deberá estudiar los contenidos de la asignatura, resolver problemas, preparar las prácticas de laboratorio y leer, resumir y realizar una presentación sobre un artículo científico.
Evaluación
Actividades de evaluación continuada
| Título | Peso | Horas | ECTS | Resultados de aprendizaje |
|---|---|---|---|---|
| Prácticas de laboratorio | 15% | 18 | 0,72 | 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 18, 21, 22, 24, 25, 26, 27, 28 |
| Presentación oral sobre un artículo científico | 15% | 0,25 | 0,01 | 1, 2, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 27, 28 |
| Exámenes escritos | 70% | 6 | 0,24 | 1, 3, 8, 9, 11, 12, 14, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 23, 27 |
La evaluación del alumnado se realizará mediante diversas evidencias escritas y orales en las dos modalidades posibles:
Evaluación continuada
Exámenes escritos de teoría: Se realizarán dos exámenes parciales a lo largo del curso, uno a mediados y el otro a finales del semestre. Cada uno de estos exámenes tendrá un peso del 35% sobre la nota final. Si la nota promedio de estos dos exámenes es menor de 5, se deberá realizar un examen final al acabar el semestre que incluirá los contenidos de todo el curso, y la nota del cual equivaldrá al 70% del total (y sustituirá a la de los exámenes parciales). Para poder realizar el examen final, el alumnado deberá haber participado en actividades de evaluación a lo largo del curso que equivalgan a un 2/3 de la nota de la asignatura. En caso contrario, la calificación será de "No evaluable".
Prácticas de laboratorio: Las prácticas de laboratorio se evaluarán mediante la corrección de informes (30%) y la realización de una pequeña prueba escrita al final de la última sesión de prácticas (70%). La nota promedio obtenida de las prácticas de laboratorio equivaldrá al 15% de la nota final de la asignatura.
Presentación oral sobre un artículo científico: A cada estudiante o grupo de estudiantes se le asignará un artículo científico relacionado con los contenidos de la asignatura. El alumnado deberá realizar una presentación oral sobre este artículo. Al alumnado le será otorgada una nota en función de la presentación realizada. Esta nota tendrá un peso del 15% sobre la nota final de la asignatura.
Evaluación única: Dentro de una única prueba a finales de semestre, se realizarán las siguientes actividades:
Examen escrito de teoría: Se realizará un único examen de teoría que tendrá un peso del 70% sobre la nota final. Si la nota de este examen es menor de 5, se deberá realizar un examen de recuperación que se celebrará posteriormente. Para poder realizar el examen de recuperación, el alumnado deberá haber participado previamente en las actividades de la evaluación única. En caso contrario, la calificación será de "No evaluable".
Prácticas de laboratorio: Las prácticas de laboratorio se evaluarán mediante la entraga de un informe (30%) y la realización de una pequeña prueba escrita (70%). La nota promedio obtenida de las prácticas de laboratorio equivaldrá al 15% de la nota final de la asignatura.
Presentación oral sobre un artículo científico: Se deberá realizar una presentación oral sobre un artículo científico asignado, que será evaluada con una nota que tendrá un peso del 15% sobre la nota final de la asignatura.
Independientemente de la modalidad de evaluación seleccionada, para superar la asignatura el alumnado deberá tener:
1) Una nota de exámenes de teoría superior a 5.
2) Una notapromedio de la asignatura superior a 5.
3) Haber asistido a las 4 sesiones de prácticas en el laboratorio. Advertencia sobre seguridad en el laboratori: El alumnado que se vea involucrado en un incidente que pueda tener consecuencias graves de seguridad podrá ser expulsado del laboratorio y suspender la asignatura.
Si después del examen de recuperación, el alumnado no cumple con la condición 1), la nota máxima que podrá tener en el expediente una vez se haga media ponderada con las prácticas de laboratorio y la presentación oral será de 4.8.
Tanto para la modalidad de evaluación continuada como única, el procedimiento de revisión de la calificación final será equivalente.
Uso de la inteligencia artificial: Uso restringido - Para esta asignatura, se permite el uso de tecnologías de Inteligencia Artificial (IA) exclusivamente en tareas de apoyo, como la búsqueda bibliográfica o de información, o las traducciones. El estudiante deberá identificar claramente qué partes han sido generadas con esta tecnología, especificar las herramientas utilizadas e incluir una reflexión crítica sobre cómo estas han influido en el proceso y el resultado final de la actividad. La falta de transparencia en el uso de la IA en esta actividad evaluable se considerará falta de honestidad académica y puede conllevar una penalización parcial o total en la calificación de la actividad, o sanciones mayores en casos de gravedad.
Fraude académico: La realización de cualquier irregularidad en un acto de evaluación (fraude académico, plagio o uso indebido de la IA, salvo que este uso esté expresamente autorizado en la guía docente), que pueda conducir a una variación significativa de la calificación, supone que dicho acto se calificará con un 0. En caso de que la guía docente contemple que para superar la asignatura sea requisito imprescindible haber obtenido una nota mínima en este acto de evaluación o que se produzcan diversas irregularidades en los actos de evaluación de una misma asignatura, la calificación final de dicha asignatura será 0. Al margen de ello, se podrá iniciar un proceso disciplinario al estudiante que incurra en alguna de estas irregularidades.
Bibliografía
J.W. Steed, D.R. Turner, K. Wallace, Core Concepts in Supramolecular Chemistry and Nanochemistry, Wiley, Chichester, 2007. Enlace a la versión electrónica del libro.
G. Cao, Nanostructures and Nanomaterials: Synthesis, Properties and Applications, Imperial College Press, London, 2004. Enlace a la versión electrónica del libro.
J.W. Steed, J.L. Atwood, Supramolecular Chemistry: from Molecules to Nanomaterials, Wiley, Chichester, 2009. Enlace a la versión electrónica del libro.
Software
No se necesita ningún programa específico.
Grupos e idiomas de la asignatura
La información proporcionada es provisional hasta el 30 de noviembre. 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
| Tipo de docencia | Grupo | Idioma | Semestre | Turno |
|---|---|---|---|---|
| (TE) Teoría | 1 | Catalán | primer cuatrimestre | manaña-mixto |
| (PLAB) Prácticas de laboratorio | 1 | Catalán | primer cuatrimestre | tarde |
| (PLABs) Suport a les pràctiques de laboratori | 1 | Catalán | primer cuatrimestre | tarde |
| (PLAB) Prácticas de laboratorio | 2 | Catalán | primer cuatrimestre | tarde |
| (PLABs) Suport a les pràctiques de laboratori | 2 | Catalán | primer cuatrimestre | tarde |