Logo

Micro i Nanosistemes

Codi: 106821
Crèdits: 6
2026/2027
Titulació Tipus Curs
Nanociència i Nanotecnologia OP 4

Professor/a de contacte

Nom :
Núria Barniol Beumala
Correu electrònic :
nuria.barniol@uab.cat

Idiomes dels grups

Podeu consultar aquesta informació al final del document.

Prerequisits

Es recomana haver cursat l'assignatura Nanofabricació o fer-la de manera simultània


Objectius

L'objectiu general del curs és que l'alumne conegui els principals principis de transducció, els elements i també les arquitectures implicades en el sensat i actuació a escala micro i nanomètrica. Especial èmfasi es farà als efectes de la disminució de les dimensions a l’escala nanomètrica.


Resultats d'aprenentatge

  • CM19 (Treballar amb autonomia en la resolució de problemes i casos pràctics relacionats amb els fenòmens a la nanoescala.) Treballar amb autonomia en la resolució de problemes i casos pràctics relacionats amb els fenòmens a la nanoescala.
  • KM33 (Reconèixer els principis principals de transducció, de significat i d'actuació a escala micro- i nanomètrica.) Reconèixer els principis principals de transducció, de significat i d'actuació a escala micro- i nanomètrica.
  • SM30 (Predir el comportament, les propietats i les aplicacions de nanomaterials i nanosistemes com a conseqüència de la baixa dimensionalitat.) Predir el comportament, les propietats i les aplicacions de nanomaterials i nanosistemes com a conseqüència de la baixa dimensionalitat.

Continguts

Conceptes bàsics: sensor/actuador/transductor. Sistemes Micro i Nanoelectromecànics (MEMS-NEMS).

Elements transductors. Estructures mecàniques bàsiques dels MEMS: palanques, ponts, membranes.

Materials i principis de transducció: piezoresistiva, piezoelèctrica, electrostàtica, òptica, electromagnètica. Micro i nanosistemes DC (estàtics) i AC (dinàmics o ressonants). Tècniques d’actuació i detecció.

Modelització i simulació dels elements transductors: eines de simulació per elements finits (FEM). Simuladors mecànics, electrònics, electromagnètics i d’altres dominis de transducció. Modelització i simulació a nivell de sistema.

Escalat dimensional: Estudi dels efectes de l’escalat dimensional sobre les característiques i figures de mèrit dels micro i nanosistemes. Avantatges dels microsistemes respecte dels sistemes de dimensions mil·limètriques. Límits de l’escalat en el règim nanomètric.

Aplicacions dels micro i nanosistemes. Estudi de casos. Sensors inercials, ambientals, temperatura, pressió, desplaçament, acceleració, força, massa. Aplicacions a sensat químic i biològic.

Pràctiques

-Disseny i simulació d'un M/NEMS

-Caracterització experimental d'un MEMS


Activitats formatives i Metodologia

Títol Hores ECTS Resultats d'aprenentatge
Resolució, preparació i redacció d'informes i/0 exposicions orals 25 1 CM19, KM33, SM30
Laboratori 10 0,4 CM19, KM33, SM30
Resolució de problemes 20 0,8 CM19
Estudi per a l'assimilació de conceptes 38 1,52 CM19, KM33, SM30
Classes de problemes 10 0,4 CM19, KM33, SM30
Classes de teoria 32 1,28 KM33, SM30

Classes de teoria: Explicació per part del professor dels conceptes fonamentals de cada un dels temes. Part dels conceptes s'introduiràn com a resolució de casos específics.

Classes de problemes. Resolució i discussió per part del proferssor de part dels exercicis i problemes entregats als estudiants.

Pràctiques de Laboratori. Realització de pràctiques en el laboratori específic. Part de les pràctiques tindràn un guió específic i requeriràn una resolució a partir de càlculs matemàtics o bé fent ús d'una eina de simulació.

Nota: es reservaran 15 minuts d'una classe, dins del calendari establert pel centre/titulació, perquè l'alumnat completi les enquestes d'avaluació de l'actuació del professorat i d'avaluació de l'assignatura.

Avaluació

Activitats d'avaluació continuada

Títol Pes Hores ECTS Resultats d'aprenentatge
Examens escrits (2) 25% per parcial 6 0,24 CM19, KM33, SM30
Avaluació Laboratori 20% 3 0,12 CM19, SM30
Presentació oral o per escrit d'un dels casos treballats 30% 6 0,24 CM19, KM33, SM30

L'avaluació de l'assignatura tindrà 3 apartats diferenciats:


a) Es realitzarà obligatòriament dos examens escrits sobre els conceptes impartits a les classes de teoria i de problemes (amb un pes de 25% per cada examen parcial). Per fer la mitja dels dos parcials, es necessita un mínim de 3.5 en cada un d'ells. A final de curs es farà un darrer examen final per tal de que els estudiants puguin aprovar o millorar la seva qualificació. Per presentar-se a aquest examen final, cal que els estudiants es presentin als dos examens parcials. En cas de que no presentació als dos parcials, l'estudiant serà qualifica amb "no avaluable". Es requereix una qualificació mínima de 4,5 en aquest apartat per tal de fer la ponderació amb els apartats b) i c).


b) Es proposarà un treball de disseny d'un micro-nanosistema que l'estudiant haurà de treballar en grup i presentar en forma de poster i presentació oral al finalitzar l'assignatura. El pes d'aquest treball serà del 30%. Activitat obligatòria i no recuperable.


c) Les pràctiques, que són obligatòries, tindran un pes final del 20%. L'avaluació de les mateixes es farà amb un informe escrit en el que es detallaran els resultats experimentals de les pràctiques, valorant-ne especialment la interpretació i discussió dels resultats en comparació amb els esperats teòricament i/o simulats. . Activitat obligatòria i no recuperable.


Per obtenir una qualificació de Matrícula d’Honor (que es pot donar al 5% del nombre d’alumnes matriculats), caldrà tenir notes per sobre de 9 a tots els apartats i amb un promig final per sobre de 9.3


Ús de la IA: Per a aquesta assignatura, es permet l'ús de tecnologies d'Intel·ligència Artificial (IA) exclusivament en tasques de suport, com la cerca bibliogràfica o d’informació, la correcció de textos, la traducció i els ajuts en la redacció i presentació dels treballs. L'estudiant haurà d'identificar clarament quines parts han estat generades amb aquesta tecnologia, especificar les eines emprades i incloure una reflexió crítica sobre com aquestes han influït en el procés i el resultat final de l’activitat. La no transparència de l’ús de la IA en les activitats avaluables es considerarà falta d'honestedat acadèmica i pot comportar una penalització parcial o total en la nota de l'activitat.


La realització de qualsevol irregularitat en un acte d’avaluació (frau acadèmic, plagi o ús indegut de la IA, tret que aquest ús estigui autoritzat expressament a la guia docent), que pugui conduir a una variació significativa de la qualificació, suposa que aquest acte es qualificarà amb un 0. En cas que la guia docent prevegi que per superar l’assignatura sigui requisit imprescindible haver obtingut una nota mínima en aquest acte d’avaluació o que es produeixin diverses irregularitats en els actes d’avaluació d’una mateixa assignatura, la qualificació final d’aquesta assignatura és 0. Al marge d’això, es podrà instruir un procés disciplinari a l’estudiant que incorri en alguna d’aquestes irregularitats.


Avaluació única:

L’alumnat que s’hagi acollit a la modalitat d’avaluació única haurà de realitzar una prova final que consistirà en un examen de tot el temari teòric i de problemes de l’assignatura. A més haurà de fer entrega dels informes de totes les pràctiques realitzades i del treball de disseny.

Aquesta prova es realitzarà el dia en què els estudiants de l’avaluació contínua fan l’examen del segon parcial. La qualificació de l’estudiant serà:

Nota de l’assignatura = 50% de la nota de la prova final + 30% de la nota de laboratori + 20% de la nota del treball de disseny.

Si la nota final no arriba a 5, l’estudiant té una altra oportunitat de superar l’assignatura mitjançant l’examen de recuperació que se celebrarà en la data que fixi la coordinació de la titulació. En aquesta prova es podrà recuperar el 50% de la nota corresponent a la part de teoria i problemes. La part de pràctiques i del treball de disseny no és recuperable.



Bibliografia

  • Analysis and design principles of MEMS devices. Minhang, Bao. ISBN: 978-0-444-51616-9, (2005), eBook
  • Sensors, Actuators and their interfaces: a multidisciplinary introduction. Nathan Ida, 978-1-61353-006-1, Institution of Engineering and Technology (The IET). (2020), eBook
  • Understanding MEMS : Principles and Applications, Luis Castañer, Willey, ISBN: 978-1-119-05542-6 (2015), eBook
  • MEMS Mechanical Sensors (Artech House microelectromechanical systems (MEMS) series), Steve Beeby et al. ISBN: 978-1-58053-536-6 (2004), eBook
  • Practical MEMS. Ville Kaajakari. Small Gear Publishing. ISBN: 978-0-9822991-0-4(2009).
  • Microsystems Design. S.D. Senturia. Kluwer Academic Publishers (2001).
  • Fundamentals of Microfabrication. The Science of Miniaturization (2nd edition). M.J. Madou. CRC Press, (2002).
  • Sensors. Vol.7. Mechanical Sensors. W. Göpel, J. Hesse, J.N. Zemel. Wiley-VCH.
  • Sensors (Update). Vol.4. H. Baltes, W. Göpel, J. Hesse. Wiley-VCH.
  • Vigna, B., Ferrari, P., Villa, F. F., Lasalandra, E., & Zerbini, S. (2022). Silicon Sensors and Actuators: The Feynman Roadmap. Springer International Publishing AG. https://doi.org/10.1007/978-3-030-80135-9 eBook
  • Bhushan, B. (Ed.). (2017). Springer Handbook of Nanotechnology (4th ed. 2017.). Springer Berlin Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-54357-3 eBook


Programari

Software de simulació per elements finits. Ansys, student version: https://www.ansys.com/academic/students/ansys-student

Grups i idiomes de l'assignatura

La informació proporcionada és provisional fins al 30 de novembre. A partir d'aquesta data, podreu consultar l'idioma de cada grup a través d'aquest enllaç. Per accedir a la informació, caldrà introduir el CODI de l'assignatura

Tipus de docència Grup Idioma Semestre Torn
(TE) Teoria 1 Català primer quadrimestre matí-mixt
(PAUL) Pràctiques d'aula 1 Català primer quadrimestre matí-mixt
(PLAB) Pràctiques de laboratori 1 Català primer quadrimestre tarda