UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ FACULTAD DE CIENCIAS

POSGRADO CIENCIAS APLICADAS
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ
FACULTAD DE CIENCIAS
Av. Dr. Salvador Nava Mtz. S/N Zona Universitaria
Teléfono 826-24-91; www.fciencias.uaslp.mx
San Luis Potosí, S.L.P., México
___________________________________________________________
Materia: SINTESIS DE NANOMATERIALES
Prerrequisito sugerido:
Modalidad: Teórico-práctica
Carga horaria: 5 horas/semana
Semestre: II o III
Elaboró: Dr. Armando Encinas Oropesa
Fecha: Julio de 2010
PROGRAMA
Presentación
Esta materia se dedica a la descripción de los métodos, equipos y técnicas más importantes en síntesis de
nanomateriales. Incluye además los conceptos básicos en nanomateriales y sus métodos de preparación. Pretende
dotar al alumno de una amplia visión de la gran variedad de métodos de síntesis de materiales físicos y químicos
disponibles y la aplicabilidad de los mismos en función de las aplicaciones requeridas así como de conocimiento en
los métodos, equipos y técnicas más importantes en síntesis y caracterización de materiales a fin de permitirle la
elaboración de protocolos de síntesis en función de las aplicaciones exigidas al material
Objetivo general
Al estudiar el curso el alumno obtendrá las bases para explicar e interpretar los diferentes mecanismos que
intervienen en la fabricación de diferentes tipos de nanomateriales como son los métodos físicos y químicos más
comunmente utilizados para fabricar materiales. Asimismo, el alumno aplicará algunos de los principales métodos
utilizados para la fabricación y síntesis de nanoestruras de cero dimensión, o nanopartículas. Tammbién conocerá
los fundamentos teóricos que dirigen los procesos de crecimiento y los estará aplicando cotidianamente en el
laboratorio donde se encuentre efectuando su proyecto de tesis en el diseño y estudio de nanoestructuras
novedosas
UNIDAD I. INTRODUCCION(7 horas).
OBJETIVOS PARTICULARES
El alumno reconocerá los diferentes aspectos que hacen relevantes a los nanomateriales así como su potencial
tecnológico y algunos de los retos en el área.
ORDEN TEMÁTICO.
1.1 Introducción.
1.2 Surgimiento de la nanotecnología.
1.3 Enfoques de arriba abajo y de abajo hacia arriba.
1.4 Retos en nanotecnología.
1.5 Clasificación y enfoque de estudio de la síntesis de nanomateriales.
UNIDAD II. Nanoestructuras de dimensión cero: nanopartículas. (10 horas)
OBJETIVOS PARTICULARES.
Después del estudio de esta unidad, el alumno aplicará algunos de los principales métodos utilizados para la
fabricación y síntesis de nanoestruras de cero dimensión, o nanopartículas. Así mismo conocerá los fundamentos
teóricos que dirigen los procesos de crecimiento y los estará aplicando cotidianamente en el laboratorio donde se
encuentre efectuando su proyecto de tesis en el diseño y estudio de nanoestructuras novedosas.
ORDEN TEMÁTICO.
2.1 Introducción.
2.2 Nanopartículas a través de nucleación homogénea.
2.2.1.Fundamentos de la nucleación homogénea.
POSGRADO CIENCIAS APLICADAS
2.2.2. Crecimiento subsecuente del núcleo.
2.2.2.1 Crecimiento controlado por difusión
2.2.2.2 Crecimiento controlado por procesos de superficie
2.2.3Síntesis de nanopartículas metálicas.
2.2.3.1 Influencia de los reactivos de reducción
2.2.3.2 Influencia de otros factores
2.2.3.3 Influencia de estabilizantes poliméricos
2.2.4Síntesis de nanopartículas semiconductoras.
2.2.5Síntesis de nanopartículas oxidadas.
2.2.5.1 Introducción al proceso de sol-gel
2.2.5.2 Hidrólisis forzada
2.2.5.3 Liberación controlada de iones
2.2.6 Reacciones en fase vapor
2.2.7 Segregación de fases en estado sólido
2.3 Nanopartículas por nucleación heterogénea
2.3.1 Fundamentos de la nucleación heterogénea
2.3.2 Síntesis de nanopartículas
2.4 Síntesis de nanopartículas bajo cinética controlada
2.4.1 Síntesis en micelas inversas o usando microemulsiones
2.4.2 Síntesis por aerosol
2.4.3 Terminación del crecimiento
2.4.4 Pirólisis por spray
2.4.5 Síntesis basada en templetes
2.5 Nanopartículas core-shell epitaxiales
UNIDAD III. Nanoestructuras de una dimensión: nanoalambres, nanotubos(10 horas).
OBJETIVOS PARTICULARES.
El alumno reconocerá los principales métodos y sus fundamentos para la síntesis de nanoestructuras de una
dimensión, en particular nanoalambres, hilos y nanotubos.
ORDEN TEMÁTICO.
3.1 Introducción.
3.2 Crecimiento espontaneo.
3.2.1 Crecimiento por Evaporación (disolución) condensación
3.2.1.1 Fundamentos del crecimiento por Condensación por evaporación (disolución)
condensación
3.2.1.2 Crecimiento por evaporación – condensación
3.2.1.3 Crecimiento por disolución – condensación
3.2.2 Crecimiento por Vapor (o solución) líquido – sólido (VLS o SLS)
3.2.2.1 Aspectos fundamentales del crecimiento por VLS o SLS
3.2.2.2 Crecimiento de diferentes nanoalambres por VLS
3.2.2.3 Control del tamaño de los nanoalambres
3.2.2.4 Precursores y Catálisis
3.3 Síntesis basado en templetes
3.3.1 Deposición electroquímica
3.3.2 Deposición electroforética
3.3.3 Rellenado de templetes
3.3.3.1 Llenado con una dispersión coloidal
3.3.3.2 Llenado por una solución fundida
3.3.3.3 Deposición química de vapor
3.3.3.4 Deposición por centrifugado
3.3.4 Litografía
UNIDAD IV. Nanoestructuras de dos dimensiones: Películas delgadas(10 horas).
OBJETIVOS PARTICULARES.
Al final de la unidad el alumno podrá aplicar las principales técnicas utilizadas para la fabricación de películas
delgadas, lo que le redundará en beneficios inmediatos para el tema de tesis que haya emprendido, al permitirle
preparar sus propias nanoestructuras.
POSGRADO CIENCIAS APLICADAS
ORDEN TEMÁTICO.
4.1 Introducción.
4.2Fundamentos del crecimiento de películas.
4.3Ciencia y tecnología del vacío.
4.4Deposición Física de Vapor
4.4.1 Evaporacion
4.4.2 Epitaxia por haces moleculares
4.4.3 Pulverización catódica
4.5 Deposición por capas atómicas
4.6 Super-redes.
4.7 Autoensamblado
4.8 Películas de Langmuir-Blodgett
4.9 Deposición electroquímica
4.10 Películas sol-gel
UNIDAD V. Nanoestructuras fabricadas por métodos físicos(10 horas).
OBJETIVOS PARTICULARES.
Al final de la unidad el alumno conocerá las principales técnicas de litografía utilizadas para la fabricación de
materiales nanoestructurados.
ORDEN TEMÁTICO.
5.1 Introducción
5.2 Litografía
5.2.1 Fotolitografía
5.2.2 Fotolitografía de corrimiento de fase
5.2.3 Litografía electrónica
5.2.4 Litografía de rayos X
5.2.5 Litografía por haces de iones focalizados
5.3 Nanomanipulacion y nanolitografia
5.3.1 Microscopía de barrido por tunelamiento
5.3.2 Microscopía de Fuerza Atómica
5.3.3 Microscopía óptica de campo cercano
5.4 Litografia suave
5.4.1 Litografia de micro contacto
5.4.2 Litografía por Moldeado
5.4.3 Litografía por nanoimpresión
5.4.4 Nanolitografia tipo “dip-pen”
5.5 Otros métodos de nano y micro fabricación
METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA-APRENDIZAJE
Exposición teórica (profesor) seguida de aplicaciones y ejemplos. Trabajo fuera de clase y realización de mesas de
trabajo (alumnos). Se apoyará el curso con material audiovisual y prácticas de laboratorio.
CRITERIOS DE EVALUACION
De acuerdo al Reglamento de exámenes de la UASLP, la calificación final se obtiene del promedio de tres
exámenes parciales. La calificación de cada uno de los exámenes parciales se obtiene de la siguiente forma:
examen escrito (50 %), tareas, caso de estudio (o problema de diseño) (30 %) y participación en clase (20 %).
2.BIBLIOGRAFÍA
1.
2.
3.
4.
5.
6.
G. Cao, Nanostructures and Nanomaterials - Synthesis, Properties and Applications, World Scientific
(2006).
Philippe Knauth, Joop Schoonman, Nanostructured Materials - Selected Synthesis Methods, Properties
and Applications, Springer-Verlag (2002).
Bharat Bhushan, Springer Handbook of Nanotechnology, Springer-Verlag (2004).
Patrik Schmuki Ed. Electrochemistry at the Nanoscale, Springer – Verlag (2009).
Dieter Vollath, Nanomaterials: An Introduction to Synthesis, Properties and Applications, Wiley-VCH (2008)
Yoon S. Lee, Self-Assembly and Nanotechnology - A Force Balance Approach, John Wiley & Sons (2008).
POSGRADO CIENCIAS APLICADAS
7.
N. R. Rao, A. Müller, and A. K. Cheetham Eds., Nanomaterials Chemistry - Recent Developments and New
Directions, Wiley-VCH (2007)