MATERIALES EN LA ESCALA NANOMÉTRICA Coordinador

MATERIALES EN LA ESCALA NANOMÉTRICA
Coordinador: Javier Rodríguez Viejo. Despacho C3/222. Departamento de Física
Introducción y definición. Ejemplos de aplicaciones
Preparación y Caracterización
1.1. Materiales con una de sus dimensiones a escala nanométrica: “thin films”.
Molecular Beam Epitaxy, Sputtering, Chemical Vapor deposition
1.2 Materiales con dos de sus dimensiones a escala nanométrica: “dots and plots”
Lithography, Wolmer Weber growth.
1.3 Materiales con tres dimensiones a escala nanométrica: nanopartículas, moléculas
orgánicas, materiales biológicos. Chemical route, embedded nanoparticles
2.1 Microscopia electrónica: SEM, TEM
2.2 Scanning Probe Microscopy (SPM): STM, AFM, MFM..
2.3 Difracción de rayos X
Propiedades Térmicas de los Nanomateriales.
Influencia de la dimensionalidad en la Capacidad Calorífica. Conductividad térmica
fonónica y electrónica. Transformaciones de Fase: nanocristalización, orden-desorden.
Cinética de cristalización. Materiales termoeléctricos a escala nanométrica: Figura de
mérito. Técnicas específicas de caracterización. Aplicaciones: Nanorefrigeradores.
Propiedades Magnéticas de los Materiales.
Introducción al ferromagnetismo, diamagnetismo y paramagnetismo. Energías de canje,
magnetostática y de anisotropía. Efectos típicos de dimensiones reducidas.
Superparamagnetismo. Nanopartículas magnéticas: propiedades y aplicaciones
tecnológicas y biomédicas. Magnetoresistencia gigante (GMR), válvulas de spin y
memorias magnetoresistivas (MRAM). Nanodispositivos magnéticos para el almacenaje
de información. Técnicas específicas de caracterización asociadas.
Propiedades Ópticas de Nanomateriales
Estructura electrónica de sólidos: Estructura de bandas y función de Bloch.
Aproximación de masa efectiva. Clasificación de materiales según llenado de bandas
Propiedades ópticas: La función dieléctrica. Transiciones ópticas y densidad combinada
de estados. Teoría de puntos críticos y efectos de dimensionalidad
Técnicas de espectroscopia óptica: Absorción (Excitones). Reflexión (polarización,
plasmones). Luminiscencia (Impurezas, efecto Frank-Condon)
Aplicaciones: LEDs semiconductores. Láseres. Celdas solares
Propiedades Mecánicas
Generalitats: correlació microstructura propietats mecàniques. Relació de Hall-Petch.
Determinació de propietats mecàniques per nanoindentació. Mètode l'Oliver i Pharr.
Efectes de mida en la nanoindentació: correlació entre duresa i càrrega aplicada.
Nanoindentació en materials cristal.lins i amorfs. Nanoindentació en materials
multifàsics. Aplicació de la regla de les fases per mesurar les propietats mecàniques de
materials nanocomposats.
Prácticas: En cada uno de los temas principales de propiedades se realizará una
práctica de laboratorio.
Evaluación: Evaluación continuada. Problemas, trabajos, informes prácticas. 5 puntos.
Examen de contenidos: Evaluación 5 puntos.