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Laboratorio II: Síntesis y caracterización de Materiales Avanzados
Curso 2017/18
1. Datos Descriptivos de la Asignatura
ASIGNATURA: Laboratorio II: Síntesis y caracterización de Materiales Avanzados CÓDIGO: 275462133
- Centro: Facultad de Ciencias
- Titulación: Máster en Astrofísica
- Plan de Estudios: 2013 (publicado en 11-02-2014)
- Rama de conocimiento: Ciencias
- Itinerario/Intensificación:
- Departamento/s: - Área/s de conocimiento:
  • Física Aplicada
- Curso: 2
- Carácter: Optativo
- Duración: Cuatrimestral
- Créditos ECTS: 6.0
- Horario: http://www.ull.es/view/master/mastrofisica/Horarios/es
- Dirección web de la asignatura: http://www.campusvirtual.ull.es
- Idioma: Castellano e inglés


2. Requisitos para cursar la asignatura
No existen requisitos para cursar la asignatura.


3. Profesorado que imparte la asignatura
Profesor/a Coordinador/a: JORGE MENDEZ RAMOS
- Grupo: Teoría y Prácticas (GTPA y GPE1-4)
- Departamento: Física
- Área de conocimiento: Física Aplicada
- Lugar Tutoría: Despacho S2, Edf. Calabaza (Planta baja), TFo: 922316502 Ext 6825
- Horario Tutoría: Lunes, martes y jueves 10:30-12:30 horas
- Teléfono (despacho/tutoría): 922 318304
- Correo electrónico: jmendezr@ull.es
- Dirección web docente: http://www.campusvirtual.ull.es
Profesor/a: ANGEL CARLOS YANES HERNANDEZ
- Grupo: Teoría y Prácticas (GTPA y GPE1-4)
- Departamento: Física
- Área de conocimiento: Física Aplicada
- Lugar Tutoría: Lab. Nanomateriales (Planta cero) Facultad de Física
- Horario Tutoría: Lunes y martes 12:00-14:15h, y miércoles 13:00-14:30 horas
- Teléfono (despacho/tutoría): 922318302 / 922318237
- Correo electrónico: ayanesh@ull.es
- Dirección web docente: http://www.campusvirtual.ull.es
Profesor/a: MANUEL EULALIO TORRES BETANCORT
- Grupo: Teoría y Prácticas (GTPA y GPE1-4)
- Departamento: Física
- Área de conocimiento: Física Aplicada
- Lugar Tutoría: Laboratorio de Baja Frecuencia, Facultad de Física
- Horario Tutoría: Lunes, martes y jueves de 16.00 a 18.00 horas
- Teléfono (despacho/tutoría): 922318305 / 922318238
- Correo electrónico: metorres@ull.es
- Dirección web docente: http://www.campusvirtual.ull.es
Profesor/a: FRANCISCO JAVIER DEL CASTILLO VARGAS
- Grupo: Teoría y Prácticas (GTPA y GPE1-4)
- Departamento: Física
- Área de conocimiento: Física Aplicada
- Lugar Tutoría: Martes, miércoles y Jueves: Lab. Nanomateriales (Planta cero) Edificio Secciones Física-Matemáticas. Viernes ONLINE concertar con fjvargas@ull.edu.es
- Horario Tutoría: Martes, miércoles y jueves (15.00-16.20h). Viernes (15.00-17-00h): TUTORIA ONLINE ( concertar a través de fjvargas@ull.edu.es)
- Teléfono (despacho/tutoría): 922318302
- Correo electrónico: fjvargas@ull.edu.es
- Dirección web docente: http://fjvargas.webs.ull.es/
Profesor/a: MARIA CRISTINA GONZALEZ SILGO
- Grupo: Teoría y Prácticas (GTPA y GPE1-4)
- Departamento: Física
- Área de conocimiento: Física Aplicada
- Lugar Tutoría: Despacho anexo a la sala de lecturas de la 5ª planta (pasillo de Física) en el edificio de Física y Matemáticas
- Horario Tutoría: Lunes y Jueves 9.30-11.00h y 15.00-16.30h
- Teléfono (despacho/tutoría): 922318317
- Correo electrónico: csilgo@ull.es
- Dirección web docente: http://www.campusvirtual.ull.es


4. Contextualización de la asignatura en el plan de estudio
- Bloque formativo al que pertenece la asignatura:
- Perfil profesional:


5. Competencias
Competencia Específicas
[CE6] Comprender la estructura de la materia siendo capaz de solucionar problemas relacionados con la interacción entre la materia y la radiación en diferentes rangos de energía
[CE7] Saber encontrar por sí mismos soluciones a problemas astrofísicos concretos utilizando bibliografía específica con una mínima supervisión. Saber desenvolverse de forma independiente en un proyecto de investigación novedoso
[CE11] Desarrollar la capacidad de modelizar matemáticamente diversos fenómenos físicos.
Competencias Básicas
[CB6] 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
[CB7] 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
[CB10] 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
Competencias General
[CG2] Comprender las tecnologías asociadas a la observación en Astrofísica y al diseño de instrumentación
[CG3] Analizar un problema, estudiar las posibles soluciones publicadas y proponer nuevas soluciones o líneas de ataque
[CG4] Evaluar los órdenes de magnitud y desarrollar una clara percepción de situaciones físicamente diferentes que muestren analogías permitiendo el uso, a nuevos problemas, de sinergias y de soluciones conocidas


6. Contenidos de la asignatura
Contenidos teóricos y prácticos de la asignatura
CONTENIDOS TEÓRICOS:

1.- Obtención de materiales.
- Materiales mono y policristalinos: Reacción en estado sólido. Técnicas de gel.
- Materiales vítreos y nanoestructurados. Técnicas de fundido y sol-gel. Dopaje con iones luminiscentes (tierras raras).

2.- Estabilidad térmica y caracterización estructural y microestructural
- Análisis Térmico. Espectroscopia Infrarroja. Microscopía Electrónica. Difracción de Rayos X.

3.- Caracterización de las propiedades en los materiales.
- Propiedades eléctricas: Espectroscopía Dieléctrica. Estudio de la permitividad dieléctrica compleja en función de la frecuencia y la temperatura.
- Propiedades magnéticas. Estudio de la susceptibilidad magnética en función de la temperatura para diferentes campos magnéticos.
- Propiedas ópticas: Fotoluminiscencia y absorción óptica. Procesos de transferencia de energia, conversión de energía infrarroja a UV-visible con aplicaciones fotónicas (telecomunicaciones y energía renovables). Anisotropía óptica.

CONTENIDOS PRÁCTICOS:

Práctica 1: Obtención y caracterización espectroscópica de nano-vitrocerámicos oxifluoruros mediante técnicas de fundido dopados con iones de tierras raras para aplicaciones de conversión de energía infrarroja a visible (“up-conversion”).

Práctica 2: Obtención y caracterización de un nano-vitrocerámico sol-gel dopado con iones de tierras raras para aplicaciones en procesos de conversión de fotones.

Práctica 3: Obtención por reacción de estado sólido e identificación de fases en muestras policristalinas por difracción de rayos X (SEGAI).

Práctica 4: Análisis de los difractogramas de polvo cristalino para su caracterización estructural y microestructural, obtenidos en la práctica 3 y/o propuestos por el profesor.

Práctica 5: Espectroscopia dieléctrica sobre muestras policristalinas obtenidas mediante la técnica de reacción en estado sólido (práctica 3).

Práctica 6: Caracterización de la estabilidad térmica (análisis térmico), microestructura (microscopía electrónica) y estructura molecular (espectroscopía infrarroja) de muestras obtenidas en las prácticas (1, 2 y 3). Tales experiencias se realizarán en el SEGAI y se analizarán los datos en los laboratorios de la asignatura.

Práctica 7: Caracterización magnética de materiales (opcional)

Práctica 8: Caracterización de la anisotropía óptica en cristales (opcional)
Actividades a desarrollar en otro idioma
Búsqueda y análisis bibliográfico en artículos especializados en inglés así como impartición de Seminarios en inglés


7. Metodología y volumen de trabajo del estudiante
Descripción
- Enseñanza expositiva: se desarrollarán los contenidos teóricos indicados en los epígrafes de la asignatura
- Prácticas de laboratorio: donde se trabajarán las distintas técnicas de síntesis y caraterización de los materiales y se analizan datos experimentales.
- Seminarios especializados de profundización en grupos reducidos en los que se trabajará sobre el material propuesto.
- Tutorías individuales presenciales o virtuales a través del portal de la asignatura.
- Realización de memoria final del trabajo realizado en la asignatura (contenidos teóricos y prácticos).


Actividades formativas en créditos ECTS, su metodología de enseñanza-aprendizaje y su relación con las competencias que debe adquirir el estudiante
Actividades formativas Horas presenciales Horas de trabajo autónomo Total Horas Relación con competencias
Clases teóricas  17.00      17  [CB6], [CB7], [CB10], [CG2], [CG3], [CG4], [CE6], [CE7], [CE11]
Clases prácticas (aula / sala de demostraciones / prácticas laboratorio)  43.00      43  [CB6], [CB7], [CB10], [CG2], [CG3], [CG4], [CE6], [CE7], [CE11]
Estudio/preparación clases teóricas     45.00   45  [CB6], [CB7], [CB10], [CG2], [CG3], [CG4], [CE6], [CE7], [CE11]
Estudio/preparación clases prácticas     45.00   45  [CB6], [CB7], [CB10], [CG2], [CG3], [CG4], [CE6], [CE7], [CE11]
Total horas  60   90   150 
Total ECTS  6 


8. Bibliografía / Recursos
Bibliografía básica

1. P.C. Becker, N. A. Olsson, J.R. Simpson, “Erbium-Doped Fiber Amplifiers: Fundamentals and Technology”, Ed. Academic Press, (1999).
2. J. García-Solé, L.E. Bausá, D. Jaque, “An introduction to the Optical Spectroscopy of Inorganic solids” Ed. Wiley (2005).
3. Dielectric Phenomena in Solids. Kwan Chi Kao.  Elsevier Academic Press (2004).
4. Ferroelectric Materials and Their Applications. Yuhuan Xu. North-Holland. (1991).
5. C.J. Brinker, G.W. Scherer, Sol-Gel Science: The Physics and Chemistry of Sol- Gel Processing, Academic, San Diego (1990).
6. Gautam R. Desiraju, Crystal Design: Structure and Function, Wiley (2003).


Bibliografía complementaria
-(Tecnología de materiales)
1. Puértolas J.A., Ríos R., Castro M., Casals J.M., "Tecnología de Materiales", Editorial Síntesis,2009.
2. Albella Martín J.M., Martínez Duart J.M."Física de dieléctricos". Marcombo S.A. 1984.
3. Heinz K. Henisch. "Crystal Growth in Gels" Cambridge University Press (2005).

-(Aplicaciones a energías renovables: Fotosíntesis Artificial):
3. Nocera, D.G., Accounts of Chemical Research, 45 (2012) 767.
4. Y. Tachibana, L. Vayssieres and J. R. Durrant, Nature Photonics, 6 (2012) 511
5. Lothar Wondraczek; Esa Tyystjärvi; Jorge Méndez-Ramos; Frank A. Müller; Qinyuan Zhang. "Shifting the Sun: Solar spectral conversion and extrinsic sensitization in natural and artificial photosynthesis". Advanced Science. 2 - 12, pp. 1500218. Wiley, 2015.

(Materiales Moleculares):
6. Oliver Kahn, Molecular Magnetism, VCH, New York (1993).
7. Gautam R. Desiraju, Jagadassse J,. Vittal & Arunachalam Ramanan, Crystal Engineering: A textbook, World Scientific (2011).
8. Hiroyasu Furukawa, Kyle E. Cordova, Michael O'Keeffe & Omar M. Yaghi. Review: The chemistry and applications of metal-organic frameworks. Science 341 (2013) 6149.


Otros recursos
web-pages:
1. Magnetismo Molecular [http://www.molmag.de/
2. Crecimiento Cristalino: Growing crystals for X-ray structure determination [http://www.southampton.ac.uk/xray/links/crystalgrowth/grow1.htm]
3. Redes metal-orgánicas: Prof. Omar Yaghi [http://chem.berkeley.edu/faculty/yaghi/]
4. Aplicaciones energéticas de los materiales moleculares [http://www.cchem.berkeley.edu/co2efrc/]
5. FullProf Suite (software para el análisis de datos de difracción de polvo) https://www.ill.eu/sites/fullprof/
7. Solar Fuels Insitute SOFI: http://www.solar-fuels.org/
8. Joint Center for Artificial Photosynthesis JCAP: http://solarfuelshub.org/


9. Sistema de evaluación y calificación
Descripción
De acuerdo con lo recogido en la Memoria de Verificación del Master la evaluación de la asignatura se llevará a cabo de forma ponderada entre la evaluación continua (que será obligatoria) a lo largo del curso, realizada en las clases teóricas, las clases prácticas y los seminarios, , y la realización de las prácticas junto con la entrega del informe correspondiente.

La ponderación será la siguiente:
1. entrega de informes y prácticas 60%
2. evaluación continua 40%
Se establecerá un valor mínimo de 1/3 de la calificación máxima en la puntuación del informe de prácticas para considerar apta la calificación.

La evaluación continua de los alumnos se efectuará en base a las siguientes actividades evaluables a lo largo del curso: elaboración de la ficha resumen de los seminarios y participación activa del alumno en las clases teóricas y prácticas.

*ACLARACIÓN DE EVALUACIÓN CONTINUA: Se valorará la correcta realización de los informes de prácticas o de las actividades complementarias solicitadas (pruebas de ejecución), tanto en la exposición de los contenidos, como en el tratamiento de los datos experimentales.


Estrategia Evaluativa
TIPO DE PRUEBA COMPETENCIAS CRITERIOS PONDERACIÓN
Pruebas objetivas  [CB6], [CB7], [CB10], [CG2], [CG3], [CG4], [CE6], [CE7], [CE11]   Cuestionarios sobre conceptos básicos de los contenidos teóricos de la asignatura   5% 
Informes memorias de prácticas  [CB6], [CB7], [CB10], [CG2], [CG3], [CG4], [CE6], [CE7], [CE11]   Realización de memoria final del trabajo realizado en la asignatura (contenidos teóricos y prácticos).   65% 
Pruebas de ejecuciones de tareas reales y/o simuladas  [CB6], [CB7], [CB10], [CG2], [CG3], [CG4], [CE6], [CE7], [CE11]   Evaluacion continua de la realización de las prácticas de laboratorio    10% 
Escalas de actitudes  [CB6], [CB7], [CB10], [CG2], [CG3], [CG4], [CE6], [CE7], [CE11]   Evaluacion continua de la actitud del alumnado durante el desarrollo de las prácticas de laboratorio    10% 
Técnicas de observación  [CB6], [CB7], [CB10], [CG2], [CG3], [CG4], [CE6], [CE7], [CE11]   Evaluacion continua del grado de dominio de las diferentes técnicas utilizadas en las prácticas de laboratorio    10% 


10. Resultados de Aprendizaje
 Al terminar con éxito esta asignatura, los estudiantes serán capaces de:

1. Adquirir un conocimiento adecuado sobre la situación actual en el campo de la obtención y caracterización de materiales avanzados y valorar la interrelación entre las diferentes disciplinas científicas
2. Analizar la estructura de los materiales siendo capaz de solucionar problemas relacionados con la interacción entre la materia y la radiación en diferentes rangos de energía
3. Planificar y realizar experimentos científicos de forma independiente, observando su naturaleza y registrando de forma sistemática y fiable la información científica asociada.
4. Saber encontrar por sí mismos soluciones a problemas concretos en la obtención y caracterización de materiales utilizando bibliografía específica con una mínima supervisión.
5. Saber desenvolverse de forma independiente en un proyecto de investigación novedoso
6. Analizar, sintetizar, evaluar y describir información y datos científicos obtenidos de los resultados experimentales evaluando los órdenes de magnitud permitiendo la aplicación a nuevos problemas, utilizando sinergias y de soluciones conocidas.
7. Realizar informes científicos, sintetizando los resultados de experimentos y sus conclusiones más importantes.
8. Utilizar con destreza la instrumentación científica actual y conocer las tecnologías innovadoras así como dominar la expresión oral y escrita en lengua española, y también en lengua inglesa, para discutir conceptos, problemas y experimentos defendiendo con solidez y rigor científico sus argumentos.
9. Saber trabajar e integrarse en un equipo científico multidisciplinar, adquiriendo hábitos de comportamiento ético en laboratorios científicos y en aulas universitarias.
 


11. Cronograma / calendario de la asignatura
Descripción
 [En las guías docentes la planificación temporal de la programación sólo tiene la intención de establecer unos referentes u orientaciones para presentar la materia atendiendo a unos criterios cronológicos, sin embargo son solamente a título estimativo, de modo que el profesorado puede modificar – si así lo demanda el desarrollo de la materia – dicha planificación temporal . Es obvio recordar que la flexibilidad en la programación tiene unos límites que son aquellos que plantean el desarrollo de materias universitarias que no están sometidas a procesos de adaptación del currículo].  

Primer Cuatrimestre
SEMANA Temas Actividades de
enseñanza aprendizaje
Horas
de trabajo
presencial
Horas
de trabajo
autónomo
Total
Semana 1:  Obtención de materiales.      5.00   10.00   15 
Semana 2:  Caracterización estructural de los materiales      3.00   5.00   8 
Semana 3:  Caracterización de las propiedades en los materiales.       4.50   15.00   19.5 
Semana 4:  Caracterización de las propiedades en los materiales.      4.50   15.00   19.5 
Semana 5:  Prácticas de síntesis y caraterizacion estructural y de propiedades de los materiales      4.00   4.00   8 
Semana 6:  Prácticas de síntesis y caraterizacion estructural y de propiedades de los materiales      4.00   4.00   8 
Semana 7:  Prácticas de síntesis y caraterizacion estructural y de propiedades de los materiales      4.00   4.00   8 
Semana 8:  Prácticas de síntesis y caraterizacion estructural y de propiedades de los materiales      4.00   4.00   8 
Semana 9:  Prácticas de síntesis y caraterizacion estructural y de propiedades de los materiales      4.00   4.00   8 
Semana 10:  Prácticas de síntesis y caraterizacion estructural y de propiedades de los materiales      4.00   4.00   8 
Semana 11:  Prácticas de síntesis y caraterizacion estructural y de propiedades de los materiales      4.00   4.00   8 
Semana 12:  Prácticas de síntesis y caraterizacion estructural y de propiedades de los materiales      4.00   4.00   8 
Semana 13:  Prácticas de síntesis y caraterizacion estructural y de propiedades de los materiales      4.00   4.00   8 
Semana 14:  Prácticas de síntesis y caraterizacion estructural y de propiedades de los materiales      4.00   4.00   8 
Semana 15:  Prácticas de síntesis y caraterizacion estructural y de propiedades de los materiales      1.50   1.00   2.5 
Semanas 16 a 18:  Entrega y corrección de la memoria final de las actividades de la asignarura      1.50   4.00   5.5 
Total horas 60 90 150


Fecha de última modificación: 24-07-2017
Fecha de aprobación: 19-07-2017