Laboratorio II: Síntesis y caracterización de Materiales Avanzados
(Curso Académico 2022 - 2023)

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• 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 - Saber utilizar la instrumentación astrofísica actual (tanto en observatorios terrestres como espaciales) especialmente aquélla que usa la tecnología más innovadora y conocer los fundamentos de la tecnología utilizada

• 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

• 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

• CX15 - Comprender el estado de sistemas degenerados y de sistemas alejados del equilibrio
• CX18 - Aplicar conocimientos físicos y técnicos para extraer información experimental de sistemas físicos en los laboratorios.

CONTENIDOS TEÓRICOS:

1.- Obtención de materiales.
- Materiales mono y policristalinos: Reacción en estado sólido. Técnicas de gel.
- Materiales vítreos y nanoestructurados. Técnicas de fundido, sol-gel y solvotermal. 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 energías 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 profesorado.

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).

Búsqueda y análisis bibliográfico en artículos especializados en inglés así como impartición de seminarios en inglés

- Enseñanza expositiva: se desarrollarán los contenidos teóricos indicados en los epígrafes de la asignatura
- Prácticas de laboratorio: se trabajarán las distintas técnicas de síntesis y caraterización de los materiales y se analizarán 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 una memoria final del trabajo realizado en la asignatura (contenidos teóricos y prácticos).

Actividades formativas	Horas presenciales	Horas de trabajo autónomo	Total horas	Relación con competencias
Clases teóricas	17,00	0,00	17,0	[CX18], [CX15], [CB10], [CB7], [CB6], [CG4], [CG3], [CG2], [CE11], [CE7], [CE6]
Clases prácticas (aula / sala de demostraciones / prácticas laboratorio)	43,00	0,00	43,0	[CX18], [CX15], [CB10], [CB7], [CB6], [CG4], [CG3], [CG2], [CE11], [CE7], [CE6]
Realización de trabajos (individual/grupal)	0,00	15,00	15,0	[CX18], [CX15], [CB10], [CB7], [CB6], [CG4], [CG3], [CG2], [CE11], [CE7], [CE6]
Asistencia a tutorías	5,00	0,00	5,0	[CX18], [CX15], [CB10], [CB7], [CB6], [CG4], [CG3], [CG2], [CE11], [CE7], [CE6]
Estudio/preparación de Clases	0,00	70,00	70,0	[CX18], [CX15], [CB10], [CB7], [CB6], [CG4], [CG3], [CG2], [CE11], [CE7], [CE6]
Total horas
Total ECTS

P.C. Becker, N. A. Olsson, J.R. Simpson, “Erbium-Doped Fiber Amplifiers: Fundamentals and Technology”, Ed. Academic Press, (1999).
 
J. García-Solé, L.E. Bausá, D. Jaque, “An introduction to the Optical Spectroscopy of Inorganic solids” Ed. Wiley (2005).
 
C.J. Brinker, G.W. Scherer, Sol-Gel Science: The Physics and Chemistry of Sol- Gel Processing, Academic, San Diego
(1990).
 

-(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).
4. Yuhuan Xu. North-Holland. Ferroelectric Materials and Their Applications. (1991).
5. Dielectric Phenomena in Solids. Kwan Chi Kao. Elsevier Academic Press (2004).
 
-(Aplicaciones a energías renovables: Fotosíntesis Artificial):
6. Nocera, D.G., Accounts of Chemical Research, 45 (2012) 767.
7. Y. Tachibana, L. Vayssieres and J. R. Durrant, Nature Photonics, 6 (2012) 511
8. 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):
9. Oliver Kahn, Molecular Magnetism, VCH, New York (1993).
10. Gautam R. Desiraju, Jagadassse J,. Vittal & Arunachalam Ramanan, Crystal Engineering: A textbook, World Scientific (2011).
11. Hiroyasu Furukawa, Kyle E. Cordova, Michael O'Keeffe & Omar M. Yaghi. Review: The chemistry and applications of metal-organic frameworks. Science 341 (2013) 6149.
12. Gautam R. Desiraju, Crystal Design: Structure and Function, Wiley (2003).

Recursos web:
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/

La evaluación de la asignatura se llevará a cabo de forma ponderada mediante actividades de evaluación continua (que será obligatoria) a lo largo del curso, que contendrán: clases teóricas, clases prácticas, seminarios y la realización de las prácticas junto con la entrega de los informes correspondientes.

La ponderación será la siguiente:
1. Entrega de informes y prácticas 50%
2. Evaluación continua 50%
Se establecerá un valor mínimo de 1/3 de la calificación máxima (10) en la puntuación del informe de prácticas para considerar apta la calificación.

La evaluación continua del alumnado 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 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.

La primera convocatoria en la modalidad de evaluación continua de la asignatura quedará agotada desde el momento en que el/la estudiante se haya presentado a un conjunto de actividades tal que su cómputo conjunto sobre la calificación global de la asignatura sea igual o superior al 50%. Para la segunda convocatoria se mantendrá la modalidad de evaluación continua.

Tipo de prueba	Competencias	Criterios	Ponderación
Pruebas objetivas	[CX18], [CX15], [CB10], [CB7], [CB6], [CG4], [CG3], [CG2], [CE11], [CE7], [CE6]	Evaluación continua. Cuestionarios sobre conceptos básicos de los contenidos teóricos de la asignatura	10,00 %
Informes memorias de prácticas	[CX18], [CX15], [CB10], [CB7], [CB6], [CG4], [CG3], [CG2], [CE11], [CE7], [CE6]	Realización de memoria final del trabajo llevado a cabo en la asignatura (contenidos teóricos y prácticos).	50,00 %
Pruebas de ejecuciones de tareas reales y/o simuladas	[CX18], [CX15], [CB10], [CB7], [CB6], [CG4], [CG3], [CG2], [CE11], [CE7], [CE6]	Evaluacion continua de la realización de las prácticas de laboratorio	20,00 %
Escalas de actitudes	[CB7], [CG4], [CG3], [CG2], [CE11], [CE7], [CE6]	Evaluacion continua de la actitud del alumnado durante el desarrollo de las prácticas de laboratorio	10,00 %
Técnicas de observación	[CB7], [CG4], [CG3], [CG2], [CE11], [CE7], [CE6]	Evaluacion continua del grado de dominio de las diferentes técnicas utilizadas en las prácticas de laboratorio	10,00 %

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, por lo que es solamente a título estimativo. El profesorado puede modificar ––si así lo demandara el desarrollo de la materia–– la 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.

Semana	Temas	Actividades de enseñanza aprendizaje	Horas de trabajo presencial	Horas de trabajo autónomo	Total
Semana 1:	Obtención de materiales.		4.00	9.00	13.00
Semana 2:	Caracterización estructural de los materiales		4.00	4.00	8.00
Semana 3:	Caracterización de las propiedades en los materiales.		4.00	14.00	18.00
Semana 4:	Caracterización de las propiedades en los materiales.		4.00	14.00	18.00
Semana 5:	Prácticas de síntesis y caraterizacion estructural y de propiedades de los materiales		4.00	4.00	8.00
Semana 6:	Prácticas de síntesis y caraterizacion estructural y de propiedades de los materiales		4.00	4.00	8.00
Semana 7:	Prácticas de síntesis y caraterizacion estructural y de propiedades de los materiales		4.00	4.00	8.00
Semana 8:	Prácticas de síntesis y caraterizacion estructural y de propiedades de los materiales		4.00	4.00	8.00
Semana 9:	Prácticas de síntesis y caraterizacion estructural y de propiedades de los materiales		4.00	4.00	8.00
Semana 10:	Prácticas de síntesis y caraterizacion estructural y de propiedades de los materiales		4.00	4.00	8.00
Semana 11:	Prácticas de síntesis y caraterizacion estructural y de propiedades de los materiales		4.00	4.00	8.00
Semana 12:	Prácticas de síntesis y caraterizacion estructural y de propiedades de los materiales		4.00	4.00	8.00
Semana 13:	Prácticas de síntesis y caraterizacion estructural y de propiedades de los materiales		4.00	4.00	8.00
Semana 14:	Prácticas de síntesis y caraterizacion estructural y de propiedades de los materiales		4.00	4.00	8.00
Semana 15:	Ssmanas 15 y 16: Entrega y corrección de la memoria final de las actividades de la asignarura		4.00	4.00	8.00
Semana 16 a 18:			5.00	0.00	5.00
Total			65.00	85.00	150.00