DATOS IDENTIFICATIVOS 2014_15
Asignatura (*) NANOCIENCIA Y NANOTECNOLOGÍA Código 20705103
Titulación
Nanociencia, Materiales y Procesos: Tecnologia Química de Frontera (2013)
Ciclo
Descriptores Cr.totales Tipo Curso Periodo
5 Obligatoria Primer AN
Lengua de impartición
Anglès
Departamento Enginyeria Química
Química Analítica i Química Orgànica
Química Física i Inorgànica
Coordinador/a
RIUS FERRÚS, FRANCISCO JAVIER
Correo-e f.diaz@urv.cat
fxavier.rius@urv.cat
ciara.osullivan@urv.cat
Profesores/as
DÍAZ GONZÁLEZ, FRANCISCO MANUEL
RIUS FERRÚS, FRANCISCO JAVIER
O'SULLIVAN ., CIARA
Web
Descripción general e información relevante El objetivo general de la asignatura es introducir los conceptos básicos de la Nanociencia y Nanotecnología. Se introducen, en primer lugar, los principios científicos que explican la aparición de las nuevas propiedades que muestran las nanoestructuras y los nanomateriales. Se estudian a continuación los procesos de diseño y obtención de nanoestructuras, su fabricación, procesado y modificación. Se describen seguidamente las principales técnicas de caracterización de los materiales nanoestructurados desarrollados. A continuación se estudian las distintas propiedades físicas y bioquímicas a escala nanoscópica y las principales aplicaciones de los materiales y sistemas nanoestructurados en el campo de la ciencia y la ingeniería (medicina, energía, catálisis, tejidos, diseño de producto y proceso de vida). Finalmente se expone el impacto social de la Nanotecnología y las perspectivas de futuro.

Competencias
Tipo A Código Competencias Específicas
 A1.1 A1.1. Destacar en el estudio y conocimiento del ámbito de investigación elegido: evaluar la importancia científico-técnica, el potencial tecnológico y la viabilidad de la nanociencia, de los materiales, de su diseño, su preparación, propiedades, procesos y desarrollos, técnicas y aplicaciones.
 A1.5 A1.5. Formular, desarrollar y aplicar materiales, productos y dispositivos que incorporen nanoestructuras.
 A2.2 A2.2. Evaluar críticamente los resultados de investigación, propia o ajena en el campo de la nanotecnología, materiales y diseño de producto y proceso.
 A2.3 A2.3. Asesorar en asuntos de nanociencia, materiales y tecnología química legal, económica y financiera relacionada con la aplicación de los resultados de investigación a los ámbitos industriales.
 A2.4 A2.4 Sensibilización en temas medioambientales y sociales relacionados con la nanociencia, los materiales y en el campo general de la tecnología química.
Tipo B Código Competencias Transversales
 B4.1 B4.1. Aprender de forma continua.
 B4.2 B4.2. Aprender de forma autónoma y con iniciativa.
 B5.1 B5.1. Trabajar de forma autónoma con responsabilidad e iniciativa, en un contexto de investigación e innovación.
 B5.3 B5.3. Aplicar pensamiento crítico, lógico y creativo, en un contexto de investigación e innovación.
Tipo C Código Competencias Nucleares
 C1.1 Dominar en un nivel intermedio una lengua extranjera, preferentemente el inglés.
 C1.3 Gestionar la información y el conocimiento.

Resultados de aprendizaje
Tipo A Código Resultados de aprendizaje
 A1.1 Entiende e identifica los métodos de fabricación y procesado, estabilización y funcionalización de los materiales.
Formula el conocimiento general de los principales materiales relevantes en el campo de la Nanotecnología.
Reconoce los principios físicos que dan lugar a las propiedades relacionadas con el tamaño de las nanoestructuras.
 A1.5 Diseña y elabora productos que contienen nanoestructuras como elementos diferenciales de su composición.
 A2.2 Formula un conocimiento general de las técnicas más importantes de caracterización de las nanoestructuras.
 A2.3 Asesora en asuntos de Nanociencia e ingeniería legal, económica y financiera relacionados con la aplicación de los resultados de investigación a los ámbitos industriales.
 A2.4 Demuestra que ha adquirido una visión general de los campos principales de aplicación de los nanomateriales, enfatizando aquellas que en la actualidad tienen un mayor impacto social: nanobiotecnología, nanomedicina, nanoelectrónica, nanoenergía, entre otros.
Tipo B Código Resultados de aprendizaje
 B4.1 Adopta autónomamente las estrategias de aprendizaje en cada situación.
Establece sus propios objetivos de aprendizaje.
 B4.2 Formula preguntas adecuadas para resolver las dudas o cuestiones abiertas, y tiene criterio en la búsqueda de la información.
Selecciona un procedimiento de entre los que le propone el profesor.
 B5.1 Analiza sus limitaciones y posibilidades para desarrollar su tarea o trabajo.
Decide como gestiona y organiza el trabajo y el tiempo que necesita para llevar a cabo una tarea a partir de una planificación orientativa.
Decide como gestiona y organiza el trabajo y el tiempo.
Reflexiona sobre su proceso de aprendizaje y sus necesidades de aprendizaje.
 B5.3 Sigue un método lógico para identificar las causas de un problema.
Tipo C Código Resultados de aprendizaje
 C1.1 Expresa opiniones sobre temas abstractos o culturales de forma limitada.
Explica y justifica brevemente sus opiniones y proyectos.
Comprende instrucciones sobre clases o tareas asignadas por los profesores.
Comprende información y artículos de carácter rutinario.
Extrae el sentido general de los textos que contienen información no rutinaria dentro de un ámbito conocido.
Escribe carta o toma notas sobre asuntos preisibles y contenidos.
 C1.3 Localiza y accede a la información de manera eficaz y eficiente.
Avalua ciríticamente la información y sus fuentes y la incorpora a la propia base de conocimientos y a su sistema de valores.
Utiliza la informaicón comprendiendo las implicaciones económicas, legales, sociales y éticas del acceso a la información y a su uso.
Reflexiona, revisa y avalua el proceso de gestión de la información.

Contenidos
tema Subtema
Tema 1. Nanomateriales vs materiales macroscópicos. Técnicas ‘bottom-up’ y ‘top-down’. Tipos de nanoestructuras: cero-dimensionales: nano-partículas, puntos cuánticos. Monodimensionales: Nanotubos, nanohilos, nanoalambres. Bidimensionales: capas delgadas, capas autoensambladas, membranas nanoporosas, multicapas. Nanomateriales híbridos. Efectos de la nanoescala en las propiedades (electrónicas, magnéticas, cuánticas, catalíticas,...) de los materiales. Repercusiones a procesos de ingenieria y diseño de productos.
Tema 2. Nanoquímica. Estructura molecular y energía. Fundamentos de los efectos cuánticos. Reactividad. Química supramolecular. Naturaleza de las interacciones supramoleculares. Reconocimiento molecular y receptores moleculares. Espintrónica: válvulas de espín. Electrónica molecular: semiconductores orgánicos, interruptores moleculares e interconectores.
Tema 3. Nanofísica: Nanoelectrónica. Dispositivos nanoelectrónicos semiconductores. Nanomecá-nica. Propiedades mecánicas fundamentales: elásticas, térmicas y cinéticas de los sistemas físicos en escala nanométrica. Nanotribología (fricción, desgaste y contacto mecánico a la nanoescala). Sistemas nanoelectromecánicos (NEMS). Nanofluídica. Nanodispositivos. Nano-óptica: Detección de luz en nanoestructuras: SNOM. Óptica de pozos e hilos cuánticos. Nanoestructuras periódicas.
Tema 4. Nanobiotecnología y sistemas biológicos nanoestructurados. Nanomanipulación: AFM y pinzas ópticas. Micro y nanoarrays. Nanopartículas bio y dendrímeros.
Tema 5. Técnicas de nanofabricación. Métodos químicos. Crecimiento de capas mediante métodos físicos. Técnicas de nanoestructuración top-down. Técnicas de nanoestructuración bottom-up. Técnicas de patronaje.

Tema 6. Técnicas de caracterización de nanomateriales. Espectroscopías. Microscopias: electrónica, de proximidad y otros. Análisis de superficie. Técnicas complementarias.
Tema 7. Nanomateriales y energía. Catálisis y reconocimiento molecular: Enzimas sintéticas (sinzimas), procesos heterogéneos. Nanomateriales para baterías y supercondensadores. Pilas de combustible. Células solares.
Tema 8. Nanomateriales y medicina. Ingeniería de tejidos: polímeros funcionales, nanocomposites polímero / inorgánico, nanomateriales bioactivos, esqueletos nanoestructurados. Materiales inteligentes autoreparables. Diseño de productos para una dosificación controlada, targeting terapéutico /implantes /ingenieria metabólica.
Tema 9. Aplicación de la Nanobiotecnología al diagnóstico y a la terapia. Teragnosis. Biosensores. Lab-on-a-chip. Mejora del contraste en MRI. Suministro de fármacos mediante nanopartículas y dendrímeros. Tráfico intracelular.

Tema 10. Impacto social de la Nanotecnología. Perspectivas de futuro. Biocompatibilidad y toxicidad. Medio ambiente.

Planificación
Metodologías  ::  Pruebas
  Competencias (*) Horas en clase
Horas fuera de clase
(**) Horas totales
Actividades introductorias
C1.1
1 0.5 1.5
Sesión magistral
A1.1
A1.5
B5.1
37 37 74
Seminarios
A2.4
B4.1
B4.2
3 9 12
Trabajos
A1.1
A1.5
A2.3
B4.1
B5.1
C1.1
7 14 21
Atención personalizada
3 1.5 4.5
 
Pruebas mixtas
A2.2
A2.3
A2.4
B4.2
B5.3
C1.3
6 6 12
 
(*) En el caso de docencia no presencial, serán las horas de trabajo con soporte virtual del profesor.
(**) Los datos que aparecen en la tabla de planificación son de carácter orientativo, considerando la heterogeneidad de los alumnos

Metodologías
Metodologías
  descripción
Actividades introductorias Actividades encaminadas a tomar contacto y a recoger información de los estudiantes. Presentación de la asignatura.
Sesión magistral Exposición de los contenidos de la assignatura.
Seminarios Trabajo en profundidad de un tema (monográfico). Ampliación y relación de los contenidos dados en las sesiones magistrales con el quehacer profesional.
Trabajos Trabajos que realiza el estudiante.
Atención personalizada Tiempo que cada profesor tiene reservado para atender y resolver dudas a los estudiantes.

Atención personalizada
descripción
Ciara O'Sullivan ICREA Research Professor Nanobiotechnology & Bioanalysis Group, Department of Chemical Engineering, Universitat Rovira i Virgili, Avinguda Països Catalans, 26 Tarragona 43007 Spain Tel: 0034977558740/0034977240312 Fax: 0034977559667/0034977559721 Professor Dr. F. Diaz ICREA Academia FiCMA (Physics and Crystallography of Materials) Campus Sescelades UNIVERSITY ROVIRA i VIRGILI (URV) C/Marcel·lí Domingo, 1 43007 Tarragona (Spain) Office: +34977559517 http://www.urv.cat/dquimfi/ficma/ca/index.html Dr. F. Xavier Rius Professor of Analytical Chemistry UNIVERSITAT ROVIRA I VIRGILI Department of Analytical Chemistry and Organic Chemistry c/Marcel•lí Domingo s/n 43007 Tarragona SPAIN Tel. +34 977 559 562 Fax +34 977 558 446 http://www.quimica.urv.cat/quimio/nanosensors

Evaluación
Metodologías Competencias descripción Peso        
Trabajos
A1.1
A1.5
A2.3
B4.1
B5.1
C1.1
Trabajos individuales o en grupo 40-50%
Pruebas mixtas
A2.2
A2.3
A2.4
B4.2
B5.3
C1.3
Se realizarán pruebas mixtas para evaluar el nivel de competencias alcanzadas por el alumno. Serán pruebas de desarrollo o bien pruebas más cortas que pueden ser de tipo test. 50-60%
Otros  
 
Otros comentarios y segunda convocatoria

En la segunda convocatoria se evaluarán las pruebas objetivas tipo test. Las calificaciones obtenidas durante el curso sobre trabajos y presentaciones se mantendrán.

Durante las pruebas evaluativas, los teléfonos móviles, tablets y otros aparatos electónicos que no sean expresamente autorizados para la prueba,deben estar apagados y fuera de la vista.


Fuentes de información

Básica Charles P. Poole, Frank J. Owens Hoboken, Introduction to nanotechnology , Wiley , 2003
Geoffrey A. Ozin and André C. Arsenault , Nanochemistry: a chemical approach to nanomaterials , RSC Publishing, 2005
Christof M. Niemeyer and Chad A. Mirkin Weinheim (eds.) , Nanobiotechnology: concepts, applications and perspectives , Wiley-VCH, 2004
Barbara Karn et al. (eds.) , Nanotechnology and the environment: applications and implications , Oxford University Press, 2004
, Encyclopedia of nanoscience and nanotechnology , ,
Huck Wilhelm T. S., Nanoscale Assembly Techniques. , Springer-Verlag New York, LLC, 2005
Edward L. Wolf, Nanophysics and Nanotechnology: An Introduction to Modern Concepts in Nanoscience , Wiley , 2004
Michael Kohler, Wolfgang Fritzsche, Nanotechnology: An Introduction to Nanostructuring Techniques, Wiley-VCH, 2004
Robert A. Freitas Jr., Nanomedicine, Vol. IIA: Biocompatibility , Landes Biosciences, 2003
Robert A. Freitas Jr. , Nanomedicine: Basic Capabilities, Vol. 1, Landes Biosciences , 1999

Complementaria

Recomendaciones


(*)La Guía docente es el documento donde se visualiza la propuesta académica de la URV. Este documento es público y no es modificable, excepto en casos excepcionales revisados por el órgano competente o debidamente revisado de acuerdo la normativa vigente.