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Academic Year/course: 2020/21

543 - Master's in Molecular Chemistry and Homogeneous Catalysis

60461 - Chemistry of advanced materials

Syllabus Information

Academic Year:
60461 - Chemistry of advanced materials
Faculty / School:
100 - Facultad de Ciencias
543 - Master's in Molecular Chemistry and Homogeneous Catalysis
Second semester
Subject Type:

1. General information

1.1. Aims of the course

The preparation of materials to meet technological demands of the society is an important area of work in which a Chemist should interrelate the synthetic and structural knowledge acquired in their previous training. The development of new materials is based on the knowledge of the relationship between chemical structure and physical properties associated with a particular application, as well as the knowledge of the synthetic strategies that allows obtaining the required material.

Therefore, it is pursued

  • To interrelate the chemical structure and the properties in the design of advanced materials.

  • To identify the specific synthetic methodologies of materials and how to approach their preparation and processing depending on the required optimal structure.

1.2. Context and importance of this course in the degree

The course is part of the optional module Horizons in Molecular Chemistry and Catalysis. It is a four-month teaching course given in the second semester of the academic year with a workload of 2 ECTS.

Because knowledge of the synthetic principles and of the molecular structure are key issues for preparing materials, the course aims to apply them to the field of materials. In this course, the specific synthetic methods for the preparation of chemicals conventionally used for materials are revised and how the structural design determines the synthetic methodology and the final processing of the material. Therefore, the course requires of the knowledge acquired in the compulsory courses of the Master and complements other optional curses such as Supramolecular Chemistry, Advanced Structural characterization techniques and is useful for some others like Chemistry on the border frontier with biology.          

1.3. Recommendations to take this course

It is advisable prior knowledge (bachelor's degree level in Chemistry) on Inorganic Chemistry and Organic Chemistry.  Basic knowledge on Materials Science is recommended.

2. Learning goals

2.1. Competences

  1. To design of materials with the appropriate molecular structure to meet specific properties.
  2. To be able to propose appropriate synthetic strategies as a function of the molecular or macromolecular structure of the material.
  3. Relate concepts of Organic and Inorganic Chemistry, Macromolecular Chemistry and Nanoscience in the design of advanced materials.
  4. To anticipate advanced applications for organic and inorganic materials.
  5. To be able to select characterization techniques for the study of the materials in both its synthetic process and structural or physical properties characterization.

2.2. Learning goals

  1. To recognize advanced materials of current interest of both organic and inorganic nature.
  2. To identify the involvement of Chemistry in the development of advanced materials.
  3. To know the basics of rational design of these materials.
  4. To apply novel chemical principles to the synthesis and preparation of advanced materials.
  5. To evaluate the most suitable techniques for the preparation and characterization of advanced materials.

2.3. Importance of learning goals

Technological development implies a demand for new materials. This demand requires of an interdisciplinary response that implies adequate structural design and a viable synthesis of these new materials. This course aims to raise awareness of the importance of chemistry in this process From the results of this course, starting from significant examples, students will expand their knowledge of materials while will implement previous skills and training either acquired in the degree or compulsory courses of the master, to address problems related to the design and development of advanced materials.

3. Assessment (1st and 2nd call)

3.1. Assessment tasks (description of tasks, marking system and assessment criteria)

1.  The ongoing assessment of the course will be based on the following activities

A1.- Preparation, presentation and defense of a practical case based on a scientific paper or a specific topic. The critical discussion/presentation will be taken into account.  Rated as 30% of the final mark

A2.- Written test based on theory questions.  Rated as 70% of the final mark 

2.  For those students that did not pass the ongoing assessment or wish to increase their markit will be a global exam during the official calls in February and September. The assessment will consist of a written test based on theory questions, problems and case analysis.  Also, the preparation, presentation and defense of a practical case will be required.  Final mark will be calculated as follows:

70% of the written mark + 30% of the practical case

Students with a score equal to or greater than 5 out of 10 in A2 activity in the ongoing assessment can maintain their qualification for the global examination both in June or September. 

The number of official examination calls per registration and their use will be subjected to the statements of the Regulation of Permanence in Master Studies and the Regulation of the Learning Assessment ( The latest document will also regulate the general design and scoring criteria of the assessment activities, as well as the exam schedules and timetable for the post-examination review.

4. Methodology, learning tasks, syllabus and resources

4.1. Methodological overview

The methodology followed in this course includes lectures, practice sessions (problem-based) and seminars.

The active participation of the student will be promoted with a critical analysis of the theoretical contents, in particular, by proposing problems and practical cases. 

The student must prepare a case study that will by supervised by the lecturer. This activity will imply the search of the appropriate bibliography, preparation, presentation and/or defense of the project.

The lecture notes used in class will be available.

4.2. Learning tasks

The course includes the following learning tasks: 

  • 1.  Participatory lectures (1.5 ECTS).
  • 2.  Practice sessions (0.4 ECTS).
  • 3.  Supervised project (0.1 ECTS).
  • 4.  Tutorials.

Teaching and assessment activities will be carried out in the classroom with all students in person unless, due to the health situation, the provisions issued by the competent authorities and by the University of Zaragoza arrange to carry them out by telematics means. If the number of enrolled students exceeds the established capacity of the classroom, the teaching will follow the guidelines of the Faculty of Sciences and/or the University of Zaragoza. Tutorial activity will be carried out mainly in remote using on-line tools.

4.3. Syllabus

The course will address the following topics:

Section I. General Aspects

Topic 1.  Introduction to advanced materials

  • Definition and classes of materials. Molecular design of materials. From the molecule to the material. Basic experimental techniques for the characterization of materials: General aspects.

Section II. Synthesis of advanced materials. Examples of applications. 

Topic 2. Fundamentals of the synthesis of macromolecules

  • Macromolecular chemistry. Conventional polymerization techniques. Living polymers. Fundamentals of macromolecular engineering.  Controlled radical polymerization: ATRP and RAFT. Ring opening polymerization and enzymatic polymerization: development of biodegradable polymers and from natural resources.

Topic 3. Design and functionalization of macromolecules

  • Design of copolymers: control of topology and composition. Hyperbranched macromolecules. Dendrimers. Functionalization of macromolecules. Development of advanced polymers.

Topic 4. Development of nanoparticles: inorganic, organic and hybrid nanoparticles

  • Types of nanoparticles and properties. Synthesis of nanoparticles. Functionalization of nanoparticles and applications.

Topic 5. Porous materials

  • Microporous, mesoporous and macroporous materials. Zeolites and other porous materials. Mesoporous and macroporous materials. Metal-organic frameworks (MOFs). Applications.

4.4. Course planning and calendar

Further information concerning the timetable, classroom, assessment dates and other details regarding this course, will be provided on the first day of class or please refer to the Faculty of Science website

The submission date for the supervised project's presentations will be announced in advance.

Students will be provided with different scholar material either at reprography or through the University's virtual platform

The information about schedules, calendars and exams is available at the websites of the Sciences Faculty,, and the Master,

Curso Académico: 2020/21

543 - Máster Universitario en Química Molecular y Catálisis Homogénea

60461 - Química de materiales avanzados

Información del Plan Docente

Año académico:
60461 - Química de materiales avanzados
Centro académico:
100 - Facultad de Ciencias
543 - Máster Universitario en Química Molecular y Catálisis Homogénea
Periodo de impartición:
Segundo semestre
Clase de asignatura:

1. Información Básica

1.1. Objetivos de la asignatura

La preparación de materiales que respondan a las diferentes demandas tecnológicas de la sociedad es una área de trabajo importante en las que el profesional de la Química debe interrelacionar los conocimientos sintéticos y estructurales que ha adquirido en su formación previa. El desarrollo de nuevos materiales se basa en conocimientos de la relación entre la estructura química y las propiedades físicas asociadas a una determinada aplicación, así como en el conocimiento de las estrategias sintéticas que permite la obtención del material diseñado.

Por ello, se persigue

  • Que el estudiante interrelacione estructura química y propiedades en el diseño de materiales avanzados.

  • Que el estudiante conozca metodologías sintéticas propias de materiales y cómo plantear la preparación y procesado en función de la estructura óptima a conseguir.

1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

La asignatura se enmarca dentro del Módulo optativo Horizontes en Química Molecular y Catálisis. Es una asignatura cuatrimestral optativa con una carga lectiva de 2 ECTS que se imparte en el segundo cuatrimestre.

Como los conocimientos sintéticos y de la estructura molecular son clave en la preparación de materiales, se pretende aplicar estos al campo de materiales. En esta asignatura se repasarán métodos sintéticos propios de compuestos químicos empleados convencionalmente como materiales, a la par que se incidirá en cómo el diseño estructural condiciona la metodología sintética, así como el método preparativo final del material (procesado).  Por lo tanto, necesita de los conocimientos adquiridos en las asignaturas obligatorias y se complementa con otras asignaturas optativas como la Química Supramolecular y Técnicas de Caracterización Estructural Avanzada, y es útil para otras como Química en la Frontera con la Biología.

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura

Es recomendable conocimientos previos (nivel Grado o Licenciatura, prioritariamente en Química) de Química Inorgánica y Química Orgánica. Se recomienda conocimientos básicos de Ciencia de Materiales.

2. Competencias y resultados de aprendizaje

2.1. Competencias

  1. Diseñar materiales con estructura molecular adecuada para responder a propiedades específicas
  2. Proponer rutas sintéticas apropiadas en función de la estructura molecular o macromolecular del material
  3. Relacionar conceptos de Química Orgánica e Inorgánica, Química Macromolecular y de Nanociencia en el diseño avanzado de materiales
  4. Predecir aplicaciones avanzadas de materiales orgánicos e inorgánicos.
  5. Proponer técnicas de caracterización para estudiar materiales, tanto en su proceso sintético como propiedades estructurales o físicas

2.2. Resultados de aprendizaje

  1. Conocer materiales avanzados de interés actual, tanto de naturaleza orgánica como inorgánica.
  2. Identificar la implicación de la Química en el desarrollo actual de materiales avanzados.
  3. Conocer los fundamentos del diseño racional de estos materiales.
  4. Aplicar principios químicos novedosos a la síntesis y preparación de materiales avanzados.
  5. Evaluar las técnicas más adecuadas para la preparación y caracterización de materiales avanzados.

2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

El desarrollo tecnológico lleva implícito una demanda de nuevos materiales. A esta demanda hay que dar una respuesta interdisciplinar que pasa por un diseño estructural adecuado y una síntesis viable de estos nuevos materiales. En esta asignatura se pretende concienciar de la importancia de la Química en este proceso. De los resultados de esta asignatura, a partir de ejemplos significativos, el estudiante ampliará su conocimiento sobre materiales a la vez que pondrá en práctica buena parte de conocimientos y habilidades de su formación previa, o de asignaturas obligatorias del máster, para abordar problemas relacionados con el diseño y preparación de materiales avanzados.

3. Evaluación

3.1. Tipo de pruebas y su valor sobre la nota final y criterios de evaluación para cada prueba

1.  La evaluación continua de esta asignatura está basada en las siguientes actividades, con la ponderación final que se indica:

A1.- Realización, presentación y defensa de un trabajo basado en un artículo científico o en una temática específica relacionada con los materiales avanzados. Se valorará la discusión crítica del trabajo (30 %)

A2.- Prueba escrita de la asignatura basada, principalmente, en cuestiones teórico-prácticas (70 %).

2.  Para aquellos estudiantes que no hubieran superado la asignatura o desearan mejorar su calificación se realizará una prueba global en la convocatoria de junio o septiembre. Esta prueba consistirá en un examen  escrito basado en cuestiones teórico-prácticas, problemas o casos prácticos. Además, será necesario la realización, presentación y discusión de un trabajo. La ponderación de cada una de estas partes será:

70 % nota de la prueba escrita global + 30 % del trabajo realizado

No obstante, aquellos alumnos que hubieran obtenido una calificación igual o superior a 5 en la actividad A2 (durante la evaluación continua), pueden mantener su calificación para la evaluación global de junio o septiembre.

El número de convocatorias oficiales de examen a las que la matrícula da derecho (2 por matrícula) así como el consumo de dichas convocatorias se ajustará a la Normativa de Permanencia en Estudios de Máster y al Reglamento de Normas de Evaluación del Aprendizaje ( A este último reglamento, también se ajustarán los criterios generales de diseño de las pruebas y sistema de calificación, y de acuerdo a la misma se hará público el horario, lugar y fecha en que se celebrará la revisión al publicar las calificaciones.

4. Metodología, actividades de aprendizaje, programa y recursos

4.1. Presentación metodológica general

El proceso de aprendizaje que se ha diseñado para esta asignatura se basa en

  • Clases expositivo-participativas (1.5 ECTS).
  • Clases de problemas y seminarios (0.5 ECTS).

En todas ellas se promoverá que el alumno tenga una participación activa en aula, con discusión crítica de los conceptos teóricos y, fundamentalmente, de los problemas y casos prácticos planteados. En los trabajos dirigidos contará con la tutela del profesorado implicado, si bien la búsqueda bibliográfica, elaboración, presentación y/o defensa será responsabilidad del estudiante.

El material utilizado en clase estará disponible para en estudiante.

4.2. Actividades de aprendizaje

El programa que se ofrece al estudiante para ayudarle a lograr los resultados previstos comprende las siguientes actividades

  • Clases magistrales en aula con participación activa del estudiante (1.5 ECTS)
  • Resolución de problemas o casos prácticos (0.4 ECTS)
  • Trabajos tutelados (0.1 ECTS)
  • Tutorías

Las actividades docentes y de evaluación se desarrollarán de modo presencial salvo que, debido a la situación sanitaria, las disposiciones emitidas por las autoridades competentes y por la Universidad de Zaragoza dispongan realizarlas de forma telemática. Si el número de las/os estudiantes matriculadas/os supera el aforo establecido del aula la impartición de la docencia seguirá las directrices de la Facultad de Ciencias y/o de la Universidad de Zaragoza. La actividad tutorial se realizará preferentemente a distancia.

4.3. Programa

Todas las actividades previstas están basadas en el siguiente programa:

I. Conceptos generales

  • Tema 1. Introducción a los materiales avanzados

Concepto y tipos de materiales. Diseño molecular de materiales. De la molécula al material.

Técnicas experimentales relevantes para la caracterización de materiales: aspectos generales.


II- Desarrollo sintético de materiales avanzados. Ejemplos de aplicaciones

  • Tema 2. Bases sintéticas de macromoléculas

Química Macromolecular. Repaso de técnicas convencionales de polimerización. Polímeros vivos. Bases sintéticas de ingeniería macromolecular. Polimerizaciones controladas radicalarias: RAFT y ATRP. Polimerización por apertura de anillo y polimerización enzimática: aplicación al desarrollo de polímeros biodegradables y basados en fuentes renovables.

  • Tema 3. Diseño y funcionalización de macromoléculas

Diseño de copolímeros: control de la topología y composición. Macromoléculas hiperramificadas. Dendrímeros, Funcionalización de macromoléculas. Aplicación al desarrollo de polímeros avanzados.

  • Tema 4. Desarrollo de nanopartículas: inorgánicas, orgánicas e híbridas

Tipos de nanopartículas y propiedades. Métodos preparativos de nanopartículas. Funcionalización de nanopartículas y aplicaciones.

  • Tema 5. Materiales porosos

Materiales microporosos, mesoporosos y macroporosos. Zeolitas y otros materiales porosos. Materiales mesoporosos y macroporosos. Metal-Organic Frameworks (MOFs). Aplicaciones.

4.4. Planificación de las actividades de aprendizaje y calendario de fechas clave

Los horarios de la asignatura y fechas de exámenes se publican en la página web de la Facultad de Ciencias ( La presentación de trabajos se realizará de acuerdo al calendario que se anunciará oportunamente.

En reprografía y/o a través del Anillo Digital Docente se proporcionará al alumno diverso material docente preparado por los profesores de la asignatura (

Toda la información sobre horarios, calendario y exámenes se publica en la web de la Facultad de Ciencias:, y en la web del Máster: