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Academic Year/course: 2023/24

60038 - Nanoscience and nanotechnology


Syllabus Information

Academic year:
2023/24
Subject:
60038 - Nanoscience and nanotechnology
Faculty / School:
100 - Facultad de Ciencias
Degree:
538 - Master's in Physics and Physical Technologies
589 - Master's in Physics and Physical Technologies
ECTS:
5.0
Year:
1
Semester:
Second semester
Subject type:
Optional
Module:
---

1. General information

The main objective of this subject is to help the student learn how systems with nanometric dimensions can be prepared by physical methods, in addition to the most common techniques for the characterization of nanomaterials. For this purpose, state-of-the-art equipment belonging to the University of Zaragoza and the Institute of Nanoscience and Materials of Aragon will be used.

 

These approaches and objectives are aligned with the Sustainable Development Goals (SDGs) of the United Nations Agenda 2030 (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/), to the extent that acquisition of the learning results of the subject will contribute to the achievement of goals 3, 4, 5, 7 and 9.

2. Learning results

  • Maturity to distinguish between the different approaches, tools and techniques used in nanoscience and nanotechnology.
  • Describe different applications in each of the different fields of nanotechnology.
  • Differences between different methods of growth, fabrication and characterization of nanosystems.
  • Name the most important research topics in nanoscience.
  • Explain the different steps required for each application in terms of preparation and fabrication of nanosystems as well as their characterization.
  • Calculate the interaction between an AFM tip and a surface.
  • Evaluate the X-ray reflectivity of a film as a function of its thickness and roughness.
  • Calculate the tunnel current between an STM tip and a surface.
  • Estimate the growth rate of a material in the FEBID technique.
  • Calculate the response of a magnetic biosensor.

3. Syllabus

  • Block 1: Introduction: Basic concepts of nanoscience and nanotechnology and precise description of the subject.
  • Block 2: Nanostructure preparation: vacuum and thin film growth technologies. Artificial fabrication methods: optical, electron and ion beam lithography, local probe lithography, nanoimprinting. Self-assembly and self-organization. Manufacture of nanoparticles. Functionalization of nanoparticles.
  • Block 3: Characterization techniques in nanoscience: local probe microscopy, scanning and transmission electron microscopy. Characterization techniques for thin films, surfaces and interfaces. Physical characterization techniques of nanoparticles for biomedical applications.
  • Block 4: nanoscience and nanotechnology applications.

4. Academic activities

Master classes:35 hours.

Theoretical sessions in which the contents of the subject are explained.

Laboratory practices:15 hours.

Five practical work sessions will be organized using the existing research equipment at the INMA facilities at the Río Ebro Campus. Teachers and technicians will help students use the tools and guide them in writing the report.

 

Personal study:72 hours

Teaching assignments: 22 hours.

The writing of laboratory practice reports is included.

Assessment tests: 6 hours.

5. Assessment system

  • Through continuous assessment:

 

- Intermediate tests (50% of the grade).

They will consist of two or three tests to be taken in class after each of the three main sections of the subject. The final grade will reflect the quality of the solutions given to the tests.

 

- Laboratory practices (50% of the grade).

Brief report of each of the five practical laboratory sessions including the objective and results obtained. The final grade will reflect the quality of the reports.

 

  • Through global assessment:

 

- Final assessment test (100% of the grade).

It will contain 50% of questions on the main concepts covered in the theoretical part of the subject and 50% of questions related to experimental aspects of the five practical sessions developed during the subject.

 


Curso Académico: 2023/24

60038 - Nanociencia y nanotecnología


Información del Plan Docente

Año académico:
2023/24
Asignatura:
60038 - Nanociencia y nanotecnología
Centro académico:
100 - Facultad de Ciencias
Titulación:
538 - Máster Universitario en Física y Tecnologías Físicas
589 - Máster Universitario en Física y Tecnologías Físicas
Créditos:
5.0
Curso:
1
Periodo de impartición:
Segundo semestre
Clase de asignatura:
Optativa
Materia:
---

1. Información básica de la asignatura

Esta asignatura tiene como objetivo principal que el alumno aprenda cómo se pueden preparar sistemas con dimensiones nanométricas mediante métodos físicos, además de las técnicas más comunes para la caracterización de nanomateriales. Para ello, se utilizarán equipos de última generación pertenecientes a la Universidad de Zaragoza y al Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón.

 

Estos planteamientos y objetivos están alineados con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la Agenda 2030 de Naciones Unidas (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/), en la medida en la que adquisición de los resultados de aprendizaje de la asignatura contribuirá a la consecución de los objetivos 3, 4, 5, 7 y 9.

2. Resultados de aprendizaje

  • Madurez para distinguir entre las distintas aproximaciones, herramientas y técnicas utilizadas en Nanociencia y Nanotecnología.
  • Describir varias aplicaciones en cada uno de los diferentes campos de la Nanotecnología.
  • Diferencias entre los distintos métodos de crecimiento, fabricación y caracterización de nanosistemas.
  • Nombrar las temáticas más importantes de investigación en Nanociencia.
  • Explicar los diferentes pasos que se requieren en cada aplicación para realizarla en términos de preparación y fabricación de los nanosistemas así como su caracterización.
  • Calcular la interacción entre una punta de AFM y una superficie.
  • Evaluar la reflectividad de rayos X de una película en función de su espesor y su rugosidad.
  • Calcular la corriente túnel entre una punta de STM y una superficie.
  • Estimar el ritmo de crecimiento de un material en la técnica FEBID.
  • Calcular la respuesta de un biosensor magnético.

3. Programa de la asignatura

  • Bloque 1: Introducción: Conceptos básicos de Nanociencia y Nanotecnología y descripción precisa del curso.
  • Bloque 2: Preparación de Nanoestructuras: tecnologías de vacío y para el crecimiento de películas delgadas. Métodos artificiales de fabricación: litografía óptica, electrónica y por haz de iones, litografía de sonda local, nanoimpresión. Autoensamblaje y autoorganización. Fabricación de nanopartículas. Funcionalización de nanopartículas.
  • Bloque 3: Técnicas de caracterización en Nanociencia: microscopías de sonda local, microscopía electrónica de barrido y de transmisión. Técnicas de caracterización de películas delgadas, superficies e interfaces. Técnicas de caracterización física de nanopartículas para aplicaciones biomédicas.
  • Bloque 4: Aplicaciones de Nanociencia y Nanotecnología.

4. Actividades académicas

Clases magistrales: 35 horas.

Sesiones teóricas en las que se explicarán los contenidos de la asignatura.

Prácticas de laboratorio: 15 horas.

Se organizarán cinco sesiones de trabajo práctico utilizando los equipos de investigación existentes en las instalaciones del INMA en el Campus Río Ebro. Los profesores y técnicos ayudarán a los estudiantes a utilizar las herramientas y les guiarán en la redacción del informe.

 

Estudio personal: 72 horas

Trabajos docentes: 22 horas.

Se incluye la elaboración de los informes de prácticas de laboratorio.

Pruebas de evaluación: 6 horas

5. Sistema de evaluación

  • Mediante evaluación continua:

 

Pruebas intermedias (50% de la nota).

Consistirán en dos o tres cuestionarios que se realizarán en clase después de cada una de las tres secciones principales del curso. La nota final reflejará la calidad de las soluciones dadas a los cuestionarios.

 

Prácticas de laboratorio (50% de la nota).

Breve informe de cada una de las cinco sesiones prácticas de laboratorio que incluya el objetivo y los resultados obtenidos. La nota final reflejará la calidad de los informes.

 

  • Mediante evaluación global:

 

Prueba final de evaluación (100% de la nota).

Contendrá un 50% de preguntas sobre los principales conceptos tratados en la parte teórica del curso y un 50% de preguntas relacionadas con aspectos experimentales de las cinco sesiones prácticas desarrolladas durante el curso.