Curso 2011-2012

INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA FÍSICA DE SUPERFICIES

Guía Docente 1 Versión 10.3

1. Datos Descriptivos de la asignatura

1.1 Datos Generales de la asignatura

Asignatura: Introducción a la Química Física de Superficies Código: 325132202

Centro: Facultad de Química Titulación: Investigación en Química

Plan de Estudios: 2008 Intensificación: Química de los Materiales

Departamento: Química Física Área de conocimiento: Química Física

Carácter: Obligatoria de intensificación Duración: segundo cuatrimestre

Créditos ECTS: 3 Idioma: español

Web de la asignatura:

Docencia virtual: Campus virtual de la ULL http://

1.2 Requisitos para cursar la asignatura

1.3 Profesorado que imparte la asignatura

Coordinación. Profesor/a: Dra. Pilar Carro Reglero

Departamento: Química Física Área de conocimiento: Química Física

Teléfono (despacho/tutoría): 922318031 Correo electrónico: pcarro@ull.es

Tu

torí

a

[Texto]

Presencial

Horario: martes, miércoles, jueves de 12:00 a 14:00; y en cualquier otro momento previo acuerdo con el profesor Lugar: Facultad de Química, departamento de Química Física, planta 3, despacho 17

Virtual

Horario:

Dirección web:

Recursos (Correo electrónico, chat, foro,...): Se podrán realizar consultas a través del aula virtual

Profesor/a: Dr. Alberto Hernández Creus

Departamento: Química Física Área de conocimiento: Química Física

Teléfono (despacho/tutoría): 922318021 Correo electrónico: ahcreus@ull.es

Tu

torí

as

[Texto]

Presencial

Horario: lunes, miércoles y viernes de 14:00 a 16:00; y en cualquier otro momento previo acuerdo con el profesor Lugar: Facultad de Química, departamento de Química Física, planta 3, despacho 7

Virtual

Horario:

Dirección web:

Recursos (Correo electrónico, chat, foro,...): Se podrán realizar consultas a través del aula virtual

Profesor/a externo/a:

Empresa/Organismo:

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Cargo/Puesto:

Tu

torí

as

[Texto]

Virtual

Horario:

Dirección web:

Recursos (Correo electrónico, chat, foro,...):

2. Contextualización de la asignatura en el Plan de Estudios

La asignatura Introducción a la Química Física de Superficies es una materia obligatoria de intensificación del Máster de Investigación en Química en la especialidad de Química de los Materiales. El objetivo central en este máster es adquirir competencias investigadoras de alto nivel así como permitir al alumno su incorporación a grupos de investigación en donde pueda realizar su tesis doctoral. Esta asignatura va específicamente orientada a la caracterización, descripción y modelización de las superficies. La asignatura contempla por una parte el tratamiento teórico de las superficies y su modelización y por otra, se estudian en detalle algunas técnicas dirigidas al análisis y caracterización de las superficies en la escala del nanómetro, en particular las nanoscopías STM y AFM y sus principales variantes.

3. Competencias y Objetivos del Título desarrollados en la asignatura

3.1 Competencias generales

-Conocimientos avanzados de los aspectos más actuales de la Química.

-Competencias para llevar a cabo tareas tanto de investigación fundamental como de innovación en entornos académicos e industriales relacionados con la Química.

-Habilidad para el razonamiento inductivo y deductivo, especialmente para la participación en la interpretación de resultados de la investigación y de la innovación.

-Habilidad para la presentación de material técnico y científico.

3.2 Competencias específicas

-Conocer los fundamentos de la Físicoquímica de Superficies.

-Estudiar los diferentes mecanismos de la adsorción/desorción molecular sobre superficies.

-Conocer los distintos métodos computacionales para simular una superficie.

-Realizar un ejemplo práctico de modelización de la adsorción de una molécula sobre una superficie.

-Conocer los fundamentos de las técnicas de barrido de sonda y sus principales variantes

-Caracterizar distintas superficies a escala nanométrica y micrométrica.

4. Contenidos de la asignatura

4.1 Descriptores

Fisicoquímica de superficies. Procesos en superficies. Modelización de superficies. Escalas macroscópica a nanoscópica. Técnicas nanoscópicas de barrido de sonda (STM, AFM).

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4.2 Competencias

C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9

Conocimientos avanzados de los aspectos más actuales de la Química. -Habilidad para el razonamiento inductivo y deductivo, especialmente para la participación en la interpretación de resultados de la investigación y de la innovación. -Habilidad para la presentación de material técnico y científico. Conocer los fundamentos de la Físicoquímica de Superficies. -Estudiar los diferentes mecanismos de la adsorción/desorción molecular sobre superficies. -Conocer los distintos métodos computacionales para simular una superficie. -Realizar un ejemplo práctico de modelización de la adsorción de una molécula sobre una superficie. -Conocer los fundamentos de las técnicas de barrido de sonda y sus principales variantes. -Caracterizar distintas superficies a escala nanoscópica y micrométrica.

4.3 Temas

Tema 1. INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE SUPERFICIES.

- Estructura de las superficies sólidas: redes y celdas unidad

- Identificación de planos cristalinos: Índices de Miller.

- Reconstrucción y relajación superficial.

- Adsorción molecular: fisisorción, quimisorción.

- Cinética de la adsorción.

-Curvas de energía potencial.

-Geometría y estructura de los adsorbatos.

-Isotermas de adsorción.

-Introducción a las reacciones superficiales sobre metales.

Tema 2. MÉTODOS COMPUTACIONALES PARA LA SIMULACIÓN DE LOS PROCESOS DE ADSORCIÓN.

- Métodos de slab.

- Métodos de cluster.

Tema 3. TÉCNICAS NANOSCÓPICAS DE CARACTERIZACIÓN DE SUPERFICIES

- El efecto túnel.

- Bases del microscopio y la microscopía de efecto túnel, STM. Condiciones y características.

- Bases del microscopio y la microscopía de fuerzas atómicas, AFM. Condiciones y características. Tipos de microscopías de fuerzas atómicas.

- Nanomateriales: Importancia del control de la materia en la escala nanométrica.

- STM aplicado a algunos casos: HOPG, Au rugoso, Au monocristalino, Au reconstruido. Control electroquímico. Sistema formado por fisisorción. Sistema formado por quimisorción.

- AFM aplicado en diferentes modos y condiciones: modo contacto, resonante, lateral, magnético, eléctrico y conductivo.

- AFM en medios líquidos.

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4.4 Bibliografía

4.4.1 Bibliografía básica

- Principles of Adsorption and Reaction on Solid Surfaces, Richard I. Masel, Wiley (1996)

http://absysnetweb.bbtk.ull.es/cgi-bin/abnetopac01/O7070/IDeb341b25/NT2#

- Introduction to Surface Chemistry and Catalysis, Gabor A. Somorjai. John Wiley (1994)

http://absysnetweb.bbtk.ull.es/cgi-bin/abnetopac01/O7070/IDeb341b25/NT6

- Química Teórica y computacional, J. Andrés, J. Bertrán (Eds), Publicaciones de la Universitat Jaume I, D.L. (2000)

Interfacial Electrochemistry, A. Wieckowski (Ed.) Marcel Dekker, NY (1999)

http://absysnetweb.bbtk.ull.es/cgi-bin/abnetopac01/O7070/IDeb341b25/NT16

- Scanning Probe Microscopy and Spectroscopy. Methods and Applications, R. Wiesendanger, Cambridge University Press (1994)

http://absysnetweb.bbtk.ull.es/cgi-bin/abnetopac01/O7094/IDd733db15/NT2

4.4.2 Bibliografía complementaria

www.gaussian.com

4.4.3 Otros recursos

Diversas páginas web.

5. Metodología y Volumen de trabajo

5.1 Método de enseñanza

El desarrollo de la asignatura se basa en clases teóricas, clases prácticas y tutorías programadas. En todas ellas se hace un uso amplio y común del aula virtual.

En las clases teóricas se desarrollan todos los aspectos esenciales que el alumno debe conocer. Este tipo de clase expositiva se apoya en el uso de pizarra y medios audiovisuales comunes (cañón de proyección y transparencias). Tras cada clase teórica se indica al alumno con toda claridad los aspectos que tiene ahora que desarrollar por su cuenta.

Las clases prácticas son de dos tipos: en aula de informática y en laboratorio. Se hacen tanto en grupo como de forma individual. En estas clases se profundiza realmente en los contenidos de la asignatura y tienen especial importancia porque son la base de los correspondientes informes y trabajos que los alumnos deben entregar.

Las tutorías programadas se hacen en grupo tanto en el aula común, como en el aula de informática y en el laboratorio, y se dedican con especial intensidad a aspectos muy concretos de la asignatura.

5.2 Volumen de trabajo Trabajo presencial Horas Trabajo no presencial Horas

Clases magistrales 10 Estudio autónomo 15

Seminarios - Preparación de problemas, informes u otros trabajos para entregar al profesor

10 Resolución de problemas -

Clases en el aula informática 7

Clases en el laboratorio 7 Lecturas recomendadas, búsqueda bibliográfica u otras actividades en biblioteca o similar

10

Exposición oral del alumno -

Tutorías 5

Evaluación 1 Preparación de presentaciones orales, debates o similar

10

Otras actividades con profesor (Especificar): -

Otras tareas (Especificar): -

Total = 30 Total = 45

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6. Sistema de Evaluación y Calificación

La evaluación y calificación se hará teniendo en cuenta los siguientes aspectos

-Se considera obligatoria la asistencia a la totalidad de las clases.

-Entrega en tiempo y forma de los correspondientes informes y trabajos encargados.

-Evaluación de la calidad, contenidos y presentación de dichos informes.

-Defensa oral de dichos informes seguida de debate con el profesor sobre sus contenidos.

6.1 Recomendaciones

[Texto]

6.2 Estrategia evaluativa

Tipo de prueba Competencias Criterios Ponderación

Pruebas objetivas

Pruebas de respuesta corta

Pruebas de desarrollo

Trabajos y Proyectos C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7

50%

Informes memorias de prácticas C1 C2 C3 C8 C9 50%

Pruebas de ejecución de tareas reales y/o simuladas

Escalas de actitudes

Técnicas de observación

Portafolios

[Otra (especificar)]

[Otra (especificar)]

7. Cronograma/Calendario de la asignatura

[Texto]

Trabajo presencial Clases teoría

(horas) Seminarios

(horas) Problemas

(horas) Prácticas (horas)

Otras actividades (horas)

Sesión 1 Tema 1 (1.5) Sesión 2 Tema 1 (1.5) Sesión 3 Tema 1 (1.5) Sesión 4 Tema 1 (1.5) Sesión 5 Tema 2 (1) Tema 1 (0.5) Sesión 6 Tema 2 (1) Tema 1 (0.5) Sesión 7 Tema 2 (1) Tema 1 (0.5) Sesión 8 Tema 2 (1) Tema 1 (0.5) Sesión 9 Tema 2 (1) Tema 2 (0.5)

Sesión 10 Tema 2 (1) Tema 2 (0.5) Sesión 11 Tema 2 (1) Tema 2 (0.5) Sesión 12 Tema 3 (1.5) Sesión 13 Tema 3 (1.5) Sesión 14 Tema 3 (1.5) Sesión 15 Tema 3 (1.5)

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Sesión 16 Tema 3 (1.5) Sesión 17 Tema 3 (1.5) Sesión 18 Tema 3 (1.5) Sesión 19 Tema 3 (1.5) Sesión 20 Tema 3 (0.5)