IDENTIFYING DATA 2013_14
Subject (*) SURFACES AND NANOSTRUCTURING Code 20705214
Study programme
Nanoscience, Materials and Processes: Chemical Technology at the Frontier
Cycle 2nd
Descriptors Credits Type Year Period
3 Optional Only annual
Language
Anglès
Department Physical and Inorganic Chemistry
Coordinator
CARVAJAL MARTÍ, JOAN JOSEP
E-mail rosam.sole@urv.cat
mariacinta.pujol@urv.cat
xavier.mateos@urv.cat
joanjosep.carvajal@urv.cat
airan.rodenas@urv.cat
Lecturers
SOLÉ CARTAÑÀ, ROSA MARIA
PUJOL BAIGES, MARIA CINTA
MATEOS FERRÉ, XAVIER
CARVAJAL MARTÍ, JOAN JOSEP
RODENAS SEGUI, AIRAN
Web
General description and relevant information Molts materials d'importància tecnològica troben aplicacions en forma de pel · lícules primes. L'objectiu del curs és dotar d'una visió general del concepte fonamental de superfície i d'interfície en materials i com podem aprofitar aquests aspectes per desenvolupar materials nanoestructurats de forma controlada, i com podem modificar les seves propietats físiques, química i enginyeria.

Competences
Type A Code Competences Specific
 A1 A1.1. Successfully studying and learning about the chosen research ambit: evaluating the technical and scientific importance, the technological potential and the viability of the nanoscience, design, preparation, properties, processes, developments, techniques and applications of materials.
Type B Code Competences Transversal
 B9 B1.1. Communicating and discussing proposals and conclusions in specialized and non-specialized multilingual forums in a clear and unambiguous manner.
 B14 B3.1. Collaborative teamwork, with responsibility shared among multidisciplinary, multilingual and multicultural teams.
 B15 B4.1. Continuously learning.
 B16 B4.2 Learning autonomously and by using initiative.
 B19 B5.3. Applying critical, logical and creative thought in a research and innovative context.
Type C Code Competences Nuclear
 C1 Have an intermediate mastery of a foreign language, preferably English

Learning outcomes
Type A Code Learning outcomes
 A1 A1.1 Can formulate knowledge about several techniques that enable mono- and polycrystalline surfaces to be produced.
A1.1 Can formulate knowledge about several techniques that enable these surfaces to be characterised from a physical, chemical and morphological point of view.
A1.1 Can formulate knowledge about the technological importance of structuring surfaces to improve, modify or introduce new physical properties that these surfaces or interfaces did not previously have.
A1.1 Can identify the concept of surface and interface and their physical, chemical and engineering applications.
A1.1 Understand the importance of controlling the composition, morphology and structure of the properties of these surfaces and interfaces, and the essential role that these properties have in the development of nanotechnology.
Type B Code Learning outcomes
 B9 B1.1 Can intervene effectively and transmit relevant information.
B1.1 Plan their communication: generate ideas, seek information, select and order information, make schemes, decide on the audience and the aims of the communication, etc.
B1.1 Prepare and deliver structured presentations, complying with the requirements.
B1.1 Draft documents with the appropriate format, content, structure, language accuracy, and register, and can illustrate concepts using the correct conventions: format, headings, footnotes, captions, etc.
B1.1 Use language that is appropriate to the situation.
B1.1 Are aware of the strategies that can be used in oral presentations (audiovisual support, eye contact, voice, gesture, timing, etc.).
 B14 B3.1 Accept and comply with the rules of the group.
B3.1 Take active part in planning the team’s work, distributing tasks and respecting deadlines.
B3.1 Contribute to the positive management of any differences, disagreements and conflicts that arise in the team.
B3.1 Make their personal contribution in the time expected and with the resources available.
B3.1 Take active part and share information, knowledge and experiences.
B3.1 Take into account the points of view of others and give constructive feedback.
 B15 B4.1 Autonomously adopt the appropriate learning strategies in every situation.
B4.1 Set their own learning objectives.
 B16 B4.2 Ask the appropriate questions for solving doubts or open questions, and search for information with criteria.
B4.2 Select a procedure from among the possibilities suggested by the lecturer.
 B19 B5.3 Follow a logical method for identifying the causes of a problem.
Type C Code Learning outcomes
 C1 Express opinions on abstract or cultural topics in a limited fashion.
Explain and justify briefly their opinions and projects.
Understand instructions about classes or tasks assigned by the teaching staff.
Understand routine information and articles.
Understand the general meaning of texts that have non-routine information in a familiar subject area.
Write letters or take notes about foreseeable, familiar matters.

Contents
Topic Sub-topic
1. Introducció: Concepte de superfície i d'interfície en materials.
2. Física i química de les superfícies i interfícies. Efectes mecànics, elèctrics i òptics. Atès que una superfície constitueix un cap abrupte del material, les propietats físiques i químiques difereixen d'aquelles que podem trobar en el material volúmico, conferint propietats característiques que poden ser d'interès i que poden complementar les del material volúmico.
3. Mètodes de preparació de superfícies. Creixement epitaxial. Deposició de capes primes policristal · lines. Moltes propietats físiques dels materials depenen de la seva anisotropia, que al seu torn pot dependre de manera molt sensible de la composició, morfologia i estructura cristal · lina de les capes primes. El creixement epitaxial és una potentíssima eina que ens permet controlar aquests paràmetres d'una forma molt eficient. També d's'estudiaran altres metodologies que permeten la deposició de capes primes policristal · lines com són la esputerización catòdica.
4. Mètodes de caracterització de superfícies i interfícies. Caracterització morfològica. Caracterització física (mecànica, elèctrica i òptica). Caracterització química. En aquest punt de l'assignatura es farà especialment èmfasi en aquelles tècniques específiques de la caracterització de superfícies, com ara la microscòpia confocal i interferomètrica per a l'estudi de superfícies i interfícies en el cas de materials transparents. Pel que fa a la caracterització de les propietats físiques d'aquestes superfícies, s'introduiran les tècniques que ens permeten determinar les seves propietats mecàniques com les tècniques de nanoindentació, les seves propietats elèctriques com les tècniques de Van der Pauw, o els mètodes de dos i quatre puntes. Per a la determinació de propietats òptiques es posarà èmfasi en tècniques com la determinació d'índexs de refracció i guies d'ona mitjançant el acomplamiento de llum mitjançant prisma, o les propietats luminiscents d'aquestes superfícies. Finalment, per a la caracterització química s'estudiaran tècniques com l'espectroscòpia dispersiva d'energia (EDAX), la microanàlisi per sonda electrònica (EPMA), o la dispersió Raman, entre d'altres.
5. Nanoestructuración de superficies. Interés de la nanoestructuración. Técnicas de nanoestructuración superficial (Reactive Ion Etching, ion milling, Focused Ion Beam, e-beam lithography, etc.). Efectos de la nanoestructuración. Técnicas de observación y medida. En este tema se tratará como abordar la estructuración y más específicamente la nanoestructuración de una superficie mediante técnicas de ataque químico en medios húmedos y secos, proporcionando una introducción a las diferentes técnicas que permiten desarrollar esta estructuración. Se analizará también cómo esta nanoestructuración de la superficie influye tanto en sus propiedades físicas como químicas
Muchos materiales de importancia tecnológica encuentran aplicaciones en forma de películas delgadas. El objetivo del curso es dotar de una visión general del concepto fundamental de superficie y de interfície en materiales y cómo podemos aprovechar estos aspectos para desarrollar materiales nanoestructurados de forma controlada, y como podemos modificar sus propiedades físicas, químicas e ingenieriles.

Planning
Methodologies  ::  Tests
  Competences (*) Class hours
Hours outside the classroom
(**) Total hours
Introductory activities
A1
B15
B19
C1
1 1 2
Lecture
A1
B15
B16
C1
19 16 35
Seminars
B9
B14
B19
C1
5 25 30
Laboratory practicals
B9
B14
B19
5 10 15
Personal tuition
B9
B19
2 0 2
 
 
(*) On e-learning, hours of virtual attendance of the teacher.
(**) The information in the planning table is for guidance only and does not take into account the heterogeneity of the students.

Methodologies
Methodologies
  Description
Introductory activities Es desenvoluparan una sèrie de sessions introductòries al contingut de la matèria.
Lecture En sessions magistrals breus s'introduiran els conceptes bàsics de l'assignatura que es treballaran més a fons en els seminaris.
Seminars Durant els seminaris es treballaran a fons els conceptes impartits en l'assignatura, incloent tallers d'aprenentatge cooperatiu i lectura crítica i comprensió d'articles científics seleccionats.
Laboratory practicals Durant les pràctiques de laboratori s'interpretaran resultats de caracterització reals relacionats amb els coneixements impartits en l'assignatura.
Personal tuition

Personalized attention
Description
Es desenvoluparà atenció personalitzada al despatx del professor corresponent.

Assessment
Methodologies Competences Description Weight        
Lecture
A1
B15
B16
C1
Mitjançant activitats escrites de curta durada s'avaluaran els continguts adquirits en cadascuna de les sessions formatives. 5
Seminars
B9
B14
B19
C1
En cadascun dels seminaris realitzats s'avaluaran els continguts impartits mitjançant activitats de breu durada al finalitzar els mateixos, o mitjançant treballs que els alumnes hauran de completar un cop finalitzat el seminari. 65
Laboratory practicals
B9
B14
B19
Les pràctiques de laboratori s'avaluaran mitjançant treballs d'interpretació de les dades experimentals reals que es facilitaran durant les mateixes i que els alumnes hauran de completar quan les pràctiques hagin finalitzat. 30
Others  

En acabar l'assignatura, els alumnes hauran de lliurar un breu resum sobre els conceptes adquirits durant la mateixa.

 
Other comments and second exam session

Els alumnes que suspenguin l'assignatura durant l'avaluació continuada tindràn dret a una segona convocatòria que consistirá en un únic examen.

Durant l'examen tots els dispositius electrònics no autoritzats per a la realització de l'examen han d'estar apagats i fora de la vista.


Sources of information

Basic John C. Vickerman, Ian Gilmore, editors, Surface analysis : the principal techniques, 2nd, Chichester, UK : John Wiley & Sons, cop. 2009
David L. Andrews, Zeno Gaburro (editors), Frontiers in surface nanophotonics : principles and applications , , New York : Springer, cop. 2007
K. Oura ... [et al.], Surface science : an introduction, , Berlin [etc.] : Springer, cop. 2003
edited by H. Bubert and H. Jenett, Surface and thin film analysis : principles, instrumentation, applications, , Weinheim : Wiley-VCH, cop. 2002

Complementary

Recommendations

Subjects that continue the syllabus
FINAL MASTER'S PROJECT/20705301

Subjects that are recommended to be taken simultaneously
MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING/20705102
MATERIALS: SYMMETRY AND PROPERTIES/20705215

(*)The teaching guide is the document in which the URV publishes the information about all its courses. It is a public document and cannot be modified. Only in exceptional cases can it be revised by the competent agent or duly revised so that it is in line with current legislation.