Nanoestruturas Multifuncionais

Código:

FIS4009

Sigla:

FIS4009

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Física

Ocorrência: 2019/2020 - 2S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Física e Astronomia
Curso/CE Responsável:	Mestrado Integrado em Engenharia Física

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
MI:EF	11	Plano estudos a partir do ano letivo 2017/18	4	-	6	42	162

Língua de trabalho

Português - Suitable for English-speaking students

Objetivos

Obter formação avançada nos conceitos modernos envolvendo a Ciência dos Materiais nomeadamente nas novas tendências e investigação de materiais e as suas funcionalidades.

Dominar técnicas de análise da estrutura interna dos materiais.

Conhecer métodos de determinação da distribuição das unidades atómicas e moleculares dos materiais e sua interacção.

Conhecer com detalhe as propriedades físicas dos materiais

Compreender o papel da forma e das dimensões na alteração das propriedades físicas dos materiais

Conhecer os aspectos relevantes da multifuncionalidade

Adquirir formação avançada no controlo da funcionalidade dos materiais considerando a interdependência das suas propriedades fisicas com o objectivo da sua aplicação em tecnologia avançada.

Resultados de aprendizagem e competências

Proporcionar formação avançada na área dos materias nanoestruturados multifuncionais que permita aos estudantes poderem aprender os principais conceitos subjacentes a esta área e aplicá-los nesta área do conhecimento, mas também em aplicações tecnológicas avançadas. O programa inclui uma introdução às propriedades e vantagens na utilização de uma vasta gama de materiais  candidatos em aplicações onde a funcionadidade tem um fator de grande impacto tecnológico. Nos capitulos seguintes são tratados com detalhe diversas famílias de materiais com elevada potencialidade em multifuncionalidades. É esperado que os estudantes se familiarizem com a metodologia que permitirá melhorar a resposta dos materiais a estímulos exteriores por interacção  do processamento, estrutura e propriedades pertendidadas em cada caso.No final da UC serão apresentados vários principios de funcionamento de dispositivos, tecnologias e/ou sensores de forma a consolidar os conhecimentos adquiridos.

Modo de trabalho

Presencial

Programa

">1. Introdução aos materiais multifuncionais.
Materiais magnéticos e polares. Materiais piezoelétricos. Materiais Multiferróicos. Semicondutores. Materiais ópticos. ">Materiais quânticos: grafeno e dichalogenetos de metais de transição.
Nanoestruturas multifuncionais.
">Alguns exemplos.

">
1.1 Tecnicas eessenciais de nanocharacterização

">">
2. Nanopartículas Magnéticas Multifuncionais
">2.1 - Materiais magnéticos
">2.2 - Superparamagnetismo
">2.3 - Aplicações

">3. Nanoestruturas Termoelétricas
">3.1 Aplicações
">3.2 Figura do Mérito
">3.3 Nanoconfinimento
">3.4 Supercélulas
">3.5 Nanocompósitos
">
4. Materiais de base de carbono como materiais multifuncionais
">4.1 nanotubos de carbono
">4.2 Grafeno
">4.3 Aplicações
">
">
5. Efeito Spin Seebeck
">5.1 - Fundamentos da Física
">5.2 - Efeito de salão de spin e efeito de salão de spin inverso
">5.3 - bombeamento de rotação
">5.4 - Spin Seebeck estado da arte, mesearuments e aplicações
">
6. Nanoestruturas Multifuncionais Spintronic Metálicas
">6.1 A Base da Spin-electronics
">6.2 Magnetismo de Banda
">6.3 Magnetoresistance- de normal, gigante a colossal
">6,4 Magnetoresistência em Multicamadas Magnéticas
">6.5 Polarização do Exchange
">6,6 Spinvalves
">
7. Nanoestruturas Multifuncionais Spintronic em Túnel
">7.1 Tunelamento e tunelamento
">7.2 Junções de Túnel Magnético
">7.3 Magnetoriedade de junções magnéticas de túnel
">7.4 Torque de torque e osciladores

">8.Arrays de nanofios magnéticos e nanotubos
">8.1 Nanofabricação de baixo para cima
8.2 Nanofios magnéticos e nanotubos

Bibliografia Obrigatória

Joaquim Agostinho, André Pereira, Joao Pedro Araújo ; Notas dos professores

Bibliografia Complementar

H. Fredriksson and U. Akerlind; Functional Materials

Observações Bibliográficas

1. Fredriksson and U. Akerlind, Physics of Func-onal Materials; J. Wiley & sons, 2008


2. D. Callister and D. G. Rethwisch, Materials Science and Engineering (8 e); J. Wiley & sons, 2011


3. Tilley, Understanding Solids: The Science of Materials; J. Wiley & sons, 2004


4. J. Naumann, Introductioon to the Physics and Chemistry of Materials; CRC Press, 2009


5. S. Nalwa (Ed.), Nanostructured Materials and Nanotechnology; Academic Press, 2002


6. E. Fujita (Ed.), Physics of New Materials (2e); Springer, 1998

D.L. McDowell (Ed.), Integrated Design of Multiscale, Multifunctional Materials and Products; Butterworth-Heinemann, 2009

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

A multifuncionalidade  têm um carácter altamente interdisciplinar abrangendo vários tópicos relacionados com o nosso dia a dia, nomeadamente desde os sensores, os transdutores, os motores eletricos,  discos rigidos, revestimento aeroespacial, baterias, texteis inteligentes, revestimento de biomateriais aos mais recentes carros elétricos . Desta forma, esta unidade curricular é claramente favorável ao desenvolvimento de competências de análise integrada de problemas desde do conceito, passando pela compreensão dos fenomenos fisicos e terminando nas aplicações. A metodologia de ensino utilizada tendo em conta uma forte interação entre o professor-aluno através de uma avaliação continua com apresentações orais e trabalhos escritos. São também convidados alguns especialistas em determinadas áreas de investigação para darem palestras sobre as suas áreas de forma aos alunos aperceberam os problemas do dia-a-dia em investigação ou desenvolvimento de tecnologias. Tal metodologia tem como principais vantagens a transmissão de conhecimento através do contacto com perspetivas diferentes, permitindo que os estudantes aprendam diferentes metodologias de resolução de problemas e diferentes perspetivas, quer a nível científico, quer a nível tecnológico, enriquecendo assim a experiência dos estudantes em situações práticas. Por outro lado, a aplicação dos conhecimentos adquiridos a casos reais é comprovadamente uma forma mais eficaz para a aprendizagem, principalmente em estudos avançados, permitindo também que os estudantes atinjam mais fácil e solidamente os objetivos de aprendizagem da unidade curricular.  Também visitas programadas aos laboratorios de investigação existentes no departamento em que se realiza investigação relacionada com funcionalidade ajuda aos alunos compreenderem melhor os conceitos e metodologias de produção de materiais e as suas aplicações. Assim desta forma é esperado que os alunos no final tenham adquirido ferramentas e conceitos de forma a poderem ser facilmente integrados no mercado de trabalho ou em institutos de investigação. Nesta UC serão também focados aspectos mais direcionados para o tecido industrial português e europeu de forma a adaptar os alunos estarem preparados para o mercado de trabalho.  

 

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	50,00
Apresentação/discussão de um trabalho científico	25,00
Trabalho escrito	25,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	120,00
Frequência das aulas	42,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

50% exame
50% (25% + 25%) Elaboração de um trabalho de grupo e apresentação do mesmo trabalho em 30 minutos.

Fórmula de cálculo da classificação final

50% exame + 25 % trabalho grupo + 25% apresentação