Nanoestruturas Multifuncionais

Código:

FIS4019

Sigla:

FIS4019

Nível:

400

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Física

Ocorrência: 2023/2024 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Física e Astronomia
Curso/CE Responsável:	Mestrado 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
M:CTN	2	Plano Oficial a partir de 2020_M:CTN	1	-	6	42	162
M:EF	25	Plano Oficial a partir de 2021_M:EF	1	-	6	42	162

Língua de trabalho

Inglês

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 funcionalidade 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 pretendidas 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 nanomateriais multifuncionais

1.1. Visão global sobre as técnicas de preparação de nanomateriais

1.2 Técnicas de fabricação de nanoestruturas “top-down” e “bottom-up”

1.3 Visão global sobre as técnicas de caracterização de nanoestruturas

 

1. Nanopartículas Multifuncionais

2.1 Superparamagnetismo

2.2 Nanopartículas magnéticas para hipertermia e entrega de medicamento;

2.3 Nanopartículas magnéticas para técnicas de imagiologia;

2.4 Nanopartículas e “pontos-quânticos” para plasmónica;

 

1. Nanoestruturas para spintrónica

3.1 Electrónica de Spin;

3.2 Magnetismo de bandas;

3.3 Nanoestruturas magnéticas de efeito magnetoresistivo;

3.4 Transferência de momento de spin e as suas aplicações;

 

1. Armazenamento e Gravação de Informação

4.1 História do armazenamento de informação;

4.2 Tendências recentes: gravação magnética termicamente assistida e memórias em pista;

4.3 “Skyrmions” magnéticos – nova geração de tecnologia de armazenamento de informação?

 

1. Nanoestruturas magnónicas

5.1 Dinâmica de magnetização e ondas de spin

5.2 Cristais magnónicos;

5.3 Lógica e computação baseada em magnões;

 

1. Nanoestruturas à base de Carbono

6.1 Nanotubos de Carbono

6.2 Grafeno;

 

1. Nanotubos e Nanofios

7.1 Anodização de membranas;

7.2 Electrodeposição de nanotubos e nanofios;

7.3 Aplicações de nanotubos e nanofios

 

1. Nanomateriais calóricos para aplicações em energia

8.1 Refrigeração magnética

8.2 Colheita de calor desperdiçado

 

1. Nanomateriais com propriedades controláveis por campos externos

9.1 Multiferróicos

9.2 Materiais magnetoestritivos

Bibliografia Obrigatória

Dupas, Claire, Lahmani, Marcel ; Nanoscience Nanotechnologies and Nanophysics, Dupas, Claire, Lahmani, Marcel , 2007. ISBN: 978-3-540-28617-2

Bibliografia Complementar

Surender Kumar Sharma; Complex Magnetic Nanostructures, Surender Kumar Sharma, 2017. ISBN: 978-3-319-52087-2
Hasse Fredriksson; Physics of functional materials. ISBN: 978-0-470-51758-1

Observações Bibliográficas

Notas de aula "Nanomateriais multifuncionais", Andriii Vovk and Gleb Kakazei, 2021

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas Teorico-práticas (TP): Apresentação do conteúdo programático utilizando meios convencionais e multimédia; tópicos especializados serão apresentados em palestras dadas por convidados.Visita ao equipamento existente no departamentos nomeadamente nos centros que praticam investigação na area. A discussão entre alunos e docente será sempre estimulada nas aulas e em atendimento extra aula.

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Apresentação/discussão de um trabalho científico	25,00
Exame	50,00
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

Presença obrigatória em pelo menos 2/3 das aulas.

Fórmula de cálculo da classificação final

Apresentações orais de temas (25%) + relatórios (25%) + exame final (50%)