Caracterização de Materiais e Nanomateriais / Characterisation of Materials and Nanomaterials
10.4.1.2. Docente responsável e respectiva carga lectiva na unidade curricular (preencher o nome completo): Maria Helena Ribeiro Matias Mendonça; 30 T + 22,5 PL + 30 OT
10.4.1.3. Outros docentes e respectivas cargas lectivas na unidade curricular: Não aplicável
10.4.1.3. Other academic staff and lecturing load in the curricular unit: Not applicable
10.4.1.4. Objectivos de aprendizagem (conhecimentos, aptidões e competências a desenvolver pelos estudantes): Os alunos devem adquirir conhecimentos sobre os fundamentos das técnicas de caracterização mais importantes em materiais e nanomateriais, e entender as vantagens e devantagens de cada técnica assim como a sua
aplicabilidade dependendo da informação necessária e tipo de nanosistema.
Os compostos preparados na unidade “Síntese e reactividade em nanossistemas" serão caracterizados nesta unidade, usando as técnicas mais adequadas para cada caso.)
10.4.1.4. Learning outcomes of the curricular unit:
The students should acquire advanced knowledge of fundamentals characterization techniques in materials and nanomaterials, and understand the advantages and disadvantages of each technique as well as its applicability depending on the needed information and nanosystem type.
The nanomaterials prepared in the course "Synthesis and reactivity in nanosystems" will be characterized in this unit, using the techniques best suited to each case.
10.4.1.5. Conteúdos programáticos:
Caracterização estrutural, microestrutural e morfológica.
Difracção de raios-X: teórico e experimental. Pós, monocristal e filmes. Caracterização estrutural e determinação do tamanho de partícula.
Microscopia electrónica de varrimento e de transmissão. Fundamentos e aplicação em materiais e nanomateriais. Microanálise de raios-X associada à microscopia (EDS e WDS).
Microscopia de força atómica na análise de nanomateriais e filmes: conceitos básicos.
Fundamentos da espectroscopia óptica: Uv-vis, espectroscopia de IV com transformada de Fourier. Reflectância difusa.
Técnicas avançadas de espectrometria de massa aplicada à caracterização de nanosistemas: Ionização por electrospray e por desadsorção laser assistida por matriz (MALDI);Espectrometria de massa Tandem (MSn); (Espectrometria de massa de Ressonância Ciclotrónica de ião com transformada de Fourier aplicada à determinação de massas exactas e à dissociação activada por colisão com excitação fora da ressonância (SORI-CAD)
10.4.1.5. Syllabus:
Structural, microstructural and morphological characterization.
X-ray diffraction: theoretical/experimental method.Powder, thin film and monocrystal diffraction techniques. Structural characterization and determination of crystallite size. Scanning electron microscopy (SEM) and
transmission electron microscopy (TEM): theory and applications to nanomaterials analysis. Chemical composition by X-ray microanalysis (EDS and WDS).The atomic force microscopy in the study of films and nanoparticles: basic concepts. Fundamental theory and applications of optical spectroscopy: UV-vis, Fourier Transform infra-red.Diffuse reflectance.
Advanced mass spectroscopy techniques in nanosystems characterization:Electrospray Ionization (ESI), Matrix Assisted Laser Desorption Ioniozation (MALDI), Tandem mass spectrometry (MSn); Fourier transform ion cyclotron resonance (FTICR) applied to high resolution mass measurements and sustained off-resonance irradiation-
collision-activated dissociation (SORI-CAD).
10.4.1.6. Demonstração da coerência dos conteúdos programáticos com os objectivos da unidade curricular. Os conteúdos programáticos foram criteriosamente escolhidos de forma a que os estudantes apreendam os fundamentos teóricos de cada técnica de caracterização.
Com os materiais preparados nas aulas laboratoriais e ainda outros que possam ser seleccionados, o aluno será capaz de adquirir e interpretar difractogramas de raios-X de pós de diferentes compostos, analisar e interpretar as micrografias obtidas por microscopia electrónica de varrimento e microscopia electrónica de transmissão bem como utilizar as informações obtidas pelos outros métodos espectroscópicos, para diferentes tipos de materiais, ganhando formação geral em caracterização de materiais e nanomateriais.
10.4.1.6. Demonstration of the syllabus coherence with the curricular unit's objectives.
The course contents were carefully chosen so that students will learn the theoretical foundations of each characterization technique.
With the practical work and some other adequated compounds, using the different techniques, the students will be able to: acquire and interpret powder X-ray difractograms of different compounds; to analyse and interpret
information obtained by the other spectroscopic methods of different types of materials.
The overview of the different characterization method will permit the students to have a good experience and knowledge on characterization of materials and nanomaterials.
10.4.1.7. Metodologias de ensino (avaliação incluída): Aulas teóricas e práticas de laboratório.
Exame final e avaliação contínua da componente laboratorial. A componente laboratorial inclui a realização de um mini-projecto sobre a caracterização de um nanomaterial específico (vantagens, desvantagens e informação obtida).
A classificação final será a média entre a nota do exame final e da avaliação contínua da componente laboratorial, incluindo mini-projecto e discussão. Um valor mínimo de 10/20 será exigido a cada uma das componentes.
10.4.1.7. Teaching methodologies (including evaluation):
Theoretical lectures and laboratory sessions. Development of a short project to characterize a specific nanomaterial using the different techniques studied (advantages, disadvantages and obtained information).
Final exam and a laboratory grade. The final grade will be an average of the exam classification and lab grade, accounting for the continuous work in the lab, the project and discussion. A minimum grade of 10/20 in each component will be required.
10.4.1.8. Demonstração da coerência das metodologias de ensino com os objectivos de aprendizagem da unidade curricular.
A capacidade de ministrar aulas teóricas e aulas práticas, possibilitando o contacto directo do aluno com diversos métodos de caracterização (básicos e complementares) permitirá a sua formação geral em caracterização de materiais e nanomateriais.
10.4.1.8. Demonstration of the coherence between the teaching methodologies and the learning outcomes.
The ability to have theoretical lectures and laboratory sessions, allowing direct contact of students with the several methods of characterization will allow their general training and adequate formation in characterization of materials and nanomaterials.
10.4.1.9. Bibliografia principal:
Nano and Microstructural Design of Advanced Material, Edited by M. Meyers, University of California, San Diego, USA; M Sarikaya, University of Washington, USA R. Ritchie, University of California, Berkeley, USA (2003) Nanoscale Materials - Luis M. Liz-Marzán e Prashant V. Kamat ; Kluwer Academic Publishers (2003) J. B. Wachtman, Characterization of Materials, Butterworth-Heinemann, Boston, 1993.
B. D. Cullity, S. R. Stock, Elements of X-Ray Diffraction (3rd ed.), Prentice Hall, 2003. M. Diem.