Nanotecnologia
Código
3774
Unidade Orgânica
Faculdade de Ciências e Tecnologia
Departamento
Departamento de Física
Créditos
6.0
Professor responsável
Rui Filipe dos Reis Marmont Lobo
Horas semanais
3
Total de horas
64
Língua de ensino
Português
Objectivos
Na disciplina de Nanotecnologia são leccionados os conhecimentos da ciência e das técnicas experimentais desenvolvidos sobretudo na última década, com vista à transformação controlada da matéria (e sua caracterização) à nano-escala, bem como as leis e modelos teóricos que regem a Física a essa mesma escala. Sendo uma disciplina de engenharia situada a montante e completamente transversal, aborda com particular acuidade as aplicações desses conhecimentos às chamadas “nanotecnologias” e desenvolvimento de novos produtos, bem como à resolução de problemas envolvendo inovação industrial.
Pré-requisitos
É recomendada (embora não obrigatória) a aprovação prévia nas seguintes disciplinas:
F III (Electromagnetismo)
Física Atómica e Molecular
Mecânica Quântica
Conteúdo
I - Introdução à Nanotecnologia
Origens e objectivos da Nanotecnologia.Técnicas fundamentais de Nanotecnologia. Estratégias top-down e bottom-up.
Leis de escala. Dos Micro- aos Nanodispositivos.
II - Comportamento Quântico do Nano-Mundo.
Átomos artificiais, excitões, e currais quânticos. Plasmónica.
Coesão em Nano-Osciladores
Constante de Hamaker e forças de van der Waals
Densidade de estados electrónicos em nano-estruturas
III - Nano-estruturas
Agregados moleculares. Números mágicos. Transformações em agregados.
Monocamadas auto-organizadas e micelas. Aplicações.
Confinamento e Transporte Electrónico em Nano-Estruturas.
Poços quânticos, fios quânticos e pontos quânticos. Condutância quântica.
Incerteza posicional em assembleias de nano-osciladores.
Epitaxia por Feixes Moleculares (MBE) Microscopias de Varrimento Próximo.
IV - Microscopias SPM
Microscopia de Efeito Túnel. Modos de operação STM.
Microscopia AFM. Modos estáticos de operação AFM.
Microscopia FFM e atrito local. Modos dinâmicos de operação AFM.
Modelos físicos da operação estática e dinâmica.
Variantes SFM: EFM, MFM e CFM.
Sondas AFM e sua caracterização.
V - Nano-Óptica e Microscopias SPM
Nanofotónica e Campos Próximos. Microscopia Óptica de Campo Próximo.
Modos de operação SNOM. Sondas SNOM.
Espectroscopia Óptica à Nano-Escala
VI - Nanomanipulação por SPM.
Manipulação Atómica. Nanotribologia. Atrito, adesão e morfologia.
Modo AFM de Força Pulsada. Nanoindentações e junções de contacto.
VII - Nanocomponentes
Nanopartículas. Nanofios. Nano-anéis.
Nanotecnologia do carbono.
O grafeno. Síntese e caracterização de fulerenos.
Nanotubos de carbono. Fulerite e polímeros fulerénicos.
Adamantanos e nanodiamantes.
VIII - Aplicações
Nanofluidos e nanocompósitos. Materiais nano-estruturados.
Electrónica Molecular. Nanosensores.
Lasers e Feixes Moleculares em Nanotecnologia.
Nanobiotecnologia. Fotodinâmica.
Nano-energia e Sustentabilidade.
Bibliografia
- Nanotecnologia e Nanofísica: Conceitos de Nanociência Moderna
autor: Rui Lobo, Escolar Editora (Lisboa, 2009)
-Handbook of Nanotechnology, B. Bhushan, Springer
- Nanotechnology, Understanding Small Systems, CRC Press, 2007
- Nanophysics and Nanotecnology, An introduction to Modern Concepts in Nanoscience, Wiley-VCH (2004)
- Nanotechnology (journal from IOP)
Método de ensino
A língua de ensino é o português. Sempre que se justificar será em inglês.
Aulas Teóricas com utilização de Datashow. Aulas Teórico-Práticas com participação dos alunos na resolução dos problemas. Aulas práticas com realização trabalhos experimentais e registo de resultados.
Disponibilização de um CURSO em Power Point na internet.
Seguimento de parte da matéria através do livro da autoria de Rui Lobo
Método de avaliação
Tipo de Avaliação
De acordo com o actual Regulamento de Avaliação da FCT a avaliação
em "Nanotecnologia"enquadra‐se no tipo de avaliação distribuída com
possibilidade de dispensa de exame.
COMPONENTES
COMPONENTES
- Dois Testes :
Efectuados no horário normal de aulas, sendo um a meio do semestre e outro no final.
Classificados de 0 a 20 valores com arredondamento às décimas.
- Quatro mini-questionários de escolha múltipla :
- Três ou Quatro trabalhos laboratoriais :
Executados em grupo. Entrega de folha de registo em cada aula de laboratório, por trabalho e por grupo.
Cada um é classificado qualitativamente numa escala de zero a cinco valores, e posteriormente convertida numa escala de 0 a 20.
Um aluno que falte ao trabalho de laboratório fica com a nota zero nesse trabalho.
- Assiduidade: Um aluno com mais de 2/3 de faltas nas aulas terá uma nota NA na fórmula final calculada por:
Nº faltas x 20 / nº total de aulas.
CÁLCULO DA NOTA INTERMÉDIA OBTIDA A MEIO DO SEMESTRE (NI)
NI = (0,4 NT1 + 0,3 NL + 0,2 NQ + 0,1 NA)
NT1 – nota de um teste; NL – nota de 2 trabalhos de laboratório; NQ - média de 2 questionários; NA - assiduidade.
CÁLCULO DA NOTA FINAL (NF)
O arredondamento de NF é às décimas.
NF = (NI + NU) / 2
NU - Nota obtida na segunda parte do semestre e calculada de forma idêntica a NI.
Se NF < 9,5 o aluno é reprovado, podendo frequentar o exame.
Para os alunos que vão a exame:
NF = (0,4 NE + 0,3 NL + 0,2 NQ + 0,1 NA)
NE - nota de exame; NL – média dos 4 trabalhos de laboratório; NQ - média dos 4 questionários.
Cursos
- Engenharia Electrotécnica e de Computadores
- Engenharia Biomédica
- Especialidade em Biofísica
- Especialidade em Engenharia Bioquímica
- Especialidade em Engenharia Química
- Engenharia Física
- Química Orgânica
- Especialidade em Bioquímica Estrutural
- Química Física
- Especialidade em Bioquímica Física
- Química Inorgânica
- Especialidade em Biotecnologia