Materiales h\u00edbridos y bioh\u00edbridos Se introducir\u00e1n a los alumnos diversos materiales denominados h\u00edbridos organo-inorg\u00e1nicos y bio-h\u00edbridos, entre los que se incluyen los denominados materiales nanocompuestos (nanocomposites), sistematizando aspectos relacionados con los procedimientos m\u00e1s habituales de su preparaci\u00f3n y caracterizaci\u00f3n, comentando tambi\u00e9n la utilidad de este tipo de materiales funcionales enfocadas a las aplicaciones m\u00e1s relevantes.<\/p>\n S\u00edntesis mediante t\u00e9cnicas bottom-up. Materiales supramoleculares y polim\u00e9ricos En los \u00faltimos a\u00f1os, unido al desarrollo de la nanotecnolog\u00eda, ha surgido un gran inter\u00e9s por la obtenci\u00f3n de materiales siguiendo lo que se conoce como una estrategia bottom-up, su construcci\u00f3n a partir de sus unidades m\u00e1s peque\u00f1as. Materiales biomim\u00e9ticos<\/strong> La naturaleza nos proporciona una gran variedad de materiales con diferentes funciones que pueden servir como fuente de inspiraci\u00f3n al abordar el dise\u00f1o de nuevos materiales. El traslado de las ideas recogidas en dicha observaci\u00f3n hacia la preparaci\u00f3n del nuevo material requiere un an\u00e1lisis detallado de la relaci\u00f3n estructura-funci\u00f3n observada en el mundo natural. Son muchas las oportunidades para aprender del medio natural y en este tema se revisaran diferentes aproximaciones que han conducido a la introducci\u00f3n de materiales con propiedades optimizadas.<\/p>\n S\u00edntesis de \u00f3xidos polifuncionales<\/strong> El inter\u00e9s por los \u00f3xidos met\u00e1licos aument\u00f3 enormemente con la aparici\u00f3n de los cupratos superconductores de alta temperatura cr\u00edtica en los a\u00f1os 80. Este inter\u00e9s se ha mantenido posteriormente con la descripci\u00f3n de nuevas fenomenolog\u00edas, como la magnetorresistencia colosal o el car\u00e1cter multiferroico en \u00f3xidos; estos materiales tambi\u00e9n encuentran aplicaciones en pilas de combustible y muchos dispositivos electr\u00f3nicos. Muchos de estos \u00f3xidos presentan una estructura de tipo perovskita, que por su flexibilidad composicional es capaz de albergar un gran n\u00famero de elementos de la tabla peri\u00f3dica, a los que deben sus propiedades. Muchos de estos elementos pueden adoptar estados de oxidaci\u00f3n inusuales (oxidados o reducidos) y su estabilizaci\u00f3n est\u00e1 en el origen de las propiedades mencionadas. La s\u00edntesis de estos \u00f3xidos es clave para estabilizar los estados de oxidaci\u00f3n adecuados, muchos de los cuales necesitan condiciones especiales. En esta clase se repasar\u00e1n diversos m\u00e9todos de s\u00edntesis, desde los m\u00e1s convencionales como los procedimientos cer\u00e1micos y la s\u00edntesis por v\u00eda h\u00fameda (soft chemistry) a los m\u00e1s sofisticados que transcurren a alta presi\u00f3n. Tambi\u00e9n se aludir\u00e1 a la necesaria caracterizaci\u00f3n estructural, en muchas ocasiones por difracci\u00f3n de neutrones, y siempre atendiendo a las propiedades de inter\u00e9s y a las aplicaciones para las que se pretende dise\u00f1ar y optimizar estos materiales.<\/p>\n Qu\u00edmica reticular: Dise\u00f1o de materiales y aplicaciones. La qu\u00edmica reticular abarca el estudio de materiales formados por la uni\u00f3n de unidades de construcci\u00f3n moleculares a trav\u00e9s de enlaces fuertes, para formar redes robustas con caracter\u00edsticas estructurales deseadas. \u00a0En la clase se presentar\u00e1 al alumnado los principios b\u00e1sicos de construcci\u00f3n de estos materiales y se mostrar\u00e1 c\u00f3mo los principios de la qu\u00edmica reticular se han aplicado en el desarrollo de clases de materiales tales como los \u201cmetal-organic frameworks\u201d y \u201ccovalent organic frameworks\u201d (MOFs, COFs). Se ilustrar\u00e1 como estos materiales tienen utilidad en diversos campos, que incluyen almacenamiento energ\u00e9tico, remediaci\u00f3n medioambiental, o liberaci\u00f3n controlada de f\u00e1rmacos, entre otros. Finalmente se mostrar\u00e1n algunas de las tendencias actuales en la investigaci\u00f3n sobre materiales reticulares.<\/p>\n Fabricaci\u00f3n de nanopart\u00edculas en fase gas<\/strong> La fabricaci\u00f3n de nanopart\u00edculas en fase gas presenta una serie de caracter\u00edsticas que la hacen particularmente atractiva para complementar a los m\u00e9todos m\u00e1s tradicionales como son los m\u00e9todos qu\u00edmicos. En esta clase se mostrar\u00e1n los fundamentos de este tipo de s\u00edntesis y las caracter\u00edsticas que la diferencian. Se presentar\u00e1n las distintas variantes de la t\u00e9cnica que permiten m\u00faltiples rutas para la s\u00edntesis de nanopart\u00edculas en fase gas, presentando ejemplos de nanopart\u00edculas fabricadas mediante estas t\u00e9cnicas y sus aplicaciones. Adem\u00e1s, se abordar\u00e1n los recientes desarrollos tecnol\u00f3gicos que han hecho evolucionar esta la tecnolog\u00eda y los retos a los que se enfrenta.<\/p>\n <\/p>\n Biomateriales y sus aplicaciones en biomedicina<\/strong> En las \u00faltimas d\u00e9cadas, la investigaci\u00f3n en Ciencia de Materiales se ha adentrado en el complejo \u00e1mbito del desarrollo de materiales avanzados que puedan servir como elementos terap\u00e9uticos en Biomedicina, abarcando aplicaciones tan diversas como la reparaci\u00f3n del tejido cardiovascular, la sustituci\u00f3n de tejido \u00f3seo y cartilaginoso, la liberaci\u00f3n de f\u00e1rmacos o la regeneraci\u00f3n neural, por citar algunos de los m\u00e1s destacados usos. Estos materiales, convencionalmente llamados \u201cbiomateriales\u201d, requieren un dise\u00f1o inteligente y exhaustivo en el que un amplio abanico de par\u00e1metros diferentes debe tenerse en cuenta para garantizar el \u00e9xito del dispositivo fabricado. Desde las propiedades f\u00edsico-qu\u00edmicas hasta la biocompatibilidad con c\u00e9lulas y tejidos (estudios in vitro<\/em>, ex vivo<\/em> e in vivo<\/em>), los biomateriales deben satisfacer un conjunto de requerimientos que s\u00f3lo pueden alcanzarse desde una estrategia combinada que a\u00fane la experiencia de equipos de investigaci\u00f3n multidisciplinar para su dise\u00f1o y desarrollo. En esta clase, realizaremos un interesante recorrido por los par\u00e1metros m\u00e1s relevantes a considerar en el dise\u00f1o de biomateriales, as\u00ed como algunas de sus m\u00e1s exitosas aplicaciones en Biomedicina.<\/p>\n Nanopart\u00edculas para diagn\u00f3stico y tratamiento m\u00e9dicos Los \u00faltimos estudios en nanopart\u00edculas y sus aplicaciones biom\u00e9dicas nos revelan un futuro muy prometedor para estos materiales tanto en la detecci\u00f3n de tumores y met\u00e1stasis, como en el tratamiento de los mismos mediante administraci\u00f3n de f\u00e1rmacos o tratamientos de hipertermia. Puntos importantes de este curso son los m\u00e9todos de s\u00edntesis de nanopart\u00edculas (metales nobles y materiales magn\u00e9ticos) fiables y reproducibles, con control del tama\u00f1o de part\u00edcula y su distribuci\u00f3n, la modificaci\u00f3n superficial de las nanopart\u00edculas para obtener suspensiones coloidales biocompatibles y el estudio de sus propiedades magn\u00e9ticas, su especificidad y biodistribuci\u00f3n una vez inyectadas \u201cin vivo\u201d.<\/p>\n Materiales avanzados para su uso en implantes En este curso se analizar\u00e1n los diferentes tipos de biomateriales que se utilizan en la fabricaci\u00f3n de pr\u00f3tesis e implantes para la sustituci\u00f3n de tejidos duros (dentales y \u00f3seos). El estudio de las caracter\u00edsticas estructurales y la relaci\u00f3n bioqu\u00edmica de estos materiales con los tejidos permite definir sus ventajas y principales limitaciones. Se evaluar\u00e1n posibles l\u00edneas de evoluci\u00f3n bas\u00e1ndose en el estudio de la microarquitectura y propiedades de los materiales naturales que se pretende reemplazar. Se utilizar\u00e1 como principal herramienta el dise\u00f1o microestructural para optimizar de forma inteligente las propiedades de una nueva familia de biomateriales que puedan satisfacer demandas m\u00e1s complejas y puedan ser compatibles con las expectativas reales del funcionamiento cl\u00ednico. Finalmente se describir\u00e1n los implantes y pr\u00f3tesis m\u00e1s importantes, los aspectos relativos a los ensayos \u00abin vivo\u00bb y protocolos de implantaci\u00f3n.<\/p>\n <\/p>\n Materiales para recolecci\u00f3n de energ\u00eda<\/strong> Las tecnolog\u00edas de recolecci\u00f3n de energ\u00eda (del ingl\u00e9s Energy Harvesting) transforman energ\u00eda disipada en el ambiente; t\u00e9rmica, mec\u00e1nica, electromagn\u00e9tica \u2026, en energ\u00eda el\u00e9ctrica para la alimentaci\u00f3n en el sitio de electr\u00f3nica de bajo consumo. Se trata de una energ\u00eda limpia, complementaria a las tecnolog\u00edas alternativas de generaci\u00f3n a gran escala, que persigue aumentar la eficiencia del sistema. Est\u00e1 adem\u00e1s muy ligada al despliegue de redes de sensores inal\u00e1mbricos, que son un elemento esencial en la transici\u00f3n digital de la sociedad (industria 4.0, IoT \u2026). En esta clase se describir\u00e1n las distintas tecnolog\u00edas de recolecci\u00f3n en desarrollo, haciendo \u00e9nfasis en los mecanismos de transducci\u00f3n de estado s\u00f3lido en los que se basan, y en los materiales termoel\u00e9ctricos, piezoel\u00e9ctricos y magnetoel\u00e9ctricos que las facilitan.<\/p>\n Materiales para la pr\u00f3xima generaci\u00f3n de bater\u00edas de estado s\u00f3lido Parte 1- Fundamentos de bater\u00edas: relaci\u00f3n entre materiales y propiedades El desarrollo de bater\u00edas secundarias sostenibles que sean capaces de proporcionar altas densidades de corriente de una manera segura es fundamental para la transici\u00f3n a un sistema energ\u00e9tico con emisiones cero de carbono, basado en energ\u00edas renovables. En este sentido, los materiales de estado s\u00f3lido ofrecen una plataforma \u00fanica para generar sistemas duraderos, no inflamables que permitan almacenar altas cantidades de energ\u00eda y liberarla de una manera r\u00e1pida sin perdidas energ\u00e9ticas. En este curso aprender\u00e1s los fundamentos de funcionamiento de sistemas electroqu\u00edmicos tales como bater\u00edas secundarias, analizar\u00e1s y calcularas par\u00e1metros fundamentales y entender\u00e1s el papel que los materiales que las componen juegan en su optimizaci\u00f3n. Durante el curso, estableceremos las relaciones existentes entre la estructura, composici\u00f3n y propiedades de los materiales actuales y analizaremos las tendencias en investigaci\u00f3n para el desarrollo de la nueva generaci\u00f3n de bater\u00edas de estado s\u00f3lido.<\/p>\n En una primera parte del curso, nos centraremos en las propiedades de los diferentes materiales que componen una bater\u00eda secundaria de estado s\u00f3lido. Estudiaremos las propiedades de transporte i\u00f3nico y electr\u00f3nico en los diferentes tipos de materiales y las propiedades de las intercaras electrolito \/ electrodo cuyas propiedades son esenciales para el funcionamiento de la bater\u00eda. En este apartado entraremos en las nociones de electroqu\u00edmica y par\u00e1metros necesarios para entender el funcionamiento de estos dispositivos de almacenamiento de energ\u00eda.<\/p>\n En una segunda parte, trataremos las diferentes aproximaciones actuales para el desarrollo realista de bater\u00edas de todo estado s\u00f3lido. Haremos un repaso de las tendencias actuales, materiales, cadena electroqu\u00edmica, arquitectura y veremos los problemas fundamentales que separan los resultados actuales de los previstos te\u00f3ricamente. Finalmente visitaremos las tendencias de futuro, desde el punto de vista de los materiales, para la consecuci\u00f3n del objetivo de una bater\u00eda recargable todo s\u00f3lido de alta energ\u00eda y potencia.<\/p>\n Materiales para electr\u00f3nica flexible<\/strong> La electr\u00f3nica flexible se engloba dentro de la macroelectr\u00f3nica o electr\u00f3nica de grandes \u00e1reas, un campo emergente que en los \u00faltimos a\u00f1os ha experimentando destacados avances impulsados por la demanda de nuevos dispositivos flexibles en nuestra sociedad (pantallas de visualizaci\u00f3n,\u00a0smartphones<\/em>, ropa tecnol\u00f3gica). Estos productos se basan en la integraci\u00f3n de pel\u00edculas delgadas de diversos materiales funcionales\u00a0\u2014\u00a0org\u00e1nicos e inorg\u00e1nicos\u00a0\u2014\u00a0sobre substratos baratos, ligeros y flexibles como el pl\u00e1stico, el papel o el textil. Sin embargo, el procesado de materiales inorg\u00e1nicos de altas prestaciones (p.ej. \u00f3xidos cristalinos) requiere tratamientos t\u00e9rmicos a temperaturas muy por encima de la estabilidad t\u00e9rmica de los substratos anteriormente mencionados limitando el progreso de esta tecnolog\u00eda. Los m\u00e9todos qu\u00edmicos en disoluci\u00f3n de baja temperatura nacen con el fin de solventar esta incompatibilidad t\u00e9rmica, dando acceso a la fabricaci\u00f3n de una nueva generaci\u00f3n de sistemas electr\u00f3nicos flexibles con prestaciones muy superiores a las de los actuales y con aplicaciones potenciales en salud y bienestar (piel electr\u00f3nica, rob\u00f3tica), energ\u00eda (celdas solares) y tecnolog\u00edas de la informaci\u00f3n (dispositivos inteligentes).<\/p>\n Materiales para electr\u00f3nica org\u00e1nica<\/strong> La Electr\u00f3nica Org\u00e1nica es una rama de la electr\u00f3nica que se ocupa del estudio de materiales org\u00e1nicos. El nombre procede de usar los semiconductores \u201corg\u00e1nicos\u201d, que se hacen con materiales con base de carbono, en lugar de silicio como en la electr\u00f3nica convencional. La gran ventaja que poseen los dispositivos basados en materiales org\u00e1nicos, a\u00fan en una fase de desarrollo preindustrial, viene establecida por sus interesantes propiedades t\u00e9cnicas. La ligereza y flexibilidad de dichos dispositivos, generalmente impresos sobre sustratos pl\u00e1sticos, hacen que puedan ser integrados y adaptados casi a cualquier escala. En esta clase se presentara como la electr\u00f3nica org\u00e1nica es altamente interdisciplinar e involucra el dise\u00f1o, s\u00edntesis y procesamiento de materiales org\u00e1nicos e inorg\u00e1nicos funcionales, el desarrollo de t\u00e9cnicas avanzadas de micro y nanofabricaci\u00f3n, dise\u00f1o de dispositivos y circuitos, y caracterizaci\u00f3n de materiales y dispositivos.<\/p>\n M\u00e9todos de nanolitograf\u00eda y sus aplicaciones<\/strong> La nanolitograf\u00eda incluye los m\u00e9todos y procedimientos para fabricar patrones y dispositivos con dimensiones caracter\u00edsticas por debajo de los 100 nm. La clase proporciona una introducci\u00f3n a los m\u00e9todos m\u00e1s actuales para fabricar dispositivos y nanoestructuras a escala nanom\u00e9trica. Entre otros m\u00e9todos, se describen las nanolitograf\u00edas de electrones, las haces i\u00f3nicos y las basadas en el uso de los microscopios de fuerzas. La clase combina tanto aspectos b\u00e1sicos como aplicaciones y se complementa con varios ejemplos para dise\u00f1ar dispositivos nanom\u00e9tricos.<\/p>\n Dispositivos electr\u00f3nicos de espesor at\u00f3mico<\/strong> El reciente descubrimiento y desarrollo de materiales de espesor at\u00f3mico como el grafeno, el disulfuro de molibdeno (MoS\u2082), el fosforeno ha supuesto una revoluci\u00f3n para la nanoelectr\u00f3nica. Estos materiales (l\u00e1minas cristalinas con una o pocas capas de \u00e1tomos de espesor) exhiben propiedades electr\u00f3nicas, \u00f3pticas, t\u00e9rmicas y mec\u00e1nicas \u00fanicas. Su naturaleza bidimensional facilita una mayor movilidad de los electrones, una mejor flexibilidad mec\u00e1nica y una excelente conductividad t\u00e9rmica, lo que los convierte en candidatos ideales para aplicaciones avanzadas en transistores, sensores, dispositivos flexibles, c\u00e9lulas solares y circuitos integrados. En este curso exploraremos las propiedades fundamentales de los materiales de espesor at\u00f3mico y algunas de sus potenciales aplicaciones en electr\u00f3nica, optoelectr\u00f3nica y disipaci\u00f3n de energ\u00eda.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" 1. Dise\u00f1o de materiales con propiedades espec\u00edficas Materiales h\u00edbridos y bioh\u00edbridos P. 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\nP. Aranda<\/em><\/strong><\/p>\n
\nB. G\u00f3mez-Lor\/E.M. Maya
\n<\/em><\/strong><\/p>\n
\nEn este curso se mostrar\u00e1 c\u00f3mo mediante un adecuado dise\u00f1o a nivel molecular se logra un alto control de la propiedad final del material y se presentar\u00e1n los principios b\u00e1sicos en el desarrollo de materiales org\u00e1nicos y organomet\u00e1licos para aplicaciones en campos tan variados como la electr\u00f3nica impresa, adsorci\u00f3n y separaci\u00f3n de gases o el desarrollo de eficaces sistemas catal\u00edticos.<\/p>\n
\nM. Ferrer\/M.C. Guti\u00e9rrez P\u00e9rez
\n<\/em><\/strong><\/p>\n
\nJ.A. Alonso<\/em><\/strong><\/p>\n
\nF. G\u00e1ndara<\/em><\/strong><\/p>\n
\nY. Huttel, L. Mart\u00ednez
\n<\/em><\/strong><\/p>\n2. Materiales para la salud<\/h3>\n
\nM.C. Serrano<\/em>
\n<\/strong><\/p>\n
\nS. Veintemillas<\/em><\/strong><\/p>\n
\nJ.F. Bartolom\u00e9<\/em><\/strong><\/p>\n3. Materiales para conversi\u00f3n y almacenamiento de energ\u00eda<\/h3>\n
\nM. Alguer\u00f3<\/em><\/strong><\/p>\n
\nA. Aguadero, <\/em><\/strong>R. Jim\u00e9nez<\/em><\/strong><\/p>\n
\nParte 2- Materiales y pr\u00f3xima generaci\u00f3n de sistemas<\/p>\n<\/h3>\n
4. Materiales para electr\u00f3nica<\/h3>\n
\nM.L. Calzada \/I. Bretos<\/u><\/em><\/strong><\/p>\n
\nE. Garc\u00eda Frutos<\/strong><\/em><\/p>\n
\nR. Garc\u00eda<\/strong><\/em><\/p>\n
\nM.Mu\u00f1oz\/J. Quereda<\/strong><\/em><\/p>\n