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Título : Multicapas ultradelgadas para aplicaciones ópticas y eléctricas en nanotecnología: Introducción a los procesos de síntesis
Autor : TIZNADO VAZQUEZ, HUGO JESUS
Fecha de publicación : 2017
Resumen : La fabricación de nanomateriales para aplicaciones tecnológicas es parte fundamental del plan de estudios del programa de Licenciatura en Nanotecnología que se ofrece en el Centro de Nanociencias y Nanotecnología (CNyN) de la UNAM, campus Ensenada. El conocimiento y destreza en el uso de las herramientas de fabricación incentiva el desarrollo del alumno en las áreas científicas y tecnológicas. Nuestra licenciatura entró en operación recientemente y, en general, ha sido exitoso. Sin embargo, aún existen limitaciones a nivel de prácticas experimentales, que restringen la interacción directa de los estudiantes con los laboratorios de investigación. En consecuencia, la experiencia y conocimiento necesarios para el desarrollo de nanomateriales no son favorecidos lo suficiente. Es por este motivo que se busca incentivar estas áreas de oportunidad para fortalecer la Licenciatura en Nanotecnología a través del acercamiento de los estudiantes a las diferentes técnicas de síntesis de nanomateriales con las que cuenta el CNyN. En este proyecto se pretende explotar la infraestructura existente para que los estudiantes adquieran habilidades y destrezas en durante su etapa disciplinaria en cuanto a los procesos de síntesis y caracterización de nanomateriales. Por otra parte, ya que esta carrera ha tomado fuerza en las diferentes instituciones del país, se pretende posicionar a los estudiantes de la UNAM en ventaja con respecto a la demanda de profesionales en esta área, llevándolos a ser más competitivos en el momento de ejercer su profesión, e incluso colocarlos al nivel de los estudiantes de países como Estados Unidos, Alemania, China, entre otros, donde la investigación en ciencia de materiales es un campo altamente competitivo. Tengamos en cuenta que en esas regiones los estudiantes de licenciatura participan activamente en los centros de investigación. De esta forma se proyecta enriquecer académicamente el conocimiento adquirido a traces del proyecto propuesto impactaran directamente en su desempeño profesional futuro que involucre el estudio de materiales nanoestructurados. En este proyecto se propone que los estudiantes de licenciatura desarrollen multicapas ultradelgadas para aplicaciones ópticas y eléctricas en nanotecnología a partir de la combinación de diferentes óxidos metálicos (Al2O3, Y2O3, ZrO2, ZnO) a nivel de laboratorio de docencia para estudiar el comportamiento de sus propiedades eléctricas y ópticas que permitan estudiar su potencial aplicación en nano y micro electrónica.. Los lineamientos de este proyecto se encaminan hacia el conocimiento de los métodos de síntesis de este tipo de materiales el cual beneficiara a los estudiantes del plan de licenciatura en Nanotecnología, como una herramienta de introducción al desarrollo de nuevos materiales nanoestructurados. Este trabajo de investigación les permitirá adquirir el conocimiento básico desde el punto de vista experimental así como teórico en el estudio de nuevos materiales a escala micro y nano, que están siendo utilizados e implementados en aplicaciones especificas en ciencia de materiales. De esta manera los recursos de este proyecto serán destinados para brindar a los estudiantes, la formación necesaria para generar este tipo de materiales que se caracterizan por poseer propiedades físicas y químicas importantes con aplicaciones teniendo como objetivo principal el incluir un valor agregado a su formación académica. Para dicha tarea, se cuenta con un grupo de académicos comprometidos a apoyar activamente este proceso de formación, así como con la infraestructura y equipamiento necesarios para cumplir los objetivos trazados.
URI : http://132.248.161.133:8080/jspui/handle/123456789/5928
metadata.dc.contributor.responsible: TIZNADO VAZQUEZ, HUGO JESUS
metadata.dc.coverage.temporal: 2017-2020
metadata.dcterms.educationLevel.SEP: Licenciatura
metadata.dc.description.hypothesis: Se propone la siguiente hipótesis: Con el apoyo financiero de este proyecto, se propone fabricar y caracterizar multicapas ultradelgadas de alta constante dieléctrica para aplicaciones en nanotecnología a través de la interacción directa de los estudiantes de Licenciatura en Nanotecnología de la UNAM con los procesos que involucran el desarrollo y el estudio de este tipo de nanoestructuras.
metadata.dc.description.strategies: Metodología El proyecto Nanomateriales a nivel de laboratorio: Multicapas ultradelgadas de alta constante dieléctrica para aplicaciones en nanotecnología se enlazará estrechamente con las materias que se imparten a los estudiantes de licenciatura; por ejemplo, en el caso de de Nanomateriales I y II, así como Nanofabricación 1. Por lo tanto, los estudiantes podrán involucrarse en el desarrollo de un proyecto que se esté ejecutando por parte de los académicos del centro en el área afín y así podrán adquirir el conocimiento y las habilidades necesarias para la síntesis y caracterización de los materiales propuestos. Introducción al conocimiento de la técnica Primero se propone que mediante estrategias docentes, los estudiantes de licenciatura se familiaricen con la técnica de síntesis de este tipo de nanomateriales, a través de seminarios por parte de los académicos involucrados, por medio de clases magistrales y el desarrollo de material bibliográfico relacionado con los procesos de síntesis y caracterización. Esto permitirá a los estudiantes de licenciatura adquirir experiencia en este campo para el desarrollo de nuevos materiales. Capacitación en el manejo de equipos Es pertinente que los estudiantes de licenciatura aprendan a manejar los equipos involucrados en la síntesis y caracterización de los materiales, para ello se propone la capacitación de los alumnos en cuanto al manejo de uno de los equipos, como el ALD así como los equipos de caracterización rutinarios y de fácil acceso con los que cuenta el centro, como por ejemplo el elipsómetro espectroscópico, el microscopio de fuerza atómica, el espectrómetro UV Vis, entre otros. De esta forma los estudiantes fortalecerán sus habilidades a nivel de laboratorio de investigación para el desarrollo nanomateriales. Síntesis y caracterización de las multicapas ultradelgadas Los diferentes óxidos que se van a estudiar en el desarrollo de este trabajo de investigación serán escogidos de acuerdo a sus propiedades físicas y químicas. Se espera que la combinación de óxidos en diferentes configuraciones resulte en materiales de alta constante dieléctrica, entre los materiales que se piensan desarrollar se encuentran los siguientes: YSZ, Al2O3-YSZ. Al2O3-Y2O3, Al2O3-ZrO2. Al2O3-ZnO, ZrO2 ZnO y demás combinaciones. De esta forma una parte de los rubros del proyecto se concentrara en la compra de los precursores químicos utilizados para desarrollar las este tipo de multicapas. De esta forma el plan experimental a seguir consistirá en su primera etapa, el de controlar la síntesis de los óxidos puros para después proceder a la síntesis de las multicapas en diferentes configuraciones, las cuales pueden proveer distintas propiedades físicas y químicas. Estrategia experimental. Por medio de prácticas experimentales asi como talleres de formación académica que involucren los procesos de síntesis de nanomateriales, se pretende incluir de manera directa a los estudiantes de licenciatura que se vean atraídos en el desarrollo de materiales que permitan enriquecer su formación profesional. Esta propuesta se orienta al entendimiento y conocimiento sistemático de las propiedades físicas y químicas de las multicapas ultra-delgadas construidas por bicapas de materiales dieléctricos distintos y la influencia del espesor de dichas bicapas sobre sus propiedades de acuerdo a la configuración escogida en el laboratorio, como espesor total y espesor entre capa y capa que conformaran el material dieléctrico. Caracterización de las multicapas ultra-delgadas Una etapa fundamental en la fabricación de nanomateriales es su caracterización, para ello los estudiantes en esta etapa del trabajo tendrán la oportunidad de acercarse y aprender los diferentes métodos de caracterización a los que pueden ser sometidas las nanoestructuras desarrolladas. La gran variedad de técnicas con las que cuenta el Centro de Nanociencias y Nanotecnología es un punto a favor para el desarrollo integral y académico de los estudiantes de licenciatura. Divulgación de los resultados Los resultados de los estudiantes más destacados se darán a conocer a la comunidad académica a través de presentación de poster o seminarios en el centro de Nanociencias y Nanotecnología. De igual manera se participará en el simposio anual que organiza el centro, donde los resultados más relevantes se plasmaran en el libro de memorias. Desarrollo de una guía para prácticas de laboratorio Se escribirá una guía de práctica de laboratorio enfocada a la síntesis y caracterización de este tipo de nanomateriales técnicas de depósito . Esta guía tiene como fin familiarizar a los alumnos y al docente de una manera factible el aprendizaje de los procesos involucrados en el desarrollo de los materiales por medio de las técnicas de depósito existentes en el Centro de Nanociencias y Nanotecnología , para así fortalecer el proceso de aprendizaje a nivel de laboratorio de investigación.
El objetivo general consiste en involucrar a los estudiantes de licenciatura en el entendimiento (estado del arte) de las técnicas de síntesis y los parámetros que intervienen en el desarrollo de nanomateriales. Capacitar y preparar a los estudiantes de licenciatura en el manejo de los equipos de síntesis , así como instruirlos en el uso de equipos de caracterización rutinario para determinar el espesor. Fabricar multicapas ultradelgadas formadas por bicapas de óxidos mixtos de Al2O3, Y2O3, ZrO2, ZnOy sus combinaciones Estudiar el comportamiento de las propiedades eléctricas y ópticas de las multicapas. Proveer conocimiento científico que permita combinar adecuadamente diferentes dieléctricos ya conocidos (Al2O3, ZnO, ZrO2 y Y2O3) para ajustar las propiedades dieléctricas del material resultante. Presentar los resultados más relevantes a la comunidad académica en general a través de la participación en simposios y/o presentación de carteles. Desarrollo de una guía para prácticas de laboratorio que involucre el proceso de síntesis y de caracterización de los materiales fabricados a través de la técnica ALD, el cual le permita a los futuros estudiantes fortalecer su aprendizaje en este tipo de técnicas.
metadata.dc.description.goals: Las metas logradas en la ejecución del proyecto PAPIME PE101317 estuvieron orientadas hacia los estudiantes de licenciatura en nanotecnología de la UNAM así como los estudiantes de ingeniería en nanotecnología de la UABC como invitados, quienes tuvieron la oportunidad de aprender acerca de los procesos de síntesis de materiales nanoestructurados (1D y 2D) y sus diferentes variaciones en el proceso ALD. Los estudiantes de quinto y sexto semestre enriquecieron sus conocimientos básicos en cuanto síntesis y caracterización de los materiales fabricados de tal manera que a futuro tendrán un panorama más amplio acerca de las potenciales aplicaciones de los mismos en el desarrollo de sus trabajos de investigación. Las metas alcanzadas en el desarrollo del proyecto se describen a continuación. Se realizaron seminarios específicos para los estudiantes de licenciatura de ambas instituciones acerca de los principios básicos de la técnica para fabricar películas delgadas sobre diferentes tipos de sustrato (Silicio, cristal óptico, ITO flexible, polvos magnéticos) y su potencial aplicación en nanotecnología de tal forma que los estudiantes adquirieran conocimiento básico para fabricar y desarrollar nanoestructuras a través de la técnica ALD y técnicas complementarias a esta. Los seminarios de capacitación se enfocaron alrededor de temas relacionados a la síntesis y caracterización de nuevos materiales nanoestructurados. Estos seminarios también permitieron dar un panorama más amplio de las diferentes aplicaciones de los materiales fabricados y que se pueden producir en nuestro centro. Los seminarios fueron impartidos por investigadores reconocidos dentro del Centro de Nanociencias y Nanotecnología de la UNAM adscritos al departamento de Fisicoquímica de Nanomateriales y otros departamentos que fueron involucrados como parte de la retroalimentación de los objetivos trazados. Se realizaron diferentes prácticas de laboratorio y guías de trabajo enmarcadas dentro de los cursos de Nanomateriales I: Síntesis, Nanomateriales II: caracterización ligado al programa de Licenciatura en Nanotecnología, así como el curso de Síntesis y Caracterización de Nanomateriales ligado al programa de Ingeniería en Nanotecnología de la UABC. Las prácticas comprendieron diferentes procesos de síntesis que permitieron fabricar nanoestructuras de óxidos metálicos, así como combinaciones entre los mismos con diferentes razones de espesor crecidas sobre diferentes sustratos con el fin de fabricar capacitores tipos MOS, fotocatalizadores basados en películas de ZnO, guías de onda en algunos casos. Las guías de practica fueron estructuradas de tal manera que se complementaran entre sí, todo el proceso de fabricación y caracterización de las nanoestructuras en los equipos con los que cuenta el centro, con una interacción estudiante - equipo accesibles a los objetivos y metas propuestas.
metadata.dc.description.selfAssessment: La autoevaluación global del proyecto la podemos enfocar a partir de los logros conseguidos en las tres etapas de ejecución. En cuanto a formación de recurso humano, el proyecto logro llegar a los estudiantes de Licenciatura en Nanotecnología de la UNAM correspondientes a 2 cohortes por año para un total de 6 (ambas subdivididas en 4 ejes temáticos) para los periodos enero – mayo y agosto – diciembre del calendario escolar 2017, 2018 y 2019, ligando el proyecto a los cursos de Nanomateriales I y II para la Licenciatura en Nanotecnología. Además, para finales del año 2018 y todo el año 2019 se logró llegar a estudiantes de Ingeniería en Nanotecnología de la UABC involucrándoos en la dinámica del proyecto, de tal manera que fueron 3 cohortes las beneficiadas a través del curso de Síntesis y Caracterización de Nanomateriales. Los alumnos tuvieron la oportunidad de asistir a seminarios de capacitación con temas relacionados a la técnica de depósito por capas atómicas ALD, así como otros procesos de síntesis relacionados con el proyecto y sus respectivas aplicaciones, con el fin de atraer el interés de los alumnos enriqueciendo su conocimiento en el desarrollo de materiales nanoestructurados. Se realizaron un total de 20 seminarios repitiendo algunos para las cohortes de la UABC, además, estos seminarios fueron presentados por académicos del centro. Se presentaron trabajos en congresos internacionales, se realizaron tesis de grado a nivel de licenciatura y se dio soporte indirectamente en la publicación de artículos relacionados con la temática del proyecto. De igual manera se becaron estudiantes de licenciatura con las partidas disponibles para estas. Se realizaron guías de laboratorio el cual pueden ser utilizadas por docentes que impartan los cursos asociados y tres manuales de uso de equipos de tal manera que los estudiantes tengan fácil acceso a estos equipos del centro y puedan realizar trabajos a futuro. El proyecto logro llegar a más de 30 estudiantes de licenciatura por año quienes adquirieron nuevos conocimientos y habilidades a través de la participación activa de los estudiantes en el uso de los equipos de síntesis como en la interpretación de resultados obtenidos a partir de la caracterización el cual plasmaron en sus informes de prácticas de laboratorio. Además, los estudiantes presentaron los resultados más relevantes de sus reportes finales en un Simposio interno organizado cada semestre especialmente para ellos, a través de la presentación de carteles, actividad que se socializo con la comunidad académica del centro e hizo parte de la evaluación de los cursos ya mencionados albergando las dos instituciones en un ambiente académico de gran impacto. El simposio de estudiantes se presentó como un entregable emergente al comprometido, como es el Simposio de Nanociencias y Nanotecnología del CNyN. Por todo lo anterior, considero que el proyecto se desarrolló de forma satisfactoria, cumpliendo con las metas y productos comprometidos.
metadata.dc.description.goalsAchieved: Metas por año. Primer año. Desarrollo de seminarios acerca de los temas relacionados con los principios básicos de la técnica para fabricar las multicapas e involucrar a los estudiantes de licenciatura en este tópico de investigación como alternativa para el desarrollo de nanomateriales. Prácticas de laboratorio que implican la capacitación de los estudiantes de licenciatura en el manejo del equipo de síntesis así como los equipos de caracterización de uso rutinario. Fabricar multicapas ultradelgadas de Al2O3, - Y2O3 y Al2O3 ZnO y demás combinaciones posibles. Estudiar las propiedades físicas y químicas de las multicapas ultradelgadas a través de la caracterización por diferentes técnicas. Presentar los resultados más relevantes a la comunidad académica a través de la participación en simposios y/o presentación de carteles. Desarrollo de una guía para prácticas de laboratorio que involucre el proceso de síntesis de los materiales propuestos para el primer año y su respectiva caracterización. Segundo año. Desarrollo de seminarios acerca de los temas relacionados con los principios básicos de la técnica para fabricar las multicapas e involucrar a los estudiantes de licenciatura en este tópico de investigación como alternativa para el desarrollo de nanomateriales. Prácticas de laboratorio que implican la capacitación de los estudiantes de licenciatura en el manejo del equipo de síntesis así como los equipos de caracterización de uso rutinario. Fabricar multicapas ultradelgadas de Al2O3 - ZrO2 y ZrO2-ZnO y demás combinaciones posibles. Estudiar las propiedades físicas y químicas de las multicapas ultradelgadas a través de la caracterización por diferentes técnicas. Presentar los resultados más relevantes a la comunidad académica a través de la participación en simposios y/o presentación de carteles. Desarrollo de una guía para prácticas de laboratorio que involucre el proceso de síntesis de los materiales propuestos para el primer año y su respectiva caracterización. Tercer año. Desarrollo de seminarios acerca de los temas relacionados con los principios básicos de la técnica para fabricar las multicapas e involucrar a los estudiantes de licenciatura en este tópico de investigación como alternativa para el desarrollo de nanomateriales. Prácticas de laboratorio que implican la capacitación de los estudiantes de licenciatura en el manejo del equipo de síntesis así como los equipos de caracterización de uso rutinario.. Fabricar multicapas ultradelgadas de Y2O3-ZrO2 y Al2O3-Y2O3-ZrO2 y demás combinaciones posibles. . Estudiar las propiedades físicas y químicas de las multicapas ultradelgadas a través de la caracterización por diferentes técnicas. Presentar los resultados más relevantes a la comunidad académica a través de la participación en simposios y/o presentación de carteles. Desarrollo de una guía para prácticas de laboratorio que involucre el proceso de síntesis de los materiales propuestos para el primer año y su respectiva caracterización.
metadata.dcterms.provenance: Centro de Nanociencias y Nanotecnología
metadata.dc.subject.DGAPA: Ingenierías
metadata.dc.type: Proyecto PAPIME
Aparece en las colecciones: 1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías

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