Dentro del Máster universitario en Física de Sistemas Complejos, la asignatura “Procesos Microscópicos en Materia Condensada” es una asignatura semestral (correspondiente al segundo semestre), optativa, que forma parte del módulo de Física Estadística de Sistemas Complejos.

La asignatura aborda la descripción de los procesos físicos microcópicos básicos que se producen en sistemas tanto clásicos (fenómenos de transporte clásico, difusión...) como cuánticos (superficies cristalinas, nanosistemas, propiedades magnéticas...). Incluye, pues, contenidos habituales de química-física y de física de materiales.

La asignatura puede ser de interés para todos aquellos estudiantes que quieran iniciarse en las áreas de Física de la Materia Condensada, Física de Materiales, Nanociencia, Química-Física, etc. y para futuros profesionales en el desarrollo de nuevas tecnologías en física, química, farmacología,...

Tiene asignados seis créditos ECTS, del segundo cuatrimestre, que pueden corresponder a unas 150 horas, que pueden distribuirse de la siguiente manera:

* Horas de teoría: 30%.
* Horas de prácticas: 20%
* Horas de trabajo personal: 50%

Palabras clave: fenómenos en superficies, nanoestructuras. teoría cinética, fenómenos electrolíticos, catálisis, procesos de transporte.

De entre las materias incluidas en el módulo de "Física Estadística de Sistemas Complejos" está la llamada Propiedades cuánticas de sistemas complejos, donde se cubren algunos aspectos de sistemas cuánticos que no han sido abordadas en asignaturas de una titulación de Grado. Y ahí es donde se enmarca esta asignatura, que se centra en los fenómenos que ocurren en superficies, así como en fenómenos microscópicos clásicos de transporte de masa, carga, y también de espín.

El objetivo básico de la asignatura es presentar al estudiante una visión general, rigurosa y actual de algunos de los procesos dinámicos representativos en Física de la Materia Condensada, ofreciendo la posibilidad de que conozca los fundamentos físicos sobre los que se sustentan algunas de las nuevas tecnologías emergentes.

Los conocimientos que aportará la asignatura ampliarán los que el estudiante tenga de sus estudios de licenciatura o grado, mejorando su base conceptual y extendiendo el desarrollo o aplicación de las ideas de la Física cuya base ya debe conocer. Se trata, pues, de proponer nuevas circunstancias físicas, en general poco tratadas en el grado o licenciatura, en un contexto más amplio.

Para el estudio de esta asignatura son convenientes los conocimientos de Matemáticas que se espera tener tras haber cursado un grado o licenciatura en Ciencias Físicas o Químicas, o una titulación superior o un grado en Ingeniería.

Por otra parte, el seguimiento de la asignatura se verá muy beneficiado si se dominan los conocimientos que bien una licenciatura o bien un grado en Físicas o Químicas debería ofrecer de los fundamentos de las siguientes materias:
* Mecánica Estadística (o sus variantes, como Termodinámica Estadística o nombre similar).
* Mecánica Cuántica (o Química Cuántica en las licenciaturas de Química).
* Conocimientos de Física o Química del Estado Sólido.
 

El medio básico de comunicación y tutorización entre estudiantes y equipo docente son las herramientas de comunicación del Curso virtual, especialmente los Foros de debate.

Además podrán utilizarse el correo electrónico, el teléfono y la visita personal si se considerasen necesarios.


Dr. David García Aldea
E-mail: dgaldea@fisfun.uned.es
Teléfono: 91 398 7142
Horario: Martes, de 16 a 20 h
Departamento de Física Fundamental. Despacho 2.01 Biblioteca Central UNED (Senda del Rey 5, 28040 Madrid)

Dr. Julio Fernández Sánchez
E-mail: jjfernandez@fisfun.uned.es
Teléfono: 91 398 7142
Horario: Miércoles, 12 a 14h y de 16 a 18h

Departamento de Física Fundamental. Despacho 2.01 Biblioteca Central UNED (Senda del Rey 5, 28040 Madrid)

Dirección: c/ Paseo Senda del Rey 5. Madrid 28040.
(la Biblioteca central de la UNED está situada junto al río Manzanares, y al llamado Puente de los Franceses).

COMPETENCIAS BÁSICAS

CB6 - Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación

CB7 - Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio.

CB8 - Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios

CB9 - Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades

CB10 - Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida auto dirigido o autónomo.

COMPETENCIAS GENERALES

CG01 - Adquirir capacidad de análisis y síntesis.

CG02 - Adquirir capacidad de organización y planificación.

CG03 - Adquirir conocimientos de informática relativos al ámbito de estudio

CG04 - Adquirir capacidad de gestión de información

CG05 - Adquirir capacidad para resolución de problemas

CG07 - Ser capaz de trabajar en equipo

CG08 - Adquirir razonamiento crítico

CG10 - Adquirir capacidad de aprendizaje autónomo

CG11 - Adquirir capacidad de adaptación a nuevas situaciones

COMPETENCIAS ESPECÍFICAS

CE01 - Saber utilizar y relacionar los diferentes tipos de descripción (microscópica, mesoscópica y macroscópica) de los fenómenos físicos

CE02 - Comprender las propiedades cualitativas de las soluciones a las ecuaciones de la física (sus tipos, estabilidad, singularidades, etc.) y su dependencia de los parámetros que definen un sistema físico

CE03 - Comprender el papel del ruido y las fluctuaciones en los fenómenos físicos y manejar su modelización matemática

CE04 - Comprender y saber relacionar matemáticamente las propiedades macroscópicas de un sistema con las interacciones y la geometría de los elementos microscópicos del mismo

CE05 - Capacidad de análisis de problemas nuevos en sistemas poco conocidos y determinar similitudes y diferencias con modelos de referencia

CE06 - Capacidad de formular modelos matemáticos en términos de ecuaciones diferenciales (ordinarias o en derivadas parciales)

CE07 - Saber construir modelos numéricos para fenómenos descritos por ecuaciones diferenciales (ordinarias o en derivadas parciales) con diferentes condiciones iniciales o de contorno

CE08 - Capacidad de realizar análisis críticos de resultados experimentales, analíticos y numéricos

CE09 - Capacidad de búsqueda de bibliografía y fuentes de información especializadas. Manejo de las principales bases de datos de bibliografía científica y de patentes

CE10 - Conocimiento avanzado del estado actual y la evolución de un campo de investigación concreto

Objetivos generales
* Presentar al estudiante una visión general, rigurosa y actual de algunos de los procesos dinámicos más representativos (en particular, se estudiarán fenómenos en superficies, así como fenómenos de transporte de masa, carga y espín) en la Física de la Materia Condensada..
* Ofrecer al estudiante los fundamentos físicos de algunas de las nuevas tecnologías (electrónica molecular, espintrónica, etc.).

Objetivos específicos:
* Exposición de la complejidad estructural de las superficies y nanoestructuras, así como un análisis somero de algunas técnicas de caracterización experimental de dichas estructuras.
* Presentación de los fenómenos dinámicos más relevantes en superficies, incluyendo un análisis de los procesos de interacción superficie-medio externo.
* Introducir al estudiante en el estudio microscópico de los procesos dinámicos, así como presentar los fundamentos físicos que explican los procesos de transporte cuántico de carga y de espín en nanoestructuras.
* Exponer el potencial tecnológico de los dispositivos basados en nanoestructuras, así como las perspectivas y los problemas abiertos.

Destrezas:
* Habilidad para el análisis de los fenómenos físicos más característicos según las correspondientes  escalas de tiempo y longitud.
* Saber cómo relacionar distintos procesos superficiales con las técnicas experimentales más adecuadas para su caracterización.
* Aplicar los principios básicos de la Mecánica Estadística clásica y la Mecánica Cuántica a procesos dinámicos en superficies y fluidos, así como al estudio de fenómenos de transporte en nanoestructuras.
* Saber cómo recopilar información y documentación en la web, así como realizar búsquedas bibliográficas en la misma o en hemerotecas o bibliotecas.

Competencias:
* Ser capaz de proponer modelos sencillos para el estudio de fenómenos complejos, entendiendo la diferencia conceptual entre modelización y simulación.
* Capacidad de aprendizaje autónomo y de iniciación en nuevos campos de conocimiento.
* Experiencia efectiva en el acceso a las fuentes de información relevantes para resolver un problema dado.

Actitudes:
* Análisis crítico de resultados.
* Exposición razonada de los resultados de un proyecto de investigación.
* Capacidad de elección de las herramientas y de la estrategia adecuadas para abordar un proyecto concreto.

La metodología de la asignatura está basada en la enseñanza a distancia, donde tiene gran importancia el aprendizaje autónomo de los estudiantes, y utiliza el Curso virtual  implementado en la “plataforma aLF” dentro de la web de la UNED. Dentro de este curso virtual, los estudiantes dispondrán de:

1.- La información general de la asignatura, donde se establece el orden temporal de actividades y prácticas.

2.- Material didáctico específico de la asignatura.

3.- Enlaces a material bibliográfico complementario.

4.- Herramientas de comunicación: foros de debate, correo electrónico y plataforma de entrega de los informes de los trabajos prácticos.

En la asigntura se recomienda una bibliografía básica que cubre todo el programa. Asimismo los estudiantes dispondrán, a través del Curso virtual de esta asignatura, de  materiales de apoyo suministrados por el equipo docente (material complementario, material específico para alguno de los temas del programa, etc.). Siguiendo el esquema temporal de la asignatura, el estudiante abordará el estudio autónomo de los contenidos teóricos de cada uno de los temas.

El curso se completa con la realización a lo largo del mismo de tres trabajos prácticos. En estos trabajos prácticos se aplicarán los conocimientos teóricos adquiridos a casos y problemas específicos.

Los textos básicos para preparar la asignatura son los siguientes:

-- H. Lüth, Surfaces and interfaces of Solid Materials, 3ª ed.  (Springer, 1995)

o

H. Lüth, Solid Surfaces, Interfaces and Thin Films, 4ª ed. (Springer, 2001, ISBN: 978-3-540-42331-7).
 

-- Cualquiera de las ediciones recientes (en español o en inglés) del libro de Atkins, a saber:
    P. W. Atkins, J. de Paula, Química Física, 8ª edición (Editorial Médica Panamericana, 2008, ISBN: 978-950-06-1248-7), traducción de la 8ª edición en inglés (P. W. Atkins, J. de Paula, Physical Chemistry, 8th edition, Oxford University Press, 2006, ISBN: 978-0716787594).
    P. W. Atkins, J. de Paula, Physical Chemistry, 9ª edición en inglés, Oxford University Press, 2009, ISBN: 978-0-19-954337-3).

-- D. Ferry, S. M. Goodnick, J. Bird. Transport in Nanostructures (Cambridge, 2 edition, 2009, ISBN: 978-05218774801997).

Para utilizar como alternativa o complementariamente a la bibliografía básica, pueden consultarse los textos siguientes:

- M. Born y K. Huang, Dynamical theory of crystal lattices (Oxford University Press, 1988, ISBN: 978-0192670083).

- A. Liebsch, Electronic excitations at metal surfaces (Plenum Press, 1997, ISBN: 978-0306455452).

- G. A. Somorjai, Introduction to surface chemistry and catalysis (Wiley, 1994). ISBN: 978-0471031925

- C. Chorkendorff, J. W. Niemantsverdriet, Concepts of Modern Catalysis and Kinetics (Wiley-VCH,  2003, ISBN: 978-3527305742).

- R. S. Berry, S. A. Rice, J. Roos Physical Chemistry 2nd edition (Wiley, 2000, ISBN: 978-0195105896)

- T. Engel, P. Reid, Química Física (Pearson Educación, 2006, ISBN: 978-8478290772).

- I. N. Levine, Fisicoquímica, 5ª Ed. (McGraw Hill, 2004, dos volúmenes, ISBN: 978-8448198336 y 978-8448137878).

Para repasar conocimientos de Física del estado sólido se pueden consultar los textos:

- N. W. Ashcroft,  N. D. Mermin, Solid State Physics (Brooks/Cole, 1976, ISBN(13): 978-0030839931)
- Ch. Kittel, Introducción a la Física del Estado Sólido 3ª edición española (Reverté, 2008, ISBN: 978-8429143171).

Se pondrá a disposición de los estudiantes, en el curso virtual de la asignatura, material de apoyo para el estudio de la asignatura (material complementario, material específico para alguno de los temas del programa, etc.)

En el Curso virtual se debe hacer uso de los Foros para las dudas y comentarios sobre los contenidos y las tareas del curso, y se valorará muy positivamente la participación activa de los estudiantes en ellos.

También se propondrán en el curso virtual las tres tareas que los estudiantes deberán realizar a lo largo del curso.