Técnicas Experimentais de Física Molecular

Objectivos

Esta unidade curricular tem por objectivo: dotar os alunos de conhecimentos na (s) área (s) da da Física Molecular Aplicada às Ciências de Engenharia (Física, Biomédica, entre outras), pelo seu interesse para a área geral do programa em virtude de permitirem uma formação relevante e actualizada em Engenharia Física; conferir-lhes as competências associadas ao grau de mestre, nomeadamente compreensão sistemática no domínio científico, aptidões para investigação, incluindo análise crítica e capacidade de avaliação de conceitos e resultados, concepção e realização projectos, técnicas de comunicação escritas e orais.

Caracterização geral

Código

11523

Créditos

3.0

Professor responsável

Filipe Ribeiro Ferreira da Silva, Paulo Manuel Assis Loureiro Limão Vieira

Horas

Semanais - 2

Totais - 28

Idioma de ensino

Português

Pré-requisitos

Conhecimentos e aprovação em disciplinas de:

Mecânica Quântica

Atómica

Física Molecular

Tecnologia de Vácuo e de Partículas Carregadas

Instrumentação 

Bibliografia

  • Gaseous Molecular Ions, E Illenberger, J Momigny, Springer Verlag NY, 1992.
  • Atomic and Molecular Collisions, Sir Harrie Massey, Taylor and Francis, Ltd., 1979.
  • Molecular Reaction Dynamics and Chemical Reactivity, R D Levine and R Bernstein, Oxford University Press, 1987.
  • Atomic collisions, McDaniel E. W.; Mitchell J. B. A.; Eugene Rudd M., John Wiley & Sons, INC.
  • Electron molecule interactions and their applications (Vol1 and Vol2), Christophorou L. G., Academis Press
  • Mass spectrometry principles and applications, Hoffmann E.; Stroobant V., John Wiley & Sons, INC

Método de ensino

Nesta unidade curricular, a participação activa dos estudantes é fortemente estimulada, conduzindo a uma interacção próxima com o docente, tendo como principal objectivo o desenvolvimento do estudante no processo de aprendizagem e formação científica. O tópicos de aprendisagem são expostos de forma a criar nos alunos oportunidades que questionarem conduzindo-os a respostas e conclusões.

A unidade curricular é ensinada semanalmente, em aulas teóricas de 2h, durante as 14 semanas. Nas aulas teóricas os tópicos são expostos usando resultados experimentais e teóricos publicados em revistas científicas, sendo artigos usados não só como bibliografia mas também como material de apoio às aulas teóricas. No final do semestre os alunos apresentam um seminário de 20 min no ambito dos tópicos leccionados, assim como discutem um artigo científico através da apresenção em poster.

Método de avaliação

A avaliação incide sobre trés componentes da teórico-prática (TP) contribuindo todas para a classificação final; 

Frequência é obtida com a presença em 2/3 das aulas teórico-práticas (TP) que não sejam momentos de avaliação e aprovação na componenete seminário e apresentação em poster (descritos abaixo).

AVALIAÇÃO:

a)    Teste (T) ou Exame escrito (E) a que corresponde uma nota NT ou NE, respectivamente, que deverá ser ≥ 9,5 valores. Esta nota é apresentada com uma casa decimal.

b)    Apresntação em poster de artigo científico (C) em grupos até 3 alunos, a que corresponde uma nota NC que deverá ser ≥ 9,5 valores. Esta nota é apresentada com uma casa decimal e válida apenas por 1 (um) ano;

c)    Apresentação de seminário (S) em grupos até 3 alunos, a que corresponde uma nota NS que deverá ser ≥ 9,5 valores. Esta nota é apresentada com uma casa decimal e é válida apenas por 1 (um) ano;

Para ter aprovação à cadeira é necessário ter frequência à disciplina e uma nota final NF ≥ 9,5 valores. A nota final, arrendondada às unidades, é obtida pela seguinte expressão:

 

NF = [0.3 × NS + 0.2 × NC + 0.5 × NE]

 

Caso seja necessário e quando aplicável, o Responsável e/ou o Regente da UC pode determinar a realização de uma prova oral. O peso desta componente poderá substituir um dos elementos de avaliação com o respectivo peso.

Conteúdo

1.       Espectrometria de massa de tempo de voo (TOF);

Projecto de construção e desenvolvimento de um espectrómetro TOF (tensões de aceleração e colimação, calibração em massa, ...)

Resolução em massa, distribuição espacial e temporal, distribuição de energia cinética libertada;

Produção de iões postivos e ioes negativos e sua detecção;

Sistema de preparação e produção de feixes secundários (ex. feixes efusivos, fornos de sublimação);

Instrumentação (geradores de onda e impulso, sistemas de aquisição sincronizado).

 

2.       Processos de transferência de electrão em colisões de átomos neutros com moléculas (interesse atmosférico, industrial e biológico);

Técnicas de produção de feixe neutro hipertémico (atomos alcalinos);

Técnicas de colimação e medição de feixes neutros (ex. detector Langmuir-Taylor);

Dispersão e dependência funcional de feixes neutros;

Sistema de preparação e produção de feixes secundários (ex. feixes efusivos, fornos de sublimação);

Desenvolvimento da instrumentação associada.

 

3.       Processos de Captura Electrónica Dissociativa em moléculas (interesse atmosférico, industrial, alimentar e biológico);

Técnicas de produção de feixe de electrões de baixa energia (~ 70 meV);

Princípio de funcionamento do monocromador trocoidal com campo magnético externo;

Técnicas de colimação e medição de feixes de electrões de baixa energia (ex. detector gaiola de Faraday);

Sistema de preparação e produção de feixes secundários (ex. feixes efusivos, fornos de sublimação);

Desenvolvimento da instrumentação associada.

 

4.       Formação e caracterização de agregados moleculares ;

Técnicas de produção de agregados moleculares;

Agregados de hélio como matriz em processos de captura electrónica dissociativa;

Espectrometria de massa em agregados moleculares;

Exemplos de aplicação;

 

5.       Processos de transferência de electrão em colisões de aniões de H-, O-, OH- com moléculas (interesse atmosférico e biológico);

Técnicas de produção de feixes aniónicos de energias intermédias e elevadas;

Técnicas de colimação e medição de feixes aniónicos (ex. placas deflectoras);

Filtro de Wien para determinação de espécies m/q – relevância na calibração;

Sistema de preparação e produção de feixes secundários (ex. feixes efusivos, fornos de sublimação);

Desenvolvimento da instrumentação associada.

 

6.       Espectroscopia de perda de energia de electrão

Equipamento usado em espectroscopia de perda de energia de electrão;

Identificação e caracterização de espectros de perda de energia;

Secções eficazes diferenciais elásticas e inelásticas;

Determinação de secções eficazes diferenciais absolutas;

 

7. Espectrometria de massa em reacção por transferência de protão PTR-MS

Conceitos fundamentais em reacções por transferência de protão;

Conceitos experimentais em PTR-MS

Limitações na técnica de PTR-MS

Exemplos de aplicação.

Cursos

Cursos onde a unidade curricular é leccionada: