Técnicas de Espetroscopia

Objectivos

Durante a UC os alunos irão desenvolver ainda conhecimentos e aptidões transversais permitindo:
• Aprofundar dos conhecimentos adquiridos durante a formação básica;
• Desenvolver as capacidades de comunicação escrita e oral, e trabalho em equipa;
• Desenvolver as capacidades de pesquisa e interpretação da literatura científica.

No final da UC os alunos terão desenvolvido um conhecimento específico e adquirido aptidões que lhes permitam:
• Formar decisões independentes e justificadas sobre as técnicas de espectroscopia mais adequadas para investigar as propriedades fundamentais dum material e/ou resolver um problema/desafio tecnológico;
• Realizar o processamento adequado dos dados adquiridos com vista a sua interpretação;
• Interpretar resultados obtidos por técnicas de espectroscopia com base nos princípios básicos da Física Atómica e Física Molecular; interpretar a forma e a intensidade do sinal observado e de recolher informações relevantes para o problema/desafio em causa.

Caracterização geral

Código

11518

Créditos

3.0

Professor responsável

António Alberto Dias

Horas

Semanais - 4

Totais - 29

Idioma de ensino

Português

Pré-requisitos

É fortemente recomendado ter obtido aprovação prévia em Ótica, Física Atómica (e Física Molecular) e Mecânica Quântica.

Bibliografia

• Modern Spectroscopy 4th Ed. (Wiley), J.M. Hollas, 2004.

• Molecular Spectroscopy, Jeanne L. McHale, CRC Press, 2017.

• Optical Spectroscopy: Methods and Instrumentations, Nikolai V. Tkachenko, Elsevier Science, 2006.

• Laboratory Micro-X-Ray Fluorescence Spectroscopy: Instrumentation and Applications, Michael Haschke, Springer, 2014.

• Electronic and photoelectron spectroscopy - Fundamentals and case studies, Andrew M. Ellis, Miklos Feher, Timothy G. Wrigh, Cambridge University Press, 2005.

• Artigos científicos a especificar durante as aulas.

Método de ensino

Esta unidade curricular está organizada em duas horas de aulas teórico-práticas (TP) por semana. Estas aulas são expositivas envolvendo a utilização de meios audiovisuais, em que serão apresentadas as várias técnicas de espectroscopia, incluindo exemplos de aplicação, os quais serão complementados por discussão de problemas concretos. Os alunos são incentivados a um estudo empenhado dos assuntos abordados e espera-se que mantenham o contacto regular com os docentes fora do horário letivo.

Durante o semestre, haverá várias aulas de laboratório, nas quais terão contacto direto com alguns dos equipamentos abordados nesta UC, realizarão trabalhos práticos e produzirão o respetivo relatório.

Haverá apresentarão um seminário sobre técnicas ou métodos espetroscópicos e no final do semestre terão uma avaliação individual na forma de teste.

Durante o semestre será valorizada a participação ativa nas aulas.

Método de avaliação

NOVO

Atendendo à situação de pandemia, os estudantes que pretendam realizar o exame de recurso, deverão estar inscritos em Técnicas de Espetroscopia na plataforma moodle - https://moodle.fct.unl.pt/course/view.php?id=6495

O exame irá ser realizado em ambiente Respondus Monitor e Lockdown Browser a funcionar em associação com o Moodle.

Só poderão aceder ao exame os estudantes que não tenham obtido aprovação nesta unidade curricular ou que se tenham inscrito regularmente para melhoria.


Preâmbulo

Todos os alunos terão contacto direto com 3 técnicas experimentais no laboratório, em aulas presenciais. As restantes aulas serão online. As três aulas presenciais devem decorrer num período de aulas presenciais, a combinar na primeira aula.

Artigo 1º – Modo de avaliação de conhecimentos
1. A avaliação em “Técnicas de Espetroscopia” é do tipo avaliação contínua.
2. A avaliação consiste num método único para todos os alunos.
3. As classificações mencionadas nos Artigos seguintes são expressas na escala de 0 a 20 valores.

Artigo 2º – Frequência
1. A participação ativa em, pelo menos, 2/3 das aulas é obrigatória para obter frequência.
2. Não serão aceites justificações para eventuais ausências às aulas. Os alunos devem gerir a possibilidade de poderem não comparecer a 1/3 das aulas de forma a poderem utilizar essas faltas para eventuais compromissos ou situações imponderáveis, incluindo situações pontuais de doença.

Artigo 3º – Avaliação
1. A avaliação de conhecimentos é efetuada por três elementos de avaliação:•  Trabalhos laboratoriais com relatório (R) em grupo (35%)

• Trabalhos laboratoriais com relatório realizados em grupo. Poderá ser solicitada discussão dos relatórios, com eventual classificação individual.

• Seminário (S) preparado em grupo, com apresentação oral (35%)

Seminário incide na discussão e apresentação de uma técnica espetroscópica de um dos artigos científicos disponibilizados. O seminário terá uma apresentação oral com discussão. Esta apresentação é apoiada num ficheiro de PowerPoint ou similar, e também num documento resumo em forma de artigo científico; os quais são enviados previamente à equipa docente.

• Teste (T) (30%)

No final do semestre haverá um teste de avaliação geral de conhecimentos, com classificação mínima de dez valores.


2. Os alunos que cumpram com o indicado no nº1 do Art.2º e obtenham uma classificação final C = 0,35R + 0,35S + 0,30T
igual ou superior a 10 valores obtêm aprovação nesta Unidade Curricular.


Artigo 4º – Outros
1. Os alunos quando contactarem os docentes através de mensagem eletrónica (email) devem indicar no “Assunto” a seguinte informação: “TE– Nome – Nº de aluno – Assunto”.
2. Não serão respondidas mensagens eletrónicas (emails) com perguntas cuja resposta conste nos Artigos anteriores ou na página da disciplina no CLIP.

Conteúdo

1. Introdução

Breve perspetiva histórica. Ligações à Ótica, Física Atómica (e Física Molecular) e Mecânica Quântica. Aplicações da espectroscopia moderna. 

2. Interação entre a radiação eletromagnética e a matéria

Radiação eletromagnética. Interações fundamentais. Processos de absorção e emissão de radiação. Probabilidade e largura da transição. O operador dipolar elétrico. Ligação com os resultados experimentais.

3. Espetroscopia de Fluorescência de raios-X

Produção de raios-X. Fluorescência. Deteção. Equipamentos. Interpretação e quantificação dos espetros de raios-X. Aplicação prática.

 

4. Espetroscopia de fotoeletrões de ultravioleta

Fontes de radiação, analisador de energia, deteção e tratamento de sinal. Tipos de espetros. Ionização direta e autoionização. Absorção ressonante e decaimento. Fator de Franck Condon. Distribuição angular de fotoeletrões. Regras de seleção de dipolo elétrico. Aplicação prática.

5.Espetroscopia vibracional de Infravermelho e Ramam

Vibrações moleculares e regras de transição. Modos normais de vibração. Identificação de modos ativos. O efeito da anarmocidade no oscilador harmónico. Interpretação de espectros de infravermelho.

Dispersão de Raman. Tratamento clássico e interpretação quântica. O tensor da polarizibildade e suas propriedades de simetria. Regras de seleção. Polarização das transições de Raman. Aplicação prática.

Cursos

Cursos onde a unidade curricular é leccionada: