Nanofabricação e Caracterização de Biomateriais
Objetivos
O objetivo principal desta unidade curricular é fornecer aos estudantes conhecimentos atualizados relativos ao fabrico e caracterização de nanomateriais para aplicações em Medicina. Os avanços científicos mais recentes serão discutidos com base em artigos científicos e complementarão diferentes matérias abordadas nas aulas TP. As aulas laboratoriais permitirão ao estudante adquirir competências relativas ao processamento e caracterização de nanobiomateriais.
No final da unidade curricular o estudante deverá ser capaz de:
- Compreender os princípios fundamentais das técnicas bottom-up e top-down usadas no fabrico de nanobiomateriais e sua aplicação.
- Compreender os princípios fundamentais das diferentes técnicas de caracterização de nanobiomateriais e selecionar técnicas apropriadas para a caracterização dos mesmos.
- Analisar e interpretar dados referentes à caracterização de nanobiomateriais.
- Ganhar prática e domínio em apresentações orais públicas científicas através de um trabalho final apresentado e discutido com a turma.
Caracterização geral
Código
12482
Créditos
3.0
Professor responsável
Pedro Miguel Cândido Barquinha
Horas
Semanais - 2
Totais - 28
Idioma de ensino
Inglês
Pré-requisitos
É recomendável que os alunos possuam conhecimentos elementares sobre ciência dos materiais (e.g. diferentes classes de materiais) e sobre nanotecnologia (e.g., necessidade da nanoescale e noção que propriedades dos materiais à nanoescala são diferentes das encontradas à macroescala).
Bibliografia
1.Z. Cui, Nanofabrication: Principles, Capabilities and Limits, Springer (2nd edition), 2017.
2.S. Thomas, R. Thomas, A. Zachariah, R. Kumar, Spectroscopic Methods for Nanomaterials Characterization, Volume 2, Elsevier (1st edition), 2017
3.S.K. Sharma, (Ed), Handbook of Materials Characterization, Springer (1st edition), 2018
4.Chu, P.K., Liu, X., (Eds.), Biomaterials Fabrication and Processing Handbook, CRC Press, 2008.
Método de ensino
Aulas teórico-práticas (TP) para exposição de matéria e resolução de problemas/casos práticos de aplicações.
Aulas práticas laboratoriais para exploração experimental de técnicas de síntese/processamento e caracterização de nanobiomateriais, assim como análise de resultados provenientes das várias técnicas de caracterização.
Avaliação Contínua envolvendo 2 mini-testes (individuais) sobre técnicas de fabrico e caracterização (40 %), questionários (grupo) sobre as actividades laboratoriais (30 %) e apresentação de trabalho final envolvendo análise crítica de artigos (30%).
Um exame final poderá substituir os 2 mini-testes.
Método de avaliação
Avaliação Contínua envolvendo 2 mini-testes (individuais) sobre técnicas de fabrico e caracterização (40 %), questionários (grupo) sobre as actividades laboratoriais (30 %) e apresentação de trabalho final envolvendo análise crítica de artigos (30%).
Um exame final poderá substituir os 2 mini-testes.
Frequência requer nota média de >=9.5/20 nos questionários sobre atividades laboratoriais.
Aprovação final requer frequência + média de testes ou exame>=9.5/20
Conteúdo
Teóricas:
- Introdução aos nanomateriais, nanofabricação e nanocaracterização
- Nanofabricação usando técnicas bottom-up: crescimento de nanoestruturas por self-assembly e self-assembly guiado, deposição de camadas atómicas, crescimento de nanoestruturas por métodos de vapor e por processos de solução, alinhamento de nanoestruturas.
- Nanofabricação usando técnicas top-down: visão geral sobre litografia óptica, por feixe de electrões e iões. Nanofabricação por replicação, modificação de superfícies por laser.
- Caracterização parte I: técnicas com excitação de radiação ionizante (XPS, AES, RBS, SIMS, XRD)
- Caracterização parte II: microscopias (Confocal, SEM, (S)TEM e AFM)
- Caracterização parte III: espectroscopias (Raman, FTIR, UV-VIS-NIR, EIS)
Práticas laboratoriais:
- Síntese de nanopartículas de ouro
- Fabrico de elétrodos de grafeno por laser
- Análise de elétrodos e nanopartículas de ouro por SEM-EDS, XPS, AFM e Raman
- Impedância eletroquímica em elétrodos e funcionalização dos mesmos para sensor de glucose