PROGRAMA MAESTRIA EN CIENCIAS ESPECIALIDAD EN MATERIALES
CINVESTAV-UNIDAD QUERÉTARO


FÍSICA BIOQUÍMICA


Introducción
· Conformación y Ensamble de Macromoléculas.
· Técnicas de Estudio de Estructura y Función de Biomateriales.
Proteínas.
· Fuerzas Físicas que determinan las Propiedades las Proteínas.
· Propiedades Conformacionales de las Propiedades espectrales.
· Propiedades Generales de las Proteínas Estructurales.
· Proteínas en Solución.
· Cristalización de Proteínas.

Membranas
· Aspectos Fundamentales de las Membranas Biológicas.
· Composición de las Biomembranas.
· Ultraestructura de las Biomembranas.
· Modelamiento de membranas.
· Dinámica y Función Estructural.
· Reconocimiento y Ensamblaje.
· Surfactantes Estructura y Función.
· Aplicaciones.
Biosensores y Sensores Químicos.
· Principios electroquímicos básicos.
· Transductores electroquímicos en biología y medicina.
· Electroquímica de biosensores base-enzimas.
· Biosensores ópticos.
· Inmunosensores.
· Biosensores "vivos".
· Biocompatibilidad.
· Tecnología de transductores variados.
· Aplicaciones en ingeniería, alimentos,
biotecnología e industria farmaceútica.

BIBLIOGRAFÍA:
1. Principles of Physical Biochemistry. Van Holde K.E. Johnson W.C. Ho, P.S. Parson Education Canada
2. Inc. Membrane Biophysics. As viewed from Experimental Bilayer Lipid Membranes. Tien Ti, H. Angelica Ottova-Leitmannova. Elseiver 2000. Biosensors and chemical Biosensors. Cort Wrotnowski. Online Report. Business communication Company Inc. USA.

POLIMEROS (Optativa).


· Definición, Clasificación. Estructura Molecular
· Polímeros Naturales y Sintéticos
· Mecanismos de polimerización
· Cinética de la polimerización

POLIETILENO (PE)
· Estructura y propiedades generales
· Copolimeros ramificados
· Polietilenos lineales de alta y baja densidad
· Extrusión-soplado, co-extrusión e iInyección
· Propiedades ópticas

POLIPROPILENOS (PP)
· Tecnología de polimerización del polipropileno
· Diferentes tipos de polipropileno
· Homopolímeros
· Polipropileno de impacto
· Resinas de ingeniería a base de polipropileno
· Polipropileno bio-orientado (soplado-estirado)
· Fibras de polipropileno

Polímeros de ingeniería
· Mezclas Poliméricas

Aditivos para polímeros

Propiedades físicas

Deformaciones Plásticas.

Propiedades Eléctricas de los Polímeros.

Propiedades ópticas

Propiedades Térmicas

Temperatura de Transición Vítrea

Caracterización de Polímeros
· Peso molecular y su distribución
· Tamaño y forma
· Termodinámica de soluciones poliméricas
·

TECNOLOGIA DE CEREALES


Importancia de los Cereales.
· Almacenamiento de Granos.
· El agua en los granos.
· Métodos de conservación.
· Microorganismos que se desarrollan durante el almacenamiento.
· Análisis Químicos en Cereales.

M a í z
· Importancia del maíz.
· Conservación y almacenamiento.
· Procesos de molienda en seco del maíz. Productos y aplicaciones.
· Molienda húmeda del maíz. Procesos y productos.
· Producción de botanas y harinas instantáneas.
· Fermentación. Procesos y productos.
· Almidones de maíz modificados. Usos.
· Productos alcalinos de maíz.
· Calidad nutricional, ensayos biológicos.
· Nuevas tecnologías durante el proceso de elaboración de la tortilla.
· Estudios reológicos y estructurales de la masa y la tortilla.
· Análisis de rayos-X, espectro fotometría de infrarrojo, fotoacústica.
· Uso de conservadores para extender la vida del anaquel de la tortilla.
· Producción de harinas instantáneas para tortillas.
· Producción de frituras de masa y de tortilla.

Cebada
· Calidad maltera en cebada.
· Análisis de la calidad en maltas.
· Producción de Enzimas.
· Cervecería.
· Procesos de elebaroración de cerveza.

Trigo.
· Estructura y composición del grano.
· Calidad del trigo.
· Acondicionamiento del trigo.
· Calidad molinera
· Métodos de molienda
· Extracción de harinas
· Maduradores de las harinas.
· Propiedades Físicas de las masas.
· Pruebas reológicas.
· Calidad Reológica.
· Calidad de Masa
· Método directo de panificación.
· Método de esponja (Sponge and dough procedure)
· Métodos continuos (no-time dough and chemically developed doughs)
· Evaluación de la calidad del pan.
· El uso de agentes oxidantes, reductores y mejoradores en panificación.
· Importancia del agua en panificación.
· Funciones de la levadura en panificación.
· Importancia de la sal en panificación.
· Funcionalidad de los agentes oxidantes en panificación.
· Funcionalidad de los agentes reductores en panificación.
· Enzimas en panificación
· Emulsificantes en panificación
· Masas congeladas.
· Tortillas de harina de trigo.

Arroz
· Producción y utilización de arroz.
· Propiedades bioquímicas de arroz.
· Secado y almacenamiento de arroz.
· Molienda y operaciones básicas de arroz.
· Usos e industrialización de arroz
· Diversos productos de arroz. palay, precocido, inflado, fermentados.

Avena
· Estructura y composición.
· Importancia.
· Valor nutricional.
· Lípidos.
· Aplicaciones industriales.

Centeno y triticale
· Importancia producción y molienda.
· Usos e industrialización.
Sorgo
· Importancia, producción, consumo nacional y comercialización.
· Estructura y composición.
· Efecto de taninos y fenoles en el valor nutricional del sorgo.
· Usos e industrialización.

Leguminosas
X Frijol
· Factores antinutricionales
· Hemagluteninas.
· Usos alimenticios.
· Calidad nutricional.
· Inhibidores de tripsina.
· Factores que afectan la resistencia al cocimiento.
· Industrialización.
Oleaginosas
XI. Girasol
· Polifenoles.
· Clasificación y usos del girasol.
· Procesamiento para la obtención de aceite.

ELECTROMAGNETISMO


Ondas electromagnéticas en el vacío y en un medio
· Ondas electromagnéticas. Polarización
· Interacción de Ondas. Interferencia, ondas estacionarias.
· Difracción
· Constantes ópticas de un medio.
Optica física
· Teoría de la dispersión óptica. Aislantes y medios conductores
· Propiedades ópticas de un plasma. Reflexión de plasma
· Comportamiento de una onda polarizada en la frontera de dos medios diferentes
· Fórmulas de Fresnel. Angulo de Bruster.
Propagación de la luz en medios activos
· Rotación de Faraday magneto-óptica del plano de polarización
· Efecto electro-óptico
· Elementos de acusto-óptica
· Radiación estimulada. Laseres
· Holografía. Registro y recuperación de imágenes.
Elementos de las fibras ópticas
· Reflección interna. Fibras ópticas y guías de onda
· Auto-enfocado de fibras.
· Elementos de la óptica integrada
Fenómenos de la óptica no-lineal.
· Condiciones para la observación de los efectos de la óptica no-lineal.
· Generación de armónicos. Mezcla de frecuencias.
· Auto-enfoque de un haz láser.
· Circuitos integrados no-lineales.
Bibliografía: "Fundamentos de la teoría electromagnética",
John R. Reitz, Frederick J. Milford, Robert W. Christy,
versión en español de Carlos Gerardo Martínez Avila,
Patricio Carrazana, 3era edición, Addison-Wesley.
"Classical electrodynamics", by J. D. Jackson, ed
Wiley and Sons, 2nd edition. "Electromagnetic fields and waves",
by Paul Lorrain and Dale Corson, Ed. W. H. Freeman
and Company, 2nd edition. Textos auxiliares:
"Electromagnetic fields", by Roald K. Wangsness,
Ed. John Wiley and Sons, 2nd edition. "Quantum electronics",
by A. Yariv, Ed. John Wiley and Sons.

MATERIALES COMPUESTOS Y CERAMICOS


Compuestos
Introducción
· Historia y desarrollo de los materiales compuestos
· Tipos de materiales compuestos
Características microestructurales
· Aspectos mecánicos y fisicoquímicos en la interface
· Efecto de la interface sobre las propiedades tensiles
Propiedades físicas
· Propiedades eléctricas, térmicas, mecánicas y ópticas
de materiales compuestos.
Normatividad
· Normas ASTM para ensayo de materiales con fibras de refuerzo
· Normas para ensayo de materiales reforzados con fibras
Selección de Tecnología para la elaboración
· Procesamiento en función del diseño y dimensiones de las piezas
· Procesamiento en términos de productividad
· Análisis económico de procesos
· Funcionabilidad del proceso
Descripción de procesos
· Matriz metálica; método de Vórtex, compocolado,
DURALCAN, infiltración de Preformas bajo presión,
Pulvimetalurgía.
· Matirz polimérica, helicoidal winding, cenrifugal forming,
resin transfer molding RTM, sheet molding comopund SMC,
mass molding con fibra corta BMC
· Matriz cerámica
Aplicaciones ingenieriles
· Descripción de los principales materiales utilizados
· Consideraciones relacionadas con su uso, costo, funcionalidad, aceptación y competitividad
· Aplicaciones; vehículos de pasajeros, de carga de esparcimiento, industria militar, navegación aérea, implementos deportivos, prótesis.
CERÁMICOS
Ciclos en la historia cerámica
Silice
· El compuesto SiO2
· Estructura cristalina del SiO2
· Formas alotrópicas del SiO2
· Monóxido de silicio
· Reacciones entre el silicio y otros óxidos
· Ladrillos de sílice, propiedades y aplicaciones
Magnetita
· Estructura atómica
· Propiedades físicas
· Sistemas binarios, ternarios y cuaternarios que contienen magnetita
Alumino-silicatos
· Materiales puros
· Cambios que ocurren durante sinerizados
· Tipos de alumino-silicatos
· Selimanita
· Mulita

Bibliografía:
1. S.H. Lee, Enciclopedia de Ciencia y Tecnología Composites, International Enciclopedia of Composites, VCH, New York, 1990; A. G. Metcalfe, Interfaces in Metal Matrix Composites, Academic Press, NY, 1974; B. R. Norton, Engineering Application of Composites, Academic Press, NY,1974;
2. R. K. Everett, Metal Matrix Composites, Academic Press, Boston, 1991. G. Y. Onoda y L.L. Hench, Ceramic Processing Before Firing, John Wiley and & Sons, 1978; J. H. Chesters, Refractories, production and properties, The iron and Steel Institute, 1973.


MECANICA CUANTICA


Momento angular en Mecánica Cuántica
· Autovalores y autofunciones de momento angular.
· Momento angular orbital y armónicos esféricos.
· Momento angular y Rotaciones.
· Espin
· Suma de momentos angulares
· Operadores tensoriales irreducibles
Sistema de partículas idénticas: Principio de exclusiones de Pauli
· Postulados de Simetrización.
· Aplicaciones.
Teoría de Perturbaciones
· Probabilidad de transición entre estados cuánticos.
· Aproximación adiabática en teoría de perturbaciones.
· Transición de probabilidad por unidad de tiempo.
· La interacción de un sistema cuántico con radiación electromagnética.
· Reglas de selección para absorción y emisión de luz.
· Vida media de un estado excitado y su ancho de energía.
· Teoría elemental del efecto fotoeléctrico.
· Transiciones causadas por interacciones dependientes del tiempo.
· Probabilidad para transiciones cuánticas y la matriz S.
Teoría de Dispersión
· Dispersión elástica de partículas con espín cero.
· Función de Green de partícula libre.
· Teoría de dispersión elástica en la aproximación de Born.
· Método de ondas parciales en teoría de dispersión.
· Dispersión elástica en un campo Coulombiano.
· Efectos de intercambio en dispersión elástica para
fermíones y bosones .
· Teoría general de dispersión inelástica.
· La matriz S.


Bibliografia:
Quantum mechanics VII Albert Messiah.
Quantum Mechanics Eugene Merzbager.
Quantum Mechanics A.S. Daugdov.


FISICA DE SEMICONDUCTORES


Fonones.
· Vibraciones de redes monoatómicas.
· Redes con dos átomos en la celda primitiva.
· Propiedades ópticas en el infrarrojo.
· Modos locales de fonones.
· Momentum de fonones.
· Dispersión inelástica de fotones por fonones de longitud de onda larga.
· Dispersión inelástica de neutrones por fonones.
Movimiento de electrones en sólidos.
· Teorema de Bloch.
· Modelo de Kroning-Penney.
· Modelo del electrón casi libre.
· Modelo del electrón fuertemente ligado: caso de la red cúbica simple.
· Dinámica de partículas cargadas: masa efectiva y cantidad de movimiento.
· Electrones y huecos, condiciones de difracción en las fronteras de las zonas de Brillouin.
· Densidad y ocupación de estados: conductores, dieléctricos y semiconductores.
Bandas en semiconductores
· Semiconductores tipo diamante
· Semiconductores tipo zincblenda
Semiconductores homogéneos.
· Semiconductores considerando diagrama de bandas.
· Estadística de Fermi-Dirac.
· Estadística de semiconductores homogéneos, no degenerados.
· Ley de acción de masas.
· Semiconductores intrínsecos: concentración de portadores libres, conductividad, nivel de Fermi.
· Semiconductores extrínsecos: impurezas hidrogenoides, estadística de impurezas.
· Cálculo del nivel de Fermi, ionización total, parcial. método de Shockley.
· Variación del nivel de Fermi en un semiconductor, con varios niveles en la banda prohibida y dependencia con la temperatura.
· Conductividad en semiconductores extrínsecos.
· Semiconductores inhomogeneos.
Teoría cinética elemental de los procesos de transporte.
· Tiempo de colisión
· Sección eficaz de dispersión y su relación con el tiempo de colisión.
· Conductividad térmica.
· Conductividad eléctrica.
· Autodifusión.
Teoría del transporte utilizando la aproximación del tiempo de relajación.
· Propiedades térmicas y eléctricas de un gas de electrones.
· Dispersión por impurezas en semiconductores no degenerados.
· Dispersión por fonones en semiconductores no degenerados.
· Efecto de electrones "calientes".
· Efectos termoeléctricos.
· Efectos galvanomagnéticos.
Semiconductores en desequilibrio
· Ecuaciones de continuidad, concepto de tiempo de vida.
· Mecanismos de recombinación. la teoría de Shockley-Read.
· Dependencia del tiempo de vida de los portadores de carga en función de la temperatura y de la posición de los centros de atrapamiento dentro de la banda prohibida.
· Definición de centros de atrapamiento o de adherencia y centros de recombinación.
· Generación luminosa de portadores de carga.
· Ecuación de transporte ambipolar.
Teoría de las uniones p-n de los semiconductores.
· Electrostática (conexión entre la estructura de bandas y cantidades electrostáticas. Ecuación de Poisson.).
· Región de carga espacial para uniones abruptas (en equilibrio), para uniones abruptas con polarización directa e inversa.
· Región de carga del espacio para uniones linealmente graduadas.
· Característica capacitancia-voltaje.
· Polarización directa.
· Polarización inversa.
· Ruptura de la unión (ruptura Zener, Avalancha y voltaje de ruptura)
Bibliografía: 1) Física del Estado Sólido y de Semiconductores,
John P. Mckelvey, editorial: Limusa. 2)
Introduction to Solid State Physics, Charles Kittel,
editorial: Wiley. 3) Physics of Semiconductor Devices, S. M. Sze, editorial: Wiley.


SOLIDIFICACION DE METALES Y ALEACIONES


Introducción
· Nucleación homogénea
· Nucleación heterogénea
· Crecimiento de sólidos puros
Flujo de calor en la interface
· Flujo de calor
· Solidificación con y sin resistencia térmica en la interface
Solidificación de aleaciones
· Enfriamiento constitucional
· Solidificación de aleaciones de una sola fase
· Solidificación Eutéctica
· Solidificación Peritética
· Estructura de colada de lingotes
Difusión
· Difusión intersticial
· Difusión substitucional
· Redistribución de soluto
· Microsegregación
· Macrosegregación
Precipitados
· Efectos de energía interfacial
· Precipidados completamente coherentes
· Precipitados incoherentes
· Precipitados en el limite de grano
Procedimientos de solidificación colada
· Solidificación dendrítica
· Solidificación Rápida
· Proceso reológico (compocolado)

Bibliopgrafía: Kurz y Fisher, Fundamentals
of Solidification, 2a ed. , Trans Tech Pub.,1986;
M.C. Flemings, Solidification Processing, Mc. Graw-Hill, 1994;
P. Haasen, Physical Metallurgy, Syndics
Cambridge University Press, 1978; G. R. Smolik,
S. K. Proc. Conf. On Alternate Alloying for
Enviromental Resistance, The Metallurgical Society, Inc.,1987.

FISICA DE DISPOSITIVOS OPTO-ELECTRONICOS


Dispositivos detectores de radiación (RF, mW, IR, visible, uv, etc.)
· Antenas
· Termopilas
· Efecto fotoeléctrico
· Efecto fotoconductivo
· Efecto fotovoltaico
Dispositivos emisores de radiación (RF, µW, IR, visible, uv, etc.)
· Antenas
· Diodos tunel, IMPATT, Klistrons, "traveling tubes"
· Emisión IR de "cuerpos negros"
· Lamparas de descarga
· LED's, LASERES
Dispositivos moduladores de radiación (RF, µW, IR, visible, uv, etc.)
· Polarizadores, cristales líquidos
· Moduladores electroópticos, celdas Kerr, Pokells, Voigt, etc
Dispositivos generadores de potencia por medio de radiación (IR, visible, uv, etc.)
· Celdas solares
Libros de texto: Sze, Pankove, Chappell, Yariv.

FISICA DE DISPOSITIVOS ELECTRONICOS


Transistores Bipolares
· Características estáticas
· Transistor de microóndas
· Transistor de switch
Contactos metal-semiconductor
· Relación de bandas
· Efecto de Schottky
· Transporte de carga
· Estructura de dispositivos
· Contactos Ohmicos
JFET y MESFET
· Características básicas
· Operación en microóndas
· Dispositivos de efecto de campo
Diodos MIS y CCD
· Diodos MIS ideales
· Diodos MOS de Si-SiO2
· Dispositivos de acople de carga
MOSFET
· Características
· Dopaje no-uniforme
· Efectos de canal pequeño
· Diferentes estructuras
· Memorias no-volátiles

Libros de texto: Sze


FENOMENOS DE SUPERFICIE


Corrosión
· Oxidación-Ataque atmosférico directo
· Corrosión acuosa-ataque electroquímico
· Corrosión galvánica de dos metales
· Corrosión por reducción gaseosa
· Métodos para prevenir la corrosión

Físico-química de superficies

· Fisicoquímica de superficies y sistemas dispersos
· Propiedades interfaciales de sistemas líquido-gas y líquido-líquido
· Tensión superficial e interfacial
· Adsorción y orientación en interfaces
· Coloides de asociación
· Cohesión y adherencia
· Extensión de un líquido sobre otro
· Adsorción
· Derivación de la ecuación de Gibbs
· Estudio de monocapas
· Clasificación de surfactantes
· Propiedades interfaciales de sistemas sólido-gas y sólido-líquido
· Interfaces sólido-líquido
· Angulo de contacto: mojado y repelencia
· Adsorción en interfaces sólido-gas y sólido-líquido
· Factores que influyen en la adsorción

Propiedades eléctricas y de superficie
· Potenciales de superficie y potenciales de distribución
· La doble capa difusa
· Los diferentes potenciales: potencial de Gouy, potencial de Stern y potencial zeta
· Fenómenos electrocinéticos en sistemas dispersos
· Determinación del potencial zeta

Textos recomendados: "Fisicoquímica de superficies y sistemas dispersos"., Ma. Teresa Toral. Ediciones Urmo.

1. Chapman and Hall, 1982


PROCESAMIENTO DE MATERIALES

Procesamiento térmico
· Procesos sin cambio en microestructura
· Tratamientos térmicos
Procesamiento liquido - sólido
· Crecimiento de mono cristales
· Solidificación de aleaciones
· Solidificación rápida
· Recubrimientos por plasma y sistemas de combustión
· Proceso Sol-Gel
· Inyección de plásticos
Procesamiento vapor - sólido
· Procesos limitados por difusión en estado sólido
- Oxidación de silicio
- Carburización de aceros
- Dopado de semiconductores
· Implantación de iones y modificación de superficies
- Nitruración de superficies
- Dopado de semiconductores
· Depositacion del vapor
- Evaporación
- Epitaxia molecular por haces
- Esputering de películas delgadas
- Depositacion química del vapor
Procesamiento sólido - sólido
· Síntesis por reacciones exotérmicas en estado sólido
Otros procesos de multifases y procesos de deformación
· Procesos de fabricación de cerámicos
· Trabajado mecánico de metales y compactación de polvos
· Fabricación de fibras ópticas
· Sinterizado de cerámicos y metales
· Fabricación de materiales compuestos por infiltración

Principios de Nanotecnología

Bibliografia:
1. S.M. Sze, VLSI Technology, 1988
2. H.S. Carslaw, Conduction of Heat in Solids,
Oxford University Press, Oxford, 1959
3. M.C. Flemings, Solidification Processing
4. Kurz and Fisher, Fundamentals of Solidification,
5. H. H. Lee, Fundamentals of Microelectronics Processes, 1990
6. Minkoff, Solidification and Cast Structure, 1986
7. R.M. German, Powder Metallurgy Science, 1984
8. R.B. Bird, et. Al., Transport Phenomena, 1960
9. D.R. Porier & G.H. Geiger, Transport Phenomena in Materials Processing, TMS Warrendale, PA, 1994
10. I. Minkoff, Materials Processing, Springer-Verlag, New York, 1992

El alumno seleccionara un tópico durante las primeras dos semanas del curso para desarrollar un trabajo durante el semestre y hacer una exposición al final del curso.

Algunos tópicos sugeridos para trabajo de curso:
1. Procesos de inyección de aluminio para fabricación de componentes automotrices
2. Filtración de acero para mejoramiento de la calidad
3. Procesos de fundición para monoblocks
4. Fabricación de DVD's
5. Aplicación de recubrimientos duros para protección de herramental
6. Solidificación direccional de alabes de turbinas.
7. Obtención de capas ferroeléctricas por el proceso Sol-gel
8. Procesos básicos de componentes microelectrónicos
9. Fabricación de materiales compuestos para partes automotrices
10. Procesos de refinación de metales primarios
11. Procesos de fabricación de vidrios
12. Procesos de recuperación y reciclado
13. Procesos de fabricación de fundiciones

METODOS NUMERICOS Y SIMULACION


I.- Introducción
· Revisión histórica
· Importancia de la solución numérica de
ecuaciones diferenciales
· Diferentes métodos de solución numérica
· Series, Polinomios, Diferenciación.
II.- Sistemas de ecuaciones algebráicas
· Matrices, Vectores
· Solución de ecuaciones lineales
Métodos Iterativos
· Sistemas de ecuaciones no lineales
Algoritmos
Método de punto fijo multivariable Método
de Newton Raphson-multivariable
· Método de Newton raphson modificado
· Método de Broyden
· Métodos de descenso de Máxima pendiente
III.- Diferenciación e Integración Numérica
· Método de Newton Cotes
· Cuadratura de Gauss
Integrales Múltiples
Diferenciación Numérica
IV Ecuaciones Diferenciales Parciales
· Obtención de ecuaciones diferenciales parciales, mediante
la modelación de procesos físicos
· Aproximación mediante ecuaciones de diferencias
· Problemas con valor en la frontera
· Método de Crank-Nicholson
· Tipo de condiciones de frontera y tratamiento
de condiciones de frontera irregulares.
Desarrollo de un proyecto de solución numérica.
(Utilizando algún lenguaje de programación Sugerencia C**).
V.-Elemento Finito en una, dos y tres dimensiones
· Funciones variacionales
· Función de Interpolación, Función de Forma
· Matriz de rigidez, Conectividad
· Condiciones a la frontera en una 2 y tres dimensiones
· Conectividad y coordenadas nodales
· Elementos triangulares y áreas coordenadas
· El método de desplazamiento para el análisis de haces
VI.-Casos seleccionados de análisis por elemento finito.
Problemas con valor Inicial
· Problemas de Eigenvalores
· Elemento finito en tres dimensiones
· Elemento finito de orden mayor
· Elemento de continuidad
· Elemento finito en una placa
VI.- Elementos de Volumen
Aproximación de integrales de superficie
· Aproximación de integrales de volumen
· Interpolación Lineal
· Esquemas de orden mayor
· Implementación de condiciones a la
· Frontera
· El sistema de ecuaciones algebraico.
VII.- Resolución de problemas representativos
Utilizando el paquete Flex Pde y Nastran .
· Problemas de Electromagnetismo
Problemas de Flujo de Calor
· Problemas de difusión
· Problemas de vibraciones
· Ejemplos representativos de dinámica de fluidos
· Ondas mecánicas.
Bibliografía
Finite Element Análisis George R. Buchanan. Schaum
outline series Mcgraw-Hill.
Manual del paquete Flex Pde V. 2.16a.
H. S. Carlaws and J. C. JaegerClarendon Press Oxford (1989).
Transport Phenomena. R. Byron Bird, Warren E. Stewart,
Edwin N. Lightfood. John Wiley & Sons. New York 1960.
Métodos Numéricos Aplicados a la Ingeniería. Antonio Nieves,
Federico Domínguez Ed. Cecsa 1995.
Computational Methods In Chemical Engeneering.
Owen T. Hanna., Orville C. Sandall. Prentices Hall 1995.
Computational Methods for fluid Dynamics Joel H. Ferziger. Springer Verlag 1997.

CIENCIA DE MATERIALES DE PELÍCULAS DELGADAS


Tecnología y ciencia de vacío:
· Teoría cinética de gases
· Presión
· Regímenes del flujo
· Conductancia velocidad de las bombas
· Equipos de vacío
· Alcanzando el alto vacío
· Medición de la presión.

Depósito por métodos físicos:
· Evaporación térmica
· Geometría del deposito
· Evaporación por haz de electrones
· Descarga luminosa de corriente directa
· Reacciones por el impacto de electrones
· Reestructura del plasma, estructura del plasma (continuación)
· Mecanismos de sputter
· Depósito por sputtering de aleaciones
· Deposito por sputtering de corriente directa
· Deposito por sputtering de radio frecuencia
· Magnetrón sputterring, sputtering reactivo
· Vías sputterring
· Sputtering sin electrodos
· Deposito por láser pulsado}

Depósito por métodos químicos:
· Reacciones y equilibrio químico
· Cinética y transporte de gas
· Sistemas y procesos de depósito por métodos químicos

Desarrollo microestructural de películas delgadas:
· Teoría de la capilaridad de nucleación
· Modos de crecimiento, velocidad de nucleación
· Modelos atómicos
· Coalición y reducción de grupos de partículas (cluster)
· Ripening
· Microestructura de películas policristalina
· Textura cristalográfica
· Estabilidad de las multicapas
· Reacciones de películas delgadas
· Aplicaciones del diagrama de fase
· Cinética de las reacciones
· Trayectoria de difusión
· Origen y evolución de los esfuerzos en las
películas delgadas
· Adhesión y delaminación

Caracterización:
· Rutherford backscattering spectrometry
· Espectroscopia de electrones (AES, XPS)
· Reciprocal space representation of thin films
· Análisis de películas delgadas por técnicas de
difracción de rayos X

BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA:
1) Thin film deposition-principles & practice,
Donald L. Smith ( McGraw Hill, New York, 1995).
2) Handbook of thin film process technology,
eds. David A.Glocker, S. Isat shah (Bristol,
UK, Inst. Of Phys. Pub., 1995), 3 thin film science
for electrical engineers and materials scientist,
Tu, Mayer and fildman (Macmillan press), 4)The materials
science of thin films, M. Ohring (Academic press,
San Diego 1992).

Evaluaciones: 3 exámenes, tareas y exposiciones.
Horas clase por semestre: 48


ESPECTROSCOPIA RAMAN Y ABSORCIÓN INFRARROJA


Absorción Infrarroja
· Conceptos Fundamentales.
· Descripción Clásica y cuántica del proceso de absorción.
· Vibraciones en Moléculas Lineales (Niveles de Energía).
· Modos de estiramiento, de balanceo y deformaciones angulares.
· Identificación de los grupos funcionales más importantes en materiales Orgánicos e Inorgánicos (OH, CHn, C=C, NHn, etc.,).
· Análisis Químicos cuantitativo utilizando IR.
· Instrumentación.
· Preparación de muestras.

Espectroscopia Raman
· Efecto Raman.
· Descripción clásica del efecto Raman.
· Descripción cuántica del efecto Raman.
· Reglas de selección, diferencias entre Raman y Absorción
· Infrarroja.
· Componente Strokes y Anti-Strokes.
· Instrumentación.
· Sistemas de Detección.

Lasers.
· Espectrómetros de doble y triple red de difracción.
· Aplicación de la Espectroscopía Raman en la Caracterización de Materiales.
· Efecto de tamaños de partículas, temperatura y esfuerzos.

Bibliografía:
Analytical Ramn Spectroscopy Ed. Jeanette G. Grsselli and Bernard J. Bulkonm John Wiley & Sons, Inc, NY. 1991.
Raman Effect, A. Weber, Dekker, NY 1973.
Infrared and Raman Spectra, Gerhard Herzberg Van Nostrand Reinhold Co., NY 1954.


PROPIEDADES ELECTRICAS DE MATERIALES


Fenómeno de transporte en sólidos en presencia de campos eléctricos, magnéticos y térmicos.
· Corriente eléctrica en materiales isotrópicos, no isotrópicos y de dos fases.
· Relajación dieléctrica. (Maxwell).
· Fenómenos galvanomagnéticos en diferentes materiales (en particular de metales y semiconductores).
· Efectos termomagnéticos y termoeléctricos.
· Fotoconductividad, efecto Dember y efecto fotoelectromagnético.
Métodos de experimentales de creación y medición de campos externos.
· Preparación de muestras para medición. Contactos eléctricos.
· Métodos e instrumentos usados para mediciones eléctricas.
· Creación de medidas de campos magnéticos, (en particular campos intensos).
· Medidas de temperatura.
Métodos de Determinación de conductividad eléctrica de materiales.
· Métodos de una y dos puntas.
· Método de cuatro puntas para muestras y pruebas de diferentes geometrías.
· Método de Van Der Pauw.
· Errores de medición.
· Efectos de contactos.
· Métodos A.C. usando altas y bajas frecuencias.
· Mediciones de Efectos galvanomagnéticos y su uso para determinación de parámetros de materiales.
· Mediciones de Hall e.m.f. (Esquemas D.C. y A.C.).
· Errores de medición.
· Mediciones de corriente hall.
· Determinación de movilidad y concentración de portadores de carga.
· Efectos de superficie.
· Efecto de Van Der Pauw para mediciones de Hall.
· Mediciones y usos de magno resistencia y de otros efectos galvanomagnéticos.
Análisis de Espectroscopía de impedancia de sistemas no homogéneos.
· Dependencia de la frecuencia de la impedancia eléctrica de sistemas no homogéneos.
· Representaciones equivalentes.
· Modelos para descripción de sistemas de dos fases.
· Determinación de los parámetros de diferentes fases, a partir de espectros de impedancia.
Determinación de propiedades térmicas y termoeléctricas.
· Mediciones y Métodos,
· Medición de conductividad térmica (sistemas homogéneos y no homogéneos).
· Determinación de difusividad térmica.
· Método Fotoacústico.
· Método de determinación de coeficientes de Peltier, Zeebeck y Thomson.
· Relación entre los coeficientes.
· Aplicación de estas medidas para determinación de parámetros de materiales.
Métodos eléctricos de determinación de parámetros no eléctricos.
· Métodos y herramientas para transformación de cantidades eléctricas en no eléctricas.
· Medidas de gran exactitud de desplazamiento y otros parámetros mecánicos.
· Determinación de constantes elásticas de materiales.
· Mediciones gravimétricas.

Bibliografía:
Martin U. Resissland. Electrical Measurements, John Wiley and Sons, N.Y. 1989.
Gregory B.A. An Introduction to electrical Instrumentation and Measurement Systems.
The Macmillan Press Ltd., London, 1981.
Vorobiev Yu. V., Dobrovolskiy, V.N. Strikha. Methods of Determination of parameters of Semiconductors, Vyscha Shkola, Kiev, 1988.
Kutchis E.V.Galvanomagnetics Effects and Methods of Their Investigation, Radio y Svyaz, Moscow, 1990.
J. Ross Macdonals, ed. Impedance Spectroscopy, Jhon Wiley and Sons, N.Y. 1987.
T.S. Moss, ed. Handbook of Semiconductors, Vol. 3, Materials, Properties and Preparation. North -Holland, Amsterdam, 1981.
Philippe Robert. Electrical and Magnetic properties of Materials, Artech House, 1988.
G.C. Jain, Properties of Electrical Engineering Materials, Harper & Row, N.Y. 1967.
W. D. Kingery, Property Measurments at High Temperatures, Jhon Wiley & Sons, Inc., New York, Chapman & Hall, Ltd., London, 1959.
H. Ibach, H. Luth, Sold-State Physics (An introduction to Principles of Materials Science), ed Springer, Berlin, 1995.



PROPIEDADES OPTICAS DE MATERIALES


· Fundamentos de Óptica Geométrica y Física.
· La Propagación de la Luz.
· Ondas electromagnéticas.
· Leyes de reflexión y refracción.
· Óptica Geométrica.
· Lentes.
· Diafragmas.
· Espejos.
· Prismas.
· Óptica Física.
· Superposición de ondas.
· Polarización.
· Interferencia.
· Difracción.
· Propiedades Ópticas de Dieléctricos (Aislantes).
· Índice de Refracción y Dispersión.
· Reflexión de una Película sobre un Substrato.
· Capas Antirreflejantes.
· Filtros de Interferencia.
· Absorción por iones metálicos.
· Propiedades Ópticas de Semiconductores.
· Absorción
· Fotoluminiscencia
· Propiedades Ópticas de Metales.
· Modelo de Drude.
· Frecuencia de Plasma
· Reflectividad de Metales: Au, Ag y Cu.
· Sistemas Compuestos.
· Absorción por Nanopartículas.
· Agregación de Fases.

Bibliografía:
Eugene Hecht y Alfred Zajac, Óptica. Addison Wesley Iberoamericana, 1974.
Joseph H. Simmons and Kelly S. Potter, Optical Materials. Academic Press, 2000.
Jacques L. Pankove, Optical Processes in Semiconductors. Dover Publications, 1971.
Sidney Perkowitz, Optical Characterization of Semiconductors. Academic Press, 1993.
Richard Tilley, Colour and the Optical Properties of Materials. John Wiley & Sons, 2000.

RECUBRIMIENTOS DUROS


Fundamentos de Teoría de Elasticidad.
· El tensor de deformación.
· El tensor de esfuerzos.
· La termodinámica de la deformación.
· Ley de Hook.
· Deformaciones Homogéneas.
· Deformaciones con cambio de temperatura.
· Ecuaciones de equilibrio para cuerpos isotrópicos.
· Equilibrio de un medio elástico limitado por un plano.
· Cuerpos sólidos en contacto.
· Propiedades elásticas de cristales.
Propiedades Mecánicas de Películas Delgadas
· Introducción.
· Introducción a Elasticidad , Plasticidad, y comportamiento mecánico
· Esfuerzos internos y su análisis.
· Esfuerzos en películas delgadas.
· Efectos de relajación en películas con esfuerzos.
· Adhesión
· Ejercicios
Recubrimientos Duros.
· Introducción.
· Materiales usados como recubrimientos duros.
· Dureza y fractura.
· Tribología de películas y recubrimientos
· Recubrimientos de difusión, protectivos y térmicos
· Ejercicios
Tópicos Especiales
· Microscopía de fuerza atómica y nanoindentación en recubrimientos.
· Simulación de propiedades mecánicas de
recubrimientos usando el método de elemento finito.
· Aleado mecánico en la fabricación de blancos de sistemas PVD.
· Técnicas Físicas de fabricación de recubrimientos (PVD):
magnetrón sputtering y evaporación por arco.

TEXTOS RECOMENDADOS:
1. The Materials Science of Thin Films, M. Ohring (Academic press, San Diego 1992).
2. L.D. Landau, E.M. Lifshitz. Course of theoretical, Physics vol. 7, "Theory of Elasticity" 3th edition. Maxwell Macmillan International Editions. Pergamon Press.

LECTURAS RECOMENDADAS Y MATERIAL DE REFERENCIA:
1. Shefford P. Baker, "Between nanoindentation and scanning force microscopy :measuring mechanical properties in the nanometer regime", This Solid Films 308-309 (1997) 289-296.
2. D.A. Karpov, "Cathodic arc sources and macroparticle filtering", Surface science Technology 96 (1997) 22-33.
3. David M. Sanders, Andre Anders, "Review of cathodic arc deposition technology at the start of the new millennium", Surface and Coatings Technology 133-134 (2000) 78-90.
4. P.J. Kelly, R.D. Arnell, "Magnetron sputtering: a review of recent developments and applications", Vacuum 56 (2000) 159-172


TEMAS SELECTOS I y II


El plan de estudios de la maestría, contempla en su etapa final (últimos dos semestres) la obligación de cursar dos materias optativas, enfocadas a complementar la formación académica de cada estudiante, para comprender y desarrollar el tema de tesis. Los Cursos Temas Selectos I y II, cuya currícula varía de periodo a periodo, enriquecen las opciones de los cursos más allá de las materias optativas que actualmente se imparten. Estos cursos deben de tener como:

OBJETIVO GENERAL
Que el alumno tenga a su alcance una materia optativa, que sea dinámica en la formulación de su contenido, con la finalidad de que en lo posible sea un apoyo eficiente que conlleve al desarrollo eficaz en tiempo y forma del proyecto de tesis, sin menoscabar la formación académica del estudiante.


METODOLOGÍA DE LA FORMULACIÓN DEL CONTENIDO
1. El director de tesis, de acuerdo al proyecto a desarrollar, deberá realizar un programa de la materia, con un tiempo equivalente a un curso normal.
2. Los temas incluidos deberán llevar una secuencia lógica y podrán ser partes de manera aislada de otras materias optativas.
3. El director de tesis deberá proponer en tiempo y forma a la coordinación académica el programa elaborado y en reunión de academia analizar, discutir y en su caso aprobar la materia optativa de temas selectos I o II.


FENÓMENOS DE TRANSPORTE EN OPERACIONES DE PROCESAMIENTO DE MATERIALES


Este curso se enfoca al entendimiento de los fundamentos que gobiernan el transporte de momentum, calor y masa en las operaciones de procesamiento de materiales. El tratamiento del tema es riguroso y se hace énfasis en desarrollar la habilidad de formular problemas variados a través del manejo de las ecuaciones generales de conservación y de las técnicas analíticas de solución.

Introducción a los fenómenos de transporte en el procesamiento de materiales

Conservación de Momentum

· Concepto de viscosidad
· Fluidos Newtonianos y No-Newtonianos
· Flujo laminar / Balances de momentum
· Las ecuaciones de continuidad y de cantidad de movimiento
· La ecuación de Navier-Stokes
· Aplicaciones de la ecuación de Navier-Stokes
· Soluciones de la ecuación de Navier-Stokes
· Flujo turbulento
· Flujo a través de medios porosos
· Balances de energía mecánica / ecuación de Bernoulli
· Perdidas de fricción en flujo turbulento
· Aplicaciones de los balances de energía mecánica

Conservación de energía térmica

· Conductividad térmica de materiales
· Conducción de calor en estado estacionario / balances de coraza
· Conducción de calor en sólidos / enfriamiento Newtoniano y No-Newtoniano
· Conducción de calor en estado transiente - soluciones analíticas y numéricas
· convección de calor - Ecuación de energía
· Correlaciones para cálculos de transferencia de calor por convección
· Transferencia de calor por radiación

Conservación de masa

· Difusión en líquidos, sólidos y gases
· Soluciones de las ecuaciones de Fick - estados estacionario y transiente
· Ecuación general de difusión con convección

· Coeficiente de transferencia de masa - correlaciones

Aplicación de los fenómenos de transporte a problemas ingenieriles

· Llenado de moldes
· Solidificación
· Endurecimiento de superficies
· Oxidación
· Operaciones de depositación / implantación
· Crecimiento de cristales
· Gotas, partículas & burbujas
· Etc.

Bibliografía

2. D.R. Porier & G.H. Geiger, Transport Phenomena in Materials Processing, TMS Warrendale, PA, 1994
3. R.Bird, W. Stewart y E. Lightfoot, Transport Phenomena, J. Wiley & Sons, New York, 1960
4. J. Szekely & N. Themelis, Rate Phenomena in Process Metallurgy, Wiley - International, 1971
5. J. Crank, The Mathematics of Difusión, 2nd ed., Oxford University Press, Oxford, 1975
6. H.S. Carnlaw & J.G. Jeager, Conduction of Heat in Solids, 2nd ed., Oxford University Press, Oxford, 1959