Descripción y contextualización de la asignatura

La asignatura proporciona las bases necesarias para comprender las propiedades fotónicas de los materiales y da una visión práctica de las aplicaciones de materiales funcionales en la generación de energía, la biomedicina y la optoelectrónica.

El curso proporciona una descripción multifacetada de la interacción luz-materia para ayudar al alumno con formación multidisciplinar a adquirir la base de conocimiento mínima necesaria para realizar la investigación y desarrollo de nuevos materiales fotónicos con aplicaciones en el dominio de la nano y biotecnología.

Resultados del aprendizaje de la asignatura

-Conocer los fundamentos de las propiedades fotónicas de los distintos materiales (aislantes, conductores, semiconductores, tanto inorgánicos como orgánicos y/o compuestos)



-Capacidad para seleccionar materiales para aplicaciones concretas en los dominios de: generación y conversión de energía, biomedicina, optoelectrónica, etc.



-Acceder al conocimiento de la instrumentación básica necesaria para determinar las propiedades fotónicas de un material.

Convocatoria ordinaria: orientaciones y renuncia

El alumno deberá asistir al 75% de las clases teóricas como mínimo.

Se realizará un seguimiento personalizado del alumno a lo largo de toda la asignatura, evaluando su formación respecto al comportamiento y participación en el aula, a los ejercicios, cuestiones, prácticas de laboratorio, etc. que se le planteen y a los trabajos que deberán presentar por escrito y exponer en clase.

Para solicitar la anulación de una convocatoria, el alumno deberá hacerlo vía correo electrónico, 15 días naturales antes de la fecha oficial de la evaluación (ver horario web máster). Este mail estará dirigido a la secretaría administrativa del máster (isabel.colino@ehu.es), poniendo en copia al coordinador del máster (tutor de su Plan Formativo).

El alumno debe comprobar que recibe la confirmación de la recepción del mensaje enviado en el plazo máximo de 2 días hábiles. El coordinador le da curso y, con posterioridad, informa por esa misma vía al coordinador de la asignatura.

Antes del comienzo de cada curso académico se carga en su web el horario con las fechas ofíciales de evaluación: http://www.ehu.eus/es/web/masteringenieriamaterialesavanzados/egutegia-eta-ordutegia#

Temario

Tipos de orden estructural en los materiales. Materiales cristalinos: propiedades físicas y estructura: Introducción. Redes cristalinas y sistemas cristalinos. El concepto de celda unidad. Redes de Bravais. Grupos puntuales de simetría. Grupos espaciales. Algunas estructuras cristalinas reales. Principio de Neumann. Propiedades físicas de cristales. Materiales policristalinos. Materiales amorfos. Cristales líquidos. Objetivos tecnológicos y científicos actuales.

Propagación de una onda plana homogénea en un medio dieléctrico ideal infinito: el modelo de Lorentz, relación de dispersión. Constantes ópticas de un medio dieléctrico: índices de refracción y de extinción. Propagación de una onda plana homogénea en un medio conductor ilimitado: relación de dispersión. Profundidad de piel de un metal. Constantes ópticas de un medio conductor: índices de refracción y de extinción, frecuencia del plasma. Propagación de ondas en la frontera de separación de dos medios dieléctricos no absorbentes: reflectancia y transmitancia. Propagación de luz en cristales: anisotropía óptica y birrefringencia. Fundamentos de óptica no lineal. Ejemplos.

Naturaleza cuántica de la luz. Momento dipolar mecanocuántico. Introducción a las transiciones ópticas: absorción y emisión. Densidad de estados. Regla de oro de Fermi. Reglas de selección

Absorción de luz en transiciones directas entre bandas: regla de oro de Fermi. El borde de absorción en semiconductores de gap directo. El borde de absorción en semiconductores de gap indirecto. Efectos excitónicos.

Luminiscencia en materiales moleculares: introducción. Estados electrónicos en moléculas conjugadas. Espectros ópticos de las moléculas. Hidrocarburos aromáticos. Polímeros conjugados. Optoelectrónica orgánica.

Luminiscencia de Tierras Raras y Metales de Transición en sólidos. Espectro de un ion en un sólido. Iones TR en un entorno estático. Transiciones dipolares eléctricas entre iones de TR. Metales de transición: diagramas de Tanabe-Sugano. Interacción del ion activo con los modos de la red. Transiciones no radiativas. Transferencia de energía. Mecanismos de conversión de energía. Ejemplos.

Materiales orgánicos-inorgánicos. Propiedades ópticas. Aplicaciones biomédicas.

La densidad de estados. Estructuras bidimensionales: pozos cuánticos. Estructuras unidimensionales: hilos cuánticos. Estructuras de dimensión cero: puntos cuánticos.

Bibliografía

Materiales de uso obligatorio

Fundamentals of Photonics, B.E.A. Saleh, M.C. Teich, John Wiley & Sons 1991.



Fundamental of Light Sources and Lasers, M. Csele, John Wiley & Sons 2004.

Bibliografía básica

Optoelectronics : an introduction, John Wilson, John Hawkes, Prentice Hall Europe, 1998.

Optical properties of Solids, M. Fox, Oxford University Press 2003.

Bibliografía de profundización

Principles of Lasers, Orazio Svelto, Plenum Press New York 1982



IIntroduction to Biophotonics, Paras N. Prasad, Wiley 2003







Phosphor Handbook, W.M. Yen, S. Shionoya, and H. Yamamoto, CRC Press 2007.



Physical Properties and Data of Optical Materials, M. Wakai, K. Kudo, T. Shibuya, CRC Press 2007.