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Presentación

En esta línea se aborda el diseño, la creación y la aplicación de materiales con dimensionalidad reducida para la comprensión fundamental de las relaciones entre las propiedades y las dimensiones de los materiales y su aplicación en diversos sectores. Al controlar el tamaño, la morfología, microestructura cristalina y la composición química de los materiales con dimensionalidad reducida, es posible obtener nuevos materiales y materiales híbridos con aplicaciones tecnológicas potenciales en energía, medio ambiente, ciencias biomédicas, entre otras. Por lo tanto, esta línea  permite la  generación del conocimiento y las competencias genéricas  promovidas en el objetivo del Programa de Maestría en Tecnología Avanzada (PMTA).

La ciencia e ingeniería de materiales con dimensionalidad reducida toma como base el desarrollo de nuevos materiales  trabajar en (a) la síntesis, la caracterización y el procesamiento de los materiales con dimensionalidad reducida, (b) la comprensión de las propiedades fisicoquímicas y optoelectrónicas relacionadas con la escala micro y nanométrica, (c) el diseño y la fabricación de dispositivos con los nano y micromateriales como bloques de construcción, y (d) el diseño y la construcción de nuevos modelos teóricos para analizar nanoestructuras, nanomateriales y sus aplicaciones.

Justificación

Actualmente, el desarrollo de nuevos materiales con dimensionalidad reducida ha adquirido un especial interés en diferentes áreas de la ciencia y la tecnología. La ciencia e ingeniería de materiales con dimensionalidad reducida versa sobre la manipulación en forma precisa de la materia, átomos y moléculas a escala micro y nanométrica, cuya finalidad es la creación de nuevos materiales con potenciales aplicaciones en dispositivos y productos que incidirán de forma significativa en nuestra calidad de vida. A lo largo de la última década esta vertiente de investigación ha pasado de ser una rama científica emergente básica, restringida al ámbito de la investigación y llena de espectaculares promesas, a convertirse en unas de las principales líneas temáticas de la investigación que se desarrolla en los países más avanzados. Su impacto puede medirse con el número de publicaciones a nivel mundial, que han ido en aumento, y el desarrollo de nuevos campos de conocimiento a nivel nacional e internacional. Además, es generadora de nuevos conocimientos que serán sustento de avances en las tecnologías de la Información y de las comunicaciones, la biotecnología, la nanotecnología, las neurociencias, las ciencias medioambientales, producción de energía, medicina, electrónica, etc. Estos temas contribuyen significativamente al desarrollo de la ciencia ya que ofrece la posibilidad de impactar positivamente en el ámbito energético, ambiental y de las ciencias de la salud, que son sectores prioritarios en el Plan Nacional de Desarrollo 2013 -2018 de nuestro país.

Los materiales con dimensionalidad reducida presentan  propiedades físicas y químicas que pueden ser aprovechadas en nuevas y diversas aplicaciones. Por lo que con las técnicas de la nanotecnología se pueden explotar y crear materiales con propiedades superiores comparados con los materiales convencionales, componentes, dispositivos y sistemas con propiedades específicamente diseñadas. Dadas las necesidades científicas y tecnológicas anteriormente mencionadas, y que desde la formación del PMTA en febrero del 2007, la formación de capital humano de alto nivel ha sido prioritario para el PMTA, cuyo objetivo es promover la excelencia académica de estudiantes y profesores-investigadores que forman parte de esta línea de investigación. Los temas de investigación que se trabajan en la línea de ciencia e ingeniería de materiales con dimensionalidad reducida han estado en evolución constante. El estudio de los temas relacionados con la baja dimensionalidad de los materiales es dinámico, se modifica y actualiza a diario. Los cambios vertiginosos que se generan en estos temas obligan de manera periódica a su actualización, y derivado del incremento en la matrícula fue necesaria la incorporación de nuevo personal docente que, a su vez, incorpora nuevos campos de conocimiento, por lo que resulta natural la ampliación de nuevos tópicos relacionados con la ciencia e ingeniería de materiales con dimensionalidad reducida.

Objetivo

El objetivo de esta línea es la formación de capital humano de alto nivel académico en el campo de materiales de baja dimensionalidad con  aplicaciones diversas, capaces de realizar investigación, que contribuyan al desarrollo de la ciencia y la tecnología, para coadyuvar a la identificación y solución de diversas problemáticas del país.

Objetivos específicos

  • Sintetizar materiales con dimensionalidad reducida mediante rutas “verdes” y/o sustentables, así como por métodos convencionales y desarrollar materiales híbridos orgánicos-inorgánicos con diversas aplicaciones potenciales.
  • Caracterizar estructural y microestructuralmente las propiedades de nanomateriales obtenidos por métodos químicos, fisicoquímicos y optoelectrónicos.
  • Modelar teóricamente las propiedades eléctricas y ópticas de los materiales voluminosos nanoestructurados para diversas aplicaciones.
  • Implementar la síntesis de los materiales de baja dimensionalidad para desarrollar dispositivos.

Campos del conocimiento

  • Preparación, síntesis y caracterización de nanomateriales orgánicos e inorgánicos y su aplicación en el desarrollo de dispositivos para aplicaciones biomédicas, electrónicas y optoelectrónicas.
  • Materiales sustentables para aplicaciones en energía y medio ambiente.
  • Modelado teórico de propiedades eléctricas y ópticas de los materiales voluminosos nanoestructurados para diversas aplicaciones.

Relación de asignaturas vigentes    

Clave              Asignatura

07A5082         Dispositivos electrónicos y circuitos integrados

07A5097         Tópicos selectos en fotónica

07A5098         Tópicos selectos en modelación

08A5380         Dispositivos semiconductores optoelectrónicos

08B5529         Introducción a los nanomateriales

09A5714         Fisicoquímica

10A5864         Introducción a la física del estado sólido

10A5865         Laboratorio avanzado I

10B6227         Tópicos selectos en simulación y caracterización eléctrica de dispositivos semiconductores

10B6228         Introducción a la electrónica orgánica

 

10B6229         Métodos ópticos para la caracterización de materiales nanocristalinos

11A6339         0.Tópicos selectos de nanotecnología

Infraestructura asociada a la línea

  • Laboratorio de Nanomateriales.
  • Laboratorio de Nanofotónica.
  • Laboratorio de Dispositivos Orgánicos.
  • Laboratorio de Síntesis Química.
  • Laboratorio de Nanotecnología
  • Laboratorio de Caracterización de Materiales
  • Centro de Nanociencias y Micro- y Nanotecnologías del IPN (CNMN).
  • Laboratorio de Optoelectrónica (Escuela Superior de Física y Matemáticas del Instituto Politécnico Nacional).