Doctorado en Tecnología Avanzada

Presentación

La ciencia e ingeniería de materiales con baja dimensionalidad toma como base el desarrollo de nuevos materiales para trabajar en (a) la síntesis y el procesamiento de los materiales de baja dimensionalidad, (b) la comprensión de las propiedades fisicoquímicas relacionadas con la escala submicrónica, (c) el diseño y la fabricación de nano-dispositivos o dispositivos con los nano y micromateriales como bloques de construcción, (d) el diseño y la construcción de nuevas herramientas para la síntesis y caracterización de nanoestructuras y nanomateriales, y (e) el estudio de estructuras e interfases en nanomateriales sintetizados. Al controlar el tamaño, la morfología, la microestructura cristalina y la composición química de los materiales de baja dimensionalidad, es posible obtener materiales con aplicaciones tecnológicas potenciales.

En la línea se aborda principalmente la preparación de nanoestructuras, así como el estudio de las propiedades ópticas, térmicas, eléctricas y texturales para el desarrollo de: biomarcadores, nanofluidos, nanoestructuras semiconductoras porosas y materiales multifuncionales para aplicaciones en energías limpias renovables y sustentables, optoelectrónicas, catalíticas, ambientales, biomédicas y fotovoltaicas. Preparación y ensamble de materiales semiconductores de los grupos III-V y II-VI mediante rutas alternativas, ejemplo de ello son los nuevos métodos epitaxiales, que permiten el control detallado de sus propiedades físicas y químicas. Micro y nanoencapsulamiento de aditivos y compuestos de interés biológico con propiedades de liberación controlada. Por lo tanto, nuestras direcciones principales de investigación están relacionadas con líneas de trabajo y/o generación del conocimiento que son congruentes con los objetivos del programa.

Objetivo

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

El alumno podrá diseñar, sintetizar, caracterizar y evaluar diversos materiales de baja dimensionalidad, así como comprender los fundamentos y las técnicas de procesamiento para obtener materiales con tamaños y morfologías controladas para aplicaciones diversas.

Objetivos específicos

• Sintetizar materiales con dimensionalidad reducida mediante rutas “verdes” y/o sustentables, así como por métodos convencionales
• Desarrollar materiales  híbridos  orgánicos-inorgánicos  con  diversas  aplicaciones potenciales.
• Caracterizar la estructura y propiedades de nanomateriales con métodos químicos, fisicoquímicos, eléctricos, ópticos y térmicos
• Modelar teóricamente las propiedades eléctricas, estructurales, ópticas y térmicas de los materiales voluminosos nanoestructurados para diversas aplicaciones.
• Implementar materiales de baja dimensionalidad para su aplicación como marcadores biológicos.
• Desarrollar de dispositivos optoelectrónicos sensibles a la región infrarroja media.

Líneas de trabajo y/o generación de conocimiento

Uno de los pilares del Programa de Doctorado en Tecnología Avanzada, ha sido la creación y fortalecimiento de las líneas de investigación en los campos de investigación donde el núcleo de profesores tiene sus mayores fortalezas y que sean una continuación de los proyectos y programas de estudio de la UPIITA. Caso especial es la línea de ciencia e ingeniería de materiales, dónde se aborda el diseño, la síntesis y la aplicación de materiales de baja dimensionalidad para la comprensión fundamental de las relaciones entre sus propiedades con las dimensiones de los materiales para su potencial aplicación en diversos sectores. Abordando las líneas de trabajo siguientes:

- Síntesis de nanocristales semiconductores de los grupos III-V y II-VI.

- Liposomas teranósticos con puntos cuánticos semiconductores y otras nanoparticulas, encapsulados para la obtención de fármacos teranósticos y sensores con aplicaciones biomedicas.

- Heteroestructuras semiconductoras de los grupos III-V para aplicaciones optoelectrónicas y fotovoltaicas

- Estudio de la estructura cristalina y de las interfaces en nanoestructuras sintetizadas

- Nanoquímica

- Materiales multifuncionales para aplicaciones en energías sustentables y en medio ambiente.

- Diseño, síntesis/fabricación y caracterización de nuevos materiales nanoestruturados de carácter metálico, semiconductor y compósitos.

Campos del conocimiento

• La síntesis y aplicación de materiales semiconductores del grupo III-V y II-VI con dimensionalidad reducida.
• Desarrollo los liposomas teranósticos y sensores con encapsulamiento de puntos cuánticos semiconductores y otras nanopartículas,
• Caracterización fototérmica de semiconductores, resinas acrílicas y fibras poliméricas nanoestructuradas.
• Caracterización óptica, estructural, morfológica y eléctrica de nanoestructuras.
• Modelado fenomenológico  de  estructuras  y  materiales  semiconductores  de dimensionalidad reducida.
• Diseño, síntesis, caracterización y evaluación de materiales multifuncionales para aplicaciones en energías renovables y medio ambiente.
• Desarrollo de  nuevos  métodos  epitaxiales  para  la  síntesis  de  materiales semiconductores.
• Estudio de la relación entre el mecanismo de crecimiento, las interfases y los estados superficiales de materiales semiconductores.

Líneas de trabajo y/o generación de conocimiento

• Síntesis e Investigación de las estructuras semiconductoras con pozos cuánticos, nano hilos y puntos cuánticos de los materiales semiconductores del grupo III-V y II-VI para aplicaciones optoelectrónicas y biológicas en física del estado sólido, nano ciencias y nanotecnologías.
• Síntesis y aplicación de semiconductores porosos del grupo II-VI
• Crecimiento epitaxial de pozos, hilos y puntos cuánticos de materiales semiconductores del grupo III-V para aplicaciones optoelectrónicas
• Preparación de liposomas teranósticos con fármacos y nanopartículas luminiscentes (puntos cuánticos semiconductores, etc.) para aplicaciones biomedicas.
• Estudio de propiedades ópticas y farmacológicas de liposomas teranósticos con fármacos y nanopartículas luminiscentes (puntos cuánticos semiconductores, etc.) para aplicaciones biomedicas
• Lente térmica y/o caracterización de nanofluidos, compositos, y semiconductores
• ZSCAN y/o caracterizacion optica de nanoluidos no lineales, dopados, puntos cuanticos y pigmentos organicos
• Fotopiroelectrico y/o caracterización de parámetros térmicos, difusividad térmica, efusividad y conductividad térmicas de líquidos y sólidos.
• Procesamiento de materiales con láseres y/o curado de impresión 3D y aplicaciones con láseres
• Investigación de efectos de dopaje y auto-compensación por diferentes impurezas en películas nanocristalinas de semiconductores y su impacto en características ópticas, estructurales, morfológicas y eléctricas en física del estado sólido, optoelectrónica y fotoelectrónica.
• Propiedades ópticas de semiconductores porosos de los grupos II-VI
• Propiedades ópticas de grafeno, GO, GOr funcionalizados y nanopartículas de carbono
• Caracterización óptica, estructural, morfológica y eléctrica de ZnO nanoestructurado.
• Nanopartículas con diferentes formas tamaños y composición química evaluando sus aplicaciones en el área de biomedicina, biotecnología, y textiles
• Estudio de las propiedades de materiales semiconductores del grupo III-V desarrollados por medio de la ingeniería de banda prohibida para aplicaciones optoelectrónicas.
• Modelos fenomenológicos de los procesos en estructuras semiconductoras con pozos cuánticos, nano hilos y puntos cuánticos de los materiales semiconductores de los grupos III-V y II-VI en física del estado sólido, optoelectrónica y nanociencias.
• Cálculo teórico de las propiedades ópticas de pozos cuánticos de materiales semiconductores del grupo III-V
• Generación de nanomateriales avanzados del grupo III-V con propiedades específicas y controladas para aplicaciones desde el infrarrojo medio hasta el ultravioleta
• Análisis de la relación entre el mecanismo de crecimiento, la calidad cristalina, las interfases y los estados superficiales de heteroestructuras del grupo III-V para generar novedosas aplicaciones.

Infraestructura asociada a la línea

• Laboratorio de Nanomateriales.
• Laboratorio de Tecnicás fototérmica
• Laboratorio de Nanofotónica.
• Laboratorio de Dispositivos Orgánicos.
• Laboratorio de Síntesis Química.
• Laboratorio de Nanotecnología
• Laboratorio de Caracterización de Materiales
• Planta piloto de tratamiento de agua y estacionamiento con paneles solares
• Centro de Nanociencias y Micro y Nanotecnologías del IPN (CNMN).
• Laboratorio de optoelectrónica (Escuela Superior de Física y Matemáticas, IPN).
• Laboratorio de deposición química en fase vapor por filamento caliente (Escuela Superior de Física y Matemáticas, IPN)

Unidades de aprendizaje asociadas a la LGAC de Ciencia e Ingeniería de Materiales con Dimensionalidad Reducida