Láseres en Química: fundamentos y aplicaciones
GUÍA DOCENTE Curso 2012-13
Titulación: | Máster universitario en Química Avanzada | 755M |
Asignatura: | Láseres en Química: fundamentos y aplicaciones | 755308000 |
Materia: | Láseres en Química: fundamentos y aplicaciones |
Módulo: | - |
Carácter: | OPTATIVA | Curso: | 0 | Semestre: | Segundo Semestre |
Créditos ECTS: | 4,00 | Horas presenciales: | 40,00 | Horas estimadas de trabajo autónomo: | 60,00 |
Idiomas en que se imparte la asignatura: | Español |
Idiomas del material de lectura o audiovisual: | Inglés, Español |
Departamentos responsables de la docencia
QUÍMICA | R112 |
Dirección: | C/ Madre de Dios, 51 | Código postal: | 26004 |
Localidad: | Logroño | Provincia: | La Rioja |
Teléfono: | 941299620 | Fax: | 941299621 | Correo electrónico: | |
Profesores
Profesor responsable de la asignatura: | Puyuelo García, María Pilar |
Teléfono: | 941299639 | Correo electrónico: | pilar.puyuelo@unirioja.es |
Despacho: | 1203 | Edificio: | Edificio Científico Tecnológico |
Horario de tutorías: | No especificado |
Descripción de los contenidos
TEMA 1. Fundamentos del láser.
Interacción radiación-materia. Principios físicos del láser. Inversión de población. Cavidad resonante y modos característicos. Ganancia. Propiedades de la emisión láser. Láseres continuos y pulsados. Tipos de láseres. Láseres de gas. Láseres de estado sólido. Láseres de semiconductores. Láseres de colorante.
TEMA 2. Espectroscopias láser.
Espectroscopia de absorción y emisión. Absorción intracavidad y “cavity ring ¬down”. Espectroscopia de fluorescencia inducida por láser (LIF).Espectroscopia de saturación. Espectroscopia multifotónica. Técnicas de doble resonancia. Espectroscopias Raman. Espectroscopia de ionización multifotónica resonante (REMPI). Espectroscopia resuelta en el tiempo. Láseres y espectrometría de masas.
TEMA 3. Láseres y reacciones químicas.
Fotoquímica con láser. Espectroscopia láser en el estudio de la cinética y dinámica de reacciones químicas. Aplicaciones en química atmosférica y en procesos de combustión.
TEMA 4. Láseres y materiales: ablación /desorción láser.
Regímenes de interacción a distintas fluencias de láser: técnicas de baja (desorción), media (desorción/ionización) y alta fluencia (ablación). Ablación láser. Desorción térmica inducida por láser: Técnica MALDI . Técnicas para el estudio de efectos láser sobre tejidos biológicos.
PRÁCTICA. Experimentación en el Laboratorio de Láseres.
Medidas de seguridad en un laboratorio de láseres. Tipos de láseres. Partes de un láser. Láseres continuos y pulsados. Propiedades de la emisión láser. Instrumentación básica de espectroscopia láser.
Práctica: Detección del excímero de pireno mediante LIF. Estudio de la cinética de excimerización de pireno mediante LIF resuelta en el tiempo.
Práctica de demostración: Detección mediante fluorescencia inducida por láser del radical OH producido en una reacción química atmosférica.
Requisitos previos de conocimientos y competencias para poder cursar con éxito la asignatura
No tiene requisitos previos, pero se aconseja conocer los fundamentos de la Química Física y Espectroscopia.
Relación de asignaturas que proporcionan los conocimientos y competencias requeridos
Contexto
Competencias
Competencias generales
- Comprender los principios físicos y químicos del láser.
- Conocer los diferentes tipos de láseres y sus principales características.
- Conocer algunas técnicas experimentales seleccionadas, basadas en instrumentación láser, para estudiar sistemas de interés químico.
- Desarrollar un sentido crítico sobre el papel de las técnicas láser en el estudio de sistemas químicos: descripción de ventajas y desventajas.
- Conocer y evaluar la adecuación de las distintas técnicas láser en el estudio de la Cinética y Dinámica de reacciones químicas en fase gas.
- Conocer las aplicaciones y uso de las técnicas láser para el análisis de materiales, superficies e interfases. Conocer y evaluar la adecuación de las distintas técnicas láser en el estudio de sistemas químicas de interés biológico.
Competencias específicas
Resultados del aprendizaje
- Conoce la teoría semiclásica de interacción radiación materia y distingue la emisión estimulada de la emisión espontánea.
- Conoce y describe los conceptos físicos y técnicos necesarios para la producción de emisión láser.
- Distingue y describe las propiedades de la emisión láser.
- Conoce y describe los distintos tipos de láseres clasificados según su medio activo (gas, sólido, colorantes, semiconductores) , y conoce algunos ejemplos de láseres comerciales de cada tipo.
- Conoce y describe los conceptos físicos y técnicos necesarios para la producción de emisión láser continua y pulsada: Q-swith, mode-lockedx.
- Conoce y describe las técnicas de espectroscopia láser de absorción y de absorción intracavidad.
- Conoce y describe las técnicas de espectroscopia láser de emisión LIF.
- Conoce y describe las técnicas de espectroscopia láser no lineal: saturación, multifotónica, doble resonancia, ionización multifotónica resonante.
- Conoce y describe las técnicas de espectroscopia láser resuelta en el tiempo.
- Conoce y describe la aplicación de los láseres a la espectrometría de masas.
- El alumno es capaz de evaluar y seleccionar entre un conjunto seleccionado de técnicas láser la adecuada para el estudio de un sistema químico.
- Conoce y describe las aplicaciones de los láseres en estudios de Fotoquímica.
- Conoce y describe las técnicas de espectroscopia láser en los estudios de cinética y dinámica de reacciones químicas en fase gaseosa.
- Conoce algunas aplicaciones de estas técnicas en Química de la atmósfera y en procesos de combustión.
- Conoce y distingue los regímenes de interacción a distintas fluencias de láser: ablación/ deserción láser.
- Describe los procesos de ablación y desorción láser. Conoce algunas de sus aplicaciones técnicas.
- Conoce y describe la aplicación de la desorción térmica inducida por láser. Conoce y describe la técnica MALDI.
- Conoce y describe algunas aplicaciones de biotecnología láser.
Temario
UNIDAD 1. Fundamentos del láser.
Interacción radiación-materia. Principios físicos del láser. Inversión de población. Cavidad resonante y modos característicos. Ganancia. Propiedades de la emisión láser. Láseres continuos y pulsados. Tipos de láseres. Láseres de gas. Láseres de estado sólido. Láseres de semiconductores. Láseres de colorante.
UNIDAD 2. Espectroscopias láser.
Espectroscopia de absorción y emisión. Absorción intracavidad y cavity ring-down. Espectroscopia de fluorescencia inducida por láser (LIF).Espectroscopia de saturación. Espectroscopia multifotónica. Técnicas de doble resonancia. Espectroscopias Raman. Espectroscopia de ionización multifotónica resonante (REMPI). Espectroscopia resuelta en el tiempo. Láseres y espectrometría de masas.
UNIDAD 3. Láseres y reacciones químicas.
Fotoquímica con láser. Espectroscopia láser en el estudio de la cinética y dinámica de reacciones químicas. Aplicaciones en química atmosférica y en procesos de combustión.
UNIDAD 4. Láseres y materiales: ablación /desorción láser.
Regímenes de interacción a distintas fluencias de láser: técnicas de baja (desorción), media (desorción/ionización) y alta fluencia (ablación). Ablación láser. Desorción térmica inducida por láser : Técnica MALDI . Técnicas para el estudio de efectos láser sobre tejidos biológicos.
UNIDAD 5. Experimentación en el Laboratorio de Láseres.
Medidas de seguridad en un laboratorio de láseres. Tipos de láseres. Partes de un láser. Láseres continuos y pulsados. Propiedades de la emisión láser. Instrumentación básica de espectroscopia láser.
Práctica: Detección del excímero de pireno mediante LIF. Estudio de la cinética de excimerización de pireno mediante LIF resuelta en el tiempo.
Práctica de demostración: Detección mediante fluorescencia inducida por láser del radical OH producido en una reacción fotoiniciada.
Bibliografía
Tipo: | Título |
Básica | A guide to laser safety, Henderson (1997) Absys Biba |
Básica | An introduction to laser spectroscopy, Andrews (2002) Absys Biba |
Básica | Atomic and molecular beams : the State of the Art 2000 , Campargue (2001) Absys Biba |
Básica | Atomic and molecular spectroscopy, Svanberg (2004) Absys Biba |
Básica | Chemical kinetics and reaction dynamics, Houston (2006) Absys Biba |
Básica | Femtochemistry, Zewail (2001) Absys Biba |
Básica | Femtosecond laser pulses : principles and experiments, Rullière (2005) Absys Biba |
Básica | High resolution spectroscopy, Hollas (1998) Absys Biba |
Básica | Imaging in molecular dynamics, Whitaker (2003) Absys Biba |
Básica | Laser ablation and its applications, Phipps (2007) Absys Biba |
Básica | Laser chemistry. Spectroscopy, dynamics and applications, Donovan (2007) Absys Biba |
Básica | Laser processing and chemistry, Baüerle (2000) Absys Biba |
Básica | Laser spectroscopy, Demtröder (2008) Absys Biba |
Básica | Lasers in chemistry, Andrews (1997) Absys Biba |
Básica | Lasers in chemistry, Lackner Ed. (2008) Absys Biba |
Básica | Principles of laser materials processing, Kannatey-Asibu (2009) Absys Biba |
Básica | Principles of lasers, Svelto (2010) Absys Biba |
Básica | Ultrafast processes in chemistry and photobiology , El-Sayed (1995) Absys Biba |
Básica | Understanding lasers: an entry level guide, Hecht (2008) Absys Biba |
Básica | UV Lasers, Duley (1996) Absys Biba |
Recursos en Internet |
Metodología
Modalidades organizativas
Clases teóricas
Seminarios y talleres
Clases prácticas
Tutorías
Estudio y trabajo en grupo
Estudio y trabajo autónomo individual
Métodos de enseñanza
Método expositivo - Lección magistral
Resolución de ejercicios y problemas
Organización
Actividades presenciales | Tamaño de grupo | Horas |
Clases prácticas de laboratorio o aula informática | Laboratorio | 10,00 |
Clases teóricas | Grande | 27,00 |
Pruebas presenciales de evaluación | Grande | 3,00 |
Total de horas presenciales | 40,00 |
Trabajo autónomo del estudiante | Horas |
Estudio autónomo individual o en grupo | 30,00 |
Preparación de las prácticas y elaboración de cuaderno de prácticas | 10,00 |
Preparación en grupo de trabajos, presentaciones (orales, debates, ...), actividades en biblioteca o similar | 3,00 |
Resolución individual de ejercicios, cuestiones u otros trabajos, actividades en biblioteca o similar | 17,00 |
Total de horas de trabajo autónomo | 60,00 |
Evaluación
Sistemas de evaluación | % | ¿Recuperable? |
Trabajos y proyectos | 52 | No |
Informes y memorias de prácticas | 18 | No |
Escalas de actitudes | 10 | No |
Pruebas escritas | 20 | No |
Total | 100% | |
Comentarios
Criterios críticos para superar la asignatura
-La asistencia a las actividades presenciales se considera obligatoria.
-La entrega de los trabajos e informes de prácticas es obligatoria.
- Será necesario obtener una calificación ≥4 en cada unidad de la asignatura.