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DIRECTORIO:

Dr. Heriberto Grijalva Monteverde,

Rector de la Universidad de Sonora.

Dr. Enrique Fernando Velázquez Contreras,

Secretario General Académico.

M.E. Rosa Elena Trujillo Llanes, Secretaria General Administrativa.

Dra. Arminda Guadalupe García de León Peñúñuri,

Vicerrectora Unidad Regional Centro.

Dr. Jesús Leobardo Valenzuela García, Director de la División de Ingeniería.

Dra. Rosa Elena Navarro Gautrín

Jefe del Departamento de Investigación en Polímeros y Materiales.

COMISIÓN ACADÉMICA DEL POSGRADO, RESPONSABLES DE

LAS DE LAS MODIFICACIONES REALIZADAS AL PROYECTO

CURRICULAR:

Dr. Francisco Brown Bojórquez

Dra. Lorena Machi Lara

Dra. Rosa Elena Navarro Gautrín

Dra. Karen Lillian Ochoa Lara

Dra. Thomas Maria Piters

Dra. Mérida Sotelo Lerma

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PROGRAMA DE POSGRADO EN CIENCIA DE MATERIALES

ANTECEDENTES

Doctorado en Ciencia de Materiales

El Departamento de Investigación en Polímeros y Materiales adscrito a la División de

Ingeniería de la Unidad Regional Centro, se formó en noviembre de 1991, con la

aprobación de la Ley Orgánica 4 de la Universidad de Sonora. Aunque sus antecedentes se

remontan al año de 1981, iniciando como Centro de Investigaciones en Polímeros y

Materiales. El Centro nació con el fin de formar en la Universidad de Sonora un núcleo de

investigación en esta importante área de la ciencia y la tecnología. Casi inmediatamente, los

investigadores fundadores se propusieron iniciar un programa de posgrado con el objetivo

de formar especialistas en el área de materiales, para lo cual se recibió apoyo de la Agencia

de Cooperación Internacional de Japón (JICA). Dicho apoyo consistió en la donación de

equipo de laboratorio y estancias de 2 a 3 años en nuestra Institución de personal

académico altamente capacitado. También se recibieron importantes apoyos por parte de

CONACYT, DGICSA-SEP y CAPCE. De esta manera, en 1984 se inició el programa de

Maestría en Polímeros y Materiales.

Después de haber egresado del programa de maestría dos generaciones, y dado que el

desarrollo científico y tecnológico requiere de especialistas del más alto nivel en el área de

materiales, se propuso el Doctorado en Ciencias de Materiales, el cual inició en 1989. El

programa fue planeado en tres etapas:

1ª etapa: Preparar a personal académico de la Institución como investigadores

capaces de realizar investigación independiente de alto nivel.

2ª etapa: Ampliar cuantitativamente el programa tan pronto como los egresados en la

primera etapa alcanzaran la calidad académica requerida.

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3ª etapa: Llevar el programa a nivel de consolidado. Es la etapa actual, la cual inició

en 2011, dado que el programa cuenta con un total de 20 profesores, en donde todos

tienen el grado de doctor (7 académicos obtuvieron el grado de doctor dentro del

programa y 13 investigadores se graduaron en programas externos a la institución),

todos son miembros del SNI, con niveles I y II y todos cuentan con el perfil deseable

del PROMEP. Por lo anterior el Posgrado en Ciencia de Materiales cuenta con un

núcleo académico básico con amplia capacidad y experiencia para realizar

investigación de calidad y para formar recursos humanos de alto nivel, capaz de

atender de tiempo completo el programa.

Análisis y modificación del plan de estudios del Doctorado en Ciencia de Materiales

Conforme a la normatividad institucional, los planes de estudios de los programas de

posgrado deben de ser revisados periódicamente, con base a lo establecido en los “Criterios

para la Formulación y Aprobación de Planes y Programas de Estudio” de la Universidad de

Sonora, en febrero de 2011, la Comisión Académica del Posgrado en Ciencia de Materiales,

atendiendo esta normatividad y con el fin de mejorar el perfil de egreso del estudiante e

incrementar la calidad del programa del Doctorado en Ciencia de Materiales, propuso

una modificación al plan de estudios, que consistió de una ampliación en su duración de 36

a 48 meses. Esta modificación fue propuesta ante al H. Consejo Divisional, la cual fue

aprobada y turnada al H. Colegio Académico, aprobada por este en junio de ese mismo año.

Cabe mencionar, que el H. Colegio Académico es el máximo órgano colegiado de la

Universidad de Sonora.

4

I. RELEVANCIA SOCIAL Y ACADÉMICA DE SUS OBJETIVOS GENERALES

El grado de evolución de la humanidad ha dependido fuertemente del conocimiento de las

propiedades de los materiales y de su capacidad de procesarlos para convertirlos en

dispositivos útiles. De hecho, las civilizaciones se han clasificado por el tipo de materiales

que han utilizado: la edad de piedra, edad del hierro, edad del bronce, etc. Actualmente, la

sociedad reconoce que el desarrollo, uso y procesamiento de nuevos materiales, es un área

fundamental para la calidad de vida, la seguridad, el nivel de productividad y la fuerza

económica de las naciones. Esto debido al alto impacto que los materiales tienen en

prácticamente todas las actividades importantes del mundo contemporáneo:

comunicaciones, medicina, transporte, manufactura, electrónica, energía, protección del

medio ambiente y recreación, entre muchas otras. De esta manera, la tecnología industrial

moderna, basada en el desarrollo de nuevos materiales y en nuevas aplicaciones de los

materiales tradicionales, ha sido el éxito de los países avanzados.

En este siglo, los países que generan nuevos materiales y sus aplicaciones mantienen

un liderazgo económico mundial, mientras que en el siguiente nivel se encuentran los

países que adquieren rápidamente los más recientes avances del desarrollo tecnológico

mundial. Desafortunadamente, si persisten naciones que no se encuentren preparadas para

la adquisición y aplicación de los nuevos descubrimientos científicos y tecnológicos, las

poblaciones de estos países seguirán con niveles de vida deficientes.

La industria de alta tecnología requiere personal altamente preparado en el área de la

ciencia de materiales, la cual es una disciplina moderna, que involucra la generación y

aplicación del conocimiento relacionado con la composición, estructura y propiedades de

los materiales, así como el procesamiento, utilización y características de funcionamiento

de los mismos. Nuevos métodos de síntesis, producción y aplicación tanto de materiales

tradicionales como avanzados aparecen con una frecuencia elevada. Por muy actualizada

que sea la información en esta área, se vuelve obsoleta rápidamente a medida que aparecen

las nuevas tecnologías; además, aunque la mayor parte de los procesos bien establecidos de

fabricación de materiales se seguirán aplicando, habrá diferencias en la manera como se

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utilicen. El profesional relacionado con el diseño, síntesis, producción y aplicación de los

diferentes tipos de materiales debe conocer bien los procesos estándar, pero siempre estará

buscando nuevas aplicaciones de dichos materiales y nuevos procesos para su producción.

Mediante la formación de personal especializado en diferentes campos de la Ciencia de

Materiales, así como con el desarrollo de investigaciones relacionadas con nuevos

materiales y con la mejor aplicación de los ya existentes, el programa de posgrado en

materiales debe asegurar que el país alcance niveles adecuados de industrialización, así

como lograr que los beneficios del avance científico y tecnológico se extienda a todos los

miembros de la sociedad mexicana.

II. PERTINENCIA TEÓRICO – PRÁCTICA DE LA ESTRUCTURA

CURRICULAR Y DE SUS OBJETIVOS

La estructura curricular y los objetivos del programa de Doctorado en Ciencia de

Materiales tienen como fin conjuntar, en un plan de estudios flexible, las líneas de

investigación en Ciencia de Materiales que se desarrollan con un alto nivel académico en

los campos de la Química, Física e Ingeniería de Materiales. El Posgrado con orientación a

la investigación, cuenta con un plan de estudios con congruencia entre sus objetivos, el

perfil del egresado y los contenidos programáticos. Además, fomenta la

multidisciplinaridad necesaria para enfrentar los retos actuales en la formación de recursos

humanos dentro del campo de la ciencia de los materiales.

Se integran y articulan en un proyecto común las líneas de investigación del área de

materiales, lo cual favorece el desarrollo de proyectos de carácter multidisciplinario,

conjugando los recursos humanos, materiales y de infraestructura que poseen los

departamentos de la Universidad de Sonora. Con este planteamiento, se frenan las

tendencias de desarticulación y la dispersión de los académicos y se homogeniza la calidad

académica de los egresados. El requisito de una publicación en revistas indizadas de

circulación internacional con riguroso arbitraje garantiza el nivel académico del programa.

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Organización y flexibilidad curricular.- Dentro del plan de estudios se ofertan tres tipos

de asignaturas teóricas: obligatorias, básicas optativas y optativas del área; estas últimas

son elegidas por el estudiante, a propuesta del director de tesis y comité tutorial, con base a

la LGAC en la que se desarrolla su proyecto de tesis. Además de las asignaturas teóricas

mencionadas, el plan de estudios incluye una serie de investigaciones como asignaturas de

tipo práctico, para las cuales el objetivo general es que el estudiante trabaje en el desarrollo

del proyecto de investigación definido para obtener su grado.

La flexibilidad en la selección de asignaturas teóricas optativas y los objetivos de las

materias centradas en el proyecto de investigación permiten evitar la excesiva duración de

la obtención del grado. Al iniciar el programa, el alumno define, el tema de investigación

que trabajará. De esta manera queda definido también su director de tesis y su tutor de

seguimiento en el programa, lo cual permite que se dé a los estudiantes una atención

personalizada y regular.

III. DEMANDA SOCIAL

III. a Aspirantes

El Doctorado en Ciencia de Materiales es de carácter netamente multidisciplinario y cubre

a la vez aspectos teóricos y experimentales, analíticos y empíricos, básicos y aplicados. De

esta manera, es claro que están involucrados todos los campos de las ciencias e ingenierías,

por lo que el programa acepta egresados de Maestrías de las Ingenierías, Maestrías en

Ciencias (Química y Física), entre otras, e interesados en el área de materiales y que cubran

con los requisitos y el perfil de ingreso. En virtud de sus líneas de investigación, se tiene

una fuerte demanda por parte de egresados de los siguientes programas de maestría de la

Universidad de Sonora: Ciencia de Materiales, Metalurgia Extractiva, Ciencias de la

Ingeniería, Física y Geología.

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III.b Programas Similares en el Estado y la Región

En Sonora no existe un programa con las características del posgrado en Ciencia de

Materiales. En la región del noroeste del País, Chihuahua ofrece los programas de Maestría

y Doctorado en Ciencia de Materiales, a través del Centro de Investigación en Materiales

Avanzados (CIMAV), y el Estado de Baja California cuenta con los programas de Maestría

y Doctorado en Física de Materiales ofrecido bajo un convenio de colaboración entre el

Centro de la Materia Condensada de la UNAM y el Centro de Investigación Científica y de

Educación Superior de Ensenada (CICESE).

IV. OCUPACIÓN FUTURA DE LOS EGRESADOS

En general, debido a la naturaleza multidisciplinaria del programa, los egresados de los

posgrados en Ciencia de Materiales tienen un amplio campo de trabajo en prácticamente

cualquier medio profesional donde se empleen tecnologías basadas en las propiedades y

comportamiento de los materiales. El campo profesional específico dependerá del área

terminal y la línea de investigación seleccionada por el alumno. Entre los campos

profesionales de mayor necesidad de personal altamente especializado en la Ciencia de

Materiales se encuentran: instituciones de educación superior y centros de investigación,

industria minero - metalúrgica, ingeniería ambiental, control de calidad en la producción y

utilización de materiales de construcción, procesamiento de plásticos, generación de

energía, entre muchos otros.

V. LÍNEAS Y PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN ASOCIADOS AL PROGRAMA

El nuevo programa contempla las líneas de investigación que desarrollan los profesores-

investigadores de los cuerpos académicos que actualmente lo atienden. Las líneas a que se

hace referencia y que pertenecen a las áreas de investigación son las siguientes: 1) Química

Supramolecular, 2) Polímeros Electroconductores, 3) Semiconductores Inorgánicos, 4)

Química del Estado Sólido, 5) Dosimetría, 6) Materiales Biomoleculares, 7)

Nanomateriales y 8) Átomos y Moléculas Confinados – Cúmulos Metálicos. A

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continuación se presentan los antecedentes de cada una de las líneas de investigación:

1) Química Supramolecular

La química supramolecular, la cual puede definirse como la “química que va más allá de la

molécula”, comprende el estudio de las entidades moleculares que resultan de la asociación

de dos o más especies químicas unidas mediante interacciones no covalentes. Considerando

que la base del funcionamiento de los sistemas biológicos es la química supramolecular, las

investigaciones sobre esta nueva área de la química han pasado al centro de interés de la

ciencia. La posibilidad de alcanzar la alta eficiencia y la marcada selectividad que

caracterizan a procesos bioquímicos tales como la catálisis enzimática, la inducción de

señales por neurotransmisores, las reacciones antígeno–anticuerpo, y la actividad hormonal,

entre otras, han llevado a considerar a la química supramolecular como una importante

frontera intelectual y tecnológica.

En particular, dentro de esta línea de investigación, el principal énfasis en el

Departamento de Investigación en Polímeros y Materiales (DIPM), ha sido el diseño y

síntesis de receptores artificiales que tengan la capacidad de imitar las propiedades de los

sistemas bioquímicos señaladas en el párrafo anterior. En Ciencia de Materiales, la síntesis

y caracterización de receptores artificiales es fundamental para la generación de toda una

serie de nuevos materiales con aplicaciones potenciales de gran interés tanto a nivel

académico como industrial. El desarrollo de sensores moleculares con sensibilidad sin

precedente, de nuevos procedimientos analíticos y de diagnóstico, de fases selectivas para

afinidad cromatográfica, de análogos enzimáticos para catálisis, y el diseño de fármacos

novedosos, son sólo algunos ejemplos de las perspectivas tecnológicas generadas a partir de

las investigaciones sobre receptores artificiales.

Algunos ejemplos representativos de artículos científicos publicados en los últimos tres

años dentro de esta línea de investigación son los siguientes:

Santacruz, H.; Navarro, R. E.; Machi, L.; Sugich-Miranda, R.; Inoue, M. “Solution

structures of fluorescent Zn(II) complexes with bis(naphthyl amide)-EDTA”. Polyhedron,

2011, 30, 690–696.

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Moreno-Corral, R.; Höpfl, H.; Machi-Lara, L.; Lara, K. O. Synthesis, structural

characterization and metal inclusion properties of 18-, 20- and 22-membered

Oxaazacyclophanes and Calix[4]arenes – Macrocyclic amine and Schiff base receptors with

variable NxOy donor sets. European Journal of Organic Chemistry, 2011, 2148–2162.

Pérez-González, R.; Machi, L.; Inoue, M.; Sánchez, M.; Medrano, F. “Fluorescence and

conformation in water-soluble bis(pyrenyl amide) receptors derived from

polyaminopolycarboxylic acids”. Journal of Photochemistry and Photobiology A:

Chemistry, 2011, 219 90–100.

Del Toro-Sánchez, C. L.; Ayala-Zavala, J. F.; Machi, L.; Santacruz, H.; Villegas-Ochoa,

M. A.; Álvarez-Padilla, E.; González-Aguilar, G. A. “Controlled release of antifungal

volatiles of thyme essential oil from -cyclodextrin capsules”. Journal of Inclusion

Phenomena and Macrocyclic Chemistry, 2010, 67, 431–441.

Aguilar-Martinez, M.; Felix-Baez, G.; Perez-Martinez, C.; Noeth, H.; Flores-Parra, A.;

Colorado, R.; Galvez-Ruiz, J. C. “Studies in Solution and the Solid State of Coordination

Compounds Derived from LiBH4, NaBH4, and Bidentate Aromatic Amines”. European

Journal of Inorganic Chemistry, 2010, 13, 1973–1982.

Reyes-Márquez, V.; Sánchez-Vázquez, M. Höpfl, H.; Lara, K. O. Synthesis and Structural

Characterization of 18-, 19-, 20- and 22-Membered Schiff Base Macrocycles. Journal of

Inclusion Phenomena and Macrocyclic Chemistry, 2009, 65, 3, 305–315.

Machi, L.; Muñoz, I.C.; Pérez-González, R.; Sánchez M.; Inoue, M. “Pyrene-

bichromophores composed of polyaminopolycarboxylate interlink: pH response of excimer

emission”. Supramolecular Chemistry, 2009, 21 (4), 665–673.

Moreno-Corral, R.; Lara, K. O. “Complexation Studies of Nucleotides by Tetrandrine

Derivatives Bearing Anthraquinone and Acridine Groups”. Supramolecular Chemistry,

2008, 20 (4), 427–435.

2) Polímeros Electroconductores

El desarrollo de los procesos mediante los cuales se fabrican polímeros sintéticos ha sido,

más que ningún otro factor aislado, el responsable del fantástico crecimiento de la industria

química del siglo XX. Debido a sus propiedades de ligereza, resistencia, maleabilidad, entre

muchas otras, los polímeros se emplean en la fabricación de innumerables productos que

van desde artículos domésticos sencillos hasta materiales de alta tecnología.

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La mayoría de los polímeros se caracterizan por ser muy buenos aislantes de la

corriente eléctrica, cualidad que ha sido grandemente utilizada en muchos campos de la

industria. Sin embargo, a principios de los años 60’s fue descubierta en poliacetileno una

nueva característica en los polímeros: algunos, bajo ciertos tratamientos químicos y/o

físicos, presentan conductividad eléctrica. Desde entonces, el campo de los polímeros

electroconductores se ha expandido considerablemente ya que se esperan aplicaciones muy

importantes para un material que combine alta conductividad eléctrica con las propiedades

tradicionales de los polímeros. Las investigaciones en este campo han hecho posible

empezar a estudiar su aplicación en tecnología química: en transmisores, estabilizadores de

voltaje, baterías recargables, etc.

El Departamento de Investigación en Polímeros y Materiales ha estado trabajando,

desde 1986 a la fecha, en la síntesis y caracterización de polipirrol y polianilina. En

particular, en nuestros trabajos se destaca la síntesis química utilizando perclorato de

cobre(II) como agente oxidante. Los polímeros obtenidos mediante este nuevo método

presentan menos defectos estructurales que los ya sintetizados mediante otros agentes

oxidantes, y se caracterizan por una alta conductividad, solubilidad en ciertos solventes, y

buena estabilidad a oxígeno y humedad, tanto en su forma neutra como en su forma

dopada. Actualmente se está trabajando en la preparación de mezclas con polímeros

termoplásticos, a fin de mejor sus propiedades mecánicas, lo cual es de gran interés en vista

de las posibles aplicaciones de este tipo de polímeros.

Algunos ejemplos representativos de artículos científicos publicados dentro de esta

línea de investigación son los siguientes:

Rodriguez, D. E., Castillo-Ortega, M. M., Real-Felix, D., Romero-García, J., Ledesma-

Perez, A. S., Rodriguez-Felix, F. Síntesis and swelling properties of pH-and temperatura-

responsive interpenetrating polymer networks composed of poly(acrylamide) and poly(g-

glutmamic acid). Journal of Applied Polymer Science, 2011, 119 (6), 3531-3537.

Del Castillo-Castro, T., Castillo-Ortega, M. M., Rodriguez, D. E., Herrera-Franco, P. J.

Compatibilization of polyethylene/polyaniline blends with a polyethylene-graft-maleid

anhydride. Journal of Applied Polymer Science, 2011, 119 (5), 2895-2901.

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Castillo-Ortega M. M.; Santos-Sauceda I.; Encinas J. C.; et al. “Adsorption and desorption

of a gold-iodide complex onto cellulose acetate membrane coated with polyaniline or

polypyrrole: a comparative study”. Journal of Materials Science, 2011, 46 (23), 7466-

7474.

Castillo-Ortega M. M.; Romero-Garcia J.; Rodriguez F.; et al. “Fibrous membranes of

cellulose acetate and poly(vinyl pyrrolidone) by electrospinning method: preparation and

characterization” Journal of Applied Polymer Science, 2010, 116 (4), 1873-1878.

Rodríguez, F.; Castillo-Ortega M. M.; Encinas J. C.; et al. “Adsorption of a Gold-Iodide

Complex (AuI(2)(-)) onto Cellulose Acetate-Polyaniline Membranes: Equilibrium

Experiments”. Journal of Applied Polymer Science, 2009, 113 (4), 2670-2674.

Rodríguez, F.; Castillo-Ortega, M. M.; Encinas, J. C.; Grijalva, H.; Brown, F.; Sánchez-

Corrales, V. M.; Castaño, V. M. “Preparation, characterization and adsorption properties of

cellulose acetate-polyaniline membrane” Journal of Applied Polymer Science, 2009, 111,

1216 – 1224.

Del Castillo-Castro T.; Castillo-Ortega M. M.; Herrera-Franco P. J.

“Electrical, mechanical and piezo-resistive behavior of a polyaniline/poly(n-butyl

methacrylate) composite”. Composites Part A-Applied Science and Manufacturing, 2009,

40 (10), 1573-1579.

3) Semiconductores Inorgánicos

Los estudios sobre semiconductores son importantes debido a amplia gama de propiedades

eléctricas y estructurales especiales que presentan y por lo tanto la gran cantidad de usos

que se les da dentro de la industria electrónica. Desde el punto de vista eléctrico, los

materiales pueden clasificarse por su capacidad para conducir la electricidad en aislantes,

semiconductores y conductores. El grupo de los semiconductores representa el grupo más

importante de los materiales utilizados en electrónica. Aún y cuando gran cantidad de

materiales semiconductores ya se utilizan en gran escala en la industria, todavía tienen una

gran perspectiva de aplicación en la fabricación de nuevos dispositivos electro-ópticos para

la instrumentación óptica, en la industria de la computación y en las nuevas tecnologías de

aprovechamiento de la energía solar, entre otras aplicaciones.

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Uno de los principales grupos de materiales semiconductores son las películas delgadas

semiconductoras. La investigación que se realiza en este campo por parte del DIPM

consiste en la fabricación de películas mediante la técnica de deposición por baño químico,

de sulfuros y seleniuros de cobre, cadmio, zinc y níquel. La técnica de baño químico para la

fabricación de películas delgadas semiconductoras es, además de sencilla y económica, una

técnica que permite depositar películas con áreas mucho mayores que las fabricadas

mediante otras técnicas reportadas. Además, se han llevado a cabo investigaciones sobre las

posibles aplicaciones de las películas sintetizadas, obteniéndose buenos resultados en la

cuantificaciones de iones cobre(II) cuando las películas se emplearon como electrodos ión

selectivos.

Algunos ejemplos representativos de artículos científicos publicados dentro de esta

línea de investigación son los siguientes:

Castelo-Gonzalez, O. A.; Sotelo-Lerma, M.; Santacruz-Ortega, H. C.; Quevedo-Lopez M.

A. “Synthesis and Characterization of In2S3 Thin Films deposited by Chemical Bath

Deposition on Polyethylene-naphthalate substrates”. Journal of Electronic Materials, 2011.

Artículo aceptado.

Arreola-Jardón, G.; González, L.A.; García-Cerda, L.A.; Gnade, B.; Quevedo-López,

M.A.; Ramírez-Bon, R. “Ammonia-free chemically deposited CdS films as active layers in

thin film transistors” Thin Solid Films, 2010, 519 (1), 517-520.

Ochoa-Landín, R.; Sandoval-Paz, M.G.; Ortuño-López, M.B.; Sotelo-Lerma, M.; Ramirez-

Bon, R., “Observations on the influence of pH control on the properties of chemically

deposited CdS films in an ammonia-free system”. Journal of Physics and Chemistry of

Solids, 2009, 70 (6), 1034-1041.

Mazón-Montijo, D. A.; Sotelo-Lerma, M.; Quevedo-López, M.; El-Bouanani, M.;

Alshareef, H. N.; Espinoza-Beltrán, F. J.; Ramírez-Bon, R. “Morphological and chemical

study of the initial growth of CdS thin films deposited using an ammonia-free chemical

process”. Applied Surface Science, 2009, 254, 2, 499-505.

4) Química del Estado Sólido

La investigación física y química de sólidos ha impulsado la búsqueda de nuevos materiales

con más y mejores propiedades útiles para aplicación tecnológica. En el área del estado

13

sólido, un campo muy activo es el estudio de sistemas de óxidos mixtos. Estos sistemas

tienen particular interés debido a la gran estabilidad y a la diversidad de propiedades que

pueden obtenerse por la substitución de un ión por otro. Por ejemplo, el óxido BaTiO3

presenta una alta resistividad eléctrica y una alta constante dieléctrica, por lo que es un

buen material dieléctrico y piezoeléctrico de uso práctico, mientras que el óxido LaTiO3 es

un buen semiconductor.

Un área importante de aplicación de estos compuestos es en la conversión de energía

solar a energía eléctrica, lo cual se logra mediante un dispositivo denominado celda solar.

Para la construcción de celdas solares se requieren materiales conductores y transparentes

que funcionen como electrodos, para lo cual actualmente se utilizan el óxido de indio y

estaño, y otros compuestos. Sin embargo, aunque los principios para la conversión de

energía solar ya se encuentran bien definidos, existen varios factores que disminuyen la

eficiencia en la transformación de dicha energía. La tecnología para resolver estos

problemas depende de la creación de nuevos materiales.

En el Departamento de Investigación en Polímeros y Materiales se realiza

investigación básica en Química del Estado Sólido para el desarrollo de nuevos materiales

inorgánicos con propiedades útiles para conversión de energía solar. Particularmente se

enfoca al desarrollo de materiales transparentes electroconductores, para lo cual se han

sintetizado sistemas de óxidos mixtos basados en el sesquióxido de indio (In2O3), que es

uno de los óxidos más importantes que constituyen las cerámicas electrónicas transparentes.

Además de su utilidad práctica, el In2O3 es un compuesto de mucho interés en el estudio de

materiales debido a que posee algunas propiedades relevantes, tales como la formación de

compuestos con estructuras muy diversas, además de que el ión In(III) en su estado

cristalino puede presentar números de coordinación 4, 5, 6 y 8.

En estos trabajos de investigación se ha establecido la relación de fases en el sistema

In2O3-Ti2O3-Fe2O3 a 1100°C en presencia de aire. En este sistema se obtuvo una nueva fase

llamada Unison-X1, de fórmula In2Ti2Fe2O10, la cual posee estructura modulada y presenta

transformación de fase con la temperatura y composición. A altas temperaturas Unison-X1

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presenta fase ortorrómbica, y a bajas temperaturas una fase monoclínica. También se han

sintetizado alrededor de 45 nuevos compuestos a partir de reacciones de estado sólido en

mezclas de diversos óxidos metálicos, los cuales son isoestructurales a Unison-X1.

Actualmente se está trabajando en el estudio de sus propiedades electroópticas y en la

optimización del proceso de síntesis.

Algunos ejemplos representativos de artículos científicos publicados dentro de esta

línea de investigación son los siguientes:

Matsuo, Y.; Hoshiyama, T.; Mori, S.; Yoshii, K.; Michiue, Y.; Kambe, T.; Ikeda, N.;

Brown, F.; Kimizuka, N. “Structural Characterization and Dielectric Properties of

Hexagonal Lu(Fe,Ti)O3”. Jpn. J. Appl. Phys., 2009, 48, 1-3.

Michiue, Y.; Onoda, M.; Watanabe, A.; Watanabe, M.; Brown, F.; Kimizuka, N. “Crystal

Structure of Pseudorhombohedral InFe1-xTixO3+x/2 (X=2/3)”. J. of Solid State Chem., 2002,

163, 455-458.

Michiue, Y.; Onoda, M.; Watanabe, M.; Brown, F.; Kimizuka, N. “Modulated structure of

the pseudohexagonal InFe1-x-4 Tix+3 O3+x/2 (X 0 0.61) composite crystal”. Acta Cryst. 2001,

57, 458-465.

Brown, F.; Kimizuka, N.; Michiue, Y. “Orthorhombic In(Fe1-xTix)O3+x/2 ( 0.50<x<0.69 )

and Monoclinic In(Fe1-xTix)O3+x/2 (0.73<x<0.75 ) in the System InFeO3-In2Ti2O7 at

1300°C in Air”. J. Solid State Chemistry, 2001, 157, 13-22.

5) Dosimetría - Estudio de Espectroscopía de Defectos en Materiales Aislantes

El estudio de los procesos de formación de defectos por radiación ionizante y no ionizante

es un campo de investigación que recientemente ha recibido un renovado interés debido a

las potenciales aplicaciones que éstos materiales presentan, las cuales se basan en sus

propiedades luminiscentes. El comportamiento lineal como función de la dosis de radiación

de rayos X, UV, y , hacen de estos materiales candidatos apropiados para su uso como

dosímetros termoluminiscentes. Si los defectos de electrón formados como consecuencia de

esta irradiación son posteriormente fotoestimulados con radiación visible de baja potencia,

podemos ahora utilizar los halogenuros alcalinos como memorias ópticas bidimensionales y

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dosimetría basada en la luminiscencia óptica estimulada (OSL).

Otras aplicaciones basadas en OSL son en Operaciones Lógicas Boleanas y Redes

Ópticas Neuronales. Estudios recientes en cristales de KCl:Eu2+, han mostrado la

posibilidad de estas aplicaciones. El uso de estos materiales como medios activos de láseres

entonables de estado sólido también han sido candidatos para su utilización. El interés

creciente en la miniaturización de dispositivos ópticos ha incrementado la investigación en

películas delgadas de halogenuros alcalinos como películas policristalinas simples y en

multicapas. En este caso, es necesario realizar estudios exhaustivos de las propiedades

ópticas de centros de color y trampas de electrón producidos por haces de baja penetración

a alta concentraciones y volúmenes de escalas micrométricas o menores.

Algunos ejemplos representativos de artículos científicos publicados dentro de esta

línea de investigación son los siguientes:

Piters, T. M.; Aceves-Mijares, M.; Berman-Mendoza, D.; et al. “Dose dependent shift of

the TL glow peak in a silicon rich oxide (SRO) film”. Revista Mexicana de Física, 2011,

57 (2), 26-29.

Morales, J.; Bernal, R.; Cruz-Vázquez, C.; Salcido-Romero, E. G.; Castaño, V. M.;

“Thermoluminescence of tequila-based nanodiamond. Radiation protection dosimetry,

2010, 139 (4), 580-583.

Perez-Rodriguez, A.; Aceves, R.; Piters, T. M.; et al. “Nanostructure formation in Cu-

doped KCl(x)Br(1-x) mixed crystals”. Revista Mexicana de Física, 2011, 57 (2), 66-68.

Cruz-Vázquez, C.; Borbón-Nuñez, H. A.; Orante-Barrón, V. R.; Burruel-Ibarra, S. E.

Castaño, V. M.; Bernal, R. “Synthesis and Thermoluminiscence of new ZnO phosphors”.

Materials Research Society Symposium Proceedings, 2010, 1278. Publicado en línea.

Orante-Barrón, V. R.; Cruz-Vázquez, C.; Bernal, R.; Denis, G.; Yukihara, E. G.

“Thermoluminescence properties of novel La2O3 phosphor obtained by solution

combustion synthesis”. Materials Research Society Symposium Proceedings, 2010, 1278.

Publicado en línea.

Chernov, V.; Piters, T. M.; Melendrez, R.; et al. “Correlation between thermally and

optically stimulated luminescence in beta-irradiated undoped CVD diamond”. Physica

Status Solidi A-Applications and Materials Science, 2009, 206 (9), 2098-2102.

16

Bernal, R.; García-Haro, A. R.; Machi, L.; Brown, F.; Pérez-Salas, R.; Castaño, V. M.;

Cruz-Vázquez, C. “Advances in the synthesis of new Europium doped CaSO4 phosphors

and their thermoluminiscence characterization. Radiation Measurements, 2008, 43, 371-

374.

Bernal, R.; Alday-Samaniego, A. R.; Machi, L.; Brown, F.; Pérez-Salas, R.; Castaño, V.

M.; Cruz-Vázquez, C. “Advances in the synthesis of new Europium doped CaSO4

phosphors and their thermoluminiscence characterization”. Radiation Measurements, 2008,

43, 371-374.

6) Materiales Biomoleculares

Los materiales suaves son sistemas formados por diversas componentes que presentan

propiedades fluidas. Dichos sistemas incluyen las soluciones de polímeros, los coloides, las

soluciones de tensoactivos y los cristales líquidos. Estos materiales, de naturaleza

aparentemente disímbola, tienen propiedades estructurales y dinámicas comunes,

intermedias entre las de los sólidos cristalinos y las de los líquidos simples. Algunas

características de estos materiales se deben a su capacidad de autoensamblarse

espontáneamente, lo cual ha sido explotado por la industria para hacer pinturas, plásticos,

detergentes y muchos otros productos de uso cotidiano. En los seres vivos, el

autoensamblamiento produce el orden de fosfolípidos, proteínas y ácidos nucleicos que da

origen a todas las estructuras celulares: membranas, citoesqueleto, ADN, etc. Estos

sistemas de origen biológico son un caso particular de materiales suaves que se denomina

“materiales biomoleculares”. En esta área se realiza investigación sobre biomoléculas de

interés en el campo de materiales, tanto en sus aspectos físico y fisico-químico, como

químico, bioquímico y biológico. Este tipo de estudios comprende desde la bioprospección

de nuevos bioproductos, identificación y mejoramiento de organismos fuente de estos

materiales biomoleculares, hasta la caracterización estructural y funcional de proteínas,

lípidos y polisacáridos y el análisis y manipulación de ácidos nucleicos (ADN y ARN). Así

mismo, se estudian las propiedades de vesículas o liposomas formadas por mezclas de

fosfolípidos, se sintetizan materiales nanoestructurados siguiendo métodos biomiméticos y

se caracterizan estos materiales. Otras temas de investigación que se desarrollan y que se

incluyen en esta vertiente son el estudio de propiedades interfaciales de complejos proteína-

biopolímeros (ácidos nucleicos, polisacáridos, etc.) utilizando técnicas como dispersión de

17

luz, tensión superficial, monocapas de Langmuir y microscopía de fuerza atómica. Otras

metodologías utilizadas en este campo de investigación van desde HPLC, Espectrometría

de Masas e Infrarrojo y NMR, hasta protocolos de PCR y secuenciación de ácidos

nucleicos.

Algunos ejemplos representativos de artículos científicos publicados dentro de esta

línea de investigación son los siguientes:

López-Oyama, A. B.; Taboada, P.; Burboa, M. G.; Rodriguez, E.; Mosquera, V.; Valdez,

M. A. “Interaction of the cationic peptide bactenecin with mixed phospholipid monolayers

at the air-water interface”. Journal of Colloid and Interface Science, 2011, 359 (1), 279-

288.

Iniguez-Palomares, R.; Acuna-Campa, H.; Maldonado, A. “Effect of polymer on the

elasticity of surfactant membranes: A light scattering study”. Physical Review E:

Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics, 2011, 84 (1), 1.

Galaz-Montoya, M.-L.; Larios-Rodriguez, E.; Gamez-Corrales, R.; Maldonado, A. “Effect

of Dimethyl Sulfoxide on the Lamellar Phase of a Zwitterionic Surfactant”. Journal of

Dispersion Science and Technology, 2010, 31(6), 735-742.

López-Oyama, A. B.; Flores-Vazquez, A. L.; Burboa, M. G.; Gutierrez-Millan, L. E.; Ruiz-

Garcia, J.; Valdez, M. A. “Interaction of the cationic peptide bactenecin with phospholipid

monolayers at the air-water interface: interaction with 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-

phosphatidilcholine”. Journal of Physical Chemistry B, 2009, 113 (29), 9802-9810.

Iniguez-Palomares, R.; Maldonado, A. “Topology change by screening the electrostatic

interactions in a polymer-surfactant system”. Colloid and Polymer Science, 2009, 287 (12),

1475-1479.

Paredes-Quijada, G.; Aranda-Espinoza, H.; Maldonado, A. “Shapes and Coiling of Mixed

Phospholipid Vesicles”. Lipids, 2009, 44 (3), 283-289.

Lopez-Esparza, R.; Guedeau-Boudeville, M. A.; Larios-Rodriguez, E.; Maldonado, A.;

Ober, R.; Urbach, W. “Confinement of a hydrophilic polymer in membrane lyotropic

phases”. Journal of Colloid and Interface Science, 2009, 331(1), 185-190.

Wong-Molina, A.; Lara, K. O.; Sánchez, M.; Burboa, M. G.; Gutiérrez-Millán, L. G.;

Marín, J. L.; Valdez, M. A. “Interaction of calf thymus DNA with a cationic tetrandrine

derivative at the air-water interface”. Journal of Biomedical Nanotechnology, 2008, 4, (1)

52–61.

18

7) Nanomateriales

Los nanomateriales son aquellos donde al menos una de sus dimensiones cae en el intervalo

de 1 a 100 nanómetros. Esta característica les confiere propiedades diferentes de las que

tienen los materiales con dimensiones macroscópicas, lo cual los hace susceptibles de

numerosas aplicaciones en industrias como la microelectrónica, la farmaceútica, la de

biosensores, la de materiales funcionales, entre otras.

Entre los métodos de síntesis o preparación de nanomateriales se encuentran aquellos

basados en sistemas autoasociativos donde las estructuras formadas por la agregación de

moléculas de tensoactivo sirven como reactores químicos que controlan el crecimiento y las

propiedades finales de nanopartículas y/o de películas de espesores nanométricos.

Dos de las líneas de investigación que se están desarrollando en este departamento

dentro del estudio de los nanomateriales son por una parte, el estudio de las propiedades

fisicoquímicas de sistemas asociativos de tensoactivo, y por otra parte la síntesis y la

caracterización de nanopartículas de diferentes materiales utilizando los sistemas

asociativos de tensoactivo.

Algunos ejemplos representativos de artículos científicos publicados dentro de esta

línea de investigación son los siguientes:

Larios-Rodríguez, E.; Molina-Arenas, Z.; Maldonado, A.; Tánori, J.. “

Synthesis and

Characterization of Bimetallic Copper-Gold Nanoparticles”. Journal of Dispersion Science

and Technology, 2011. Artículo aceptado.

Larios-Rodríguez, E.; Molina-Arenas, Z.; Maldonado, A.; Tánori, J.. “

Synthesis of

Palladium-Gold core-shell nanoparticles”. Journal of Dispersion Science and Technology,

2011. Artículo aceptado.

Larios-Rodríguez, E.; Rancel-Ayon, C.; Castillo, S. J.; Zavala, G.; Herrera-Urbina, R. “Bio-

synthesis of gold nanoparticles by human epithelial cells, in vivo. Nanotechnology, 2011,

22 (35), article number 355601.

Tapia-Tapia, M.; Batina, N.; Maldonado, A.; Maldonado Alvarado, E.; Tanori, J.; Ramon,

E. “Nanoscopic characterization of the membrane surface of the HeLa cancer cells in the

presence of the gold nanoparticles: an AFM study”. Revista Mexicana de Física, 2009, 55

(1), 64-67.

19

Jiménez-Pérez , J.L.; Gutierrez Fuentes, R.; Maldonado Alvarado, Ramón-Gallegos, E.;

Cruz-Orea, A.; Tánori-Cordova, J. Mendoza-Alvarez, J. Enhancement of the thermal

transport in a culture medium with Au nanoparticles. Applied Surface Science, 2008, 255,

701–702.

8) Átomos y Moléculas Confinados – Cúmulos Metálicos

Dadas las características experimentales básicas de los materiales, es posible resolver

la ecuación de Schroedinger y obten su estructura de bandas electrónicas, densidad de

estados, mapas de densidad de carga, entre otras propiedades electrónicas. Para hacer esto,

se utilizan programas de cómputo como CRYSTAL98 o WIEN2k.

Por otra parte, mediante el uso de computadora y potenciales de interacción que

modelen la interacción entre los átomos de los materiales, se simula su comportamiento

mediante métodos computacionales apropiados como dinámica Molecular y/o Monte Carlo.

Se han utilizado planteamientos semiempíricos, pero a mediano plazo se dará inicio a

simulaciones mediante métodos de primeros principios.

Algunos ejemplos representativos de artículos científicos publicados dentro de esta

línea de investigación, son los siguientes:

Núñez-González, R.; Posada-Amarillas, A.; Galván, D. H.; Reyes-Serrato, A.

“Concentration-dependent study of electronic and optical properties of C-Si and C-Si:H”.

Physica Status Solidi B-Basic Solid State Physics, 2011, 248 (7), 1712-1717.

Castillón-Barraza, F. F.; Farías, M. H.; Coronado-López, J. H.; Encinas-Romero, M. A.;

Pérez-Tello, M.; Herrera-Urbina, R.; Posada-Amarillas, A. “S

ynthesis and characterizacion of copper sulfide nanoparticles obtained by the polyol

method”. Advanced Science Letters, 2011, 4 (2), 596-601.

Dessens-Félix, M.; Pacheco-Contreras, R.; Cruz-Vázquez, C.; Posada-Amarillas, A.;

Köster, A. M.. “A theorical Kohn-Sham density functional theory based study Pt@Pd12”.

Journal of Computational and Theoretical Nanoscience, 2010, 7 (8), 1443-1446.

Pacheco-Contreras, R.; Arteaga-Guerrero, A.; Borbón-González, D. J.; Posada-Amarillas,

A.; Schön, J. C.; Johnston, R. L. “Energetic and structural analysis of 102-atom Pd/Pt

20

nanoparticles: a composition-dependent study”. Journal of Computational and Theoretical

Nanoscience, 2010, 7 (1), 199-204.

Borbón-González, D. J.; Pacheco-Contreras, R.; Posada-Amarillas, A.; Schön, J. C.;

Johnston, R. L.; Montejano-Carrizales, J. M. “Structural insights into 19-atom Pd/Pt

nanoparticles: a computational perspective”. Journal of Physical Chemistry C, 2009, 113

(36), 15904-15908.

21

VI. NÚMERO DE ALUMNOS A ATENDER

El número máximo de alumnos que recibirá el programa está en función del número de

profesores de la planta académica del programa. Actualmente dicha planta académica está

constituida por 20 investigadores de tiempo completo y medio tiempo, que constituyen el

núcleo básico de profesores.

VII. RECURSOS DE LOS PROGRAMAS

VII.a Recursos Humanos

a) Personal Académico. La planta académica está constituida por los siguientes profesores

– investigadores.

DEPARTAMENTO DE INVESTIGACIÓN EN POLÍMEROS Y MATERIALES

Profesor Investigador Grado/Institución

Francisco Brown Bojórquez Doctor en Ciencias (Materiales) / Universidad de

Sonora

Mónica Castillo Ortega Doctora en Ciencias (Materiales)/ Universidad de

Sonora

Catalina Cruz Vázquez Doctora en Ciencias (Materiales) / Universidad de

Sonora

Heriberto Grijalva Monteverde Doctor en Ciencias (Materiales) / Universidad de

Sonora

Lorena Machi Lara Doctora en Ciencias (Materiales) / Universidad de

Sonora

Rosa Elena Navarro Gautrín Doctora en Ciencias (Materiales) / Universidad de

Sonora

Karen Lillian Ochoa Lara

Doctora en Ciencias (Química) / Universidad

Autónoma del Estado de Morelos

Mérida Sotelo Lerma Doctora en Ciencias (Física de Materiales)/ CICESE,

BCN

Judith Celina Tánori Córdova Doctora en Ciencias (Físicoquimica de Materiales)/

Universidad de París, Francia

Enrique F. Velázquez Contreras Doctor en Ciencias (Materiales) / Universidad de

Sonora

22

DEPARTAMENTO DE INVESTIGACIÓN EN FÍSICA

Profesor Investigador Grado/Institución

Rodolfo Bernal Hernández

Doctor en Ciencias ( Física ) / CICESE

Álvaro Posada Amarillas Doctor en Ciencias ( Física de Materiales ) / CICESE

Thomas Maria Piters Droog Doctor en Ciencias ( Física ) / Universidad

Tecnológica DELFT ( Holanda )

DEPARTAMENTO DE FÍSICA

Profesor Investigador Grado/Institución

Miguel A. Valdés Covarrubias Doctor en Ciencias (Física) / Instituto Politécnico

Nacional

Amir Darío Maldonado Arce Doctor en Física / Université Pierre et Marie Curie

Paris VI (Francia)

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA Y METALURGIA

Profesor Investigador Grado/Institución

José Ronaldo Herrera Urbina Doctor en Ingeniería / Universidad de California,

Berkley (EEUU)

Víctor Manuel Sánchez Corrales Doctor en Ciencias / Universidad de Arizona

(EE:UU)

Manuel Pérez Tello Doctor en Ingeniería Química / Universidad de Utah

(EE.UU.)

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS QUÍMICO BIOLÓGICAS.

Profesor Investigador Grado/Institución

Carlos A. Velázquez Contreras Doctor en Ciencias / Centro de Investigaciones y

Estudios Avanzados (CINVESTAV). México

Juan Carlos Gálvez Ruiz Doctor en Ciencias / Centro de Investigaciones y

Estudios Avanzados (CINVESTAV). México

23

b) Personal Administrativo. Coordinador de Programa, Auxiliar del posgrado, Secretaria

Administrativa y Secretaria Ejecutiva.

c) Programa de Formación de Personal Académico. El total de la planta académica posee el

grado de Doctor, por lo que no se requiere un programa de formación para la obtención del

grado. El personal académico continuará su superación académica a través de períodos

sabáticos y estancias de investigación en instituciones nacionales y extranjeras de

reconocido prestigio.

VII.b INFRAESTRUCTURA FÍSICA

1. Aulas y Laboratorios

Aulas 301, 302 y 303, Edificio 3G, del Departamento de Investigación en Polímeros

y Materiales.

Aula 102, Edificio 5D, aula 101, Edificio 5E del Departamento de Ingeniería

Química y Metalurgia.

Aulas 1 y 2, Edificio 3I, del Departamento de Investigación en Física.

2. Laboratorios

Departamento de Investigación en Polímeros y Materiales

Laboratorios de Síntesis Orgánica e Inorgánica.

Laboratorio de Estado Sólido.

Laboratorio de Análisis Instrumental.

Laboratorios de Espectroscopia.

Laboratorio de Nanomateriales.

Laboratorio de Semiconductores.

24

Laboratorio de Caracterización de Materiales.

Departamento de Ingeniería Química y Metalurgia

Laboratorio de Hidrometalurgia

Laboratorio de Materiales

Laboratorio de Servicios Analíticos

Laboratorio de Preparación de Muestras

Departamento de Física

Laboratorio de Fluidos Complejos

Laboratorio de Biofísica

Laboratorio de Microscopía Electrónica de Transmisión

Laboratorio de Propiedades Ópticas.

Laboratorio de Caracterización de Materiales.

Departamento de Investigación en Física

Laboratorio de Estado Sólido

Laboratorio de Semiconductores

3. Principal Equipo de Laboratorio

Departamento de Investigación en Polímeros y Materiales

Difractómetro de Rayos X para polvos (Rigaku)

Espectrofotómetro de Luminiscencia (Perkin-Elmer LS-50B y LS-55)

Resonancia Magnética Nuclear 400 MHz (Bruker)

Microscopio Electrónico de Barrido (JEOL5400LV)

Tres Espectrofotómetros UltraVioleta -Visible (Perkin-Elmer Lambda 2, Perkin –

25

Elmer Lambda 20 y de Arreglo de diodos HP-Agillent)

Espectrofotómetro Infrarrojo Dispersivo (Perkin-Elmer IR1200).

Espectrofotómetro Infrarrojo de Transformadas de Fourier (PE FTIR 1600)

Espectrofotómetro Infrarrojo de Transformadas de Fourier (PE Spectrum GX)

Espectropolarímetro (JASCO J-810)

Cromatógrafo de Líquido de Alta Presión con detectores de UV-Vis, Índice de

refracción y Fluorescencia (JASCO)

Cromatógrafo de Gases (Varian 3600)

Calorímetro Diferencial de Barido (Perkin-Elmer)

Termobalanza (Perkin-Elmer)

Medidor de Conductividad Eléctrica

Balanza Magnética

Reactor de Óxidos Compuestos

Departamento de Ingeniería Química y Metalurgia

Equipo de absorción atómica ( Perkin Elmer 3100)

Analizador térmico gravimétrico, TGA (Perkin Elmer, 7)

Medidor de potencial zeta (Zeta-Meter, 3.0)

Calorímetro Diferencial de Barrido, DSC. (Termal Análisis SDT, 2960)

Microscopio óptico (Olimpus, BX60)

Analizador de tamaño de partícula (Coulter, 100Q)

Analizador de carbón y azufre (LECO)

Departamento de Física

Microscopio electrónico de transmisión (JEOL JEM 2010F)

Microscopio de fuerza atómica (JEOL)

Equipo de dispersión de luz (ALV)

Equipo de Crio-Fractura (JEOL)

Pinzas ópticas

26

Balanza de Langmuir (NIMA)

Cámara de atmósfera controlada (Labconco)

Tensiómetro (NIMA)

Diferentes tipos de Láser (nitrógeno, Argón, HeNe,)

Cromatógrafo de Líquidos (HP)

Microscópio de Ángulo de Brewster (ACCURION)

Departamento de Investigación en Física

Espectrofotómetro de Absorción Óptica UV-VIS-IR, con accesorio de reflactancia

difusa y especular (Perkin Elmner Lambda 19)

Espectroflurómetro de doble rejilla UV-Vis 250-850 mm (Fluorolog, Jovin-Ivon)

Espectrofluorómetro de una rejilla UV-Vis 200-850 nm (Fluoromax, Spex)

Espectroscopía de tiempos resueltos: basados en un Láser de N2 (GL330, GTI) con

un ancho de pulso de 500 picosegundos

Luminiscencia ópticamente estimulada (OSL) (TL-DA-15, Riso National

Laboratory)

Termoluminiscencia integrada y espectral

Sistema de evaporación para crecimiento de películas.

Fuentes de radiación: UV, Rx, electrones (decaimiento radiactivo).

Irradiador de rayos de Cs-137 para muestras biológicas (JBL 437C, Schering Cis

bio International) Energía de 660 KeV y desintegración de 1500 Curie por barra de

cesio.

Refrigerador de helio de ciclo cerrado 4.5-300K

Refrigerador de helio de ciclo cerrado 10-300K

Instrumentación electrónica diversa.

27

4. Servicios de Información

Se cuenta con espacios amplios y adecuados donde se encuentran instalados los acervos

bibilográficos, tales como la Bibilioteca del Posgrado de la División de Ingeniería, la

Biblioteca Central de la institución, la Biblioteca del Departamento de Investigación en

Física y la Biblioteca del Departamento de Física.

La Biblioteca del Posgrado cuenta con alrededor de 3000 libros especializados en las

áreas de Química, Materiales, Estado Sólido, Óptica, Películas Delgadas, Física

Matemática, Instrumentación, Semiconductores, entre otros. Además, desde hace años, se

cuenta con suscripciones a Revistas Científicas. Por otro lado, a través de la Red

Institucional de Bibliotecas se puede tener acceso a publicaciones electrónicas tales como

las publicaciones de la American Chemical Society, de la Royal Society of Chemistry,

Chemical Abstracts, del American Institute of Physics, de la American Physical Society, así

como libros y tesis electrónicas, entre otros. También se tiene accesos de bases de datos

para consulta académica, tales como ISI-Thompson, Sci finder y la base de datos

cristalográfica de Cambridge, entre otros.

5. Instalaciones y Equipo

Los maestros cuentan con cubículos individuales y al menos una computadora de escritorio

y una portátil. Todos los maestros, cuentan también con una impresora y un escáner en su

cubículo. Los alumnos de posgrado cuentan con espacios, tales como salas y cubículos, en

los diferentes edificios de los departamentos que participan en el posgrado. En general se

tiene al menos una computadora por cada dos estudiantes, y todos los estudiantes tienen

acceso a laptop, impresora, escáner, internet, entre otros. Toda la institución cuenta con

internet inalámbrico de tal manera que se puede tener conexión en cualquier parte del

campus. Además, la Dirección de Investigación y Posgrado de la Universidad de Sonora

cuenta con un Área de Cómputo de Alto Rendimiento, denominada “ACARUS”, para el

apoyo a las actividades de los cuerpos académicos de la institución.

28

En cuanto a redes se cuenta con los servidores polimeros.uson.mx, fisica.uson.mx y

cajeme.cifus.uson.mx, para atender necesidades de investigadores, alumnos y

administración, como son: correo electrónico, servidor de nombres, páginas web,

asignación dinámica de direcciones, etc. También se cuenta con software especializado

para las áreas de química y física de materiales, además de software general (graficadores,

procesadores de texto, etc.). Las computadoras están conectadas a Internet a través de la red

universitaria. Se cuenta con red inalámbrica con lo cual se tiene acceso a la red desde

cualquier parte de la universidad a través de una tarjeta inalámbrica.

29

PLAN DE ESTUDIOS DEL DOCTORADO EN CIENCIA DE MATERIALES

Objetivo General.

Formar personal de alto nivel académico y con autonomía para llevar a cabo en forma

eficiente las actividades de generación, aplicación y difusión de conocimiento de

frontera en el área de Ciencia de Materiales.

Objetivos Específicos.

(1) Contribuir a la formación de los recursos humanos especializados que el país requiere

en Ciencia de Materiales.

(2) Desarrollar investigación de alto nivel comprobada a partir de publicaciones científicas

de calidad.

(3) Participar de manera efectiva en la resolución de problemas tecnológicos que se

presenten en el medio social y productivo de la región y el país, en el ámbito de las

líneas de investigación del programa.

Ingreso de estudiantes con grado de maestría al Programa de Doctorado

Cuando el ingreso al programa de doctorado sea solicitado por un estudiante que cuenta con

grado de maestría afín, este deberá cursar los siguientes créditos: 8 créditos de una

asignatura básica obligatoria (de preferencia “Ciencia de Materiales”); 12 créditos de

asignaturas de carácter optativos del área de investigación, las cuales podrán ser de

cualquiera de los tres bloques de créditos (básicas obligatorias, básicas optativas y/o

optativas del área de investigación); 12 créditos de seminarios; 120 créditos de

investigación y 50 créditos de tesis. De los 120 créditos de investigación, 10 créditos

corresponden a la capacitación de diferentes técnicas analíticas dentro del campo de los

materiales (asignatura “Métodos Experimentales de Análisis”); además el estudiante deberá

de completar antes del inicio del quinto semestre, al menos 20 créditos de estancias de

30

investigación. Estas estancias podrán llevarse a cabo en instituciones externas cuando así lo

recomiende su comité tutoral. A continuación se presenta un ejemplo de la distribución

normal de créditos en el programa de doctorado para un estudiante que ingresó al programa

de doctorado con el grado de maestro en ciencias. Al respecto, el estudiante podrá acreditar

el 100% de los créditos del programa en un período mínimo de tres años y uno máximo de

cuatro años.

31

ESTRUCTURA DEL PLAN DE ESTUDIOS DEL PROGRAMA DE

DOCTORADO EN CIENCIA DE MATERIALES*

ESTANCIAS DE INVESTIGACIÓN: Es obligatorio acreditar antes del quinto semestre, al menos 20 créditos

de estancias de investigación y capacitación de diferentes técnicas analíticas dentro del campo de los materiales. (Nota de conversión crédito a horas efectivas: 1 crédito = 8.5 horas teoría o 17 horas prácticas).

* El 100% de los créditos del programa podrá ser acreditado en un período mínimo de tres años y uno máximo de cuatro años.

I Semestre SEMINARIO I

(1) INVESTIGACIÓN I

(15)

ASIGNATURA

BÁSICA

OBLIGATORIA

(8)

MÉTODOS

EXPERIMENTALES DE

ANÁLISIS

(10)

II Semestre SEMINARIO II

(1) INVESTIGACIÓN II

(15)

ASIGNATU

RA OPTATIVA DEL

ÁREA DE

INVESTIGACIÓN (6)

III Semestre SEMINARIO III

(1) INVESTIGACIÓN III

(15)

ASIGNATU

RA OPTATIVA DEL

ÁREA DE

INVESTIGACIÓN (6)

Preparación de Exámenes

Predoctorales*

IV Semestre SEMINARIO IV

(1) INVESTIGACIÓN IV

(15)

*.- Los exámenes predoctorales se presentarán al final del tercer semestre.

V Semestre SEMINARIO V

(2) INVESTIGACIÓN V

(15)

VI Semestre SEMINARIO VI

(2) INVESTIGACIÓN VI

(15)

VII Semestre SEMINARIO VII

(2) TESIS I (20)

VIII Semestre SEMINARIO VIII

(2) TESIS II

(30)

32

Créditos por estancias de Investigación

Con el fin dar una mayor preparación a los estudiantes de doctorado sin aumentar el

número de asignaturas ni quitar flexibilidad al programa, el estudiante deberá de completar,

antes del quinto semestre, al menos 20 créditos provenientes de estancias de investigación y

capacitación de diferentes técnicas analíticas dentro del campo de los materiales. Estas

estancias podrán llevarse a cabo en instituciones externas cuando así lo recomiende su

comité tutoral. Para acreditar los créditos de estancias, el comité tutoral, a través del tutor

académico del estudiante, enviará la notificación del programa de trabajo del estudiante a la

coordinación de posgrado. La forma de acreditación de dichas estancias estará a cargo del

coordinador del programa una vez que el investigador receptor avale el informe realizado

por el estudiante.

Candidatura al Doctorado en Ciencia de Materiales

Se considerará como Candidato a Doctor en Ciencia de Materiales a los estudiantes que:

Hayan aprobado el 100 % de los créditos de asignaturas básicas (8),

Hayan aprobado el 100% de las asignaturas de área de investigación (12),

Hayan aprobado Métodos Experimentales de Análisis (10) y acumulen al menos 45

créditos de investigación,

Acumulen al menos 3 créditos de las asignaturas de seminario y,

Hayan aprobado los exámenes predoctorales.

Créditos de Investigación y de Tesis

El estudiante de doctorado tendrá como actividad central el desarrollo de su proyecto de

investigación doctoral, para lo cual deberá desarrollar una práctica investigativa constante y

la desarrollará con valores de créditos de investigación y tesis. En investigación I el

estudiante, deberá de defender ante el comité tutoral su anteproyecto de tesis e informará

sobre el material de preparación de dicho proyecto. En las investigaciones II, III, IV, V y

VI el alumno deberá de destinar sus esfuerzos en actividades de práctica investigativa

conforme a su proyecto de investigación doctoral. En la experiencia de aprendizaje referida

como tesis I el estudiante deberá de presentar a su comité tutoral la metodología seguida

33

para el desarrollo experimental de su trabajo de tesis, así como la discusión de los

resultados más sobresalientes de dicho trabajo. Para aprobar los créditos referidos como

tesis II, el estudiante deberá de concluir con la escritura de su trabajo de tesis, de tal forma

que a juicio del comité, solo le reste cumplir con las recomendaciones que se le planteen y

pueda presentarse a su defensa de tesis para obtener el grado.

Examen Predoctoral

Todos los estudiantes deberán de presentar un examen predoctoral el cual deberá de

aplicarse al concluir el tercer semestre. Si el examen es aprobado satisfactoriamente

continuará su programa de doctorado. En caso de no aprobarlo, el estudiante tendrá una

segunda y última oportunidad de aprobarlo al final del siguiente semestre.

Requisitos de Ingreso

El candidato a ingresar al programa de Doctorado en Ciencia de Materiales deberá:

a) Presentar título, o acta de examen, de maestría en Química, Física, Ingeniería o

área afín.

b) Cumplir con los requisitos estipulados en el Reglamento de Estudios de

Posgrado de la UNISON.

c) Entregar por escrito el anteproyecto de tesis en el formato establecido y defender

el mismo ante un comité evaluador nombrado ex-profeso por la Comisión

Académica del Posgrado.

d) Asistir una entrevista con el comité evaluador nombrado ex-profeso por la

Comisión Académica del Posgrado.

El peso (en porcentaje) para estos criterios de selección son los siguientes:

1. ENTREVISTA 20%,

2. Proyecto de tesis 50% y

34

3. Promedio General de grado anterior 30%.

Cuando se requiera la presentación del examen EXANI III, la calificación final

se ponderará de la siguiente manera:

1) Entrevista 15%

2) Ante proyecto de tesis 35%

3) Examen EXANI III de CENEVAL 35%

4) Promedio anterior 15%.

En cualquiera de los dos casos anteriores, para ser aceptado, el aspirante deberá

alcanzar un promedio mínimo de 80.

e) Presentar constancia vigente de nivel 5 de inglés, asignado por el Departamento

de lenguas extranjeras de la UNISON o su equivalente.

f) Presentar Carta de Intención expresando los motivos que tiene el alumno para

cursar el programa.

g) Presentar dos cartas de recomendación académica.

h) Presentar carta del estudiante de conformidad con a) el Reglamento Escolar de

la Universidad de Sonora, b) el Reglamento de Estudios de Posgrado (REP) de

la Universidad de Sonora, c) los Lineamientos Internos del Posgrado en Ciencia

de Materiales vigentes y d) el Reglamento de Laboratorios del DIPM.

i) Presentar cualquier requisito adicional que el CONACyT solicite en la

convocatoria de becas.

35

Requisitos de Egreso

Los estudiantes de Doctorado deberán cumplir con los siguientes requisitos:

a) Aprobar el total de créditos (con un mínimo de 80) y demás requisitos

establecidos en el plan de estudios.

b) Tener CVU actualizado en el portal del CONACyT.

a) Contar con un artículo publicado o aceptado en una revista internacional

indexada.

b) El artículo (aceptado para su publicación, o publicado) solo podrá ser utilizado

para la titulación de un solo estudiante, y tendrá prioridad el alumno cuyo

nombre aparezca primero en el orden de autores.

c) Presentar constancia vigente que acredite un nivel de inglés de 550 puntos de

TOEFL o su equivalente.

36

ASIGNATURAS DEL DOCTORADO EN CIENCIA DE MATERIALES

Asignaturas: Horas Créditos

Básicas:

Métodos Experimentales de Análisis 10 10

Ciencia de Materiales 4 8

Fisicoquímica I 4 8

Fisicoquímica II 4 8

Seminario I 1 1

Seminario II 1 1

Seminario III 1 1

Seminario IV 1 1

Seminario V 2 2

Seminario VI 2 2

Seminario VII 2 2

Seminario VIII 2 2

Investigación I 15 15

Investigación II 15 15

Investigación III 15 15

Investigación IV 15 15

Investigación V 15 15

Investigación VI 15 15

Matemáticas Avanzadas 3 6

Química Orgánica Avanzada 3 6

Química Inorgánica Avanzada 3 6

Temas Selectos de Análisis 3 6

Química Sintética de Polímeros 3 6

Métodos Experimentales en la Ciencia de los

Polímeros

3 6

Estado Sólido I 3 6

Estado Sólido II 3 6

Electromagnetismo Avanzado 3 6

Clasificación Química de Sólidos Inorgánicos 3 6

37

Métodos Experimentales en Electroquímica 3 6

Mecánica Cuántica 3 6

Fisicoquímica de Superficies e Interfases 3 6

Sistemas Moleculares Auto-organizados 3 6

Termodinámica Estadística 3 6

Fenómenos de Transporte 3 6

Comportamiento Mecánico de Materiales 3 6

Biología Celular 3 6

Fisicoquímica Macromolecular 3 6

Biomoléculas 3 6

Biología Molecular 3 6

Ondas Electromagnéticas en Medios Materiales 3 6

Propiedades Ópticas de los Materiales I:

Fluorescencia

3 6

Teoría Cuántica y Aplicaciones 3 6

Metabolitos Secundarios 3 6

Análisis de Biomoléculas

Aplicación de la Espectroscopia en la

Caracterización de Polímeros

Aplicaciones Avanzadas de Materiales Poliméricos

Aplicaciones de Biopolímeros

Biomateriales para Ingeniería de Tejidos

3

3

3

3

3

6

6

6

6

6

Optativas de Área de Investigación:

Química Supramolecular 3 6

Estructura Molecular 3 6

Química de Soluciones Iónicas 3 6

Materiales Supramoleculares 3 6

Semiconductores 3 6

Propiedades Ópticas y Dieléctricas de NoMetales 3 6

Estado Sólido y Conducción Eléctrica de Metales 3 6

Termoluminiscencia y Fenómenos Relacionados 3 6

38

Defectos en Halogenuros Alcalinos 3 6

Dispositivos Semiconductores 3 6

Mecanismos de Formación de Defectos por

Radiación

3 6

Materiales Compuestos 3 6

Polímeros Conductores y sus Aplicaciones 3 6

Biofísica Molecular 3 6

Biotecnología Molecular 3 6

Fisicoquímica de Superficies 3 6

Física de Membranas 3 6

Materiales Nanoestructurados 3 6

Tópicos de Fluidos Complejos 3 6

Estructura y Dinámica de Suspensiones Coloidales 3 6

Reofísica de Fluidos Complejos 3 6

Procesamiento Electroquímico de Materiales 3 6

Introducción a la Física de Radiaciones 3 6

Luminiscencia Estimulada en Sólidos 3 6

Propiedades Ópticas de Semiconductores 3 6

Propiedades Ópticas de los Materiales II:

Luminiscencia

3 6

Propiedades Ópticas de los Materiales III: Óptica

Moderna

3 6

Temas Selectos de Estado Sólido 3 6

Caracterización Térmica de Materiales 3 6

Bioinformática Molecular 3 6

Biopolímeros 3 6

Cromatografía de Biomoléculas 3 6

Métodos Numéricos y Computacionales en

Materiales Suaves

3 6

Fisicoquímica del Vidrio 3 6

Tópicos de Materiales Biomoleculares 3 6

Proteinas 3 6

Polisacáridos

3

6

39

Química Bioinorgánica y Biomateriales

Fechado Termoluminiscente

Luminiscencia Estimulada en Sólidos: Principios y

Aplicaciones

3

3

3

6

6

6

40

Contenidos Sintéticos de

las Asignaturas

41

Asignaturas o Espacios

de Aprendizaje Básicos

42

Métodos Experimentales de Análisis

Unidad Regional Centro

División de Ingeniería

Departamento de Investigación en Polímeros y Materiales

Carácter: Obligatoria

Créditos: 10

Objetivo General: El estudiante tendrá conocimiento de las técnicas experimentales

básicas de síntesis y caracterización de materiales para el desarrollo de investigación en el

área de ciencia de materiales.

Objetivos específicos: Al finalizar el curso, el estudiante dominará las técnicas

experimentales básicas de síntesis y de caracterización de materiales.

Contenido Sintético:

I. Síntesis de Materiales.

II. Caracterización estructural de materiales.

III Caracterización espectrofotométrica de materiales.

IV. Caracterización de propiedades ópticas de materiales.

V. Caracterización de propiedades térmicas de materiales.

VI. Caracterización de propiedades eléctricas de materiales.

VII. Caracterización de propiedades mecánicas de materiales.

Modalidades de los procesos de enseñanza y aprendizaje: Cada tema iniciará con una

exposición del profesor señalando los aspectos relevantes del mismo. Dichas exposiciones

se complementarán con el desarrollo de prácticas experimentales de síntesis y

caracterización por parte del estudiante que le permitirán desarrollarse como investigador

en el área de ciencia de materiales.

Modalidades y Requisitos de Evaluación y Acreditación: Asistencia y prácticas

experimentales 70%. Reportes de las prácticas experimentales 30%

Bibliografía:

1. Springer Handbook of Materials Measurement Methods. Czichos, H.; Saito, T.; Smith,

L., Eds.; Springer. 2006.

43

2. Addison, A. Techniques and Experiments for Organic Chemistry, Sixth Edition;

University Science Books, Sausalito, California, 1998.

3. Dean, J. A. Lange's Handbook of Chemistry, 13a edition, McGraw-Hill, New York,

1985.

4. Furniss, B. S;. Hannaford, A. J; Smith, P. W.G. y Tatchell, A. R. VOGEL'S Textbook of

Practical Organic Chemistry, Fifth edition, John Wiley & Sons, New York, 1989.

44

Ciencia de Materiales

Unidad Regional Centro

División de Ingeniería

Departamento de Investigación en Polímeros y Materiales

Carácter: Obligatoria

Créditos: 8

Objetivo General: Introducir al estudiante al área de los materiales en general e iniciar su

estudio a través del conocimiento básico de las propiedades físicas, fisicoquímicas y

aplicaciones en la industria. Se pretende que el estudiante obtenga un panorama de los

diferentes materiales tanto tradicionales como de los nuevos materiales.

Objetivos Específicos: Conocer las técnicas básicas de investigación de los materiales, sus

propiedades y posibles aplicaciones.

Contenido Sintético:

I. Introducción a la ciencia de los materiales.

II. Estructura atómica.

III. Estructura cristalina.

IV. Propiedades mecánicas de sólidos.

V. Materiales poliméricos, cerámicos, metales.

VI. Propiedades eléctricas.

VII. Propiedades magnéticas.

VIII. Propiedades ópticas.

IX. Propiedades térmicas.

X. Fenómenos de superficie.

XI. Otras fases de la materia.

Modalidades de los Procesos de Enseñanza y de Aprendizaje:

El Profesor expone los aspectos relevantes de los diferentes temas de caracterización e

investigación en materiales. Mediante participación individual y colectiva con exposiciones

de temas de interés, prácticas y ejercicios, el alumno participa en el proceso de aprendizaje.

45

Modalidades y Requisitos de Evaluación y Acreditación:

3 evaluaciones parciales – 70%

Evaluación de ejercicios, exposiciones y prácticas de laboratorio – 30%

Bibliografía:

1) M.A. White, Properties of Materials, Oxford University Press, Nueva York,

1999.

2) W.F. Smith, Foundations of Materials and Engineering, 2a ed. McGraw-Hill,

1998.

3) D.R. Askeland y P. P. Phulé, The Science and Engineering of Materials, 4a

ed.

Thomson Brooks/Cole, 2003.

4) A.R. West, Basic Solid State Chemistry, 2a ed. John Wiley & Sons, Chichester,

England, 1999.

5) I.W. Hamley, Introduction to Soft Matter: Polymers, Colloids, Amphiphiles and

Liquid Crystals uímica Inorgánica Básica, Limusa, México, 2001.

Perfil Académico Deseable del Responsable de la Asignatura:

Poseer el grado de Doctor en Física, Química, Ciencia de Materiales, Metalurgia o afín.

Además, haber realizado y publicado por lo menos un trabajo de investigación en los

últimos dos años; y haberse dedicado a la docencia al nivel de posgrado por un periodo

mínimo de dos años (Artículo 19 del Reglamento de Estudios de Posgrado).

46

Fisicoquímica I

Unidad Regional Centro

División de Ingeniería

Departamento de Investigación en Polímeros y Materiales

Carácter: Obligatoria

Créditos: 8

Objetivo General: El objetivo general del curso consiste en que el estudiante domine los

fundamentos básicos de la fisicoquímica de sustancias puras y mezclas. El curso debe

proveer de herramientas teóricas sólidas que permitan a los estudiantes abordar cursos más

avanzados o específicos en el área de ciencia de materiales, así como desarrollar sus

trabajos de investigación.

Objetivos Específicos: Al finalizar el curso, el estudiante deberá haber revisado las

nociones fundamentales de termodinámica y será capaz de aplicarlas a la fisicoquímica de

sustancias puras y mezclas. El estudiante será capaz de analizar y comprender diagramas de

fase y sus principales características; dominará y podrá aplicar el concepto de potencial

químico para describir las propiedades de mezclas. De la misma manera dominará los

conceptos de equilibrio químico, cinética de reacciones químicas y algunos conceptos de

teoría cinética de los gases.

Contenido Sintético:

I. Introducción a la termodinámica.

II. Transformaciones físicas de sustancias puras.

III. Fisicoquímica de mezclas simples.

IV. Diagramas de fase.

V. Equilibrio químico.

VI. Teoría cinética de los gases y nociones de teoría de líquidos.

VII. Cinética Química.

47

Modalidades de los Procesos de Enseñanza y de Aprendizaje:

Cada tema iniciará con una exposición del profesor señalando los aspectos relevantes del

mismo. Dichas exposiciones se complementarán con problemas resueltos por los

estudiantes que permitan un dominio del tema estudiado..

Modalidades y Requisitos de Evaluación y Acreditación

3 evaluaciones parciales - 70%

Evaluaciones de lecturas, tareas y exposiciones - 30%

Bibliografía:

1) P. Atkins, Physical Chemistry, 6ta. edición, W. H. Freeman and Company, New

York, 1998.

2) G.W. Castellan, Fisicoquímica, 2da. edición, Addison Wesley Longman,

México, 1998.

3) McQuarrie and Simon, Physical Chemistry, First Edition, University Science

Books, Sausalito, CA, USA, 1997.

4) H. Kuhn and H.D. Försterling, Principles of Physical Chemistry: Understanding

Atomos, Molecules and Supramolecular Machines, J. First Edition, Wiley and

Sons, 2000.

5) Artículos del J. of Chem. Educ. que refuerzan los conceptos impartidos en clase.

Perfil Académico Deseable del Responsable de la Asignatura:

Poseer el grado de Doctor en Física, Química o en Ciencia de Materiales. Además, haber

realizado y publicado por lo menos un trabajo de investigación en los últimos dos años; y

haberse dedicado a la docencia al nivel de posgrado por un periodo mínimo de dos años

(Artículo 19 del Reglamento de Estudios de Posgrado).