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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.
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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
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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.
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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
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.
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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.
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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).