Fundamento del Programa

 

 

Orientación

El Doctorado en Materiales y Nanociencia es un Programa de Investigación.

 

Justificación

El progreso humano a lo largo de los siglos ha sido basado en el dominio de los materiales, tanto es así que identificamos la edad de piedra, la edad de hierro y a la actual la podríamos llamar la edad de silicio, con toda la electrónica que se ha desarrollado en base a este material; lo que significa que el tiempo ha estado marcado por los tipos de materiales predominantes en el mundo. A medida que avanzamos en el nuevo siglo, este paradigma se mantiene sin cambios, aunque ahora la gama de materiales que influyen en nuestra vida es mucho más amplia, debido a que el desarrollo de la tecnología ha permitido controlar el tamaño de éstos a un nivel nanométrico, lo que ahora nos lleva a hablar de “nanomateriales”. que forman nanorobots, nanoactuadores y nanodispositivos. Un nanomaterial puede definirse en términos generales como cualquier material en el que una de sus dimensiones es menor que 100 nanómetros. Actualmente, es posible identificar el uso de nanomateriales en diferentes sectores, por ejemplo: medio ambiente, en donde se han reportado avances en el desarrollo de bio-lubricantes que disminuyen el uso de materiales sintéticos derivados del petróleo, catalizadores basados en nanomateriales que mejoran la desulfuración de gasolinas hasta el nivel de unas cuantas partes por millón y el desarrollo de recubrimientos que incrementan el tiempo de vida útil de piezas mecánicas, lo que disminuye la generación de chatarra. En el sector energético, se pueden identificar dispositivos basados en materiales nanoestructuras enfocados a la generación de energía como los fotovoltaicos y las celdas de combustión. Además, existe otra gama amplia de nanomateriales enfocados al ahorro de energía como los termocrómicos  y electrocrómicos  que son capaces de regular el tipo y la intensidad de la luz dependiendo de la temperatura ambiental y/o aplicación de corriente eléctrica que pueden ser utilizados en ventanas “inteligentes”. Otro de los sectores más importantes que se pueden beneficiar con el desarrollo de los nanomateriales es la medicina, ya que se ha propuesto el uso de diferentes nanoestructuras tanto para detectar como para el tratamiento de enfermedades, algunas tan graves como el cáncer, otros nanomateriales se pretenden utilizar para implantes en hueso y piezas dentales. La ingeniería civil es otra de las áreas que ha sido beneficiada por el desarrollo de los nanomateriales, ayudando a producir concretos, aceros y vidrios más fuertes y durables que los materiales convencionales. En el área de alimentos también se han reportado aplicaciones, específicamente en los embalajes con nanocompuestos como potentes agentes antimicrobiales y contenedores de alta duración.

Nuestro futuro, al igual que nuestro pasado, depende del dominio de los materiales. Nuevos métodos para sintetizar manipular, ordenar y visualizar materiales a escalas casi atómicas están surgiendo. La capacidad para desarrollar materiales adaptados a nanoescala ofrece dos oportunidades relacionadas entre sí: económicas y científicas. Difícilmente se encuentran historias de portada en la revista Scientific American y Forbes centradas sobre el mismo tema, como es el caso de la nanotecnología. Desde un punto de vista industrial, el desafío es traducir estas innovaciones científicas a las tecnologías productivas y rentables.

Una futura aplicación de los nanomateriales se encuentra en el desarrollo de nanorobots con capacidad de sensado, actuación, manipulación, propulsión y procesamiento de información. Entre los principales tipos de nanorobots se encuentran los nanomanipuladores, nanorobots guiados magnéticamente y bionanorobots. Estos nanorobots tendrán aplicaciones potenciales en biomedicina e industria espacial y militar. También, los nanodispositivos y nanoactuadores están formados por nanomateriales con propiedades físicas y mecánicas que difiere de su contraparte a nivel macroscópico. Estos nanodispositivos y nanoactuadores pueden tener estructuras en forma de vigas, placas, membranas, resortes o una combinación de ellas. De esta manera, los nanodispositivos pueden funcionar como acelerómetros, giroscopios, dispositivos magnéticos, bombas, relevadores, dispositivos de humedad y corrosión, viscosidad y dispositivos ópticos. Para el diseño óptimo de los nanodispositivos se necesita el desarrollo de modelos analíticos y numéricos (método de elementos finitos y volúmenes finitos) que estimen su funcionamiento para aplicaciones específicas.

Por otro lado, el mismo desarrollo de materiales en sus diferentes escalas y más aún los de interés metálico, presentarán el fenómeno de la corrosión que representa a nivel mundial un problema de consideraciones especiales ya que en términos técnicos-prácticos, es casi imposible de eliminar. En la actualidad distintos temas relacionados a la nanocorrosión y tribocorrosión se han abordado por el hecho de que se han desarrollado una gran cantidad de nanomateriales para su uso en diferentes ámbitos, y el desgaste es uno de los daños más severos que pueden sufrir estos nuevos materiales. De manera general, todos los metales y sus aleaciones son susceptibles de sufrir el fenómeno de Corrosión, no existiendo un material resistente a la corrosión en todas las condiciones de operación que los procesos industriales imponen; sin embargo, se puede disponer de algunos materiales resistentes a medios y condiciones específicas, -mismas que deben ser adecuadamente estudiadas, analizadas y evaluadas- y de diversas técnicas y métodos de control, que aplicados adecuadamente incrementaran los niveles de seguridad de operación y la disponibilidad. En este contexto, una parte de las líneas de investigación enfocadas a este fenómeno debe dar respuesta a esta demanda de la sociedad a través de propuestas de investigación que respondan a problemáticas actuales.

La investigación en profundidad sobre las propiedades de estos nanomateriales es fuertemente anclada en el rápido desarrollo de métodos sintéticos que se pueden utilizar para generar nuevas nanoestructuras con características reproducibles y bien definidas. Por esta razón es necesario la formación de recursos humanos con el mayor nivel de conocimiento científico y tecnológico que sea capaz de diseñar, fabricar, caracterizar e implementar los nanomateriales en aplicaciones industriales que tengan impacto en el sector ambiental, energético, de salud y productivo del país.

 

Misión

Formar profesionistas altamente calificados y preparados para poder desarrollar investigación básica y aplicada en el campo de la ciencia de los materiales y la nanociencia, que les permita identificar y solucionar problemáticas actuales a nivel regional, nacional e internacional.

 

Visión

Ser un posgrado de excelencia regional, nacional e internacional en el área de la ciencia de materiales y nanociencia enfocado a fomentar el desarrollo científico y tecnológico de vanguardia.

 

Objetivos Generales
  • Formar doctores en materiales y nanociencia con sólidos conocimientos y experiencia en el diseño, síntesis y caracterización de materiales, con la capacidad de desarrollar proyectos en el área de materiales y nanociencia, que contribuyan a la solución de problemas de los diferentes sectores de la sociedad.

 

Metas
  1. Alcanzar una eficiencia terminal superior al 50% por cohorte generacional.
  2. Lograr que un 75% de su nucleo académico básico pertenezca al sistema nacional de investigadores al finalizar el primer cohorte generacional.
  3. Desarrollar al menos tres proyectos de investigación y/o desarrollo tecnológico con fondos internos y/o externos al año, en donde se involucren alumnos e investigadores.
  4. Realizar movilidad nacional o internacional de al menos 2 de los alumnos y profesores al año.
  5. Publicar al menos seis artículos de investigación al año, donde se involucren alumnos e investigadores.
  6. Lograr que el 100% de los alumnos participen en eventos académicos a nivel nacional o internacional en al menos una vez durante su doctorado.