Espectroscopia de fluorescencia e fotoquímica

O obxectivo xeral da materia é que os alumnos dominen os aspectos básicos da espectroscopia electrónica e especificamente da fluorescencia, así como da fotoquímica. Incidirase especialmente na utilidade da fluorescencia para coñecer o comportamento molecular en estados electrónicos excitados e nas súas aplicacións nos eidos da Química, Bioloxía e Medicina. Despois de cursar esta materia, o alumno debería:
• Entender os aspectos básicos da espectroscopia electrónica e de fluorescencia e as propiedades moleculares en estados electrónicos excitados.
• Coñecer as técnicas experimentais para medir fluorescencia.
• Poder describir os mecanismos de extinción da fluorescencia e a súa utilidade.
• Entender os mecanismos de transferencia de enerxía electrónica e a súa utilización para estudos estruturais.
• Saber utilizar os distintos métodos baseados na fluorescencia para obter información estrutural e dinámica sobre o entorno molecular e supramolecular.
• Coñecer os tipos de sondas de fluorescencia máis importantes e as súas aplicacións.
• Ser capaz de realizar medidas de fluorescencia con seguridade e corrección.

Tema 1. Fundamentos de espectroscopia electrónica e espectroscopia de fluorescencia
Fenómenos luminiscentes. Procesos radiantes e non radiantes. Espectros de excitación e de emisión de fluorescencia. Rendemento cuántico de fluorescencia. Tempo de vida de fluorescencia. Efecto do medio na fluorescencia.
Tema 2. Técnicas experimentais
Medida de espectros de fluorescencia: o espectrofluorímetro. Corrección de espectros de excitación e emisión. Medida de tempos de vida de fluorescencia. Medidas de polarización de fluorescencia. Técnicas ultrarrápidas. Fluorescencia de moléculas individuais. Microscopía de fluorescencia.
Tema 3. xtinción da fluorescencia
Extinción colisional ou dinámica. Ecuación de Stern-Volmer. Extinción estática. Extinción estática e dinámica. Aplicacións no estudo de formación de complexos e de sistemas microheteroxéneos.
Tema 4. Estados electrónicos excitados e fotoquímica
Formación de complexos no estado excitado: excímeros e exciplexos. Transferencia electrónica fotoinducida. Transferencia protónica fotoinducida. Outras reaccións fotoquímicas.
Tema 5. Transferencia de enerxía electrónica
Mecanismos da transferencia de enerxía electrónica. Transferencia de enerxía de resonancia de Förster (FRET). Aplicacións na determinación de distancias moleculares e no estudo de asociacións supramoleculares. Mecanismo de Dexter de transferencia de enerxía: fotosensibilización e terapia fotodinámica.
Tema 6. Sondas fluorescentes
Tipos de sondas fluorescentes: intrínsecas e extrínsecas. Proteína verde fluorescente. Puntos cuánticos. Aplicacións en biomedicina, análises, medio ambiente y materiais.

Joseph R. Lakowicz, Principles of Fluorescence Spectroscopy, 3rd Ed. Springer, New York, 2006.
Bernard Valeur, Molecular Fluorescence. Principles and Applications, 2nd Ed. Wiley-VCH, Weinheim, 2012.
Petr Klán and Jacob Wirz, Photochemistry of Organic Compounds: From Concepts to Practice, Wiley, Chichester, 2009.
Paul R. Selvin y Taekjip Ha, Single-Molecule Techniques. A laboratory manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York, 2008.
Artigos de revisión e de investigación relacionados coa materia.

Competencias básicas e xerais:
CG2. Identificar información da literatura científica empregando as canles apropiadas e integrar dita información para expoñer e contextualizar un tema de investigación.
CG5. Utilizar terminoloxía científica en inglés para argumentar os resultados experimentais no contexto da profesión química.
CG6. Aplicar correctamente as novas tecnoloxías de captación e organización de información para solucionar problemas na actividade profesional.
CB7. Que os estudantes saiban aplicar os coñecementos adquiridos e a súa capacidade de resolución de problemas en contornos novos ou pouco coñecidos dentro de contextos máis amplos (ou multidisciplinares) relacionados coa súa área de estudo.
CB8. Que os estudantes sexan capaces de integrar coñecementos e enfrontarse a complexidade de formular xuízos a partir dunha información que, sendo incompleta ou limitada, inclúa reflexións sobre as responsabilidades sociais e éticas vinculadas a aplicación dos seus coñecementos e xuízos.
Competencias transversais:
CT1. Elaborar, escribir e defender publicamente informes de carácter científico e técnico.
CT3. Traballar con autonomía e eficiencia na práctica diaria da investigación ou da actividade profesional.
CT4. Apreciar o valor da calidade e a mellora continua, actuando con rigor, responsabilidade e ética profesional.
Competencias específicas:
CE1. Definir conceptos, principios, teorías e feitos especializados das diferentes áreas da Química.
CE4. Innovar nos métodos de síntese e análise químico relacionados coas diferentes áreas da Química.
CE7. Operar con instrumentación avanzada para o análise químico e a determinación estrutural.

CLASES EXPOSITIVAS:
Para o estudo da materia se utilizará a metodoloxía de aula invertida, onde o/a estudante traballa os conceptos teóricos de forma asíncrona antes da clase e realiza exercicios e problemas relacionados durante a clase coa titorización do profesor. Para elo, os contidos da materia se poñen a disposición do alumnado na aula virtual. Xa na clase se aplican os conceptos teóricos estudados mediante resolución de cuestionarios, exercicios e problemas relacionados. Para cada tema, o/a estudante fará entrega dun ou dous problemas resoltos individualmente.

SEMINARIOS:
Clases de casos prácticos que presentan datos experimentais e combinan varios conceptos estudados na teoría. O/a estudante participa activamente nestas clases e entrega a súa resolución individual do caso práctico, que se valora dentro de la avaliación continua.

TUTORIAS:
Estas clases se utilizarán para a exposición oral por parte do alumnado dun artigo de investigación directamente relacionado coa materia e elixido por o/a estudante segundo os seus intereses. A avaliación desta exposición forma parte de la avaliación continua.

A cualificación de aprobado obterase para unha nota final de 5 sobre 10. A nota final, tanto en primeira como en segunda oportunidade, basearase na avaliación dos seguintes aspectos:
• 40% da nota final: avaliación continua baseada nas seguintes contribucións:
­ Avaliación de casos prácticos: 30%
­ Exposición oral dun artigo de investigación: 10%.
Competencias avaliadas: CG2 CG5 CG6 CB7 CB8 CE1 CE4 CE7 CT1 CT3.
• 60% da nota final: avaliación do exame final da materia con cuestións conceptuais e problemas, complementario á avaliación continua tanto en primeira como en segunda oportunidade e en calquera dos escenarios. Será necesario obter unha nota mínima de 4 sobre 10 no exame para aprobar a materia.
Competencias avaliadas: CG2 CG5 CB7 CE1 CE4 CE7 CT4.
A avaliación do alumnado que repite a materia rexerase polas mesmas normas de avaliación que a do alumnado que cursa a materia por primeira vez.
PLAXIO E USO INDEBIDO DAS TECNOLOXÍAS NA REALIZACIÓN DE TAREFAS OU PROBAS: “Para os casos de realización fraudulenta de exercicios ou probas será de aplicación o recollido na Normativa de avaliación do rendemento académico dos estudantes e de revisión de cualificacións”.

Presenciais:
Clases expositivas (clases maxistrais): 12 h
Seminarios: 9 h
Titorías programadas: 2 h
SUBTOTAL: 23 h
Non presenciais:
Preparación de probas e traballos dirixidos: 20 h
Estudo persoal do alumno: 32 h
TOTAL: 75 h

• É moi importante asistir ás clases expositivas.
• É fundamental manter o estudo da materia “ao día”.
• Unha vez finalizada a lectura dun tema nalgún dos libros propostos, é útil facer un resumo dos puntos importantes
• A resolución de problemas é fundamental para a aprendizaxe desta materia.