авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |
-- [ Страница 1 ] --

Проект ПООП ВПО

Министерство образования и наук

и Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

_

_

Утверждаю:

_

«»200 г.

Примерная основная образовательная программа высшего профессионального образования подготовки магистров Направление подготовки 210600 Нанотехнология профиль подготовки «Композитные наноматериалы»

Квалификация выпускника магистр техники и технологий Санкт-Петербург - 2008 1. Общие положения 1.1. Примерная основная образовательная программа высшего профессионального образования (ПООП ВПО) по направлению подготовки 210600 Нанотехнология с профилем подготовки «Композитные наноматериалы»

является системой учебно-методических документов, сформированной на основе существующих требований типового федерального государственного образовательного стандарта (ФГОС ВПО) и рекомендуемой вузам для использования при разработке основных образовательных программ (ООП) уровня высшего профессионального образования (магистр техники и технологий) по направлению подготовки 210600 Нанотехнология с профилем подготовки «Композитные наноматериалы» в части:

• выбора профиля подготовки кадров по программам высшего профессионального образования для тематического направления ННС «Композитные наноматериалы»;

• компетентностно-квалификационной характеристики выпускника;

• содержания и организации образовательного процесса;

• ресурсного обеспечения реализации ООП;

• итоговой государственной аттестации выпускников.

1.2. Цель разработки ПООП ВПО по направлению подготовки Нанотехнология с профилем подготовки «Композитные наноматериалы».

Целью разработки примерной основной образовательной программы является методическое обеспечение реализации ФГОС ВПО по направлению подготовки 210600 Нанотехнология и разработки высшим учебным заведением основной образовательной программы второго уровня ВПО (магистра с присвоением квалификации «магистр техники и технологий») по профилю «Композитные наноматериалы».

1.3. Характеристика ПООП по направлению подготовки Нанотехнология.

1.3.1. Направление утверждено приказом Министерства образования Российской Федерации № 1922 от 23.04.2004 г.





1.3.2. Степень (квалификация) выпускника - бакалавр техники и технологии. Нормативный срок освоения основной образовательной программы подготовки бакалавра по направлению “Нанотехнология” при очной форме обучения 4 года.

1.4. Профиль подготовки Профиль подготовки «Композитные наноматериалы» включен в перечень тематических направлений деятельности национальной нанотехнологической сети сформулированных в Федеральной целевой программе «Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на 2008—2010 годы», утвержденной постановлением Правительства Российской Федерации от 2 августа 2007 г. № 498:

наноэлектроника;

• наноинженерия;

• функциональные наноматериалы и высокочистые вещества;

• функциональные наноматериалы для энергетики;

• функциональные наноматериалы для космической техники;

• нанобиотехнологии;

• конструкционные наноматериалы;

• композитные наноматериалы;

• нанотехнологии для систем безопасности.

• 2. Компетентностно-квалификационные характеристики выпускника по направлению подготовки 210600 Нанотехнология (профиль подготовки «Композитные наноматериалы»

Компетентностно-квалификационные характеристики выпускника магистра по профилю подготовки «Композитные наноматериалы»

определяются на основе федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования (ФГОС ВПО) по направлению подготовки 210600 Нанотехнология, а также на основе ФГОС ВПО по направлению подготовки 511700 (020900 ОКСО) «Химия, физика и механика материалов» (уровень подготовки «магистр»).

2.1. Область профессиональной деятельности.

Область профессиональной деятельности выпускника включает в себя совокупность средств, способов и методов человеческой деятельности, направленной на исследование, моделирование, производство и эксплуатацию наноматериалов и компонентов наносистемной техники, разработку и применение процессов нанотехнологии и методов нанодиагностики.

Область профессиональной деятельности выпускников по профилю «Композитные наноматериалы» включает научно-исследовательские центры, институты РАН, научно-исследовательские отделы (лаборатории) высших учебных заведений, промышленные лаборатории, государственные органы управления, образовательные учреждения и организации различных форм собственности, организации индустрии и бизнеса, осуществляющие разработку и маркетинг технологий получения и производство материалов и наноматериалов, включая композитные наноматериалы. Магистры техники и технологий, подготовленные по профилю «Композитные наноматериалы»

могут работать в должностях, предусмотренных законодательством Российской Федерации и ведомственными документами для лиц с высшим профессиональным образованием с учётом направленности подготовки и стажа работы. Магистр техники и технологий подготовлен к обучению в аспирантуре, а также к педагогической деятельности в высшей и средней школе.

2.2. Объекты профессиональной деятельности.

Объектами профессиональной деятельности выпускника в зависимости от содержания образовательной программы подготовки (магистерской специализации) являются наноматериалы и компоненты наносистемной техники;





приборы, устройства, механизмы, машины на их основе;

процессы нанотехнологии;

методы нанодиагностики;

аппаратные и программные средства для моделирования, проектирования, получения и исследования наноматериалов и компонентов наносистемной техники;

алгоритмы решения научно-исследовательских и производственных задач, относящихся к профессиональной сфере.

Объектами профессиональной деятельности выпускников по профилю «Композитные наноматериалы» является широкий спектр композитных наноматериалов, технологий их получения и методов характеризации, в том числе магнитных и мембранных материалов, новых поколений супериоников, полупроводников, полимерных и биосовместимых нанокомпозитных материалов, углеродных наномодификаторов, а также композитных наноматериалов, предназначенных для электроники, фотоники, сенсорики, различных аспектов химической технологии (в том числе, технологии мембранного разделения), информационных технологий, здравоохранения и экологии. В соответствии с требованиями современных технологий объектами синтеза и исследования могут являться нанокристаллы, керамика, низкоразмерные структуры, пленки, композиты, наноструктурированные материалы и другие объекты, связанные с получением, свойствами и применением композитных наноматериалов. К сферам профессиональной деятельности выпускников по данному профилю относятся также фундаментально-научные разработки, информационное, маркетинговое и правовое (защита интеллектуальной собственности) обеспечение исследований и производства в области современного материаловедения.

2.3. Виды и задачи профессиональной деятельности.

2.3.1. Виды профессиональной деятельности.

Магистр подготовлен к деятельности, требующей углубленной фундаментальной и профессиональной подготовки, в том числе к научно исследовательской работе, при условии освоения соответствующей образовательно-профессиональной программы педагогического профиля - к педагогической деятельности.

Магистр по направлению подготовки «Нанотехнология» в соответствии с фундаментальной и специальной подготовкой может выполнять следующие виды деятельности:

- научно-исследовательская;

- проектно-конструкторская;

- производственно-технологическая;

- эксплуатационная;

- организационно-управленческая.

Подготовка выпускников по профилю «Композитные наноматериалы»

обеспечивает возможность деятельности, связанной с решением фундаментальных и прикладных задач в области синтеза, исследования свойств (характеризации) и эксплуатации композитных наноматериалов, а также задач смежных областей материаловедения: поиск путей создания и разработку основ получения новых материалов, исследование их физико-химических, механических и других свойств. Магистр владеет основными принципами эксплуатации композитных наноматериалов в различных сферах человеческой деятельности (химическая технология, электроника, фотоника и другие). На основе полученных экономических и правовых знаний у выпускника формируется умение конкурировать на рынке идей и технологий, а также к способности самостоятельного повышения своего общеобразовательного и специального уровня знаний, в том числе при изменении вида профессиональной деятельности. Магистр подготовлен:

-к самостоятельной научно-исследовательской деятельности, требующей подготовки в различных направлениях фундаментального материаловедения, владения навыками современных экспериментальных методов;

- к производственно-технологической и проектной деятельности в области наукоемких технологий получения современных материалов;

-к организационно-управленческой деятельности в области маркетинга материалов;

-к педагогической работе в средних, средних специальных учебных заведениях, а также в вузах.

2.3.2. Задачи профессиональной деятельности.

Магистр по направлению подготовки "Нанотехнология” должен быть подготовлен к решению следующих типовых задач:

• анализ состояния научно-технической проблемы, формулирование технического задания, постановка цели и задач исследования на основе подбора и изучения литературных и патентных источников;

• анализ, систематизация и обобщение научно-технической информации по теме исследований;

• библиографический поиск с использованием современных информационных технологий;

• выбор оптимального метода и программы исследований, модификация существующих и разработка новых методик, исходя из задач конкретного исследования;

• проведение теоретических и экспериментальных исследований с целью модернизации или создания новых материалов, компонентов, процессов и методов;

• физико-математическое и физико-химическое моделирование разрабатываемых материалов, компонентов и процессов с целью оптимизации их параметров;

• использование типовых и разработка новых программных продуктов, ориентированных на решение научных, проектных и технологических задач в рамках направления профессиональной деятельности;

• организация модельных и натурных экспериментов по оптимизации создаваемых материалов и компонентов, разрабатываемых процессов и методов, оценка их качества на стадиях проектирования и эксплуатации;

• анализ научной и практической значимости проводимых исследований, а также оценка технико-экономической эффективности разработки;

• подготовка результатов исследований для опубликования в научной печати, а также составление обзоров, рефератов, отчетов и докладов.

Магистр, получивший подготовку по профилю «Композитные наноматериалы», подготовлен к решению следующих задач научно-исследовательской деятельности:

– проведение самостоятельных научно-исследовательских работ в области материаловедения на уровне эксперта, – поиск новых теоретических подходов и принципов дизайна композитных наноматериалов с заданными свойствами, разработка новых и высокоэффективных, технологий получения различных видов композитных наноматериалов, – экспертное исследование с помощью современных методов анализа природы химических, физических и механических свойств материалов, а также характера изменения реальной структуры материалов при вариации состава и условий синтеза, – комплексный анализ и квалифицированное обобщение результатов научно исследовательских работ с использованием современных научно-технических достижений, отечественного и зарубежного, эвристический поиск и детальный анализ научной и технической информации в области композитных наноматериалов и смежных дисциплин материаловедения для научной, патентной и маркетинговой поддержки проводимых фундаментальных исследований и технологических, составление аналитических обзоров, квалифицированное обобщение научных и экспериментальных данных, самостоятельная подготовка публикаций в отечественных и зарубежных изданиях, патентование полученных достижений, педагогическая деятельность, Магистр, получивший подготовку по профилю «Композитные наноматериалы»

подготовлен к решению следующих задач производственно-технологической деятельности:

– эксплуатация современного лабораторного оборудования и приборов в соответствии с квалификацией;

– ведение нормативных и методических документов при проведении научно-исследовательских и лабораторных работ;

– экспертное участие в экспериментальной и технико - проектной оптимизации существующих наукоемких методик получения композитных наноматериалов, успешная конкуренция на рынке идей и технологий, Магистр, получивший подготовку по профилю «Композитные наноматериалы», подготовлен к решению следующих задач организационно-управленческой деятельности:

– организация научно-исследовательских работ, контроль соблюдения техники безопасности и регламента выполнения работ, – проведение экспертизы научно-исследовательских работ в области создания, характеризации и технологии композитных наноматериалов;

– организация работы исследовательских групп в рамках функционирования аналитических и сертификационных центров, подготовка и проведение семинаров, организация научных групп для решения поставленных научно-исследовательских задач, руководство квалификационными работами студентов и стажеров.

Магистр, получивший подготовку по профилю «Композитные наноматериалы», подготовлен к решению следующих задач проектной деятельности:

– самостоятельная подготовка и реализация научных проектов ведомственных, национальных проектных систем (федерального уровня), а также международных грантов.

– научная организация эксперимента, проектирование научно исследовательских работ в области композитных наноматериалов;

– ведение документации на обеспечение научно-исследовательских работ, разработка бизнес - планов и проведение предварительных маркетинговых исследований для коммерциализации продуктов интеллектуальной (теоретической, научной и экспериментальной) деятельности, перспективная оценка экономической эффективности научно-исследовательских и научно-производственных работ в области синтеза и технологии композитных наноматериалов;

Педагогическая деятельность магистра, получившего подготовку по профилю «Композитные наноматериалы», может включать преподавание в средней школе и участие в педагогической работе в вузах.

2.4. Компетенции выпускников Для решения профессиональных задач магистр • формулирует и решает задачи, возникающие в ходе научно исследовательской и педагогической деятельности, и требующие углубленных профессиональных знаний;

• осуществляет сбор, обработку, анализ и систематизацию научно технической информации по теме исследований;

• изучает специальную литературу и другую научно-техническую информацию, достижения отечественной и зарубежной науки и техники в своей профессиональной сфере;

• выбирает необходимые методы исследования, модифицирует существующие и разрабатывает новые методы, исходя из задач конкретного исследования;

• проводит экспериментальные исследования с целью модернизации или создания новых материалов, компонентов, процессов и методов;

• разрабатывает физические и математические модели процессов и явлений, относящихся к исследуемому объекту;

• участвует в проектировании, конструировании и модернизации объектов по направлению профессиональной деятельности;

• составляет описания проводимых исследований, обрабатывает и анализирует полученные результаты, представляет итоги проделанной работы в виде отчетов, обзоров, докладов, рефератов и статей;

• принимает участие в составлении патентных и лицензионных паспортов заявок на изобретения;

• участвует во внедрении разработанных технических решений и проектов, в оказании технической помощи и осуществлении авторского надзора при изготовлении, испытаниях и сдаче в эксплуатацию разрабатываемых изделий, процессов и методов;

• подготавливает рецензии, отзывы и заключения на научно-технические разработки и техническую документацию.

Магистр должен знать:

• постановления, распоряжения, приказы, методические и нормативные материалы по своей профессиональной деятельности;

• специальную научно-техническую и патентную литературу по тематике исследований и разработок;

• информационные технологии в научных исследованиях и программные продукты, относящиеся к профессиональной сфере;

• методы исследования и проведения экспериментальных работ;

• методы анализа и обработки экспериментальных данных;

• физические и математические модели основных процессов и явлений, относящихся к исследуемым объектам;

• современные средства вычислительной техники, коммуникации и связи;

• технические характеристики и экономические показатели отечественных и зарубежных разработок в области наноматериалов, компонентов наносистемной техники, процессов нанотехнологии и методов нанодиагностики;

• порядок и методы проведения патентных исследований;

• методики оценки технико-экономической эффективности научных и технических разработок;

• основы экономики, организации труда и управления коллективом;

• основы трудового законодательства;

• действующие стандарты и технические условия, положения и инструкции по эксплуатации исследовательского оборудования, программам испытаний, оформлению технической документации;

• формы организации образовательной и научной деятельности в высших учебных заведениях.

Выпускник по профилю «Композитные наноматериалы» с квалификацией (степенью) «магистр техники и технологий» в соответствии с целями основной образовательной программы и задачами профессиональной деятельности, указанными в п. 2.3.2. настоящей ПООП ВПО, должен обладать следующими компетенциями, дополнительными к компетенциям бакалавра техники и технологий, приведенным в ПООП подготовки бакалавров по профилю «Композитные наноматериалы».

2.4.1. Универсальные компетенции магистра (УКМ):

способность самостоятельно совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень, добиваться нравственного и физического совершенствования своей личности (УКМ1);

наличие расширенных представлений о категориях, законах, приемах и формах научного познания, теории и методологии исследований при изучении различных уровней организации материи, пространства и времени, способность понимать и глубоко осмысливать философские концепции естествознания, место естественных наук в выработке научного мировоззрения (УКМ2);

наличие углублённых знаний правовых и этических норм при прогностической оценке последствий своей профессиональной деятельности, при разработке и осуществлении социально значимых проектов (УКМ3);

способность к свободным коммуникационным навыкам в научной, производственной и социально-общественной сферах деятельности с использованием русского (родного) и иностранного языков, а также при взаимодействии с профессионалами, работающими в других научных дисциплинах (УКМ4);

обладание активной социальной мобильностью, навыками и умениями в организации научно-исследовательских и научно-производственных работ в управлении научным коллективом, обусловленными способностью проявлять инициативу и личную ответственность, самостоятельность и оригинальный подход, готовность разрешения сложных, конфликтных или непредсказуемых ситуаций (УКМ5);

наличие представление об исторических этапах развития нанотехнологии и материаловедения, важнейших открытиях отечественных ученых, объективной необходимости возникновения новых направлений в материаловедческой науке (УКМ6);

широкая эрудиция в области современных теоретических концепций различных разделов нанотехнологии, включая методы синтеза и анализа структуры и свойств вещества, фундаментальные навыки научно исследовательской работы (УКМ7);

наличие представлений о наиболее актуальных проблемах современного теоретического и экспериментального нанотехнологии и материаловедения в Российской Федерации и в мире (УКМ8);

способность глубоко понимать и творчески использовать в научной и производственно-технологической деятельности знания фундаментальных и прикладных разделов специальных дисциплин магистерской программы (УКМ9);

свободное владение профессиональными знаниями в области информационных технологий, использование современные компьютерных сетей, баз данных, программных продуктов и ресурсов Интернет для решения задач профессиональной деятельности и за ее пределами, связанных с моделированием;

анализом результатов математической обработки научных данных с целью определения их достоверности и области использования;

сбором, обработкой и хранением научной информации (УКМ10);

способность представлять итоги выполненной работы в виде отчетов, докладов на симпозиумах, научных публикаций с использованием современных возможностей информатики и ораторского искусства, а также добиваться их признания профессионалами (УКМ11);

владение принципами построения преподавания нанотехнологии и материаловедения в средней и высшей школе, представлениями о теоретических и психолого-педагогических основах управления процессом обучения, демонстрировать готовность к формированию учебного материала, чтению лекций, проведению семинаров, преподаванию и руководству НИР студентов (УКМ12).

2.4.2. Профессиональные компетенции магистра (ПКМ):

а) производственно-технологическая деятельность:

готовность к самостоятельной высококвалифицированной эксплуатации современного лабораторного и аналитического оборудования и приборов по избранному направлению исследований (ПКМ1);

способность к выработке, научному и методологическому обоснованию схем оптимальной комплексной аттестации продуктов реализации высокотехнологических процессов получения композитных наноматериалов (ПКМ2);

способность к ведению нормативных и методических документов при проведении научно-исследовательских и лабораторных работ (ПКМ3);

участие на уровне эксперта в экспериментальной и технико-проектной оптимизации существующих наукоемких методик получения композитных наноматериалов для успешной конкуренции на рынке идей и технологий (ПКМ4);

б) научно-исследовательская деятельность:

высокая готовность, основанная на реальном опыте работы, к проведению самостоятельных научно-исследовательских работ в области синтеза, исследования свойств и применения композитных наноматериалов на уровне эксперта, требующих широкой фундаментальной междисциплинарной подготовки и владения навыками современных экспериментальных методов (ПКМ5);

способность выработки новых теоретических подходов и принципов дизайна композитных наноматериалов с заданными свойствами, решение фундаментальных задач в соответствующих областях материаловедения (ПКМ6);

способность к разработке новых высокоэффективных технологий получения современных композитных наноматериалов (ПКМ7);

способность к комплексному анализу и аналитическому обобщению результатов научно-исследовательских работ с использованием современных достижений науки и техники, передового отечественного и зарубежного опыта в области наук о материалах, эвристического поиска и детального анализа научной и технической информации в области химического материаловедения и смежных дисциплин для научной, патентной и маркетинговой поддержки проводимых фундаментальных исследований и технологических разработок в области современного материаловедения (ПКМ8);

готовность к экспертному исследованию с помощью современных методов анализа природы химических, физических и механических свойств композитных наноматериалов, а также характера изменения реальной структуры материалов при вариации состава и условий синтеза (ПКМ9);

способность к академической мобильности, осуществляющейся в форме активного партнерского участия в работе зарубежных научно исследовательских лабораторий во время научных стажировок, а также путем презентации стендовых и устных докладов на научных конференциях, активное участие в организации международного сотрудничества в рамках функционирования высших учебных заведений, институтов РАН, научно технических и научно-образовательных центров, центров трансфера технологий (ПКМ10);

готовность к организации Интернет-ресурсов для сбора и распространения междисциплинарных знаний в области современной науки о материалах, квалифицированное обобщение научных и экспериментальных данных, самостоятельная подготовка публикаций в отечественных и зарубежных изданиях, патентование полученных достижений (ПКМ11);

способность к педагогической деятельности по гармонизации фундаментальных естественнонаучных знаний с практическим овладением экспериментальными методами исследования композитных наоматериалов (ПКМ12);

в) организационно-управленческая деятельность:

подготовленность к осуществлению организационных мероприятий в области реализации запланированных научно-исследовательских работ, контроль за соблюдением техники безопасности и регламента выполнения работ (ПКМ13);

способность к проведению экспертизы научно-исследовательских работ в области композитных наноматериалов (ПКМ14);

готовность к самостоятельной подготовке и проведению семинаров, организация научных мини-групп для решения поставленных научно исследовательских задач, организация работы исследовательских групп в рамках функционирования аналитических и сертификационных центров, руководство курсовыми и другими квалифицикационными работами студентов и стажеров (ПКМ15);

г) проектная деятельность:

способность к ведению сметной документации на обеспечение научно исследовательских работ (ПКМ16);

высокая готовность к научной организации эксперимента, логистики средств и времени, проектирование научно-исследовательских работ в области композитных наноматериалов (ПКМ17);

способность к быстрой и качественной разработка бизнес - планов и проведению предварительных маркетинговых исследований для коммерциализации продуктов интеллектуальной (теоретической, научной и экспериментальной) деятельности, перспективная оценка экономической эффективности научно-исследовательских и научно-производственных работ в области композитных наноматериалов (ПКМ18);

способность к самостоятельной подготовке и реализации научных проектов ведомственных, национальных проектных систем (федерального уровня), а также международных грантов (ПКМ19).

3. Документы, определяющие содержание и организацию образовательного процесса.

3.1. Примерный учебный план подготовки магистра с присвоением квалификации, составленный по циклам дисциплин, должен содержать базовую и вариативную части (в соответствии с профилем), включать перечень дисциплин, их трудоемкость и последовательность изучения (Приложение 1).

3.2. Примерные программы учебных дисциплин, практик Примерные рабочие программы учебных дисциплин (Приложение 2) подготовки магистров по направлению подготовки «Нанотехнология» с профилем подготовки «Композитные наноматериалы» (по форме действующих примерных программ) соответствуют дисциплинам примерного учебного плана подготовки магистров по направлению подготовки «Нанотехнология» с профилем подготовки «Композитные наноматериалы». В примерной учебной программе каждой дисциплины сформулированы конечные результаты обучения в связи с осваиваемыми знаниями, умениями и приобретаемыми компетенциями в целом по ПООП. В Приложении приведены программы дисциплин как базовой, так и вариативной части.

Примерная программа учебных и производственных практик (Приложение 3) соответствует учебным и производственным практикам примерного учебного плана подготовки магистров по направлению подготовки «Нанотехнология» с профилем подготовки «Композитные наноматериалы». Содержит описание целей и задач практик;

компетенций, приобретаемых обучающимися в процессе практик;

форм контроля освоения программ практик;

рекомендуемые места организации практик;

ссылки на нормативные документы по организации и проведению практик.

3.3. Примерный календарный учебный график Примерный календарный учебный график подготовки магистров по направлению подготовки «Нанотехнология» с профилем подготовки «Композитные наноматериалы», составленный по форме действующего календарного графика приведен в Приложении 4.

4. Ресурсное обеспечение Высшее учебное заведение, реализующее основную образовательную программу подготовки магистра по профилю «Композитные наноматериалы» с присвоением степени «магистр техники и технологий» должно располагать материально-технической базой, обеспечивающей проведение всех видов лекционной, семинарской, лабораторной, практической и научно исследовательской работы студентов, дисциплинарной и междисциплинарной подготовки, предусмотренных учебным планом вуза. Материально-техническая база должна соответствовать действующим санитарным и противопожарным правилам и нормам. Лаборатории высшего учебного заведения должны быть оснащены современным научным оборудованием, позволяющим проводить исследования материалов и процессов их синтеза. Вуз должен располагать современной компьютерной техникой и программными средствами, позволяющими выполнять обработку и интерпретацию полученных результатов на современном уровне.

Проведение учебного процесса и научных исследований должно иметь материально-техническое и приборное обеспечение, к которому относятся:

• Обеспечение реактивами, химической посудой и другими расходными материалами • Обеспечение учебных аудиторий специализированной мебелью, включая современное оснащение лекционных аудиторий • Обеспечение учебных аудиторий оргтехникой и мультимедийной техникой • Обеспечение оборудованием для синтеза материалов и их обработки • Обеспечение измерительным оборудованием • Обеспечение вычислительной техникой, включая специализированные классы • Обеспечение научно-исследовательским оборудованием • Обеспечение уникальным научно-исследовательским оборудованием Примерный перечень основных видов лабораторного и научно исследовательского оборудования для подготовки магистров данного профиля включает:

Оборудование для синтеза, получения и обработки композитных наноматериалов Весовое оборудование Оборудование для компактирования наноматериалов Оборудование для термической обработки материалов Оборудование для механической обработки материалов Оборудование для химических, лазерных, микроволновых и иных методов синтеза Вакуумное оборудование Оборудование для диагностирования композитных наноматериалов Оборудование для оптической микроскопии Оборудование для гранулометрического анализа Оборудование для рентгеновской и электронной спектроскопии малых энергий Оборудование для ИК спектроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния Оборудование для фотоэлектронной спектроскопии Оборудование для магнитно-резонансных исследований Оборудование для рентгенофазового и рентгеноструктурного анализа Оборудование для люминесцентной спектроскопия и спектроскопии поглощения Оборудование для элементного анализа Оборудование для различных видов микроскопии высокого разрешения Оборудование для изучения свойств композитных наноматериалов, в том числе функциональных Оборудование для изучения электрических свойств Оборудование для изучения оптических свойств Оборудование для термического анализа (термогравиметрический анализ;

дифференциальный термический анализ;

дифференциальную сканирующую калориметрию) Оборудование для изучения механических свойств Проведение учебного процесса должно быть обеспечено информационными ресурсами. К различным видам информационных ресурсов относятся:

• Научная, учебная, учебно-методическая литература;

• Доступ к информационным ресурсам через Интернет (WWW), включая основные отечественные и международные издательства, предоставляющие свободный и платный доступ к периодическим научным изданиям, справочному материалу, энциклопедиям, профессиональным базам данных, монографиям и учебникам.

• Базы данных, используемые в научно-исследовательском и учебном процессах;

• Учебная, учебно-методическая литература в электронном виде.

Проведение учебного процесса должно проходить в подготовленных и оборудованных для этих целей помещениях. Помещения должны:

• Соответствовать санитарным нормам, включая требования к их размеру, вентилируемости, освещению и др.

• Соответствовать техническим нормам по электроснабжению и заземлению, водо- и газоснабжению, • Соответствовать требованиям по утилизации отходов, включая в случае необходимости наличие нейтрализаторов, коррозийноустойчивых стоков, соответствующим образом оборудованных временных хранилищ для отходов и реактивов • Удовлетворять требованиям техники безопасности и пожаробезопасности 5. Рекомендации по использованию образовательных технологий Рекомендуемые для магистратуры профиля «Композитные наноматериалы» формы организации и проведения образовательного процесса включают теоретический и практический блок. Формы обучения теоретического плана включают:

– лекционные занятия;

– семинарские и практические занятия;

– самостоятельную работу;

– консультации;

Формы обучения, связанные с непосредственной практической подготовкой включают:

– лабораторные работы (лабораторный практикум);

– научно-исследовательскую работу в течение семестров;

– практику в предквалификационный период;

– выпускные квалификационные работы (магистерские диссертации).

Реализация основной образовательной программы подготовки магистров должна обеспечиваться квалифицированными педагогическими кадрами, причем не менее 70 % преподавателей, обеспечивающих учебный процесс по направлению магистратуры, должны иметь ученые степени доктора или кандидата наук.

Общее руководство научным содержанием и образовательной частью магистерской программы должно осуществляться профессором или доктором наук;

один профессор или доктор наук может осуществлять подобное руководство не более чем двумя магистерскими программами;

по решению Ученого совета вуза руководство магистерскими программами может осуществляться и кандидатами наук, имеющими ученое звание доцента.

Непосредственное руководство магистрантами осуществляется научными руководителями, имеющими ученую степень и (или) ученое звание или опыт руководящей работы в данной области (научного куратора);

количество магистрантов, работающих под руководством одного научного куратора, определяется Ученым советом вуза (не более 5 магистрантов на одного руководителя).

При проведении лекционных занятий используются обычные методики изложения материала. Основное внимание должно быть уделено формированию у студента приведенных выше компетенций магистра. Материал лекций должен соотноситься с методами контроля и оценкой их усвоения.

При проведении семинарских и практических занятий основное внимание традиционно уделяется активизации работы студентов при освоении теоретического (лекционного) материала. Семинарские занятия могут проводиться в рамках всех циклов дисциплин.

Самостоятельная работа студентов-магистрантов может выполняться в учебных кабинетах, компьютерных классах, в читальном зале, в домашних условиях. Самостоятельная работа должна подкрепляться учебно-методическим и информационным обеспечением, включающим учебники, учебно методические пособия, программное обеспечение Должен предусматриваться доступ к информационным базам данных, включая ресурсы Интернета.

Необходимо предусмотреть получение студентом профессиональных консультаций со стороны преподавателей (в том числе, при подготовке к экзаменам и зачетам).

Средства для проведения учебного процесса по различным образовательным аспектам включают обеспечение:

лекций аппаратурой, помогающей лектору демонстрировать иллюстративный материал (включая мультимедийные средства);

семинарских занятий компьютерами для проведения вычислений или использования информационных систем, а также (для отдельных видов занятий) непосредственно сетевой работы с ресурсами WEB;

лабораторных работ реактивами, посудой, учебным (научно-учебным) оборудованием, другими необходимыми средствами (в зависимости от тематики конкретных работ) в соответствии с программой лабораторных практикумов.

Средства реализации основных образовательных программ подготовки магистров должны включать доступ студента к базам данных и библиотечным фондам, формируемым по полному перечню дисциплин (модулей) основной образовательной программы. Все дисциплины должны быть обеспечены учебниками и учебными пособиями в соответствии с утвержденными программами учебных дисциплин в количестве не менее 1 единицы на студентов.

Лабораторные работы рекомендуется выполнять для целей практического освоения основных теоретических дисциплин учебных циклов.

Лабораторная работа должна также помочь приобретению навыков экспериментальной работы. Лабораторные работы должны быть, обеспечены методическими разработками к задачам в количестве, достаточном для проведения групповых занятий.

Для проведения экспериментальной работы и оформления ее результатов, поиска литературных данных, расширения коммуникационных возможностей студентам должны быть предоставлены компьютеры с соответствующим программным обеспечением и выходом в Интернет.

Курсовые работы и выпускные квалификационные работы являются средствами проведения образовательного процесса на максимально самостоятельном уровне. Задания для курсовых работ связаны с отдельными разделами профильных дисциплин. Выпускная работа, как правило, должна быть самостоятельным научным исследованием, с возможной публикацией результатов. Для проведения научно-исследовательской работы и оформления ее результатов, поиска литературных данных и написания выпускной работы, студентам должны быть предоставлены компьютеры с соответствующим программным обеспечением и выходом в Интернет. Курсовые работы и выпускные квалификационные работы бакалавриата проходят защиту на аттестационных комиссиях в рамках кафедры (курсовые работы), факультета или вуза.

Научно-исследовательская практика в предквалификационный период проводится в лабораториях научно-исследовательских институтов РАН и других научных организаций и аучно-технических центрах, исследовательских центрах при производственных компаниях, оснащенных современным научным синтетическим и аналитическим оборудованием и имеющих признанные научные школы или активно работающие в науке группы ученых, и предназначена для освоения выпускниками теоретических разделов и приобретения экспериментальных навыков по теме будущей квалификационной работы (магистерской диссертации). Направление и объем работы устанавливаются в соответствии с содержанием магистерской программы. По итогам практики выставляется дифференцированный зачет с оценкой или иная дифференциированная оценка.

Выпускные квалификационные работы (магистерские диссертации) являются средствами проведения образовательного процесса на максимально самостоятельном уровне. Выпускная работа, как правило, должна быть самостоятельным научным исследованием, с возможной публикацией результатов. Для проведения научно-исследовательской работы и оформления ее результатов, поиска литературных данных и написания выпускной работы, студентам должны быть предоставлены компьютеры с соответствующим программным обеспечением и выходом в Интернет. Выпускные квалификационные работы в магистратуре проходят защиту на Государственных аттестационных комиссиях.

6. Требования к проведению итоговой государственной аттестации и разработке соответствующих оценочных средств 6.1. Общие требования к итоговой государственной аттестации Итоговая государственная аттестация магистра включает как обязательную элемент защиту выпускной квалификационной работы (магистерской диссертации). Государственный экзамен вводится по усмотрению вуза по дисциплинам, которые входят в перечень приемных экзаменов в аспирантуру по соответствующим научным специальностям.

Итоговые аттестационные испытания предназначены для определения практической и теоретической подготовленности магистра к выполнению профессиональных задач. Аттестационные испытания, входящие в состав итоговой государственной аттестации выпускника, должны полностью соответствовать основной образовательной программе высшего профессионального образования, которую он освоил за время обучения.

6.2. Требования к разработке оценочных средств при проведении итоговой государственной аттестации магистра Фонды оценочных средств, позволяющие определить уровень освоения выпускником универсальных (общенаучных), общепрофессиональных и профессионально-специализированных компетенций определяются и разрабатываются вузом, проводящим образовательный процесс по данному профилю.

6.3. Требования к выпускной квалификационной работе магистранта (магистерской диссертации) Выпускная квалификационная работа (магистерская диссертация) представляет собой законченную теоретическую или экспериментальную научно-исследовательскую работу, связанную с решением актуальных задач, определяемых особенностями подготовки по профилю «Композитные наноматериалы».

Магистерская диссертация должна быть оформлена в печатном виде

на правах рукописи

. Магистерская диссертация отражает умение выпускника анализировать научную литературу по разрабатываемой теме, планировать и проводить экспериментальную часть работы, обсуждать результаты и представлять обоснованные выводы. Выпускная работа отражает возможность самостоятельно решать научную проблему. Результаты диссертация должны, как правило, служить основанием для научной публикации. Время, отводимое на подготовку магистерской диссертации, должно составлять не менее недель.

Требования к структуре, содержанию и объему магистерской диссертации определяются высшим учебным заведением на основании Положения об итоговой государственной аттестации выпускников высших учебных заведений, утвержденного Минобразованием России. Тема магистерской диссертации определяется научным руководителем магистранта в соответствии с разрабатываемой научной тематикой выпускающей кафедры или организации, принимающей магистранта на выполнение квалификационной работы (включая предквалификационную практику) и по согласованию с научным руководителем магистерской программы, и утверждается заведующим кафедрой и Ученым советом факультета (вуза).

Защита работы проводится на заседании Государственной аттестационной комиссии. При рецензировании магистерской диссертации рекомендуется привлечение рецензентов, не являющихся постоянными сотрудниками данного вуза.

6.4. Требования к государственному выпускному экзамену магистра Государственный выпускной экзамен для магистров является дополнительным видом государственной аттестации и вводится по решению ученого совета вуза.

Если в индивидуальном учебном плане магистра были предусмотрены выпускные магистерские экзамены по иностранному языку и по философской дисциплине, то результаты этих экзаменов могут быть засчитаны магистранту в качестве вступительных экзаменов в аспирантуру.

Порядок проведения и программа государственного экзамена определяются вузом на основании Положения об итоговой государственной аттестации выпускников высших учебных заведений, утвержденного Минобразованием России. Уровень требований, предъявляемых на государственных экзаменах в магистратуре, должен соответствовать уровню требований на вступительных экзаменах в аспирантуру или кандидатских экзаменах.

Разработчики _ ( ) _ ( ) _ ( ) Эксперты:

Согласовано:

(указываются представители объединений, организаций работодателей) Приложение Примерный учебный план подготовки магистров Министерство образования и науки Российской Федерации Примерный учебный план Направление подготовки «Нанотехнология»

Квалификация выпускника Магистр техники и технологии_ «_»2008 г Профиль подготовки Композитные наноматериалы Нормативный срок обучения 2 года Распределение по семестрам Общая №№ Наименование циклов, дисциплин, Формы аттестации трудоемкость п/п практик (в зач. ед.) Фор.

9 10 11 атт.

Гуманитарные, социальные и 30- экономические дисциплины Базовая часть 14- 1 История и методология науки и техники 2 + зач.

2 Английский язык 6 + + зач.

Экз.

3 Инновационное предпринимательство 2 + Зач.

4 Практическое патентоведение и защита 4 + зач.

интеллектуальной собственности Вариативная часть 15- 1 Психология 3 + + зач.

Экз.

2 Основы научного перевода и деловая 4 + + зач.

переписка (с элементами Экз.

мультимедийного обучения) 3 Второй иностранный язык (немецкий 4 + + зач.

или французский)* Экз.

4 Наноматериалы и нанотехнологии для 3 + Экз.

устойчивого развития цивилизации* 5 Инновационная политика, логистика, 2 + зач.

менеджемент и маркетинг материалов* Математические и 13- естественнонаучные дисциплины Базовая часть 6- 1 Компьютерные технологии в науке и 2 + зач.

образовании:

2 Специальные главы физики 2 + зач.

3 Специальные главы химии и биохимии 2 + зач.

Профильная часть 7- 1 Теория прочности и пластичности 1 + зач.

нанокомпозитов 2 Неэмпирические расчеты в 1 + зач.

моделировании композитных наноструктур * 3 Физика квантоворазмерных систем * 2 + зач.

4 Введение в нанометрологию 2 + зач.

5 Нанобиотехнология 3 + + зач.

Экз.

Цикл профессиональных дисциплин 30- Базовая (общепрофессиональная) 13- часть 1 Современные проблемы 4 + Экз.

нанотехнологии 2 Электронная микроскопия в 4 + зач.

структурных исследованиях материалов 3 Электронноспектроскопические методы 4 + зач.

изучения наноструктурированных материалов 4 Фазовые переходы в нанокомпозитах 2 + зач.

Вариативная (профильная) часть 15- 1 Современные функциональные 2 + зач.

материалы 2 Электроактивные нанокомпозитные 2 + зач.

материалы 3 Химические сенсоры на основе 2 + + зач.

нанокомпозитных материалов * зач.

4 Фотоактивные композитные 2 + зач.

твердотельные наноматериалы. * 5 Мембранные нанокомпозитные 2 + Экз.

материалы * 6 Препаративная «мягкая» химия 2 + зач.

композитных наноматериалов 7 Плазмохимические методы получения 2 + зач.

композитных материалов на основе композитных нанотрубок * 8 Web-дизайн и основы цифрового 2 + зач.

кодирования аудио и видео информации* Научно-исследовательская практика 11 + зач.

Научно-исследовательская работа 15 + + + + зач.

Итоговая государственная 15 + ГАК аттестация (выполнение и защита магистерской диссертации) Общая трудоемкость основной образовательной программы * - Данные дисциплины могут быть заменены по выбору магистранта при составлении индивидуального учебного плана на специальные курсы из списка рекомендованных или любые другие – после согласования с научным руководителем и куратором магистерской программы.

Настоящий учебный план составлен, исходя из следующих данных:

1. Срок освоения основной образовательной программы подготовки магистра с присвоением квалификации при очной форме обучения составляет 103 недели, в том числе теоретическое обучение (включая практикумы, лабораторные работы и время, отводимое на контроль качества обучения) не менее 78 недель.

2. Максимальный объем учебной работы студента устанавливается час в неделю, включая все виды его аудиторной и внеаудиторной (самостоятельной) работы.

3. Одна зачетная единица эквивалентна 27-30 часам учебной работы студента. При проектировании программы обучения по физической культуре – одна зачетная единица эквивалентна 200 часам учебной работы студента.

4. Трудоемкость основной образовательной программы за учебный год – 60 зачетных единиц.

5. Объем аудиторных занятий студента при очной форме обучения магистра с присвоением квалификации не должен превышать в среднем за период обучения 27 часов в неделю.

6. Общий объем каникулярного времени в учебном году должен составлять 7-10 недель, в том числе не менее двух недель в зимний период. На выпускном курсе предусматривается 8 недель последипломного отпуска.

Примечание:

Настоящий примерный учебный план составлен в соответствии с федеральным государственным образовательным стандартом (ФГОС) высшего профессионального образования по направлению подготовки «Нанотехнология».

Примерный учебный план используется для составления учебного плана вуза по данному направлению подготовки.

В рабочем учебном плане рекомендуется сохранить позиции, указанные в примерном плане для первых двух лет обучения.

Курсовые работы (проекты), текущая и промежуточная аттестации (зачеты и экзамены) рассматриваются как вид учебной работы по дисциплине и выполняются в пределах трудоемкости, отводимой на ее изучение.

Разработчики _ ( ) _ ( ) _ ( ) Эксперты: _ _ Приложение 2.

Примерные программы дисциплин Приложение Министерство образования и науки Российской Федерации Утверждаю:

«_» 0 г.

Примерная программа дисциплины "Фазовые переходы в нанокомпозитах" Рекомендуется для направления подготовки 210600 Нанотехнология профиль подготовки «Композитные наноматериалы»

(квалификация выпускника - магистр техники и технологии) Санкт-Петербург - 1. Цели и задачи дисцплины Дисциплина "Фазовые переходы в нанокомпозитах" относится к базовой части учебного цикла “Профессиональные (общепрофессиональные) дисциплины” подготовки магистров по направлению «Нанотехнология» по профилю. «Композиционные наноматериалы»

Дисциплина "Фазовые переходы в нанокомпозитах" разработан на базе результатов последних исследований в области физики нанокомпозиционных материалов. Целью курса является подготовка студентов к работе в современных направлениях физики наноматериалов, техники и материаловедения. В курсе излагаются современные представления о фазовых переходах в наноструктурированных композиционных материалах, проводится обсуждение накопленных к настоящему времени экспериментальных данных о фазовых переходах в нанокомпозитах, приводятся теоретические модели влияния размерных эффектов, поверхности и межкомпонентных взаимодействий на характеристики фазовых переходов. Каждый раздел, посвященный определенному виду фазовых переходов, предваряется кратким изложением фундаментальных основ описания конкретного перехода в объемных средах. Во введении дается общее представление о структуре нанокомпозитов, понятие природы размерных эффектов и роли фазовых переходов в возникновении определенных свойств нанокомпозитов.

Курс "Фазовые переходы в нанокомпозитах" требует предварительной подготовки студентов по общей физике, представлений о физике твердого тела, принципов современных методов диагностики материалов, основ акустики твердых тел и знания элементов высшей математики (дифференциальное и интегральное исчисления, вариационный анализ).

2. Примерная программа дисциплины "Фазовые переходы в нанокомпозитов " 1. Введение.

Понятие наноструктурированных композиционных материалов.

Композиты на основе нанопористых матриц (пористых стекол, фотонных кристаллов со структурой опала, цеолитов, молекулярных решеток), заполненных различными материалами. Наноструктурированные керамики.

Наноструктурированные наполнители в полимерной матрице. Особенности фазовых переходов в нанокомпозитах. Примеры фазовых переходов (плавление-кристаллизация, структурные фазовые переходы, переходы в магнитоупорядоченное состояние, сверхпроводящий фазовый переход, суперионный переход). Понятие размерных эффектов. Взаимодействие наноструктурированных элементов с матрицей и между собой.

2. Фазовый переход плавление-кристаллизация.

Фазовый переход плавление-кристаллизация в объемных материалах.

Экспериментальные исследования размерных эффектов на фазовый переход плавление-кристаллизация компонент нанокомпозиционных материалов.

Плавление и кристаллизация малых металлических частиц. Плавление и кристаллизация металлов в нанопористых матрицах. Плавление и кристаллизация простых и органических жидкостей в услових ограниченной геометрии. Теория размерных эффектов на плавление и кристаллизацию.

Размерные эффекты в плавлении и кристаллизации изолированных малых частиц. Теоретические аспекты плавления и кристаллизации в условиях ограниченной геометрии. Интерпретация экспериментальных данных.

3. Структурные фазовые переходы.

Структурные фазовые переходы в объемных кристаллах. Понятие сегнетоэлектрических, сегнетоэластических, антисегнетоэлектрических переходов, переходов в несоразмерную фазу и размытых фазовых переходов.

Понятие параметра порядка для описания структурных фазовых переходов.

Разложение Ландау для фазовых переходов второго и первого рода.

Экспериментальные исследования размерных эффектов на структурные фазовые переходы. Сегнетоэлектрические малые частицы. Полярные пленки.

Наноструктурированные керамики.

Теоретические модели описания структурных фазовых переходов в наноструктурах. Сегнетоэлектрический, сегнетоэластический и антисегнетоэлектрический фазовый переход в тонкой пленке. Влияние подложки. Сегнетоэлектрический, сегнетоэластический и антисегнетоэлектрический фазовый переход в малых частицах. Переход в несоразмерную фазу в тонкой пленке. Фазовый переход в системе сегнетоэлектрических частиц. Интерпретация экспериментальных исследований размерных эффектов на структурные фазовые переходы на основе имеющихся теоретические моделей.

4. Суперионный фазовый переход.

Понятие суперионного фазового перехода в объемных материалах.

Примеры кристаллических и аморфных суперионных материалов.

Экспериментальные исследования изменения ионной проводимости и фазовых переходов в нанокомпозиционных структурах. Малые суперионные частицы в нанопористых матрицах. Композиты с суперионной компонентой, приготовленные по керамической технологии. Теоретические модели суперионного перехода в нанокомпозитах. Теоретическая модель суперионного перехода в малых частицах на основе разложения Ландау. Роль поверхностных слоев в нанокомпозитах.

5. Переход в сверхпроводящее состояние.

Низкотемпературная сверхпроводимость в объемных металлах и сплавах.

Понятие длины корреляции и глубины проникновения магнитного поля в образец. Сверхпроводники первого и второго рода. Гранулированные сверхпроводники. Эффект Джосефсона.

Размерные эффекты в сверхпроводниках - теория. Критерий Андерсона для малых частиц. Дискретизация электронных уровней. Увеличение температуры перехода в сверхпроводящее состояние в низкоразмерных элементах. Переход в сверхпроводящее состояние в системе малых частиц. Роль связи между частицами. Влияние структуры энергетических уровней электронов на критерий Андерсона.

Экспериментальные исследования сверхпроводимости в системах пониженной размерности и интерпретация их результатов. Сверхпроводимость в малых частицах. Сверхпроводимость металлов в пористых стеклах и опаловых фотонных кристаллах. Сетка джозефсоновских контактов.

6. Магнитные фазовые переходы в нанокомпозитах.

Понятие ферромагнетиков, антиферромагнетиков, ферритов и состояния спинового стекла. Суперпарамагнетизм малых частиц. Флуктуационное размытие фазовых переходов в малых частицах. Размерные эффекты на температуру фазовых переходов. Роль магнитного взаимодействия нановключений между собой. Ограничения, накладываемые размерными эффектами на использование магнитных нанокомпозитов.

Экспериментальные исследования магнитных фазовых переходов в наноструктурированных композитах. Состояние спинового стекла в керметах.

Снижение температур фазовых переходов в частицах и пленках. Изменение характера фазового перехода. Появление магнитного упорядочения в диамагнитных кластерах. Подавление суперпарамагнетизма.

3. Требования к уровню освоения содержания дисциплины В результате освоения дисциплины «Фазовые переходы в нанокомпозитах»

студент должен:

– иметь представление:

о природе влиянии структурных особенностей нанокомпозитов на фазовые переходы в общем и на конкретные фазовые переходы, детально рассматриваемые в курсе лекций, о проявлении изменений фазовых переходов в наноструктурированных материалах по сравнению с объемными аналогами в физических характеристиках нанокомпозитов и об экспериментальных методах исследования фазовых переходов в нанокомпозитах;

– знать:

современное состояние экспериментальных исследований конкретных фазовых переходов (переходов плавление-кристаллизация, переходов в сегнетоэлектрическое состояние и других структурных фазовых переходов, суперионного и сверхпроводящего фазовых переходов, переходов в магнитных материалах) в нанокомпозитах, основные теоретические модели рассматриваемых фазовых переходов в нанокомпозитах;

– уметь:

проводить эксперименты по изучению конкретных фазовых переходов в нанокомпозитах методами акустики, порошковой дифракции рентгеновских лучей, методами магнитометрии и ядерного магнитного резонанса;

анализировать процессы, происходящие при фазовых переходах в нанокомпозитах и приводящие к появлению макроскопических свойств, используемых в технических целях;

овладеть навыками самостоятельного подхода к рассмотрению физических эффектов, связанных с различными фазовыми переходами в наноструктурированных материалах.

Совокупность указанных представлений, знаний, умений и навыков отражает вышеприведенные требования государственных образовательных стандартов.

4. Объем дисциплины "Фазовые переходы в нанокомпозитах" и распределение трудоемкости по видам учебной работы Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единицы ( академич.часов).

Трудоемкость учебных занятий (час.) Виды учебных занятий Общая семестр 104 Аудиторные занятия 32 Лекции 64 Лабораторные работы 8 Семинарские занятия 148 Самостоятельная работа 64 Подготовка к выполнению лабораторных работ 24 Выполнение индивидуальных заданий 10 Подготовка к презентации реферата 14 Подготовка к зачетам 36 Подготовка к экзаменам 252 Дисциплина в целом зач., 1 экз. зач., 1 экз.

Формы итогового контроля 5. Разделы дисциплины и виды занятий Кол-во аудиторных часов Кол-во Всего Темы учебной дисциплины часов Лабора Практ.

часов Лекции сам.раб тории занят.

Тема 1. Введение: Понятие наноструктурированных композиционных материалов, примеры фазовых переходов (плавление кристаллизация, структурные фазовые переходы, переходы в 3 2 - – магнитоупорядоченное состояние, сверхпроводящий фазовый переход, суперионный переход). особенности фазовых переходов в нанокомпозитах, понятие размерных эффектов.

Тема 2. Фазовый переход плавление кристаллизация в нанокомпозитах:

Фазовый переход плавление кристаллизация в объемных материалах, экспериментальные исследования размерных эффектов на 57 6 24 2 фазовый переход плавление кристаллизация компонент нанокомпозиционных материалов, теория размерных эффектов на плавление и кристаллизацию, роль взаимодействия с матрицей.

Тема 3. Структурные фазовые переходы в нанокомпозитах:

Понятие сегнетоэлектрических, 33 6 12 2 сегнетоэластических, антисегнетоэлектрических Кол-во аудиторных часов Кол-во Всего Темы учебной дисциплины часов Лабора Практ.

часов Лекции сам.раб тории занят.

переходов, переходов в несоразмерную фазу и размытых фазовых переходов, понятие параметра порядка, разложение Ландау, экспериментальные исследования структурных фазовых переходов в нанокомпозитах объемных кристаллах, теоретические модели описания структурных фазовых переходов в наноструктурах, интерпретация экспериментальных исследований на основе имеющихся теоретические моделей.

Тема 4. Суперионный фазовый переход: Понятие суперионного фазового перехода в объемных материалах, экспериментальные исследования изменения ионной проводимости и фазовых переходов 23 5 8 2 в нанокомпозиционных структурах, теоретические модели суперионного перехода в нанокомпозитах. роль поверхностных слоев в нанокомпозитах.

Тема 5. Переход в сверхпроводящее состояние в нанокомпозитах:

42 8 16 2 Низкотемпературная сверхпроводимость в объемных Кол-во аудиторных часов Кол-во Всего Темы учебной дисциплины часов Лабора Практ.

часов Лекции сам.раб тории занят.

металлах и сплавах. размерные эффекты в сверхпроводниках теория. критерий Андерсона для малых частиц. увеличение температуры перехода в сверхпроводящее состояние в низкоразмерных элементах. роль связи между частицами.

экспериментальные исследования сверхпроводимости в системах пониженной размерности и интерпретация их результатов.

сверхпроводимость металлов в пористых матрицах, сверхпроводимость сетки джозефсоновских контактов, полимерные матрицы с ВТСП включениями.

Тема 6. Магнитные фазовые переходы в нанокомпозитах: Понятие ферромагнетиков, антиферромагнетиков, ферритов и состояния спинового стекла, суперпарамагнетизм малых частиц, 16 6 4 2 Флуктуационное размытие фазовых переходов в малых включениях, экспериментальные исследования переходов в наноструктурированных композитах, состояние спинового стекла в малых включениях.

Кол-во аудиторных часов Кол-во Всего Темы учебной дисциплины часов Лабора Практ.

часов Лекции сам.раб тории занят.

ВСЕГО 174 32 64 10 6. Примерный перечень практических (семинарских) занятий и лабораторных работ 6.1. План практических занятий Темы практических занятий Кол. часов РАЗДЕЛ 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАНОКРИСТАЛЛА.

НАНОРАЗМЕРНЫЕ И НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ Свойства наноматериалов, определяемые структурой межблочных границ Типы границ межблочных границ. Дислокационные модели описания структуры границ..

РАЗДЕЛ II. РЕНТГЕНОСТРУКТУРНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ НАНОМАТЕРИАЛОВ Рентгенофазовый анализ.

Работа с базами порошковых рентгенографических данных и кристаллоструктурных данных.

Анализ твердых растворов. Правило Вегарда. Рентгеноструктурный анализ поли- и нанокристаллов. Структурная амплитуда. Правила погасания. Индицирование порошковых рентгенограмм Сравнительные возможности различных методик определения параметров наноструктуры по рентгенографическим данным Принципиальные возможности рентгеновской дифракции, дифракции электронов, электронной микроскопии, атомно-силовой микроскопии, адсорбционных, магнитных и других физико-химических методов в исследовании атомной структуры и наноструктуры Темы практических занятий Кол. часов РАЗДЕЛ III. ПРИМЕРЫ СТРУКТУРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ НАНОМАТЕРИАЛОВ Методы синтеза наноматериалов ВСЕГО 6.2. План лабораторных занятий Кол.

Темы лабораторных работ часов Раздел 1. Изучение методами ультразвуковой спектроскопии плавления и кристаллизации наноструктурированных металлов и органических жидкостей.

Исследование плавления и кристаллизации индия в нанопористой силикатной матрице.

Исследование плавления и кристаллизации галлия в нанопористой силикатной матрице.

Исследование плавления и кристаллизации декана в нанопористой силикатной матрице.

Раздел 2. Изучение методом порошковой дифракции рентгеновских лучей структуры наноструктурированных металлов.

Получение и анализ рентгеновских спектров индия в нанопористой силикатной матрице при комнатной температуре.

Получение рентгеновских спектров в процессе плавления и кристаллизации галлия в нанопористой силикатной матрице.

Раздел 3. Применение методов магнитометрии для изучения фазовых переходов в нанокомпозитах.

Методика измерений статической магнитной восприимчивости. Исследований перехода в сверхпроводящее состояние галлия в наноструктурированном композите.

Кол.

Темы лабораторных работ часов Исследований перехода в сверхпроводящее состояние наноструктурированного композита полимерная матрица-включения высокотемпературных сверхпроводников.

Влияние размерных эффектов на фазовый переход в состояние спинанового стекла в нановключениях стали в керметах.

Раздел 4. Применение методов ядерного магнитного резонанса для изучения фазовых переходов в нанокомпозитах.

Освоение метода ЯМР применительно к твердым телам на базе импульсного спектрометра Avance400.

Изучение методом ЯМР перехода в суперионное состояние наноструктурированного соединения AgI-CuI в составе нанокомпозита.

Изучение методом ЯМР атомной подвижности в расплаве галлия в составе нанокомпозита в процессе кристаллизации галлия.

Изучение методом ЯМР сегнетоэлектрического фазового перехода в наноструктурированном нитрите натрия в составе нанокомпозита.

ВСЕГО 6.3. Примерные темы курсовых работ № темы уч. Темы реферативных работ тем. плана Особенности структуры льда при кристаллизации воды в пористых матрицах.

Гистерезисные явления при плавлении и кристаллизации нановключений в матрице.

Применение уравнения Дебая-Шеррера для определения размеров нановключений в нанокомпозите.

Модель Изинга сегнетоэлектрического фазового перехода для нановключений.

4 Свойства объемного суперионика AgI и нанокомпозитов с № темы уч. Темы реферативных работ тем. плана включениями AgI.

Исследование суперионной проводимости нанокомпозитов методами ЯМР.

5 Сверхпроводимость фотонных кристаллов, заполненных металлами.

Применение сквид-магнетометров для исследования сверхпроводящих нанокомпозитов.

6 Керметы – структура, свойства и применения.

6 Квантовые размерные эффекты в малых металлических частицах.

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. Теоретическая физика, т.V, Статистическая физика. М.: Наука, 1976.

2. А. Брус, Р. Каули. Структурные фазовые переходы. М.: Мир, 1984.

3. Ю.А. Изюмов, В.Н. Сыромятников. Фазовые переходы и симметрия кристаллов. М.: Наука, 1984.

4. Б.А. Струков, А.П. Леванюк. Физические основы сегнетоэлектрических явлений в кристаллах. М.: Наука, 1995.

5. В.В. Шмидт. Введение в физику сверхпроводников. М.: МЦНМО, 2000.

6. А.К. Иванов-Шиц, И.В. Мурин. Ионика твердого тела. СПб.: Из-во СПбГУ, 2000.

7. Петров Ю.И. Физика малых частиц. М., "Наука", 1982.

8. Нагаев Э.Л. Малые металлические частицы. УФН, Т.162, №9, 49-124 (1992).

9. Пирозерский А.Л., Чарная Е.В., Tien Cheng. Влияние геометрии сетки пор на фазовый переход в сегнетоэлектрике, заполняющем пористую матрицу Физика Твердого Тела 49, 2, 327-330 (2007).

МАТЕРИАЛЫ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ Проведение занятий по учебной дисциплине предусматривает наличие на кафедрах соответствующих возможностей для обеспечения требуемого использования электронных и Интернет-ресурсов при самостоятельной подготовке студентов, предусмотренной учебным планом:

1. Электронные пособия для подготовки к проведению лабораторных работ и написанию реферативных работ, включающие статьи, включенные в список дополнительной литературы.

2. Комплекс программных продуктов для подготовки студентами презентаций по темам реферативных работ и для обработки и представления результатов измерений лабораторного практимума (Power Point, Mathcad, Matlab, Origin, Grapher, Microsoft Word).

3. Наличие общей схемы работы с Интернет-ресурсами по заданным темам курса, включающей перечисление электронных адресов электронных библиотек и журнальных сайтов.

8. Материально-техническое обеспечение дисциплины Проведение учебного процесса должно быть обеспечено:

-лекции - различной аппаратурой, помогающей лектору демонстрировать иллюстративный материал;

-лабораторные работы - учебным (научно-учебным) оборудованием в соответствии с программой лабораторных работ, образцами в нанокристаллическом состоянии различной морфологии.

Для обработки результатов измерений и их графического представления, расширения коммуникационных возможностей студенты должны иметь возможность работать в компьютерных классах с соответствующим программным обеспечением и выходом в Интернет.

Примерная программа дисциплины "Фазовые переходы в нанокомпозитах»" составлена в соответствии с требованиями государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования и примерным учебным планом подготовки магистров по направлению подготовки «Нанотехнология» с профилем подготовки «Композитные наноматериалы», в части профессиональных дисциплин.

Приложение 2. Министерство образования и науки Российской Федерации Утверждаю:

«_» 200 г.

Примерная программа дисциплины " Физика квантоворазмерных систем " Рекомендуется для направления подготовки 210600 Нанотехнология профиль подготовки «Композитные наноматериалы»

(квалификация выпускника - магистр техники и технологии) Санкт-Петербург - 1. Цели и задачи дисциплины В последние годы физика, технология и практическое использование систем пониженной размерности развиваются очень быстрыми темпами.

Постоянно появляются все новые типы электронных приборов, основанные на физических явлениях в квантоворазмерных структурах (квантовых ямах, квантовых нитях и квантовых точках).

Дисциплина "Физика квантоворазмерных систем" посвящена изложению основ одного из наиболее современных направлений физики твердого тела и полупроводниковой электроники, связанного с проявлением квантоворазмерных эффектов.

Квантование качественно меняет все основные свойства электронной системы и приводит к появлению принципиально новых эффектов, что может быть использовано при создании новых типов приборов опто- и наноэлектроники. Дисциплина необходима для получения студентами знаний в области физики и технологии низкоразмерных систем, понимании основных свойств системы с пониженной размерностью, использующихся как при физических исследованиях, так и при проектировании и создании устройств на основе низкоразмерных структур. Особое внимание уделяется качественному и количественному сравнению различных эффектов, возникающих в объемных материалах и системах с пониженной размерностью. Знание, полученные в рамках этой дисциплины, являются необходимыми для работы в современных областях физики и технологии полупроводниковых низкоразмерных структур, а также в области создания и эксплуатации приборов и устройств на их основе.

Дисциплина физики квантоворазмерных систем требует предварительной подготовки студентов по таким дисциплинам как физика конденсированного состояния, физика полупроводников, квантовая механика, математика (дифференциальное и интегральное исчисления), технологии микроэлектроника. Знания, полученные в рамках данной дисциплины, необходимы в рамках дальнейшего обучения в рамках дисциплин, связанных с конкретными приборными применениями наноструктур.

2. Примерная программа дисциплины "ФИЗИКА КВАНТОВОРАЗМЕРНЫХ СИСТЕМ " 2.1. Введение.

Краткая характеристика целей и задач курса, его место в учебном процессе и связи с другими курсами, перечень основных разделов курса. Общие представления о квантоворазмерных системах. Основные тенденции развития современной микро- и наноэлектроники. Минимизация размеров рабочих элементов и возникающие при этом проблемы. Области использования квантоворазмерных структур.

РАЗДЕЛ I РАЗМЕРНОЕ КВАНТОВАНИЕ И КВАНТОВОРАЗМЕРНЫЕ СТРУКТУРЫ 2.2. Классические размерные и квантоворазмерные эффекты.

Принцип размерного квантования и особенности энергетического спектра электронов.

Классические размерные и квантоворазмерные эффекты. Принцип размерного квантования. Энергетический спектр электронов в случае понижения размерности системы, принцип квантования энергии. Расчет волновых фуркций и уровней энергии в бесконечной прямоугольной потенциальной яме. Условия наблюдения квантоворазмерных эффектов.

2.3. Основные типы квантоворазмерных структур и используемые для их получения материалы.

Объекты, используемые для наблюдения квантоворазмерных эффектов:

тонкие пленки, МДП-структуры, структуры с одиночным и двойным гетеропереходом, многослойные гетероструктуры, дельта-слои. Особенности энергетических диаграмм используемых структур. Материалы, используемые для получения квантоворазмерных структур, их основные характеристики.

Квантовые нити и квантовые точки, структуры с вертикальным переносом.

Периодические и непериодические сверхрешетки. Понятие двумерного, одномерного и нульмерного электронного газа.

2.4. Методы расчета энергетического спектра носителей заряда в структурах различной размерности.

Решение уравнения Шредингера для электрона, находящегося в потенциальной яме различной формы. Симметричная потенциальная яма со стенками конечной высоты, несимметричная прямоугольная потенциальная яма. Треугольная и экспоненциальная потенциальная ямы. Нахождение условий существования уровней размерного квантования в потенциальных ямах различной формы. Вычисление энергетического спектра периодической сверхрешетки в рамках модели Кронига-Пенни и модели сильной связи.

Понятие о минизонах, их энергетический размер и его зависимость от параметров сверхрешетки.

Метод матриц переноса, его формулировка и удобство применения.

Использование метода матриц переноса для расчета энергетического спектра электронов в несимметричной прямоугольной потенциальной яме, его распространение на случай системы ям произвольной формы. Расчет энергетического спектра периодической сверхрешетки с помощью метода матриц переноса, сравнение результатов со стандартным методом.

РАЗДЕЛ II ТЕХНОЛОГИЯ КВАНТОВОРАЗМЕРНЫХ СТРУКТУР 2.5. Требования к технологии получения квантоворазмерных структур и методы получения двумерных систем.

Требования к подбору веществ и технологии квантоворазмерных структур, трудности при их создании. Непригодность традиционных технологий. Метод молекулярно-лучевой эпитаксии, его основные характеристики и достоинства. Методы контроля свойств выращиваемых структур. Две модели механизма роста структур на основе арсенида галлия.

Легирующие примеси и способы их введения. Газофазная эпитаксия их металлоорганических соединений. Принцип кристаллизации вещества из металлорганических соединений. Скорость роста, используемые газы-носители.

Достоинства и недостатки метода газофазной эпитаксии.

2.6. Методы получения структур с одномерным и нульмерным газом, концепция самоорганизации.

Получение одномерных- и нульмерных структур на базе двумерных структур. Традиционные методы микролитографии, их физические ограничения и недостатки. Методы травления материалов и недостатки в случае изготовления низкоразмерных систем.

Самоорганизация квантовых точек и нитей. Различные режимы роста гетероэпитаксиальных структур. Наноструктуры на фасетированных поверхностях. Вицинальные поверхности. Зависимость свободной энергии поверхности от ее ориентации. Возможные типы структур на фасетированных поверхностях. Упорядоченные массивы трехмерных когерентно-напряженных островков. Островки с дислокациями. Смачивающий слой. Энергия системы и ее различные составляющие. Параметры роста островков на примере арсенида индия. Многослойные массивы трехмерных когерентно-напряженных островков. Периодические структуры плоских доменов. Оптимальный размер доменов. Многослойные структуры. Спинодальный распад твердых растворов полупроводников. Модуляция состава и ширины запрещенной зоны.

Нанотехнологии, использование механо- и хемосинтеза для создания низкоразмерных структур.

РАЗДЕЛ III СВОБОДНЫЕ И СВЯЗАННЫЕ НОСИТЕЛИ В СТРУКТУРАХ С ПОНИЖЕННОЙ РАЗМЕРНОСТЬЮ 2.7. Функция плотности состояний и статистка носителей заряда в ситемах пониженной размерности.

Метод вычисления функции плотности электронных состояний на основе выражения через дельта-функции, особенности его применения для структур различной размерности. Функция плотности электронных состояний в трехмерной, двухмерной, одномерной и нульмерной системах.

Количественное сравнение значений двумерной и трехмерной плотности состояний. Вычисление функции плотности состояний в периодической сверхрешетке, особенности методы расчета.

Статистика свободных носителе заряда в двухмерном электронном газе. Вырожденная и невырожденная статистика, критерий вырождения.

Критерии заполнения одной подзоны размерного квантования.

2.8. Связанные состояния в двумерных струкрурах.

Примесные состояния в двухмерных системах. Расчет энергии связи примесного центра, сравнение ее величины со случаем объемного кристалла.

Особенности зависимости энергии связи от ширины и высоты потенциальной ямы, а также типа используемых в гетероструктурах материалов. Случай квантовых нитей. Экситоны в двумерных системах, энергия связи экситонов, отличие свойств экситонов от случая объемных кристаллов. Влияние электрического поля на энергию связи экситона, управление энергией поглощаемого кванта излучения.

2.9. Изменение свойств системы носителей заряда в двумерных системах.

Экранирование носителей заряда в двухмерных системах, особенности его описания и параметров по сравнению с трехмерным случаем. Контактные явления, образование потенциальных ям и барьеров в приповерхностной области. Эффект поверхностного квантования, методы его математического описания. Двумерный диод Шоттки, зависимость емкости контакта от параметров материала и геометрических параметров образцов. Релаксация зарядов в двумерных системах, отличие от трехмерного кристалла. Пример релаксации сгустка электронов с лоренцовым профилем распределения.

Плазменные колебания в вырожденном двумерном электронном газе. Закон дисперсии двумерных плазмонов.

РАЗДЕЛ IV КИНЕТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ В КВАНТОВОРАЗМЕРНЫХ СИСТЕМАХ 2.10. Проводимость и подвижность в двумерных системах.

Проводимость и подвижность в двумерных системах. Влияние размерности системы на время релаксации и вероятность рассеяния носителей заряда. Матричный элемент вероятности рассеяния. Сравнение значения времени релаксации для трехмерной и двумерной системы.

Различные механизмы рассеяния носителей заряда в двумерных системах и их особенности по сравнению с объемными кристаллами. Рассеяние на ионизованных примесях, фононное рассеяние, сплавное рассеяние, рассеяние на шероховатостях границы раздела. Требования, предъявляемые к низкоразмерным структурам для достижения высоких значений подвижности. Методы повышения значения подвижности в гетероструктурах - модулированное легирование, спейсерный слой. Межуровневое рассеяние.

Зависимость времени релаксации от толщины двумерного слоя. Осцилляции проводимости, вызванные межуровневым рассеянием.

2.11. Перенос носителей в квантовых нитях и системах квантовых ям.

Баллистический перенос носителей. Электронные линзы.

Баллистическая проводимость квантовой нити, значение сопротивления квантовой нити. Зависимость проводимости квантовой нити от напряжения на затворе Шоттки, особенности влияния рассеяния носителей заряда на вид этой зависимости. Эффект кулоновской блокады, условия его наблюдения и их отличие от условий наблюдения квантоворазмерных эффектов.

Вертикальный перенос в системе квантовых ям. Полевая ионизация одиночной квантовой ямы. Резонансное туннелирование. Вольт-амперные характеристики сверхрешеток.

РАЗДЕЛ V ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КВАНТОВЫХ ЯМ 2.12. Оптическое поглощение в квантовых ямах Межзонное поглощение в квантовых ямах. Вид спектра поглощения.



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.