Рабочая программа для студентов направления 011200. 68 Физика магистерская программа «Физика наноструктур и наносистем»

Скачать 319.17 Kb.

Название	Рабочая программа для студентов направления 011200. 68 Физика магистерская программа «Физика наноструктур и наносистем»
страница	3/3
Дата публикации	29.10.2014
Размер	319.17 Kb.
Тип	Рабочая программа

100-bal.ru > Право > Рабочая программа

1 2 3

Тема 1. Особенности структурного состояния нанокристаллических материалов. Представляются общие сведения о наноразмерных структурах. Дается классификация наноразмерных структур по топологии. Рассматриваются особенности механических, термодинамических, магнитных и электрических свойств наноструктур.

Тема 2. Методы получения наноструктур. Применение наноматериалов для создания элементов приборных устройств. Исследование наноматериалов с помощью сканирующей зондовой микроскопии. Рассматриваются методы получения наноструктур: электронолитография, эпитаксиальные методы, самоформирование и синтез в матрицах и шаблонах, зондовые методы и вакуумные методы формирования тонких пленок. Дается информация о применении конструкционных наноматериалов для создания приборных устройств. Приводятся основные теоретические положения о методах сканирующей зондовой микроскопии.

Тема 3. Пористые и аморфные наноматериалы. Даются определения свободного объема, пористости и приводятся морфологические характеристики пор. Рассматриваются структура аморфных металлических систем, модели аморфных тел и поликластерная модель. Изучаются механические, электрические и магнитные свойства аморфных металлических систем. Рассматриваются аморфные полупроводниковые наноматериалы.

Тема 4.. Фуллерены, фуллериты и нанотрубки. Приводится схема образования фуллеренов – четвертой аллотропной формы углерода. Рассматриваются природные фуллерены и получение композитных нанопленок на основе фуллереновой матрицы методом вакуумного термического напыления. Даются уникальные структурные свойства кремниевых нанотрубок и их применение.

Тема 5. Нанокомпозиционные материалы. Нанополимерные композиты. Металлосодержащие полимеры. Изучаются физико-механические и теплофизические свойства нанокомпозитов, полученных в виде нанокристаллических покрытий. Рассматривается метод синтеза металлосодержащих полимеров для создания магнитных систем с высокой плотностью записи и хранения информации. Описываются наногетерогенные композиционные материалы и области их применения.

Тема 6. Структура и свойства нанокристаллических пленок и покрытий. Рассматриваются особенности и условия формирования наноструктурных пленок и покрытий, а также влияние ионной бомбардировки на качество создаваемого материала. Изучается процесс смешивания элемента с основным материалом.

Тема 7. Нанокомпозитные покрытия. Многослойные покрытия с наноструктурой. Нанокристалические покрытия с высокой твердостью. Рассматриваются основные механизмы, ответственные за повышение твердости. Дается классификация нанокомпозитных покрытий по твердости, фазам и согласно размерности фаз. Изучаются механические свойства нанокристаллических покрытий и влияние температуры на эти свойства, а также изучаются термическая стойкость и окисление покрытий. Рассматриваются сверрешетчатые нанокомпозиты.

Тема 8. Специальные конструкционные наноматериалы. Рассматривается создание антикорозионных и термобарьерных приповерхностных нанослоев конструкционных материалов. Дается принцип действия и технология изготовления нанофлюидных чипов и биочипов, предназначенных для аналитических приборов. Дается назначение и технология изготовления светодиодов и сверхтонких углеродных и металлических фольг.

Тема 9. Применение конструкционных наноматериалов в технике. Нанокристалические покрытия в промышленности. Рассматриваются области применения микро- и наноразмерных структур, созданных с помощью сфокусированных пучков заряженных частиц. Даются потенциальные возможности применения углеродных нанотрубок. Рассматриватся био-нанотехнологии, искусственные материалы и нанофильтрование как новый способ очистки питьевой воды.

Планы практических занятий.

Тема 1. Изложение классификации наноразмерных структур по топологии. Определение особенности механических, термодинамических, магнитных и электрических свойств наноструктур. Обсуждение повышенной прочности, особенности структуры межзеренных границ и термодинамических особенностей нанокристаллических материалов. Расчет электросопротивления наноматериалов. Определение особенностей наноферромагнетиков (2 часа).

Тема 2. Сравнение электронолитографии с классической оптической и рентгеновской литографией. Обсуждение методов получения наноматериалов, в том числе зондовых методов и вакуумных методов формирования тонких пленок. Обсуждение применения наноматериалов для создания элементов приборных устройств: в системах преобразования солнечной энергии, криотехники, нанополупроводников и гетероструктур (2 часа).

Тема 3. Обсуждение типов нанопористых материалов и основных способов получения аморфных сплавов. Определение цеолитов и области их применения. Анализ механических, электрических и магнитных свойств аморфных металлических систем. Обсуждение аморфных полупроводниковых наноматериалов (2 часа).

Тема 4. Обсуждение уникальных свойств и использования фуллеренов в атомно-силовой зондовой микроскопии для измерения твердости алмазов, создания с помощью легированных фуллеренов сверхпроводников и ферромагнетиков. Обсуждение уникальных структурных свойств кремниевых нанотрубок и их применения (2 часа).

Тема 5. Обсуждение физико-механических и теплофизических свойств нанокомпозитов, полученных в виде нанокристаллических покрытий. Анализ свойств металлосодержащих полимеров, используемых для создания магнитных систем с высокой плотностью записи и хранения информации. Анализ свойств наногетерогенных композиционных материалов, используемых в полупроводниковых системах (2 часа).

Тема 6. Анализ особенностей и условий формирования наноструктурных пленок и покрытий. Оценка влияния величины энергии осаждаемых ионов в ионно-плазменных методах. Обсуждение механизмов управления формированием нанокристаллических покрытий (2 часа).

Тема 7. Анализ основных механизмов, ответственных за повышение твердости нанокомпозитов. Обсуждение классификации нанокомпозитных покрытий по твердости, фазам и согласно размерности фаз. Изучение влияния структуры покрытий на термические свойства и окисление покрытий (2 часа).

Тема 8. Обсуждение условий легирования поверхности конструкционных металлов ионами элементов из группы керамик для создания антикорозионных и термобарьерных приповерхностных нанослоев. Сравнение технологии травления кварцевого стекла ионным пучком с классическим химическим травлением при изготовлении нанофлюидных чипов и биочипов, предназначенных для аналитических приборов. Анализ условий легирования ионов кремния в матрицу оксида кремния при изготовлении светодиодов. Обсуждение технологии получения сверхтонких углеродных и металлических фольг методом отделения нанесенных пленок (2 часа).

Тема 9. Обсуждение основных направлений применения нанокрсталлических материалов в промышленности, примеров применения наноструктур в приборостроении и в биотехнологии, возможности применения углеродных нанотрубок. Анализ особенносте применения наноразмерных структур, созданных с помощью пучков заряженных частиц. Обсуждение возможностей создания искусственных материалов и нанофильтрования как нового способа очистки питьевой воды (2 часа).

Учебно - методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.

Примерные вопросы на экзамен

С чем связана повышенная прочность нанокристаллических материалов.
Какова особенность структуры межзерных границ нанокристаллического материала.
Какова доля нанокристаллического вещества, приходящегося на межзеренные границы.
Приведите формулы, описывающие зависимости общей доли поверхностей раздела, долей межзеренных границ, а также тройных стыков от размеров кристаллов.
Каковы термодинамические особенности наноструктур.
Как можно рассчитать электросопротивление наноматериалов.
Определите особенности наноферромагнетиков.
Чем заменяется ферромагнетизм при переходе к нанометровым размерам.
Определите понятие суперпарамагнетизм.
Какова зависимость коэрцитивной силы наноферромагнетиков от размеров частиц.
Перечислите типы нанопористых материалов.
Чем характеризуется пористость.
Что такое цеолиты и где они применяются.
Дайте определение аморфного состояния твердого тела.
Что такое близкий и дальний порядок в твердом теле.
Назовите основное отличие понятий «аморфное состояние» и «стеклообразное состояние».
Назовите основные способы получения аморфных сплавов.
В чем заключается основное отличие зонной структуры аморфного полупроводника от его кристаллического аналога.
Что такое фуллерен.
Что такое фулериты.
Что такое нанокомпазиционный наноматериал.
В чем заключается отличие металлического нанокомпозита от полимерного.
Какие существуют типы нанокомпозитов.
Как изменяются магнитные свойства полимерных композитов.
Приведите примеры формирования металлополимерных нанокомпозитов.
В каких условиях формируются нанокристаллические пленки.
Определите роль энергии осаждаемых ионов в ионно-плазменных методах.
Назовите механизмы управления формированием нанокристаллических покрытий.
Что такое нанокомпозитные покрытия.
Какие существуют группы нанокомпозитных покрытий и как они классифицируются.
С чем связано повышение твердости в нанокомпозитных покрытиях.
Как влияет структура покрытий на термические свойства.
Что собой представляет антикоррозионный приповерхностный нанослой конструкционного материала.
Что собой представляет термобарьерный приповерхностный нанослой конструкционного материала.
В чем состоит технология изготовления нанофлюидного чипа и где он применяется.
Что такое биочип и где он применяется.
Как получают сверхтонкие металлические и углеродные фольги и где они применяются.
Назовите основные направления применения нанокрсталлических материалов в промышленности.
Приведите примеры применения наноструктур в приборостроении.
Назовите особенности применения наноразмерных структур, созданных с помощью пучков заряженных частиц.
Назовите возможности применения углеродных нанотрубок.
Приведите примеры применения наноструктур в биотехнологии.

Образовательные технологии.

В соответствии с требованиями ФГОС при реализации различных видов учебной работы в процессе изучения дисциплины «Плазменные эмиссионные системы» предусматривается использование в учебном процессе следующих активных и интерактивных форм проведения занятий:

лекции;
практические занятия;
работа в малых группах.

Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины.

Основная литература:

Рамбиди, Н.Г. Структура и свойства наноразмерных образований: реалии сегодняшнейнанотехнологии/ Н. Г. Рамбиди. - Долгопрудный: Интеллект, 2011. - 376 с.
Удовиченко С.Ю. Пучково-плазменные технологии для модификации конструкционных материалов и создания наноматериалов.Учебное пособие. – С.Пб.: ГУАП, 2009, 100 с.
Научные основы нанотехнологий и новые приборы: учеб. - моногр./ ред. Р. Келсалл, А. Хэмли, М. Геогеган ; пер. с англ. А. Д. Калашников. - Долгопрудный: Интеллект, 2011. - 528 с.
Неволин, В.К. Квантовая физика и нанотехнологии = Quantum Physics and Nanotechnology/ В. К. Неволин. - Москва: Техносфера, 2011. - 128 с.

Дополнительная литература:

Валиев Р.З., Александров И.В. Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией – М.: Логос, 2000, 272 с.
Андриевский Р.А., Рагуля А.В. Наноструктурные материалы. – М.: Академия, 2005, 164 с.
Рамбиди, Н.Г. Структура и свойства наноразмерных образований: реалии сегодняшнейнанотехнологии/ Н. Г. Рамбиди. - Долгопрудный: Интеллект, 2011. - 376 с.
Рыжонков, Дмитрий Иванович. Наноматериалы: учеб. пособие/ Д. И. Рыжонков, В. В. Левина, Э. Л. Дзидзигури. - Москва: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008.
Брандон Д., Каплан У. Микроструктура материалов. Методы исследования и контроля. М., 2006

Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля).

Лекционная аудитория с мультимедийным оборудованием.

Карта компетенций

Код компетенции	Формулировка компетенции*	Результаты обучения в целом**	Результаты обучения по уровням освоения материала			Виды занятий (лекции, практические, семинарские, лабораторные)	Оценочные средства (тесты, творческие работы, проекты и др.)
Код компетенции	Формулировка компетенции*	Результаты обучения в целом**	минимальный	базовый	повышенный
ОК-1	Способность демонстрировать углубленные знания в области математики и естественных наук.	Знает: методологию естественно-научной и гуманитарной культуры	основные понятия развития личности и ее совершенствования (например, личность, культура, интеллект, уровень и др.)	основные методы и приемы самообразования способствующие совершенствованию личности	методологию естественно-научной и гуманитарной культуры	Лекции, практические, семинарские занятия	выступления на семинарах
		Умеет: использовать свой кругозор, культурный потенциал для того чтобы добиться нравственного и физического совершенствования своей личности	использовать кругозор для развития и формирования собственных способностей	использовать свой кругозор, культурный потенциал для того чтобы добиться нравственного и физического совершенствования своей личности	вести межкультурный диалог с представителями других культур, религий, социумов
		Владеет: методикой дискуссии, научных споров и презентаций	правильным научным разговорным языком	методикой дискуссии, научных споров и презентаций	техникой избегания конфликтов, дипломатическими приемами
ПК-1	способностью свободно владеть фундаментальными разделами физики, необходимыми для решения научно-исследовательских задач (в соответствии со своей магистерской программой)	Знает: устройство и принцип действия этого оборудования	основные методы исследования наноматериалов	современное диагностическое оборудование	устройство и принцип действия этого оборудования	Лекции, практические, семинарские занятия	Контрольные вопросы
		Умеет: проводить исследования наноматериалов	самостоятельно выбирать адекватный метод исследования объекта	самостоятельно выбирать методику эксперимента и соответствующее аналитическое оборудование	проводить исследования наноматериалов
		Владеет: методиками эксперимента	методами электронной и зондовой спектроскопии	методиками эксперимента	способностью анализировать полученные изображения (спектры)
ПК-2	Способность использовать знания современных проблем физики, новейших достижений физики в своей научно-исследовательской деятельности.	Знает: технику безопасности при эксплуатации аналитического оборудования	условия эксплуатации аналитического оборудования	этапы разработки аналитического оборудования	технику безопасности при эксплуатации аналитического оборудования	Лекции, практические, семинарские занятия	выступления на семинарах
		Умеет: оценивать научные и технические решения в условиях модернизации	проводить наладку и испытания аналитического оборудования	эксплуатировать наукоемкое технологическое и аналитическое оборудование в безаварийном режиме	оценивать научные и технические решения в условиях модернизации промышленности на основе высоких технологий
		Владеет: навыками безаварийной эксплуатации аналитического оборудования	способностью разрабатывать аналитическое оборудование	навыками проводить наладку и испытания аналитического оборудования	навыками безаварийной эксплуатации аналитического оборудования
ПК-6	способностью свободно владеть разделами физики, необходимыми для решения научно-инновационных задач (в соответствии с профилем подготовки)	Знает: новейшие и перспективные образцы аналитического оборудования	новейшие достижения ученых в области создания и исследования наноматериалов	этапы разработки современного аналитического оборудования	новейшие и перспективные образцы аналитического оборудования	Лекции, практические, семинарские занятия	выступления на семинарах
		Умеет: обрабатывать полученные данные, представлять итоги проделанной работы в виде отчетов, рефератов, статей	ориентироваться в современных проблемах по исследованию наноматериалов	формулировать и решать задачи, возникающие в ходе научно-исследовательской деятельности	разрабатывать новые методы, исходя из задач конкретного исследования, обрабатывать полученные данные, представлять итоги проделанной работы в виде отчетов, рефератов, статей
		Владеет: методами системного анализа объектов технической физики	системным представлением об инновационных процессах ; навыками постановки научно-исследователь-ской задачи	методологией научного исследования и научного поиска; методами выделения аналогий физических явлений	методами системного анализа объектов технической физики
ПК-7	способностью свободно владеть профессиональными знаниями для анализа и синтеза физической информации (в соответствии с профилем подготовки)	Знает: области применения конструкционных наноматериалов	Основные виды конструкционных наноматериалов; особенности их механических, термодинамических, магнитных и электрических свойств	Типы пористых и аморфных конструкционных наноматериалов; типы нанокомпозитов и группы нанокомпозитных покрытий и как они классифицируются	условия формирования металлополимерных нанокомпозитов и нанокристаллических пленок и покрытий; технологию изготовления нанофлюидных чипов и биочипов, сверхтонких углеродных и металлических фольг; области применения конструкционных наноматериалов	Лекции, практические, семинарские занятия	выступления на семинарах
		Умеет: применять конструкционные наноматериалы в зависимости от их назначения.	рассчитывать электросопротивление наноматериалов; определять зависимость коэрцетивной силы наноферомагнетиков от размера частиц;	определять прочность нанокристалических наноматериалов; отличать металлический нанокомпозит от полимерного.	определять влияние структуры покрытий на термические свойства; применять конструкционные наноматериалы в зависимости от их назначения.
		Владеет: методами и способами получения аморфных и пористых наноматериалов, фулеренов и нанотрубок, нанофлюидных чипов и биочипов	методами и способами получения аморфных и пористых наноматериалов	методами и способами получения фулеренов и нанотрубок, нанофлюидных чипов и биочипов, сверхтонких углеродных пленок	методами и способами получения аморфных и пористых наноматериалов, фулеренов и нанотрубок, нанофлюидных чипов и биочипов, сверхтонких углеродных пленок, нанокомпозитов и нанокристаллических пленок и покрытий;

1 2 3

	Физика Магистерская программа 011200 07. 68 – "Физика наносистем и наноэлектроника" Области профессиональной деятельности: являются все виды наблюдающихся в природе физических явлений, процессов и структур, в том...		Рабочая программа для студентов направления 011200. 68 «Физика» Степанов Сергей Викторович Подземная гидродинамика и теплофизика. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления...
	Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями фгос впо... Физика. Магистерская программа «Техническая физика в нефтегазовых технологиях», «Физика наноструктур и наносистем»		Пояснительная записка рабочая программа дисциплины «Иностранный язык... «Физика», магистерские программы «Техническая физика в нефтегазовых технологиях», «Физика наноструктур и наносистем»
	Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов направления... Рабочая программа для студентов направления 011200. 68 "Физика" магистерские программы "Физика нефтяного и газового пластов"		Рабочая программа для студентов направления 011200. 62 "Физика" профиль «Фундаментальная физика»
	Рабочая программа для студентов направления 011200. 62 "Физика" профиль «Фундаментальная физика»		Рабочая программа для студентов направления 011200. 62 «Физика»
	Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов направления... «Техническая физика», магистерская программа «Теплофизика в нефтегазовых и строительных технологиях»		Рабочая программа дисциплины Компьютерные технологии в науке и производстве... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
	Рабочая программа для студентов направления 223200. 68 «Техническая физика» Степанов Сергей Викторович Подземная гидродинамика и теплофизика. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления...		Методические указания по самостоятельной работе красноярск Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению 011200. 68 «Физика», магистерская программа 011200....
	Министерство экономического ...		Номинация Аспирант ...
	Правительство Российской Федерации ...		Тестирование по теме «Информация» ...

Рабочая программа для студентов направления 011200. 68 Физика магистерская программа «Физика наноструктур и наносистем»

Похожие: