Высокие технологии и наноматериалы

Описание: Курс охватывает современные научные и инженерные разработки в области материалов и технологий, ориентированных на создание и применение материалов на наномасштабах и в высокотехнологичных секторах. Курс по высоким технологиям и наноматериалам ориентирован на обучение студентов и специалистов в области современных материаловедческих и инженерных технологий, включая актуальные темы и вызовы, связанные с использованием наноматериалов в различных промышленных и научных приложениях.

Количество кредитов: 5

Пререквизиты:

• Физика конденсированного состояния
• Физика конденсированного состояния

Трудоемкость дисциплины:

Компонент: Компонент по выбору

Цикл: Базовые дисциплины

Цель

• Целью изучения дисциплины «Наноматериалы и нанотехнологии» является изучение основных классов наноматериалов и нанотехнологий, применяемых при изготовлении устройств фотоники и оптоинформатики и освоении дисциплинарных компетенций.

Задача

• - дать студентам современные представления о видах наноматериалов, о структуре и свойствах наноматериалов, дать представление о базовых моментах формирования, получения и исследования наноструктурированных материалов и покрытий, о влиянии структуры на физико-механические свойства наноструктурированных материалов и покрытий; - показать возможности применения наноструктурированных материалов, покрытий в технике; - научить студентов решать задачи по определению характеристик наноматериалов, исследование морфологии, структуры наноматериалов с помощью современных приборов.

Результат обучения: знание и понимание

• - представления о видах наноматериалов; - представления о структуре и свойствах наноматериалов; - методам получения нанокристаллических, нанокомпозиционных материалов и покрытий; - методы исследования наноматериалов - представления о влиянии структуры на физико-механические свойства наноструктурированных материалов и покрытий.

Результат обучения: применение знаний и пониманий

• - анализировать сведения о современных нанотехнологиях; - правильно соотносить содержание конкретных задач с общими вопросами нанонауки, применять общие законы нанонауки; - пользоваться основными физическими приборами, обрабатывать, анализировать и оценивать полученные результаты; - использовать при работе справочную и учебную литературу, находить другие необходимые источники информации и работать с ними.

Результат обучения: формирование суждений

• культурой мышления, способность к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей еѐ достижения; умением логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь.

Результат обучения: коммуникативные способности

• приобретать с помощью информационных технологий и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе, в новых областях знаний.

Результат обучения: навыки обучения или способности к учебе

• способностью применять современные методики и технологии организации и реализации образовательного процесса на различных образовательных ступенях в различных образовательных учреждениях.

Методы преподавания

При проведении учебных занятий предусматривается использование следующих образовательных технологий: - интерактивная лекция (применение следующих активных форм обучения: ведомая (управляемая) дискуссия или беседа; модерация; демонстрация слайдов или учебных фильмов; мозговой штурм; мотивационная речь); - построение сценариев развития различных ситуаций на основе заданных условий; - информационно-коммуникационная (например, занятия в компьютерном классе с использованием профессиональных пакетов прикладных программ); - поисково-исследовательская (самостоятельная исследовательская деятельность студентов в процессе обучения); - решение учебных задач.

Оценка знаний обучающегося

Преподаватель проводит все виды работ текущего контроля и выводит соответствующую оценку текущей успеваемости обучающихся два раза в академический период. По результатам текущего контроля формируется рейтинг 1 и 2. Учебные достижения обучающегося оцениваются по 100-балльной шкале, итоговая оценка Р1 и Р2 выводится как средняя арифметическая из оценок текущей успеваемости. Оценка работы обучающегося в академическом периоде осуществляется преподавателем в соответствии с графиком сдачи заданий по дисциплине. Система контроля может сочетать письменные и устные, групповые и индивидуальные формы.

Политика оценивания результатов обучения по видам работ

Форма оценки

Итоговая оценка знаний обучающего по дисциплине осуществляется по 100 балльной системе и включает:

• 40% результата, полученного на экзамене;
• 60% результатов текущей успеваемости.

Формула подсчета итоговой оценки:

 

где, Р₁, Р₂ – цифровые эквиваленты оценок первого, второго рейтингов соответственно; Э – цифровой эквивалент оценки на экзамене.

Итоговая буквенная оценка и ее цифровой эквивалент в баллах:

Буквенная система оценки учебных достижений обучающихся, соответствующая цифровому эквиваленту по четырехбалльной системе:

Темы лекционных занятий

• Нанокластеры и их классификация
• Углеродные нанокластеры, наноструктуры и наноматериалы
• Объёмные наноструктурированные материалы
• Электрические и магнитные свойства наносистем и наноматериалов
• Биологические наноструктуры
• Нанотехнологии
• Методы измерения, исследования и формирования наноструктур
• Зондовые технологии
• Применение АСМ в нанотехнологиях
• Методы исследований и измерений наноструктур
• Применения наноматериалов и нанотехнологий
• Оптические волокна с фотонно-кристаллической структурой
• Периодические доменные структуры (ПДС) в сегнетоэлектрических кристаллах
• Наномашины и наноприборы
• Материалы и технологии будущего: «Умные» материалы, Бионические и самособирающиеся материалы, «Умные» материалы

Основная литература

• 1. Нанотехнологии в ближайшем десятилетии. Прогноз направления исследований / под. ред. Роко М.К., Вильямса Р.С., Аливисатоса П.; пер. с англ. под ред. Андриевского Р.А .-М.:Мир, 2002. – 292 с. 2. Азаренков Н.А., Береснев В.М., Погребняк А.Д. Наноматериалы, нанопокрытия, нанотехнологии /Учебное пособие.-Х.: ХНУ имени В.Н. Каразина, 2008. 3. Андриевский Р.А., Рагуля А.В. Наноструктурные материалы.-М.: Асаdema-2005. - 164 c. 4. Гусев А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. – М.: Физматлит, 2005. - 416 с. 5. Практические вопросы испытания металлов перевод с немецкого под редакцией О.П. Елютина // М.: Металлургия, 1979. – 280 с. 6. Утяшев Ф.З. Современные методы интенсивной пластической деформации. Уфа: УГАТУ, 2008. - 313 с.

Дополнительная литература

• 1. Пул-мл Ч., Оуэнс Ф. Нанотехнологии изд. 5-е, М.:Техносфера,2010.-336 с. 2. Суздалев И.П. Нанотехнология: Физико-химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов Изд2-е –М.: «Либроком» 2009.-592 с. 3. Игнатов А.Н.Оптоэлектроника и нанофотоника. СПб.:Из-во «Лань»,2011.- 544с. 4. Мартинес-Дуарт Дж. М. и др нанотехнологии для микро- и оптоэлектроники М.:Техносфера, 2009.-368с. 5. Рыжонков Д.И.,.Лёвина В.В., Дзидзигури Э.Л. Наноматериалы. М.: БИНОМ. Лаборатор. знаний.2010.-365 с. 6. Лозовский В.Н., Константинова Г.С., Лозовский С.В., Нанотехнология в электронике, 2-е изд.. СПб.: Лань, 2008.-336 с. 7. Нанотехнологии в электронике, под редакцией Ю.А. Чаплыгина .М.: Москва Техносфера. 2005.-448.с.; Гл. 8. Фотоника волноводных наноразмерных структур. Ю.Н. Кортишко, В.А.Федоров, С.М. Кострицкий. 8. Болл Ф. «Материалы будущего» в книге «Нанонаука и нанотехнологии» Энциклопедия систем и жизнеобеспечения, Сборник, М.: Техносфера. 2009-991с. М. 2009-1000с.