Фундаментальные основы нанотехнологий: 2. физика наносистем и наноустройства
Страница 1

Дистанционные образовательные курсы являются современной формой эффективного дополнительного образования и повышения квалификации в области подготовки специалистов для развития перспективных технологий получения функциональных и материалов и наноматериалов. Это одна из развивающихся во всем мире перспективных форм современного образования. Особенно актуальна подобная форма получения знаний в такой междисциплинарной области, как наноматериалы и нанотехнологии. Преимуществами дистанционных курсов является их доступность, гибкость в построении образовательных маршрутов, улучшение эффективности и оперативности процесса взаимодействия со слушателями, экономическая эффективность по сравнению с очной формой, которая, тем не менее, может гармонично сочетаться с дистанционной подготовкой. В области фундаментальных основ нанохимии и наноматериалов подготовлены видеоматериалы Научно-образовательного Центра МГУ по нанотехнологиям:

  • Особенности физических взаимодействий на наноуровне (Профессор А.Н. Образцов). Особенности физических взаимодействий на наномасштабах. Роль объема и поверхности в физических свойствах наноразмерных объектов. Механика нанообъектов. Механические колебания и резонансы в наноразмерных системах. Сила трения. Кулоновское взаимодействие. Оптика нанообъектов. Соотношение длины волны света и размеров наночастиц. Различия в распространении света в однородных и наноструктурированных средах. Магнетизм нанообъектов.
  • Квантовая механика наносистем (Профессор В.Ю. Тимошенко). Квантовая механика наносистем. Квантоворазмерные эффекты в нанообъектах. Квазичастицы в твердом теле и в наноструктурированных материалах. Квантовые точки. Нитевидные кристаллы, волокна, нанотрубки, тонкие пленки и гетероструктуры. Квантовые эффекты в наноструктурах в магнитном поле. Электропроводимость нанообъектов. Понятие баллистической проводимости. Одноэлектронное туннелирование и кулоновская блокада. Оптические свойства квантовых точек. Спинтроника нанообъектов.
  • Моделирование в области нанотехнологий (Профессор П.Г. Халатур). Компьютерное моделирование наноструктур и наносистем. Микроскопические и мезоскопические методы моделирования (Монте-Карло и молекулярная динамика, диссипативная динамика частиц, теоретико-полевые методы, методы конечных элементов и перидинамика). Сопряжение различных пространственных и временных масштабов. Молекулярное конструирование. Компьютерная визуализация нанообъектов. Возможности численного эксперимента. Примеры молекулярного моделирования наноструктур, молекулярных переключателей, белков, биомембран, ионных каналов, молекулярных машин.
  • Методы исследования и диагностика наносистем (Профессор В.И. Панов). Методы исследования и диагностика нанообъектов и наносистем. Электронная растровая и просвечивающая микроскопия. Электронная томография. Электронная спектроскопия. Дифракционные методы исследования. Оптические и нелинейно-оптические методы диагностики. Особенности конфокальной микроскопии. Сканирующая зондовая микроскопия: Силовая микроскопия. Спектроскопия атомных силовых взаимодействий. Туннельная микроскопия и спектроскопия. Оптическая микроскопия и поляриметрия ближнего поля. Применение сканирующей зондовой микроскопии в нанотехнологиях.
  • Микро/нанофлюидика (Профессор О.И. Виноградова). Капиллярность и смачивание в наносистемах. Поверхностная энергия и поверхностное натяжение. Капли на твёрдой и жидкой поверхности. Полное и неполное смачивание. Поверхностные (электростатические и молекулярные) и капиллярные силы. Гистерезис угла смачивания: роль химической неоднородности и шероховатости. Супергидрофобные поверхности. Фрактальные и упорядоченные текстуры. Эластокапиллярность. Динамика смачивания и растекания. Проблемы течения, перемешивания и сепарации в малых каналах и устройствах для микро- и нанофлюидики. Цифровая микрофлюидика, электрокинетика, анизотропные и супергидрофобные текстуры, как примеры решения проблем микро- и нанофлюидики. Приложения: самоочистка и водозащита, струйная печать, «lab-on-a-chip», ДНК-чипы, биомедицина, топливные элементы.
  • Физика наноустройств (наноэлектроника, МЭМС, сенсоры) (Профессор А.Н. Образцов). Физика наноустройств. Методы создания наноустройств. Механические и электромеханические микро и наноустройства. Сенсорные элементы микро- и нано-системной техники. Сенсоры температуры на основе термопар. Сенсоры угловых скоростей. Сенсоры магнитного поля. Микро- и нано-насосы. Интегральные микрозеркала. Интегральные микромеханические ключи. Интегральные микро- и нано-двигатели. Физические принципы работы основных элементов микро- и наноэлектроники. Закон Мура. Одноэлектронные приборы. Одноэлектронный транзистор. Одноэлектронные элементы цифровых схем.
  • Физика наноустройств (устройства оптоэлектроники и наноэлектроники) (Профессор В.Ю. Тимошенко). Физика наноустройств. Устройства оптоэлектроники и наноэлектроники. Светодиоды и лазеры на двойных гетероструктурах. Фотоприемники на квантовых ямах. Лавинные фотодиоды на системе квантовых ям. Устройства и приборы нанофотоники. Фотонные кристаллы. Искусственные опалы. Волоконная оптика. Оптические переключатели и фильтры. Перспективы создания фотонных интегральных схем, устройств хранения и обработки информации. Магнитные наноустройства для записи и хранения информации. Наносенсоры: полупроводниковые, пьезоэлектрические, пироэлектрические, на поверхностных акустических волнах, фотоакустические.
  • Углеродные наноматериалы и наноструктуры в лазерных технологиях (член-корреспондент РАН, профессор В.И. Конов). На примере различных углеродных материалов (нано-, поли- и монокристаллический алмаз, алмазоподобные пленки аморфного углерода) демонстрируется возможность использования лазерных технологий как для их синтеза, так и для создания наноструктур на поверхности или в объеме облучаемых образцов. С другой стороны, показано, что углеродные наноматериалы могут найти применение в качестве оптических элементов лазерных систем. Характерным примером этого является применение одностенных углеродных нанотрубок и материалов на их основе в качестве новых и высокоэффективных нелинейных оптических элементов, которые позволяют генерировать ультракороткие лазерные импульсы, необходимые для реализации значительной части лазерных нанотехнологий и многих других задач.

Другие статьи из раздела

Сбываются прогнозы Goldmen Sachs

После первых торгов акции многих европейских химических компаний упали в цене. Более всего пострадали акции группы BASF. Перед этим фирма Goldman Sachs, занимающаяся торговлей ценными бумагами, скорректировала прогнозы, связанные с...


Интервью с министром образования и науки РФ Дмитрием Ливановым

Дмитрий Ливанов в ходе интервью рассказал о финансовом кризисе, проблемах РАН, «Диссернете» и вступлении в ЦЕРН и ESO


Образование компании Sumitomo Mitsui Polyolefin откладывается

Недавно компании Mitsui Chemicals и Sumitomo Chemical объявили о том, что 1 октября 2001 года произойдет объединение их полиолефиновых производств. В течение долгого времени компании вели дебаты с Торговой Комиссией...