МЕТОДИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ

 

Методическая разработка «Преподавание нанохимии и нанотехнологий

в школе»

(автор – А.А.Дроздов)

В последние годы на школьников обрушивается колоссальный поток информации, 

связанный  с  созданием  материалов,  устройств,  бытовых  предметов,  в  названиях  или  в 

описаниях  к  которым  присутствует  приставка  «нано».  Речь  идет  о  нанороботах, 

нанотермометре,  нановесах,  нанолифте,  нанодвигателях,  нановыключателях,  нановолокнах и о многом другом. Учитель средней школы должен быть готов не только  отвечать  на  неизбежно  возникающие  у  школьников  вопросы,  но  и  уметь  связанно,  систематически  излагать  материал,  выступать  в  качестве  «фильтра»,  отделяющего  реальные  достижения  науки  от  домыслов  журналистов.  Заметим  сразу,  что  время  «классических» наук проходит. Все более мощными и более востребованными становятся  «межпредметные» направления, науки, возникающие на стыке традиционных областей. К  числу таких дисциплин и относится «нанонаука», наука о веществах, состоящих из частиц  размером  от  1  до  100  нм,  о  и  материалах,  которые  создают  с  использованием  таких  веществ. Наука имеет как фундаментальные, так и практические цели. Именно последние  наиболее  важны  для  экономики  и  определяют  финансирование  науки.  Практический  выход  нанонаука  находит  в  нанотехнологии,  то  есть  в  разработке  методов  создания  наноматериалов и молекулярных наноустройств.    Выпускники  средней  школы  независимо  от  того  профиля,  на  котором  они  специализируются,  должны  иметь  представление  о  нанонауке  и  нанотехнологии  как  межпредметных естественнонаучных дисциплинах. Большое внимание, уделяемое им в  печати  и  в  Интернетресурсах,  позволяет  активно  обращаться  к  использованию  компьютерных  и  Интернеттехнологий  обучения,  в  том  числе  дистанционных.  В  отечественном  образовании  традиционно  сложилась  предметная  схема  обучения,  которая  за  десятилетия  доказала  свою  эффективность.  Однако  бурное  развитие  межпредметных  дисциплин,  особенно  заметное  в  последние  годы,  стало  создавать  противоречия  внутри  традиционной  предметной  схемы.  Ее  удается  преодолеть  лишь  в  непрофильных классах, где весь естественнонаучный цикл представлен единым блоком  «Естествознание».  При  планировании  такого  блока  необходимо  выделить  нанонауку  и  нанотехнологии  в  отдельный  раздел,  демонстрирующий  горизонтальные  связи  между  различными разделами курса. Однако малый объем часов, отводимых на преподавание  естествознания крайне ограничивает знакомство школьников с наномиром. В то же время  в  классах  естественнонаучного  профиля  нанонауке,  как  и  другим  дисциплинам,  находящимся  на  стыке  традиционных  наук,  вообще  пока  не  нашлось  своего  отдельного  места.  В  связи  с  этим  межпредметные  дисциплины  приходится  преподавать  в  форме  элективных  курсов  (примером  служит  изданный  в  2010  году  элективный  курс  «Биологическая  химия»  Я.С.  Шапиро,  М.,  ВентанаГраф).  Нами  создан  и  опубликован  элективный курс «Нанохимия и нанотехнология» (В.В. Еремин, А.А. Дроздов, Нанохимия и  нанотехнологии,  элективный  курс  для  учащихся  10  –  11  классов,  М.,  Дрофа,  2009).  Преподавание  данного  курса  в  классах  естественнонаучного  профиля  необходимо  согласовывать  с  программами  базовых  курсов  химии,  физики,  биологии,  программирования.  В  данном  пособии  представлена  программа  данного  курса,  таблица  поурочного  планирования,  а  также  краткие  методические  рекомендации  учителю  по  проведению уроков. Урок такого курса помимо традиционного опроса и беседы учителя  должен  включать  в  себя  и  решение  задач.  Важную  роль  в  процессе  обучения  занимают  видеоматериалы,  демонстрации  (видео  или  реальные)  опытов,  иллюстрирующих  различные  свойства  и  методы  получения  объектов  наномира,  а  также  самостоятельная  работа  школьников  по  написанию  реферата.  Методические  аспекты  преподавания  нанохимии  и  нанотехнологий  в  школе  еще  недостаточно  отражены  в  специальной  литературе.  Этому  вопросу  посвящена  лишь  книга  «Проблемы  современной  нанотехнологии»  (см.  список  литературы),  представляющая  собой  сборник  учебных  программ и научнопопулярных статей. В то же время для организации элективного курса  учителю  помимо  программы  требуется  составить  поурочное  планирование,  связав  его  с  программой  и  с  учебными  пособиями,  которые  доступны  учащимся.  Ниже  мы  представляем  наш  опыт  преподавания  нанохимии  школьникам.  В  заключительном  разделе  пособия  представлен  наш  опыт  создания  школьного  «нанопрактикума»,  то  есть  экспериментов по нанохимии, которые можно поставить в любой школьной лаборатории.  Часть  этих  опытов  мы  предлагаем  проводить  в  качестве  лабораторных  и  практических  работ, другие использовать как демонстрационные.    Об авторе разработки:  А.А.Дроздов - кандидат химических наук, доцент кафедры неорганической химии. В течение многих лет работает со школьниками, занимается научной работой. В соавторстве с профессорами и доцентами МГУ создал комплект учебников по неорганической химии для университетов и комплекс учебных пособий для средней школы. Автор ряда задач для наноолимпиады. В соавторстве с профессором В.В. Ереминым создал учебный кус «Наннохимия и нанотехнлоогии» для школьников и издал его в виде учебника в издательстве Дрофа. Сфера научных интересов — координационная химия редкоземельных элементов, супрамолекулярная химия, нанохимия, преподавание химии и нанохимии в школе.

Избранные публикации А.А.Дроздова:

А. А. Дроздов, В.В. Еремин, Введение в нанохимию и нанотехнологию, элективный курс для школьников, М., Дрофа, А.А. Дроздов, В.П. Зломанов, Г.Н. Мазо, Ф.М. Спиридонов, Неорганическая химия.

Том 2 и 3. Учебник для высших учебных заведений, М., Академия, 2007 — 2009 гг A. Drozdov, C.Pettinari, F. Marchetti, S. Semenov, S. Troyanov, A. Cingolati, R.

Gobetto, The imidazole role in Strontium beta-diketonate complexes formation, Inorganic chemistry, 2006, 45, A. Drozdov, Sergey N. Semenov, Andrey Yu. Rogachev, Svetlana V. Eliseeva, Yury A.

Belousov, Sergey I. Troyanov, 5-Nitroaminotetrazole as a building block for extended network structures: Syntheses and crystal structures of a number of heavy metal derivatives, Polyhedron, 2007, 26,     Методическая разработка «Решение задач по нанохимии и нанотехнологиям»

(автор - В.В.Еремин) Популярность  нанотехнологий  и  связанное  с  ней  бурное  развитие  всех  областей  науки,  изучающих объекты наномира, в последние несколько лет довольно сильно повлияли на  школьное  образование.  Тема  «нано»  стала  популярной  на  олимпиадах  различного  уровня, в школах выполняются исследовательские проекты по нанотехнологиям, созданы  многочисленные учебные пособия и элективные курсы по этой теме.    Лучший способ познакомиться с предметом, понять его и научиться использовать –  это  решение  задач.  В  последние  годы  появилось  множество  задач,  освещающих  различные  аспекты  нанотехнологий.  В  Московском  университете  проведено  уже  5  раз  проводилась  Олимпиада  по  нанотехнологиям  для  школьников  и  студентов.  Сборники  заданий  этой  Олимпиады,  которые  предполагает  выпустить  издательство  «Бином.  Лаборатория знаний», содержат больше тысячи оригинальных заданий, вопросов и тестов  по  всем  областям  нанотехнологий.  Разобраться  в  таком  большом  объеме  информации  людям, начинающим познавать наномир, может быть непросто.    Поэтому  в  помощь  учителям  и  их  ученикам,  интересующимся  нанонаукой,  были  отобраны  из  разных  источников  несколько  десятков  наиболее  простых  и  интересных  задач.  В  этом  пособии  рассматриваются  относительно  несложные  задачи,  предлагавшиеся  на  различных  олимпиадах.  Из  этих  задач  –  условий,  решений  и  комментариев  к  ним  –  можно  узнать  о  структуре,  способах  получения,  свойствах  и  применении наночастиц и наноматериалов.  Методическая разработка «Нанокатализ»

(автор - В.В.Еремин) Самая  бурно  развивающаяся  наука  в  современном  мире  –  это  нанотехнология,  междисциплинарная  область,  которая  объединяет  усилия  химиков,  физиков,  биологов,  математиков  и  специалистов  в  области  вычислительной  техники.  Количество  исследований  в  этой  области  резко  увеличивается  с  каждым  годом,  причем  результаты  многих  из  них  уже  нашли  практическое  применение.  Потенциальные  возможности  нанотехнологии  поражают  воображение  и  уже  породили  множество  проектов,  обещающих  кардинально  изменить  жизнь  человечества.  Некоторые  из  проектов  имеют  под  собой  реальную  основу,  например,  эффективный  водородный  двигатель,  другие,  такие как космический лифт – более фантастичны.    Нанотехнология влияет не только на экономические показатели и технологический  уровень  различных  стран  и  человечества  в  целом,  она  способна  в  принципе  изменить  способ  мышления  ученых,  так  как  демонстрирует  возможность  управления  свойствами  веществ на надмолекулярном уровне. Именно поэтому  некоторые  идеи нанотехнологии  уже  сейчас  должны  входить  в  учебные  программы  не  только  вузов,  но  и  средних  школ.  Интересно, что первые задачи по нанотехнологии появились на олимпиадах по химии уже  10 лет назад.    К  числу  разделов  нанотехнологии,  которые  давно  приносят  практические  результаты, относится нанокатализ, то есть катализ наночастицами. Отчасти это связано с  тем,  что  химики,  исследующие  механизмы  катализа  и  свойства  катализаторов,  уже  несколько  десятилетий  назад,  еще  до  эры  нанонауки  обнаружили  зависимость  свойств  катализаторов  от  размеров  их  частиц  и  поняли,  что  поиск  катализаторов  надо  вести  на  наноразмерном  уровне.  Нанотехнология  лишь  снабдила  их  инструментом  для  создания  катализаторов заданных размеров и формы.  Об авторе разработок:  В.В.Еремин    профессор,  доктор  физикоматематических  наук.  Окончил  Химический  факультет МГУ им. М.В.Ломоносова в 1984 г., защитил кандидатскую диссертацию в 1988  г,  докторскую  в  2004  г.  Тема  докторской  диссертации:  "Моделирование  внутримолекулярной  колебательной  динамики  в  фемтосекундном  временном  диапазоне".  Лауреат  Премии  Президента  РФ  в  области  образования  (1999).  Лауреат  Премии  им.  М.В.  Ломоносова  (2003).  Автор  многочисленных  учебников  и  методических  разработок  для  школьников  по  химии.  Координатор  Всероссийской  олимпиады  для  школьников по химии, куратор сборной команды России на международной олимпиаде  по химии.  Основные публикации В.В.Еремина:  V.V.  Eryomin,  S.I.  Vetchinkin,  I.M.  Umanskii.  Manifestations  of  wave  packet  fractional  revivals in a Morselike anharmonic system. J. Chem. Phys. 101, 10730 (1994).  В.В.Еремин  и  др.  Интерференционные  эффекты  в  динамике  волнового  пакета  при  импульсном оптическом возбуждении двухатомной молекулы. Хим. физика, 15, № 5, 5  (1996).  В.В.Еремин и др. Особенности колебательного возбуждения молекулы под действием  сверхкороткого светового импульса. Ж. физ. химии, 72, № 5, 899 (1998).  V.V. Eryomin, I.M. Umanskii, N.E.Kuz'menko. Wavepacket dynamics in the ground electronic  state of a diatomic molecule. Chem. Phys. Lett. 316, 303 (2000).  В.В.Еремин  и  др.  Свойства  пространственновременных  распределений  ("квантовых  ковров") в одномерных ангармонических системах. Ж. физ. химии, 77, № 3, 553 (2003).  В.В.Еремин. Квантовый хаос в химии. Природа, № 2, 20 (2004).  Н.Е.Кузьменко, В.В.Еремин, В.А.Попков. Начала химии. В 2х тт. Москва: Экзамен,  2004, 864 с.  В.В.Еремин и др. Основы физической химии. Теория и задачи. Москва, Экзамен, 2005,  480  с.  В.В.Еремин  и  др.  Химия,  8  класс.  Учебник  для  общеобразовательных  учреждений. Москва: Мир и образование, 2004, 304 с.  «Химия. 10 кл. Учебник. Профильный уровень» В.В.Еремин, Н.Е.Кузьменко, В.В.Лунин,  А.А.Дроздов, В.И.Теренин, Издат: М.: Дрофа, 2008, 464 с.  «Химия.  8  кл.  Учебник»  В.В.Еремин,  Н.Е.Кузьменко,  А.А.Дроздов,  В.В.Лунин,  Издательство: М.: Дрофа, 2008, 256 с.   «Химия. 11 кл. Учебник. Профильный уровень» В.В.Еремин, Н.Е.Кузьменко, В.В.Лунин,  А.А.Дроздов, В.И.Теренин, Издат: М.: Дрофа, 2010, 412 с.   «Химия. 9 кл. Учебник» В.В.Еремин, Н.Е.Кузьменко, А.А.Дроздов, В.В.Лунин, Издат: М.:  Дрофа, 2010, 220 с.   «Начала  химии.  Совр.  курс  д/пост.  в  ВУЗы»  Н.Е.Кузьменко,  В.В.Еремин,  В.А.Попков,  Издат: М.: Экзамен, 2010, 832 с.   «Диагностические  работы  в  формате  ЕГЭ  2011.  Химия»,  В.В.Еремин,  А.А.Дроздов,  Издат.: М.: МЦНМО, 2011, 52 с. 

РЕЦЕНЗИИ НА МЕТОДИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ

1)  Рецензия  на  методическое  пособие  А.А.  Дроздова  «Преподавание  нанохимии  и  нанотехнологий в школе»  Автор рецензии: доц. Е.А.Еремина Представленное  на  рецензию  пособие  посвящено  вопросам  преподавания  нанохимии  и  нанотехнологии  в  средней  школе.  С  целью  обучения  школьников  10  и  11  классов  основам  нанохимии  и  нанотехнологии  автор  предлагает  разработанный  им  элективный  курс  «Введение  в  нанохимию».  Программа  данного  элективного  курса,  рассчитанного  на  34  часа,  представлена  в  первом  разделе  пособия.  В  качестве  базового  учебника  по  данному  курсу  автор  предлагает  написанное  им  пособие,  изданное  в  издательстве  Дрофа.  Второй  раздел  представленной  на  рецензию  рукописи  содержит  тематическое поурочное планирование  элективного курса в виде стандартной таблицы с  указанием темы урока, содержания урока и вводимых на уроке понятий. Элективный курс  соответствует  требованиям  к  подобного  рода  курсам,  он  может  быть  использован  не  только  для  дистанционной  формы  обучения,  но  и  для  стандартной  «очной»  формы  занятий в школе. Помимо изложения нового материала в планирование введены уроки,  посвященные  выполнению  лабораторных  и  практических  работ,  контрольные  и  проверочные  работы.  В  третьем  разделе  пособия  представлены  методические  рекомендации  учителю  по  проведению  уроков.  В  них  содержатся  не  только  планы  уроков,  методические  советы,  но  и  дополнительный  материал,  полезный  педагогам,  готовящимся  к  урокам.  Пособие  содержит  варианты  контрольных  работ,  примеры  заданий (с решениями) разного уровня сложности, в том числе олимпиадных. Последняя  глава  пособия  представляет  собой  химический  нанопрактикум,  она  составлена  из  экспериментов  по  нанохимии,  которые  могут  быть  поставлены  в  средней  школе.  При  работе по дистанционной схеме опыты требуется перевести в видеоролики.  Пособие  завершает  подробный  перечень  литературы,  включая  Интернетресурсы.  Считаю,  что  пособие,  представленное  на  рецензию,  написано  на  высоком  научном  уровне, является оригинальным и не имеет аналогов среди литературы по нанохимии.  2)  Рецензия  на  методическое  пособие  Е.Е.Еремина  «Решение  задач  по  нанохимии  и  нанотехнологиям»  Автор рецензии: проф.Б.Р.Чурагулов Предлагаемая методическая разработка является актуальным и своевременным изданием, которое поможет школьникам и учителям разобраться в самых разных проблемах нанохимии и нанотехнологии. Необходимо отметить, что данное издание может использоваться не только как пособие по решению задач, но и как самостоятельный справочник, содержащий важные сведения из разных областей химии, математики и физики, что очень сильно облегчает решение предлагаемых задач.

Читая данное пособие, школьник и учитель имеют возможность значительно расширить свой кругозор, что будет полезным и при изучении других предметов. В данной разработке содержатся сведения о последних достижениях современной науки, из нее молодые люди смогут узнать, за что была присуждена Нобелевская премия по физике 2010 года, как получают наноалмазы, что такое фотокатализ и водородная энергетика и многое другое. Главная отличительная черта данного сборника – его междисциплинарность, которая наглядно демонстрирует, что время узких специалистов уже прошло, и в современной науке очень востребованными будут ученые – универсалы, хорошо знающие химию, биологию, медицину и физику. Пособие хорошо структурировано и будет удобным для чтения.

В каждой теме разобраны задачи разного уровня – от самых элементарных до задач Международных олимпиад, поэтому пособием смогут пользоваться и школьники, только начинающие изучение наномира, и опытные олимпиадники.

В пособии также предлагаются задачи для самостоятельного решения, к которым даны ответы. Все задачи – несложные, однако имеют творческий характер и способствуют развитию у школьников элементов научного мышления.

В целом, данное пособие будет очень полезным для всех, изучающих нанотехнологии, но особенно для тех учащихся, кто активно участвует в олимпиадном движении.

3) Рецензия на методическое пособие В.В. Еремина «Нанокатализ»  Автор рецензии: проф.М.В.Коробов    Ученые,  занимающиеся  проблемами  катализа,  уже  давно  заметили,  что  свойства  катализаторов  зависят  от  размеров  частиц,  и  конструирование  новых  катализаторов  с  заданными свойствами надо осуществлять на наноразмерном уровне. Так появилась идея  нанокатализа. Эта идея уже вомногом реализована на практике, и нанокатализ является  примером реализации нанотехнологий в практической деятельности химиков.  Данное пособие знакомит читателя не только с принципами нанокатализа, который является, хотя и важной, но довольно узкой областью нанохимии, но и с фундаментальными основами катализа, общими принципами управления скоростью химических реакций, основными механизмами каталитических реакций, имеющих большое практическое значение.

В разработке приводится объяснение общего механизма действия катализаторов – изменение пути реакции через образование и распад комплекса «катализатор-субстрат».

Приведена оценка активности катализатора с помощью уравнения Аррениуса для константы скорости. Подчеркивается важность структурного и энергетического соответствия катализатора и реагентов, приведены примеры химических реакций, в которых выполняется структурное соответствие, в частности реакция гетерогенного дегидрирования циклогексена.

Особое внимание в данном пособии уделено двум практически важным реакциям с участием гетерогенных катализаторов – синтезу NH3 и окислению CO. Рассматриваются факторы, влияющие на работу катализаторов: промоторы, ингибиторы, отравление, загрязнение поверхности, испарение, и основные стадии каталитического процесса:

адсорбция, реакция на поверхности, десорбция.

В пособии рассмотрены общие свойства наночастиц, которые определяют их каталитические возможности, это – большая удельная поверхность и зависимость термодинамических и кинетических свойств от размера (размерный эффект).

Обсуждаются основные способы получения нанокластеров металлов заданного размера путем стабилизации их в коллоидном растворе или осаждения на подложках. Рассмотрены разнообразные приложения нанокатализа, уже нашедшие применение не только в химической промышленности, но и в быту.

Считаю, что пособие, представленное на рецензию, написано на высоком научном и методическом уровне, является оригинальным и будет очень полезным для учителей химии и школьников, интересующихся проблемами нанотехнологий.

ЭЛЕКТИВНЫЕ КУРСЫ ДИСТАНЦИОННОГО ОБРАЗОВАНИЯ ДЛЯ

ШКОЛЬНИКОВ

(автор - доц. А.А.Дроздов) ПРОГРАММА 1 «Углерод и материалы на его основе» (Количество академических часов: 72) Пожалуй, ни один элемент не "сделал" столь многого для становления нанотехнологий, как углерод. Углеродные нанотрубки, графен, фуллерен, наноалмазы эти слова сейчас уже знают (или слышали) практически все и поэтому все названные удивительные материалы заслуженно и на веки вечные связаны с миром "нано". Задача курса – познакомить школьников с миром современных углеродных материалов, рассказать им об особенностях и строения, свойствах, о современном использовании и о перспективах использования в различных областях техники и в медицине. Активное обращение к Интернет-ресурсам не только стимулирует развитие познавательной деятельности школьника, но и способствует реализации метапредметных результатов обучения в соответствии с требованиями Стандартов второго поколения (см.

Фундаментальное ядро содержания общего образования, под редакцией В.В. Козлова, А.М. Кондакова, М., Просвещение, 2011). Обращение к англоязычным сайтам способствует развитию у школьников интереса к изучению иностранных языков. Рассказ о мире углерода и материалах на его основе должен освещать роль отечественных ученых в становлении и развитии науки, показывать перспективы развития науки в нашей стране.

ПРОГРАММА 2 «Наноматериалы вокруг нас» (Количество академических часов: 72) На уроках химии школьники традиционно знакомятся с миром веществ, в жизни же их чаще окружают материалы. Что такое материал, как он устроен, каковы его свойства – эти вопросы традиционные школьные предметы оставляют без внимания. Все чаще и чаще с экраном телевизоров, с первых полос газет учащиеся узнают о наноматериалах.

Чем они отличаются от традиционных материалов? На эти вопросы и отвечает данный курс. Его задача – познакомить школьников с миром современных материалов, рассказать им об особенностях и строения, свойствах, о современном использовании и о перспективах использования в различных областях техники и в медицине. Активное обращение к Интернет-ресурсам не только стимулирует развитие познавательной деятельности школьника, но и способствует реализации метапредметных результатов обучения в соответствии с требованиями Стандартов второго поколения (см.

Фундаментальное ядро содержания общего образования, под редакцией В.В. Козлова, А.М. Кондакова, М., Просвещение, 2011). Обращение к англоязычным сайтам способствует развитию у школьников интереса к изучению иностранных языков. Рассказ о традиционных и современных материалах должен освещать роль отечественных ученых в становлении и развитии науки, показывать перспективы развития науки в нашей стране.

ПРОГРАММА 3 «Свет и оптика» (Количество академических часов: 36) В школьном курсе химии учащиеся изучают основы оптики, а также рассматривают вопрос о взаимодействии света с веществом. Однако современным устройствам генерации света и фундаментальным основам их работы, фотохромным, электрохромным и люминесцентным материалам, лазерам, источникам хранения информации в школьном курсе внимания не уделяется. Задача данного элективного курса и заключается в восполнении этого пробела. Обращение к англоязычным сайтам способствует развитию у школьников интереса к изучению иностранных языков.

ПРОГРАММА 4 «Альтернативные источники энергии» (Количество академических часов: 36) В школьном курсе химии учащиеся знакомятся с традиционным исчерпаемыми источниками энергии. Это в первую очередь нефть и газ. Однако их запасы постепенно приближаются к концу. Кроме того, общепризнано, что использование нефти и газа наиболее эффективно в качестве уникального химического сырья, а не просто в виде топлива. Именно поэтому Человечество все пристальнее присматривается к альтернативным видам энергии - солнечной, ядерной, водородной, гидротермальной, гидро- и ветроэнергетике, развивает технологии получения новых химических источников тока, топливных элементов и т.д. Все они имеют как несомненные плюсы, так и очевидные (или пока еще не столь очевидные) недостатки. Задача курса и заключается в том, чтобы познакомить школьников с разнообразными источниками энергии, а также с новыми формами хранения и передачи энергии. При изучении курса учитель опирается на имеющиеся у школьников знания по химии, физике, экономической географии.

ПРОГРАММА 5 «Приглашаем в наномир» (Количество академических часов: 36) Данный курс разработан нами для школьников 7 – 9 классов. Он ставит своей целью познакомить учащихся с основами нанонауки и нанотехнологий. Мы предлагаем учителю использовать разнообразные формы проведения уроков: уроки-беседы, урокиигры, уроки-конкурсы. Предполагается также участие слушателей в ежегодно проводимых Фестивалях-науки, конкурсах и олимпиадах, прежде всего в Наноолимпиаде, в которой есть специальная секция для школьников данного возраста. Главная задача педагога – увлечь школьников, выработать у них устойчивый интерес к науке, к инновациям, научиться сопоставлять полученные на уроках знания с жизненным опытом.

Для изучения курса школьники должны иметь элементарные знания в области математики, физики и химии. Мы призываем учителя при проведении уроков широко использовать современные средства обучения – компьютер, интерактивную доску, сопровождать рассказ просмотром иллюстративных фото-, аудио- и видео-материалов.

Школьникам необходимо рекомендовать образовательные порталы, в первую очередь www.nanometer.ru.

КРАТКОСРОЧНОЕ ПОВЫШЕНИЕ КВАЛИФИКАЦИИ ДЛЯ

ТЬЮТЕРОВ

Форма  обучения.  Обучение  проводится  дистанционно  с  использованием  средств  компьютерной сети Интернет, а именно сайта www.nanometer.ru  Слушатели.  К  обучению  по  разработанным  ведущими  специалистами  МГУ  программам  повышения  квалификации  приглашаются  специалисты  в  различных  областях  знаний,  работающих как в области научных исследований, так и преподавания.   Регистрация.  Процедура  регистрации  проводится  интерактивно  через  персональные  страницы  зарегистрированных  участников.  В  результате  регистрации  и  конкурсного  отбора  слушателей  в  соответствии  с  присланной  ими  информацией  им  персонально  высылаются  документы,  подтверждающие  поступление  на  курсы  и  содержащие  подробную программу обучения.   Подача  заявки.  Для  того  чтобы  подать  заявку  на  участие  в  курсах  повышения  квалификации,  необходимо  зарегистрироваться  на  сайте  www.nanometer.ru  и  следовать  инструкциям в разделе ЗНТШ.  ПРОГРАММА №1. (Общая трудоемкость 128 ч.)

1) ИССЛЕДОВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДАМИ ЭЛЕКТРОННОЙ МИКРОСКОПИИ.

Рассмотрены устройства основных узлов электронных микроскопов, описана работа детекторов и рассмотрены примеры исследования некоторых материалов; включена информация, необходимая как для обработки уже имеющихся данных, полученных на растровом или просвечивающем электронном микроскопе, так и для практической работы на приборе. Для полного понимания и осмысления изложенной информации целевая аудитория должна быть знакома со структурными методами анализа конденсированного состояния вещества и физическими методами анализа элементного состава материалов.

2) ИССЛЕДОВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДРМ СКАНИРУЮЩЕЙ ЗОНДОВОЙ

МИКРОСКОПИИ. В начале 1980 г. сканирующие зондовые микроскопы (СЗМ) потрясли мир первыми изображениями поверхности кремния, на которых можно было различить отдельные атомы в структуре. С тех пор прошло уже несколько десятилетий, и сканирующая зондовая микроскопия стала одним из наиболее важных и информативных методов в исследовании поверхности материалов и в нанотехнологии. Сегодня СЗМ позволяет производить самые разные операции, начиная с простого анализа шероховатости поверхности, заканчивая получением впечатляющих трехмерных изображений отдельных атомов, наноструктур или живых клеток. Основной целью этого курса является знакомство с возможностями, которые дает зондовая микроскопия, и простое объяснение принципов работы микроскопов, понимание которых в дальнейшем поможет грамотно использовать СЗМ для решения своих исследовательских задач и правильно интерпретировать полученные с помощью СЗМ результаты.

3) РЕНТГЕНОДИФРАКЦИОННЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Обучение решению материаловедческих задач (включая и исследование наноматериалов) с помощью методов рассеяния и дифракции рентгеновского излучения. Рассматриваются методы фазового анализа, уточнения кристаллической структуры, анализа несовершенств строения кристаллов (малых областей когерентного рассеяния и микронапряжений), макронапряжений и текстур. При этом основное внимание уделяется задачам, возникающим при исследовании материалов, в т.ч. и нано-, а ряд важных для рентгенографии приложений, относящихся к химическим задачам (например, исследование неизвестной кристаллической структуры новых соединений) сознательно пропущен.

ПРОГРАММА №2 (Общая трудоемкость 72 ч.) 1) МАГНИТНЫЕ НАНОМАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Вводятся основные понятия физики магнитных наночастиц, рассматривается влияние размера частиц на магнитные свойства. Рассматриваются основные типы магнитных наноматериалов – магнитотвердые материалы, материалы для магнитной записи, гипертермии, доставки лекарств и т.д. Описываются основные методы исследования магнитных свойств материалов – индукционные методы, метод Фарадея, СКВИДмагнетометрия.

2) МАГНИТНЫЕ СТРУКТУРЫ И МЕССБАУЭРОВСКАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ.

Рассматриваются возможности мессбауэровской спектроскопии для исследования локальной структуры и магнитных свойств ультрамалых частиц, в частности, нанокластеров и нанокластерных систем. Особое внимание уделено вопросам, связанным с проявлением в таких системах суперпарамагнетизма изолированных и взаимодействующих нанокластеров, магнитнокристаллической анизотропии, магнитным фазовым переходам первого и второго рода. Обсуждаются возможности различных вариантов зондовой мессбауэровской спектроскопии для исследования неоднородной магнитной структуры оксидных систем, проявляющих эффект колоссального магнетосопротивления.

ПРОГРАММА №3 (Общая трудоемкость 72 ч.)

1) КООРДИНАЦИОННЫЕ СОЕДИНЕНИЯ МЕТАЛЛОВ И

ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ УСТРОЙСТВА. Рассматривается устройство и принцип работы органических электролюминесцентных устройств (OLED), их преимущества перед существующими технологиями создания источников излучения и возможные области применения. Основное внимание уделено использованию координационных соединений как материалов эмиссионных слоев OLED. Приведены основные классы координационных соединений, особенности их люминесценции, влияния состава и строения комплексов на их функциональные свойства.

2) ОСНОВЫ МЕТОДА ИК-СПЕКТРОСКОПИИ. Рассматриваются физико-химические основы метода ИК-спектроскопии, типы приборов и основные техники эксперимента.

Обсуждается техника пробоподготовк и измерения спектров в различных техниках эксперимента. Дается подробное руководство пользователя спектрометра Spectrum one.

Приводятся примеры результатов исследования методом ИК-спектроскопии различных классов соединений.

ПРОГРАММА №4 (Общая трудоемкость 72 ч.)

1) НАНОМАТЕРИАЛЫ В СОВРЕМЕННЫХ ХИМИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКАХ ТОКА.

Знакомство с устройством и принципом работы литий-ионных аккумуляторов, с их местом среди других химических источников тока, с применением и основными характеристиками, с активными и вспомогательными материалами для таких аккумуляторов, а также с особенностями наноматериалов в сравнении с традиционными материалами.

2) МЕТОД СПЕКТРОСКОПИИ ИМПЕДАНСА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ. Обсуждается использование метода спектроскопии импеданса при исследовании электрофизических свойств материалов. Рассматриваются теоретические основы метода спектроскопии импеданса с акцентом на применение метода эквивалентных схем, приводится пример анализа спектров импеданса для реальных объектов. Практическая часть содержит описание проведения экспериментов на электрохимическом комплексе SOLARTRON, касающееся программного управления комплексом и обработки экспериментальных данных.

ПРОГРАММА №5 (Общая трудоемкость 72 ч.) 1) МЕТОДЫ ТЕРМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА. Знакомство с основами дифференциального термического (ДТА) и термогравиметрического (ТГ) анализа. Описаны принципы проведения исследований образцов на приборах STA 409 PC Luxx и Pirys Dimond (Perkin Elmer), в том числе приведено руководство пользователя прибором и руководство по обработке полученных экспериментальных данных. Обсуждается влияние скорости нагрева и массы образца на вид ТГ-кривых и влияние атмосферы печи на вид ДТАкривых.

2) ИЗМЕРЕНИЕ ПЛОЩАДИ ПОВЕРХНОСТИ И ПОРИСТОСТИ МЕТОДОМ

КАПИЛЛЯРНОЙ КОНДЕНСАЦИИ АЗОТА. Метод сорбции и капиллярной конденсации газов позволяет определять важнейшие характеристики твердофазных веществ, такие как удельная площадь поверхности, пористость (микро-, мезопористость), объем пор, распределение пор по размерам. Данные, получаемые при измерение сорбции газов, могут быть использованы при работе с наноструктурированными пористыми матрицами, керамическими материалами, порошкообразными прекурсорами и другими часто используемыми веществами. В качестве прибора для измерения сорбции рассмотрен анализатор сорбции газов NOVA 4200e фирмы Quantachrome. Данный прибор позволяет измерять сорбцию различных газов твердофазными материалами, а программное обеспечение, поставляемое к прибору, может использоваться для комплексной обработки экспериментальных данных.