Проект «Формирование системы инновационного образования»

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

им.М.В.Ломоносова

ФАКУЛЬТЕТ НАУК О МАТЕРИАЛАХ

Магистерская программа

«Химия, физика и механика функциональных материалов»

направление 511700 (020900 по ОКСО) Содержание магистерской программы Блок «гуманитарный, социальный и экономический цикл» включает в себя дисциплины:

«История и методология наук

о материалах»;

«Методика преподавания естественно-научных дисциплин»;

«Английский язык»;

«Философские проблемы естествознания»;

«Инновационный менеджмент»;

«Основы психологии»;

«Основы научного перевода и деловая переписка (с элементами мультимедийного обучения)»;

«Второй иностранный язык (немецкий или французский)»;

«Материалы и технологии для устойчивого развития цивилизации»;

«Инновационная политика, логистика, менеджмент и маркетинг материалов»;

«Практическое патентоведение и защита интеллектуальной собственности»

и имеет своей целью обеспечить гармоничное развитие личности магистранта и его подготовленность к эффективной работе в окружающей социо-культурной среде.

Задачами блока является достижение следующих компетенций: УКМ1, УКМ2, УКМ3, УКМ4, УКМ5, УКМ6, УКМ12, ПКМ12, ПКМ18.

В результате освоения блока магистрант должен:

знать основные этапы развития наук о материалах и их взаимосвязь с науками о жизни, с науками о земле и с науками об обществе, эволюцию важнейших понятий в химии, физике и механике материалов, важнейшие достижения современного материаловедения, сведения о жизни и научном творчестве крупнейших материаловедов современности, о влиянии материаловедения на прогресс в различных областях науки и техники, о риске технологических производств основных типов материалов, токсикологические характеристики основных типов материалов, критерии разработки экологически безопасных материалов, психолого-педагогические основы обучения, методы и средства обучения материаловедения, методику разработки обучающих программ, методические основы проведения лабораторнопрактических занятий, методику составления и решения задач по фундаментальному материаловедению, компьютерные технологии в обучении, содержание и организацию внеаудиторной деятельности, перевод научнотехнических текстов с родного языка на иностранный, деловую переписку, язык профессионального общения на конференциях, симпозиумах, во время личных дискуссий и переговоров с иностранными партнерами, основные понятия естественнонаучных знаний; проблемы познания связей и закономерностей явлений природы; историю развития натурфилософских представлений; причинно-механическую, физическую и органическую картины мира; современные философские проблемы теории познания в естественных науках. Магистрант должен знать основы защиты интеллектуальной собственности, материалы и процессы их получения как продукт интеллектуальной собственности, критерии оценки патентоспособности продуктов научно-исследовательских разработок, процедуру патентования объектов ителлектуальной собственности в материаловедении, оценки экономического эффекта от патентования в материаловедении, способы коммерциализации научно-технических разработок, уметь мыслить в категориях обобщенных (философских) понятий, установливать взаимосвязи между историческими причинами и современными тенденциями развития науки о материалах, преподавать основы науки о материалах в школе и вузе, свободно воспринимать иноязычную речь на слух и качественно переводить большие объемы письменных текстов (научных статей, обзоров, патентов и пр.), самостоятельно совершенствовать навыки устной речи и деловой переписки, в том числе вне рамок профессионального общения, выстраивать стратегию реализации научно-исследовательских проектов от разработки и создания новых материалов, до информационно-рекламной и патентной поддержки и схем коммерциализации конечного продукта, демонстрировать способность и готовность владеть знаниями и практическими навыками на уровне эксперта в области гуманитарносоциальной и экономико-коммерческой поддержки экспериментальных разработок современного материаловедения.

Общая трудоемкость блока составляет 32 зачетные единицы.

Материально-техническое обеспечение блока: доступ к фондам учебных пособий, библиотечным фондам с периодическими изданиями по соответствующим темам, наличие компьютеров, подключенных к сети Интернет и оснащенных средствами медиапрезентаций (медиакоммуникаций).

Методическая организация изучения блока: основным средством изучения дисциплин блока являются лекции, семинары, самостоятельная работа студентов с литературными источниками, а также использование медиавозможностей индивидуальных компьютерных мест. Текущая, промежуточная и итоговая аттестация основаны на использовании накопительной рейтинговой системы в соответствии с Положением о рейтинге на ФНМ МГУ им.М.В.Ломоносова.

«ОСНОВЫ НАУЧНОГО ПЕРЕВОДА И ДЕЛОВОЙ ПЕРЕПИСКИ»

Цель курса — ознакомить студентов с требованиями, предъявляемыми к тексту в англоязычных научных журналах и выработать начальные навыки перевода научных статей на английский язык. Краткое теоретическое введение ставит задачей ознакомление слушателей с доступными в нашей стране лексикографическими источниками (одно- и двуязычные словари, тезаурусы, словари словосочетаний и наиболее часто используемых оборотов общего и специального назначения) и методам работы с ними. В дальнейшем обучение строится на разборе переводов, выполненных студентами. Студентам предлагается переводить по небольшому (не более среднего абзаца научной статьи) отрывку текста по собственному выбору к каждому занятию. При анализе текстов основное внимание уделяется грамматической ясности конструкции фраз и стилистике научного изложения. Общее содержание и характер курса определяются уровнем предшествовавшей подготовки студентов. Значительное место занимает обучение правильной работе со словарями, анализ синонимических рядов, выработка некоторых стилистических стереотипов, позволяющих при недостаточном знании языка построить удовлетворительное научное сообщение. Рассматриваются приемы работы с громоздкими конструкциями русских оригиналов. Как правило, наибольшие (помимо лексических) трудности возникают у студентов в связи с использованием артиклей, порядком слов в английском языке, правильным использованием местоимений и временных форм, а также пунктуацией. Один из путей к преодолению этих барьеров -- перевод методом выборки подходящих конструкций из статей английских и американских авторов на тему, близкую к переводимой работе. Рассматриваются также некоторые другие приемы, облегчающие работу переводчика, и некоторые общие тенденции современной англоязычной научной стилистики. Курс ориентирован на будущее сотрудничество слушателей с международными журналами, поэтому обучение ведется в рамках американской орфографии и стилистических предпочтений.

«ИСТОРИЯ И МЕТОДОЛОГИЯ НАУК О МАТЕРИАЛАХ»

Главная задача курса – на заключительном этапе образования рассмотреть совместно, в виде единой цельной системы различные способы познания и понимания мира: науку, религию, искусство, философию. В "квадрате познания", образуемом этими четырьмя вершинами человеческого интеллекта, каждые два компонента взаимодействуют и в то же время в чем-то противоречат друг другу. Задача состоит в том, чтобы ясно представить эти соотношения.

Важный аспект единой теории познания состоит в том, чтобы отразить творческий, нетривиальный характер приобретения фундаментальных знаний (не только научных) как отдельным человеком или коллективом, так и человечеством в целом. Всякое существенное знание приходит в форме открытия – и в этом смысле речь идет об эвристике (от греческого heurisko, что значит "открываю").

Достаточно глубокое, обоснованное изучение проблем эвристики требует расширения и корректировки знаний студентов, относящихся к истории и методологии науки (в первую очередь химии, а также физики и биологии).

Вопросы теологии и истории религии не включаются в курс; они затрагиваются лишь косвенно – в аспекте соотношения религии и других форм понимания. История и теория искусства по сути дела присутствует лишь в форме цитат, однако философская проблема объективной оценки в искусстве обсуждается достаточно подробно.

Важное место в курсе занимают избранные главы философии, в основном философии XX века. Выявляются те разделы и учения, которые имеют наиболее прямое отношение к обсуждению "квадрата познания". Как показывает опыт чтения курса, при этом не возникает существенных повторов и перекрываний с тем, что студенты изучают в рамках включенных в учебный план гуманитарных дисциплин.

В содержание дисциплины входят: основные формы познания и понимания мира: наука, религия, искусство, философия. Их единство, особенности, соотношения. О совместимости (несовместимости) науки и религии. Объективная оценка научных теорий, религиозных и философских учений, произведений искусства. Общий обзор философских систем (в основном XX века). Философские аспекты познания. Идеализм и материализм.

Экзистенциализм, герменевтика. Кьеркегор, Шестов, Гуссерль, Хайдеггер, Уайтхед, Рассел, Кун, Вивекананда. Философия свободы и несвободы; понятие судьбы. Основы общей методологии науки. Формы научного познания.

Системы базисных индивидов. Методологические вопросы химии и неорганического материаловедения: дефиниция, фундаментальные понятия, базисные индивиды, особенности современных химии и материаловедения, особенности "химического менталитета", общие принципы применения физических методов, прямые и обратные задачи, компьютерное моделирование. Главы истории (с акцентом на историю XX века). Титаны химии, великие химики XX века. Основные этапы истории физики и биологии.

Величайшие физики и биологи всех времен и народов. Формы научной, псевдонаучной и лженаучной деятельности.

Занятия состоят из лекций, семинаров и завершаются зачетом, который выставляется по результатам четырех контрольных, компьютерного задания по истории химии и реферата по философии. Студенты, не сумевшие набрать достаточное количество баллов, пишут дополнительно реферат по истории науки.

1. Современная западная философия. Словарь. М., Изд. политической литературы. 1991. 416с.

2. Б.Рассел. История западной философии. М., «МИФ». 1993. т.1. 510 с., т.2.

3. Н.О.Лосский. История русской философии. М., «Советский писатель». 1991.

4. А.Азимов. Краткая история химии. М., Мир. 1983. 183 с.

5. В.А.Волков, Е.В.Вонский, Г.И.Кузнецова. Выдающиеся химики мира. М., «Высшая школа». 1991. 656 с.

6. Ю.И.Соловьев, Д.Н.Трифонов, А.Н.Шамин. История химии (Развитие основных направлений современной химии). М., Просвещение. 1984, 335 с.

Блок «Математический и естественнонаучный цикл» включает в себя дисциплины:

«Специальные главы математики и механики»;

«Специальные главы физики»;

«Специальные главы химии и биохимии»

«Теория представлений и теоретико-групповой анализ»

«Искусство аппроксимаций»

«Фундаментальные проблемы современной физики»

«Современная экология»

«Нанобиотехнология»

и имеет своей целью подготовить магистрантов к эффективному освоению блока профессиональных дисциплин.

Задачами блока является достижение следующих компетенций: УКМ2, УКМ7, УКМ9, УКМ12, ПКМ2, ПКМ5, ПКМ6, ПКМ9.

В результате освоения блока магистрант должен:

знать специальные главы математики, механики, физики, химии и биохимии, проблемы экологии, дополнительные к знаниям основной образовательной программы бакалавра, для обеспечения адекватного восприятия дисциплин профессионального цикла.

уметь использовать знания специальных глав математики, механики, физики, химии и биохимии для освоения дисциплин профессионального цикла;

демонстрировать способность и готовность владеть профессионально профилированными знаниями и практическими навыками в областях математики, механики, физики, химии и биохимии.

Общая трудоемкость блока составляет 15 зачетных единиц.

Материально-техническое обеспечение блока: доступ к фондам учебных пособий, библиотечным фондам с периодическими изданиями по соответствующим темам, наличие компьютеров, подключенных к сети Интернет.

Методическая организация изучения блока: основным средством изучения дисциплин блока являются лекции, семинары, самостоятельная работа студентов с литературными источниками. Текущая, промежуточная и итоговая аттестация основаны на использовании накопительной рейтинговой системы в соответствии с Положением о рейтинге на ФНМ МГУ им.М.В.Ломоносова.

Блок «Цикл профессиональных дисциплин» включает в себя дисциплины:

«Современные проблемы науки о материалах»

"Методы получения материалов" (спецпрактикум) "Методы диагностики материалов" (спецпрактикум) «Компьютерные технологи в науке о материалах»

«Современные функциональные материалы»

«Современная неорганическая химия»

«Наноматериалы и нанотехнологии»

«Кинетика и механизм твердофазных реакций»

«Мембранные материалы и технологии»

«Кристаллохимический дизайн неорганических материалов»

«Электронная микроскопия в структурных исследованиях материалов»

«Синхротронное излучение»

«Web-дизайн и основы цифрового кодирования аудио и видео-информации»

и имеет своей целью подготовить магистрантов к будущей професиональной деятельности в междисциплинарной области современного материаловедения.

Задачами блока является достижение следующих компетенций: УКМ7, УКМ8, УКМ9, УКМ10, ПКМ1, ПКМ2, ПКМ3, ПКМ6, ПКМ7, ПКМ8, ПКМ11.

В результате освоения блока магистрант должен:

знать принципы, методические подходы, их преимущества, органичения и практическую реализацию в области разработки новых наукоемких материалов со специальными электрическими, магнитными и оптическими свойствами, металлов, полупроводников, диэлектриков, ионных проводников, высокотемпературных сверхпроводников, магнитных материалов для информационных технологий, фотонных кристаллов, оптоволокна, люминофоров и лазеров, нелинейных материалов, включая так называемые “умные” материалы и материалы с гибридными свойствами, жидкие кристаллы, полимеры, наноматериалы; в области разработки перспективных процессов и технологий получения функциональных материалов с заданной реальной структурой и свойствами для создания современных наукоемких устройств в области науки и техники, химии и физики низкоразмерных материалов (тонкие плёнки, гетероструктуры, нанокристаллические материалы, атомные и молекулярные кластеры, гетерогенные катализаторы), методов получения материалов из газовой фазы, растворов, расплавов, гелей, сверхкритических растворов; разработки новых материалов для медицинских применений и протезирования, биокерамики, биоцементов, биостекол, биоинертных металлических материалов, биокомпозитов, матриц для создания лекарств пролонгированного действия, искусственных полимерных материалов для биомедицинских применений, бионано-материалов со специальными свойствами. Магистрант должен знать о взаимодействии биоматериалов с биологически активными средами, биомеханику биостекол, керамических и композиционных биоматериалов, методы получения биоматериалов и биокомпозитов из газовой фазы, растворов и расплавов. Магистрант должен знать основные разработки в области новых поколений конструкционных материалов, стали, металлов и сплавов, интерметаллидов, полимеров, стекол, керамики, композитов, градиентных материалов, пористых и мембранных материалов, бетона, цемента, самоупрочняющихся материалов, супергидрофобных материалов, барьерных, химически и радиационностойких материалов, физико-химическую природу деградации эксплуатационных характеристик конструкционных материалов (металлов, керамик, полимеров) под действием напряжений, химических факторов, температурных и электромагнитных полей, основные типы конструкционных материалов для решения экологических проблем и устойчивого развития промышленного производства, науки и техники, «зеленую химию», принципы формирования надмолекулярной структуры керамики, сплавов и полимеров путем термомеханической обработки. ориентированной вытяжки, направленной полимеризации, деформации растворов как путь создания высококачественных полимерных материалов, химию и механику новых полимерных материалов на основе смесей полимеров и блоксополимеров, механику полимерных композитов, основы построения и принципы интерпретации диаграмм «времятемпература-превращение» (ТТТ-диаграмм) для контроля свойств конструкционных материалов, физико-химические процессы и методы получения конструкционных материалов. Магистрант должен также знать применение методов математического моделирования в научных исследованиях, построение эмпирических моделей с использованием пакетов программ статистической обработки данных, имитационное моделирование при решении проблем технологии получения материалов и экологии, использование компьютерных банков данных в обучении и научной работе;

средства телекоммуникационного доступа к источникам научной информации, сеть Internet и ее возможности для организации оперативного обмена информацией между исследовательскими группами, электронные журналы и конференции, основы Web-дизайна, цифоровой записи и кодирования информации.

уметь использовать знания, экспериментально-практические умения и навыки в области современного фундаментального материаловедения для теоретического дизайна, экспериментального получения, прогностической интерпретации свойств материалов и для планирования экспериментальной работы;

демонстрировать способность и готовность владеть профессиональными знаниями и практическими навыками на уровне эксперта в области современного фундаментального материаловедения.

Общая трудоемкость блока составляет 32 зачетные единицы.

Материально-техническое обеспечение блока: доступ к фондам учебных пособий, библиотечным фондам с периодическими изданиями по соответствующим темам, наличие медиакомпьютеров, подключенных к сети Интернет, обеспеченность практикумов современным учебным и научным оборудованием.

Методическая организация изучения блока: основным средством изучения дисциплин блока являются лекции, семинары, практикумы, обучение подготовке к самостоятельной работе в качестве операторов на современном научном оборудовании, самостоятельная работа студентов с литературными источниками, а также научно-исследовательская работа магистрантов в научных лабораториях. Текущая, промежуточная и итоговая аттестация основаны на использовании накопительной рейтинговой системы в соответствии с Положением о рейтинге на ФНМ МГУ им.М.В.Ломоносова.

“СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ НАУК О МАТЕРИАЛАХ”

Курс завершает обязательную часть подготовки студентов, специализирующихся в области фундаментального материаловедения.

Программа курса составлена с учетом того, что значительную часть слушателей составляют студенты 5 курса, для которых предполагается знакомство с механико-математическими и физико-химическими предметами в объеме учебных программ соответствующих дисциплин, включая курсы по материаловедению. Курс начинается с систематики и принципов дизайна функциональных неорганических материалов. Далее следуют лекции, посвященные дисперсным и ультрадисперсным материалам, стеклообразным и аморфным материалам, синтетическим кристаллам и наноструктурам.

Основную часть курса составляет рассмотрение различных функциональных неорганических материалов, включая новые поколения полупроводников, диэлектриков, магнитных и оптических материалов, твердых электролитов, высокотемпературных сверхпроводников, биоматериалов и мембран. Курс завершается лекциями, посвященными функционально градиентным, т.н.

интеллектуальным и фронтальным материалам. Курс включает лекции, семинары и контрольные работы. С целью текущего контроля за эффективностью усвоения слушателями материала в конце ряда лекций предусмотрены краткие самостоятельные работы.

Специфика настоящего курса предполагают, что наряду с учебными пособиями, предоставленными в списке рекомендованной литературы, студенты будут регулярно знакомиться с доступными им периодическими “Материаловедение”, “Journal of Materials Chemistry”, “Journal of Materials Research”, Journal of Solid State Chemistry”, “Ceramics International”, “Advanced Materials” и “Materials Today”.

1. Введение Материалы: прошлое и настоящее. Тенденции развития современного материаловедения. Важнейшие проблемы науки о материалах на ближайшее и более отдаленное будущее. Национальные и международные программы создания новых поколений материалов.

Социальные, экономические, экологические аспекты крупномасштабного производства, эксплуатации и регенерации материалов.

Конструкционные и функциональные материалы. Различные принципы классификации (функциональных) материалов. Типы (функциональных) материалов (по составу, структуре, свойствам и областям применения, многофункциональные материалы). Физико-химические принципы конструирования новых материалов. Приемы химической комбинаторики. Особенности создания материалов на основе диссипативных структур (открытые системы, диссипативные структуры, хаос. Принцип Кюри, соотношения Онсагера.) 2. Наносистемы Кластеры. Эволюция от молекул к материалам. Кластерные серии.

условия стабилизации необычных степеней окисления, устойчивость и реакционная способность при изменении кратности связи, электрондефицитные соединения с многцентровой связью металл-металл.

Конденсация кластерных фрагментов с образованием цепей, сеток.

Наноструктуры, нанокомпозиты и нанореакторы. Традиционнные и современные технологии получения ультрадисперсных материалов (методы химической гомогенизации, неравновесные методы, методы, основанные на синергетике химического и физического воздействия.) 3. Стекло и аморфные материалы Аморфное состояние и различные определения стекла. Термодинамика и кинетика процессов стеклования. Механизмы стеклообразования и расстекловывания в водно-солевых, солеобразующих, металлических и оксидных системах. Стеклокерамика. Эмпирические правила классификации компонентов стекол (Захариасена и пр.). Реальная структура силикатных, боратных и фосфатных стекол. Аморфные металлы и металлические стекла. Стеклоуглерод. Высокочистые стекла для световодов. Натрий-кальций-фосфатно-силикатное биостекло.

Фотохромные стекла. Прозрачная стеклокерамика. Новые фосфатные стекла как герметики. Аморфные полупроводники (ксерокс).

Художественное стекло. Захоронение ядерных отходов.

4. Тонкие пленки и покрытия Особые свойства веществ в виде тонких пленок, пленка как композит («симбиоз»). Новое в процессах получения эпитаксиальных и поликристаллических пленок металлов и сплавов, простых и сложных оксидов, синтез алмазных пленок. Новые гетероструктуры с участием пьезоэлектриков, сверхпроводящих купратов и манганитов с гиганским магнитным сопротивлением. Многослойные покрытия со специальными функциями.

5. Синтетические кристаллы Тонкие пленки как начальная стадия образования кристаллов. Методы получения кристаллов. Основные методы роста – спонтанная кристаллизация, Бриджмена – Стокбакера, Киррополуса, Чохральского, Вернейля, Степанова и пр., массовая кристаллизация, рост из газовой фазы и расплава, проблема роста крупных кристаллов с малой плотностью дислокаций. Новые поколения синтетических кристаллов на основе GaAs, GaN, SiC, феррогранатов и сверхпроводящих купратов щелочноземельных и редкоземельных элементов. Гидротермальный рост кварца. Вискеры. Иглы АСМ. 2212, 123.

6. Керамика и композиты Классификация керамических материалов. Керамические материалы с диэлектрическими, магнитными, оптическими, химическими и ядерными функциями. Художественная керамика. Прессование. Методы спекания.

Новые виды функциональной оксидной и бескислородной керамики как альтернативные материалы. Шликерное литье, тонкая керамическая технология. Новые процессы в формировании и спекании керамики.

Пенокерамика. Трансформационное упрочнение. Перспективные керамические композиты.

7. Диэлектрики Основные свойства диэлектриков. Важнейшие диэлектрические характеристики материалов. Кристаллические структуры основных диэлектрических материалов. Основные типы диэлектриков.

Кристаллические структуры диэлектриков. Диэлектрики с нелинейными свойствами. Сегнето-, пьезо- и пироэлектрики на основе солей, сложных оксидов и оксогалогенидов, доменная структура и петля гистерезиса.

Новые типы активных диэлектриков (сегнетоэлектрики-полупроводники, сегнетомагнетики. Пьезокомпозиты для гидрофонов.) Практическое применение диэлектриков. Устройства хранения информации на основе диэлектриков.

8. Полупроводники и светоизлучающие элементы Основные типы полупроводниковых материалов. Определения, зонная теория, химический состав, требования, исходя из практического применения, аморфные полупроводники. Кристаллические структуры основных полупроводниковых материалов. Термоэлектрические явления.

Принцип действия основных полупроводниковых устройств (диод, транзистор, фотоэлемент, СИЭ, лазер, преобразование солнечной энергии). Полупроводниковые материалы с расширенными функциональными возможностями (термисторы, магнитные полупроводники, материалы для полупроводниковых лазеров, опто- и акустоэлектроники, OLED, TFT). Основные технологические процессы в полупроводниковой технике. Гетероструктуры и сверхрешетки.

Квантовые точки и их самоорганизация. Проблемы и тенденции в современной химии и технологии полупроводников.

9. Суперионики Определения. Классические суперионики (AgJ vs NaCl, F-centers, глинозем, голландит). Кристаллохимические критерии возникновения суперионного состояния твердых тел. Важнейшие типы анионных и катионных проводников на основе галогенидов, халькогенидов, пниктогенидов и фосфатов. Новые типы оксидных ионных проводников (со структурами дефектного флюорита, перовскита, браумиерита, пирохлора, фаз Ауривиллиуса и Радленсена-Поппера.) Дисперсоиды.

Электронно-ионные проводники. Катодные и анодные материалы литиевых батарей (на основе кобальтитов, манганитов и никелатов лития.

Материалы микробатарей кардиостимуляторов.) Электрохромные материалы. Протонные проводники на основе церрата бария. Применение твердых электролитов (в химических источниках тока, в сенсорных системах и гальванических цепях, предназначенных для изучения термодинамики твердофазных реакций.) Новые сульфид-ионные проводники на основе тиолантаноидатов щелочно-земельных металлов.

Составление электрохимических ячеек. Мембраны.

10. Сверхпроводники История открытия основных видов ВТСП. Особенности кристаллохимии высокотемпературных сверхпроводников, полиэдрическое описание и локальная структура. Особенности физических свойств. Теории ВТСП.

Критические параметры ВТСП, требования к ним.слабые связи, пиннинг.

Методы получения. Методы получения объемных ВТСП материалов:

твердофазный синтез, кристаллизация из перитектического расплава RBa2Cu3O7-x и Bi-содержащих ВТСП, особенности их микроструктуры.

Методы получения тонких пленок, их структура и свойства. Рост кристаллов, кристаллизация из перитектического распада. Методы получения длинномерных ВТСП-материалов: ленты и провода в серебряной оболочке, пленки на битекстурированной металлической ленте. Пути повышения критических характеристик ВТСП-материалов:

оптимизация катионного состава и содержания кислорода, текстурирование путем термической и механической обработки, создание центров пиннинга. Повышение пиннинга магнитного потока путем создания нано- и микронеоднородностей в матрице сверхпроводника, нанокомпозиты. Экзотические сверхпроводники (органические сверхпроводники, НТСП). Области применения ВТСП-материалов (устройство SQUID-магнитометра, томографа, поезда на магнитной подушке, антенн, логических элементов, промышленных длинномерных сверхпроводников, ограничителей предельно-допустимого тока, МГДгенераторов, трансформаторов).

11. Магнитные материалы Теория магнетизма. Доменная структура и петля гистерезиса (ферро, ферри-, антиферромагнетики). Важнейшие типы магнитомягких и магнитожестких материалов. Магнитные металлы и сплавы типа альнико, SmCo5 и Fe-Nd-B. Пути повышения магнитной энергии сплавов, связанные с применением термической, термомеханической или радиационной обработки. Кристаллическая структура ферромагнетиков.

Магнитодиэлектрики типа ферритов со структурой шпинели, граната, магнетоплюмбита. Материалы с коллосальным магнетосопротивлением (новые магнитоактивные композиты и материалы для магнитной записи, спинтроника). Устройства записи и хранения информации на основе сегнетоэлектриков и ферромагнетиков. Магнитокалорические материалы.

Магнитные жидкости. Низкоразмерные магнитные структуры (фазы Пиерлса, «лестничные» соединения).

12. Материалы для фотоники Светочувствительные материалы, люминесценция, фотолюминисценция, пиро-, трибо-, электролюминесценция, оптоволокно, фотонные кристаллы, нелинейно - оптические кристаллы, болометры, фотоумножители, ночное видение, голография.

13. Интерметаллиды Особенности формирования и структурные типы, гидридные аккумуляторы.

14. Катализаторы Основные требования, предъявляемые к гетерогенным катализаторам.

Принципы создания материалов с высокой удельной поверхностью.

Нанозернистые и мезопористые системы как носители веществакатализатора. Керамические пены как носители, аэрогели, проблема устойчивости к спеканию. Новые типы материалов для катализа, высокодисперсные оксиды металлов для каталитического горения, дожигания продуктов сгорания, халькогенидные кластеры для фотокатализа. Оксид титана в фотодеградации. Иммобилизация ферментов. Цеолиты.

15. Биоматериалы Требования к материалам, используемым для протезирования.

Классификация биокерамики по отношению к живой ткани (биоинертная, пористая, биоактивная, ресорбируемая). Керамические материалы на основе Al2O3 и ZrO2, гидроксил- и фтораппатита. Биоактивная стеклокерамика. Механизм взаимодействия биокерамики с живой тканью. Ферромагнитная и радиоактивная биокерамика для лечения злокачественных опухолей. Ультрадисперсные манганиты манганиты в термическом лечении раковых опухолей и транспрте лекарств. Керамика для протезирования зубов. Углеродная керамика для сердечного клапана.

Материалы с эффектом памяти (нитинол). Углерод как материал имплантантов. Биомиметика.

16. ВМС и органические материалы Современные полимеры, ТТТ, дендримеры, органические аналоги, органическая и молекулярная электроника.

17. Жидкие кристаллы Мономеры, нематики, смектики, фазовые диаграммы, хиральные структуры, LCD – дисплей, использование жидкокристаллических матриц для получения мезопористых структур, наноматериалов и биосенсоров.

18. Материалы со свойствами, определяемыми границами раздела Фронтальные материалы. Интеллектуальные материалы. Композитные сенсоры и актуаторы. Гетерофазная электрокерамика и новые фоторезистивные материалы. Градиентные материалы. Природные модели функционально градиентных материалов. Структура и свойства градиентных материалов. Процессы получения и перспективы использования функционально градиентных материалов.

19. Заключение. Перспективы практического применения материалов Основная литература.

1. А.Вест. Химия твердого тела. М.: Мир, 1988, т.1,2.

2. Ю.Д.Третьяков, Х.Лепис. Химия и технология твердофазных материалов. М.:

МГУ, 1985.

3. В.И.Фистуль. Физика и химия твердого тела, т.1,2. М.: Металлургия, 1995.

4. С.С.Горелик, М.Я.Дашевский. Материаловедение полупроводников и диэлектриков. М.: Металлургия, 1988.

5. В.И.Фистуль. Новые материалы. Состояние, проблемы, перспективы. М.:

МИСИС, 1995.

6. Ч.Н.Р.Рао, Дж.Гополакришнан. Новые направления в химии твердого тела.

Новосибирск: Наука, 1990.

7. Л. ван Флек. Теоретическое и прикладное материаловедение. М.: Атомиздат, 1975.

Дополнительная литература 1. Ю.Д.Третьяков. Твердофазные реакции.М.: Химия, 1978.

2. В.С.Иванова, А.С.Баланкин, И.Ж.Бунин, А.А.Оксогоев. Синергетика и фракталы в материаловедении. М.: Наука, 1994.

3. Химия новых материалов. Тематический выпуск. Журнал ВХО им.Д.И.Менделеева, т.36, N6, 1991.

4. К.Окадзаки. Пособие по электротехническим материалам. М.: Энергия, 1979.

5. Е.А. Укше, Н.И.Букун. Твердые электролиты. М.: Наука, 1977.

6. Б.Е.Левин, Ю.Д.Третьяков, Л.М.Летюк. Физико-химические основы получения, свойств и применения ферритов. М.: Металлургия, 1979.

7. Технология производства материалов магнитоэлектроники. Под ред.

Л.М.Летюка. М.: Металлургия, 1994.

8. Г.П.Швейкин, В.А.Губанов, А.А.Фотиев, Г.В.Базуев, А.А.Евдокимов.

Электронная структура и физико-химические свойства высокотемпературных сверхпроводников. М.: Наука, 1990.

Составили доц. П.Е.Казин, акад. Ю.Д.Третьяков проф. Е.А.Гудилин

“СОВРЕМЕННЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ”

Курс является развитием курса «Современные проблемы науки о материалах» и содержит дополнительные главы, связанные с рассмотрением основных атомно-молекулярных процессов формирования современных функциональных материалов. Программа курса составлена с учетом того, что значительную часть слушателей составляют студенты 5 курса, для которых предполагается знакомство с механико-математическими и физикохимическими предметами в объеме учебных программ соответствующих дисциплин, включая курсы по материаловедению. Курс начинается с рассмотрения основных факторов, влияющих на функциональные свойства материалов, включая иерархию дефектной структуры. Далее следуют лекции, посвященные образованию новой фазы, механизмов кристаллизации и спекания, ведущих к образованию тонких пленок, монокристаллов и поликристаллической керамики. Особое внимание уделено обсуждению взаимосвязи механизмов элементарных процессов при формирования материалов и физико-химических особенностей сложных многокомпонентных систем. Курс включает лекции, семинары и контрольные работы. Большая роль отводится самостоятельной работе, которая нацелена на ознакомление с лабораторными и промышленными методами получения материалов 1. Основные определения и термины Вещество, фаза, материал, «пятое измерение» - шкала масштабов.

Топохимическая память. Роль фазовых переходов, нелинейность отклика и свойств фаз в создании «умных» материалов. Структурная иерархия материалов. Классификация дефектов, поликритсталлы-микроструктура, кристаллическая структура, домены, текстура, структура дефектов, точечные дефекты, протяженные дефекты, границы раздела, поры, структуры кристаллографического сдвига, дефекты упаковки, взаимодействие дефектов, квазихимия, изо- и гетеровалентные замещения, аппроксимации Броуэра. Функциональные свойства материалов. Взаимодействие функциональных характеристик.

Нелинейные, анизотропные среды. Самоорганизация, принцип Онсагера.

2. Основные понятия из кристаллохимии и кристаллохимический дизайн материалов Факторы, определяющие структуры неорганических соединений.

Стехиометрия, природа химической связи и размеры атомов. Шкалы ионных радиусов и их использование для предсказания простейших структурных типов. Правила Полинга. Метод валентных усилий. Влияние нестехиометрии на электрические и магнитные свойства. ПШУ, ПШК, индексы Миллера. Основные типы кристаллических структур (NaCl, корунд, перовскит, бронзы, флюорит, браунмиллерит, фазы Ауривилиуса, Радлесдена-Поппера, шпинель. Структуры срастания, гомологи, политипизм) 3. Механизм образования новой фазы и дисперсные системы Образование новой фазы. Зародышеобразование. Спинодальный распад.

Кинетика роста зародышей. Формирование ультрадисперсных систем.

Строение мицелл. Фрактальные модели дисперсных и ультрадисперсных систем. Кластеры и супрамолекулярные структуры. Эволюция от молекул к материалам. Строение и модели описания кластеров. Фазы Шевреля.

Понятие о связности, фазы Цинтля. Супрамолекулярные структуры.

Клатраты, молекулярные сита, цеолиты, каркасные, туннельные, слоистые структуры. Многообразие форм углерода. Фулерены, нанотрубки, соединения внедрения в графит, алмаз (фазовая диаграмма), графлекс – гибкий материал на основе дисперсного графита, углеродные волокна, алмазные пленки. Наноструктуры, нанокомпозиты и нанореакторы. Пористые неорганические мембраны и мембранные реакторы. Механические и физико-химические процессы диспергирования и смешения порошков. Ультрадисперсные металлы с необычными функциями. Мезопористые структуры, СДГ, аэрогели.

Материалы для микроэлектромеханических систем (MEMS).

4. Фазовые диаграммы и химический дизайн Правило фаз, кривые энергии Гиббса, химические потенциалы, Нестехиометрия. Фазы переменного состава, твердые растворы. Фазовые диаграммы и образы процессов, используемых при получении материалов. Спинодальный распад, перитектическое плавление. Фазовая диаграмма и микроструктура материала. Микроструктура эвтектических и перитектических композитов. Ликвация и ее влияние на микроструктуру материала.

5. Упорядоченные структуры и микроструктурный дизайн Текстура. Кинетика твердофазных реакций и фазовых переходов.

Идеология ТТТ диаграмм.

6. Формирование тонких пленок Механизмы осаждения и роста. Эпитаксия и технология БИС, фотолитография. Зависимость эпитаксиальных свойств от эпитаксиальных напряжений, эпитаксиальная стабилизация. PVD, CVD, MOCVD, IBAD, ISD, RABiTS, жидкофазная эпитаксия, золь-гель, spincoating, технология Лэнгмюра-Блоджет, SAM, графоэпитаксия и графотекстурирование, рост в условиях геометрических ограничений роста, анизотропное смачивание поверхности. Сверхрешетки. Хиральные поверхности.

7. Процессы кристаллизации и роста кристаллов Основные характеристики кристаллического вещества: однородность, анизотропия, способность самоограняться, симметрия. Понятие “простая форма кристаллов”, ее характеристики. Понятия “облик” и “габитус” кристалла. Кристаллогенезис - возникновение, рост и разрушение кристаллов. Определения и методы описания регулярной кристаллической структуры. Связь процессов кристаллизации с фазовыми диаграммами. Процессы литья. Направленная кристаллизация.

Условие стабильности интерфейса при направленной кристаллизации.

Теория эвтектического роста. Механизмы кристаллизации многокомпонентных продуктов из газовой фазы, растворов, расплавов и стекол. Механизмы атомно-молекулярных процессов кристаллизации.

Развитие граней кристалла: теорема Гиббса-Вульфа. Габитус кристалла с точки зрения РВС-теории. Молекулярно-кинетическая теория КосселяСтранского, спиралевидный рост кристаллов Франка-Кабрера, террасы, TPRE. Зависимости скорости роста от величины пересыщения в случае нормального роста, спирального роста (БКФ-механизм), механизма с образованием зародышей (ФКС-механизм). Дефекты кристаллов, их влияние на скорости роста граней кристаллов. Концентрационные и конвекционные потоки. Влияние симметрии среды на форму растущего кристалла (принцип Кюри). Пирамиды роста. Секториальное строение кристалла. Влияние примесей на скорости роста граней кристаллов.

Нестабильности фронта кристаллизации. Дендриты. Моделирование роста новой фазы. Термодинамическое «огрубление» поверхности.

Мезофаза, энергетические и диффузионные процессы на границе раздела.

Метастабильная и лабильная зоны роста. Морфологические особенности реальных кристаллов: скульптура граней, скелетные формы, дендриты, нитевидные кристаллы, сферокристаллы, сферолиты. Растворение и регенерация кристаллов. Способы выявления истинной симметрии кристаллов. Типы срастаний кристаллов - незакономерные и закономерные (двойники, эпитаксия и др.). Перитектическая кристаллизация. Механизм растворения-переосаждения, Оствальдовское старение, захват и отталкивание частиц фронтом кристаллизации, формирования монодоменной и поликристаллической микроструктур.

Эвтектическая кристаллизация. Анизотропия роста, термодинамический и кинетический контроль. Вискеры.

8. Механизмы спекания Структура керамики. Описание, энергетические вклады поверхности, объема и пр., методы металлографии, перколяция. Механизмы и стадии спекания.

9. Практическая диагностика материалов РФА, РГА, РСА, ТГА, ДТА, ДСК, ЯМР, ЯГР, ТСПП, ИК, СКР, измерения электрических, магнитных и суперионных свойств.

Основная литература.

1. А.Вест. Химия твердого тела. М.: Мир, 1988, т.1,2.

2. Ю.Д.Третьяков. Твердофазные реакции.М.: Химия, 1978.

3. А.А.Чернов, Е.И.Гиваргизов, Х.С.Багдасаров, В.А.Кузнецов, Л.Н.Демьянец, А.Н.Лобачев. Современная кристаллография. Т.1-4. М.: Наука, 1980.

4. Ю.Д.Третьяков, Х.Лепис. Химия и технология твердофазных материалов. М.:

МГУ, 1985.

5. В.И.Фистуль. Физика и химия твердого тела, т.1,2. М.: Металлургия, 1995.

6. Ч.Н.Р.Рао, Дж.Гополакришнан. Новые направления в химии твердого тела.

Новосибирск: Наука, 1990.

7. Л. ван Флек. Теоретическое и прикладное материаловедение. М.: Атомиздат, 1975.

Дополнительная литература 1. Химия новых материалов. Тематический выпуск. Журнал ВХО им.Д.И.Менделеева, т.36, N6, 1991.

2. Е.А. Укше, Н.И.Букун. Твердые электролиты. М.: Наука, 1977.

3. Б.Е.Левин, Ю.Д.Третьяков, Л.М.Летюк. Физико-химические основы получения, свойств и применения ферритов. М.: Металлургия, 1979.

4. Г.П.Швейкин, В.А.Губанов, А.А.Фотиев, Г.В.Базуев, А.А.Евдокимов.

Электронная структура и физико-химические свойства высокотемпературных сверхпроводников. М.: Наука, 1990.

Составил Проф. Е.А.Гудилин

“НАНОМАТЕРИАЛЫ И НАНОТЕХНОЛОГИИ”

Курс лекций посвящен активно развивающейся в настоящее время проблеме получения наносистем и создания материалов на их основе. Особое внимание уделено химическим аспектам синтеза различных типов наноматериалов и супрамолекулярных материалов с требуемыми свойствами, к которым в первую очередь относятся заданный размер частиц, узкое распределение частиц по размерам, заданная степень анизотропии, образование клатратных структур с уникальными функциональными свойствами.

Возможности применения наноматериалов и супрамолекулярных материалов проиллюстрированы на примере создания ряда технических устройств, а также на примере некоторых биологических систем.

1. Образование и строение ультрадисперсных и супрамолекулярных a. кластеры. Эволюция от молекул к материалам. Кластерные серии.

условия стабилизации необычных степеней окисления, устойчивость и реакционная способность при изменении кратности связи, электрондефицитные соединения с многцентровой связью металл-металл.

Конденсация кластерных фрагментов с образованием цепей, сеток.

б. коллоидные системы. Зародышеобразование. Строение мицелл.

в. супрамолекулярные структуры. Электронное строение и модели описания. Понятие о связности, фазы Цинтля. Супрамолекулярные структуры, клатраты, молекулярные сита.

2. Классификация наноматериалов a. Нанокристаллы. Стадии роста зерен кристаллов, возможности контроля роста на разных стадиях, способы контролируемого получения нанокристаллов, границы зерен в нанокристаллах, получение монолитных материалов в нанокристаллическом состоянии, фазовые переходы в нанокристаллическом состоянии, деформационные и пластические свойства наноматериалов.

b. Тонкие пленки. Самособирающиеся монослои, нанолитография на монослоях, наноматериалы для мембран, темплатный синтез наноструктурированных пленок на основе диоксида кремния, электрохимические подходы к получения нанокристаллических покрытий, распад слоистых структур на отдельные слои в неводных растворителях в присутствии ПАВ, сборка многослойных структур.

c. Нанотрубки и нанонити. Углеродные нанотрубки, строение, методы получения и разделения. Механизмы роста нанотрубок. Одностенные и многостенные нанотрубки. Механические свойства углеродных нанотрубок. Электрофизические свойства углеродных нанотрубок.

Нанотрубки на основе сульфида молибдена. Нанонити на основе металлов и сплавов. Методы их получения и механизмы роста.

Нанонити, состоящие из двух и более металлов. Способы соединения нанонитей в более сложные структуры. Фулерены. Соединения внедрения в графит. Наноалмазы.

d. Нанокомпозитные материалы. Причины низкой устойчивости веществ в нанокристаллическом состоянии. Способы хащиты наночастиц от агрегации и внешних воздействий. Нанокомпозиты полимернеорганическая наночастица. Наночастицы в неорганических матрицах.

Биологические нанокомпозитные материалы. Биомиметические e. Биологические наноматериалы. Примеры биологических наноструктур, встречающихся в живых организмах. Кость как биологический нанокомпозит. Молекулярные моторы. Подходы к получению Комплементарность и самосборка. ДНК как темплат для получения искусственных наноструктур. Неорганические наноматериалы и биосовместимость. Использование неорганических наноматериалов для диагностики, лечения и доставка лекарственных препаратов.

3. Синтез наноматериалов. История развития методов синтеза нанокристаллических материалов. Механохимические методы. Методы конденсации из газовой фазы – CVD, плазменная дуга, контролируемое горение. Химические методы синтеза – золь-гель метод, жидкофазный синтез. Синтез в коллоидных мицеллах. Нанореакторы на основе триоктилфосфиноксида (ТОРО). Темплатный синтез наноматериалов и наноструктур. Подходы, основанные на принципе самосборки. Принципы синтеза сложных наноструктур. Наноструктуры «ядро в оболочке», нанопропеллеры CdSe. Иерархические наноструктуры. Ультрадисперсные металлы с необычными функциями. Мезопористые структуры, СДГ, аэрогели.

4. Свойства наноматериалов.

a. Полупроводниковые наноматериалы. Особенности зонной структуры металлов и полупроводников в нанокристаллическом состоянии.

полупроводников. Изменение ширины запрещенной зоны. Оценка размеров наночастиц из спектральных данных. Квантовые выходы люминесценции для ряда нанокристаллических полупроводниковых наноструктур. Модель «частица в потенциальном ящике» для наноструктур «ядро в оболочке».

b. Магнитные наноматериалы. Влияние размера частицы на магнитные свойства ферромагнетиков. Основные параметры, зависящие от размерного фактора. Изменение коэрцитивной силы с уменьшением размера магнитной частицы. Переход в суперпарамагнитное состояние.

Температура блокировки. Оценка размера наночастицы из данных по магнитной восприимчивости. Магнитные свойства анизотропных c. Механические свойства. Повышение прочности нанокристалличсеких металлов. Дефектность вещества в нанокристаллическом состоянии.

нанокристаллическом состоянии. Нанодиспергирование методом сильного деформационного воздействия.

5. Методы характеризации. Спектральные методы – спектры поглощения и люминесценции. Спектроскопия комбинационного рассеяния. Магнитные методы. SQUID магнетометрия. Метод ЯМР. Мессбауэровская спектроскопия. Методы атомно-силовой и сканирующей туннельной микроскопии. Просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения. Малоугловое рассеяние нейтронов и рентгеновских лучей.

6. Применение наноматериалов. Наносенсоры. Нано- и молекулярная электроника. Фотоника. Устройства на квантовых точках – лазеры, светодиоды. Электронные механические системы (MEMS). Нейронные сети. Наномедицина. Устройства для хранения информации. Основные требования, предъявляемые к гетерогенным катализаторам. Принципы создания материалов с высокой удельной поверхностью. Нанозернистые и мезопористые системы как носители вещества-катализатора. Новые типы материалов для катализа, высокодисперсные оксиды металлов для каталитического горения, дожигания продуктов сгорания, халькогенидные кластеры для фотокатализа. Оксид титана в фотодеградации.. Цеолиты.

Семинар.

Защита рефератов.

Литература:

1. С.П.Губин, Химия кластеров, М.: Наука, 1987, 262 с.

2. Гусев А.И., Ремпель А.А. Нанокристаллические материалы. М.:

Физматлит. 2000. 224 C.

3. Суздалев И.П., Суздадев П.И. Нанокластеры и нанокластерные системы.

// Успехи Химии. 2001. Т.70. №.3. С.203-240.

4. Помогайло А.Д., Розенберг А.С., Уфлянд И.Е. Наночастицы металлов в полимерах. М.: Химия. 2000. 672 C.

5. Адамсон А. Физическая химия поверхностей. М.: Мир. 1979. 568 C.

6. Siegel R.W. Nanophase materials, synthesis, structure and properties. // Springer series in materials sciences. Ed. Fujita F.E. Springer Verlag. 1994.

P.65-105.

7. Nanomaterials: synthesis, properies and applications. Eds. Edelstein A.S., Cammarata R.S. Institute of Physics, Bristol. 1998. 455 C.

Составили Акад. Ю.Д.Третьяков Проф. А.В.Шевельков, Доц. А.В.Лукашин Дополнительно к предыдущему курсу студенты могут прослушать по выбору курс:

«ВВЕДЕНИЕ В НАНОМАТЕРИАЛЫ И НАНОТЕХНОЛГИИ»

Лекция 1 (2ч.). Наночастицы, наноструктуры и наноматериалы.

История исследований в области “нано”. Причины и последствия нанобума: новейшие методы исследования, развитие приборного парка, финансирование исследований (в т.ч. “Критические технологии”). Примеры потенциального применения наноматериалов и нанотехнологий – что может ожидать нас в ближайшее будущее.

Критерии определения наноматериалов: критический размер и функциональные свойства. Размерный эффект. Корреляционный радиус.

Классификация наноматериалов: 0D-, 1D-, 2D-структуры. Квантовые точки, квантовые проволоки и квантовые колодцы.

Лекция 2 (2ч.). Нульмерные наноструктурированные материалы.

Нанокристаллы и нанокластеры. Стадии роста зерен кристаллов, возможности контроля роста на разных стадиях, способы контролируемого получения нанокристаллов, границы зерен в нанокристаллах, получение монолитных материалов в нанокристаллическом состоянии, фазовые переходы в нанокристаллическом состоянии, деформационные и пластические свойства наноматериалов.

Лекция 3 (2ч.). Одно- и двумерные наноструктурированные материалы.

Нанотрубки и нанонити. Углеродные нанотрубки, строение, методы получения и разделения. Механизмы роста нанотрубок. Одностенные и многостенные нанотрубки. Механические свойства углеродных нанотрубок.

Электрофизические свойства углеродных нанотрубок. Нанотрубки на основе сульфида молибдена. Нанонити на основе металлов и сплавов. Методы их получения и механизмы роста. Нанонити, состоящие из двух и более металлов.

Способы соединения нанонитей в более сложные структуры.

Тонкие пленки. Самособирающиеся монослои, нанолитография на монослоях, наноматериалы для мембран, темплатный синтез наноструктурированных пленок на основе диоксида кремния, электрохимические подходы к получения нанокристаллических покрытий, распад слоистых структур на отдельные слои в неводных растворителях в присутствии ПАВ, сборка многослойных структур.

Лекция 4 (2ч.). Синтез наноматериалов.

История развития методов синтеза нанокристаллических материалов.

Механохимические методы. Методы конденсации из газовой фазы – CVD, плазменная дуга, контролируемое горение. Химические методы синтеза – зольгель метод, жидкофазный синтез. Синтез в коллоидных мицеллах.

Нанореакторы на основе триоктилфосфиноксида (ТОРО). Темплатный синтез наноматериалов и наноструктур. Подходы, основанные на принципе самосборки. Принципы синтеза сложных наноструктур. Наноструктуры «ядро в оболочке», нанопропеллеры CdSe. Иерархические наноструктуры.

наноматериалов.

Спектральные методы – спектры поглощения и люминесценции.

Спектроскопия комбинационного рассеяния. Магнитные методы. SQUID магнетометрия. Метод ЯМР. Мессбауэровская спектроскопия. Методы атомносиловой и сканирующей туннельной микроскопии. Просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения. Малоугловое рассеяние нейтронов и рентгеновских лучей.

Лекция 6 (2ч.). Функциональные свойства наноматериалов.

Полупроводниковые наноматериалы. Особенности зонной структуры металлов и полупроводников в нанокристаллическом состоянии. Экситонные переходы в спектрах нанокристаллических полупроводников. Изменение ширины запрещенной зоны. Оценка размеров наночастиц из спектральных данных. Квантовые выходы люминесценции для ряда нанокристаллических полупроводниковых наноструктур. Модель «частица в потенциальном ящике»

для наноструктур «ядро в оболочке».

Магнитные наноматериалы. Влияние размера частицы на магнитные свойства ферромагнетиков. Основные параметры, зависящие от размерного фактора. Изменение коэрцитивной силы с уменьшением размера магнитной частицы. Переход в суперпарамагнитное состояние. Температура блокировки.

Оценка размера наночастицы из данных по магнитной восприимчивости.

Магнитные свойства анизотропных наночастиц.

Механические свойства. Повышение прочности нанокристалличсеких металлов. Дефектность вещества в нанокристаллическом состоянии.

Повышение пластичности кермических материалов в нанокристаллическом состоянии. Нанодиспергирование методом сильного деформационного воздействия.

Лекция 7 (2ч.). Важнейшие области применения наноматериалов (ч.1).

Наносенсоры. Нано- и молекулярная электроника. Фотоника. Устройства на квантовых точках – лазеры, светодиоды. Электронные механические системы (MEMS). Нейронные сети. Наномедицина. Устройства для хранения информации. Каталитические систем Нанокомпозитные материалы. Причины низкой устойчивости веществ в нанокристаллическом состоянии. Способы хащиты наночастиц от агрегации и внешних воздействий. Нанокомпозиты полимер-неорганическая наночастица.

Наночастицы в неорганических матрицах. Биологические нанокомпозитные материалы. Биомиметические подходы.

Лекция 8 (2ч.). Важнейшие области применения наноматериалов (ч.2).

Биологические наноматериалы. Примеры биологических наноструктур, встречающихся в живых организмах. Кость как биологический нанокомпозит.

Молекулярные моторы. Подходы к получению искусственных наноструктур на основе биомолекул. Комплементарность и самосборка. ДНК как темплат для получения искусственных наноструктур. Неорганические наноматериалы и биосовместимость. Использование неорганических наноматериалов для диагностики, лечения и доставка лекарственных препаратов. Биотехнологии и наномедицина.

Лекция 9 (2ч.). Производство наноматериалов.

Рынок наноматериалов. “Нано”бизнес. Инновационные технологии, венчурные фонды. Индустрия наносистем и материалы.

Литература:

1. Р.А. Андриевский, А.В. Рагуля. Наноструктурные материалы. М.:

Академия, 2005.

2. Ч.Пул, Ф. Оуэнс. Нанотехнологии. М.: Техносфера, 2004.

3. П.Харрис. Углеродные нанотрубы и родственные структуры. Новые материалы XXI века. М.: Техносфера, 2005.

4. С.П.Губин, Химия кластеров, М.: Наука, 1987, 262 с.

5. М.А. Рыбалкина. Нанотехнологии для всех. М.: Nanotechnology News Network, 2005.

6. Гусев А.И., Ремпель А.А. Нанокристаллические материалы. М.:

Физматлит. 2000. 224 C.

7. Суздалев И.П., Суздадев П.И. Нанокластеры и нанокластерные системы.

// Успехи Химии. 2001. Т.70. №.3. С.203-240.

8. Г.Б. Сергеев. Нанохимия. М.: Издательство МГУ, 2003.

9. Помогайло А.Д., Розенберг А.С., Уфлянд И.Е. Наночастицы металлов в полимерах. М.: Химия. 2000. 672 C.

10. Михаил Сидоров. Магия "нано"... Эволюция современной электроники:

от нанонауки - к нанобизнесу. М. Компания Спутник+. 2005г.

11. Адамсон А. Физическая химия поверхностей. М.: Мир. 1979. 568 C.

12. Siegel R.W. Nanophase materials, synthesis, structure and properties. // Springer series in materials sciences. Ed. Fujita F.E. Springer Verlag. 1994.

13. Nanomaterials: synthesis, properies and applications. Eds. Edelstein A.S., Cammarata R.S. Institute of Physics, Bristol. 1998. 455 C.

Составили:

Доц. А.В.Лукашин, Асс. А.А.Елисеев

“СОВРЕМЕННАЯ НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ”

Настоящий курс посвящен обсуждению закономерностей свойств и процессов в неорганической химии и базируется на корреляциях, которые существуют между молекулярной или кристаллической структурой, особенностями химической связи, спектральными и магнитными свойствами и реакционной способностью соединений. В основу курса положены Периодическая система элементов и современные модели химической связи.

Изложение строится на переходе от простого к сложному и последовательно затрагивает двухатомные молекулы, многоатомные молекулы, моноядерные комплексы, полиядерные комплексы, кластеры, протяженные твердые тела (трехмерные и низкоразмерные). Общий объем курса составляет 38 часов и состоит из 17-и лекций и 2-х семинаров. Слушателям предлагаются 3 домашние и 1 аудиторная контрольные работы. Уровень сложности курса определен таким образом, что он доступен слушателям, изучившим курсы общей химии и химии элементов, линейной алгебры, основ квантовой механики. Курс состоит из 4-х частей.

ЧАСТЬ I. МОДЕЛИ ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ В НЕОРГАНИЧЕСКОЙ

ХИМИИ Симметрия молекул, точечные группы симметрии. Симметрия орбиталей, таблица характеров, представления. Образование молекулярных орбиталей из подходящих по энергии и симметрии атомных орбиталей. Диаграммы Уолша для молекул типа АХ2 на примерах элементов второго периода: геометрия молекул, заселенность, понятие о LUMO-HOMO.

Некоторые принципы и следствия метода МО-ЛКАО. Локализация, делокализация, гибридизация на примерах соединений элементов второго периода. Гипервалентность, электронодефицитные молекулы. Принцип изолобального соответствия. Полярные группы, дипольный момент молекул.

Ван-дер-Ваальсово взаимодействие в молекулярных твердых телах, клатраты.

Ионная модель строения кристаллов, константа Маделунга, энергия ионной решетки.

ЧАСТЬ II. ОБРАЗОВАНИЕ, УСТОЙЧИВОСТЬ И РЕАКЦИОННАЯ

СПОСОБНОСТЬ МОНОЯДЕРНЫХ КОМПЛЕКСОВ

Условия образования координационной связи в рамках ионной модели и представлений Льюиса. Теория мягких и жестких кислот и оснований Пирсона — квантовохимические основы и количественный аспект — уравнение ДрагоВейланда. Энтропийный вклад в энергетическую устойчивость комплексов:

хелатирование, взаимодействие с макролигандами, сольватный эффект.

Особенности комплексообразования d-элементов. Расщепление орбиталей в полях различной симметрии. Факторы, влияющие на параметры расщепления, спектрохимический ряд лигандов (взаимосвязь орбитального строения лиганда с его положением в ряду).

Реальная электронная конфигурация атомов, термы. Расщепление термов основного состояния в зависимости от симметрии окружения. Энергетические диаграммы для многоэлектронных систем d2/d8, d3/d7 (Оргела и ТанабеСугано). Теоретическое описание спектров электронных переходов. Магнитные свойства комплексов: устойчивость высокоспиновых и низкоспиновых состояний в зависимости от электронной конфигурации атома металла и природы лиганда.

Учет сигма-связывания в теории поля лигандов. Явление переноса заряда и образование кратных связей металл-лиганд. Комплексы d-элементов в низших степенях окисления с пи-донорными лигандами. Применение изолобального подхода к описанию связи в комплексах с СО, NO, ненасыщенными углеводородами, металлоцены, фуллериды, металлокарбены (Фишера и Шрока) — взаимосвязь характера химической связи и реакционной способности.

Механизмы реакций с участием моноядерных комплексов.

Реакции замещения. Окислительное присоединение и восстановительное элиминирование. Энергия активации кристаллического поля. Предсказание реакционной способности по электронной конфигурации центрального атома (на примере первого переходного ряда). Анализ механизма по данным о кинетике процессов и по строению и конфигурации продуктов реакции.

Механизмы окислительно-восстановительных реакций: процессы переноса электрона и переноса атома. Понятие о каталитическом цикле.

Катализ с участием комплексов переходных металлов.

ЧАСТЬ III. МНОГОЯДЕРНЫЕ КОМПЛЕКСЫ, ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ

МЕТАЛЛ-МЕТАЛЛ, ОСНОВЫ ХИМИИ КЛАСТЕРОВ

Полимеризация как следствие координационной ненасыщенности.

Применение изолобального подхода для предсказания строения олигомеров.

Полимеризация высших галогенидов и оксоанионов металлов 4-6 групп.

Типы взаимодействия металл-металл в многоядерных космплексах.

Прямое взаимодействие, Косвенный магнитный обмен. Проблема неопределенности степени окисления металла. Опосредованное взаимодействие между атомами металла в полимерных комплексах, кооперативный эффект Яна-Теллера.

Связь металл-металл в биядерных комплексах: соединения типа [М2Х8]n– и M2(O2CR)4. Понятие о дельта-компоненте химической связи на примерах соединений с четырехкратной связью металл-металл. Изменение кратности связи в соединениях 4d и 5d металлов при «движении по периоду», устойчивость и реакционная способность при изменении кратности связи.

Строение и свойства кластерных соединений типа М6Х8 и М6Х12.

электрондефицитных соединениях с многоцентровой связью металл-металл.

Внешние лиганды и лигандный обмен в рядах соединений типа М6Х8 и М6Х от Zr(Hf) до Pd(Pt). Конденсация кластерных фрагментов с образованием цепей, сеток и фаз Шевреля.

Полианионные кластеры - циклы, клетки - на примере соединений элементов подгруппы фосфора, применение методов МО и ВС для описания электронного строения. Понятие о связности, фазы Цинтля, конденсация циклов и клеток в бесконечно-протяженные кластерные фрагменты.

ЧАСТЬ IV. ВВЕДЕНИЕ В ЭЛЕТРОННОЕ СТРОЕНИЕ ТВЕРДОГО ТЕЛА

Зонная структура твердого тела. Образование зон в результате перекрывания орбиталей. Металлы, диэлектрики. Полупроводники:

собственные и несобственные. Границы применимости зонной модели.

Электронное строение оксидов d-металлов со структурой каменной соли.

Изменение электрофизических свойств от металла до диэлектрика в ряду TiO – NiO, влияние нестехиометрии на изменение электрофизических свойств.

Оксиды со структурой типа ReO3, d-p перекрывание при взаимодействии «катион-анион-катион на 180о». Бронзы, перовскиты: переход металл диэлектрик в зависимости от природы металла и заселенности «А»-позиции.

Гомологические ряды оксидных соединений.

Низкоразмерные твердые тела. Цепочечные структуры: одномерная проводимость, Пайерлсовское искажение. Двумерные проводники на примерах халькогенидов d-металлов типа МХ2, интеркаляты. Наноструктуры.

Основная литература 1. Дж. Хьюи, Неорганическая Химия, Л., Химия, 1986.

2. И.Б.Берсукер, Электронное строение и свойства координационных соединений, Л., Химия, 1986.

3. Ч.Н.Р.Рао, Дж.Гопалакришнан, Новые направления в химии твердого тела, Новосибирск, Наука, 1990.

4. Дж.Б.Гуденаф, Магнетизм и химическая связь, М., Металлургия, 1968.

5. А.Драго, Физические методы в химии, М., Мир, 1981.

6. Р.Хоффман, Строение твердых тел и поверхностей: взгляд химикатеоретика, М., Мир, 1990.

Дополнительная литература 1. 1. D.F.Shriver, P.W.Аtkins, C.H.Langford, Inorganic Chemistry, Oxford University Press, Oxford, 1994.

2. 2. Ф.Басоло, Р.Пирсон, Механизмы неорганических реакций, М., Мир, 1971.

3. 3. Ф.А.Коттон, Дж.Уилкинсон. Современная неорганическая химия, М., Мир, 1969.

4. 4. Н.А.Костромина, В.Н.Кумок, Н.А.Скорик. Химия координационных соединений. М., Высшая школа, 1990.

5. 5. Ю.Н.Кукушкин. Химия координационных соединений. М., Высшая школа, 1985.

6. 6. F.A.Cotton, Chemical Applications of Group Theory, John Wiley & Sons, New York, 1990.

7. 7. Ф.А.Коттон, Р.Уолтон. Кратные связи металл-металл, М., Мир, 1985.

8. 8. Л.М.Ковба. Окислы переходных металлов, М., МГУ, 1973.

9. 9. И.С.Дмитриев. Симметрия в мире молекул, Л., Химия, 1976.

10. 10. В.Хюккель. Химическая связь, М., ИЛ, 1959.

11. 11. С.П.Губин, Химия Кластеров, М., Наука, 1987.

12. 12. М.С.Поп. Гетерополи- и изополиметаллаты, Новосибирск, Наука, 1990.

Составили:

акад. Ю.Д.Третьяков, проф. А.В.Шевельков

“КИНЕТИКА И МЕХАНИЗМ ТВЕРДОФАЗНЫХ РЕАКЦИЙ”

Курс рассчитан на 36 часов (28 часов – лекции, 8 часов – семинары).

Форма промежуточного контроля – выполнение 6 расчетных задач. В курсе "Кинетика и механизм твердофазных реакций" предполагается познакомить студентов с основными представлениями и особенностями топохимических реакций - реакций с участием твердых фаз, а также с наиболее надежными экспериментальными методами их исследования. Начальные стадии твердофазных реакций рассматриваются в лекциях, посвященных процессам классического зародышеобразования и эффекту топохимической памяти, который тесно связан с этими явлениями. Основным закономерностям развития твердофазного взаимодействия посвящена лекция по механизму этих процессов. Наибольшее внимание в курсе уделяется кинетике твердофазных взаимодействий, которая рассматривает различные альтернативные подходы к описанию топохимических реакций и включает анализ процессов, протекающих как в изотермических, так и в политермических условиях. В заключительных лекциях курса рассматриваются процессы, активируемые механохимически, а также процессы спекания, без сознательного использования которых невозможно создания современных поликристаллических материалов.

Особое место в курсе уделяется проведению семинаров, на которых студенты знакомятся с основными методами обработки экспериментальных данных и методам статистической оценки полученных результатов.

1. Основные особенности реакций с участием твердых фаз (топохимические реакции). Кооперативный (ансамблевый) характер протекания этих процессов.

Явление автокатализа. Различные подходы к классификации реакций в твердых телах. Сложный характер твердофазных процессов, связанный с их многостадийностью. Анализ основных стадий топохимических реакций.

Физико-химические процессы, протекающие в индукционный период. Стадия основного взаимодействия. Стадия “удержания”.

2. Параметры, описывающие кинетику твердофазных реакций: степень превращения, скорость, константа скорости, частотный фактор, энергия активации. Физико-химический смысл отличий между введенными понятиями и представлениями гомогенной кинетики.

3. Основные качественные и количественные экспериментальные методы кинетических исследований: селективный химический анализ, ДТА, термогравиметрия, РФА. Построение реперных кривых при проведении количественного РФА. Использование структурно-чувствительных свойств для получения количественной информации о кинетике синтеза твердофазных материалов.

4. Классическая теория образования зародышей. Гомогенное зародышеобразование в паровой фазе. Критический размер зародышей, как один из важнейших факторов (размерный фактор), определяющих возможность осуществления направленного синтеза веществ и материалов. Особенности гетерогенного зародышеобразования. Уравнение Авраами - Колмогорова.

5. Эффект топохимической памяти (ЭТП). Иерархическая организации структуры твердых тел. Микро- (кристаллографическая), мезо- (реальная, тонкая кристаллическая) и макро- (реологическая и керамическая) структура.

Активное состояние твердых тел. Роль ЭТП в направленном синтезе активных фаз и в создании твердофазных материалов. Принципы создания репрезентативной диагностики при получении твердофазных материалов.

6. Механизм реакций твердофазного синтеза. Реакции типа Атв + Втв = Ств Уравнение Вагнера-Шмальцрида. Основные механизмы массопереноса при образовании тройного ионного соединения. Общие принципы регулирования скорости процесса. Методы изучения кинетики и механизма процесса.

7. Кинетика твердофазных реакций. Общие принципы подбора математических уравнений, адекватно аппроксимирующих экспериментальные данные. Коэффициент трансформации. Гомотетичность кинетических кривых.

Приведенное время процесса. Построение номограмм “степень превращения продолжительность взаимодействия”.

8. Формально-кинетическое описание твердофазных реакций. Уравнения, описывающие взаимодействие в порошкообразных смесях: кинетическая и диффузионная область. Использование номограмм для выявления лимитирующей стадии процесса. Роль статистических критериев при оценке механизма твердофазных взаимодействий на основе формально-кинетических представлений.

9. Использование политермической кинетики для оптимизации условий получения твердофазных материалов.

10. Современный математический аппарат кинетического анализа реальных систем. Обобщенная кинетическая модель (ОКМ), универсальная кинетическая модель (УКМ), модели, рассматривающие развитие реакций с одновременным отжигом дефектов, “фрактальная” кинетика. Систематика уравнений твердофазной кинетики 11. Основы механохимии твердого тела и кинетика механохимических процессов.

12. Формование — как механический аналог начальных этапов спекания.

Стадии и механизмы процесса формования. Возможные методы улучшения качества формования. Спекание. Попытки количественного описания кинетики усадки поликристаллического твердого тела при рассмотрении поведения изолированной поры: теории Френкеля и Пинеса. Поведение ансамбля пор:

теории Лифшица - Слезова и Лифшица - Гегузина. Феноменологическое уравнение Ивенсена. Кинетика роста кристаллитов при спекании. Элементы стереометрического анализа. Основные количественные соотношения, описывающие процессы роста кристаллитов.

ТЕМЫ СЕМИНАРОВ И САМОСТОЯТЕЛЬНЫХ РАБОТ

1. Математическое описание заданного массива экспериментальных данных и анализ полученного уравнения.

2. Подбор формально-кинетической модели для заданного массива экспериментальных данных.

3. Построение номограмм для ряда кинетических уравнений.

4. Анализ возможности построения кинетической модели на основании известного математического уравнения, описывающего заданный массив экспериментальных данных.

5. Кинетический анализ зависимости роста размера кристаллитов от продолжительности процесса спекания.

6. Полный кинетический анализ связанных массивов экспериментальных данных.

Литература 1. К. Хауффе, Реакции в твердых телах и на их поверхности, ч.I и II, М., ИИЛ, 1962г.

2. Б. Дельмон, Кинетика гетерогенных реакций, М., Мир, 1972г.

3. Ю. Д. Третьяков, Твердофазные реакции, М., Химия, 1978г.

4. Я. Е. Гегузин, Физика спекания, М., Наука, ГРФМЛ, 1984г.

5. Е. Г. Аввакумов, Механическая активация химических процессов, Новосибирск, Наука, С/о, 1986г.

6. Я. Шестак, Теория термического анализа, М., Мир, 1987г.

7. А. Вест, Химия твердого тела, Теория и приложения, т.I и II, М., Мир, 1988г.

8. Н. Schmalzried, Chemical kinetics of Solids, Weinheim; NY, Basel, Cambridge, Tokyo, VCH, 1995, 433 p.

Составил:

Доц. В.И.Путляев К.х.н. А.В.Кнотько

МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ

Данный практикум является одним из заключительных этапов специализации студентов-материаловедов по программе на степень магистра наук. Цель практикума — освоение методов синтеза широкого спектра современных функциональных материалов для электроники и электротехники – высокотемпературные сверхпроводники, сегнетоэлектрики, полупроводники, материалы для подложек, буферных слоев и электродов, материалы с гигантским магниторезистивным эффектом и т.п. Основной акцент делается на сложнооксидные материалы, представителями других классов являются PbTe, GeTe и SbSJ. В разных задачах представлены материалы в различных физикохимических состояниях – монокристаллы, пленки, керамика, высокодисперсные порошки. Среди методов химического синтеза материалов для освоения предлагаются: для порошков — химические методы гомогенизации (алкоксометод, золь-гель-метод, метод полиядерных комплексонатов, криохимический метод, распылительная сушка); для монокристаллов — методы химических транспортных реакций, пар-кристалл и пар-жидкость-кристалл, электрокристаллизации, спонтанной кристаллизации;

для пленок — метод химического осаждения из паровой фазы (MOCVD) и алкоксометод.

ознакомленность студентов с основными методами исследования рентгенофазовым анализом, химическим анализом, термоанализом и ИКспектроскопией - и систематическое использование этих методов для характеризации синтезированных веществ и материалов.

Задачи выполняются коллективно, группами по 2-4 человека.

Выполнение каждой задачи завершается написанием отчета (один на группу) и его защитой на мини-конференции (доклад 7-10 мин. с кадоскопом и прозрачками). В течение семестра каждый студент выполняет 3 задачи. На каждую задачу отводится 4 занятия, 1 раз в неделю по 6 часов.

2. Химическая гомогенизация компонентов при получении перспективных керамических 3. Получение оксидных покрытий методом газофазного осаждения из паров летучих комплексных соединений металлов (CVD).

4. Химический транспорт сульфоиодида 5. Синтез монокристаллов полупроводников 6. Синтез монокристаллов RBa2Cu3O7-х (RРЗЭ) путем спонтанной кристаллизации из оптимизации условий окислительного отжига 8. Синтез сульфидов РЗЭ с использованием 9. Электрохимический синтез кристаллов 10. Изучение термодинамики твердофазных Каждый студент получает индивидуальное задание и персонального консультанта из числа преподавателей, научных сотрудников или аспирантов.

Работа ведется каждым студентом по индивидуальному плану, как правило раза в неделю по 6 часов. На начальном этапе, после того, как студенту представлена проблема, он должен ознакомиться с литературой и после консультаций с руководителем представить подробный конкретный план своей экспериментальной работы на семестр. Представленный план работы, а также ход его реализации и представленный в итоге письменный отчет контролируется и оценивается специально назначенной комиссией.

Примеры задач:

Создание макета электрохимического аккумулятора с LiCoO2-электродами Создание пакета прикладных программ для обработки порошкового рентгеновского эксперимента с целью использования в практикуме и в исследовательской работе Моделирование процессов кристаллизации с использованием подходов детерминистского хаоса Синтез и свойства биметаллических комплексов как прекурсоров материалов Электрохимический синтез монокристаллов вольфрамовых бронз из расплава Формирование и изучение дендритных структур Перколяционный анализ области гистерезиса при исследовании пористых материалов методом низкотемпературной адсорбции.

Создание и эксплуатация установки для изучения термодинамики ТФР методом ЭДС с твердым электролитом Спинодальный распад как метод синтеза материалов

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ПРАКТИКА

Трудоемкость: 10 кредитов Развиваемые компетенции: ПКМ8, ПКМ10, ПКМ Особое внимание ФНМ уделяет интеграции науки и образования. С самого основания факультета началось тесное сотрудничество с институтами академии наук. В настоящее время с участием ФНМ создано и работают базовых кафедр и учебно-научных центров с участием институтов РАН, включая Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова, Институт проблем химической физики (г. Черноголовка), Институт химической физики им. Н.Н.Семенова, Институт физической химии, Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова, Институт физикохимических проблем керамических материалов, Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова. Все студенты ФНМ проходят научноисследовательскую практику на базе созданных базовых кафедр и учебнонаучных центров. Многообразие исследовательских направлений и современные формулировки тем практики однозначно свидетельствуют о высокой перспективности данного подхода, который не только обогащает студентов новыми знаниями и практическими навыками, но и позволяет научиться адаптироваться в любом научно-исследовательском коллективе. В то же время, эффективная работа студентов – практикантов в лабораториях академических институтов одновременно способствует решению важнейшей проблемы интеграции вузовской и академической науки, которая приобретает все большую актуальность и значимость.

Таким образом, научно-исследовательская практика проводится в научноисследовательских лабораториях, не входящих в состав МГУ им.М.В.Ломоносова, и ставит себе целью ознакомление магистрантов с новыми синтетическими и аналитическими подходами, а также получение опыта работы в новом научном коллективе. Прохождение практики регламентируется Положением о научно-исследовательской практике ФНМ МГУ и призвано повысить академическую мобильность, научную и социальную адаптивность магистрантов. В качестве одной из целей НИП может включать ознакомление студента с методами и оборудованием, необходимыми для выполнения его квалификационной работы. По согласованию с Административным Советом в 10-м семестре магистранты ФНМ имеют возможность пройти 3-6 месячную стажировку в зарубежном университете или научном центре; совместив стажировку с НИП.

Примеры защищенных тем научно-исследовательской практики Организация Тема ИОНХ «Электронное строение наноструктур»

«Синергизм тепловых, микроволновых и ультразвуковых воздействий при синтезе ИК РАН «Разработка специальных зондов для биологической силовой микроскопии»

«Исследование спектроскопических свойств кристаллов»

«Малоугловое рассеяние рентгеновских лучей»

ИНЭОС «Интеркаляционные соединения MoS2 с органическими соединениями – синтез, «Синтез ароматических разветвленных полимерных матриц для иммобилизации металлокомплексов и исследование их каталитических свойств»

«Комбинированное структурное исследование частично упорядоченных неорганических соединений и материалов методами XRD и XAFS»

«Рентгеноструктурное исследование новых неорганических и координационных ИФХПКМ «Получение биокерамики»

ИПХФ «Разработка гибридных (органико-неорганических) электролюминесцентных и (Черног.) фоточувствительных материалов»

ИФХ «Физико-химическая динамика дисперсных систем и материалов»

«Новые материалы для катодов щелочных топливных элементов на основе сложных «Химическое газофазное и плазменное осаждение тугоплавких соединений»

ИХФ «ЯГР нанокомпозитов»

ВИАМ «Оценка работоспособности конструкционных материалов на основе подходов механики Ц-р фотохимии «Фотоника супрамолеклярных наноразмерных структур»

ИНУМиТ «Изучение методов измерения теплопроводности. Исследование теплопроводящих свойств материалов, получаемых из природных базальтовых руд»

МИРЭА «Характеристика электроосажденных функциональных материалов методом генерации Магистранты обязаны до конца 9 семестра подать на имя Декана заявление по установленной форме, в которой указывается предполагаемое место прохождения НПП, а также фамилия, имя, отчество и адреса (рабочий и электронный) научного руководителя (персонального куратора) студента и предполагаемого руководителя НПП. К заявлению прилагается календарный план прохождения НПП, подписанный студентом, его персональным куратором и предполагаемым руководителем НПП.

Административного совета и предполагаемые места прохождения НПП утверждаются приказом Декана. Административный совет имеет право изменить как предполагаемого руководителя, так и место прохождения НПП.

Объем научной практики составляет 20 часов в неделю. Для прохождения НПП в учебном расписании отводится три дня, в течение которых студент обязан находиться в исследовательском учреждении, к которому он приписан на время прохождения НПП.

Контроль прохождения студентом НПП производится два раза за семестр: в конце апреля (промежуточный отчет) и в конце июня (итоговый отчет, по итогам которого выставляется зачетная оценка).

При проведении промежуточного отчета студенты представляют выписку из календарного плана и краткий (12 стр.) отчет о достигнутых результатах, визированный руководителем НПП. Итоговый отчет представляется в развернутом виде (рекомендуемый объем 2030 стр., не считая приложений) в 2-х экземплярах за неделю до проведения зачета, который проходит в форме, идентичной проведению курсовых научно-студенческих конференций на старших курсах. К итоговому отчету прилагается подписанный руководителем НПП отзыв о работе студента. Студент должен обеспечить присутствие руководителя НПП на итоговом отчете. Итоговый отчет является дифференцированным зачетом, который проводится и оценивается в соответствии с "Положением о проведении зачетной и экзаменационной сессий " и "Положением о рейтинговой системе ".

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

Трудоемкость: 14 кредитов Развиваемые компетенции: УКМ4, УКМ5, УКМ9, УКМ10, УКМ11, ПКМ1, ПКМ2, ПКМ3, ПКМ4, ПКМ5, ПКМ6, ПКМ8, ПКМ9, ПКМ10, ПКМ11, ПКМ13, ПКМ14, ПКМ15, ПКМ16, ПКМ18, ПКМ Формы реализации: Работа в научных лабораториях, научнотехнических центрах, стажировки, подготовка и публикация статей, участие в национальных и международных конференциях, работа во временных творческих коллективах по выполнению научных проектов, подача заявок на патенты.

Научно-исследовательская работа в семестре систематически проводится в реальных научно-исследовательских группах и лабораториях в течение всего времени обучения (начиная с первого семестра обучения) и включает в себя подготовку научной и литературной части выпускной квалификационной работы (магистерской диссертации), а также подготовку и публикацию научных результатов и ежесеместровые отчетные конференции, проводящиеся в форме научных выступлений.

В результате выполнения текущей научно-исследовательской работы студент должен знать в совершенстве практику и организационные подходы к научной работе в реальных исследовательских лабораториях в России и зарубежом, основные тенденции и перспективы развития научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок в России и мире;

уметь использовать возможности современных теоретических и экспериментальных подходов для решения передовых задач современного материаловедения и смежных областей; профессионально интерпретировать данные научно - исследовательской работы на уровне эксперта в сфере профессиональной деятельности.

владеть основными методами синтеза и анализа материалов на уровне эксперта.

ИТОГОВАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АТТЕСТАЦИЯ

Трудоемкость: 17 кредитов Развиваемые компетенции: УКМ11, ПКМ8, ПКМ Итоговая государственная аттестация магистра включает выполнение, подготовку и защиту выпускной квалификационной работы – магистерской диссертации. Процедура защиты определяется Положением о защите магистерских диссертаций на ФНМ МГУ.

В результате защиты выпускной квалификационной работы и / или сдачи государственного экзамена студент должен знать, понимать, систематизировать, анализировать, свободно излагать и защищать новизну профессиональных задач, подходов к их решению и полученные результаты в области теории и практики научно исследовательской деятельности;

уметь широко, творчески и критически осмысливать литературную, экспериментальную и прикладную информацию для решения научноисследовательских задач в области современного материаловедения;

самостоятельно обрабатывать, интерпретировать и представлять результаты научно-исследовательских работ на уровне эксперта.