Федеральное государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный

университет»

ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОМУ ОСНАЩЕНИЮ

УЧЕБНОГО ПРОЦЕССА МАГИСТРОВ ПО ПРОФИЛЮ

«КОМПОЗИТНЫЕ НАНОМАТЕРИАЛЫ» НАПРАВЛЕНИЯ

«НАНОТЕХНОЛОГИИ»

2.2.12. Требования к материально-техническому оснащению учебного процесса магистров по направлению подготовки «Нанотехнология» с профилем подготовки «Композитные наноматериалы»:

- должны включать примерный перечень лабораторного оборудования, специально оборудованных лабораторий, кабинетов и аудиторий, перечни современных учебников и учебно-методических пособий, в том числе электронных изданий, рекомендуемых студентам, осваивающим программу магистратуры, с учетом направленности магистерских программ;

- основная учебная литература по дисциплинам учебной программы с указанием наименования цикла, изданная за последние 10 лет;

- дополнительная литература, которая помимо учебной литературы должна включать официальные, справочно-библиографические и периодические издания.

Общее положение.

Высшее учебное заведение, реализующее основные образовательные программы подготовки бакалавра, должно располагать материальнотехнической базой, обеспечивающей проведение всех видов лабораторной, дисциплинарной и междисциплинарной подготовки, практической и научноисследовательской работы студентов, предусмотренных учебным планом вуза и соответствующей действующим санитарным и противопожарным правилам и нормам.

Цели, задачи и специфика материально-технического оснащения учебного процесса магистров по профилю «Композитные наноматериалы».

Целью материально-технического оснащения учебного процесса бакалавров по профилю «Композитные наноматериалы» является обеспечение материально-технической базы для подготовки магистров, удовлетворяющих современным, постоянно возрастающим требованиям к магистрам техники и технологии особенно в такой быстро развивающейся области, как нанотехнологии. В результате обучения магистры должны приобрести навыки ведения как самостоятельных научных исследований, так и исследований в составе коллектива.

Для реализации этой цели необходимо решение следующих основных задач: обеспечение условий подготовки, соответствующих санитарным требованиям и требованиям техники безопасности; обеспечение информационными ресурсами; обеспечение техническими и приборными ресурсами.

Учебный профиль «Композитные наноматериалы» соответствует одной из областей материаловедения. Спецификой материаловедения вообще и материаловедения композитов в особенности является его междисциплинарность, которая выражается в необходимости знания химических основ синтеза композитных материалов, физических основ методов исследования их сложной структуры и свойств, математических основ компьютерного моделирования таких сложных объектов, как композитные материалы. Особую важность перечисленные обстоятельства приобретают в связи с переходом к наноразмерным композитам и в связи с возрастанием роли сложных процессов межфазного взаимодействия. Комплексного подхода требует и решение вопросов практического применения результатов исследований, так как область их применения охватывает не только химические, физические, но и биологические процессы.

Виды материально-технического оснащения учебного процесса Проведение учебного процесса должно быть обеспечено информационными ресурсами. К различным видам информационных ресурсов относятся:

• Научная, учебная, учебно-методическая литература;

• Доступ к информационным ресурсам через Интернет включая доступ к основным издательствам периодической научной литературы;

• Базы данных, используемые в научном и учебном процессах;

• Учебная, учебно-методическая литература в электронном виде.

Проведение учебного процесса должно проходить в подготовленных и оборудованных для этих целей помещениях. Помещения должны:

• Соответствовать санитарным нормам, включая требования к их размеру, вентилируемости, освещению и др.

• Соответствовать техническим нормам по электроснабжению и заземлению, водо- и газоснабжению, • Соответствовать требованиям по утилизации отходов, включая в случае необходимости наличие нейтрализаторов, коррозийноустойчивых стоков, соответствующим образом оборудованных временных хранилищ для отходов и реактивов • Удовлетворять требованиям техники безопасности и пожаробезопасности Проведение учебного процесса и научных исследований должно иметь материально-техническое и приборное обеспечение, к которому относятся:

• Обеспечение реактивами, химической посудой и другими расходными материалами • Обеспечение учебных аудиторий специализированной мебелью, включая современные доски • Обеспечение учебных аудиторий оргтехникой и мультимедийной • Обеспечение оборудованием для синтеза материалов и их • Обеспечение простейшим измерительным оборудованием • Обеспечение научно-исследовательским оборудованием Виды учебного процесса, требующие материально-технического оснащения Учебный процесс в магистратуре по профилю «Композитные наноматериалы» делится на различные виды, которые требуют разного подхода к материально-техническому обеспечению. Различия определяются несовпадением задач, решаемых при проведении того или иного вида учебного процесса. К основным видам учебного процесса относятся:

A. Лекционные и семинарские занятия B. Самоподготовка (включая использование библиотечных залов), обработка результатов научных исследований Эти виды учебного процесса должны проходить в помещениях, соответствующих санитарным нормам, включая требования к их размеру, вентилируемости, освещению и др., соответствовать техническим нормам по электроснабжению. Аудитории и библиотечные залы должны быть обеспечены информационными ресурсами, включая: научную, учебную, учебнометодическую литературу (см. Перечень 1), доступ к информационным ресурсам через Интернет включая доступ к основным издательствам периодической научной литературы, базами данных, используемыми в научном и учебном процессах (см. Перечень 2), учебной и учебно-методической литературой в электронном виде. Аудитории и библиотечные залы должны быть обеспечены компьютерами и мультимедийной техникой.

. Использование аудиторного фонда, удовлетворяющего выше перечисленным требованиям позволит решить следующие задачи учебного процесса:

интенсифицировать и повысить эффективность учебного и расширить инновационную составляющую этих видов повысить уровень подготовки студентов по дисциплинам создать условия для дальнейшей модернизации и развития использовать мультимедийные и дистанционные формы К основным видам учебного процесса относятся также:

C. Учебные практические занятия D. Научно-исследовательские работы Эти виды учебного процесса должны проходить в помещениях, соответствующих санитарным нормам, включая требования к их размеру, вентилируемости, освещению и др. Они должны соответствовать техническим нормам по электроснабжению и заземлению, водо- и газоснабжению, соответствовать требованиям по утилизации отходов, включая в случае необходимости наличие нейтрализаторов, коррозийноустойчивых стоков, соответствующим образом оборудованных временных хранилищ для отходов и реактивов.

Лаборатории должны удовлетворять требованиям техники безопасности и пожаробезопасности.

Материально-техническое обеспечение лабораторий должно включать в себя расходные материалы и, в частности, химическую посуду, реактивы, а также приборы и научно-исследовательское оборудование (см. Перечень 3). В случае магистратуры ВУЗ должен не только располагать уникальным научным оборудованием, активно используемым в учебном процессе по магистерским программам, но и обладать устойчивыми связями с НИИ, предприятиями, предоставляющими базу для обеспечения эффективной и научно-практической подготовки магистров. Научно-исследовательская практика проводится в лабораториях научно-исследовательских институтов РАН и других научных организаций и научно-технических центрах, исследовательских центрах при производственных компаниях, оснащенных современным научным синтетическим и аналитическим оборудованием и имеющих признанные научные школы или активно работающие в науке группы ученых. Целями научно-исследовательской практики является освоение выпускниками уникального оборудованием и приобретение навыков решения прикладных задач.

Перечень 1. Примерный переченьсовременных учебников и учебнометодических пособий, в том числе электронных изданий, рекомендуемых студентам, осваивающим программу бакалавра по профилю 1. Ч. Пул-мл., Ф. Оуэнс, Нанотехнологии, издание 3-е, дополненное, М., Техносфера, 376 с., (2007). Первое руководство на русском языке, описывающее структуру и свойства наноматериалов от твердотельных до биологических объектов. Исчерпывающе изложены технологии изготовления и методы исследования наноструктур, разнообразные применения - от оптоэлектроники до катализа и биотехнологий. Издание дополнено новыми материалами по методическим аспектам "индустрии наносистем" и применению нанотехнологий. Учебник-монография рекомендован ИХФ РАН в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по направлению подготовки «Нанотехнологии».

2. Н. Кобаяси, Введение в нанотехнологию. Книга в популярной форме знакомит читателя с достижениями в области нанотехнологии в Японии и других странах в конце XX - начале XXI века. Продемонстрированы поистине фантастические возможности нанотехнологии в таких областях, как электроника, энергетика, биология, медицина и др.

Большое внимание уделено экономическим и социальным последствиям внедрения нанотехнологии в жизнь общества.

3. Нанотехнологии. Наноматериалы. Наносистемная техника-2008, (2008), Данная работа является продолжением серии книг издательства "Техносфера" по мировым достижениям в области нанотехнологий. В книге представлены материалы, опубликованные в 2006-2008 гг. в журнале "Нано- и микросистемная техника" и сгруппированные по разделам, охватывающим наноматериалы, наноэлектронику, нанодатчики и наноустройства, диагностику наноструктур и наноматериалов, нанобиотехнологию и применение нанотехнологий в медицине. В издании представлены примеры реализации и применения в области технологии формирования наноструктур, методов исследования наноматериалов, метрологическое обеспечение и основы технологии наносистемной техники. По просьбе читателей в книгу введен новый раздел - "Англо-русский терминологический словарь по микро- и наносистемной технике".

4. Н. Г. Рамбиди, Нанотехнологии и молекулярные компьютеры, (2007).

Эта книга об одном из наиболее ранних и активно развивающихся направлений нанотехнологии - создании вычислительных устройств, в которых в качестве элементной базы используются отдельные молекулы или же их сравнительно небольшие ансамбли. Изложены основные принципы обработки информации на молекулярном уровне, сложная и вычислительных устройств и последние результаты, которые позволяют надеяться на новый прорыв в современной вычислительной технике.

Рассматриваются цифровые молекулярные системы, сходные по своей архитектуре с современными компьютерами, а также устройства, имитирующие биологические принципы обработки информации, искусственного интеллекта.

5. А. И. Гусев, Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии, (2007), 416 с., М., Физматлит. Систематически излагается современное состояние исследований нанокристаллических материалов. Обобщены экспериментальные результаты по влиянию нанокристаллического состояния на микроструктуру и механические, теплофизические, оптические, магнитные свойства металлов, сплавов и твердофазных соединений. Рассмотрены основные методы получения изолированных нанокристаллических материалов. Подробно обсуждены размерные нанокристаллических материалах, показана важная роль границ раздела в формировании структуры и свойств компактных наноматериалов.

Проведен анализ модельных представлений, объясняющих особенности строения и аномальные свойства веществ в нанокристаллическом состоянии.

6. Н. Герасименко, Ю. Пархоменко, Кремний - материал наноэлектроники Издательство: Техносфера, 2007 г.352 стр. Монография посвящена рассмотрению проблем и возможностей использования кремния для создания приборов и устройств наноэлектроники и нанофотоники. Даны представления о квантоворазмерных эффектах, возможности их проявления в кремниевых элементах и структурах, а также физических ограничениях. Рассмотрены наиболее перспективные технологические возможности формирования наноразмерных кремниевых структур.

7. В. Неволин. Зондовые нанотехнологии в электронике. (2006). Прогресс в микроэлектронике связывают с уменьшением линейных размеров функциональных элементов. Если их размеры становятся порядка принципиально меняющие физику работы. Созданием таких элементов и интегральных квантовых схем на их основе занимается нанотехнология.

В монографии изложены физические основы зондовой нанотехнологии на базе сканирующих туннельных и атомно-силовых микроскопов, показаны основные достижения, обсуждаются проблемы, требующие решения.

8. Н. В. Меньшутина. Введение в нанотехнологию, Издательство:

Издательство научной литературы Н.Ф. Бочкаревой, 2006 г., 132 стр. В книге приведен обзор современного состояния нанотехнологий. Даны основные определения, понятия, международные классификации, используемые в данной области; рассмотрены аналитические методы исследования материалов на основе и для нанотехнологий; прослежена связь нанотехнологий и химической технологии; показано влияние нанотехнологий на развитие фармацевтики, биотехнологии и медицины;

затронуты проблемы индустриализации нанотехнологий; а также показана перспективность использования компьютерных технологий для моделирования наноструктур и прогнозирования свойств новых наноматериалов.

9. П. Н. Дьячков. Углеродные нанотрубки. Строение, свойства, применения (+ CD-ROM) Издательство: Бином. Лаборатория знаний, 2006 г., 296 стр.

Материал книги изложен в двух главах. Первая из них содержит рассеянную по многочисленным журнальным публикациям информацию нанотрубок. Во второй главе представлены оригинальные результаты автора в данной области - квантовохимические расчеты электронного линеаризованных присоединенных цилиндрических волн. Прилагаемый к книге CD-ROM содержит пакет авторских программ на языке нанопроводов.

10. Дж. М. Мартинес-Дуарт, Р. Дж. Мартин-Палма, Ф. Агулло-Руеда.

Техносфера, 2007 г. 368 стр. В данной книге подробно описаны микроэлектронных и опто-электронных приборов нового поколения. В настоящее время издается много книг по новейшим разделам нанонауки, но почти отсутствуют учебники и пособия для студентовстаршекурсников и аспирантов, связанных с нанонаукой. Предлагаемая книга восполняет этот пробел, так как представляет собой ценное учебное и справочное пособие для студентов, специализирующихся в дисциплинах.

11. М. Б. Генералов. Криохимическая нанотехнология. Издательство: ИКЦ "Академкнига", 2006 г. 328 стр. В учебном пособии изложены основные положения криохимической технологии получения наноматериалов органического и неорганического синтеза и твердофазных композиций со специальными свойствами. Большое внимание уделено процессам криозакалке, механической переработке твердофазных нанопорошков в изделия и другим методам физического воздействия. Изложены теоретические основы методов расчета кристаллизаторов и ваккумносублимационной аппаратуры, устройств для измельчения, смешивания и компактирования смесей нанопорошков. Рассмотрены основные типы приведены их технические характеристики.

12. В. Лозовский, Г. Константинова, С. Лозовский. Нанотехнология в электронике. Введение в специальность. Издательство: Лань, 2008 г., стр. Учебное пособие составлено в соответствии с Государственным образовательным стандартом (ГОСом) по специальности высшего профессионального образования "Нанотехнология в электронике". В нем образования, особенности обучения в вузе, фундаментальные основы инженерной деятельности.

13. Д. Брандон, У. Каплан, Микроструктура материалов. Методы исследования и контроля. Издательство: Техносфера, 2006 г. 384 стр.

исследования для материаловедения. Чрезвычайно четко и детально описаны рентгеновские методы анализа, физические основы оптической и электронной микроскопии. Количественные методы микроанализа включают и рентгеновские микроанализаторы, встроенные в новейшие модели электронных микроскопов.

14. Л. И. Гречихин. Наночастицы и нанотехнологии. Издательство: Право и экономика, 2008 г., 76 стр. Дан краткий анализ полученным результатам по формированию сложных молекул, кластеров и кластерных структур;

наноструктурным металлам, сплавам и керамическим материалам;

методам получения углеродных наноматериалов; взрывным технологиям в строительстве; электрическим и магнитным свойствам наноматериалов кластерных структур и нанотехнологии.

15. Я. Полмеар. Легкие сплавы. От традиционных до нанокристаллов.

Издательство: Техносфера, 2008 г., 464 стр. Полный обзор основ металловедения, производства алюминия, магния, титана и сплавов использованием легких сплавов в авиационной и автомобильной промышленностях и смежных областях. Описаны новые материалы, нанокристаллические сплавы.

16. Д. Синдо, Т. Оикава. Аналитическая просвечивающая электронная микроскопия. Издательство: Техносфера, 2006 г., 256 стр. Монография посвящена особенностям конструкции современных просвечивающих электронных микроскопов (ПЭМ), спектроскопии потерь энергии электронов (СПЭЭ), энерго-дисперсионной электроннозондовой рентгеновской спектроскопии (ЭДС), а также цифровым системам регистрации изображений, в том числе на основе цифровых ПЗС камер и системам: на основе электронно-стимулированной фотолюминесценции (IP-системам), устанавливаемых на современные ПЭМ. Даны, подробные описания аналитических методик и интерпретации полученных результатов.В книге представлен новейший метод трехмерной томографии с помощью ПЭМ и метода ALCHEMI для анализа дефектов замещения в кристаллах. Также изложены прикладные методы для анализа магнитных материалов, метод электронной голографии.

17. Ф. Мэттьюз, Р. Ролингс. Композитные материалы. Механика и технология. Издательство: Техносфера, 2004 г., 406 стр. Первый учебник особенности механического поведения и технологии получения композиционных материалов на основе керамических, полимерных и металлических матриц. Анализируются композиты, усиленные композиты. Большое внимание уделено механизмам разрушения, влиянию окружающей среды и усталостному поведению композитов.

18. Г.Б.Сергеев. Нанохимия. Учебное пособие, 336 стр. 2006, Книжный дом Университет, М., Издательство КДУ. Нанохимия – область науки, связанная с получением и изучением физико-химических свойств частиц, имеющих размеры в несколько нанометров. Подобные частицы могут обладать высокой реакционной способностью. В широком интервале температур. В книге на примере различных элементов показано, что исследования в области нанохимии открывают новые возможности в области синтеза веществ и наноматериалов с неизвестными свойствами.

Особое внимание уделено специфике получения и химическим превращениям атомов, кластеров и наночастиц металлов. Специальные разделы посвящены углероду и работам по криохимии атомов и наночастиц металлов. В отдельных главах рассмотрены размерные эффекты в химии иперспективы развития нанохимии.

19. Carbon nanomaterials / ed. by Yury Gogotsi. Taylor & Francis, 2006. Книга содержит исчерпывающий обзор новейших исследований всех типов многочисленных наноматериалов на основе углерода. Рассмотрены специфические свойства и практические методы синтеза углеродных наноматериалов, новые технологии и будущие применения в различных областях: молекулярная электроника, сенсорная техника, нано и микроэлектромеханические устройства, дисплеи с автоэлектронной эмиссией, среда для хранения водорода, электроды в батареях и суперконденсаторах, композитные наноматериалы. Показана важность нанотекстуры и химии поверхности для получения заданных свойств, необходимых в различных областях применения. В книге описаны углеродные нанотрубки, а также другие формы наноструктурированного углерода: фуллерены, наноалмазы, нановолокна, наноконусы, наноспирали, наноусы и графитовые полиэдральные кристаллы.

20. Д. И. Рыжонков, В. В. Лёвина, Э. Л. Дзидзигури «Наноматериалы:

учебное пособие» – М., БИНОМ, 2009, 368 c. Рассмотрены различные методы получения ультрадисперсных (нано-) материалов — механические, физические, химические, биологические. Обобщены современные представления об электрических, магнитных, тепловых, оптических, диффузионных, химических и механических свойствах наноматериалов. Подчеркнута и продемонстрирована зависимость этих свойств от структуры материала и геометрических размеров наночастиц.

Значительное внимание уделено вопросам хранения и транспортировки наноматериалов.

21. Старостин В. В. «Материалы и методы нанотехнологии. Учебное пособие», М., «Бином», 2008г. 431 с. Даются основные понятия о нанотехнологии и нанообъектах, приводятся сведения о характерных особенностях и свойствах наночастиц. Рассмотрены функциональные и конструкционные материалы (фуллерены, углеродные нанотрубки, ленгмюровские молекулярные пленки) и их применение. Значительное внимание уделяется методам получения наночастиц и упорядоченных наноформообразования, описаны методы зондовой нанотехнологии, пучковые и другие новые методы нанолитографии.

22. Третьяков Ю.Д., Путляев В.И. Введение в химию твердофазных материалов. М.: изд-во МГУ: «Наука», 2006.

23. Кнотько А.В., Пресняков И.А., Третьяков Ю.Д. Химия твердого тела.

Учебное пособие для студентов высш. учеб. заведений. М.: Академия, 2006.

24. Солнцев Ю.П., Пряхин Е.И. Нанотехнологии и специальные материалы.

Учебник для вузов. СПб.: Химиздат, 2007. 176 с.

25. Мелихов И.В. Физико-химическая эволюция твердого вещества. М.:

Бином. Лаборатория знаний. 2006.

26. Science and Applications of Nanotubes. Eds. D.Tomanek/ Kluwer Academic Publishers, 2002, 398 p.

27. Андриевский Р.А., Рагуля А.В., Наноструктурные материалы. М., Академия, 2005.

28. Помогайло А.Д., Розенберг А.С., Уфлянд И.Е. Наночастицы металлов в полимерах. М., Химия, 2000.

29. Nanoparticles: from theory to applications. Ed. G. Schmid. Wiley-VCH:

Weinheim, 2005.

30. Nanoscale Materials in Chemistry Ed/ K.J.Klabunde. John Willles and Sons 31. Nanomaterials Handbook ed. by Yury Gogotsi. Taylor & Francis, 2006, 780p 32. Российский электронный наножурнал. http://www.nanojournal.ru/ 33. Российские нанотехнологии. http://www.nanorf.ru/ 34. Нанотехнологии и Наноматериалы, журнал 35. Journal of Nanomaterials, Hindawi Publishing Corporation 36. Journal of Nanoscience and Nanotechnology 37. Journal of Nanoelectronics and Optoelectronics 38. Journal of Scanning Probe Microscopy 39. Journal of Experimental Nanoscience (Taylor & Francis) 40. International Journal of Nanoscience http://www.vjnano.org/nano/about.jsp Перечень 2. Примерный перечень программного обеспечения ICDD-PDF2 – международный банк дифракционных данных, SIROQUANT – программа баз стандартного количественного анализа, Material data-Layertec GmbH – банк свойств материалов, Proteus и ChemRheo – расширенное программное обеспечения для изучения и моделирования твердофазных процессов.

Перечень 3. Примерный перечень основных видов лабораторного и научно-исследовательского оборудования Оборудование для синтеза, получения и обработки композитных наноматериалов 1. Весовое оборудование 2. Оборудование для компактирования наноматериалов 3. Оборудование для термической обработки материалов 4. Оборудование для механической обработки материалов 5. Оборудование для химических, лазерных, микроволновых и иных 6. Вакуумное оборудование Оборудование для диагностирования композитных наноматериалов 1. Оборудование для оптической микроскопии 2. Оборудование для гранулометрического анализа 3. Оборудование для рентгеновской и электронной спектроскопии 4. Оборудование для ИК спектроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния 5. Оборудование для фотоэлектронной спектроскопии 6. Оборудование для магнитно-резонансных исследований 7. Оборудование для рентгенофазового и рентгеноструктурного анализа Оборудование для люминесцентной спектроскопия и спектроскопии поглощения 8. Оборудование для элементного анализа 9. Оборудование для различных видов микроскопии высокого Оборудование для изучения свойств композитных наноматериалов в том числе функциональных 1. Оборудование для изучения электрических свойств 2. Оборудование для изучения оптических свойств 3. Оборудование для термического анализа (термогравиметрический 4. дифференциальный термический анализ; дифференциальную сканирующую калориметрию) 5. Оборудование для изучения механических свойств 6. Оборудование для изучения