«СОДЕРЖАНИЕ Пленарное заседание А.О. Голубок, В.А. Быков, О.М. Горбенко, А.В. Дворецких,Б.С. Пригожин, И.Д. Сапожников, М.П. Фельштын, Т.В. Шаров Научно-образовательный класс по нанотехнологии на базе СЗМ “Nanoeducator”: ...»

СОДЕРЖАНИЕ

Пленарное заседание

А.О. Голубок, В.А. Быков, О.М. Горбенко, А.В. Дворецких,Б.С. Пригожин, И.Д. Сапожников, М.П.

Фельштын, Т.В. Шаров Научно-образовательный класс по нанотехнологии на базе СЗМ

“Nanoeducator”: настоящее и будущее

...10

Секция 1 Преподавание практических навыков в сфере нанотехнологий в системе

средних общеобразовательных и средних специальных учебных заведений

В.В. Беляев О подготовке учителей и учебных курсов для преподавания основ нанотехнологий в школах Московской области...12 В.В. Ключарев, С.В. Ключарева Наука о генезисе материалов в школьном практикуме …14 Н.В. Латухина, О.К. Спирина Элективный курс “Введение в нанотехнологии" для средней школы: принципы организации и методические особенности” …15 М.С. Небогатиков, В.Я. Шур, С.М. Небогатикова Опыт дистанционного обучения школьников с использованием учебно-научного комплекса Nanoeducator NT-MDT … Н.Н. Нурахов, С.В. Силаева Дистанционное обучение по нанотехнологиям для учителей … Е.А. Соснов, К.Л. Васильева, О.М. Ищенко, Н.В. Захарова, С.Е. Домбровская, А.А. Малыгин Интеграции ВУЗов и школ для решения задач повышения образовательного уровня и профориентации учащихся в области нанотехнологий … А.М. Левшин, И.И. Орленко, А.А. Евдокимов, В.Н. Фатеев. И.А. Шапошникова Особенности довузовской подготовки в области нанотехнологии … А.В. Козлова, А.С. Савинич, Е.В. Чувелева Особенности преподавания нанотехнологии в передвижном учебном классе “Нанотехнологии и материалы” … Ю.И. Юзюк, Е.М. Кайдашев, О.Д. Федотова, Н.С. Кащенко Довузовская профильная подготовка в сфере нанотехнологий. Опыт создания научно-образовательного пространства лицейуниверситет … Секция 2 Преподавание практических навыков в сфере нанотехнологий в системе ВУЗов С.Д. Алекперов, И.В. Яминский Экспериментальный практикум зондовой микроскопии … И.В. Александров, Р.З. Валиев, Н.Г. Зарипов, А.К. Емалетдинов Подготовка специалистов в области нанотехнологий и наноматериалов в Уфимском государственном авиационном техническом университете … С.В. Антоненко, В.А.Фролова Преподавание практических навыков исследования функциональных материалов с помощью СЗМ … В.В. Аристов, А.В. Никулов О преподавании основ квантовой механики в связи с проблемой наноструктур как пограничной области между классическим и квантовым мирами … О.В. Артамонова Применение метода рентгенографии для исследования функциональных наноматериалов … В.П. Афанасьев, А.А. Батраков, Д.С. Ефременко, И.А. Костановский, А.В. Лубенченко Преподавание методов электронной спектроскопии с использованием уникального оборудования (Нанофаб 25 с энергоанализаторм Phoibos 225) … П.Г.Баранов Спин-зависимые явления как основа для понимания фундаментальных квантовомеханических процессов в наноструктурах и современные резонансные методы их изучения … С.Б. Беневоленский, С.Б. Крюкова, А.Л. Марченко, М.В. Спыну Особенности преподавания дисциплин в области нанотехнологий … В.В. Волков, Э.В. Штыкова Современные структурные методы в нанотехнологии и образовании: малоугловое рассеяние и моделирование … Т.Н. Данильчук, И.А. Рогов, Г.Г. Абдрашитова Использование зондовой микроскопии в лабораторно-практических занятиях по направлению подготовки Технология продуктов питания … А.В. Заблоцкий, П.А. Тодуа, С.И. Мухин Опыт международной магистерской программы “Нанодиагностика, метрология, стандартизация и сертификация продукции нанотехнологий и наноиндустрии” … А.К. Изгородин Специалисты и нанотехнологии текстильного кластера … В.Б. Илюшин К вопросам образовательного стандарта по нанотехнологиям … В.П. Исаков, А.И. Лямкин Представление высокопроизводительных взрывных методов получения наноматериалов в учебных спецкурсах … Р.М. Кадушников, М.В. Алфимов, А.Н. Петров Учебно-методический комплекс “Многомасштабное моделирование в нанотехнологиях” … Г.Е. Кричевский Синергизм NBIC технологий в производстве многофункциональных “умных” волокон, текстиля и одежды … Б.Г. Коноплев Междисциплинарные научно-образовательные программы ЮФУ … Л.Н. Лесневский, В.Н. Тюрин, А.М. Ушаков Технологическая подготовка студентов по специальности “Электроракетные двигатели и энергетические установки” … А.А. Малыгин Метод молекулярного наслаивания в сочетании с классом СЗМ NanoEducator как эффективный подход при подготовке кадров в сфере нанотехнологий … Е.Д. Мишина, Н.Э. Шерстюк, В.О. Вальднер Преподавание курса “Материалы и методы нанотехнологий” с использованием оборудования НОЦ и ЦКП … Е.Н. Моос, В.А. Степанов Нанотехнологическая подготовка в рамках научно-образовательного центра … Д.С. Мухин, П.В. Горелкин, Г.А. Киселев, И.В. Яминский Лабораторный практикум на основе наномеханических кантилеверных систем … В.К. Неволин Учебные курсы по зондовой микроскопии и нанотехнологии … В.В. Некрасов, А.И. Андреев, С.П. Вакуленко, Я.В. Кривошеев, В.А. Никитенко Спецпрактикум по прикладной нанофотонике на базе НОЦ … В.В. Нелаев, В.Р. Стемпицкий Опыт обучения студентов в области проектирования приборов наноэлектроники и моделирования процессов нанотехнологии … А.Н. Никиян, Э.К. Алиджанов, С.Н. Летута Формирование навыков практической работы с биологическими объектами на клеточно-молекулярном уровне у студентов старших курсов специальности “Биохимическая физика” … О.В. Сергеева, С.К. Рахманов, Г.П. Шевченко Подготовка специалистов в области нанохимии в Белорусском государственном университете … О.В. Синицына, Г.Б. Мешков, И.В. Яминский Зондовая микроскопия графита - многообразие идей для практикумов по физике и химии … В.Р. Стемпицкий, А.Л. Данилюк, В.Е. Борисенко Электронный учебно-методический комплекс по наноэлектронике … В.В. Столяров Опыт преподавания основ нанотехнологий в МГИУ … С.С. Сухарев, И.В. Решетов, Е.Н. Славнова Использование атомно-силовой микроскопии при подготовке курса лекций “Современные представления о механизмах опухолевой прогрессии” … В.Е. Филимонов, Н.И. Сушенцов Интегрирование практических навыков в сфере нанотехнологии в научно-исследовательскую деятельность магистрантов технических направлений подготовки … О.Л. Хасанов Междисциплинарность и специализация образовательных программ в сфере нанотехнологий … М.И. Штильман Опыт подготовки специалистов и магистрантов в области биоматериалов и нанобиоматериалов … В.С. Шарощенко, В.Д. Баурин Популяризация системы знаний о нанотехнологиях в системе физического образования педагогического ВУЗа … Ю.И. Юзюк, Е.М. Кайдашев, В.М. Мухортов Практический опыт двухуровневой подготовки кадров по направлению “Нанотехнология” в ЮФУ … Н.М. Яковлева, К.М. Суомолайнен Лабораторный практикум по физике наноматериалов … Секция 3 Подготовка и переподготовка кадров: связь индустриальных и научно-учебных центров К.П. Алексеев, А.Д. Шляпин, В.А. Нижник, В.Д. Борман, В.Н. Тронин Сетевая информационно– аналитическая система организации и сопровождения маршрутного обучения при повышении квалификации кадров на базе научно–образовательных структур ННС … В.А. Жабрев, В.Я. Шевченко, С.В. Чуппина, Е.Н. Соболева, Н.Л. Яблонскене, В.И. Румянцев Опережающая профессиональная переподготовка специалистов в области нанокерамики … Н.В. Каманина, П.Я. Васильев, В.И. Студенов Роль нанотехнологий в оптике в процессе обучения молодых кадров … А.В. Максимов, О.О. Гронская, Е.Б. Осипов, И.В. Кушева Опыт внедрения нанотехнологий в рамках научно-технического сотрудничества ЧГУ с академическими институтами и промышленными предприятиями города в рамках выполнения совместных образовательных и научных программ и пилотных проектов … В.И. Светцов, О.И. Койфман Нанотехнологическая подготовка выпускников технического и технологического профиля … А.М. Смыслов, Р.М. Киреев, К.Н. Рамазанов Профессиональная переподготовка специалистов предприятий в области ионно-плазменных методов получения наноструктурированных покрытий … Е.А. Соснов, С.Д. Дубровенский, А.А. Малыгин Подготовка и переподготовка кадров в сфере нанотехнологий на базе учебно-научного ЦКП ”Химическая сборка наноматериалов” … В.А. Фролова, С.В. Антоненко Демонстрация возможностей СЗМ “ИНТЕГРА Аура” в рамках программы повышения квалификации и переподготовки преподавателей по курсу: “Технология наноструктур” … В.Ф. Шишлаков, Л.И. Чубраева Внедрение результатов научных исследований по наноматериалам и нанотехнологиям в процесс подготовки и переподготовки кадров высшей квалификации … В.Я. Шур Образование в сфере нанотехнологий: опыт Уральского ЦКП “Современные нанотехнологии” … Секция 4 Дистанционное обучение. Системы коллективного пользования О.А. Бистерфельд Организация дистанционной подготовки студентов к выполнению лабораторных работ по физике … Н.В. Вишняков, А.П. Авачев, С.П. Вихров, В.С. Гуров, Д.В.Суворов Реализация системы дистанционного доступа к комплексу нанодиагностического оборудования центров коллективного пользования … М.О.Ивченко, Р.А.Емельяненко Виртуальная лаборатория сканирующей зондовой микроскопии … Д.В. Пелегов Создание учебных и научно-популярных фильмов в области нанотехнологий как экспорт образовательных услуг … В.Е. Филимонов, В.К. Сальников Подготовка и внедрение видеоматериалов, использующих уникальное научное оборудование нанотехнологии, в практику дистанционного обучения … А.С. Филонов Организация Интернет-практикума по СЗМ на Физическом факультете МГУ … О.Л. Хасанов, А.А. Панина Программа маршрутного обучения, внутрироссийская и международная кооперация Нано-центра Томского Политехнического Университета … Секция 5 Международный опыт образования в сфере нанотехнологий Anatoli Korkin Неформальный образовательный веб-сайт ASDN и другие формы образования в Интернете … Karel Palka Nanoeducators in chalcogenide glass thin films re-search … Giacomo Torzo Using NanoEducator for remote-lab SPM: an Italian experience … Giacomo Torzo Educational training on SPM/STM/litho with NanoEducator at Padova … Д.А. Кузнецов Преподавание курса “медицинские нанотехнологии” студентам и аспирантам медицинских ВУЗов. Опыт международного сотрудничества … Постерная секция Н. А. Авдеев, П. Ф. Прокопович Практикум по имитационному проектированию наноструктур … И.А. Аверин, О.В. Карпанин, А.М. Метальников, Р.М. Печерская Автоматизированный комплекс для дистанционного обучения в области индустрии микро, - наносистем … И.А. Аверин, И.В. Волохов, Р.М. Печерская, С.В. Тимаков Переподготовка кадров для наноиндустрии … С.Х. Акназаров, О.Ю. Головченко Обучение практическим навыкам распознавания наноструктурированных объектов в ВУЗах … Р. Башарулы, А. Баймаханулы О разработке целостной методической системы обучения нанотехнологии … В.И. Балабанов, Е.В. Быкова, В.Ю. Болгов, В.В. Лехтер Нано-технологическая автохимия для безразборного сервиса авто-тракторной техники … П.Г. Баранов, Р.А. Бабунц, А.Г. Бадалян, Н.Г. Романов, Л.Ю. Богданов, А.В. Наливкин Разработка линейки ЭПР/ОДМР спектрометров высокочастотного диапазона для нанотехнологий … Т.А. Басарыгина, Г.П. Лещенко, Ю.Б. Четыркин Преподавание практических навыков в области нанотехнологий в агроинженерных ВУЗах … Б.А. Билалов, Д.С. Даллаева, Е.К.Магомедова Панорамный анализ поверхности высокоомных материалов методами сканирующей зондовой микроскопии … Е.Н. Вигдорович Проблемы преподавания предмета “Нанотехнологии” в МГУПИ … С.А.Гаврин, Э.Р.Оскотская, И.Н.Сенчакова, Э.Ю.Юшкова Химическое школьное НО в сфере приоритетных научных направлений … Г.Г. Галстян, С.Ю. Ларкин, Д.С. Ларкин Проект украинского научно-образовательного центра “Наноэлектроника и нанотехнологии” … А.С. Глотов, В.С. Баранов Возможности исследования и диагностики генетических рисков с помощью нанобиочипов в клинической практике … Л.В. Горбанева Изучение основ наноструктур и нанотехно-логий на занятиях научного общества учащихся при кафедре физики ДВГГУ … Л.В. Горбанева Изучение основ наноструктур и нанотехнологий на занятиях факультативного курса ДВГГУ … О.Е. Гудкова, М.С. Федорова, В.А. Сергунова Спектральное представление сложных поверхностей биологических объектов … А.М. Гурьянов, Н.В. Латухина Сфера нанотехнологий и наноматериалов в курсе строительного материаловедения … Г.А. Давыдова Особенности преподавания нанотехнологии студентам биологических специальностей … С.Ю. Доронин, Р.К. Чернова Преподавание химии на факультете нано- и биомедицинских технологий … С.И. Егорова, Н.Я. Егоров, Ю.М. Вернигоров, Н.Н. Фролова Мотивация выбора учащимися технического лицея при ДГТУ специальности 210602 – “Наноматериалы” … В.И. Житенёв, О.А. Цернэ Разработка элективного курса “Знакомство с нанотехнологиями и основами сканирующей зондовой микроскопии” для учащихся 10-11-х классов гимназии … Н.Н. Иванская, Е.Н. Калюкова Нанотехнологический подход в курсе “Химия вяжущих строительных материалов” … В.А. Кечин, В.Г. Прокошев, О.А. Новикова Опыт подготовки бакалавров по направлению “Нанотехнологии” в научно-образовательных центрах ВлГУ … И.В. Запороцкова, Т.В. Кислова Волгоградский государственный университет: образовательный процесс в сфере нанотехнологий и его материально-техническое обеспечение … И.М. Ковенский, В.В. Поветкин, Е.В. Корешкова, А.Н. Венедиктов, А.А. Неупокоева Нанокристаллические и аморфные материалы электрохимической природы … Т.А. Кокетайтеги, Л.М. Ким, А.Д. Тулегулов, А.С. Балтабеков, Б.С. Тагаева Применение научных достижений в области нанотехнологий при подготовке докторантов PhD … Т.К. Константинян Обучение студентов естественнонаучных дисциплин методам графического программирования с использованием оболочки LabView … А.В. Копаев, Б.К. Остафийчук, В.С. Бушкова, Ю.Н. Тафийчук Синтез наноразмерных ферритов методом золь-гель-автогорения и исследование их свойств на семестровых занятиях в ВУЗе … Д.Ю. Корнилов, С.Э. Хорошилова, Р.С. Сухарев, К.В. Сюзев, Ю.Н. Туранова Синтез нанокомпозиционных материалов типа металл/полимер с заданными характеристиками как практическое приложение теоретических знаний … А.В. Круглов, О.Н. Горшков Специализированная лаборатория NanoEducator как основа учебного процесса в области нанотехнологий на Физическом факультете ННГУ … Ю.В. Кузнецова, Н.П. Супонев Использование СЗМ в специальном физическом практикуме … Л.А. Латышев, Н.Н. Семашко, А.Ф. Штырлин Условия создания регулярных наноструктур … Д.В.Лычагин Внедрение инновационной стратегии в образовании и преподавание основ нанотехнологии в строительных ВУЗах … Э.П. Магомедбеков, А.А. Ревина Роль радиационной химии в современной нанотехнологии … А.А. Малыгин, С.А. Трифонов, Е.А. Соснов, Г.В. Жуков, К. Коллерт, А.А. Евстратов Опыт учебно-научного сотрудничества СПбГТИ (ТУ) с университетами и фирмами Франции, Германии и Финляндии в сфере нанотехнологий … И.А. Матвеева Возможности автоматизированного класса практического междисциплинарного обучения в организации исследовательской деятельности обучающихся … И.С. Митченко, М.А. Оспищев, В.Ю. Руднев, В.А. Тарала, Б.М.Синельников Автоматизированный лабораторный комплекс для роста тонких пленок SiC … Е.Н. Моос, С.В. Гаврилов, В.А. Степанов Моделирование нанообъектов в учебных курсах подготовки магистров … А.В. Огнев Практические работы в курсе “Наномагнетизм” … В.Н. Пашенцев Магнетронный метод нанесения наноструктурных покрытий … А.Р. Рахимова Аксессуары для практикума по бионаноскопии … С.С. Савинский Метод сильной связи для анализа особенностей электронной структуры графена … Е.С. Свешникова, Т.П. Устинова Проблемы и перспективы подготовки специалистов в области технологии нанополимерных материалов … Н.В. Семакина, В.И. Кодолов, Г.И. Яковлев Опыт подготовки магистров по программе “Строительные материалы, в том числе наноматериалы” … Н.В. Семакина, Л.А. Грозина, В.И. Кодолов Подготовка и переподготовка кадров в области наноматериаловедения на базе Научно-образовательного центра УдНЦ УрО РАН Иж-ГТУ … Ю.О. Сидоров, В.В. Трегулов, О.О. Бурдинская Применение микроскопа Nanoeducator в лабораторном практикуме … В.С. Скомаровский, С.А. Гудошников, О.Н. Серебрякова, Н.А. Усов Практикум по магнитным нанотехнологиям для ВУЗов … В.Г. Соловьев, А.И. Ванин, В.Л. Вейсман, М.С. Иванова, С.В. Панькова, С.В. Трифонов, М.В.

Яников Изучение физических свойств нанокомпозитов и преподавание основ физики наноструктур и нанотехнологий в Псковском государственном педагогическом университете … К.М. Суомолайнен, Н.М. Яковлева Электронный образовательный комплекс по физике наноматериалов … А.Г. Сутырин Реализация прототипа семантической сети для эффективного доступа к знаниям … В.М. Таланов, Г.П. Ерейская О содержании лекционных курсов “Нанохимия” и “Синтез наноматериалов” … В.В. Тихоненко, А.М. Шкилько Проблемы преподавания практических навыков в сфере нанотехнологий для студентов инженерно-педагогических специальностей … Б.Б. Тихонов, А.Е. Соболев, Т.А.Горбунова Обучение школьников г.Твери основам нанотехнологий с использованием СЗМ “Nanoeducator” … А,Д. Тулегулов, Т.А. Кокетайтеги, Л.М. Ким, А.С. Балтабеков, Б.С. Тагаева Междисциплинарные основы применения нанотехнологий … Г.Н. Федотов, Г.В. Добровольский, С.А. Шоба Преподавание нанотехнологий почвоведам … В.Е. Филимонов, В.К. Сальников Ориентация сознания школьников на приобретение практических навыков в сфере нанотехнологии … М.Н. Филоненко, Г.А. Грищенко Особенности подготовки специалистов в области нанотехнологий … Т. В. Шаров, Н. Г. Абдулин, А. Г. Рысь Опыт обучения студентов физического факультета работе на СЗМ Nanoeducator … А.Н. Ширапай Начальное обучение учителей естественнонаучного профиля преподаванию практических навыков в сфере нанотехнологий … Ю.Д. Ягодкин, М.В. Астахов, Н.В. Криволапов, Ю.А. Крупин, М.Р. Филонов, Р.И. Камкин НИТУ МИСиС — головной ВУЗ Университета ШОС РФ по направлению подготовки УШОС “Нанотехнологии” … Е.В.Якута, А.С.Илюшин Введение раздела “Нанотехнологии” в курс лекций “Современные проблемы физики конденсированного состояния вещества” …

НАУЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ КЛАСС ПО НАНОТЕХНОЛОГИИ

НА БАЗЕ СЗМ «NANOEDUCATOR»: НАСТОЯЩЕЕ И БУДУЩЕЕ.

А.О. Голубок1,2,5, В.А. Быков4, О.М. Горбенко1,5, А.В. Дворецких1, Б.С. Пригожин1,5, И.Д. Сапожников1,5, М.П. Фельштын1,5, Т.В. Шаров3, 2) Санкт-Петербургский государственный университет 3) Санкт-Петербургский государственный университет В середине 80-х годов, когда промышленные СЗМ еще не выпускались, в ИАП РАН были начаты исследования в области СЗМ [1]. На приборах собственной биологические молекулы [3], полупроводниковые квантовые точки [4]. В разные годы в лаборатории проходили обучение студенты различных вузов: будущие физики, химики, биологи, оптики, электронщики, приборостроители, программисты.

В результате появилось понимание, что СЗМ может стать хорошей основой для создания экспериментального практикума по нанотехнологиям. Действительно, применение СЗМ требует использования различных областей знаний (физика, механика, химия, молекулярная биология, цитология, метрология, информатика, обработка сигналов), что является отличительной особенностью нанотехнологий.

По оценкам американских экспертов из национального научного фонда мировая потребность в специалистах в области нанотехнологий в 2010-2015 г.г. составляет около 2 млн. чел. В России десятки вузов ведут подготовку специалистов в области нанотехнологий, создаются научно-образовательные центры. Поэтому, проблема создания учебно-исследовательской экспериментальной базы для университетов является весьма актуальной. В начале 2000-х годов группа компаний «НТ»

приступила к созданию приборной платформы «NanoEducator» (NE). В основу оборудованного класса «под ключ», включая учебные пособия и лабораторные образцы [5]. В NE снята проблема дорогостоящих расходных материалов, поскольку он оснащен специальным зондовым датчиком со съемными зондами, которые изготавливаются на установке, входящей в состав класса. NE работает как микроскоп в туннельном и силовом режимах, так и как нанолитограф. Программное обеспечение NE функционирует как в среде Windows, так и в среде Mac-Os, что гарантирует защиту от вирусов при работе с выходом в Интернет. Первый учебный класс на базе СЗМ NE был поставлен в 2003 году в Н-НГУ. В настоящее время в университетах и лицеях РФ работает более 300 NE. Имеется также опыт использования NE в учебно-исследовательском процессе в зарубежных университетах. Дальнейшее развитие платформы NE мы связываем с переходом к научно-образовательной мини-лаборатории на основе создания унифицированных зондовых датчиков-картриджей различного функционального назначения, с улучшением метрологических характеристик NE за счет применения датчиков микро - и наноперемещений, дальнейшим развитием аппаратно-программных средств, в том числе включением в структуру ПО виртуального СЗМ.

1. Голубок А.О.,Тарасов Н.А.,Типисев С.Я. и др. "Исследование методических и инструментальных принципов построения вакуумного туннельного электронного микроскопа", № государственной регистрации 01860134855, (1985-1988 ) 2.Golubok A.O.,Davydov D.N.,Tipissev S.Ya., Single Electron Effects in HTcSuperconductors Studed by STM under 4.2K, Fourth International Conference on Scanning Tunneling Microscopy/Spectroscopy, (Ibaraki, Japan, July 9-14, (1989) 3. Golubok A.O.,Kolomytkin O.V.,Davydov D.N.,Timofeev V.A.,Vinogradova S.A.,Tipissev S.Ya., Ionic channels in Langmuir-Blodgett films imaged by a scanning tunneling microscope, Biophysical Journal, v.59(4), p.889-893 (1991) 4. Cirlin G.E., Golubok A.O., Gur'yanov G.M., Gubanov V.B., Petrov V.N., Polyakov N.K., Tipissev S.Ya., Samsonenko Yu.B., Ledentsov N.N., Shchukin V.A., Grundmann M., Bimberg D., Alferov Zh.I., STM and RHEED study of InAs/GaAs quantum dots obtained by submonolayer moleculsr beam epitaxial techniques, Surface Science, v.352-354, p.651-655 (1996) 5. В.А. Быков, В.Н. Васильев, А.О. Голубок, Учебно-исследовательская минилаборатория по нанотехнологии на базе сканирующего зондового микроскопа NanoEducator, Российские нанотехнологии, Том 4, №5-6,с.45-48 (2009) А.О. Голубок, зав. каф. нанотехнологий и материаловедения СПбГУ ИТМО 197101 Санкт-Петербург, пр.Кронверкский д.49, тел.(8 812) 498 1065; e-mail: [email protected]

О ПОДГОТОВКЕ УЧИТЕЛЕЙ И УЧЕБНЫХ КУРСОВ ДЛЯ ПРЕПОДАВАНИЯ

ОСНОВ НАНОТЕХНОЛОГИЙ В ШКОЛАХ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Московский государственный областной университет НОЦ физических и химических исследований материалов и наноструктур В настоящее время углубляется разрыв между уровнем исследований в передовых научных и образовательных организациях и уровнем их преподавания в большинстве вузов и средних школ. Это грозит «образовательным расслоением»

нашего общества, коррелирующим с возникшим по другим причинам расслоением в уровне жизни населения и в перспективе углубляющим его. Особенно это относится к образовательным учреждениям малых городов и сельской местности.

Указанная ситуация относится и к преподаванию основ нанотехнологий. Уже сейчас значительная часть населения не понимает их сути, возможных приложений, вызываемого их развитием изменения уклада общества. Исправлять ситуацию надо по различным направлениям, прежде всего, со школы, с подготовки учителей, способных правильно и доходчиво донести до современных учеников новые мультидисциплинарные знания. Делать это надо систематически, вводя основы нанотехнологий в школьное преподавание.

Московская область характеризуется, с одной стороны, большой долей образованного, активного населения, с другой стороны, большой территорией, по которой разбросаны небольшие города и села, из-за чего не всегда доступно качественное естественно-научное образование для всех учащихся области.

Подготовкой учителей для области занимается Московский государственный областной университет (МГОУ), в котором имеются давние традиции выполнения нанотехнологическим направлениям.

исследований материалов и наноструктур подготовлен спецкурс «Физические основы нанотехнологий» для бакалавров, обучающихся по специальности «учитель физики и информатики». В нем использованы как современные научные публикации, так и программы некоторых ведущих вузов страны. Они адаптированы к уровню знаний, преподаваемых по этой специальности, но при этом сохраняется строгость изложения. Вместе со студентами разрабатываются методики уроков по различным направлениям нанотехнологий, на основе которых создается элективный курс для преподавания в школе.

На лекциях и на школьных уроках изучается уровень понимания различных моделирования, с помощью которого можно сравнительно просто и недорого расширить круг изучаемых проблем по сравнению с проблемами, которые можно изучать с помощью только современного экспериментального оборудования.

Такие учебные курсы доступны для работы в любой школе, способствуя повышению уровня преподавания основ нанотехнологий и формированию правильного современного представления о них и решаемых с их помощью задачах.

Вместе с кафедрой методики преподавания физики МГОУ разрабатываются новые разделы для школьных учебников физики, в которых содержатся знания о современных нанотехнологиях.

Беляев Виктор Васильевич, заведующий кафедрой, дтн 141730 Московская обл., г. Лобня, ул. Ленина, д.1, кв. Тел.: 8-916-3864705, Факс: 8-4992612228 e-mail: [email protected]

НАУКА О ГЕНЕЗИСЕ МАТЕРИАЛОВ В ШКОЛЬНОМ ПРАКТИКУМЕ

Институт проблем химической физики РАН, Черноголовка Российское образовательное пространство в сфере нанотехнологий, при его сопоставлении с тем, что имеет мировая тридцатка лидеров, выглядит удивительно однобоким. Доля прикладной физики и физики конденсированного состояния выше среднего, хотя можно найти аналогию на примере Южной Кореи, Индии, Сингапура, Мексики, Бразилии, Украины. Доля же науки о материалах и современной химии уникально мала. Особенно резко это бросается в глаза, когда предмет исследования – российские публикации, сделанные без участия иностранных соавторов. Причина такого положения дел заключается в отсутствии национальной политики способной допустить примат консервативной самоорганизации над диссипативной самоорганизацией, первичность состояния по отношению к движению. Как следствие, в России нет ни одного университета науки о материалах, а ее отставание от США в решении этой проблемы к 2012 году станет полувековым. Между тем, интерес к миру нано во многом связан с тем, что уменьшение масштаба снижает влияние диссипативной самоорганизации на результат превращения.

Найти путь к решению этой национальной проблемы может помочь созданная в России наука о горении, категориальный аппарат которой впервые позволил принять во внимание лебеговскую неарифметичность превращающегося тела, причем, средствами вполне доступными для школьников. В итоге стало ясно, что горение как форма консервативной самоорганизации, будучи самоподобной во всех масштабах, имеет особый геометрический, химический и даже социальный смысл. Школьный практикум, включающий в себя компьютерные, химические и социальные опыты с горением как проявлением самостоятельно развивающейся случайной диффузии, может принести пользу не только в факультативе по нанотехнологиям, но и в системе базовой средней школы как компонент новой национальной культуры.

Ключарев Валентин Викторович, с.н.с.

Адрес: 142432, Черноголовка, пр-т Академика Семенова, д. 1, ИПХФ РАН.

Телефон: (49652) 2-19-66. E-mail: [email protected]

ЭЛЕКТИВНЫЙ КУРС «ВВЕДЕНИЕ В НАНОТЕХНОЛОГИИ» ДЛЯ СРЕДНЕЙ

ШКОЛЫ: ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ И МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ

1) ГОУ ВПО Самарский государственный университет, Самара 2) МОУ Самарский лицей информационных технологий, Самара Подготовка специалистов в области нанотехнологий является актуальной задачей образования, поскольку нанотехнологии представляют собой ключевое направление развития технологий XXI века. Их применение в различных областях науки, техники, экономики несет в себе огромный потенциал роста и, по мере своего расширения, будет требовать все большее число специалистов в данной области.

В большинстве Самарских ВУЗов (государственный, аэрокосмический, технический, медицинский университеты, архитектурно-строительная академия) ведутся научно-исследовательские работы и реализуются образовательные программы в области нанотехнологий. В то же время в среднем образовательном звене знакомство с нанотехнологиями практически не ведется. Разработанный нами курс «Введение в нанотехнологии» предлагается как элективный для 10 - классов физико-математического и химико-биологического профиля средней школы и рассчитан на 32 часа учебного времени.

Лекционный материал курса полностью представлен в электронном виде, с демонстрацией микрофотографий, изображений нанообъектов, полученных с использованием современных методик электронной и зондовой микроскопии. Для более наглядного представления некоторых тем курса используются анимационные демонстрации. Практическая часть курса включает решение задач и компьютерные лабораторные работы. Ресурсное обеспечение материала позволяет предложить его как основу курса дистанционного обучения. Особенно это актуально для школ, удаленных от областного центра.

Латухина Наталья Виленовна 443068 Россия, Самара ул. Новосадовая д.157, кв.81, Тел.: (846)3347954, Факс: (846)3345455 Е-mail: [email protected]

ОПЫТ ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ ШКОЛЬНИКОВ

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УЧЕБНО-НАУЧНОГО КОМПЛЕКСА

NANOEDUCATOR NT-MDT

М.С. Небогатиков1, В.Я. Шур1, С.М. Небогатикова2.

1) Уральский государственный университет им. А.М. Горького, Екатеринбург 2) Уральский государственный педагогический университет, Екатеринбург Актуальность знаний в области нанотехнологий, в том числе и для школьников диктуется временем. Для проведения занятий можно ограничиться относительно дешевыми виртуальными технологиями, однако, при серьезном отношении к обучению необходимы непосредственные практические упражнения, в том числе, выполнение реальных лабораторных работ, для которых необходимо современное дорогостоящее оборудование и специалисты в области нанотехнологий. Естественно, что внедрение таких работ в учебный процесс требует значительных затрат и представляется практически неосуществимым.

Разработанная нами дистанционная лаборатория с использованием учебнонаучного комплекса Nanoeducator NT-MDT, апробированная на базе Уральского центра коллективного пользования «Современные нанотехнологии» УрГУ, может решить проблемы практической реализации лабораторных исследований для различных учебных заведений и школ. Учащиеся исследуют различные материалы с нано-разрешением и измеряют параметры нано-объектов, находясь не за управляющим компьютером, подключенным к базовому сканирующему зондовому микроскопу в ЦКП, а в компьютерном классе. Важно отметить, что при этом не изменяются возможности проведения исследований и не искажается достоверность полученных результатов.

Практическое использование дистанционного обучения продемонстрировало его исключительную эффективность и позволило не только значительно повысить интерес учащихся к предмету, но и качественно улучшить усвоение материала.

Таким образом, лаборатория открывает школьникам окно в наномир.

Небогатиков Максим Сергеевич, м.н.с., инженер 62012, Екатеринбург, ул. Куйбышева, д. Тел./факс: (343) 261-74-36; ; E-mail: [email protected]

ДИСТАНЦИОННОЕ ОБУЧЕНИЕ ПО НАНОТЕХНОЛОГИЯМ ДЛЯ УЧИТЕЛЕЙ

профессионально подготовленные кадры. Очевидно, что ученикам старших классов необходимы базовые знания по нанотехнологиям.

привлекаются специалисты, непосредственно работающие в области нанотехнологий. При этом возникает ряд проблем:

Для охвата всех школ Москвы не хватит всех специалистов России.

Адаптировать лекции должны профессионалы в области образования.

Материала настолько много, что сложно сформировать учебный план для школьников.

Нет единого стандарта для обучения - каждый специалист решает свою задачу и делится своими знаниями.

Работа носит сугубо волонтерский характер.

Для решения данной проблемы и ряда других не менее важных проблем было создано молодежное отделение Нанотехнологического Общества России и школьная комиссия - это два объединения заинтересованных лиц в развитии образовательного сектора в области нанотехнологий в России. В состав этих объединений входят молодые специалисты, студенты, школьники, учителя и многие другие.

Нами предлагается инициатива по подготовке профессиональных кадров, которые смогут вести образовательную деятельность в школах. Предлагается создать курсы дистанционного обучения в области нанотехнологий. Сама технология проведения таких курсов проста, но мы хотим решить более глубокую задачу - научить. Для этого мы приглашаем ведущих специалистов в области нанотехнологий для создания курса лекций, таких, чтобы обучаемый смог освоить довольно непростую область знаний и смог передавать эти знания школьникам.

Дистанционные курсы должны быть направлены не только на обучение и подготовку высококлассных специалистов, но и на популяризацию и социализацию нанотехнологий. Любой желающий сможет пройти курсы на платной основе.

Планируется в сотрудничестве с лекторами и учителями, окончившими дистанционные курсы с отличием (да, оценка знаний будет, при этом довольно суровая), разработать и внедрить единый стандарт преподавания нанотехнологий в школах. Кроме этого, планируется внедрение таких курсов во всех педагогических институтах России. Конечно же, следующим этапом будет внедрение курсов в странах СНГ.

Нами сформулирован ряд требований к курсам:

Курсы должны быть бесплатными для учителей российских школ.

Материалы лекций, на первом этапе, могут быть использованы учителями, окончившими курсы с отличием для преподавания в школах, для организации кружков.

По итогам нескольких курсов совместно с учителями, окончившими курсы с отличием, должен быть разработан единый стандарт обучения школьников по курсу "Нанотехнологии" в России.

Одним из вариантов развития курсов может быть создание школы повышения квалификации по нанотехнологиям для учителей школ и преподавателей ВУЗов с проведением лабораторных работ на базе ведущих научных центров, таких например как Курчатовский Институт.

Нуржан Нурахов [email protected]

ИНТЕГРАЦИИ ВУЗОВ И ШКОЛ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ПОВЫШЕНИЯ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УРОВНЯ И ПРОФОРИЕНТАЦИИ УЧАЩИХСЯ

В ОБЛАСТИ НАНОТЕХНОЛОГИИЙ

Н.В.Захарова1, С.Е.Домбровская2, А.А.Малыгин 1) Санкт-Петербургский государственный технологический институт 2) Санкт-Петербургская академия постдипломного педагогического образования, В последние годы в ряде ведущих ВУЗов России начата подготовка кадров с высшим образованием для обеспечения потребностей промышленности, академических и отраслевых организаций в специалистах, способных проектировать и обслуживать нанотехнологические процессы и оборудование, проводить исследование и идентификацию наноматериалов. Подготовка кадров по новому направлению в ВУЗах может быть успешно реализована лишь при условии повышения квалификации учителей и уровня подготовки школьников – потенциальных студентов. Решить указанную проблему невозможно без активного взаимодействия ВУЗа и школы, без использования имеющейся в ВУЗах необходимой материально-технической базы.

Учитывая изложенное, важным представляется усиление интеграции ВУЗов и школ для решения задач повышения образовательного уровня в области нанотехнологии и наноматериалов по всей цепочке «учитель – школьник – преподаватель ВУЗа – студент – специалист». Поскольку наиболее эффективная форма обучения – включение учащегося в активную научную деятельность, нами разработана и апробирована программа «Инновационные подходы для повышения наноматериалов», в рамках которой школьники самостоятельно решают познавательные проблемы. Издано пособие для учащихся «Естествознание в современном мире», используемое школьниками при проведении практических работ.

Соснов Евгений Алексеевич, зав. лабораторией 190013, Санкт-Петербург, Московский пр., д. Тел.: (812) 494-93-59; Факс: (812) 494-93-86; E-mail: [email protected]

ОСОБЕННОСТИ ДОВУЗОВСКОЙ ПОДГОТОВКИ В ОБЛАСТИ НАНОТЕХНОЛОГИИ

А.М.Левшин1,И.И.Орленко1, А.А.Евдокимов2, В.Н.Фатеев3. И.А.Шапошникова 1) Школа № 1103 им. Героя РФ Соломатина, г.Москва, 2) МИРЭА, г.Москва, 3) РНЦ «Курчатовский институт», г.Москва, 4) ОМЦ УО ЮЗАО, г Москва В соответствии с программой «Новая школа», учитывая междисциплинарный характер разрабатываемых новых высоких технологий МИРЭА и РНЦ «Курчатовский институт» выступили с инициативой по профилированию некоторых школ г. Москвы в области нанотехнологии. Органы образования Юго-Западного округа г. Москвы поддержали эту инициативу. Эксперимент, протяженностью в год по особенностям довузовской подготовки в области нанотехнологии, проведенный в школе № 1103 им. Героя РФ Соломатина, показал, что реализовывать эту задачу следует по-разному для отдельных возрастных категорий.

1. Для начальной школы ознакомление с достижениями новых технологий необходимо осуществлять в доступных ученикам формах через занимательные рассказы, опыты занимательной химии и физики, а также общедоступную трудовую деятельность.

2. Начиная с пятого класса, стартует работа по профилированию, естественнонаучном и гуманитарном с одновременным углубленным изучением предметов профильного направления.

3. В 8 – 9х классах знакомство с новыми технологиями проводиться в виде проектной деятельности учащихся. При этом расширение кругозора школьников достигается за счет их участия в тематических семинарах городского и регионального характера и международных научных фестивалях молодежи. На данном этапе применение нанотехнологии ограничивается её сферами защиты человека и экологией.

4. В старшей школе ознакомление с новыми научно - техническими направлениями является стимулом возможной самореализации в будущем. Наряду с углубленными академическими формами изложения материала преподаются азы научно-исследовательской или проектно - конструкторской работ. В качестве наставников при проведении такого вида работ могут быть привлечены аспиранты и преподаватели соответствующих кафедр ВУЗов - партнеров школы.

Одновременно вводятся индивидуальные траектории обучения школьников, заключающиеся в переходе отдельных учеников 8-х классов на внутришкольное самостоятельно изучаются все предметы профилирования. Контроль усвоения проводится стандартными методами. При этом существенное внимание уделяется решению задач, требующих интегрированного подхода с привлечением знаний из разных областей науки. На данном уровне контроль осуществляется не только по контрольным работам и ежегодным экзаменам (в 11 классе профильные предметы становятся экзаменами по выбору), но и защитой научно - исследовательской или проектно-конструкторской работы по выбранной в начале 10 класса теме. При этом учитель играет роль консультанта, помогающего более глубоко понимать изучаемый материал.

Навыки работы на современном технологическом оборудовании можно приобрести через Интернет, используя дистанционные формы научно-учебной деятельности благодаря специальным программам, например, по проведению зондовых нанотехнологических процессов, наномеханике, нанометрологии.

Необходимо создавать также обучающее и демонстрационное оборудование для школьных лабораторий.

ОСОБЕННОСТИ ПРЕПОДАВАНИЯ НАНОТЕХНОЛОГИИ В

ПЕРЕДВИЖНОМ УЧЕБНОМ КЛАССЕ «НАНОТЕХНОЛОГИИ И МАТЕРИАЛЫ»

ГОУ Дворец творчества детей и молодежи «Интеллект»

Идея передвижного класса – лаборатории «Нанотехнологии и материалы»

воплощена при участии Дворца творчества детей и молодежи «Интеллект», Правительства Москвы, Департамента образования города Москвы, Московского комитета по науке и технологиям. Уникальность передвижного класса – возможностями:

1. Не только теоретического, но и практического ознакомления с миром нанотехнологий. 2. Образование осуществляется в сфере новейших разработок мирового уровня. 3. Осуществление связующего звена между школьным кабинетом и лабораторией ученого.

Занятие «Нанотехнологии - третья научно-техническая революция», является частью программы «Мир нанотехнологий», предназначенной для учащихся 7- классов образовательных учреждений, интересующихся развитием современной науки и учащихся классов с углубленным изучением физики. Особенностью методики является ее политехническая направленность, конкретная демонстрация использования достижений науки в новейшей технике. Урок состоит из двух частей - теоретической и практической. Теоретическая часть сопровождается демонстрациями. В качестве демонстрационного материала используются разработки, предоставленные ведущими ВУЗами и НИИ страны. Практическая часть состоит из девяти работ, которые учащиеся выполняют самостоятельно на современном лабораторном оборудовании. Материал урока включает в себя материал не только по физике, но и по химии, биологии, экологии, что позволяет реализовать межпредметные связи.

Савинич Александр Сергеевич 129515, Москва, ул.Академика Королёва, д.9, к. Тел.: (905) 905-596-30-10; E-mail: [email protected]

ДОВУЗОВСКАЯ ПРОФИЛЬНАЯ ПОДГОТОВКА В СФЕРЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ.

ОПЫТ СОЗДАНИЯ НАУЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОСТРАНСТВА

ЛИЦЕЙ-УНИВЕРСИТЕТ.

Ю.И. Юзюк1, Е.М. Кайдашев1, О.Д. Федотова1, Н.С. Кащенко 1) Южный федеральный университет, Ростов-на-Дону Развитие высокотехнологичных секторов отечественной экономики требует не только значительных инвестиций, но и вклада в развитие «человеческого капитала», который должен быть восприимчив к новациям и обладать необходимым набором ключевых и профессиональных компетенций. Внедрение в систему профильного обучения концепции опережающего образования, включающей новые элементы содержания о наномире и нанотехнологиях необходимо для генерации среды способствующей инновационному развитию России.

Для общеобразовательной школы разработан экспериментальный учебный план, позволяющий ввести в образовательный процесс в качестве независимых переменных широкий спектр факторов формирующего воздействия, охватывающих различные виды деятельности обучающихся, насыщающих образовательный процесс новым современным содержанием наукоемкого характера, но не изменяющих кардинально структуру базисного учебного плана и нормативноправовую основу общего образования. Разработана двухуровневая система довузовской подготовки в области нанотехнологий. На первом уровне для 8- классов водится курс «Введение в нанотехнологии» (1 час в неделю), который носит информационно-познавательный характер с целью повышения интереса к изучению естественных наук. Второй уровень (10-11 классы) имеет два варианта реализации. В 10-11 классах гуманитарного профиля в курсы биологии, физики и химии вводятся учебные модули, содержащие информацию о современных нанотехнологиях. В 10-11 классах естественнонаучного профиля основы нанотехнологий излагаются в курсах «Нанофизика», «Нанохимия» и «Нанобиология» 1 или 2 часа в неделю в зависимости от профильности класса.

Разрабатывается программа и методическое обеспечение для курсов повышения квалификации учителей. Разработан цикл лабораторных работ для школьников в учебных лабораториях кафедры нанотехнологии ЮФУ по зондовой микроскопии на приборах Наноэдюкатор и по методам получения и исследования наноматериалов.

Для работы со школьниками привлекаются студенты старших курсов, которые получают дополнительную квалификацию преподавателя. Старшеклассники проводят научные исследования в лабораториях кафедры нанотехнологии ЮФУ и выступают с докладами на ежегодных конференциях Донской Академии Юных Исследователей в ЮФУ.

направлению 210600 Нанотехнология в Южном федеральном университете, что позволило создать систему непрерывного образования в области нанотехнологий.

Юзюк Юрий Иванович, зав. кафедрой нанотехнологии ЮФУ 344090, Ростов-на-Дону, ул. Р. Зорге, д. Тел.: (863) 297-53-37; Факс: (863) 297-51-20; E-mail: [email protected]

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ ПРАКТИКУМ ЗОНДОВОЙ МИКРОСКОПИИ

Современные аналитические методы наноскопии – сканирующая зондовая микроскопия, растровая и просвечивающая электронная микроскопия, а также оптическая микроскопия сверхвысокого разрешения – позволяют получить высокоинформативные экспериментальные данные, которые можно широко использовать в качестве наглядного материала для обучения в высшей и средней школе. Эти методы и приборы являются главными аналитическими инструментами современных нанотехнологий, дающими обширную и детальную информацию об объектах наномира. Для получения, передачи и анализа этих данных имеются аппаратура зондовой микроскопии и многофункциональное программное обеспечение, адаптированные для образовательных целей.

современных коммуникационных средств создания новых образовательных программ.

В частности, обобщен опыт организации лабораторного Интернет-практикума зондовой микроскопии в МГУ им. М.В. Ломоносова. Экспериментальная база практикума состоит из сканирующего зондового микроскопа «ФемтоСкан» и рабочих графических станции с сетевым доступом к управлению микроскопом. При выполнении лабораторной работы каждый из студентов по очереди самостоятельно проводит измерения на микроскопе, при этом данные отдельных измерений поступают в реальном времени ко всем участникам – студентам и преподавателю – для наблюдения и анализа данных.

Технические возможности практикума позволяют проводить дистанционные лабораторные работы с управлением через Интернет. В докладе обсуждены перспективы внедрения экспериментальных Интернет-практикумов, их достоинства и недостатки, перспективы и тенденции их развития. Во время доклада будет проведена демонстрация изображений наноструктур, биологических нанообъектов и наноструктурированных поверхностей материалов, полученных в физическом практикуме для студентов начальных курсов.

Показана эффективность интерактивных онлайн-тестов, позволяющих оценить знания в области современных нанотехнологий. Разработанные онлайн-тесты имеют гибкую структуру, которая позволяет легко изменять содержание теста и редактировать графическую оболочку.

Обсуждена возможность интеграции дистанционного экспериментального обучения с существующими системами теоретического Интернет-образования.

Султан Алекперов [email protected]

ПОДГОТОВКА СПЕЦИАЛИСТОВ В ОБЛАСТИ НАНОТЕХНОЛОГИЙ И

НАНОМАТЕРИАЛОВ В УФИМСКОМ ГОСУДАРСТВЕННОМ АВИАЦИОННОМ

ТЕХНИЧЕСКОМ УНИВЕРСИТЕТЕ

И.В. Александров, Р.З. Валиев, Н.Г. Зарипов, А.К. Емалетдинов Уфимский государственный авиационный технический университет, Уфа Активные научные и прикладные исследования в области деформационных техническом университете (УГАТУ) в последние два десятилетия и направленные на создание и исследование объемных наноструктурных материалов (ОНМ) в различных конструкционных металлических материалах, стали основой для подготовки высококвалифицированных специалистов – физиков и материаловедов со специализацией в области нанотехнологий и наноматериалов.

С этой целью в 2004 году была открыта подготовка дипломированных нанотехнологии», специальности 150702 – Физика металлов, направления 150700 – Физическое материаловедение на кафедрах физики и материаловедения и физики металлов. В 2006 году на кафедре нанотехнологий открыта специальность – Наноматериалы с углубленным изучением деформационных нанотехнологий и ОНМ.

В докладе обобщен опыт, накопленный авторами при разработке и реализации учебных планов, образовательных программ, новых курсов лекций наноструктурных покрытий и др.), циклов лабораторных и практических занятий с использованием самых последних научных достижений и НИРС, связанных с научными исследованиями в рамках международных грантов и договоров УГАТУ в области ОНМ.

Александров Игорь Васильевич, профессор 450000, Уфа, ул. К. Маркса, д. Тел.: (347) 273-79-77; Факс: (347) 273-34-22; E-mail: [email protected]

ПРЕПОДАВАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ НАВЫКОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ С ПОМОЩЬЮ СЗМ

Национальный исследовательский ядерный университет «Московский В НИЯУ МИФИ с 2008 г. организовано проведение лабораторных работ на СЗМ «НАНОЭДЪЮКАТОР» и СЗМ «ИНТЕГРА Аура» для студентов, сотрудников и преподавателей, повышающих квалификацию. Всего обучение и переподготовку прошло более 130 человек. В качестве образцов используются образцы, композиционные наноматериалы, ВТСП-пленки и подложки для них и т.д. В углеродных композиционных наноматериалах присутствуют спрессованные используется графитовая бумага, подвергнутая модифицирующей обработке поверхности композита. Для определения размеров наноструктур строятся соответствующие профили. Также интерес представляет контроль поверхностей подложек перед напылением на них буферных, защитных, затравочных и барьерных слоев для получения ВТСП пленок 1-го и 2-го поколений. По полученным изображениям можно установить строение и параметры подложек, пленок и слоев. Посредством статистического анализа определяются значения средней арифметической и квадратичной шероховатостей поверхностей образцов.

На основе СЗМ-исследований можно оценить качество поверхностей образцов.

Таким образом, преподавание практических навыков работы на СЗМ сопряжено с демонстрированием потенциальных применений новейших методов исследования в области нанотехнологии и сверхпроводимости.

Антоненко Сергей Васильевич, доцент 115409, Москва, Каширское шоссе, д. Тел.: (495)788-56-99 доб. 9673; E-mail: [email protected]

О ПРЕПОДАВАНИИ ОСНОВ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ В СВЯЗИ С ПРОБЛЕМОЙ

НАНОСТРУКТУР КАК ПОГРАНИЧНОЙ ОБЛАСТИ МЕЖДУ КЛАССИЧЕСКИМ И

КВАНТОВЫМ МИРАМИ.

Институт проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов В начале XX века физики столкнулись на атомном уровни с парадоксальными явлениями, которые не удается описать как проявление реальных процессов.

Квантовую механику, как непротиворечивую теорию, удалось создать, только отказавшись от описания объективной реальности. С таким изменением целей научного исследования были не согласны Планк, Эйнштейн, Шредингер, де Бройль и другие. В последние годы философский спор между основоположниками квантовой теории приобрел особую актуальность. Известные работы Белла сделали его предметом экспериментального исследования, а благодаря новым направлениям, таким как квантовые вычисления, квантовая телепортация, квантовая криптография понимание сути этого спора приобрело практическое значение[1]. Отказаться от реальности, как цели научного исследования вынуждают явления, наблюдаемые на атомном уровне. Ни одно из известных явлений, наблюдаемое в масштабе размеров больших микрона, не заставляет отказаться от макроскопического реализма[1]. Нанотехнология все ближе подходит к атомному уровню, и наноструктуры находятся в пограничной области, где возможны объективной реальности. Поэтому преподавание нового понимания проблем квантовой механики является насущно необходимым для развития науки о физических явлениях на уровне наноструктур.

[1] Дж. Гринштейн, А. Зайонц Квантовый вызов. Современные исследования оснований квантовой механики. Перевод с английского под редакцией и с дополнением В.В. Аристова и А.В. Никулова, Издательский Дом “ИНТЕЛЛЕКТ”, Долгопрудный, 2008.

Никулов Алексей Васильевич 142432 М.О., Ногинский р.-н., п. Черноголовка, ИПТМ РАН E-mail: [email protected]

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА РЕНТГЕНОГРАФИИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ

Воронежский государственный архитектурно-строительный университет В настоящее время существенно возрастают эксплуатационные требования к конструкционным строительным материалам обладающим, как правило, особыми функциональными свойствами. Установлено, что макроскопические свойства вещества, определяющие общее поведение материалов под действием внешних воздействий, зависят от его внутренних особенностей, т.е. структуры и строения. Среди микроскопических свойств наиболее важными являются: элементный и фазовый состав материала; размер и форма первичных частиц, агрегатов и агломератов; атомно-кристаллическая структура вещества, включая тип, число и распределение дефектов в кристаллической решетке. В связи с этим особую роль приобретают физико-химические методы исследования получаемых материалов, необходимые для нахождения взаимосвязи в цепи «технология – структура» и «строение – свойства».

Безусловно, прорыв в области нанотехнологий связан, с появлением новых методов исследования. Однако традиционные методы исследования не утратили своего значения и успешно применяются для получения новых данных в этой развивающейся области науки. К ним относится и метод рентгеновского исследования.

На кафедре химии ВГАСУ разработан лабораторный практикум: «Метод рентгенографии в материаловедении технических наноматериалов» по курсу "Химия силикатов и тугоплавких соединений" для студентов строительно-технологической специальности (специализация "Технология керамики и огнеупоров"). Изучая его студенты, приобретают знания о влиянии кристаллохимического строения минералов на свойства силикатных и тугоплавких материалов и практические навыки определения фазового состава, размера частиц и параметров решетки наноразмерных керамических композиций методом рентгенографии, а также умения проведения научно-исследовательских работ в области производства керамических, нанокерамических и огнеупорных материалов и изделий. Изданы соответствующие методические указания и учебное пособие, которые предназначены для выполнения научноисследовательских работ в области нанохимии и строительного материаловедения.

Артамонова Ольга Владимировна, доцент 394006, Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84а, ВГАСУ Тел.: 8(4732) 36-93-50, E-mail: [email protected]

ПРЕПОДАВАНИЕ МЕТОДОВ ЭЛЕКТРОННОЙ СПЕКТРОСКОПИИ С

ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УНИКАЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ (НАНОФАБ 25 С

В,П. Афанасьев, А.А. Батраков, Д.С. Ефременко, И.А. Костановский, А,В.

Московский энергетический институт (Технический университет), Москва Электронная спектроскопия, представляя собой метод неразрушающего анализа поверхности, допускающая использование в режиме in situ, способная ответить на вопрос о компонентном и послойном составе мишени, является одним из наиболее востребованных инструментов. Сказанное подчеркивает актуальность овладения студентов, как методами экспериментального анализа, так и знаниями исчерпывающую информацию об исследуемом объекте. Разработанная совместно позволяющим студенту наглядно увидеть механизмы потерь энергии электронов в твердых телах на основе исследования спектров Характеристических потерь энергии (ХПЭ). На основе развитых авторским коллективом программ восстановить из ХПЭ спектров сечения неупругого однократного рассеяния и увидеть, что те же механизмы потерь энергии имеют место в Оже и Рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Абсолютное энергетическое разрешение энергоанализатора составляет 0.03 эВ в интервале 0 – 15 кэВ, что позволяет реализовать методы высокоэнергетической спектроскопии Пиков Упруго Отраженных Электронов (СПУОЭ). СПУОЭ открывает ряд новых возможностей для получения студентами специализирующиеся в области управляемого термоядерного синтеза, например, получают возможность на основе СПУОЭ измерять послойные профили изотопов водорода. В докладе представлены, как лабораторные работы, выполняемые на Нанофаб 25, так и методические пособия для студентов.

Афанасьев Виктор Петрович, профессор 111250, Москва, ул. Красноказарменная, д.14, каф. ОФиЯС, Тел.: (495) 362-78-65; Факс: (495) 362-75-14; E-mail: [email protected]

СПИН-ЗАВИСИМЫЕ ЯВЛЕНИЯ КАК ОСНОВА ДЛЯ ПОНИМАНИЯ

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ КВАНТОВО-МЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В

НАНОСТРУКТУРАХ И СОВРЕМЕННЫЕ РЕЗОНАНСНЫЕ МЕТОДЫ ИХ ИЗУЧЕНИЯ

Физико-технический Институт им. А.Ф. Иоффе РАН, С.-Петербург Магистральным направлением развития современных технологий является миниатюризация элементной базы микро- и оптоэлектроники, спинтроники.

электронов, необходимых для работы транзистора, вплоть до одного электрона к 2020 году. Любой прибор с наноразмерными характеристиками неизбежно будет проявлять элементы квантового поведения. Назревает необходимость научиться использовать квантовые эффекты в качественно новых технологиях, поскольку квантовая наука несомненно изменит технологии 21 века.

Спин является чисто квантовомеханическим объектом и спиновые явления начинают играть решающую роль при разработке различных приборов и устройств на основе наноразмерных структур. В докладе будут изложены основные методы изучения спиновых явлений в материалах перспективных для нанотехнологий:

электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) и родственные ЭПР методы в виде двойных резонансов - двойного электронно-ядерного резонанса (ДЭЯР) и оптической регистрации магнитного резонанса (ОДМР).

Предельным объектом миниатюризации является устройство на основе фантастический сценарий начинает реализовываться в настоящее время после появления первых результатов по регистрации одиночных спинов методами оптической и электрической регистрации магнитных резонансов. Квантовые явления в одиночных дефектах рассматриваются как основа для применений квантовой науки в информационных технологиях будущего.

Будет рассмотрена современная аппаратура для резонансных методов исследования спиновых явлений в наноматериалах.

Баранов Павел Георгиевич, профессор 223021, С.-Петербург, ул.Политехническая, д. Тел.: (812) 292-73-20; Факс: (812) 297-10-17; E-mail: [email protected]

ОСОБЕННОСТИ ПРЕПОДАВАНИЯ ДИСЦИПЛИН В ОБЛАСТИ

НАНОТЕХНОЛОГИЙ

С.Б. Беневоленский, С.Б. Крюкова, А.Л. Марченко, М.В. Спыну «МАТИ» - Российский государственный технологический университет Нанотехнологии в настоящее время – это одно из интенсивно развивающихся направлений, успехи в котором приводят к получению прорывных результатов в микроэлектронике, медицине, прецизионном машиностроении и других отраслях экономики.

В рамках специальности «Проектирование и технология электронновычислительных средств» существует ряд предметов, в которых изучаются основы нанотехнологий, например: физико-химические основы проектирования электронных средств, технология ЭВС, основы субмикронной и нанотехнологии.

При этом одной из основных сложностей организации лабораторного практикума является необходимость использования дорогостоящего и сложного оборудования.

Ярким примером является применяемый нами атомно-силовой микроскоп Solver Pкоторый нуждается в постоянном приобретении контиливеров. В качестве преодоления данной сложности нами проводится внедрение в ученый процесс методов модельного описания процессов нанотехнологий с использованием компьютерного моделирования. Для этого применяется программное обеспечение нашей собственной разработки, созданное с использованием технологий Java Script, C++, Macromedia Flash.

Применение методов компьютерного моделирования позволяет существенно уменьшить время работ на реальном оборудовании, заменив его виртуальным, не теряя при этом в уровне качества образования.

Беневоленский Сергей Борисович, профессор, доктор технических наук 121552, Москва, ул. Оршанская, д. Тел.: (499) 141-94-55; E-mail : [email protected]

СОВРЕМЕННЫЕ СТРУКТУРНЫЕ МЕТОДЫ В НАНОТЕХНОЛОГИИ И

ОБРАЗОВАНИИ: МАЛОУГЛОВОЕ РАССЕЯНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова, Москва разработке прецизионного лабораторного оборудования и значительного скачка в развитии методов интерпретации экспериментальных данных, малоугловое рентгеновское и нейтронное рассеяние в настоящее время занимает одно из ведущих мест как метод изучения надатомной структуры вещества и применяется в физике конденсированного состояния, при анализе структуры дисперсных систем, в молекулярной биологии, биофизике и, особенно, в структурных исследованиях нанотехнологической сферы. Поэтому преподавание теоретических и практических основ метода является одной из приоритетных задач Научно-образовательного центра, действующего уже более 10 лет на базе Института кристаллографии РАН (ИК РАН) совместно с рядом кафедр физического факультета МГУ и некоторыми другими ведущими ВУЗами Москвы. Студенты и аспиранты Центра имеют исследованиях разрабатываемых новейших наноматериалов. В процессе таких исследований не только решаются актуальные структурные задачи, но и лаборатории малоуглового рассеяния ИК РАН при непосредственном участии учащихся Центра. Особое внимание будет уделено методам интерпретации и обработке данных, а также структурному моделированию на базе комплекса программ, разработанных в лаборатории малоуглового рассеяния ИК РАН.

Волков Владимир Владимирович, зав. лаб.

119333 Москва, Ленинский проспект, д.59.

Тел. (499)135-54-50; факс (499)135-10-11; [email protected]; [email protected]

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЗОНДОВОЙ МИКРОСКОПИИ В ЛАБОРАТОРНОПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЯХ ПО НАПРАВЛЕНИЮ ПОДГОТОВКИ ТЕХНОЛОГИЯ

ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ

Московский государственный университет прикладной биотехнологии, Москва Образование в сфере нанотехнологий является актуальным для подготовки специалистов высокого уровня по технологии продуктов питания. В Московском государственном университете прикладной биотехнологии на кафедре «Технология мяса и мясных продуктов» поставлен комплекс задач по использованию зондовой микроскопии для исследования структуры мясного сырья, пищевых пленок и объектов биотехнологии. Для постановки лабораторно-практических работ использовали сканирующий зондовый микроскоп Solver NEXT в качестве сервера, находящегося под контролем преподавателя и соединенного с 3-4 рабочими станциями для обучения студентов. Лабораторно-практические работы состоят из двух частей:

- теоретическая подготовка по основам сканирующей зондовой микроскопии;

- выполнение практической задачи, включающей подготовку материала для сканирования, собственно сканирование образцов и обработку полученных изображений с использованием интерфейс программ Image Analysis 3.0.

Студентам предлагается изучить с высоким пространственным разрешением структуру мышечных волокон мяса, соединительной ткани, слизистой оболочки желудка животных, а также структуру пищевых пленок различной природы методом атомно-силовой микроскопии в контактном или полуконтактном режиме сканирования. Студенты определяют размеры различных частей рельефа поверхности, используют метод Section analysis для анализа профиля поверхности.

Для контрастирования поверхностных объектов, имеющих определенный характерный размер и получения данных о тонкой структуре (шероховатость поверхности, особенности структуры и их латеральные размеры) студенты используют методы анализа двумерной структуры поверхности Roudhness analysis, Local Equalization, Grain analysis.

Данильчук Татьяна Николаевна E-mail:danil_tn @mail.ru

ОПЫТ РЕАЛИЗАЦИИ МЕЖВУЗОВСКОЙ МАГИСТЕРСКОЙ ПРОГРАММЫ

«НАНОДИАГНОСТИКА, МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

ПРОДУКЦИИ НАНОТЕХНОЛОГИЙ И НАНОИНДУСТРИИ»

1) Московский физико-технический институт, Москва компанией «Российские нанотехнологии», стала образовательная программа – международная магистерская программа МИСиС-МФТИ «Нанодиагностика, метрология, стандартизация и сертификация продукции нанотехнологий и нанометрологии связан с пониманием острой необходимости обеспечения контроля качества продукции, которую будут выпускать предприятия, финансируемые ГК РОСНАНО.

При этом ключевой идей программы является тезис, что для подготовки специалистов в области метрологии для нанотехнологий необходима другая система обучения, нежели в обычной метрологии. Специалисты в области нанометрологии должны иметь фундаментальную подготовку, понимание объектов, которые нужно исследовать, свойств, которыми эти объекты характеризуются. Они должны иметь представление о технологиях изготовления таких объектов, понимание принципов функционирования измерительных приборов и при этом необходимой нормативной базы и практики её применения.

В докладе будет представлен опыт реализации магистерской программы подготовки специалистов в области нанометрологии, включая организацию специалистов, организацию обширного лабораторного практикума по созданию и исследованию микро- и наносистем и т.д.

Заблоцкий Алексей Васильевич, с.н.с.

147700, Московская обл., г. Долгопрудный, Институтский пер., д. Тел.: (495) 408-81-88; Факс: (495) 408-81-88; E-mail: [email protected]

НАНОМАТЕРИАЛЫ И СПЕЦИАЛИСТЫ ТЕКСТИЛЬНОГО КЛАСТЕРА

Ивановская государственная текстильная академия В бывшем текстильном крае Советского союза – Иванове создается текстильный кластер. Возрождение текстильной отрасли необходимо с различных точек зрения: экономической, занятости населения, государственных интересов.

Эффективность текстильного кластера можно существенно повысить, если создавать его для реализации современных технологий, в первую очередь нанотехнологий, и ориентировать его на выпуске современных наукоемких, например интеллектуальных волокнистых материалов. Реализация планов создания и обеспечения успешной работы текстильного кластера невозможна без подготовки соответствующих кадров, которые смогут адаптировать и видоизменить классические текстильные технологии, а также создать принципиально новые. В Ивановской государственной текстильной академии (ИГТА), выпускающая кафедра - физики и нанотехнологий (ФНТ) с 2008 года начата подготовка инженеров по специальности Наноматериалы. Рабочий учебный план (РУП) разработан на базе планов подготовленных в ЛЭТИ и МГУ им. М.В. Ломоносова. Особенности РУПа: на выполнение студентами научной работы предусмотрено более 4000 часов, первые научные доклады по вопросам интеллектуальной собственности студенты делают на 1 курсе, в конце 2 курса студенты знают направление своей научной работы на весь период обучения, в конце 3 курса они начинают исследования в соответствии с темой дипломной работы, вариативная часть РУПа ориентирована на изучение вопросов по созданию наноструктурированных функциональных нанокомпозитов на волокнистой основе. Учебно-научной базой подготовки специалистов по наноматериалам являются: научно-образовательный центр, созданный на базе университета; лабораторий кафедры ФНТ: рентгеноструктурного анализа, физики волокон, физики твердого тела, физико-химии интеллектуальных материалов на волокнистой основе и др.

Изгородин Анатолий Кузьмич, профессор Тел.: (4932) 30-87-64; Факс: (4932) 41-21-08; E-mail: [email protected]

К ВОПРОСАМ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО СТАНДАРТА

ПО НАНОТЕХНОЛОГИЯМ

Егорьевский технологический институт (филиал) ГОУ ВПО МГТУ Об образовательном стандарте по нанотехнологиям надо говорить в двух аспектах. Во-первых, обсуждать федеральный образовательный стандарт третьего поколения для бакалавров и магистров по специальности «Нанотехнология», которого пока нет на сайте Минобрнауки РФ [1] даже в проекте.

Кроме того, назрела необходимость преподавания данного вида технологий при подготовке специалистов устоявшихся технологий, например, технологии машиностроения [2]. По первому аспекту автором высказал свои соображения на образовательном семинаре Нанотехнологического общества России [3], но, видимо, с точки зрения внедрения нанотехнологий в промышленности более актуальным является разработка стандарта в плане формирования предмета под названием «Нанотехнологии» для технологических специальностей вузов.

Разговор надо начинать с того, что трудно назвать учебник или учебное пособие на русском языке, которые подошли бы для предмета «Нанотехнологии»

технологических специальностей вузов. Есть, конечно, пособия, в названии которых присутствуют термин нанотехнология, но они подходят больше для предмета под названием «Концепции современного естествознания», поскольку в основном содержат информацию из физики, химии, биологии и некоторое количество математических формул. Не хотелось бы, чтобы этот предмет повторил участь информатики и информационных технологий в 90-х годах, когда ученые в России долго спорили, что следует понимать под этим направлением в науке, в конечном итоге, как отмечено в рекомендациях объединенной комиссии АСМ и IEEE Computer Science [4], « российские исследования в области обучения информатике развивались … в некотором отрыве от мировых разработок».

Безусловно, поднятая автором тема требует участия в её обсуждении специалистов многих технологических направлений в различных областях по примеру автора работы [2]. Учитывая свою ограниченность, автор в докладе предлагает к обсуждению свое видение предмета «Нанотехнологии» пока для специальностей направления 220000 «Автоматика и управление». Применительно к этим специальностям нужно в первую очередь начинать с того, где и как могут быть востребованы специалисты этой специальности в области автоматизации нанотехнологических процессов. С другой стороны достижения в области наноэлектроники, например минимизация мотов беспроводных сенсорных сетей до размеров «умной пыли», могут радикально изменить аппаратное обеспечение наноэлектроники и сопутствующего программно-математического обеспечения идет настолько быстрыми темпами, что передовые знания в этой области, полученные студентами, могут устареть ещё к окончанию ими учебного заведения.

Поэтому назрела необходимость опережающего обучения технологическому перевооружению, которое ещё только готовиться к внедрению на производстве. К сожалению, этому показателю учебного заведения не уделено должного внимания в федеральных государственных образовательных стандартах нового поколения, хотя бы как состоявшемуся факту, подобно вышедшим публикациям.

1. http://www.edu.ru/db/cgi-bin/portal/spe/okso_fgos.plx?substr=&qual= http://www.nanometer.ru/2010/02/28/innovacii_obrazovanie170454.html 3. В.Б.Илюшин. ФГОС для бакалавриата нанотехнологий. – опубликовано но сайте: http://www.nanometer.ru/2009/12/19/nor_161313.html 4. Рекомендации по преподаванию программной инженерии и информатики в университетах. М.: ИНТУИТ.РУ, 2007. – 462с.

Илюшин Владислав Борисович, доцент 140300, Московская обл, г.Егорьевск, ул.Профсоюзная, д. Тел.: (49640) 3-07-80; Факс: (49640) 3-07-17; E-mail: [email protected]

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ ВЗРЫВНЫХ МЕТОДОВ

ПОЛУЧЕНИЯ НАНОМАТЕРИАЛОВ В УЧЕБНЫХ СПЕЦКУРСАХ

Институт инженерной физики и радиоэлектроники Сибирского федерального «Высокоэнергетические методы получения ультрадисперсных и наноматериалов», который используется при подготовке бакалавров по направлению 210600.62 – «Нанотехнология» и облегчает усвоение материала дисциплин магистерской подготовки по направлению 140400.68 – «Техническая физика», таких как «Физикохимические свойства ультрадисперсных материалов», «Наноматериалы и нанотехнологии». Наиболее высокопроизводительными и дешевыми способами Детонационным синтезом, например, получают порошки наноалмаза (НА) из углерода, входящего в состав взрывчатых веществ. Частицы НА имеют сложную структуру: ядро (~ 4 нм) из кубического алмаза и углеродную оболочку вокруг ядра из переходных рентгеноаморфных структур углерода и кислородсодержащих функциональных групп толщиной 0,4-1 нм. Другой способ – ударноволновой синтез керамических наноматериалов, находится рядом с детонационным методом. При заполнении камеры другими газами, будут синтезироваться другие материалы, Красноярского научного центра удалось организовать обучение и работу студентов и аспирантов на электронном (Leo 420) с рентгеновским микроанализатором использованием программного обеспечения Nanoscope Software 6.11 User Guide, дериватографе фирмы Netsch. Порошки при исследованиях обрабатывались ультразвуковым диспергатором УДЗН, а распределение по размерам определялось анализатором CPS Disc Centrifuge Model DC 24000.

Исаков Владимир Павлович, доцент.

660001, Красноярск, ул. Копылова, д.78, кв.17;

Тел.: (913) 182-40-92; Факс: (392) 244-86-25; E-mail: [email protected]

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС "МНОГОМАСШТАБНОЕ

МОДЕЛИРОВАНИЕ В НАНОТЕХНОЛОГИЯХ"

2) Учреждение Российской академии наук Центр фотохимии РАН (ЦФ РАН), Москва нанообразование, можно выделить следующие: стремительное развитие наносистем и материалов, методов нанометрологии и нанодиагностики;

междисциплинарный характер нанотехнологий, требующий от студентов овладения передовыми химическими и физическими методами анализа; использование в процессе обучения дорогостоящего исследовательского оборудования. Ответом на образовательных технологий и создание системы генерации и распространения знаний.

нанотехнологиях» (www.nanomodel.ru) позволяет эффективно модернизировать образовательный процесс по специальностям направления «Нанотехнология».

Внедрение методов компьютерного моделирования в цикл нанотехнологического образования способствует снижению расходов на проведение физических экспериментов на научно-технологическом оборудовании за счет предшествующих инновационной отрасли.

методические материалы для выполнения вычислительных экспериментов по многомасштабному моделированию нанотехнологий. Комплекс обеспечивает наноматериалов; моделирование физико-химических свойств наноматериалов;

моделирование структуры материалов на основе моделирования взаимодействий на субнано-, нано- и микроуровне, с последующим определением свойств моделируемого материала.

Основные характеристики разработанного учебно-методического комплекса:

• Открытая платформа, позволяющая интегрировать готовые программные решения и создавать новые на базе стандартных языков программирования.

• Клиент-серверная архитектура, позволяющая масштабировать количество пользователей, устанавливать централизованный контроль, гибко настраивать систему.

дистанционный доступ к ресурсу.

стандартом в современном компьютерном моделировании.

• Единая база данных результатов, облегчающая общение пользователей и работу преподавателей.

моделирование в нанотехнологиях» может быть рекомендован в качестве информационного образовательного ресурса для реализации различных форм обучения благодаря возможностям:

междисциплинарного характера нанотехнологий;

• формирования у учащихся навыков работы с новейшими инструментами в области моделирования нанотехнологий и навыков прикладного применения информационно-коммуникационных технологий;

деятельности как части комплексного подхода к автоматизации вузов.

разработан при поддержке Федерального агентства по науке и инновациям в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы». В настоящее время Комплекс используется при подготовке нанофотоника».

Кадушников Радий Михайлович, к.ф.-м.н.

620078, Екатеринбург, ул. Коминтерна, 16, офис Тел.: (343) 379-00-34; Факс: (343) 379-00-37; E-mail: [email protected]

СИНЕРГИЗМ NBIC ТЕХНОЛОГИЙ В ПРОИЗВОДСТВЕ

МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ «УМНЫХ» ВОЛОКОН, ТЕКСТИЛЯ И ОДЕЖДЫ

ГОУ ВПО «Российский заочный институт текстильной и легкой Производство волокон, текстиля, одежды всегда было приоритетным направлением человеческой цивилизации и использовало самые последние достижения науки и техники. Особенно ярко это проявлялось и в период химических волокон, синтетических красителей), 5-го технологического уклада антимикробные, малогорючие, гидрофобные) и проявляется очень широко при формировании 6-го технологического уклада (широкое использование нано-, био- и информационных технологий при производстве нового поколения нановолокон, нанокомпозитных волокон, защитного, лечебного, сенсорного текстиля и одежды).

Эти новые материалы широко вышли за пределы традиционных областей использования волокон и текстиля. «Умные», многофункциональные нановолокна переохлаждения, огня, бактерий, различных видов радиации, пулезащитная) используются в силовых структурах, для специалистов экстремальных профессий.

«Умные» сенсорный текстиль и одежда, способные отслеживать динамику функционирования организма человека (пульс, давление, анализ крови и др.), используют в экипировке солдат, пожарников, спасателей и для мониторинга состояния больных. Гигиенический текстиль (прокладки, памперсы), которым пользуется 25% населения планеты изготавливается по нанотехнологии из нановолокон и с использованием антимикробных нанопрепаратов (в том числе промышленных масштабах вывели многофункциональные «умные» волокна, текстиль и одежду по мировому объему производства (десятки млрд.долларов) и по наноэлектроника, нанофармацевтика, нанотекстиль. Необходимость инноваций междисциплинарному.

Кричевский Герман Евсеевич, профессор, д.т.н., заслуженный деятель науки РФ 117513, Москва, ул.Ленинский проспект, д.137, кв. Тел./факс: (495) 438-13-50; E-mail: [email protected]

МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ НАУЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ПРОГРАММЫ

ЮЖНОГО ФЕДЕРАЛЬНОГО УНИВЕРСИТЕТА

Технологический институт Южного федерального университета, Таганрог Технологический институт Южного федерального университета в г. Таганроге (ТТИ ЮФУ) – до 2006 года Таганрогский государственный радиотехнический университет (ТРТУ) – ведет подготовку по специальности «Микросистемная техника» с 2001 г., по специальности «Нанотехнология в электронике» - с 2003 г., по направлению «Нанотехнология» - с 2004 г.

реализуются на факультете электроники и приборостроения ТТИ ЮФУ и в Научнообразовательном центре «Нанотехнологии» ЮФУ.

Для студентов бакалавриата поставлены циклы лабораторных работ по нанолитографии, зондовым и элионным нанотехнологиям. Для магистрантов и студентов старших курсов подготовки дипломированных специалистов наиболее эффективно обучения в процессе непосредственного участия в реальных НИОКР, выполняемых в НОЦ «Нанотехнологии» ЮФУ. Такой подход позволяет освоить студентам компетенции, наиболее важные в междисциплинарных исследованиях (практическое освоение современного оборудования, работа в группах разных специалистов и др.).

В 2009 г. на конкурсной основе подготовлен пакет междисциплинарных научно-образовательных программ (проектов), реализуемых объединениями различных подразделений (кафедр, НИИ, КБ, НОЦ) ЮФУ.

В докладе приводятся сведения о структуре, методическом и приборном обеспечении междисциплинарных образовательных программ.

Коноплев Борис Георгиевич, профессор 347928, Таганрог, ГСП-17а, пер. Некрасовский, 44, ТТИ ЮФУ Тел.: (8634) 37-17-67; Факс: (8634) 36-15-00; E-mail: [email protected]

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА СТУДЕНТОВ ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ

«ЭЛЕКТРОРАКЕТНЫЕ ДВИГАТЕЛИ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ»

Московский авиационный институт (государственный технический Специальность «Электроракетные двигатели и энергетические установки», имеющая две специализации: «Электроракетные двигатели и энергетические установки» и «Ядерные энергетические установки», предоставляет преподавателям исключительно большие возможности для учебно-методической работы и обучению нанотехнологиям, признанным в настоящее время «локомотивом научно-технической стратегии Российской Федерации».

Технологическая подготовка по этой специальности осуществляется кафедрой №205 «Технология двигателей летательных аппаратов» в соответствии с Учебным планом и Программами двух дисциплин: «Теоретические основы проектирования технологических процессов производства ЭСУ (ЯЭУ)» (8-ой семестр – 110 часов) и «Технология производства ЭСУ (ЯЭУ)» (9-ый семестр – часа). Как и другие технологические кафедры института, кафедра не является выпускающей по этой специальности, но обеспечивает руководство всеми технологическими практиками и завершающей технологической подготовкой студентов, вплоть до участия в дипломном проектировании.

При изучении курса «Технология производства ЭСУ (ЯЭУ)» студенты получают новые и окончательно закрепляют ранее полученные знания в области нанотехнологий применительно к конкретным деталям и узлам ЭСУ (ЯЭУ). Так, при изучении технологий изготовления основных элементов космических ядерных энергетических установок, таких как ТВЭЛы (металлические и керамические, дисперсные, микро - и шаровые), модули ТЭЛП и ТЭП, наряду с традиционными технологиями определённое внимание в процессе обучения уделяется применению дисперсно упрочнённых наночастицами конструкционных материалов, разработке составов и технологий наноструктурированных соединений урана, использованию наноструктурированных аэрогелей для улучшения свойств применяемых в ЭСУ (ЯЭУ) керамических материалов. При изучении технологии изготовления модулей ТЭЛП кроме того рассматривается синтез новых нанокристаллических материалов и использование нанотехнологий для получения стандартных, сегментированных и слоистых гетероструктур с повышенной термоэлектрической добротностью. При изучении технологии изготовления модулей ТЭП традиционно рассматривается технология формирования эмиттерного слоя на катоде с использованием методов нанесения покрытий с направленной кристаллической ориентацией.

Изучение технологий изготовления изделий солнечной энергетики для космоса уже давно тесно связано с вопросами использования материалов и технологий на наноуровне - это технологии: формирования рабочих поверхностей изучению современных химических источников тока: гальванических элементов (ГЭ), аккумуляторных батарей (АБ) и топливных элементов (ТЭ), студентам предоставляется возможность познакомиться с нанотехнологиями, активно наноструктурных углеродных матриц, предназначенных для хранения водорода.

электромагнитных (ЭМД) и электростатических (ЭСД) электроракетных двигателей особое внимание студентов обращается не только на изготовление их основных деталей и узлов, но и на широкое использование их аналогов в качестве исключительно эффективных инструментов ионно-плазменных нанотехнологий получения функциональных покрытий и плёнок с требуемыми свойствами.

Практические навыки студенты, обучающиеся по этой специальности, практических занятиях, во время прохождения технологических и конструкторскотехнологической и преддипломной практик на таких предприятиях, как РНЦ «Курчатовский институт», ОАО «НПП «Квант», НИИ ПМЭ МАИ, и окончательно закрепляют их при выполнении курсового проекта по технологии, и особенно, при выполнении дипломных работ и проектов.

Лесневский Леонид Николаевич, профессор 125993, Москва, Волоколамское шоссе, Тел.: (499) 158-7916; Факс: (499) 158-2977; E-mail: [email protected]

МЕТОД МОЛЕКУЛЯРНОГО НАСЛАИВАНИЯ В СОЧЕТАНИИ С КЛАССОМ СЗМ

NANOEDUCATOR КАК ЭФФЕКТИВНЫЙ ПОДХОД ПРИ ПОДГОТОВКЕ КАДРОВ

В СФЕРЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ

Санкт-Петербургский государственный технологический институт Организация образовательного процесса в сфере нанотехнологии на любом уровне от школьника до студента, аспиранта, специалиста, повышающего свою квалификацию или осуществляющего переподготовку, предполагает наличие необходимых и достаточных условий для реализации поставленных задач. К таким требованиям можно отнести, во-первых, опыт деятельности и квалификацию научно-педагогического коллектива в создании и идентификации наноматериалов;

во-вторых, функционирование в подразделении парка соответствующего учебнонаучного как приборного, так и технологического оборудования.

В докладе представлены данные по организации учебного процесса на кафедре химической нанотехнологии и материалов электронной техники (ХНТиМЭТ) СПбГТИ(ТУ) в рамках подготовки инженеров по специальности «Химическая технология монокристаллов, материалов и изделий электронной техники», а также бакалавров по направлению «Материаловедение и технология новых материалов».

На кафедре ХНТиМЭТ уже более полувека проводятся исследования по созданию материалов заданного состава, строения и свойств методом молекулярного наслаивания в рамках ведущей научной школы чл.-корр. РАН В.Б. Алесковского «Химия высокоорганизованных веществ». Существенный вклад в повышение эффективности и уровня обучения студентов в сфере нанотехнологии внес ЦКП «Химическая сборка наноматериалов», в котором действует класс СЗМ NanoEducator (производство компании НТ-МДТ). В сочетании с результатами, полученными на кафедре ХНТиМЭТ и учебно-методическими материалами в комплекте класса СЗМ NanoEducator, подготовлены учебные пособия для проведения лабораторного практикума по нанотехнологии.

Малыгин Анатолий Алексеевич, профессор 190013, Санкт-Петербург, Московский пр., д. Тел.: (812) 316-46-48; Факс: (812) 316-46-57; E-mail: [email protected]

ПРЕПОДАВАНИЕ КУРСА "МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ НАНОТЕХНОЛОГИЙ" С

ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОБОРУДОВАНИЯ НОЦ И ЦКП

Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет)- МИРЭА Выполнение лабораторных работ на современном высокотехнологичном оборудовании является основой образования в области нанотехнологий. Одной из основных проблем преподавания практических навыков в этой области является оборудования, причем эта проблема имеет две стороны. Во-первых, необходимо наличие этого оборудования, и, во-вторых, необходимо обеспечить доступ студентов к этому оборудованию.

В МИРЭА первая проблема решается привлечением для выполнения лабораторных работ оборудования НОЦ «Функциональные материалы для микроэлектроники» и ЦКП «УНО Электроника». Для решения второй проблемы разработан регламент допуска студентов к высокотехнологичному оборудованию для выполнения работ. Всего за 3 учебных года в МИРЭА были реализованы лабораторных работ, сгруппированных таким образом, чтобы каждый студент мог выполнить полный цикл исследований: изготовление наноструктуры, исследование геометрии и морфологии, исследование функциональных свойств. В результате выполнения цикла работ студенты представляют отчет, включающий патентный отчет по проблеме исследований. Для обеспечения учебно-методической компоненты издано учебное пособие по лабораторному практикуму «Получение и исследование наноструктур».

Мишина Елена Дмитриевна, профессор 119454 Москва, проспект Вернадского Тел.: (495) 434-76-65; Факс: (495) 434-92-87; E-mail: [email protected]

НАНОТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА В РАМКАХ

НАУЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ЦЕНТРА

Рязанский государственный университет им. С.А. Есенина, Рязань Научная и образовательная деятельность в университете по направлению «Нанотехнология» осуществляется более 15 лет. До 1995 года исследования велись совместно с научно-исследовательским технологическим институтом МЭП СССР, отвечавшим за разработку физико-аналитических методов и технологического оборудования для решения задач микро- и наноэлектроники, в частности по молекулярно-лучевой эпитаксии гетероструктур. Ныне на базе университета создан научно-образовательный центр с участием семи промышленных и исследовательских организаций, где на рабочих местах все группы обучаемых получают практические навыки по нанотехнологиям и нанодиагностике. Теоретические курсы в этом направлении реализуется в университете при подготовке специалистов по «Физике», «Технической физике» (подготовка магистров по программам «Наноэлектроника и физические методы исследования и «Лазерная физика и физическая оптика»), а также в аспирантуре и докторантуре по специальности Физическая электроника.

Указанный образовательный процесс осуществляется в рамках НИР, проводимых по грантам Министерства образования и науки РФ и РФФИ в обеспечении научно-технических программ по разделу «Фундаментальные исследования в области физических наук, а также в рамках совместных работ с университетами Британской Колумбии (Канада) и Фудан (Китай).

Полученные в совместной работе преподавательского корпуса, аспирантов, докторантов и студентов новые сведения о физике и технологии наноструктур отражены в учебных курсах: «Основы физики твердого тела», Квантовая и оптоэлектроника», «Микро- и наноэлектроника», «Пленочные покрытия», «Основы массспектрометрии, приборы и методы анализа», «Туннельная и атомно-силовая микроскопия» и т.п. Разработанные в НИИОКР компьютерные программы включены в содержание курсовых и квалификационных работ и лабораторных практикумов.

Моос Евгений Николаевич 390000, Рязань ул.Свободы 46, тел. (4912)922-039, факс.(4912)281-435, [email protected]

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ НА ОСНОВЕ НАНОМЕХАНИЧЕСКИХ

КАНТИЛЕВЕРНЫХ СИСТЕМ

Д.С. Мухин1,4, П.В. Горелкин2,4, Г.А. Киселев3,4, И.В. Яминский1,2, 1) Физический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова 2) Химический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова 3) Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН В последнее время значительный интерес проявляется к изучению свойств монослойных пленок. В связи с этим возникает потребность обучения студентов ВУЗов работе с данными пленками используя микрокантилеверные системы.

В данной работе на приборе БиоСканTM (ООО «Академия биосенсоров») были изучены процессы иммобилизации и гибридизации молекул ДНК на твердой подложке кантилевера при различных внешних условиях (Рис. 1).

Рис. 1. Изменение поверхностного натяжения пленки молекул ДНК в зависимости от времени при а). иммобилизации, б). гибридизации В работе было показано, что экспериментальные данные полностью совпадают с теоретическими расчетами, полученные ранее [1-2]. Данная работа предлагается в качестве лабораторного практикума студентам и аспирантам ВУЗов.

[1] G. Wu, H. Ji, K. Hansen, T. Thundat, R. Datar, R. Cote. M.F. Hagan, A.K.

Chakraborty, A. Majumdar, PNAS, 98, 4, 1560 (2001).

[2] V. Hagan, A. Majumdar, A. K. Chakraborty, J. Phys. Chem. B, 106, 39, (2002) Мухин Дмитрий Сергеевич, 119991, Москва, ул.Ленинские горы, д.1, корп. Тел.: (495) 926-37-59; Факс: (495) 939-10-09; E-mail: [email protected]

УЧЕБНЫЕ КУРСЫ ПО ЗОНДОВОЙ МИКРОСКОПИИ И НАНОТЕХНОЛОГИИ

Московский государственный институт электронной техники междисциплинарное научно-техническое направление, базирующееся на передовых достижениях физики, химии, биологии, материаловедения, микроэлектроники. Подготовка специалистов по этому направлению требует от обучающихся высокого интеллектуального потенциала, что так или иначе ведет к неординарному образованию.

При реализации высоких требований к уровню образования в МИЭТ сложилась трехуровневая система предметного обучения – доступа к современным экспериментальным методикам и оборудованию. Во-первых, это учебный лабораторный практикум по базовым дисциплинам (электротехника и электроника, физика конденсированного состояния, физика полупроводниковых приборов и др.) Во-вторых, специализированный практикум в исследовательских лабораториях и центрах МИЭТ, научные результаты и возможности которых и послужили во многом материальной базой создания нового направления подготовки специалистов. Втретьих, исследовательский практикум в лабораториях базового института – Отделении физики твердого тела Физического института им. П.Н. Лебедева РАН, для подготовки специалистов (выполнения дипломных работ) по новому направлению.

В рамках направления «Нанотехнологии в электронике» читаются курсы лекций «Методы зондовой микроскопии» [1] и «Методы зондовой нанотехнологии»

[2]. Учебный курс «Методы зондовой микроскопии» слушают студенты четвертого курса факультета электроники и компьютерных технологий. В этом курсе предусмотрены индивидуальные домашние задания по решению задач, связанных с различными методиками исследования образцов в туннельном режиме.

Предусмотрено выполнение нескольких лабораторных работ (по желанию) на учебных микроскопах “Nanoeducator”. На пятом курсе студенты из оригинальных (разработанных в МИЭТ) учебных конструкторов собирают зондовые микроскопы, настраивают их и получают в туннельном режиме изображения поверхности образцов.

Нежелателен допуск неподготовленных студентов на дорогое оборудование, в частности, атомно-силовые микроскопы АСМ Р47Н. Обучение же конкретным технологическим навыкам требует значительного времени. В курсе лекций «Методы зондовой нанотехнологии» (для студентов 5 курса) предусмотрено выполнение рефератов, в которых, в том числе, воспроизводятся детальные выкладки, пропущенные в учебном пособии [2]. Предусмотрены также демонстрационные лабораторные работы. Студенты в течение нескольких аудиторных часов наблюдают локальное анодное окисление металлических пленок, создание квазиодномерноного микропроводника и его вольтамперные характеристики, измеряемые in situ, топографическое изображение углеродных нанотрубок и их микромеханическое перемещение по поверхности подложек, локальное травление углеродных дорожек.

В целом, в каждом семестре происходит доработка вариантов проведения предметного практикума и поиск оптимальных решений.

На наш взгляд, необходима заинтересованная дискуссия для выработки требований, приемлемых для вузов, участвующих в подготовке специалистов по новому направлению «Нанотехнологии в электронике».

1. В.Л.Миронов. Основы сканирующей зондовой микроскопии. М.: Техносфера.

2004. 143с.

2. В.К. Неволин. Зондовые нанотехнологии в электронике. М.: Техносфера. 2006.

159с.

СПЕЦПРАКТИКУМ ПО ПРИКЛАДНОЙ НАНОФОТОНИКЕ

НА БАЗЕ НАУЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ЦЕНТРА