«Учебно-методическое обеспечение для подготовки кадров по программам высшего профессионального образования для тематического направления ННС Нанотехнологии для систем безопасности Примерная основная образовательная ...»

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ”

имени В.И. Ульянова (Ленина)»

(СПбГЭТУ)

Учебно-методическое обеспечение для подготовки кадров по

программам высшего профессионального образования для

тематического направления ННС «Нанотехнологии для систем безопасности»

Примерная основная образовательная программа высшего профессионального образования подготовки магистров Санкт-Петербург 2008

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ” им. В.И. Ульянова (Ленина)»

(СПбГЭТУ)

ПРИМЕРНАЯ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ПРАКТИКИ

направление «Нанотехнология»

профиль «Нанотехнологии для систем безопасности»

Квалификация (степень) Магистр Санкт-Петербург Практики и научно- исследовательская работа магистрантов имеют целью подготовка к профессиональной деятельности студентов, обучающихся по направлению подготовки «Нанотехнология» с профилем подготовки «Нанотехнологии для систем безопасности»

объектами которой являются: наноматериалы, компоненты микро- и наносистемной техники; приборы, устройства, механизмы, машины на их основе; процессы нанотехнологии и методы нанодиагностики; физико-математические и физикохимические модели процессов синтеза, диагностики и функционирования наноматериалов и нанокомпонентов; аппаратные и программные средства для моделирования, проектирования и конструирования, получения и исследования наноматериалов и компонентов микро- и наносистемной техники; алгоритмы решения научно-исследовательских и производственных задач, направленные на обеспечение безопасности в области нанотехнологии.

ВИДЫ ПРАКТИКИ

Согласно Государственным образовательным стандартам высшего профессионального образования и в соответствии с Положением о практике, студенты, занимающиеся по планам подготовки магистров, проходят два вида практики:

технологическую и научно-исследовательскую или научно-педагогическую, цель которых – приобретение начальных навыков научной или преподавательской деятельности.

СРОКИ ПРОВЕДЕНИЯ ПРАКТИКИ

Для студентов, обучающихся по планам подготовки магистров, научноисследовательская проводится в четвертом семестре второго года обучения и продолжается четыре недели.

Практика проводится по распределенной схеме в течение всего семестра в часы, свободные от учебных занятий, по согласованному с предприятиями и организациями, где проходит практику каждый магистрант, и вузом графику.

ЗАДАЧИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ПРАКТИКИ МАГИСТРОВ:

В области профессиональной деятельности научно-исследовательская практика предполагает следующие виды деятельности, сочетание которых определяется индивидуальным планом для каждого студента:

Научно-исследовательская деятельность:

- разработка рабочих планов и программ проведения научных исследований и технических разработок, подготовка отдельных заданий для исполнителей;

- сбор, обработка, анализ и систематизация научно-технической информации по теме исследования в области нанотехнологии, выбор методик и средств решения задачи;

- определение направлений, целей и задач научных исследований, выбор методов проведения экспериментальной работы, анализ, обработка, интерпретация и представление результатов и выводов проведенных исследований;

- разработка методики, проведение исследований и измерений параметров и характеристик наноматериалов и компонентов наносистемной техники, анализ их результатов;

- разработка физических и математических моделей, компьютерное моделирование исследуемых физических процессов, приборов, схем и устройств в области нанотехнологии;

- подготовка научно-технических отчетов, обзоров, публикаций по результатам выполненных исследований;

- фиксация и защита объектов интеллектуальной собственности.

- управление результатами научно-исследовательской деятельности и коммерциализация прав на объекты интеллектуальной собственности.

Организационно-управленческая деятельность:

- организация работы коллектива исполнителей, принятие исполнительских решений, определение порядка выполнения работ в области нанотехнологии;

- поиск оптимальных решений при создании продукции в области нанотехнологии с учетом требований качества, надежности и стоимости, а также сроков исполнения, безопасности жизнедеятельности и экологической чистоты;

- подготовка заявок на изобретения и промышленные образцы;

- организация в подразделении работы по совершенствованию, модернизации, унификации разрабатываемых и выпускаемых наноматериалов и компонентов наносистемной техники;

- организация повышения квалификации и тренинга сотрудников подразделений в области нанотехнологии;

- проведение маркетинга и подготовки бизнес-планов выпуска и реализации перспективных и конкурентоспособных изделий в области нанотехнологии;

- разработка планов и программ организации инновационной деятельности на предприятии;

- управление программами освоения новой продукции и технологии.

Научно-педагогическая деятельность:

- работа в качестве преподавателя средних специальных или высших учебных заведениях по учебным дисциплинам предметной области данного направления под руководством профессора, доцента или старшего преподавателя;

- участие в разработке учебно-методических материалов для студентов по дисциплинам предметной области данного направления;

- участие в модернизации или разработке новых лабораторных практикумов по дисциплинам профессионального цикла.

РЕЗУЛЬТАТЫ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ПРАКТИКИ

Проведение научно-исследовательской практики способствует формированию у студентов следующих профессиональных компетенций (дополнительно к бакалаврским) профиля подготовки «Нанотехнологии для систем безопасности». В соответствии с ВВОС подготовки магистра в результате прохождения научно-исследовательской практики студенты должны овладеть следующими профессиональными навыками:

Научно-исследовательская деятельность:

идентифицировать новые области исследований, новые проблемы в области нанотехнологии (НИД-1);

анализировать состояние научно-технической проблемы, систематизировать и обобщать научно-техническую информацию в области нанотехнологии для систем безопасности (НИД-1.1);

формулировать цели и задачи научных исследований для систем безопасности в области нанотехнологии (НИД-1.2);

работать на специальном исследовательском оборудовании диагностики наноматериалов и нанокомпонентов для систем безопасности (НИД-1.3);

оценивать значимость и перспективы прикладного использования для систем безопасности результатов исследований в области нанотехнологии (НИД-1.4).

анализировать состояние научно-технической проблемы, систематизировать и обобщать научно-техническую информацию по теме исследований в области нанотехнологии (НИД-2);

формулировать цели и задачи научных исследований в области нанотехнологии (НИД-3);

предлагать пути решения, выбирать методику и средства проведения научных исследований в области нанотехнологии (НИД-4);

владеть методикой разработки математических и физических моделей исследуемых процессов, явлений и объектов в области нанотехнологии (НИД-5);

планировать и проводить эксперименты в области нанотехнологии, обрабатывать и анализировать их результаты (НИД-6);

работать на современном исследовательском оборудовании диагностики наноматериалов, компонентов микро- и наносистемной техники (НИД-7);

оценивать научную значимость и перспективы прикладного использования результатов исследований в области нанотехнологии (НИД-8);

подготавливать научно-технические отчеты, обзоры, публикации по результатам выполненных исследований в области нанотехнологии (НИД-9).

Организационно-управленческая деятельность:

поддерживать единое информационное пространство планирования и управления предприятием на всех этапах жизненного цикла производимой продукции в области нанотехнологии (ОУД-1);

проводить маркетинг и подготавливать бизнес-планы выпуска и реализации перспективных и конкурентноспособных изделий в нанотехнологии (ОУД-2);

разрабатывать планы и программы организации инновационной деятельности в области нанотехнологии на предприятии (ОУД-3);

управлять программами освоения новой продукции и технологии в области нанотехнологии (ОУД-4);

организовывать научно-исследовательскую и проектно-конструкторскую работу в области нанотехнологии (ОУД-5);

организовывать производство, метрологическое обеспечение технологического процесса, использовать типовые и разрабатываемые методы контроля качества изделий в области нанотехнологии (ОУД-6);

разрабатывать нормативно-техническую и технологическую документацию в области применения изделий нанотехнологии (ОУД-7).

Научно-педагогическая деятельность:

проводить лабораторные и практические занятия со студентами, руководить курсовым проектированием и выполнением выпускных квалификационных работ бакалавров (НПД-1);

владеть навыками разработки учебно-методических материалов для студентов по отдельным видам учебных занятий (НПД-2).

ОРГАНИЗАЦИЯ ПРАКТИКИ

В соответствии с Требованиями к организации практики определяются ГОС ВПО.

Организация научно-исследовательской практики на всех этапах направлена на обеспечение непрерывности и последовательности овладения студентами профессиональной деятельностью в соответствии с требованиями к уровню подготовки магистра по направлению «Нанотехнология», профиль «Нанотехнологии в системах безопасности»

Для каждого практиканта выпускающие кафедры составляют ее программу.

В подразделениях вуза и сторонних организаий, где проводится практика, студентам выдаются индивидуальные задания и выделяются рабочие места для их выполнения. В период практики студенты подчиняются всем правилам внутреннего распорядка и техники безопасности, установленным в подразделении и на рабочих местах.

Руководство подразделений предоставляет студентам возможность ознакомиться с организацией работ в подразделениях и участвовать в их производственной деятельности, выполняя конкретные задания на рабочих местах.

Оформление студентов на практику производится предприятием либо с оплатой труда (при наличии рабочих мест), либо без оплаты. Не разрешается использовать студентов-практикантов в хозяйственных и других работах, не связанных с профессиональной деятельностью.

Научно-исследовательская практика магистрантов имеет длительность в четыре недели, и проводится по распределенной схеме в течение второго семестра в часы, свободные от учебных занятий, по согласованному с предприятием и вузом графику.

Ее объем должен составлять 216 часов. Практика проводится, как правило, на кафедрах и в подразделениях вуза, а также в ведущих научно-исследовательских и проектных организациях-партнерах по месту планируемого трудоустройства. Проведение практик в этих организациях ведется на основании договорных отношений.

Содержание практики определяется выпускающими кафедрами с учетом интересов и возможностей подразделений, в которых она проводится. Конкретное содержание научно-исследовательской практики студента планируется руководством подразделения, в котором она выполняется, и отражается в индивидуальном задании на практику, выдаваемом студенту выпускающей кафедрой при направлении его на место прохождения практики. При выборе темы задания следует ориентировать студента на решение реальной задачи, связанной с определенным этапом проведения научного исследования, изготовления изделия или создания программного продукта.

В процессе практики студент принимает непосредственное участие в деятельности подразделения, выполняя техническую разработку по теме индивидуального задания.

Руководство и контроль прохождения практики осуществляются руководителем практики от выпускающей кафедры.

При прохождении практики в сторонней организации назначается руководитель практики от организации, который направляет деятельность студентов совместно с вузовским руководителем.

Непосредственное руководство работой студентов осуществляется руководителями на рабочих местах. С организациями, в которых проходят практику студенты, заключаются договоры на ее проведение.

ПРОГРАММА НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ПРАКТИКИ

Научно-исследовательская практика для студентов, обучающихся по планам подготовки магистров, проводится по распределенной схеме в течение четвертого семестра. Практика проводится, как правило, на кафедрах и в подразделениях вуза, а также в ведущих научно-исследовательских и проектных организациях-партнерах по месту планируемого трудоустройства. Проведение практик в этих организациях ведется на основании договорных отношений.

Содержание практики определяется выпускающими кафедрами с учетом интересов и возможностей подразделений, в которых она проводится. Конкретное содержание научно-исследовательской деятельности студента планируется руководством подразделения, в котором она выполняется, и отражается в индивидуальном задании на практику, выдаваемом студенту выпускающей кафедрой при направлении его на место прохождения практики. При выборе темы задания следует ориентировать студента на решение реальной научно-исследовательской задачи.

Контроль за прохождением практики осуществляется руководителем практики от выпускающей кафедры, а непосредственное руководство работой студентов – руководителями на рабочих местах.

В процессе практики студент должен организацию планирования, финансирования и проведения научно-исследовательских работ в вузе (на предприятии) и на кафедре (в подразделении);

методы выполнения научных экспериментов и обработки результатов;

жизнедеятельности;

порядок и методы проведения патентных исследований;

порядок пользования периодическими, реферативными и справочноинформационными изданиями и ресурсами по профилю специальности;

методики применения измерительной аппаратуры в научном эксперименте;

элементы математического моделирования и компьютерной обработки данных.

В течение практики студенту рекомендуется вести дневник, куда следует заносить основные сведения по изученным вопросам. В конце практики студент составляет письменный отчет. В отчете должны быть представлены результаты выполнения индивидуального задания с описанием примененных методик исследований и приведением полученных результатов.

Отчет вместе с отзывом непосредственного руководителя представляется руководителю от выпускающей кафедры. Студент защищает отчет перед комиссией из преподавателей выпускающей кафедры. Комиссия учитывает также оценку деятельности студента во время практики, данную руководителем. Результат практики оценивается по четырехбалльной системе.

В процессе прохождения научно-исследовательской практики студентом и руководителем должна быть определена тема выпускной квалификационной работы (ВКР) – магистерской диссертации. Тема и кандидатура предполагаемого руководителя ВКР утверждаются выпускающей кафедрой не позднее дня окончания практики.

Содержание педагогической практики определяется выпускающими кафедрами с учетом их интересов и возможностей. Рекомендуется привлекать студентов к проведению лабораторных и практических занятий. Допустимо участие студентов в разработках новых учебных дисциплин.

В процессе практики студент должен методику проведения проведению лабораторных и практических занятий;

технологию планирования новых учебных дисциплин.

В конце практики студент составляет письменный отчет. В отчете должны быть представлены результаты выполнения индивидуального задания с описанием примененных методик исследований и приведением полученных результатов.

руководством предприятия совместно с вузовским руководителем организуются экскурсии в подразделения, проводятся обзорные лекции и семинары по согласованной тематике.

В течение практики студент ведет дневник, куда заносит основные сведения по изученным вопросам.

АТТЕСТАЦИЯ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ПРАКТИКИ

По окончании научно-исследовательской практики студент сдает дифференцированный зачет с оценкой по четырехбалльной системе. Зачет принимает комиссия в составе преподавателей выпускающей кафедры.

Для сдачи зачета студент должен представить следующие документы:

оформленное и подписанное задание на научно-исследовательскую практику;

материалы, отражающие научно-исследовательскую работу студента, в том числе по теме ВКР;

письменный отзыв непосредственного руководителя научно-исследовательской практики от предприятия с подробной характеристикой всех сторон деятельности практиканта и оценкой практики в целом по четырехбалльной системе; отзыв должен быть заверен печатью отдела кадров предприятия;

подписанное студентом и его руководителем задание на ВКР (на специальном бланке).

Студент, не выполнивший программу практики и/или получивший отрицательный отзыв о работе, к выполнению ВКР не допускается.

1. Образец задания на научно-исследовательскую практику Факультет _ Кафедра _

ЗАДАНИЕ

Студенту Группа ф-та Направление _ _ _ Вид практики Срок практики _ Место практики Руководитель (научный руководитель) _ Руководитель от кафедры (научный руководитель специализации) _ _ _ 2. План практики п/п Студент Руководитель _ «СОГЛАСОВАНО»

Руководитель от кафедры (научный руководитель специализации) Научный руководитель направления _ « « 200 _ г.

3. Отзыв о практике _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Руководитель _ «_ « 200 _ г.

4. Итоги аттестации Студент _ защитил отчет по практике с оценкой Члены комиссии _ _ « « _ 200 г.

Телефоны студента:

Полное имя руководителя практики (Фамилия, Имя, Отчество):

Место работы руководителя практики с указанием организации, отдела, лаборатории, кафедры и т.п.:

Занимаемая должность руководителя практики, ученая степень, ученое звание с указанием номеров дипломов и дат присвоения Телефоны руководителя:

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ

МАГИСТЕРСКОЙ ДИССЕРТАЦИИ – ВЫПУСКНОЙ

КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ (ВКР)

На первой неделе выполнения магистерской диссертации руководители от кафедры проводят организационные собрания студентов. На собраниях сообщаются цели и задачи выполнения магистерской диссертации, сроки ее начала и окончания, имеющиеся к этому времени места ее прохождения и перечень документов, необходимых для оформления пропусков в институты, научные организации или предприятия, выдается программа прохождения выполнения магистерской диссертации и бланки индивидуальных заданий.

Студент в сроки, согласованные с предприятиям должен прибыть на места места выполнения ВКР, связаться с руководителем, сдать документы для оформления пропусков, если это необходимо, и в дальнейшем действовать в соответствии с указаниями руководства института, научной организации или предприятия и своего непосредственного научного руководителя.

Студент вправе сам предложить институт, научную организацию или предприятие, где он хотел бы выполнить магистерскую диссертацию, если это связано с возможностью его дальнейшего трудоустройства. В этом случае он должен принести от предприятия письменное предложение направить к ним данного студента для выполнения магистерской диссертации с указанием ее темы и руководителя. Если эта тема будет признана на кафедре соответствующей магистерскому профилю обучения, между Вузом и Стороной, принимающей студента на выполнение ВКР, заключается двусторонний договор.

За время выполнения магистерской диссертации студенту необходимо:

ознакомиться со структурой организаций и предприятий, организацией научных исследований и производства, методами расчета экономической эффективности проводимых исследований и разработок;

ознакомиться с требованиями стандартов ЕСКД, ЕСТД, ЕСПД;

изучить вопросы охраны труда, защиты окружающей среды и безопасности жизнедеятельности на предприятии;

ознакомиться с порядком и методами проведения патентных исследований;

научиться пользоваться периодическими, реферативными и справочноинформационными изданиями и ресурсами по профилю.

Важнейшей задачей научно- исследовательской практики является выбор студентом темы ВКР из числа актуальных задач, стоящих перед научной организацией или предприятием, на котором выполняется ВКР, разработка совместно с руководителем технического задания, а также календарного плана выполнения ВКР.

На выпускающих кафедрах еженедельно проводятся консультации по научноисследовательской практике, на которых руководитель от кафедры оценивает ее ход, рассматривает возникающие проблемы, анализируются темы ВКР и индивидуальные задания и другие вопросы. Посещение студентами консультаций является обязательным.

Выбор и утверждение тем выпускных квалификационных работ При выборе тем выпускных квалификационных работ следует руководствоваться следующими положениями:

темы и кандидатуры руководителей ВКР представляются на выпускающую кафедру;

темы ВКР и их руководители утверждаются на заседании кафедры по представлению руководителей магистерских профилей. После утверждения руководитель ВКР и студент совместно составляют и подписывают задание на выполнение ВКР (прил.

2) и календарный план, которые затем представляются на кафедру для утверждения в течение первой недели периода выполнения ВКР.

При выборе темы ВКР должны учитываться ее актуальность, новизна и научная и практическая значимость с точки зрения решения задач, стоящих перед научной организацией или предприятием, ее целесообразность с точки зрения подготовки магистра.

ПОДГОТОВКА МАГИСТЕРСКОЙ ДИССЕРТАЦИИ

Сроки подготовки диссертации и ее организация Для студентов дневной формы обучения, занимающихся по магистерским планам подготовка магистерской диссертации проводится в 4-м семестре по окончании теоретического курса обучения в университете и научно-исследовательской практики с седьмой недели и предшествует оформлению ВКР и ее защите.

Все студенты готовят магистерскую диссертацию, как правило, в институтах и научных организациях Санкт-Петербурга, профиль которых соответствует профилю обучения, а также в лабораториях кафедр ЭТУ «ЛЭТИ Между институтами и научными организациями, на которых студенты выполняют магистерскую диссертацию, и Вузами заключаются соответствующие договоры.

Для обеспечения контроля со стороны кафедры за работой каждого студента приказом ректора назначаются руководители от кафедры (как правило, в их число входят руководители соответствующих магистерских профилей и профессура выпускающих кафедр).

Руководители магистерских диссертаций от кафедры проводят консультации по выбору тем ВКР магистров, по составлению заданий на ВКР и календарных планов ее выполнения, а также по другим вопросам ВКР.

Общее руководство ВКР в институтах и научных организациях осуществляется одним из его руководящих работников или ведущих научных сотрудников, которые по согласованию с руководителями структурных подразделений подбирает из числа ведущих специалистов непосредственных руководителей практики для каждого студента, которые, как правило, становятся в дальнейшем руководителями их выпускных квалификационных работ.

Темы ВКР для студентов, обучающихся по программам подготовки магистров, утверждаются в период научно-исследовательской практики ВКР студентов, обучающихся в магистратуре, выполняется в виде магистерской диссертации, представляющей собой завершенную теоретическую или экспериментальную научно-исследовательскую работу, связанную с решением актуальной научной проблемы.

Диссертация должна включать:

формулировку проблемы;

обзор ее современного состояния;

предложение и обоснование метода или способа решения проблемы;

описание проведения научного эксперимента;

обработку результатов эксперимента и их критический анализ.

На защиту представляются магистерская диссертация объемом 60–80 листов формата А4, а также необходимый для защиты иллюстративный материал в виде презентации в количестве 8-10 слайдов в формате.ppt или 7-8 листов формата А1.

Подготовка диссертации начинается после сдачи госэкзамена с 6 по 20 неделю, защита проводится на 21-й неделе четвертого семестра.

Рекомендуется предварительное рассмотрение (предзащита) диссертации на научном семинаре по месту выполнения работы.

Содержание выпускной квалификационной работы Пояснительная записка к выпускной квалификационной работе магистра (магистерская диссертация) должна отражать основные стадии разработки, обоснование принятых решений и в том или ином виде содержать следующие разделы:

Титульный лист Содержание Перечень сокращений, условных обозначений, символов, единиц и терминов Постановка задачи проектирования/исследования Обзор литературы и анализ состояния вопроса Выбор и обоснование схемы эксперимента/ метода исследования Разработка программного продукта Разработка методики исследования Описание проведения научного эксперимента Обработка и анализ результатов эксперимента Технико-экономическое обоснование проекта/ исследования Заключение Список использованных источников По согласованию с руководителем и консультантами от соответствующих кафедр разделы могут быть заменены или дополнены разделами, содержащими разработку методики исследования, описание экспериментального макета и порядка проведения эксперимента, а также разделами, посвященными выводу необходимых уравнений, работе с программным продуктом, представлению и анализу полученных результатов исследования.

Содержание основных разделов пояснительной записки к магистерской диссертации Введение Во вводном разделе обосновывается необходимость данной разработки или исследования, разъясняется причина появления потребности в них. Коротко характеризуются способы или методы, с помощью которых в ВКР решается возникшая проблема. Одна из задач введения – охарактеризовать проблематику диссертации.

Постановка задачи Основные цели раздела – обсуждение сути задания, конкретизация и, возможно, обоснованное расширение набора исходных данных, подробная постановка задачи ВКР.

В разделе должен содержаться обзор состояния научной проблемы, анализу или решению которой посвящена работа, обобщение научной информации проведения научных экспериментов для решения поставленной задачи.

Обзор литературы и анализ состояния вопроса Раздел следует начать с обстоятельного и критического обзора доступной библиотечной литературы, технической документации, имеющейся на предприятии, и патентного поиска возможных научно-экспериментальных методов в данной области.

Целесообразно также пользоваться ранее защищенными работами по близкой тематике, каталоги которых ведутся на выпускающих кафедрах. Необходимые работы прошлых лет могут быть выданы секретарями кафедр.

Материалы этого и предыдущего разделов должны создать фундамент для обоснованного выбора способа построения заданного устройства или метода научного исследования.

Разработка программного продукта В магистерской диссертации программа может быть основным инструментом исследования, но она не должна быть единственной целью работы. Программирование может вестись как на языке ассемблера, так и на языках высокого уровня (MATLAB, PASCAL, C, Delphi и др.). Разработанная программа иллюстрируется схемами алгоритмов в пояснительной записке, а при необходимости – и на чертежах или на плакатах. Схемы алгоритмов выполняются в соответствии с требованиями ЕСПД. Текст программы выносится в приложение к пояснительной записке магистерской диссертации Разработка методики исследования В разделе на основе проведенного ранее обзора следует определить пути проведения эксперимента и наметить направления апостериорной обработки результатов, на основании которых можно будет сделать объективные заключения по теме исследования.

Обработка и анализ результатов эксперимента В разделе приводятся методики обработки экспериментальных данных с целью получения представительных результатов. В частности, здесь могут быть описаны методы статистической апостериорной обработки включая проверку гипотез подчинения результатов выбранному закону распределения. Далее приводятся итоги апостериорной обработки, позволяющие сделать обоснованные выводы в соответствии с целью исследования. Для числовых результатов целесообразно указывать доверительные интервалы и доверительные вероятности.

В заключении формулируются основные результаты магистерской диссертации, дается их критическая оценка и приводятся рекомендации по дальнейшему совершенствованию разработки или продолжению исследования.

Описание проведения научного эксперимента Раздел содержит описание экспериментальной установки, процедур обеспечения заданных условий проведения эксперимента, выбора основных его параметров (величины входных воздействий и последовательность их смены, количества повторов измерений, для субъективного эксперимента – также формирование и количество групп экспертов), методики фиксации результатов.

Требования к графической части магистерской диссертации Необходимый для защиты графический материал магистерской диссертации выполняется в виде презентации в количестве 8-10 слайдов в формате.ppt или 7-8 листов формата А1.

Он должен иллюстрировать постановку задачи исследования, метод ее решения, а также полученные результаты и их оценку.

Подготовка к защите и защита выпускной квалификационной работы За две недели до окончания периода выполнения магистерской диссертации на выпускающих кафедрах проводятся собрания выпускников, на которых объявляются дни предстоящих заседаний ГАК и каждому студенту предоставляется возможность выбрать день защиты.

Здесь же объявляются назначенные по каждой ВКР рецензенты. Рецензент имеет право потребовать для просмотра материала и написания рецензии пять дней.

Заседания ГАК для защиты магистерской диссертации проводятся на 18-й неделе четвертого семестра.

Накануне очередного дня защит заведующий выпускающей кафедрой (заместитель по учебной работе) беседует с каждым дипломником, просматривает представленный материал и решает вопрос о допуске ВКР к защите. На собеседование представляется весь материал ВКР с отзывом руководителя и рецензией. На титульном листе должны быть подписи дипломника, его руководителя и всех консультантов.

Рекомендации студентам по защите. Защита одной ВКР длится около 30 минут и начинается с 10-минутного доклада дипломника. Сам доклад обычно включает три части:

обоснование необходимости разработки или исследования (30% времени);

способ решения поставленной задачи (20%);

истолкование полученных результатов (50%).

Зачитывать текст доклада нежелательно, однако у дипломника могут быть тезисы, с которыми во время доклада он вправе сверяться.

Дипломнику следует рекомендовать следующее. В том случае, если вы почувствуете, что во время доклада отклонились от намеченного плана и что-то упустили, не реагируйте на это панически («Да, я совсем забыл сказать…»), а соберитесь с духом и спокойно произнесите упущенное, как будто именно здесь и собирались это сделать.

Рекомендуется перед защитой отрепетировать доклад, в том числе и в процессе предзащиты.

Необходимо уложиться в отводимое время. Если это не удалось, то после замечания председательствующего следует произнести не более 1-2 заключительных фраз и закончить доклад. Следует учесть, что у вас еще будет возможность восполнить недосказанное в ответах на вопросы членов ГАК и присутствующих.

По окончании доклада необходимо найти завершающие фразы, дающие понять членам ГАК, что вы сказали все, что планировали.

После завершения доклада члены ГАК, а затем и все присутствующие на заседании имеют право задавать вопросы как по теме ВКР, так и по смежным темам и областям подготовки дипломника. Ответы на них должны быть короткими и по существу. Этот этап представляет собой научно-техническую дискуссию и, как правило, является решающим для оценки членами ГАК процесса защиты, поскольку они оценивают в первую очередь именно способность дипломника вести диалог, анализировать поставленные вопросы и отвечать на них. Избегайте выражений «Как я уже говорил», «Это же ясно» и т. п., которые дискредитируют спрашивающего и умаляют значение самого вопроса. Напротив, тихо порадуйтесь вопросу, легкому для вас, и каждым своим ответом старайтесь показать, что и вопрос задан глубокий и ответ дается исчерпывающий.

Не бойтесь сознаться в том, что «Данный вопрос в проекте не рассматривался».

Однако желательно не прибегать к этому приему часто.

После вопросов и ответов зачитываются отзыв руководителя и рецензия, а дипломнику предоставляется слово для ответов на содержащиеся в них замечания.

Полезно заранее их проанализировать и подготовить аргументированные ответы на 2- наиболее значимых или позволяющих показать как выполненную работу, так и ее автора в лучшем свете. С остальными замечаниями, как правило, следует соглашаться. На все ответы отводится не более 2-3 минут.

Автор (ы):

Рецензент д. ф.-м. н., проф.

Зав. кафедрой д. т. н., проф.

Декан факультета д. т. н., проф.

Программа согласована:

Председатель методической комиссии факультета к.т.н., доцент Руководитель методического отдела к.т.н., доцент

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет

ПРИМЕРНАЯ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПРАКТИКИ

профиль «Нанотехнологии для систем безопасности»

профессионального образования и учебным планам, студенты, обучающиеся по программам подготовки магистров (дневная и очно-заочная формы), проходят технологическую практику. Кроме того, студенты магистратуры проходят научноисследовательскую или педагогическую практики и пишут магистерскую диссертацию.

ВИДЫ ПРАКТИКИ

В соответствии с Положением о практике, студенты, занимающиеся по планам подготовки магистров, проходят два вида практики: технологическую и научноисследовательскую или научно-педагогическую, цель которых – приобретение начальных навыков научной или преподавательской деятельности.

СРОКИ ПРОВЕДЕНИЯ ПРАКТИКИ

Для студентов, обучающихся по планам подготовки магистров, технологическая практика проводится на втором семестре первого года обучения и продолжается четыре недели. Возможно проведение практики по распределенной схеме в течение всего второго семестра в часы, свободные от учебных занятий, по согласованному с предприятиями и организациями, где проходит практику каждый магистрант, и вузом графику.

ЗАДАЧИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПРАКТИКИ МАГИСТРОВ:

В области профессиональной деятельности технологическая практика предполагает следующие виды деятельности, сочетание которых определяется индивидуальным планом для каждого студента:

Проектно-конструкторская деятельность:

наноматериалов и компонентов наносистемной техники;

- проведение патентных исследований с целью обеспечения патентной чистоты новых проектных решений, их патентоспособности и определения показателей технического уровня проектируемых изделий;

наносистемной техники с использованием автоматизированных систем проектирования и типовых пакетов прикладных программ;

наноматериалов и нанокомпонентов, описаний технологических процессов их изготовления с обоснованием принятых технических решений;

- разработка эскизных, технических и рабочих проектов наноматериалов и компонентов наносистемной техники с использованием современных средств автоматизации проектирования, передового опыта разработки конкурентоспособных изделий;

- проведение технических расчетов по проектам, технико-экономического и функционально-стоимостного анализа эффективности проектируемых изделий и конструкций;

- оценка инновационного потенциала проекта;

- разработка методических и нормативных документов, технической документации, а также предложений и мероприятий по реализации разработанных проектов и программ.

- оценка инновационных рисков коммерциализации проектов.

Производственно-технологическая деятельность:

- проектирование процессов нанотехнологии с использованием автоматизированных систем технологической подготовки производства;

- метрологическое обеспечение технологических процессов, выбор методов и средств контроля качества наноматериалов и компонентов наносистемной техники, их сертификация;

- обеспечение технологичности конструкторских решений, применение средств и систем автоматизации процессов производства наноматериалов и компонентов наносистемной техники;

- разработка норм выработки, технологических нормативов на расход материалов, заготовок, электроэнергии, выбор оборудования и технологической оснастки;

наноматериалов и компонентов наносистемной техники;

- разработка технических заданий на проектирование и изготовление нестандартного оборудования и средств технологического оснащения;

- оценка экономической эффективности процессов нанотехнологии;

нанотехнологий;

- исследование причин брака в производстве и разработка предложений по его предупреждению и устранению;

- разработка мероприятий по комплексному использованию сырья, по замене дефицитных материалов и изыскание способов утилизации отходов производства;

- выбор систем обеспечения экологической безопасности производства.

Сервисно-эксплуатационная деятельность:

- анализ функционально-технических показателей наноматериалов и компонентов наносистемной техники, оценка их эффективности для решения прикладных задач;

- сравнение характеристик наноматериалов, компонентов наносистемной техники и определение области их рационального применения;

- применение современных наноматериалов и компонентов наносистемной техники в разработке, эксплуатации и диагностике сложных технических систем;

- анализ эффективности применения современных разработок в области наноматериалов и компонентов наносистемной техники.

РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПРАКТИКИ

Проведение технологической практики способствует формированию у студентов следующих профессиональных компетенции профиля подготовки «Нанотехнологии для систем безопасности». В соответствии с ВВОС подготовки магистра в результате прохождения технологической практики студенты должны овладеть следующими навыками:

Производственно-технологическая деятельность:

владеть современными методами проектирования производственнотехнологических процессов в области нанотехнологии (ПТД-1);

оценивать риски при внедрении новых специальных технологий для производства наноматериалов и нанокомпонентов для систем безопасности (ПТД-1.1);

владеть знаниями специальных нормативов при производстве новой техники в области нанотехнологии для систем безопасности (ПТД-1.2);

применять специальные методы нанотехнологии при разработке и производстве изделий микро- и наносистемной техники для систем безопасности (ПТД-1.3).

применять современные системы управления качеством выпускаемой продукции в области нанотехнологии (ПТД-2);

оценивать инновационно-технологические риски при внедрении новых технологий в области нанотехнологии (ПТД-3);

владеть методикой разработки технологических нормативов при производстве новой техники в области нанотехнологии (ПТД-4);

обеспечивать экологическую безопасность производства на предприятиях, работающих в области нанотехнологии (ПТД-5);

владеть методами физико-математического и физико-химического моделирования процессов нанотехнологии (ПТД-6);

анализировать взаимосвязи условий протекания технологических процессов и свойств получаемых наноматериалов и наносистем (ПТД-7);

выбирать оптимальные технологические процессы, их последовательности и контрольно-измерительные операции для производства наноматериалов, компонентов микро- и наносистемной техники (ПТД-8);

применять современные достижения нанотехнологии при разработке технологии производства изделий микро- и наносистемной техники (ПТД-9).

Сервисно-эксплуатационная деятельность:

анализировать функционально-технические показатели элементов микро- и наносистемной техники, оценивать их эффективность для решения прикладных задач (СЭД-1);

анализировать функционально-технические показатели элементов микро- и наносистемной техники для решения специальных задач в области безопасности (СЭД-1.1);

анализировать эффективность практического применения современных разработок в области нанотехнологии для систем безопасности (СЭД-1.2);

осуществлять сравнение характеристик компонентов микро- и наносистемной техники и определять область их рационального применения (СЭД-2);

анализировать эффективность практического применения современных разработок в области нанотехнологии (СЭД-3);

работать на современном технологическом и диагностическом оборудовании в области нанотехнологии (СЭД-4).

ОРГАНИЗАЦИЯ ПРАКТИКИ

В соответствии с Требованиями к организации практики определяются ГОС ВПО.

Организация технологической практики на всех этапах направлена на обеспечение непрерывности и последовательности овладения студентами профессиональной деятельностью в соответствии с требованиями к уровню подготовки магистра по направлению «Нанотехнология», профиль «Нанотехнологии в системах безопасности»

Для каждого практиканта выпускающие кафедры составляют ее программу.

В подразделениях вуза и сторонних организаий, где проводится практика, студентам выдаются индивидуальные задания и выделяются рабочие места для их выполнения. В период практики студенты подчиняются всем правилам внутреннего распорядка и техники безопасности, установленным в подразделении и на рабочих местах.

Руководство подразделений предоставляет студентам возможность ознакомиться с организацией работ в подразделениях и участвовать в их производственной деятельности, выполняя конкретные задания на рабочих местах.

Оформление студентов на практику производится предприятием либо с оплатой труда (при наличии рабочих мест), либо без оплаты. Не разрешается использовать студентов-практикантов в хозяйственных и других работах, не связанных с профессиональной деятельностью.

Технологическая практика магистрантов имеет длительность в четыре недели, и проводится по распределенной схеме в течение второго семестра в часы, свободные от учебных занятий, по согласованному с предприятием и вузом графику.

Ее объем должен составлять 216 часов. Практика проводится, как правило, на кафедрах и в подразделениях вуза, а также в ведущих научно-исследовательских и проектных организациях-партнерах по месту планируемого трудоустройства. Проведение практик в этих организациях ведется на основании договорных отношений.

Содержание практики определяется выпускающими кафедрами с учетом интересов и возможностей подразделений, в которых она проводится. Конкретное содержание технологической практики студента планируется руководством подразделения, в котором она выполняется, и отражается в индивидуальном задании на практику, выдаваемом студенту выпускающей кафедрой при направлении его на место прохождения практики.

При выборе темы задания следует ориентировать студента на решение реальной задачи, связанной с определенным этапом проведения научного исследования, изготовления изделия или создания программного продукта.

В процессе практики студент принимает непосредственное участие в деятельности подразделения, выполняя техническую разработку по теме индивидуального задания.

Руководство и контроль прохождения практики осуществляются руководителем практики от выпускающей кафедры.

При прохождении практики в сторонней организации назначается руководитель практики от организации, который направляет деятельность студентов совместно с вузовским руководителем.

Непосредственное руководство работой студентов осуществляется руководителями на рабочих местах. С организациями, в которых проходят практику студенты, заключаются договоры на ее проведение.

ПРОГРАММА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПРАКТИКИ

Технологическая практика проводится на договорных началах в профильных сторонних организациях (на предприятиях, фирмах), а также на кафедрах и в других подразделениях вуза.

В процессе практики студент должен организацию и управление деятельностью подразделения;

действующие стандарты, технические условия, положения и инструкции по эксплуатации оборудования, программам испытаний, оформлению технической документации;

базовые технологические процессы в производстве наноматериалов;

измерительных приборов, другого оборудования, имеющихся в подразделении;

жизнедеятельности;

ознакомиться с требованиями стандартов ЕСКД, ЕСТД, ЕСПД;

порядок пользования периодическими, реферативными и справочноинформационными изданиями и ресурсами по профилю специальности;

современные методами проектирования производственно-технологических процессов в нанотехнологии ;

методики разработки технологических нормативов при производстве новой техники в области нанотехнологии;

методы физико-математического и физико-химического моделирования процессов нанотехнологии (ПТД-6);

руководством предприятия совместно с вузовским руководителем организуются экскурсии в подразделения, проводятся обзорные лекции и семинары по согласованной тематике.

В течение практики студент ведет дневник, куда заносит основные сведения по изученным вопросам.

АТТЕСТАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПРАКТИКИ

Студент в период практики поддерживает постоянную связь с руководителем, а к концу практики составляет письменный отчет. В отчете должны быть представлены результаты выполнения индивидуального задания с описанием используемых технических решений и приведением полученных экспериментальных и расчетных данных. Отчет визируется руководством подразделения и вместе с отзывом руководителя от принимавшей студента организации представляется руководителю от выпускающей кафедры. Студент защищает отчет перед комиссией из преподавателей выпускающей кафедры. Комиссия учитывает оценку деятельности студента во время практики, данную руководителем от организации. Результат практики оценивается по четырехбалльной системе.

Для сдачи зачета студент должен представить следующие документы:

оформленное и подписанное задание на технологическую практику;

материалы, отражающие работу студента;

письменный отзыв руководителя практики по месту прохождения практики с подробной характеристикой всех сторон деятельности практиканта и оценкой практики в целом по четырехбалльной системе. Невыполнение программы практики считается академической задолженность, которая ликвидируется в течение следующего семестра.

ПРИЛОЖЕНИЕ

1. Образец задания на технологическую практику Факультет _ Кафедра _

ЗАДАНИЕ

Студенту Группа ф-та Направление _ _ _ Вид практики Срок практики _ Место практики Руководитель (научный руководитель) _ Руководитель от кафедры (научный руководитель специализации) _ _ _ 2. План практики п/п Студент Руководитель _ «СОГЛАСОВАНО»

Руководитель от кафедры (научный руководитель специализации) Научный руководитель направления _ « « 200 _ г.

3. Отзыв о практике _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Руководитель _ «_ « 200 _ г.

4. Итоги аттестации Студент _ защитил отчет по практике с оценкой Члены комиссии _ _ « « _ 200 г.

Телефоны студента:

Полное имя руководителя практики (Фамилия, Имя, Отчество):

Место работы руководителя практики с указанием организации, отдела, лаборатории, кафедры и т.п.:

Занимаемая должность руководителя практики, ученая степень, ученое звание с указанием номеров дипломов и дат присвоения Телефоны руководителя:

Автор (ы):

Рецензент д. ф.-м. н., проф.

Зав. кафедрой д. т. н., проф.

Декан факультета д. т. н., проф.

Программа согласована:

Председатель методической комиссии факультета к.т.н., доцент Руководитель методического отдела к.т.н., доцент

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет

ПРИМЕРНАЯ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

«БЕЗОПАСНОСТЬ МАТЕРИАЛОВ И ПРОЦЕССОВ НАНОИНДУСТРИИ»

Для подготовки магистров по направлению – «Нанотехнология»

Профиль – «Нанотехнологии для систем безопасности»

Цель дисциплины заключается в формировании вклада в следующие профессиональные компетенции:

– способность идентифицировать новые области исследований, новые проблемы в области нанотехнологии (НИД-1);

– способность к анализу состояния научно-технической проблемы, систематизации и обобщению научно-технической информации по теме исследований в области нанотехнологии (НИД-2);

– владение современными методами проектирования производственнотехнологических процессов в области нанотехнологии (ПТД-1);

– готовность к применению современных систем управления качеством выпускаемой продукции в области нанотехнологии (ПТД-2);

– способность к оценке инновационно-технологических рисков при внедрении новых технологий в области нанотехнологии (ПТД-3);

систематизировать и обобщать научно-техническую информацию в области нанотехнологии для систем безопасности (НИД-1.1);

– готов к работе на специальном исследовательском оборудовании диагностики наноматериалов и нанокомпонентов для систем безопасности (НИД-1.3);

– способен оценивать риски при внедрении новых специальных технологий для производства наноматериалов и нанокомпонентов для систем безопасности (ПТД-1.1);

В результате освоения дисциплины студенты должны:

1. Знать и понимать:

основные причины возникновения угроз, связанных с развитием наноиндустрии;

риски человека, животных, растений и окружающей среды в связи с развитием наноиндустрии, включая механизмы воздействия продуктов и процессов наноиндустрии;

основные направления нейтрализации угроз, связанных с использованием продуктов наноиндустрии и развитием технологии их создания;

основные направления эффективного использования продукции наноиндустрии для создания систем обеспечения безопасности;

осуществлять предварительную оценку рисков, связанных с использованием наноматериалов и процессов нанотехнологий, разрабатывать меры по нейтрализации и уменьшению вероятности наноугроз;

навыками проектирования элементов технологических циклов производств наноматериалов, нано- и микросистем с минимально допустимыми рисками для человека и окружающей среды Основные причины возникновения угроз, связанных с развитием наноиндустрии.

Наноиндустрия и окружающая среда. Классификация нанообъектов. Риски человека, животных, растений и окружающей среды в связи с развитием наноиндустрии.

Специфика и требования при производстве наноматериалов. Классификация методов получения наноматериалов.

Методы механического диспергирования Получение наноматериалов механическим измельчением Получение наноматериалов механическим воздействием различных сред.

Методы физического диспергирования. Получение наноматериалов распылением расплавов. Методы испарения-конденсации. Вакуум-сублимационной технология.

Методы химического диспергирования метод осаждения. Получение нанопорошков методом гетерофазного взаимодействия. Золь-гельный метод Получение наноматериалов электрохимическими методами Биологические подходы к получению наноразмерных материалов Тема 3. Методы контроля структурных и химических характеристик Основные подходы и особенности анализа наноматериалов. Методы контроля химический состава наноматериалов Атомно-эмиссионная и атомно-абсорбционная спектрофотометрия, инверсионная вольтамперометрия. Методы определения фазового состава наноматериалов. Масс-спектрометрия, рентгеноэмиссионная спектрометрия и рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия. Мессбауэровская спектроскопия.

Спектроскопии ядерного магнитного и электронного парамагнитного резонанса.

Определение формы и размера наночастиц. Метода лазерной корреляционной спектрометрии. Электронная микроскопия, сканирующая туннельная и атомно-силовая микроскопия. Методы получения физико-химических характеристик поверхности наноматериалов. Метод BET (изотермы адсорбции инертных, газов) и гелиевая пикнометрия.

Оценка взаимодействия наночастиц с биологическими макромолекулами и возможности проникновения через биологические барьеры.

Тема 4. Физико-химические характеристики наночастиц, определяющие их Факторы отличающие токсикологическую активность наночастиц и микрочастиц.

Наноразмер. Большая удельная площадь поверхности. разнообразие форм наночастиц.

Специфическая реакционная способность, возрастающая на наноуровне. Сильные межчастичные взаимодействия. Высокая способность к аккумуляции. Нерастворимость в водных средах Тема 5. Токсикологическое воздействие наноматериалов.

Токсикологическое воздействие основных видов наноматериалов. Использование наноматериалов в качестве селективных переносчиков лекарств. Оценка поступления, распределения и выведения наноматериалов из организма. Влияние фуллеренов на организм человека. Токсикологическое воздействие однослойных и многослойных углеродных нанотрубок. Влияние химической модификации на цитотоксичность нанотрубок. Токсичность полупроводниковых квантовых точек. Токсикологическое воздействие оксидов титана, железа, цинка и алюминия. Влияние наночастиц меди и золота на организм человека.

Тема 6. Оценка и предотвращение рисков связанных с наноиндустрией.

Риски связанных с производством наночастиц. Накопление наночастиц. Оценка зависимости "доза - ответ". Опрации по очистке, кондиционированию наноматериалов и утилизации отходов. Специфика работы с различными наноматериалами. Оценка воздействий на рабочее место и окружающую среду. Токсикологические воздействия.

Схема оценки рисков. Управление рисками. Предупредительные меры на рабочем месте.

Тема 7. Технические средства для обеспечения безопасности при производстве нанопродукции Модификация и изоляция процессов. Чистые помещения. Классификация чистых помещений. Технологию чистых помещений. Изолирующие чистых помещений.

Вентиляция. Фильтрация воздуха. ULPA-фильтры и НЕРА-фильтры. Механизмы фильтрации частиц. Персональные средства защиты.

Количественная оценка рисков. Классификация наноматриалов по потенциальной опасности. Алгоритм оценки уровня потенциальной опасности.

Наименование лабораторных работ 2. Определение среднего размера частиц в бесцветном золе методом нефелометрии Определение распределения частиц по размеру методом динамического рассеяния света Определение содержания наночастиц в воздухе рабочей зоны п/п 3. Методы контроля структурных и химических характеристик наноматериалов 4. Физико-химические характеристики наночастиц, определяющие их потенциальную токсичность 6. Оценка и предотвращение рисков связанных с наноиндустрией 7. Технические средства для обеспечения безопасности при производстве нанопродукции Учебно-методическое обеспечение дисциплины.

1. Нанотехнологии. Наноматериалы. Наносистемная техника-2008. М.: Техносфера, 2. Старостин В.В. Материалы и методы нанотехнологии М.: Бином. Лаборатория знаний. 2008. 431 с.

3. Environmental Nanotechnology edited by Wiesner M., Bottero J.-Y. / McGraw-Hill:

4. Nanotoxicology : characterization, dosing and health effects / edited by Monteiro-Riviere N. A., Lang Tran C./ Informa Healthcare USA, Inc. 2007, 540 p.

5. Гусев А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии: М.: Физматлит, 2007.

6. Рыжонков Д. И., Лвина В. В., Дзидзигури Э. Л. Наноматериалы: учебное пособие 7. Основы оценки риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду. / Онищенко Г.Г, Новиков СМ., Рахманин Ю.А. и др. - М.: НИИ ЭЧ и ГОС, 2002. - 408 С.

8. Рахманин Ю.А., Новиков СМ., Шашина Т.А. и др. Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду. М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2004.

Б.А. Курляндский. О нанотехнологии и связанных с нею токсикологических проблемах. Токсикологический вестник, 2007, № Глушкова А. В., Радилов А. С., Рембовский В. Р. «Нанотехнологии и нанотоксикология – взгляд на проблему», Токсикологический вестник, 2007, № Чечеткин В.Р., Прокопенко Д.В., Макаров А.А., Заседателев А.С. Биочипы для медицинской диагностики// Российские наиотехнологий.-2006.-Т. 1,№1.-С. 13- «О надзоре за продукцией, полученной с использованием нанотехнологий и содержащей наноматериалы». Постановление Главного государственного санитарного врача Российской Федерации № 54 от 23.07.2007 г.

«О надзоре за производством и оборотом продукции, содержащей наноматериалы».

Информационное письмо Роспотребнадзора № 0100/4502-07-02 от 02.05.2007 г.

Уайт В. Технология чистых помещений. Основы проектирования, испытаний и эксплуатации. М: «Клинрум», 2002. 304 c.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет

ПРИМЕРНАЯ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

«БИОМЕДИЦИНСКИЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ»

Для подготовки магистров по направлению – «Нанотехнология»

Профиль – «Нанотехнологии для систем безопасности»

Дисциплина «Биомедицинские нанотехнологии» является профильной дисциплиной при подготовке магистров по направлению «Нанотехнология» с профилем подготовки «Нанотехнологии для систем безопасности». Ее изучение направлено на ознакомление с кругом актуальных биомедицинских задач и их конструктивнотехнололгических решений на базе нанотехнологий. Рассматриваются вопросы:

Организации биологических систем. Атомно-молекулярная структура биологических систем. Нуклеиновые кислоты. Методы изучения и синтеза нуклеиновых кислот.

Принципы генной инженерии. Белки. Уровни организации белков. Методы изучения и синтеза белков. Белковая инженерия. Биоэнергетика. Механизмы переноса энергии в биоструктурах. Электромагнитное, оптическое, акустическое, тепловое и химическое воздействие на биологические микро- и наносистемы. Биосенсорика. Принципы молекулярного узнавания. Взаимодействие лигандов с надмолекулярными структурами.

Биокатализ. Модели работы олигомерных ферментов. Модель работы хемосенсоров.

Иммуноглобулины. Биомембраны. Зонно-блочная модель. Сенсорные белки в биомембранах. Нейросенсорика. Фоторецепция. Фотосинтезирующие мембраны.

Фоторецепторные белки. Транспортные и механо-химические процессы в биосистемах.

Методы медицинской и микробиологической нанодиагностики. Биочипы и биокластеры.

Селективная бионанодиагностика и хемонанотерапия. Наноаналитические системы.

Микро- и наноинструмент для медицинской диагностики, терапии, хирургии и генной инженерии.

Цель дисциплины заключается в формировании вклада в следующие компетенции:

способен предлагать пути решения, выбирать методику и средства проведения научных исследований в области нанотехнологии (НИД-4);

владеет методикой разработки математических и физических моделей исследуемых процессов, явлений и объектов в области нанотехнологии (НИД-5);

наносистемной техники с использованием перспективных эффектов, наноматериалов и наноструктур (ПКД-3);

способен обеспечивать экологическую безопасность производства на предприятиях, работающих в области нанотехнологии (ПТД-5);

готов применять современные достижения нанотехнологии при разработке технологии производства изделий микро- и наносистемной техники (ПТД-9).

способен анализировать эффективность практического применения современных разработок в области нанотехнологии (СЭД-3);

готов к работе на специальном исследовательском оборудовании диагностики наноматериалов и нанокомпонентов для систем безопасности (НИД-1.3);

наносистемной техники для систем безопасности (ПКД-1.2);

способен анализировать функционально-технические показатели элементов микро- и наносистемной техники для решения специальных задач в области безопасности (СЭД-1.1);

В результате изучения дисциплины студенты должны:

знать:

классификацию микроаналитических систем;

структуру клетки и основные клеточные органеллы; группы клеток человеческого организма;

основные органы живых систем, принципы их функционирования и назначение;

основные биологические субстраты и их состав;

основные биологические молекулы и их номенклатуру (аминокислоты, белки, нуклеотиды, ДНК, гормоны);

методы исследования белков и ДНК;

основные методы клинической диагностики;

физические принципы и конструктивно-технологические решения в основе микросистемных аналитических устройств;

функциональные элементы лаб-он-чип;

технологии изготовления лаб-он-чип;

принцип работы и конструктивные особенности искусственной почки, поджелудочной железы;

портативные аналитические системы;

уметь:

выбрать типы функциональных элементов, применить их для эскизного проектирования микроаналитической системы биомедицинского назначения, определить динамический диапазон детектирования, быстродействие миниатюрного микросистемного прибора.

владеть:

методами конструирования топологии, расчета капиллярной системы, датчиков и функциональных элементов миниатюрного аналитического прибора, оценка его характеристик, выбор методов тестирования.

Тема 1. Введение Предмет дисциплины и ее задачи. Основные понятия и определения в биомедицинских наносистемах и их основные применения. Измеряемые величины и физико-химические эффекты, используемые для их определения. Классификация микроаналитических приборов по назначению и принципу реализации.

Тема 2. Живые системы Вводные представления о живых системах, клетки, органеллы, органические соединения.

Тема 3. Законы масштабирования Основные законы масштабировпания и их проявление в микросистемных аналитических приборах.

Тема 4. Типы миниатюрных микросистемных аналитических приборов Классификация микросистемных аналитических приборов. Примеры реализации.

Назначение. Параметры.

Тема 5. Физические принципы и конструктивно-технологические решения в создании микросистемных аналитических приборов Физические принципы создания функциональных элементов микросистемных аналитических приборов. Классификация функций. Конструктивные решения.

Тема 6. Основы технологии изготовления микросистемных аналитических приборов Фотолитография, жидкостное травление, формирование рельефов на основе фоторезистов последнего поколения, полимерные технологии, микромеханическая обработка, формование и литье под давлением, химический синтез и модификация поверхности.

Тема 7. Микрофлюидика Особенности микрофлюидных систем. Классификация таких систем и реализации.

Тема 8. Детекторы микросистемных аналитических приборов Оптическое поглдощение и фотометрия. Флюоресцнция. Биораспознавание.

Тема 9. Оптические методы анализа биомедицинских нанообъектов Рассеяние света в коллоидных растворах нанобиообъектов. Рассеяние Рэлея.

Рассеяние Рэлея-Ганса. Рассеяние Ми. Определение размера частиц по индикатрисе рассеяния.

Динамическое рассеяние света. Определение размера частиц по уширению спектра лазерного квазиупругого рассеяния. Лазерная доплеровская анемометрия и определение электофоретической подвижности коллоидных частиц.

Тема 10. Портативные биомедицинские анализаторы на базе микросистемных аналитических приборов Анализатор электрофореза в капилляре на чипе, хроматограф, Доплеровский анализатор, анализатор аэрозолей, анализатор ена базе мембраны, анализаторы с видеоцифровыми датчиками.

Тема 11. Перспективы развития микросистемных биомедицинских аналитических и медицинских устройств Перспективы развития микросистемных аналитических устройств, возможности миниатюризации и интегрирования, потребность общества, перспективы рынка и возможности промышленности. Основные производители миниатюрных биомедицинских приборов.

Перечень лабораторных работ Расчет и разработка топологии микрофлюидного титратора.

Исследование характеристик жидкостного титратора.

Исследование сопротивления капилляра, заполненного Исследование характристик термоциклера для ДНК анализа Проведение латекс-агглютинации на миниатюрной платформе.

Формирование полимерных оптических элементов.

Определение размера наночастиц методом динамического Учебно-методическое обеспечение дисциплины 1. Слесарев В.И. Химия. Основы химии живого. Учебник – СПб.: Химиздат, 2001.с.

2. Кнорре Д.Г. Биологическая химия. Учебник. -М. - «Высшая школа», 2000.-586с.

3. Рубин А.Б. Биофизика. Теоретическая биофизика. Т.1,2.1999. - 916с.

4. Варфоломеев С.Д., Гуревич К.Г. Биокинетика: практический курс. – М.: ФАИРПРЕСС, 1999. – 720с.

5. Физиология сенсорных систем. Под ред. Альтмана Я.А.Учебное пособие. – СПб.:

«Паритет», 2003. – 352 с.

1. Глик Б., Пастернак Дж. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение.

Пер. с англ. – М.: Мир, 2002.- 589с.

2. Финкельштейн А.В., Птицын О.Б. Физика белка.- М.: Кн. Дом «Университет», 3. Золотов Ю. А., Иванов В.М., Амелин В.Г. Химические тест-методы анализа. – М.:

Едиториал УРСС, 2002. – 304 с.

4. Супотницкий М.В. Микроорганизмы, токсины и эпидемии. – М.: Вузовская книга, 2000. – 376с.

5. Карасев В.А.генетический код: новые горизонты. - СПб.: ЕССА, 2003. -146 с.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет

ПРИМЕРНАЯ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

Для подготовки магистров по направлению – «Нанотехнология»

Профиль – «Нанотехнологии для систем безопасности»

АННОТАЦИЯ ДИСЦИПЛИНЫ:

Дисциплина включает следующие разделы: основы молекулярной биофизики, биофизика клетки, биофизика органов чувств и биофизика сложных систем. В первом разделе рассматриваются свойства биополимеров, сильные и слабые взаимодействия в биологических макромолекулах. Раздел биофизика клетки посвящен изучению клеточных структур и физических свойств клетки; электробиологии – определению электрического сопротивления клеток вытянутой формы, находящихся в электролите, измерению электрического сопротивления клеточных структур, явлениям поляризации, частотным свойствам биологических тканей, механизмам формирования мембранных потенциалов, генерации потенциалов покоя и действия, распространению возбуждения, синаптической передаче возбуждения. В этом же разделе рассматривается механизм мышечного сокращения и вопросы термодинамики процессов жизнедеятельности. В третьем разделе представлены механизмы восприятия внешних стимулов и кодирование информации в органах зрения, слуха, кожном и двигательном анализаторах, вкусовом и обонятельном анализаторах; представлены элементы колориметрии. В четвертом разделе рассматривается биофизика систем кровообращения и регулирования температуры у теплокровных животных.

Целью и задачами преподавания дисциплины является изучение биофизических процессов в биосистемах и их структурных элементах наноуровня, ознакомление с соответствующей терминологией, литературой, биофизическими методами исследований проявлений жизнедеятельности для применения полученных знаний в медико-технической области. Освоение дисциплины формирует вклад в следующие компетенции:

способен использовать знания фундаментальных и прикладных дисциплин магистерской программы (ОНК-1);

способен осознать основные проблемы своей предметной области, определить методы и средства их решения (ОНК- 5);

способен идентифицировать новые области исследований, новые проблемы в области нанотехнологии (НИД-1);

способен анализировать состояние научно-технической проблемы, систематизировать и обобщать научно-техническую информацию по теме исследований в области нанотехнологии (НИД-2);

способен оценивать научную значимость и перспективы прикладного использования результатов исследований в области нанотехнологии (НИД-8);

способен обеспечивать экологическую безопасность производства на предприятиях, работающих в области нанотехнологии (ПТД-5);

В результате изучения дисциплины студенты должны:

знать:

биологические и физические принципы организации, биосистем, биофизические основы функционирования клеток и клеточных структур, тканей, органов и систем организма, механизмы преобразования и кодирования информации в биологических системах, термины и определения, используемые в биофизике;

уметь:

обосновывать модельные представления о биологических объектах при изучении биофизических процессов, использовать соответствующий математический аппарат при описании биофизических явлений.

иметь представление:

о методиках проведения биофизических исследований, о проблемах и перспективах развития биофизики.

Введение. Биофизические процессы в биосистемах. Предмет курса и его задачи.

Структура, содержание курса, его связь с другими дисциплинами и место в подготовке специалиста.

Тема 2. Основы молекулярной биофизики. Макромолекулы, их физические свойства. Состав и структуры белковых молекул, сильные и слабые взаимодействия, связь между первичной и пространственной структурами белка. Нуклеиновые кислоты, генетический код, биосинтез белка. Мутации. Проблемы молекулярной биофизики.

Тема 3. Функции клеток и клеточных структур, мембранный транспорт веществ.

Физические свойства клеток Клетка как структурная и функциональная единица живого организма. Единые принципы строения клеток. Клеточные мембраны, их структура, конформационные свойства и роль в жизнедеятельности клеток. Искусственные мембраны и их роль в изучении свойств биомембран. Диффузия и уравнения диффузии.

Электрохимический градиент. Фильтрация и осмос, осмотическое и онкотическое давления, водный обмен. Активный транспорт веществ, его роль в поддержании ионных градиентов. Основные биофизические методы определения физических свойств клеток.

Тема 4. Биоэлектрические явления. Пассивные электрические свойства биотканей и электрическая активность биообъектов. Электрическое сопротивление клеток, и тканей, сопротивление нервного волокна, находящегося в электролите. Поляризация, частотные свойства биообъектов. Активные биоэлектрические явления. Механизм возникновения биоэлектрических потенциалов. Доннановский равновесный потенциал. Расчет мембранной разности потенциалов. Потенциал покоя клеток, его физиологические функции. Особенности регистрации биопотенциалов. Потенциал действия. Энергия раздражения и возбуждения, порог раздражения. Проницаемость мембраны при раздражении. Рефрактерные периоды, реобаза, хронаксия. Представление о модели Ходжкина-Хаксли. Распространение нервного импульса. Миелиновая оболочка нервного волокна, сальтаторная передача возбуждения. Моделирование процессов нервного возбуждения. Синаптическая передача, химический и электрический механизмы передачи информации в синапсах. Постсинаптический потенциал, трансформация ритма в синапсах. Высокопроницаемые контакты клеточных мембран.

Термодинамические системы. Функции состояния систем, энтропия биосистем. Основные закономерности термодинамики открытых систем. Кинетика биологических процессов.

Неравновесные процессы и основные положения неравновесной термодинамики в биологии. Понятие о периодических химических и биологических процессах.

Тема 6. Теплообразование в организме животных. Места теплообразования в организме теплокровных животных. Условия передачи тепла из организма в окружающую среду. Регулирование температуры в живых организмах.

Тема 7. Мышечное сокращение. Структура мышц и мышечных белков. Механизм мышечного сокращения, роль кальция. Связь между силой сокращения и удлинением саркомера. Теплота активации и теплота укорочения мышечного волокна.

Тема 8. Зрительный анализатор. Строение глаза как оптической системы. Системы саморегулирования в зрительном анализаторе. Фоторецепторная система глаза. Передача информации от фоторецепторных клеток. Фотохимические теории световой и темновой адаптаций. Закон Вебера-Фехнера. Разрешающая способность глаза. Спектральная чувствительность. Субъективные и физические характеристики цвета. Субъективные эффекты при цветовых ощущениях. Трехкомпонентная теория цветового зрения, векторное представление цвета. Понятие о колориметрических системах. Кодирование информации в органе зрения.

Тема 9. Слуховой анализатор. Восприятие звука. Механорецепция. Этапы преобразования сигнала в органе слуха, микрофонный потенциал. Кодирование информации в органе слуха. Вестибулярный аппарат, его строение и функции.

Тема 10. Рецепция запаха и вкуса. Рецепция запаха и молекулярное узнавание.

Стереохимическая теория восприятия запаха. Экспериментальные исследования рецепции запаха. Вкусовой анализатор, рецепторы вкусовых сосочков. Вкусовая адаптация.

Химическое строение вещества и его вкус.

Тема 11. Кожный анализатор. Тактильная, болевая и температурная рецепции.

Кожные рецепторы. Дифференцированная возбудимость кожного анализатора. Кожные системы связи. Рецепторы мышц и суставов. Электрорецепторы. Преобразование информации в электрорецепторах.

Тема 12. Биофизика кровообращения и дыхания. Транспортная функция системы кровообращения. Физические свойства и основные компоненты крови. Текущая кровь как двухфазная система. Математические модели течения крови по жестким и эластичным сосудам. Исследования гемодинамических показателей системы кровообращения.

Система дыхания. Внешнее дыхание. Параметры системы дыхания. Растяжимость легких, сопротивление дыханию.

Заключение. Основные направления развития биофизики и практическое использование биофизических закономерностей функционирования биообъектов при создании медицинской техники.

Перечень лабораторных работ Исследование световой чувствительности зрительного анализатора, адаптированного к темноте Исследование механизмов адаптации зрительного анализатора Исследование остроты стереоскопического зрения Исследование частотно-контрастной чувствительности зрения человека Исследование свойств слухового анализатора Исследование механических характеристик биообъектов. Вибротестер.

тем Название разделов и тем структур, мембранный транспорт веществ жизнедеятельности организме животных Учебно-методическое обеспечение дисциплины Основная литература Название, библиографическое описание Биофизика: Учебник для медицинских вузов под ред. Ю.А. Владимирова. Л Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика: Учебн. для медицинских специальностей вузов. М.: Высшая школа, 1987.

Л3 Чигирев Б.И. Биофизика органов чувств: Учебн. пособ. СПб ГЭТУ, Дополнительная литература № Название, библиографическое описание Рубин А.Б. Лекции по биофизике: Учеб. пособие.-М.: Изд. МГУ, Волькенштейн М.В. Молекулярная биофизика. М.: Наука, Беллман Р. Математические методы в медицине. М., Мир, 1987г Волькенштейн М.В. Общая биофизика. М.: Наука, Ясуо Кагава Биомембраны. М.: Высшая школа, Артюхов В.Г. Ковалева Т.А., Шмелев В.П. Биофизика: учеб. Пособ. – Д6 Воронеж: изд-во ВГУ Губанов Н.И. Медицинская биофизика. -М., Медицина,

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет

ПРИМЕРНАЯ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

«КОРПУСКУЛЯРНО-ПОЛЕВАЯ НАНОТЕХНОЛОГИЯ И ДИАГНОСТИКА»

Для подготовки магистров по направлению – «Нанотехнология»

Профиль – «Нанотехнологии для систем безопасности»

АННОТАЦИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Изучение дисциплины "Корпускулярно-полевая нанотехнология и диагностика" направлено на ознакомление с новейшими технологическими методами формирования наноструктур, реализуемые при создании современных приборов, функционирующих на основе эффектов размерного квантования.

Значительное внимание уделяется различным современным методам сканирующей зондовой микроскопии, применяющихся как для диагностики, так и для создания наноструктурированых объектов для элементов углеродной, металлической наноэлектроники и наноэлектроники на гетероструктурных квантовых проводах.

Рассматриваются основные принципы и применение технологии фокусированных ионных пучков для исследования, создания и модификации наноматериалов, интегральных микросхем, объектов и приборов МЭМС.

Обсуждаются перспективы развития нанофабрик, объединяющих зондовые и пучковые нанотехнологии.

Цель дисциплины заключается в формировании вклада в следующие компетенции:

способен идентифицировать новые области исследований, новые проблемы в области нанотехнологии (НИД-1);

способен предлагать пути решения, выбирать методику и средства проведения научных исследований в области нанотехнологии (НИД-4);

способен планировать и проводить эксперименты в области нанотехнологии, обрабатывать и анализировать их результаты (НИД-6);

способен оценивать научную значимость и перспективы прикладного использования результатов исследований в области нанотехнологии (НИД-8);

способен анализировать взаимосвязи условий протекания технологических процессов и свойств получаемых наноматериалов и наносистем (ПТД-7);

способен осуществлять сравнение характеристик компонентов микро- и наносистемной техники и определять область их рационального применения (СЭД-2);

готов к работе на специальном исследовательском оборудовании диагностики наноматериалов и нанокомпонентов для систем безопасности (НИД-1.3);

готов применять специальные методы нанотехнологии при разработке и производстве изделий микро- и наносистемной техники для систем безопасности (ПТДТребования к результатам освоения дисциплины В результате освоения дисциплины студенты должны:

4. Знать и понимать:

знать физическую сущность зондовых и пучковых нанотехнологий, применяемых при формировании гетероструктур для наноэлектроники, оптоэлектроники, микрои наносистемной техники 5. Уметь:

уметь правильно выбрать материал, спроектировать и рассчитать технологический процесс получения приборной наноструктуры с заданными свойствами 6. Владеть \ Иметь представление:

владеть математическими методами анализа и расчета структур и технологических параметров приборов наноэлектроники, иметь представление о современном состоянии, тенденциях развития эпитаксиальных технологий, методов сканирующей зондовой микроскопии для нанолитографии Введение Предмет и содержание дисциплины. Основные этапы развития зондовых и пучковых технологий. Их роль и место в современном приборостроении.

Тема 1 Методы диагностики на основе атомно-сиовой микроскопии Физические основы атомно-силовой микроскопии (АСМ). Потенциал ЛенардаДжонса. Принципы формирования изображения поверхности в АСМ. Аппаратурное обеспечение АСМ. Основные режимы работы АСМ (контактная, бесконтактная и тэппинг-мода, многопроходные методики). Типы зондов атомно-силового микроскопа, их геометрия, основные физические свойства и параметры. Технология производства зондовых датчиков. Классификация зондов по типу покрытия. Зонды специальных назначений. Кантилеверы на нанотрубках. Многозондовые катриджы.

Тема 2. Методы диагностики в атомно-силовой микроскопии Классификация методик атомно-силовой микроскопии. Физические основы, принцип работы и области применения режима постоянной силы, режима снятия сил изображения. Регистрация ошибки обратной связи. Латерально-силовая микроскопия, примеры применения данной методики для определения различных фаз на поверхности образца. Картографирование сил адгезии (особенности кривых отвода –подвода и их физическая интерпретация).

Сканирующая микроскопия сопротивления растекания: принцип работы АСМ в данном режиме, физические основы метода, возможности и ограничения. Сканирующая микроскопия сопротивления растекания Методика определения удельного сопротивления и концентрации носителей заряда по данным сканирующей микроскопии сопротивления растекания. Сканирующая микроскопия пьезоотклика.

Многопроходные методики. Регистрация силовых взаимодействий, обусловленных С/Z. Метод зонда Кельвина. Бесконтактная емкостная мода. Магнитная силовая микроскопия.

Тема 3. Методы литографии и манипуляции в атомно-силовой микроскопии Основные принципы и режимы работы АСМ при литографии. Векторная, растровая литография. Основы силовой литографии (plowing lithography). Влияние параметров сканирования, формы зонда на результаты литографии. Специфика подбора зондов и условий сканирования в силовой литографии.

Физические основы локального анодирования в АСМ. Влияние водного мениска на параметры формируемых нанообъектов. Перьевая нанолитография (Dip-pen nanolithography) Молекулярное и атомарное манипулирование. Создание приборных структур на основе углеродных нанотрубок с помощью манипулирования в атомносиловой микроскопии.

Принцип действия и физические основы работы сканирующего туннельного микроскопа (СТМ). Аппаратурное обеспечение сканирующей туннельной микроскопии.

Основные режимы СТМ и факторы, влияющие на разрешение метода. Режим постоянного тока. Режим постоянной высоты.

Анализ поверхностных фаз в СТМ. Спектроскопия адсорбированных частиц в СТМ.

Методы исследования энергетического спектра полупроводников в СТМ и ЛТС (локальная туннельная спектроскопия).

Тема 5. Физические эффекты в туннельно-зондовой нанотехнологии Физические эффекты, возникающие в СТМ за счет малого радиуса закругления острия зондового датчика. Контактное формирование нанорельефа поверхности подложек. Точечная контактная модификация и выглаживание поверхности металлов игольчатым электродом. Бесконтактное формирование нанорельефа поверхности подложек.

Условия возникновения пластического течения материала под воздействием зонда туннельного микроскопа. Локальная "глубинная" модификация полупроводниковых подложек в туннельном микроскопе. Локальная электродинамическая модификация поверхности подложек.

Межэлектродный массоперенос с нанометровым разрешением. Управление массопереносом. Режим формирования острия иглы.

Тема 6. Сканирующая зондовая микроскопия в жидкостях Общая концепция технологических операций СТМ в жидкостях и газах. Условия зондовой нанотехнологии в вакууме, газах и жидкостях. Влияние газовой среды на массоперенос между игольчатым электродом и подложкой.

Формирование микропроводников в жидких диэлектриках. Формирования проводящих каналов из адсорбата воздуха. Полимерные микропроводники.

Электрохимический массоперенос. Фотоэлектрохимическое травление полупроводниковых подложек. Электрохимическое осаждение. Электростимулированная миграция на поверхностях полимеров. Массоперенос с помощью газовой среды.

Элементы осаждения металлических пленок из газовой фазы металлорганических соединений (MO CVD) в СТМ.

Модификация свойств среды в зазоре между туннельным зондом и подложкой.

Формирование молекулярных мостиков из адсорбата воздуха на подложках. Механизмы проводимости по молекулярным мостикам.

Сканирующая микроскопия ближнего поля: принцип действия и физические основы работы. Аппаратурное обеспечение сканирующей туннельной микроскопии. Типы зондовых датчиков для БСОМ. Устройство волоконнооптического ближнепольного зонда.

Разрешающая способность ближнепольного оптического микроскопа. Физические принципы и назначение основных режимов БСОМ. Области применения ближнепольной оптики в микро- и наноэлектронике. Совмещенные моды БСОМ и сканирующей зондовой микроскопии. Ближнепольная литография.

Тема 8. Комбинационное рамановское рассеяние в сенсорике Комбинационное рамановское рассеяние (КР). Эффект гигантского комбинационного рамановского рассеяния (ГКР). Физические основы спектроскопии комбинационного рассеяния. Спектроскопия гигантского комбинационного рассеяния: химический и электромагнитный механизмы. Специфика и различия эффектов КР и ГКР.

Делокализованные и локализованные поверхностные плазмоны. Локализованные поверхностные плазмоны (ЛПП). Типы датчиков на основе плазмонных структур.

Датчики, регистрирующие изменение оптических свойств плазмонной структуры. Методы изготовления плазмонных наноструктур.

Тема 9. Основы технологии фокусированных инонных пучков (ФИП). ФИПдиагностика Физические основы технологии фокусированных ионных пучков. Принцип действия и аппаратурное обеспечение приборов для реализации ФИП-технологий. Принципы регистрации и виды контрастов изображений объектов в при сканировании ионным пучком.

Ионно-стимулированные химические реакции. Применение селективного травления.

Модельные представления процессов осаждения. Экспериментальные зависимости основных параметров при травлении и осаждении в ФИП. Формирование платиновых структур осаждением в ФИП-технологии. Осаждение диэлектрических покрытий по ФИП-технологии. Модельные представления осаждения SixO1-x..Осаждение нестехиометрического оксида кремния из тетраэтоксисилана в ФИП. Влияние технологических параметров на характеристики формируемых объектов.

Тема 10. Диагностика и модификация ИМС п риборов МЭМС Методы диагностики материалов с помощью ФИП. Принципы формирования микроструктур в ФИП. Диагностика ростовых дефектов в ФИП. Препарирование полупроводниковых гетероструктур тврдых растворов соединений.

Операции препарирования интегральных микросхем. Ремонт и модификация ИМС.

Использование ФИП в цикле микроэлектронного производства.

Формирование структур и элементов МЭМС. Двумерное (2D) и трхмерное (3D) ионно-лучевое микрофрезерование является гибким оперативным процессом. Создание приборов интегральной оптики. изготовлению оптических дифракционных решток с целью апробации возможности создания дифракционных оптических элементов с помощью технологии остросфокусированного ионного пучка. изготовление линз Френеля или других оптических элементов, фокусирующих пучок в изображение (образ) требуемой формы.

Создание эмиссионных острий. Ионно-лучевое заострение и очистка поверхности кантеливеров с радиусом острия менее 50 нм для атомно-силового микроскопа.

Реконструкция и ремонт приборов МЭМС. Регулировка устройств микромеханики.

Перспективы развития зондовых и пучковых нанотехнологий для фундаментальных и приклалдных исследований. Нанофабрики, сочетающие нанотехнологии газофазной и молекулярно-пучковой эпитаксии с методами сканирующей зондовой микроскопии, сканирующей растровой электронной микроскопии и техники сфокусированных ионных пучков.

1. Анализ закономерностей изменения свойств от состава в квазибинарных системах твердых растворов 2. Расчет состава эпитаксиальных слоев по заданным свойствам твердого раствора в многокомпонентных системах 3. Расчет областей термодинамической нестабильности в системах многокомпонентных твердых растворов 4. Расчет входных параметров технологического процесса и скорости осаждения слоев для метода газофазной эпитаксии из паров металлоорганических соединений 5. Расчет температуры испарительных ячеек и скорости роста слоев в приближении термодинамической модели молекулярно-пучковой эпитаксии 6. Построение зонных диаграмм резких гетеропереходов в приближении модели Андерсона 7. Расчет упругих деформаций и напряжений в многослойных гетероструктурах с когерентными гетерограницами Перечень лабораторных работ 1. Исследование топологии материалов в контактном и полуконтактном режимах 2. Сканирующая емкостная микроскопия полупроводниковых микро- и наносистем 3. Создание поперечных сечений образцов методом остросфокусированного ионного пучка Учебно-методическое обеспечение дисциплины Основная литература Мошников В.А., Федотов А.А., Румянцева А.И.Методы сканирующей зондовой Л1 микроскопии в микро- и наноэлектронике. Учеб.пос.СПб:Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», Александрова О.А., Мошников В.А. Физика и химия материалов оптолектроники и наноэлектроники. Практикум.СПб.:СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2007г.

Сорокин В.С., Мошников В.А., Разбегаев В.Н., Румянцева А.И. Инжекционные лазеры. Учебное пособие - СПб ГЭТУ, ЛЭТИ, Шик А.Я., Бакуева Л.Г., Мусихин С.Ф., Рыков С.А. Физика низкоразмерных систем – С-Пб., Наука, Л5 Неволин В.К. Зондовые нанотехнологии в электронике. М.: Техносфера, 2005г.

Л6 Миронов В.Л. Основы сканирующей зондовой микроскопии М.: Техносфера, 2005г.

№ Название, библиографическое описание Справочник по электротехническим материалам Т.3/ Под редакцией Ю.В.

Корицкого, В.В. Пасынкова, Б.М. Тареева – Л. Энергоатомиздат, Нанотехнология: физика, процессы, диагностика, приборы / под ред.В.В.Лучинина, Ю.М.Таирова. – М.: Физматлит.2006г Ильин В.И., Мусихин С.Ф., Шик А.Я. Варизонные полупроводники и гетероструктуры – С-Пб, Наука, 2000.

Кузнецов В.В., Москвин П.П., Сорокин В.С. Неравновесные явления при жидкостной гетероэпитаксии полупроводниковых твердых растворов – М.:

Металлургия, 1991.

Стрельченко С.С., Лебедев В.В. Соединения А3В5. Справочник. – М.:

Металлургия, 1984.

Д6 Кейси Х., Паниш М. Лазеры на гетероструктурах – М., Мир, 1981 ( т. 1,.2).

Алферов Ж.И. История и будущее полупроводниковых гетероструктур // Физика и техника полупроводников, т.32, вып.3, Д8 Ivanov S.V., Kop'ev P.S. "Type-II AlGaSb/InAs Quantum well structures and superlattices for opto- and microelectronics grown by molecular beam epitaxy"/ in "Antimonide-related strained -layer heterostructures", ed. by M.O.Manasreh, Ch. 4, vol. 3. in Ser. "Optoelectronic properties of semiconductors and superlatties" (Gordon & Breach Science Publisher, 1997), pp. 95- Нанотехнология в ближайшем десятилетии. Прогноз направлений исследований / Под ред. М.К.Роко, Р.С.Уильямса, П.Аливисатоса. Пер. с англ.

М.: Мир, 2002г.

Перст (перспективные технологии). Информац. бюллетень htth//perst.isssph.kiae.ru Э2 Materials Today http://www.materialstoday.com/home.htm Э3 Microscopy and Analysis www.microscopy-analysis.com

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет

ПРИМЕРНАЯ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

«МИКРО- И НАНОСИСТЕМЫ ДЛЯ СПЕЦИАЛЬНЫХ И

ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ»

Для подготовки магистров по направлению – «Нанотехнология»

Профиль – «Нанотехнологии для систем безопасности»

Дисциплина «Микро- и наносистемы для специальных и экстремальных условий эксплуатации» является профильной дисциплиной при подготовке магистров по направлению Нанотехнология. Ее изучение направлено на ознакомление с базовыми физическими принципами функционирования нано- и микросенсоров, характеристиками, конструкциями с учетом их применения в специальных и экстремальных условиях.

Рассматриваются возможности применения нано- и микросенсоров для контроля различных параметров среды или объекта (оптического и радиационного излучений, магнитного поля, температуры, давления и др.), а также особенности построения нано- и микросенсоров различного назначения, их технология, а также аппаратурная реализация вторичных преобразователей с учетом условий и требований к функционированию сенсорных микросистем.

Особое внимание уделено технологии первичных преобразователей физических величин на основе микроэлектромеханических систем с использованием перспективных материалов микросистемной техники: карбида кремния, нитрида алюминия и пористых полупроводниковых материалов.

Цель дисциплины заключается в формировании вклада в следующие компетенции: