7M07108 Наноматериалы и нанотехнологии (по областям применения) - профильная в КБТУ (KBTU)

Будут изучены основные аспекты кристаллофизики и структурного анализа наноматериалов, виды кристаллов. Изучение физических основ методов рентгеноструктурного исследования структуры нанокристаллов, методов моделирования дифракционных картин от многослойных наноструктур в зависимости от толщины и количества слоев. Изучение методов определения размеров нанообъектов различной природы. Задачей курса является выработка навыков правильного выбора методов исследования наноструктуры различных нанообъектов и решения прикладных задач с использованием компьютерных программ.

Будут подробно изучены основные методы получения наноматериалов. Виды методов получения наноматериалов (механические, физические, химические и биологические). Методы механического измельчения.

На данной дисциплине, магистранты ознакомятся с психологическими аспектами управления

Будут изучены компьютерные технологии в наноэлектронике и микросистемной технике, теоретическое и экспериментальное исследование, математическое и компьютерное моделирование, проектирование, конструирование, технология производства и эксплуатация материалов, компонентов нано- и микросистемной техники различного функционального назначения, разработка и применение процессов нанотехнологии и методов нанодиагностики.

Знакомство с основами нанотехнологий и технологией синтеза наноматериалов. История возникновения и основные принципы нанотехнологий. Особенности физических взаимодействий на наномасштабах. Квантовые эффекты в наносистемах. Методы исследования наносистем и наноматериалов. Физика наноустройств. Устройства оптоэлектроники и наноэлектроники. Функциональные неорганические наноматериалы.

Будут изучены основные виды технологии изготовления полупроводниковых наноструктур. Рассмотрены основные физические свойства низкоразмерных полупроводниковых структур: сверхрешеток, квантовых ям, нитей, точек. Изложены принцип размерного квантования и условия наблюдения кванто- во-размерных явлений, рассмотрены особенности функции плотности со- стояний и статистики носителей заряда, оптические свойства и кинетиче- ские эффекты, в том числе в магнитных полях. Даны примеры практическо- го использования таких структур в наноэлектронике.

Будут изучены основные аспекты физики и диагностики поверхности твердого тела. Главной целью данного курса является формирование у студентов знаний основных методов исследования поверхности твердых тел, физики поверхности полупроводников и физики структур металл - диэлектрик - полупроводник. Основная задача обучаемых состоит в изучении физических принципов исследования поверхности четком усвоении и понимании физического смысла процессов протекающих на поверхности полупроводников и границах раздела полупроводник - твердое тело.

Будут изучены структура, кристалличность и физические свойства нанопленок. Зависимость структуры, толщины и кристалличности пленок от метода синтеза, температуры синтеза, отжига и т.д. Метод полнопрофильного анализа (метод Ритвельда). Определение размеров кристаллитов и микронапряжений в наноматериалах. Рентгеновские методы исследования наноматериалов. Определение величины мелкодисперсности и микронапряжений методом Фурье анализа (гармонический анализ). Связь интегральных полуширин исследуемого образца, эталона и функции физического (истинного) уширения. Малоугловое рассеяние рентгеновских лучей как метод определения размеров кристаллитов и пор в наноматериалах. Основы теории малоуглового рассеяния. Определение толщины и количества слоев в многослойных наноматериалах.

Будут изучены основные аспекты применения наноматериалов и нанотехнологий для повышения нефтеотдачи. Рассмотрены физико-химические аспекты методов увеличения нефтеотдачи для месторождений с трудноизвлекаемыми запасами, в том числе залежей высоковязких нефтей. C учётом термодинамических и кинетических параметров системы нефть—порода — водная фаза, влияющих на вытеснение нефти из пористой среды, разработаны композиции на основе ПАВ и щелочных буферных систем

Будут изучены методы анализа наноматериалов и наноструктур. Зондовые методы микроскопии и спектроскопии: атомно-силовая, сканирующая туннельная и др. Сканирующая электронная микроскопия;Просвечивающая электронная микроскопия, в т.ч. высокого разрешения; Люминесцентная микроскопия;Дифракционные методы;Рентгеновская спектроскопия; Электронная спектроскопия;Наногравиметрия (QCN);Магнитно-резонансные методы; Методы локального и нелокального (Auger, XPS) анализа поверхности; Терагерцовая спектроскопия;Масс-спектрометрия;Нелинейно-оптические методы, в том числе рамановская спектроскопия; Фемто- и наносекундная спектроскопия;Биологические методы, основанные на амплификации.

Будут изучены методы исследования и моделирование тонких пленок, изучение физических явлений, происходящих на различных этапах процесса напыления и роста пленок; существующих теорий роста тонких пленок, рассмотрению современных методов роста и контроля качества пленок, их возможностях и ограничениях; взаимосвязи физических свойств тонких пленок со структурой и дефектами.

Будет изучено применение методов рентгеновской дифракции в исследованиях тонких пленок и приповерхностных слоев твердых тел.

Развитие профессиональных навыков коммуникации.

Приведены рекомендации по организации научно-исследовательской работы магистрантов с учетом требований компетентностного подхода и видов профессиональной деятельности в соответствии с образовательными стандартами. Значительное внимание уделено теоретической и экспериментальной работе, включая работу над литературнопатентными источниками по теме исследований, разработку методологии экспериментальных исследований и рекомендации по их проведению с использованием методов математического планирования и обработки результатов.

Будут изучены основные аспекты наноэлектроники для наноиндустрии. Предпосылки возникновения наноэлектроники. Значения термина, основные понятия. Роль наноэлектроники в современном мире. Общие принципы работы наноэлектронных устройств. Технологические процессы, используемые для создания объектов наноэлектроники.

Будут изучены разные аспекты твердофазных веществ, в частности, их синтез, структура, свойства, применение и другое.

Будет изучена квантовомеханическая теория движения электронов в твёрдом теле. В соответствии с квантовой механикой свободные электроны могут иметь любую энергию — их энергетический спектр непрерывен. Электроны, принадлежащие изолированным атомам, имеют определённые дискретные значения энергии. В твёрдом теле энергетический спектр электронов существенно иной, он состоит из отдельных разрешённых энергетических зон, разделённых зонами запрещённых энергий.

Будут изучены размерные эффекты, классификация нанообъектов, классификация методов синтеза наночастиц, химические методы синтеза («снизу вверх»), методы визуализации и исследования наночастиц.

Будут изучены основные принципы современных физических методов, используемых для диагностики наноматериалов, и особенностях их применения для исследования различных типов наноструктур.

Будет изучено начальное представление об основных понятиях, задачах и методах нанотехнологии в различных отраслях науки и производства

Будут изучены основные виды нанодисперсных материалов для нефтегазовой отрасли. Объектами изучения данной дисциплины являются гетерогенные системы с высокоразвитой поверхностью раздела фаз (дисперсные системы), а также процессы, протекающие в межфазном поверхностном слое (поверхностные явления). Эффективное управление технологическими процессами и решение вопросов по защите окружающей среды невозможно без знания как свойств дисперсных систем, так и способов их получения, стабилизации и разрушения, а также условий и закономерностей протекания поверхностных явлений.

Теория управления и применение его на занятиях.

Будет изучено применение различных наноустройств в областях применения нанотехнологий, примеры использования нанотехнологий. Использование наноматериалов для изготовления защитных и светопоглощающих покрытий, спортивного оборудования, транзисторов, светоиспускающих диодов, топливных элементов, лекарств и медицинской аппаратуры, материалов для упаковки продуктов питания, косметики и одежды.

Будут изучены некоторые виды компьютерного моделирования наноструктур и современные программные средства для проведения компьютерного моделирования физических процессов и технических устройств.

Цель дисциплины – ознакомление с первоначальными понятиями об объектах, процессах и методах наноинженерии, а также формирование у обучающихся устойчивого интереса к данной области науки и техники. Задачи дисциплины:- рассмотреть основные термины и определения понятий, используемых для описания нанообъектов и процессов с их участием; - рассмотреть историю развития нанотехнологий; - рассмотреть основные виды наноматериалов, их характеристики и области применения; основные физико- и химико-технологические процессы получения наноматериалов и наноструктур, основные физико-химические методы и приборы для исследования и диагностики наноматериалов, нанообъектов и продуктов нанотехнологий. - сформировать умения и навыки информационного поиска в области наноинженерии, нанотехнологий и наноматериалов; - сформировать умения и навыки выполнения элементарных операций при проведении экспериментальной работы, оформления и анализа результатов эксперимента.

Будут изучены основные аспекты процессов литографии. Основы литографии, Типичные технологические шаги процесса литографии, Подложки. Способы очистки, Чистые помещения, Резисты - определение и свойства. Приготовление резистивной маски, Фотолитография, Электронная литография.

Будут изучены свойства веществ в твердом состоянии, их взаимосвязь с микроскопическим микроскопическим строением строением и составом, эвристическое прогнозирование и поиск новых материалов материалов и физических физических эффектов в них.

Будут изучены сведения о физических свойствах и кристаллической решетке полупроводниковых материалов, о зонной теории, а также сведения о принципах создания и работы основных типов полупроводниковых приборов.

Будут изучены способы извлечения скважинной жидкости современные методы нефтедобычи (фонтан (выход флюида происходит за счет разности давления в продуктивном пласте и давления на устье скважины), газлифт, насосно-компрессорная добыча, в том числе с использованием различных видов насосов:), Методы добычи нефти и газа: первичный, вторичный, третичный

составление модели физического, химического, биологического или любого другого процесса и расчет возможного поведения данной модели при различных условиях

создание и исследование новых материалов, математических моделей физических процессов, связанных с функционированием объектов профессиональной деятельности

анализ, теоретическое и экспериментальное исследование методов, алгоритмов, программ, аппаратно-программных комплексов и систем

четко и эффективно передавать идеи и информацию на письменном и устном английском языке

использовать информационные технологии для поиска, анализа и представления информации для эффективного управления

эффективно использовать количественные инструменты и методологии

выбор физических моделей, методов, компьютерных технологий и систем поддержки принятия решений в научных исследованиях, проектно-конструкторской деятельности, управлении технологическими, экономическими, социальными системами и в различных областях деятельности человека

выбор и преобразование физических моделей явлений, процессов и систем с целью их эффективной реализации и их исследования средствами нанотехнологий