8D07108 Наноматериалы и нанотехнологии (по областям применения) в КБТУ (KBTU)

Дисциплины

• Физико-химические основы нанотехнологии

  Данная дисциплина направлена на получение докторантами следующих навыков и знаний: перечислять основные свойства наноматериалов, специфика которых определяет практическую ценность этих материалов; интерпретировать физические явления, вызванные электронными процессами в наноразмерных конденсированных средах и обусловленные спецификой структуры наноразмерных объектов; объяснять причины изменения свойств материалов при приближении размеров их структурных единиц к наномасштабу; применять полученные знания и навыки в научно-исследовательской и практической деятельности; использовать справочную литературу и ориентироваться в периодических изданиях по тематике дисциплины; использовать физико-химические процессы для синтеза наноматериалов с заданными характеристикамиоценивать проблемы, подходы и тенденции, отражающие современное состояние проблемы получения новых наноматериалов с заданными свойствами, спрогнозировать возможность осуществления эксперимента по получению наноматериалов различными методами

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Методы научных исследований

  Целями дисциплины являются формирование профессионального подхода к методам исследования и моделированию в практике управления и решения различных задач на всех уровнях исследовательской деятельности. Изучение курса предполагает дать будущим специалистам современное научное представление о методах исследований и моделировании. Содержание курса может быть использовано при изучении прогнозирования, при выполнении научных работ.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Академическое письмо

  Данная дисциплина представляет собой курс, во время которого докторанты получают навыки и знания, необходимые для эффективного и грамотного написания академических текстов. Навыки написания академических текстов докторантами является неотъемлемой частью ведения научно-исследовательской деятельности. Знания, приобретенные на данной дисциплине будут применены докторантами при написании научных статей, изучении зарубежной литературы.

  Год обучения - 1
  Семестр - 1
  Кредитов - 5
  

• Углеродные композитные наноматериалы

  На данной дисциплине докторанты изучают свойства и применение углеродных композитных наноматериалов с целью разработки новых материалов с высокой прочностью, проводимостью и другими улучшенными характеристиками. Целью курса является расширение знаний и развитие навыков докторантов в области углеродных композитных наноматериалов для создания новых материалов и технологий.Задачей курса является обучение докторантов методам синтеза, структуры и свойств углеродных композитных наноматериалов, а также исследования и разработку новых применений для этих материалов.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Введение в наноэлектронику

  Дисциплина предназначена для ознакомления докторантов с первоначальными понятиями об объектах, процессах и методах наноинженерии, а также для формирования у докторантов устойчивого интереса к данной области науки и техники. На данной дисциплине докторанты рассмотривают основные термины и определения понятий, используемых для описания нанообъектов и процессов с их участием, 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.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Нанодисперсные материалы для нефтегазовой отрасли

  Данная дисциплина направлена на изучение основных видов 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

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Нанотехнологии для фотовольтаики

  На данной дисциплине докторант изучает использование и разработку наноматериалов и наноструктур для повышения эффективности солнечных элементов с целью создания более эффективных и экономически выгодных фотоэлектрических систем. Целью курса является формирование у студентов глубоких знаний в области нанотехнологий и их применения в сфере фотовольтаики, а также развитие навыков работы с современными методами и инструментами исследования в данной области.Задачей курса является изучение методов синтеза и характеризации наноматериалов, исследование и оптимизацию их электрических и оптических свойств, а также применение наноструктур для увеличения поглощения света и снижения потерь в фотовольтаических устройствах.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Нанотехнология в материаловедении

  Дисциплина формирует у докторанта представления об основных методах применения технологических процессов для создания наноматериалов с заданными свойствами. Целью курса является исследование влияния основных и вспомогательных технологических параметров на химический состав, кристаллическую структуру и физические свойства нанопленок.Задачей курса является разработать теоретические основы компенсационного метода измерения поверхностного потенциала нанопленки, используемого для контроля технологического процесса

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Физико-химические основы наноструктурированных материалов

  Дисциплина направлена на изучение докторантами основных свойств наноматериалов, специфика которых определяет практическую ценность этих материалов, физических явлений, вызванных электронными процессами в наноразмерных конденсированных средах и обусловленные спецификой структуры наноразмерных объектов. По завершению данного курса докторанты будут способны объяснять причины изменения свойств материалов при приближении размеров их структурных единиц к наномасштабу, применять полученные знания и навыки в научно-исследовательской и практической деятельности, использовать справочную литературу и ориентироваться в периодических изданиях по тематике дисциплины.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Основы нанолитографии

  Данная дисциплина направлена на изучение принципов и методов создания микро- и наноструктур на поверхности материалов. Она включает изучение основных технологий нанолитографии, таких как фотолитография, электронно-лучевая литография и ионно-лучевая литография, а также аспекты, связанные с проектированием и моделированием таких структур. Цель курса – формирование у докторантов глубоких знаний о методах нанолитографии и их применения в различных областях, а также развитие у них навыков анализа и решения задач, связанных с созданием микро- и наноструктур

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Применение наноматериалов и нанотехнологий в нефтепромысловой химии

  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

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Методы и анализ наноматериалов и наноструктур

  Данный курс охватывает основные принципы современных физических методов, используемых для диагностики наноматериалов, и особенностях их применения для исследования различных типов наноструктур

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Методы получения наноматериалов

  Целью курса является формирование у докторантов глубокого понимания принципов, методов и окружающих факторов, которые необходимы для успешного синтеза и контроля наноматериалов.Задачи курса: овладение теоретическими и практическими знаниями о различных методах синтеза наноматериалов, а также осознание и понимание особенностей их свойств на наномасштабе. Докторанту предстоит изучить основные технологии, такие как газофазный, золь-гель, электрохимический, лазерный синтез и многое другое, а также их применение в различных областях науки и индустрии. изучает различные техники и подходы к получению наноматериалов с уникальными свойствами и структурой на нанометровом уровне. Она включает в себя изучение физических и химических принципов, используемых для создания и контроля наночастиц и наноструктур

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Зонная теория твердого тела

  На данной дисциплине будет изучена квантовомеханическая теория движения электронов в твёрдом теле. Задачами курса являются: понимание природы и объяснение важнейших свойств проводников, полупроводников и диэлектриков. 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.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Структура, кристалличность и физические свойства нанопленок

  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.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Анализ поверхности наноструктур

  Дисциплина предназначена для изучения методов анализа и характеризации наноструктур на поверхности материалов. Докторанты будут осваивать теоретические основы и реализацию практических методов анализа наноструктур, а также применять их для получения новых знаний о свойствах и поведении наноматериалов. Задачей курса является изучение современных методов анализа поверхности наноструктур, включая микроскопию высокого разрешения, атомно-силовую микроскопию, спектроскопические методы и другие

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Применение структурных методов анализа для исследования наноструктурных пленок

  Цель курса – подготовка докторантов к выполнению качественных исследований в области наноструктурных пленок. Она направлена на обучение структурному анализу и интерпретации данных, полученных при исследовании наноструктурных пленок, а также на формирование умения проводить самостоятельные эксперименты и анализировать результаты исследований. Дисциплина основывается на изучении техник и методов анализа наноструктурных пленок, которые играют важную роль в современной науке и технологии. Она включает изучение физических, химических и математических основ структурного анализа и их применение для исследования и характеризации наноструктурных пленок

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Компьютерное моделирование наноструктур

  Данная дисциплина направлена на исследование и оптимизацию физико-химических, электронных и механических свойств наноматериалов с целью разработки новых материалов с применением в электронике, энергетике, катализе и других отраслях науки и техники. Задачей курса является применение методов моделирования для исследования и оптимизации свойств наноструктур с целью создания новых материалов с улучшенными характеристиками и широким спектром применений

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Введение в нанохимию

  Дисциплина представляет собой курс, который знакомит докторантов с основами и принципами нанохимии, изучающей взаимодействие наноматериалов с химическими процессами на наномасштабе.Цель курса – формирование у докторантов теоретических знаний, навыков и нейтрального обзора современных разработок и проблем в нанохимии, а также сознательного и компетентного подхода к решению задач, связанных с исследованиями в области нанотехнологий и наноматериалов

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Современные методы микроскопии и рентгеноструктурного анализа

  Дисциплина направлена на изучение докторантами методов, применяемых при изучении вещественного состава руд и минералов, и целенаправленно комплексировать изученные методы для решения вопросов, связанных с определением вещественного и элементного состава природных и техногенных образований. По завершению данного курса докторанты научатся определять атомную структуру вещества, включающую в себя пространственную группу элементарной ячейки, её размеры и форму, а также определить группу симметрии кристалла.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Рентгеновское рассеяние и ИК-спектроскопия для анализа наноразмерных материалов и структур

  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.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

• Современное оборудование для микро- и нанотехнологии

  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.

  Год обучения - 1
  Семестр - 2
  Кредитов - 5
  

Профессии

Результаты обучения

• Способен решать математические, инженерные и научные задания
• Способен сформировать план исследований и проводить эксперименты, анализ и интерпретацию данных
• Способен проецировать компоненты, процесс или систему для решения задач и получения результатов, учитывающие экономические, природные, социальные, политические, этические и производственные условия
• Аргументирует выбор решения инженерных задач и проблем для организации научно-целостного процесса экспериментального и теоретического исследования
• Осуществляет научно-исследовательскую деятельность в профессиональной области, используя современные методы исследования и информационно-коммуникационные технологии
• Обладает необходимыми знаниями для понимания влияния инженерных решений в глобальном, экономическом, природном и общественном контексте
• Демонстрирует знание современных трендов развития технологий в промышленной инженерии
• Способен использовать различные методики критического анализа при принятии решений, имеет навыки работы с инженерными данными и современными инженерными инструментами
• Проводит занятия для обучающихся профилирующей специальности, внедряет новые методы и методику в педагогическую практику, разрабатывает учебно-методические комплексы дисциплин по нанотехнологии