8D07108 Наноматериалдар және нанотехнологиялар (қолдану саласы бойынша) в Қазақстан-Британ техникалық университеті

Осы модульді табысты аяқтағаннан кейін студенттер келесідей болуы керек: 1. Наноматериалдардың негізгі қасиеттерінің тізбесі, олардың ерекшелігі осы материалдардың практикалық құндылығын айқындайды 2. Nanoscale конденсирленген орталарда электронды үдерістерден туындаған физикалық құбылыстарды түсіндіру және наноөлшемді объектілердің нақты құрылымына байланысты 3. Материалдардың қасиеттерінің өзгеру себептерін олардың құрылымдық бөлімшелерінің өлшемі наносалаға жақындағанда түсіндіріңіз 4. Зерттеу мен практикада алынған білімдер мен дағдыларды қолданады 5. анықтамалық материалдарды қолданып, пән бойынша мерзімді басылымдарда шарлаңыз 6. Наноматериалдарды синтездеудің физикалық-химиялық процестерін қажетті қасиеттері бар 7. Жаңа наноматериалдарды қажетті қасиеттері бар алудың қазіргі жай-күйін көрсететін мәселелерді, тәсілдерді және тенденцияларды бағалаңыз наноматериалдарды түрлі әдістермен алу бойынша эксперимент жүргізу мүмкіндігін болжайды

Наноматериалдарды өндірудің негізгі әдістері жан-жақты зерттелетін болады. Наноматериалдарды алу әдістерінің түрлері (механикалық, физикалық, химиялық және биологиялық). Механикалық тегістеу әдістері.

Мұнай-газ саласы үшін нанодисперсияланған материалдардың негізгі түрлері зерттелетін болады. Бұл пәнді зерттеудің объектілері болып жоғары дамыған интерфейсі бар гетерогенді жүйелер (дисперсті жүйелер), сонымен қатар интерфейсальді қабат қабатында болатын процестер (беткі құбылыстар) табылады. Тиімді процестерді басқару және экологиялық мәселелер білімсіз мүмкін емес дисперсті жүйелердің қасиеттері мен оларды дайындау, тұрақтандыру және жою тәсілдері, сонымен қатар жер бетіндегі құбылыстардың пайда болу шарттары мен заңдылықтары.

Наноқұрылымдарды компьютерлік модельдеудің кейбір түрлері және физикалық процестер мен техникалық құрылғыларды компьютерлік модельдеуге арналған заманауи бағдарламалық қамтамасыздандыру қарастырылады.

Наноматериалдарды диагностикалауда қолданылатын қазіргі заманғы физикалық әдістердің негізгі принциптері және оларды наноқұрылымдардың әр түрін зерттеу үшін қолдану ерекшеліктері зерттеледі.

Пәннің мақсаты - наноинженерия объектілері, процестері мен әдістерінің алғашқы ұғымдарымен таныстыру, сонымен қатар ғылым мен техниканың осы саласында студенттердің тұрақты қызығушылығын қалыптастыру. Пәннің міндеттері: - нано-объектілерді және олардың қатысуымен процестерді сипаттау үшін қолданылатын ұғымдардың негізгі терминдері мен анықтамаларын қарастыру; - нанотехнологияның қалыптасуы мен даму тарихын қарастыру; - наноматериалдардың негізгі түрлерін, олардың сипаттамалары мен қолдану түрлерін қарастыру; наноматериалдар мен наноқұрылымдарды өндірудің негізгі физикалық және химиялық-технологиялық процестері, наноматериалдарды, нанобъектілер мен нанотехнология өнімдерін зерттеу мен диагностикалаудың негізгі физикалық-химиялық әдістері мен құралдары. - наноинженерия, нанотехнология және наноматериалдар саласындағы ақпаратты іздеу дағдылары мен дағдыларын қалыптастыру; - тәжірибелік жұмыс кезінде қарапайым операцияларды орындау, нано-объектілерді алу, зерттеу және қолдану саласындағы эксперимент нәтижелерін

Зерттеу әдістері және жұқа қабықшаларды модельдеу, физикалық құбылыстарды зерттеу тұндыру процесінің әртүрлі кезеңдері және пленкалардың өсуі; жұқа өсудің қолданыстағы теориялары фильмдер, фильмдердің өсуі мен сапасын бақылаудың заманауи әдістерін қарастыру, олардың мүмкіндіктер мен шектеулер; жұқа қабықшалардың физикалық қасиеттерінің байланысы құрылымы мен ақаулары.

Қатты денеде электрондардың қозғалысының кванттық-механикалық теориясы зерттелетін болады. Кванттық механикаға сәйкес еркін электрондар кез-келген энергияға ие бола алады - олардың энергетикалық спектрі үздіксіз. Оқшауланған атомдарға жататын электрондардың дискретті энергия мәні бар. Қатты денеде электрондардың энергетикалық спектрі айтарлықтай ерекшеленеді, ол тыйым салынған энергия зоналарымен бөлінген жеке рұқсат етілген энергетикалық аймақтардан тұрады.

Нанофильмдердің құрылымы, кристалдылығы және физикалық қасиеттері зерттелетін болады. Қабықтардың құрылымы, қалыңдығы мен кристалдылығының синтез әдісіне, синтез температурасына, күйдіруге және т.б. байланысты болуы. Толық профильді талдау әдісі (Ритвельд әдісі). Наноматериалдардағы кристаллиттер мен микростресс мөлшерін анықтау. Наноматериалдарды зерттеудің рентгендік әдістері. Жіңішке және микростресс анықтау Фурье талдау әдісі (гармоникалық талдау). Зерттелетін үлгінің интегралды жарты ендерінің, стандартты және физикалық (шын) кеңею функциясының өзара байланысы. Шағын бұрышты рентгендік шашырау наноматериалдардағы кристаллиттер мен кеуектердің мөлшерін анықтау әдісі ретінде. Шағын бұрышты шашырау теориясының негіздері. Көп қабатты наноматериалдарда қабаттардың қалыңдығы мен санын анықтау.

Литография процестерінің негізгі аспектілері зерттелетін болады. Литография негіздері, литография процесінің типтік технологиялық кезеңдері, субстраттар. Тазалау әдістері, жуу бөлмелері, қарсылықтар - анықтамасы және қасиеттері. Резистивті маска дайындау, фотолитография, электронды литография.

Наноматериалдар мен наноқұрылымдарды талдау әдістері зерттелетін болады. Микроскопия мен спектроскопияның зондтық әдістері: атом күші, сканерлеу туннелі, магниттік күш және т.б. Сканерлеуші ​​электронды микроскопия Электрлік микроскопия, оның ішінде жоғары ажыратымдылық Флуоресценттік микроскопия Дифракция әдістері (рентген, электрон, нейтрон) Рентгендік спектроскопия (XAS, EXAFS және т.б.) Электронды спектроскопия Наногравиметрия (QCN) Магнитті-резонанстық әдістер Жергілікті және локальды емес (Auger, XPS) зерттеу әдістері Терахерц спектроскопиясы Масс-спектрометрия Сызықты емес оптикалық әдістер, оның ішінде Раман спектроскопиясы Фемто және наносекундты спектроскопия Күшейтуге негізделген биологиялық әдістер

Наноэлектроника және микрожүйе технологиясындағы компьютерлік технологиялар, теориялық және эксперименттік зерттеулер, математикалық және компьютерлік модельдеу, материалдарды жобалау, салу, өндіріс технологиясы және пайдалану, нанотехнологияның компоненттері мен микросистема технологиялары әр түрлі функционалды мақсаттарда, нанотехнологиялық процестер мен нанодиагностиканың дамуы мен қолданылуы зерттеледі.

Кристалл физикасының негізгі аспектілері және наноматериалдарды құрылымдық талдау, кристалдардың түрлері зерттелетін болады. Нанокристалдардың құрылымын зерттеудің рентгендік дифракциялық әдістерінің физикалық негіздерін, әдістерін зерттеу көп қабатты наноқұрылымдардың дифракциялық заңдылықтарын модельдеу қабаттардың қалыңдығы мен санына байланысты. Оқытуды анықтау әдістері әртүрлі сипаттағы нанобобтардың өлшемдері. Курстың мақсаты - әдістерді дұрыс таңдау дағдыларын қалыптастыру әртүрлі нанобобтар мен шешімдердің наноқұрылымын зерттеу компьютерлік бағдарламаларды қолдана отырып қолданбалы тапсырмалар.

Жұқа қабықшаларды және қатты денелердің беткі қабаттарын зерттеуде рентгендік дифракция әдістерін қолдану қарастырылады.

Қатты фазалы заттардың әртүрлі аспектілері зерттеледі, атап айтқанда, олардың синтезі, құрылымы, қасиеттері, қолданылуы және басқалары.

Мұнай өндіруді жақсарту үшін наноматериалдар мен нанотехнологияларды пайдаланудың негізгі аспектілері зерттеледі. Мұнайды қалпына келтіру қиын қорлары бар кен орындарында, оның ішінде жоғары тұтқырлықтағы мұнай кен орындарын жақсартудың физика-химиялық аспектілері қарастырылады. Мұнайды кеуекті ортадан ығыстыруға әсер ететін мұнай-жыныстық-су-фазалық жүйенің термодинамикалық және кинетикалық параметрлерін ескере отырып, беттік-белсенді заттар мен сілтілік буферлік жүйелерге негізделген композициялар жасалды.

Осы модульді табысты аяқтағаннан кейін студенттер келесідей болуы керек: 1. Наноматериалдардың негізгі қасиеттерінің тізбесі, олардың ерекшелігі осы материалдардың практикалық құндылығын айқындайды 2. Nanoscale конденсирленген орталарда электронды үдерістерден туындаған физикалық құбылыстарды түсіндіру және наноөлшемді объектілердің нақты құрылымына байланысты 3. Материалдардың қасиеттерінің өзгеру себептерін олардың құрылымдық бөлімшелерінің өлшемі наносалаға жақындағанда түсіндіріңіз 4. Зерттеу мен практикада алынған білімдер мен дағдыларды қолданады 5. анықтамалық материалдарды қолданып, пән бойынша мерзімді басылымдарда шарлаңыз 6. Наноматериалдарды синтездеудің физикалық-химиялық процестерін қажетті қасиеттері бар 7. Жаңа наноматериалдарды қажетті қасиеттері бар алудың қазіргі жай-күйін көрсететін мәселелерді, тәсілдерді және тенденцияларды бағалаңыз наноматериалдарды түрлі әдістермен алу бойынша эксперимент жүргізу мүмкіндігін болжайды

Математикалық, инженерлік және ғылыми міндеттерді шеше білу

Тәжірибе жасау, деректерді талдау және түсіндіру мүмкіндігі

өндірістік жағдайларды ескере отырып, экономикалық, табиғи, әлеуметтік, саяси, этикалық, проблемаларды шешу және нәтиже алу үшін компонентті, процесті немесе жүйені жобалау мүмкіндігі

Инженерлік есептер мен мәселелерді анықтау, тұжырымдау және шешім іздеу мүмкіндігі

Кәсіби және этикалық жауапкершілікті түсіну

Инженерлік техниканың ғаламдық, экономикалық, табиғи және әлеуметтік контекстегі әсерін түсіну үшін кең білім қажет

Өнеркәсіптік инженериядағы заманауи технологиялардың даму тенденцияларын білу

Шешім қабылдауда әр түрлі сыни талдау әдістерін, инженерлік мәліметтер мен қазіргі инженерлік құралдарды қолдана білу