Отчет государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования

Вид материала

1.3.2.2.2. Реализованные и / или подготовленные инновации в образовательной деятельности
Новые и обновленные учебные курсы
Модернизированные учебно-научные лаборатории
1.3.2.2.3. Реализованные и / или подготовленные инновации в научно-исследовательской деятельности
1.3.2.3. Направление «Наносистемы и сверхпроводники»
1.3.2.3.2. Реализованные и / или подготовленные инновации в образовательной и научной деятельности
Моделирование взаимодействия фуллеренов С
Моделирование распада углеродно-водородного кубейна С
Моделирование распада метастабильного кластера азота кубейна N
Моделирование процессов резонансного туннелирования в наноструктурах
Структура метастабильной немолекулярной фазы азота N, влияние температуры и внешнего гидростатического давления
Электронные свойства сверхпроводников со структурой А15
Оксидные сверхпроводники
Намагниченность сверхпроводников второго рода во внешнем магнитном поле, приближение уравнений Гинзбурга – Ландау
Учебно-научная лаборатория "Получение и исследование наносистем"
На сканирующих зондовых микроскопах NANOEDUCATOR
Обработка и количественный анализ СЗМ изображений
Исследование поверхности твердых тел методом атомно-силовой микроскопии в неконтактном режиме
На просвечивающем электронном микроскопе JEM 2000EX и установке для магнетронного напыления пленок и нанотрубок
Изучение электрофизических свойств графитовых пленок с нанотрубками
...
Полное содержание

Подобный материал:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 12

1.3.2.2.2. Реализованные и / или подготовленные инновации в образовательной деятельности

Подготовлена новая образовательная программа «Физика плазмы» по направлению подготовки 140300 "Ядерные физика и технологии".

Название специальности (профиля): «Физика плазмы».
Профиль служит для подготовки специалистов в области физики плазмы и термоядерного синтеза. Специальность непосредственно связана с термоядерной энергетикой. Выпускающая кафедра «Физики плазмы» является базовой в России по подготовке специалистов как для международного проекта ITER, так и для термоядерных исследований в России.
По данному профилю предполагается три специализации «Физика термоядерного синтеза», «Плазменные процессы в приборах и установках», «Взаимодействие плазмы с поверхностью».
Разработаны компетенции магистров и учебный план подготовки магистров по профилю «Физика плазмы» общей трудоемкостью 119, 2 зачетных единиц (число выпускников по кафедре – 25 человек, т.е ежегодно примерно это количество и будет готовиться по данной программе).

Новые и обновленные учебные курсы:

«Актуальные проблемы физики плазмы» - 2 семестра, 72 часа Обзорные лекции и презентации по актуальным проблемам физики и применения плазмы. Обновление -40%. (каф. 21).
«Физика горячей плазмы и УТС» - 72 часа. Введены новые разделы по реактору ИТЭР и элементарным процессам в плазме. Значительная часть курса изложена в новой книге «Основы физических процессов в плазме и плазменных установках». Обновление – 20% (каф. 21).
«Атомные столкновения на поверхности» 36 часов. В курс в качестве дополнительных упражнений добавлены самостоятельные работы с программами SCATTER и электронным учебным пособием «Двухчастичные взаимодействия» (каф. 21).
Новый факультативный курс для Т7-21 и Е7-04 «Профориентация в базовых институтах» 12 часов (представители ведущих научных центров РНЦ КИ, ВНИИЭФ, ТРИНИТИ, ИТЭФ, ИОФРАН, ИКИ, выступают с лекциями перед студентами, которым предстоит распределение на УИР) (каф. 21).
Краткий курс « ГРИД технологии в УТС» - 3 лекции (каф. 21).
«Фундаментальные взаимодействия» - 32 часа, 60 студентов (каф. 40).
«Космомикрофизика» - - 32 часа, 30 студентов (каф. 40).
Учебный курс для аспирантов специальности 01.04.20 " Физика пучков заряженных частиц и ускорительная техника", 72 часа. Аспирантов – 7 (каф. 14).
"Свободные частицы в релятивистской квантовой теории" (каф. 14).
"Феноменологическое описание процессов взаимодействия частиц методом Грина" (каф. 14).
"Электрофизические установки и технологии", студентов 25 (каф. 14).
"Современные средства программирования для прикладных задач" – курс по программе повышения квалификации (каф. 14). Объем курса 72 часа.
"Современная ускорительная техника и ее роль в решении проблем ядерной и термоядерной энергетики и нанотехнологий" - курс по программе повышения квалификации (каф. 14). Объем курса 72 часа.
"Квантово-статистические модели горячей плазмы" 64 часа, 10 студентов, курс для студентов, обучающихся в магистратуре по направлению –"Прикладные математика и физика" по программе "Математическая физика и математическое моделирование" (каф. 32).
"Кинетические модели плазмы" 32 часа, 10 студентов, курс для студентов, обучающихся в магистратуре по направлению–"Прикладные математика и физика" по программе "Математическая физика и математическое моделирование" (каф. 32).
"Кинетика плазмы и численный эксперимент" 32 часа, 10 студентов, курс для студентов, обучающихся в магистратуре по направлению–"Прикладные математика и физика" по программе "Математическая физика и математическое моделирование" (каф. 32).

Модернизированные учебно-научные лаборатории

«Физика ускорителей», на базе которой обеспечивается лабораторный практикум для курсов «Физика пучков заряженных частиц и ускорительная техника» (группы А8-06, 07, А7-10) и «Физические установки» (группы А8-04, 05), студентов – 60.
«Электрофизические установкам и технологии», обеспечивающая практикум по циклическим ускорителям, для курса "Физика пучков заряженных частиц и ускорительная техника" (5 курс ф-та А), студентов – 25.

Модернизирован учебный ускоритель У-31/33. Используется в практикуме по физике ускорителей. Число студентов 60.

Созданы описания новых лабораторных практикумов (ЛП)

О.С. Милованов, М.В. Лалаян, Н.П. Собенин, И.С. Щедрин, А.В. Прокопенко, ЛП по СВЧ-электронике, 8 п.л. Практикум для студентов факультетов А и В : Техника СВЧ (3 курс), Техника СВЧ, (4 курс) СВЧ-электроника (4 курс) Число студентов – 60.
Б.Ю. Богданович, А.В. Нестерович и др. ЛП по Физике ускорителей 8п.л. Число студентов - 60. 3 и 4 курсы, ф-ты А, Е.
Э.С. Масунов, С.М. Полозов, Е.А. Фомин С.И. Томин А.В. Аношин А.Е. Шиканов, ЛП по Электрофизическим установкам и технологиям, часть 2, Циклические ускорители. 10 п.л. Число студентов - 28. 3 курс ф-та А.

Новые учебники и учебные пособия

В.Н. Колесников «Спектроскопическая диагностика плазмы» 18 п.л. (каф. 21).
«Основы физических процессов в плазме и плазменных установках». (Ред. В.А. Курнаев) 21 п.л. (каф. 21).
И.В. Цветков «Применение численных методов для моделирования процессов в плазме». 10 п.л. (каф. 21).
А.Г. Пономаренко "Мощная импульсная техника", 16 п.л. (каф. 14).
В.М. Емельянов, К.М. Белоцкий "Лекции по основам электрослабой модели и новой физике" (237 стр.), будет использовано для модернизации курсов: "Фундаментальные взаимодействия"» (60 студентов) и "Космомикрофизика"(30 студентов) (каф. 40).
А.М. Федотов, Е.Ю. Ечкина "Введение в аналитические методы решения нелинейных уравнений" (116 стр) (каф. 32).

Научно-популярные книги

А.В. Шальнов "К глубинным тайнам материи" (каф. 14).
С.В. Мирнов "Энергия из воды" 7 п.л. (каф. 21).

Защищены 7 кандидатских диссертаций в рамках направления:

Г.В. Крашевская, Т.В. Горлов, О.Н. Афонин, С.В. Петропавловский, Т.В. Павлова, Ф.А. Корнеев, А.А. Краснов

1.3.2.2.3. Реализованные и / или подготовленные инновации в научно-исследовательской деятельности

В МИФИ, а также совместно с ТРИНИТИ проведены эксперименты на токамаке Т-11М по новой технологии создания покрытия из карбида бора на поверхности графитовых материалов, которое позволило резко улучшить параметры плазмы и снизить крайне вредный для ТЯР захват изотопов водорода в стенки камеры (каф.21).
Подготовлен и согласован договор о сотрудничестве с институтом физики плазмы общества Макса Планка в г.Гарчинге (Германия). Проведены совместные эксперименты по проблемам взаимодействии плазмы с материалами термоядерных реакторов. Получен совместный грант от немецкого общества им. Гумбольда (1 из 4-х по физике в Германии) (каф.21).
На средства ИОП приобретен энергодисперсионный рентгенофлуоресцентный спектрометр S2 Ranger (3.334 тыс.руб.) с целью создание на его основе практикума для лаборатории «Детекторы элементарных частиц». Данный прибор также будет использован для совместных исследований с ООО «НИИ надмолекулярных систем и нанотехнологий» (г.Дубна) для определения элементного состава и чистоты нанопорошков (каф.40).

На базе Лазерного центра МИФИ, с использованием волоконного лазера ЛС-3, приобретенного в рамках ИОП, совместно с ООО НТО «ИРЭ-Полюс», НПФ «Пульсар» и Новолипецким металлургическим заводом проведены предварительные эксперименты по исследованию взаимодействия излучения волоконного лазера с электротехнической сталью с целью повышения эффективности изделий, производимых с использованием данного сорта стали. Со стороны МИФИ в экспериментах принимали участие 4 студента.
Совместно с сотрудниками ООО НПЦ «Лазеры и аппаратура ТМ» на базе Лазерного центра МИФИ с использованием лазерного оборудования, приобретенного в рамках ИОП, проведены исследования по выяснению оптимальных режимов лазерной микрообработки специальных изделий электронной техники. Со стороны МИФИ в экспериментах принимали участие 4 студента.
Вакуумное и дозиметрическое оборудование, закупленное для каф. 14 будет использовано для модернизации ускорителей У-17, входящего в программу "Уникальные Физические установки" и У-28, используемых как для учебной, так и для научной работы в РУЦ МИФИ.

1.3.2.3. Направление «Наносистемы и сверхпроводники»

Руководитель направления – главный научный сотрудник РНЦ КИ, профессор кафедры «Сверхпроводимость и физика наноструктур» член-корреспондент РАН Н.А. Черноплеков, заместитель руководителя - заведующий кафедрой «Сверхпроводимость и физика наноструктур», профессор В.Ф. Елесин.

Полученные в ходе реализации ИОП приборы и оборудование установлены с аудиториях, значительная часть которых предварительно отремонтирована, налажены установки и обучен персонал для работы на сложном оборудовании. Разрабатываются инструкции по эксплуатации и технике безопасности.

В 2007 году начато создание современного практикума для подготовки специалистов в области наноструктур и сверхпроводимости, состоящего из 5 учебно-научных лабораторий (УНЛ).

1.3.2.3.1. Вовлеченность персонала вуза и внешних партнеров в реализацию программы, в т.ч. структура и объемы привлеченных ресурсов стратегических партнеров (муниципальные, региональные власти, бизнес, академические институты)

В выполнение ИОП были вовлечены все преподаватели и научные сотрудники кафедры "Сверхпроводимость и физика наноструктур". В 2007 году были привлечены следующие внешние партнеры:

- Институт сверхпроводимости и физики твердого тела РНЦ Курчатовский Институт

- Отделение физики твердого тела ФИАН.

Ведущими учеными данных организаций был разработан план реализации учебной и научной составляющей направления 3 ИОП МИФИ.

1.3.2.3.2. Реализованные и / или подготовленные инновации в образовательной и научной деятельности

Учебно-научная лаборатория "Компьютерное моделирование наносистем и сверхпроводников".

Лаборатория оснащена следующим оборудованием, закупленным в рамках выполнения ИОП:

Десять ПЭВМ на основе двухядерных процессоров, включающих каждая:
Персональный суперкомпьютер производительность 256 Гфлоп с предустановленной операционной системой Win Compute Cluster Svr 2003, содержащий:
Мультимедийное оборудование для проведения занятий.

На оборудовании, установленном в данной лаборатории, будут проводиться следующие научные исследования.

Статическое и динамическое моделирование с использованием различных теоретических подходов (модель сильной связи, полуэмпирические и ab initio методы):
- углеродных наноструктур (фуллерены, нанотрубки и др.),
- углеродно-водородных наноструктур (кубейнов C₈H₈, нанотрубок с адсорбированным на них водородом и др.),
- метастабильных кластеров азота и кластерного вещества на их основе.
Теоретическое исследование операций с квантовыми битами в квантовых точках.

Студенты будут выполнять следующие лабораторные работы:

Фуллерен С₆₀ и его изомеры (цель работы: изучение структуры фуллерена С₆₀ и его изомеров; определение межатомных расстояний, количества и типа дефектов).
Моделирование взаимодействия фуллеренов С₂₀ при столкновении (цель работы: изучение процессов слияния и распада двух фуллеренов С₂₀ при их столкновении; исследование влияния скорости сближения и прицельного параметра на продукты взаимодействия фуллеренов).
Моделирование распада углеродно-водородного кубейна С₈H₈ (определение продуктов распада и температурной зависимости времени жизни углеродно-водородного кубейна C₈H₈).
Моделирование распада метастабильного кластера азота кубейна N₈ (определение продуктов распада и температурной зависимости времени жизни метастабильного кластера азота кубейна N₈).
Моделирование процессов резонансного туннелирования в наноструктурах (цель работы: изучение резонансного туннелирования в наноструктурах; определение энергии и полуширины резонансных уровней).
Структура метастабильной немолекулярной фазы азота N, влияние температуры и внешнего гидростатического давления (цель работы: знакомство с физическими методами предсказания свойств неизвестных наноматериалов на примере новых полимерных и кластерных форм немолекулярного азота, способных запасать энергию в 3-5 раз больше, чем известные "химические" энергоносители).
Электронные свойства сверхпроводников со структурой А15 (цель работы: изучение структуры, определение межатомных расстояний в соединениях А15 (Nb₃Sn, Mo₃Si); изучение плотности числа электронных состояний N(Е), положения уровня Ферми  и вида N(Е) в окрестности  для соединений А15 в несверхпроводящем состоянии; изучение влияния одноосных напряжений на структуру и плотность числа электронных состояний N(Е) для соединений Nb₃Sn и Mo₃Si в несверхпроводящем состоянии; изучение влияния дефектов на структуру и плотность числа электронных состояний N(Е) соединений Nb₃Sn и Mo₃Si).
Оксидные сверхпроводники (цель работы: изучение структур оксидных соединений и сверхпроводников; определение межатомных расстояний, получение рентгеновских спектров ВТСП).
Намагниченность сверхпроводников второго рода во внешнем магнитном поле, приближение уравнений Гинзбурга – Ландау (цель работы: расчет параметров и двумерной пространственной картины изменения параметра порядка и распределения сверхтока в сверхпроводящем образце).

Учебно-научная лаборатория "Получение и исследование наносистем".

Лаборатория оснащена следующим оборудованием, закупленным в рамках выполнения ИОП:

Пять комплектов сканирующих зондовых микроскопов NANOEDUCATOR, позволяющих реализовывать при атмосферном давлении следующие измерительные методики:

контактную атомно-силовую микроскопию (АСМ),
резонансную АСМ (полуконтактная + бесконтактная),
метод отображения фазы,
метод модуляции силы,
отображение сил адгезии,
отображение сопротивления растекания,
атомно-силовую литографию.

Один лабораторный стенд позволяющий реализовывать

контактную АСМ,
резонансную АСМ (полуконтактная + бесконтактная),
атомно-силовую литографию в вакууме 0,05 Тор в магнитном поле до 2 кГс (0,2 Тесла).

Ионно-лучевой утонитель PIPS 691 (производитель фирма GATAN, CША), в состав которого входит:

две ионные пушки на ускоряющее напряжение от 1 кВ до 5 кВ и углом утонения от 0^о до 45^о,
телевизионная камера наблюдения за процессом утонения,
вакуумная система, работающая в автоматическом режиме и позволяющая получить вакуум не хуже 10^-5 Тор.

Устройство вывода и обработки изображения для просвечивающего электронного микроскопа.
Устройства сканирования по энергиям и регистрации спектра для анализатора потерь энергий EM-ASEA10 просвечивающего электронного микроскопа JEM 2000EX, обеспечивающее разрешение анализатора по энергии не хуже 4эВ.
Лабораторный комплекс по фотолюминесценции, в состав которого входит:

твердотельный Nd:YAG импульсный лазер;
двухканальный спектрометр, имеющий два спектрографа (канала), расположенные в одном корпусе, и встроенный линейный детектор.

На оборудовании, установленном в данной лаборатории, будут проводиться следующие научные исследования.

Определение размеров и степени дефектности наночастиц благородных металлов в пленках углерода и окиси кремния с целью оптимизации технологии.
Определение влияния степени дисперсности и концентрации нанопорошков металлов и их окислов на сверхпроводящие свойства ВТСП второго поколения.
Электронно-микроскопические исследования углеродных пленок, содержащих нанотрубки, с целью оптимизации технологии получения нанотрубок.

Студенты будут выполнять следующие лабораторные работы:

На сканирующих зондовых микроскопах NANOEDUCATOR

Получение изображения в сканирующем зондовом микроскопе (цель работы: изучение основ сканирующей зондовой микроскопии; изучение конструкции и принципов работы прибора NanoEducator; получение первого СЗМ изображения).
Обработка и количественный анализ СЗМ изображений (цель работы: получить практические навыки в области обработки и количественного анализа СЗМ изображений).
Исследование поверхности твердых тел методом сканирующей туннельной микроскопии (цель работы: изучение основ сканирующей туннельной микроскопии и спектроскопии).
Исследование поверхности твердых тел методом атомно-силовой микроскопии в неконтактном режиме (цель работы: получение топографии поверхности и фазового контраста исследуемого образца).

На просвечивающем электронном микроскопе JEM 2000EX и установке для магнетронного напыления пленок и нанотрубок

Получение графитовых пленок с нанотрубками (цель работы: изучение способа магнетронного осаждения графитовых пленок с нанотрубками и приобретение практических навыков работы с высоковакуумным напылительным оборудованием).
Изучение электрофизических свойств графитовых пленок с нанотрубками (цель работы: изучение особенностей вольт-амперной характеристики графитовой бумаги при формировании в ней нанотрубок).
Методы подготовки образцов для просвечивающей электронной микроскопии (цель работы: приобретение практических навыков приготовления образцов для просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения с помощью ионно-лучевого утонения).
Определение размеров наночастиц благородных металлов с помощью просвечивающего электронного микроскопа (цель работы: проведение дисперсионного анализа наноразмерных частиц при помощи просвечивающей электронной микроскопии).
Определение индексов хиральности углеродных нанотрубок (цель работы: определение индексов хиральности углеродных нанотрубок с помощью просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения).
Проведение анализа элементного состава образца с помощью анализатора потерь энергии электронов (цель работы: приобретение практических навыков по определению элементного состава при помощи анализатора потери энергии электронов).

На лабораторном комплексе по фотолюминесценции

Изучение полупроводниковых наноструктур с помощью фотолюминесценции под действием лазерного облучения (цель работы: изучение фотолюминесценции полупроводников под действием лазерного излучения, определение величины энергетической щели полупроводника, сравнение величины щели в объемном полу-проводнике и наноструктуре).

В 2007 году ППП и сотрудниками кафедры "Сверхпроводимость и физика наноструктур" проделана значительная работа по совершенствованию образовательной деятельности и выполнению задач инновационной программы.

1. Проведена подготовка к созданию в 2008 году двух новых образовательных стандартов.

2. Применительно к обновляемой материально-технической базе проведена модернизация и фактически созданы 20 новых лабораторных работ (перечислены выше при описании созданных УНЛ), подготовлены их описания для обучающихся.

3. Разработан новый учебный курс "Численные методы компьютерного моделирования наносистем и сверхпроводников", Подливаев А.И.

В данном курсе изучаются численные методы решения задач, часто возникающих в физике наносистем и сверхпроводников. Помимо описания наиболее распространенных методов решения физических задач, акцент курса смещен к исследованию вопросов точности и устойчивости алгоритмов их решения.

4. Подготовлена рабочая программа по учебной дисциплине "Моделирование процессов резонансного туннелирования в наноструктурах".

5. Для повышения качества обучения и ликвидации недостатка в учебной литературе написаны и изданы 4 учебных пособия:

5.1. Катеев И.Ю., Опенов Л.А., Подливаев А.И., Львов Н.Е. Задачи по физике наноструктур для научно-исследовательской работы студентов. 1,5 п.л.

5.2. Руднев И.А. Принципы конструирования криогенных устройств. 5,5 п.л.

5.3. Лабораторный практикум "Компьютерное моделирование наносистем и сверхпроводников": учебное пособие. 5,75 п.л. Авторы: Елесин В.Ф., Дегтяренко Н.Н., Дегтяренко П.Н., Катеев И.Ю., Львов Н.Е., Опенов Л.А., Пажитных К.С., Подливаев А.И.

5.4. Лабораторный практикум "Получение и исследование наносистем" / С.В. Антоненко, И.Ю. Безотосный, Г.И. Жабрев, А.А. Тимофеев / Под ред. Г.И. Жабрева. 4,5 п.л.

6. В связи с введением в действие учебно-научной лаборатории "Получение и исследование наносистем" обновлены следующие учебные курсы:

6.1. Методы элементного и структурного анализа (двухсеместровый курс 7 и 8 семестры) – введены лабораторные работы в 8 семестре, подготовлен учебно-методический комплекс дисциплины.

6.2. Экспериментальная физика наноструктур – введены лабораторные работы, подготовлен учебно-методический комплекс дисциплины.

Закупленное в рамках ИОП самое современное оборудование для исследования наносистем позволяет успешно развивать такие ключевые направления НИР, которые обеспечивают новое содержание учебных дисциплин:

- изучение нанокластеров и их ансамблей с целью разработки нанотехнологии получения энергоемких нановеществ, элементов наноэлектроники (в частности, с использованием нанотрубок) и памяти;

- отработка технологии изготовления сверхпроводящих проводов второго поколения;

- исследование радиационно-стойких наноструктур для ядерной энергетики.

Blog

Отчет государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования