Отчет по выполнению работы по проекту №274 «Новосибирский научно-образовательный консорциум по подготовке специалистов по приоритетным направлениям фундаментальных

УНЦ «Квантовая оптика», этап 1999 г.

УНЦ «Криогеника», этап 1999 г.

УНЦ «Технология и физика полупроводниковых наноструктур», этап 1999 г.

УНЦ «Центр химической радиоспектроскопии», этап 1999 г.

УНЦ «Квантовая оптика», этап 1999 г.

УНЦ «Квантовая оптика», этап 1999 г.

УНЦ «Квантовая оптика», этап 1999 г.

УНЦ «Квантовая оптика», этап 1999 г.


Реферат

Отчет состоит из пяти глав, введения, реферата, оглавления, заключения, списков исполнителей и использованных источников.

Объектами исследований являются электрические и физико-химические свойства атмосферы и магнитосферы Земли, фоторезонансная каталитическая ионизация. Разрабатываются новые лекционные курсы и методические материалы, вновь ставятся и модернизируются лабораторные работы общефизических практикумов, внедряются компьютерные технологии обучения. Развиваются учебно-научные экспериментальные факультативы.

Целями работы учебно-научного центра (УНЦ) «Фундаментальное физическое образование» являются:

• развитие фундаментальных научных исследований по базовым научным направлениям кафедры общей физики НГУ и привлечение к ним преподавателей и студентов физического факультета НГУ;
  
• привлечение научно-технического и кадрового потенциала Институтов Сибирского отделения РАН (СО РАН) для совершенствования общего физического образования студентов Новосибирского государственного университета (НГУ), обучающихся на кафедрах общей физики, радиофизики, теоретической физики, автоматизации физико-технических измерений НГУ;
  
• повышение эффективности фундаментального общефизического образования студентов младших курсов (первый, второй, третий);
  
• разработка новых базовых общефизических лекционных курсов специалистами Новосибирского государственного университета и ведущих научных школ Новосибирского научного центра СО РАН;
  
• модернизация общефизических и специализированных практикумов физического факультета для студентов младших курсов с использованием последних достижений фундаментальных исследований проводимых в НГУ и институтах СО РАН;
  
• подготовка и издание учебников – курсов лекций общефизического базового фундаментального образования ;
  
• подготовка и издание сборников методических материалов по лабораторному практикуму и пособий к семинарским занятиям;
  
• разработка и внедрение компьютерных образовательных технологий для общефизического базового фундаментального образования ;
  
• модернизация программных и аппаратных средств лекционной мультимедиа аудитории для проведения компьютерных и видеодемонстраций;
  
• внедрение WWW-технологий в научные исследования, учебный процесс и информационный обмен.
  

Результатом функционирования УНЦ «Фундаментальное физическое образование» в 1999 г. явились:

• развитие экспериментальной научной базы и проведение фундаментальных исследований по базовым для УНЦ научным направлениям, в том числе и в форме экспериментальных факультативов;
  
• разработка новых учебных курсов и издание новых учебных и учебно-методических пособий, отвечающих современному уровню научных знаний;
  
• разработка и модернизация лабораторных работ практикумов физического факультета НГУ на основе современных научных достижений Институтов СО РАН;
  
• разработка и внедрение в учебный процесс и научные исследования компьютерных образовательных и информационных технологий.
  

В рамках УНЦ «Центр химической радиоспектроскопии» проводились активные исследования по научным направлениям, активно развиваемым в настоящее время в базовом Институте химической кинетики и горения (ИХКиГ) СО РАН: физические основы элементарного химического превращения, механизм химических реакций, магнитные эффекты в химических реакциях, физика и химия активных промежуточных частиц, лазерная фотохимия, теоретическая и квантовая химия. В исследованиях использовано современное научное оборудование ИХКиГ (спектрометры ядерного магнитного резонанса, спектрометры ЭПР, наносекундный флюориметр и другие).

В результате получен ряд новых научных результатов. Изучена геминальная рекомбинация радикальных в слабом магнитном поле, обнаружена аномальная температурная зависимость константы скорости переноса электрона для реакции симметричного переноса электрона в стеклующейся жидкости, проведен кинетический анализ связывания лигандов с рецепторами на поверхности живой клетки и другие. По результатам научных исследований совместно со студентами опубликовано в рецензируемых изданиях 9 статей, еще 4 послано в печать.


Введение

В рамках проекта №274 «Новосибирский научно-образовательный консорциум по подготовке специалистов по приоритетным направлениям фундаментальных исследований и критическим технологиям на базе Новосибирского государственного университета и ведущих научных школ Новосибирского научного центра СО РАН» Федеральной целевой программы «Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальной науки на 1997-2000 годы» в 1997 г. создан Учебно-научный центр «Фундаментальное физическое образование».

Деятельность учебно-научного центра (УНЦ) «Фундаментальное физическое образование» сочетает проведение фундаментальных научных исследований по основным научным направлениям кафедры общей физики при широким привлечении студентов и преподавателей физического факультета НГУ с развитием учебно-методической и инструментальной среды преподавания общефизических курсов. Основу интеграции науки и образования составляет привлечение научно-технического и кадрового потенциала Институтов Сибирского отделения РАН (СО РАН) для совершенствования общего физического образования студентов Новосибирского государственного университета (НГУ), обучающихся на кафедрах общей физики, радиофизики, теоретической физики, автоматизации физико-технических измерений НГУ. Оригинальные научные исследования, проводимые на кафедрах центра, способствуют повышению научной квалификации преподавателей и позволяют студентам факультета включаться в научные работы уже с младших курсов обучения.

Задачей работ по проекту является повышение качества фундаментальной общефизической подготовки специалистов по приоритетным направлениям фундаментальных исследований и критическим технологиям, внедрение WWW-технологий в научные исследования, учебный процесс и информационный обмен.

В рамках УНЦ «Аэрофизика» в течение 1999 года были проведены исследования по четырем основным направлениям: физико-математическое моделирование процессов нелокального турбулентного переноса в аэрогидрофизических течениях, в том числе окружающей среды (Разработка моделей и решение задач геофизических турбулентных течений); экспериментальные исследования характеристик локализованных вихревых структур в сдвиговых потоках и их влияние на ламинарно-турбулентный переход; исследование процессов пластической деформации на основе континуальной теории дислокаций; исследование процессов тепло- и массообмена и газовой динамики в циркуляционных течениях.

В рамках УНЦ «Криогеника» в течение 1999 года были выполнены работы, связанные с проблемой физики сильно коррелированных электронных систем. Теоретические работы рассматривали физику фуллеренов, а также динамику решетки и различные модели волн зарядовой плотности в перовскитах – веществах, родственных высокотемпературным сверхпроводникам. Экспериментально, методом ЯМР было изучено другое, в определенном смысле, модельное вещество – двуокись ванадия. Было показано, что в низкотемпературной диэлектрической фазе образуется неоднородное распределение спиновой плотности. Ионы ванадия оказываются в двух различных зарядовых состояниях – трех- и пятивалентном.

Что касается непосредственного изучения высокотемпературных сверхпроводников, то здесь работа проводилась в трех направлениях. В сверхпроводящей фазе изучались кривые намагничивания кольцеобразных керамик, поведение вихревых решеток. Обнаружено необычное, кроссоверное поведение силы пиннинга (времени релаксации) вихрей при приближении к точке перехода. Обнаружен и подвергнут предварительному исследованию резистивный эффект в высокотемпературной области, существенно превышающей точку сверхпроводящего перехода. Явление связывается со структурным превращением, происходящим в изученной области температур. На монокристаллических образцах тулиевых ВТСП с различным уровнем допирования подробно изучены резистивные и гальваномагнитные характеристики в широком интервале температур (4,2 – 300 К), магнитных полей (до 12 Тесла) и ориентаций поля относительно осей кристалла. Обнаружен и исследован эффект перестройки антиферромагнитной доменной структуры под воздействием магнитного поля.

Все результаты, полученные в текущем году, являются новыми, ранее неизвестными в науке. Достоверность данных обеспечена высоким метрологическим уровнем измерений и надежным уровнем автоматизации.

В рамках УНЦ «Технология и физика полупроводниковых наноструктур» представлены результаты экспериментальных и теоретических исследований, направленных на создание высокоэффективных источников спин-поляризованных электронов на базе гетероэпитаксиальных, упруго деформированных пленок четверного твердого раствора InGaAsP, выращенных методом жидкофазной эпитаксии на подложках GaAs. Синтезированы пленки InGaAsP толщиной 0.1-0.2 мкм, имеющие ширину запрещенной зоны 1.4-1.9 эВ и упругую деформацию до 1%, что обеспечило расщепление потолка валентной зоны на 40-60 мэВ и степень спиновой поляризации (Р) фотоэмиттированных электронов до 80% с высоким квантовым выходом (Y) после активирования до состояния отрицательного электронного сродства путем коадсобции цезия и кислорода. По обобщенному критерию качества (P²Y) полученные источники обладают рекордными характеристиками и успешно используются в Институте физики университета Гутенберга (Майнц, ФРГ) и Институте ядерной физики и физики высоких энергий (Амстердам, Нидерланды).

В рамках УНЦ «Центр химической радиоспектроскопии» проводились активные научные исследования в различных областях химической и биологической физики. Работы проводились студентами кафедры химической и биологической физики под руководством научных сотрудников ИХКиГ СО РАН. Успешному проведению исследований способствовало чтение спецкурсов преподавателями кафедры, практические и лабораторные работы. Материалы этих спецкурсов и работ адаптированы к тематике исследований.