Правительство Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
"Национальный исследовательский университет
"Высшая школа экономики"
Московский институт электроники и математики Национального
исследовательского университета "Высшая школа экономики"
Факультет электроники и телекоммуникаций
Программа дисциплины
«Углеродные наноматериалы»
для направления 210600 «Нанотехнологии»
по специальности 210602 «Наноматериалы» подготовки инженеров
Автор – доц., к. т.н. *****@***ru
Одобрена на заседании кафедры «Микросистемная техника, «31» августа 2012 г.
материаловедение и технологии»
Заведующий кафедрой _______________
Рекомендована секцией УМС [Введите название секции УМС] «___»____________ 20 г
Председатель [Введите ]
Утверждена УС Факультета электроники и телекоммуникаций «___»_____________20 г.
Ученый секретарь ________________________ [подпись]
Москва 2012
Настоящая программа не может быть использована другими подразделениями университета и другими вузами без разрешения кафедры-разработчика программы
Область применения и нормативные ссылки
Настоящая программа учебной дисциплины устанавливает минимальные требования к знаниям и умениям студента и определяет содержание и виды учебных занятий и отчетности.
Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов, обучающихся по направлению 210600 «Нанотехнологии»,
специальности 210602 «Наноматериалы»
Программа разработана в соответствии с:
· Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования для направления 210600 «Нанотехнология» подготовки инженеров;
· Рабочим учебным планом МИЭМ НИУ ВШЭ по направлению 210600 «Нанотехнология» подготовки инженеров, утвержденным в 2012 г.
Цели освоения дисциплины
Целями освоения дисциплины «Углеродные наноматериалы» являются:
· Познакомить студентов со свойствами углеродсодержащих наноструктур и наноматериалов.
· Научить их правильно характеризовать нанообъекты и оценивать их свойства с точки зрения применения для решения различных конструкторско-технологических задач (создание новых конструкционных материалов, разработка устройств электроники, микро - и наноробототехники, элементов энергетики и др.).
При этом рассматриваются следующие аспекты:
- Установление зависимости между составом, структурой и свойствами нанообъектов,
- Изучение основных групп наноструктур и наноструктурированных материалов, их свойств, применительно к областям использования, как реализованных, так и перспективных.
- Знакомство с физическими особенностями получения и интерпретации информационных потоков при исследовании нанообъектов (в том числе и углеродсодержащих) современными аналитическими методами (ПЭМ, СТМ, АСМ, СТС и проч.)
Компетенции обучающегося,
формируемые в результате освоение дисциплины
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать: физическую сущность явлений, происходящих в материалах в условиях применения наноструктур; их взаимосвязь со свойствами получаемого продукта; основные свойства наноструктур и материалов, допированных наноструктурами;
Уметь: оценивать поведение нанообъектов при воздействии на них различных эксплуатационных факторов. Обоснованно выбирать методы модификации свойств для получения наномодифицированных материалов
Владеть: навыками выбора углеродсодержащих наноматериалов различного назначения, а также работы с методиками, позволяющими определять свойства и оценивать характеристики материалов и структур.
В результате изучения дисциплины студент осваивает следующие компетенции:
Компетенция | Код по ГОС/НИУ | Дескрипторы – основные признаки освоения (показатели достижения результата) | Формы и методы обучения, способствующие формированию и развитию компетенции |
Способность использовать анализ, систематизацию и обобщение научно-технической информации по углеродсодержащим наноматериалам | Обсуждение заданий и решение задач, в том числе – в рамках практических работ и зачета, | Посещение лекций, подготовка и выполнение практических работ | |
Способность оптимального выбора и проектирования методов получения наноструктурных материалов различного назначения, изделий и устройств на их основе; | Обсуждение заданий и решение задач, в том числе – в рамках зачета, анализ статей для обсуждения на практических занятиях | Посещение лекций, подготовка к лабораторным работам, |
Место дисциплины в структуре образовательной программы
для направления 210600 «Нанотехнология» подготовки инженеров; дисциплина «Углеродные наноматериалы» является дисциплиной профессионального цикла.
Изучение дисциплины «Углеродные наноматериалы» базируется на следующих курсах:
· Физика конденсированного состояния
· Квантовая механика:
· Физико-химия наноструктурированных материалов:
· Электротехника и электроника
· Материаловедение
· Химия
· Матанализ
Основные положения дисциплины «Углеродные наноматериалы» используются при изучении дисциплины «Процессы получения наночастиц и наноструктурированных материалов, нанотехнологии»
Тематический план учебной дисциплины
№ | Название темы | Всего часов по дисциплине | Аудиторные часы | Самост. работа | ||
Лекции | Лаб. раб | Практич. занятия | ||||
1 | Классификация и краткая характеристика углеродных нанообъектов | 18 | 3 | 1 | 14 | |
2 | Свойства углеродсодержащий наноструктур и наноструктурированных материалов | 46 | 24 | 6 | 16 | |
3 | Методы анализа наноструктур и наноструктурированных материалов | 34 | 12 | 6 | 16 | |
4 | Области применения наноструктур. Потенциальные возможности и примеры технологической реализации | 32 | 12 | 4 | 16 | |
Итого: | 130 | 51 | 17 | 62 |
Формы контроля знаний студентов
Тип контроля | Форма контроля | Семестр | Параметры |
Текущий | контроль выполнения практических раб. | 6 | Выполнение заданий, ответы на вопросы, |
Промежуточный | |||
Итоговый | зачет | 6 | Бинарная шкала оценки |
Порядок формирования оценок по дисциплине
В рамках данной программы предусмотрен итоговый зачет, оцениваемый по бинарной шкале
Критерии оценки знаний, навыков
Активность на практических занятиях оценивается по следующим критериям:
· Ответы на вопросы, предлагаемые преподавателем;
· Выполнение практических заданий;
Зачет сдается в конце курса. Перед началом зачета раздаются билеты, содержащие по 1 вопросу. Вопросы составляются с учетом материала, пройденного в 6-м семестре на лекциях. Ответ излагается письменно в форме ответа на предложенные вопросы. Использование каких-либо текстов, калькуляторов, телефонов и др. средств связи запрещается. Время отводимое на подготовку ответов по билету – 20 мин.
Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
Базовые учебники
1. и др., Наноразмерные структуры, М., МИЭМ, 2009, 89с.
2. Под ред. С. Сигова, Нолучение и исследование наноструктур, М., БИНОМ, 2010, 146с.
Основная литература
1. Иванова в междисциплинарное наноматериаловедение.- М.: "Сайнс-Пресс", 200с.
2. Нанотехнологии в электронике под ред. .- М.: Техносфера, 200с.
Содержание программы
Раздел 1. Классификация и краткая характеристика углеродных нанообъектов
Особенности наноразмерного состояния вещества. Классификация нанообъектов по составу, свойствам и структурным особенностям. Элементарные наноструктуры. Композиционные. Кластеры и молекулы. Одномерные и двумерные наноструктуры. Аллотропные формы углерода, различия в строении и их свойствах. Фуллероидные частицы, нанотрубки, пипоиды. Представление о структурных скелетах и надмолекулярном состоянии вещества.
Основная литература
1. Иванова в междисциплинарное наноматериаловедение.- М.: "Сайнс-Пресс", 200с.
2. Нанотехнологии в электронике под ред. .- М.: Техносфера, 200с.
Дополнительная литература:
1. Сергеев . - М.: Изд-во МГУ. 20с.
2. Гречихин наночастиц и нанотехнологий. Минск.: УП "Технопринт". 200с.
Раздел 2. Свойства углеродсодержащий наноструктур и наноструктурированных материалов
Структура и свойства углеродных наночастиц и материалов. Оптические, электрические, химические и механические свойства наноструктур (фуллероидов, НТ, астраленов, пипоидов, квантовых точек, ям и проволок)
Основная литература
1. Иванова в междисциплинарное наноматериаловедение.- М.: "Сайнс-Пресс", 200с.
2. Нанотехнологии в электронике под ред. .- М.: Техносфера, 200с.
Дополнительная литература:
1. Гречихин наночастиц и нанотехнологий. Минск.: УП "Технопринт". 200с.
2. Нанотехнология: физика, процессы, диагностика, приборы / под ред. , .- ФИЗМАТЛИТ, 200с.
Раздел 3. Методы анализа наноструктур и наноструктурированных материалов
Проблемы невоспроизводимости в нанотехнкеи. Проблемы измерений в квантовой механике и наномире. Методы анализа наноструктур (квантовые, зондовые, ионно - и электроннолучевые).
Основная литература
1. Иванова в междисциплинарное наноматериаловедение.- М.: "Сайнс-Пресс", 200с.
2. Нанотехнологии в электронике под ред. .- М.: Техносфера, 200с.
Дополнительная литература:
1. Гречихин наночастиц и нанотехнологий. Минск.: УП "Технопринт". 200с.
2. Нанотехнология: физика, процессы, диагностика, приборы / под ред. , .- ФИЗМАТЛИТ, 200с.
Раздел 4. Области применения наноструктур. Потенциальные возможности и примеры технологической реализации
Нанокомпозитные материалы. Алмазоподобные пленки и нанокомпозиты. Одноэлектронные устройства. Применение углеродных структур и материалов в наноробототехнике и наноэлектронике. Наномодификаторы традиционных материалов, используемых в медицине, общем машиностроении, строительстве, энергетике, транспорте.
Основная литература
1. Иванова в междисциплинарное наноматериаловедение.- М.: "Сайнс-Пресс", 200с.
2. Нанотехнологии в электронике под ред. .- М.: Техносфера, 200с.
Дополнительная литература:
Нанотехнология: физика, процессы, диагностика, приборы / под ред. , .- ФИЗМАТЛИТ, 200с.
Оценочные средства контроля и аттестации студента:
контрольные вопросы к зачету для оценки качества освоения дисциплины
Высшие фуллерены.
Оптические свойства нанотрубок
Эндоэдралы. Строение, магнитные свойства
Эмиссионные свойства нанотрубок
Нанотрубки. Типы, строение
Графен. Механические свойства
Сорбционные свойства фуллеренов
Электронная структура графена
Механические свойства нанотрубок
Автор программы: __________________ //
