Проблемы самоорганизации наноструктур

Наименование дисциплины: Проблемы самоорганизации наноструктур

Направление подготовки: 010900 Прикладная математика и физика

Профильная направленность: Химическая физика

Квалификация (степень) выпускника: магистр

Форма обучения: очная

Автор: д-р физ.-мат. наук, профессор, профессор лаборатории моделирования физических процессов .

1.  Цели освоения дисциплины «Проблемы самоорганизации наноструктур»:

ознакомление студентов с обобщёнными данными, связанными с проблемой синтеза, исследования свойств вещества в наноразмерном состоянии;

сформировать у обучающихся понимание методов исследования нанокластеров и поверхности твёрдого тела, микроскопических и термодинамических подходов к их изучению;

научить самостоятельно ориентироваться в физико-химии наноразмерных систем.

2. Данная дисциплина относится к курсам по выбору профессионального цикла.

Изучение курса «Проблемы самоорганизации наноструктур» является важным элементом профессионального цикла магистерского образования студентов физических специальностей, поскольку он затрагивает быстро развивающуюся в настоящий момент перспективную область современной физики. Курс основан на предварительном изучении студентами общеобразовательных курсов математики, общей и теоретической физики; предполагает знакомство обучающихся с основными идеями синергетики, физики неравновесных состояний.

3. В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

Знать способы получения нанокластеров, наноструктур и их свойства;

Иметь понятие о применении нанокластеров и наноструктур в виде наноматериалов и технических устройств;

4. Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы, 108 часов.

5. Содержание дисциплины:

№ п/п	Раздел дисциплины
1	Классификация и методы получения нанокластеров и наноструктур. Молекулярные, газовые безлигандные, коллоидные кластеры, твёрдотельные нанокластеры и наноструктуры, матричные нанокластеры и супрамолекулярные наноструктуры, кластерные кристаллы и фуллериты, компактированные наносистемы и нанокомпозиты, тонкие наноструктурированные плёнки, углеродные нанотрубки.
2	Методы исследования: дифракция электронов, полевые методы, сканирующая зондовая микроскопия, рентгеновская спектроскопия и дифракция, электронная, гамма-резонансная, радиоспектроскопия.
3	Поверхность тв. тел. Микроскопические аспекты: атомные и молекулярные орбитали; поверхность монокристаллов, нанокластеров и пористых сорбентов; примесные атомы на поверхности; поверхность металлов и оксидов металлов (электронные и магнитные свойства); поверхностные центры кислотного и основного типа; адсорбция; катализ.
4	Термодинамические аспекты поверхности: химический потенциал; свободная энергия Гиббса и Гельмгольца; термодинамика поверхности, поверхностей раздела, криволинейной поверхности; структура поверхности и межфазных границ; нуклеация и рост нанокластеров в нанопорах веществ и на основе твёрдотельных реакций.
5	Кластерные модели: микроскопическая модель внутрикластернойатомной динамики; термодинамическая, квантово-статистическая, компьютерные, фрактальные, оболочечные, структурные модели кластеров.
6	Молекулярные лигандные кластеры: молекулярные кластеры металлов и оксидов металлов; их свойства.
7	Безлигандные металлические кластеры: кластеры щелочных металлов, серебра, алюминия, ртути, переходных металлов.
8	Углеродные кластеры: малые и фуллерены (формирование, фрагментация, энергия ионизации и сродства к электрону, эндоэдральные, экзоэдральные фуллерены и фуллерены замещения)
9	Кластеры инертных газов: нейтральные и положительно заряженные; кластеры малых молекул: структура, электронно-колебательная структура и спектроскопия, фотодиссоциация кластеров, кластеры воды..
10	Кластерные реакции: модель РРК, РРКМ и переходное состояние; модель фазового пространства; определение энергии диссоциации; реакции рекомбинации, обмена, присоединения.
11	Самоформирование и самоорганизация коллоидных кластеров и наноструктур; оптические и электронные свойства коллоидных кластеров.
12	Фуллериты и углеродные нанотрубки (структура, электронные свойства, наноустройства на основе УНТ).
13	Формирование твёрдотельных нанокластеров, их структурные особенности, механические и тепловые свойства, тонкие плёнки.
14	Нанокластеры металлов и оксидов металлов в матрице органических веществ; макромолекулярные и супрамолекулярные наноструктуры; белки, полинуклеатиды и биологические объекты; внутримолекулярная динамика биополимеров.
15	Оптические свойства наносистем; электропроводимость наноструктур.
16	Магнитные свойства наноструктур: суперпарамагнетизм; намагниченность и квантовое магнитное туннелирование; гигантское магнетосопротивление; магнитные фазовые переходы.

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:

а) основная литература:

1.  Суздалев : физико-химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов. М.: КомКнига, 20с.

2.  , , Нарцев получения и свойства нанообъектов: учеб. Пособие. М.: Наука, 2009. – 168 с.

б) дополнительная литература:

1.  , Кир наноструктуры. Нанотехнология в ближайшем десятилетии. М.: Мир, 2002.

2.  Озерин в полимерах: получение, структура, свойства// Проблемы и достижения физико-химической и инженерной науки в области наноматериалов. 2002. Т.1. М.: ГНЦ РФ НИФХИ им. ЛюЯ. Карпова, 20с.