Нанокомпозиты для фотоники

Нанокомпозиционные материалы являются новыми и перспективными материалами, позволяющими решать многие актуальные задачи фотоники. Существует большое количество статей и других научных трудов в связи с проведением множества научных исследований в данной области. Однако большинство из них носит узкоспециализированный характер. Данный курс объединяет основные исследования, проводимые в области синтеза нанокомпозитных материалов, и рассматривает возможности и особенности применения таких материалов для решения задач фотоники. Таким образом, данный курсы - это срез современного представления, как о физике и химии процессов, происходящих в нанокомпозитном материале под действием оптического излучения, так и о физико-химических свойствах наноматериалов, обусловленных их строением и структурой.

Курс будет интересен как студентам и преподавателям профильных специальностей, так и сотрудникам проектных компаний, работающих в области создания и разработки наноматериалов, проектирования, разработки и создания элементной базы фотоники. Несомненно, курс будет полезен специалистам, занимающимся продвижением индустрии наносистем для расширения понимания перспектив применения нанокомпозитных материалов в области фотоники и физических процессов, отвечающих за уникальные свойства таких материалов и систем.

Целью реализации курса является совершенствование и получение новой компетенции, необходимой для профессиональной деятельности, и повышение профессионального уровня в рамках имеющейся квалификации для профессионального стандарта «Специалист по разработке наноструктурированных композиционных материалов»:

• лабораторно-аналитическое сопровождение разработки наноструктурированных композиционных материалов для применения в фотонике;
• научно-техническая разработка и методическое сопровождение области создания и исследования наноструктурированных композиционных материалов;
• управление методами и средствами проведения разработки нанокомпозиционных материалов;
• управление методами и средствами анализа нанокомпозитных материалов.

В состав курса входят видеолекции, опросы по материалам видеолекций, презентации и практические упражнения. Длительность курса составляет 10 недель. Трудоемкость курса – 2 зачетные единицы. Средняя недельная нагрузка на обучающегося – 6 часов.

1. И.Ю. Денисюк, М.И. Фокина, Ю.Э. Бурункова Нанокомпозиты – новые материалы фотоники Учебное пособие, Санкт-Петербург, СПб ГУ ИТМО, 2008
2. М.И. Фокина, И.Ю. Денисюк, Ю.Э. Бурункова Полимеры в интегральной оптике – физика, технология и применение Учебное пособие, Санкт-Петербург СПб ГУ ИТМО, 2008
3. Igor Denisyuk and Mari Fokina (2010). A Review of High Nanoparticles Concentration Composites: Semiconductor and High Refractive Index Materials, Nanocrystals, Yoshitake Masuda (Ed.), ISBN: 978-953-307-126-8, Sciyo, Permanent address: http://www.intechopen.com/ articles/show/title/high-nanoparticles-concentration-composites-semiconductor-and-high-refractive-index-materials
4. Григорий Ландсберг: Элементарный учебник физики. В 3 томах. ISBN: 978-5-9221-1591-9 Страниц: 664 (Офсет), Издательство: Физматлит, 2015
5. Витязь, П. А. Наноматериаловедение: учеб. пособие / П. А. Витязь, Н. А. Свидунович, Д. В. Куис. — Минск: Высшая школа, 2015. — 511 с. https://www.gstu.by/sites/default/files/library/file_knigi/vityaz.pdf
6. ЭБС на платформе «Лань». Учебники и учебные пособия для университетов издательства «Лань» http://e.lanbook.com/

Необходимые знания соответствуют набору базовых курсов технических ВУЗов, которые составляют программу бакалавриата: математика, физика, химия, информатика. Для ознакомления с рекомендованной литературой по курсу необходимо знание технического английского на уровне изучения в ВУЗе – чтение технических текстов.

В курсе рассматриваются следующие темы:

1. Нанокомпозитные материалы – основы физики, химии и технологии.
2. Получение, стабилизация и размеры наночастиц.
3. Спектроскопия.
4. Микроскопия.
5. Характеризация наноматериалов.
6. Размерные эффекты.
7. Получение, стабилизация и размеры наночастиц.
8. Фотоотверждаемые наноматериалы: мономерные системы, инициирующие системы.
9. Получение, стабилизация и размеры наночастиц.
10. Фотонные кристаллы.

Каждая тема предполагает изучение в течение одной недели.

В результате освоения курса слушатель будет:

• знать:
  • особенности наноматериалов, понимать отличия нанотехнологий от технологий микро-размеров, особенности применения нанотехнологий в области фотоники;
  • влияние структуры и состава нанокомпозита на его оптические и эксплуатационные характеристики методы технологии создания наночастиц и нанокомпозитов;
  • методы характеризации наночастиц и нанокомпозитных материалов;
  • направление развития нанотехнологии на современном этапе, современные производства и технологии нанокристаллов и нанокомпозитов;
• владеть (уметь):
  • способностью анализировать и критически оценивать получаемую информацию в области фотоники наночастиц и наноструктур;
  • способностью воспринимать новые научные факты и гипотезы в области нанотехнологий применительно к приложениям фотоники;
  • способностью ориентироваться в методологических подходах и видеть их в контексте существующей научной базы нанотехнологий;
• иметь навыки:
  • использования научных методов в области нанотехнологий;
  • критического анализ информации в области нанотехнологий применительно к фотонике;
  • оценки данных полученных различными методами характеризации нанокомпозитных материалов.

• способность применять основные типы наноматериалов и наносистем неорганической и органической природы для решения задач фотоники; владеть навыками выбора этих материалов для заданных условий эксплуатации;
• способность использовать на практике современные представления наук о свойствах веществ и материалов при переходе их в наноразмерное состояние (ноль, одно-, двух- и трехмерное), о влиянии размера на свойства веществ и материалов, взаимодействия наноматериалов и наносистем с окружающей средой;
• способность критически анализировать современные проблемы в области нанофотоники, ставить задачи и разрабатывать программу исследования;
• способность использовать современные средства и технологии для анализа нанообъектов, и квалифицированно интерпретировать полученные результаты исследований.