12.11.2008 Аналитический обзор значимых разработок и их связи с учебным процессом по тематическому направлению деятельности национальной нанотехнологической. - презентация

1 Аналитический обзор значимых разработок и их связи с учебным процессом по тематическому направлению деятельности национальной нанотехнологической сети «Композитные наноматериалы»

2 Нанотехнологическая Инициатива СПбГУ ©Санкт-Петербургский Государственный Университет 2008 Контакты: И.А.Горлинский, проректор по научной работе, Phone: +7(812) +7(812) Phone: +7(812) fax: И.В.Рождественский, советник проректора по научной работе +7(921) Ю.В.Чижов, советник проректора по научной работе +7(812) , +7(921) Концепция программы Результаты реализации программы – 2008 год. Образовательные программы СПбГУ в области наносистем, наноматериалов и нанотехнологий. (22 образовательные программы) Образовательные программы СПбГУ в области наносистем, наноматериалов и нанотехнологий. (22 образовательные программы) Трудоустройство выпускников СПбГУ, получивших специальную подготовку в области исследования наносистем, наноматериалов и нанотехнологий ( годы). Трудоустройство выпускников СПбГУ, получивших специальную подготовку в области исследования наносистем, наноматериалов и нанотехнологий ( годы). Взаимодействие с научными и промышленными организациями в области наносистем, наноматериалов и нанотехнологий. Взаимодействие с научными и промышленными организациями в области наносистем, наноматериалов и нанотехнологий. Научные исследования СПбГУ в области наносистем, наноматериалов и нанотехнологий. Научные исследования СПбГУ в области наносистем, наноматериалов и нанотехнологий. Научно-исследовательское и научно- технологическое оборудование в области наносистем, наноматериалов и нанотехнологий. Научно-исследовательское и научно- технологическое оборудование в области наносистем, наноматериалов и нанотехнологий. Стратегическое развитие – Концепция Регионального образовательного сегмента Российской нанотехнологической сети. Стратегическое развитие – Концепция Регионального образовательного сегмента Российской нанотехнологической сети. Приложение 1. Краткие аннотации проектов СПбГУ в области нанотехнологий Приложение 1. Краткие аннотации проектов СПбГУ в области нанотехнологий Приложение 2. Предложения СПбГУ по созданию системы подготовки кадров для наноиндустрии как части национальной нанотехнологической сети. Приложение 2. Предложения СПбГУ по созданию системы подготовки кадров для наноиндустрии как части национальной нанотехнологической сети

3 Образовательные программы СПбГУ в области наносистем, наноматериалов и нанотехнологий. Подразделение, базовая кафедраНазвание образовательной программы Физический факультет Кафедра Электроники твердого тела Магистерская программа «Физическая электроника» Физический факультет Кафедра Электроники твердого тела Магистерская программа «Физика полупроводников и диэлектриков» Физический факультет Кафедра фотоники. магистерская программа «Фотоника гетерогенных и конденсированных систем» Физический факультет Кафедра Физики Твердого тела Магистерская программа «Фотоэлектроника (новые материалы, новые методы)» Биолого-почвенный факультет, Кафедра Физиологии и Биохимии Растений магистерская программа «Нанобиология» Геологический факультет Кафедра минералогии программа «Молекулярная геохимия и биогеохимия» Химический факультет Кафедра химии твердого тела Магистерская программа «Ионика твёрдого тела и реакционная способность твёрдых веществ» Химический факультет Кафедра химии твердого телаМагистерская программа «Современные методы диагностики материалов»

4 Учебники и учебные пособия в области нанотехнологий, изданные в гг. Долгих Ю.К., Елисеев С.А., Ефимов Ю.П., Петров В.В.«Техника молекулярно-лучевой эпитаксии» стр.110 Жданов Г.С.«Рабочая станция нанолитографии 1540 XB CrossBeam» стр.67 Давыдов В.Г., Строганов Б.В.«Стенд фемтосекундной фотоники эпитаксиальных наноструктур» стр.76 Рябчук В.К., Емелин А.В.«Нанофотоника гетерогенных систем», стр.323 Рябчук В.К., Емелин А.В.«Прикладная нанофотоника гетерогенных систем» стр.132 Кузнецов В.Н.«Нанофотоника оксидов металлов, сенсибилизированных к излучению в видимой области спектра» стр. 126 Крауклис И.В., Маслов В.Г., Чижов Ю.В.«Стационарная и нестационарная теория функционала плотности в применении к задачам прикладной нанофотоники » стр.219 Лялин.Г.Н.« Нанофотоника многоатомных молекул» стр

5 Наиболее значимые научные разработки, выполненные в НОЦ. Разработка нанотехнологии и оборудования для синтеза многослойных пленочных структур с трехмерной топологией на полупроводниковых подложках Технология электрохимической депозиции квантовых точек и квантовых проволок для наноэлектроники Физика и технология полупроводниковых наноструктур для фотонной информатики. Разработка катализаторов и развитие технологий каталитических систем с применением наноструктурированных материалов для целей водородной энергетики Датчики на основе наноструктуированных органических и неорганических пленок для мгновенного определения концентрации кислорода в газовых смесях. Лазерные и микроволновые методы синтеза и полученные с их помощью наноматериалы Новые наноструктурированные микро- и нанопористые материалы на основе кислородных соединений урана

6 *Ионный гелиевый микроскоп «ORION» с разрешение 0.5 нм, с усиленным контрастом по атомному номеру, с огромной глубиной резкости (объемность изображения). Этот прибор – единственный в РФ, ни один европейский университет не имеет подобного оборудования

7 *Просвечивающий аналитический электронный микроскоп высокого разрешения Libra 200FE с разрешением 0.14нм, с криодержателем и системой трехмерной топографии для биообъектов

8 *Многофункциональный аналитический растровый электронный микроскоп Supra 40 с разрешением 1нм, с системами микроанализа, охлаждения до гелиевых температур, катодолюминесцентной спектроскопии, наноманипулирования

9 *Рабочая станция электронно-ионной нанолитографии XB

10 Проекты СПбГУ в области нанотехнологий Проекты СПбГУ в области нанотехнологий (раздел Нанокомпозиты) 1. биомедицинские нанотехнологии для сверхлокальной наноизбирательной диагностики, терапии, хирургии и генной инженерии, нанотехнологии для вооружения и военной техники биомедицинские нанотехнологии для сверхлокальной наноизбирательной диагностики, терапии, хирургии и генной инженерии, нанотехнологии для вооружения и военной техники 2. нанокомпозиты на основе бактериальной целлюлозы для медицинских применений нанокомпозиты на основе бактериальной целлюлозы для медицинских применений 3. нанокомпозиционные материалы, обладающие "интеллектуальными" свойствами, включая адаптивность, ассоциативность, память" нанокомпозиционные материалы, обладающие "интеллектуальными" свойствами, включая адаптивность, ассоциативность, память" 4. нанокомпозиционные и нанодисперсные материалы для высокоэффективной сепарации и избирательного катализа нанокомпозиционные и нанодисперсные материалы для высокоэффективной сепарации и избирательного катализа 5. наноструктуры и нанокомпозиции для электронных и фотонных информационных систем наноструктуры и нанокомпозиции для электронных и фотонных информационных систем 6. нанокомпозиционные материалы для генерации, преобразования и хранения энергии нанокомпозиционные материалы для генерации, преобразования и хранения энергии 7. нанокомпозиционные материалы с особой устойчивостью к экстремальным факторам для термически-, химически- и радиационно-стойких конструкций нанокомпозиционные материалы с особой устойчивостью к экстремальным факторам для термически-, химически- и радиационно-стойких конструкций 8. нанокомпозиционные материалы со специальными механическими свойствами для сверхпрочных, сверхэластичных, сверхлегких конструкций нанокомпозиционные материалы со специальными механическими свойствами для сверхпрочных, сверхэластичных, сверхлегких конструкций 9. зондовые и пучковые нанотехнологии, обеспечивающие нанослоевой тотальный синтез, наноразмерные локальные процессы нанесения, удаления и модифицирования вещества зондовые и пучковые нанотехнологии, обеспечивающие нанослоевой тотальный синтез, наноразмерные локальные процессы нанесения, удаления и модифицирования вещества

11 Национальная нанотехнологическая сеть, головные организации РНЦ «Курчатовский институт» - головная научная организация ФГУП «НИИ физических проблем имени Ф. В. Лукина» - направление «наноэлектроника» (НИИФП) ФГУП «НИИ физических проблем имени Ф. В. Лукина» - направление «наноэлектроника» (НИИФП) Московский государственный институт электронной техники - направление «наноинженерия» (МИЭТ) Московский государственный институт электронной техники - направление «наноинженерия» (МИЭТ) ФГУП «ВНИИ неорганических материалов им. А.А.Бочвара» - направление «функциональные наноматериалы для энергетики» (ВНИИНМ) ФГУП «ВНИИ неорганических материалов им. А.А.Бочвара» - направление «функциональные наноматериалы для энергетики» (ВНИИНМ) ФГУП «ЦНИИ химии и механики» - направление «нанотехнологии для систем безопасности» (ЦНИИХМ) ФГУП «ЦНИИ химии и механики» - направление «нанотехнологии для систем безопасности» (ЦНИИХМ) ФГУП «ВНИИ авиационных материалов» - направление «композитные наноматериалы» (ВИАМ) ФГУП «ВНИИ авиационных материалов» - направление «композитные наноматериалы» (ВИАМ) ФГУП «Исследовательский центр им. М. В. Келдыша» - направление «функциональные наноматериалы для космической техники» ФГУП «Исследовательский центр им. М. В. Келдыша» - направление «функциональные наноматериалы для космической техники» ФГУП «Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов» - направление «конструкционные наноматериалы» (ТИСНУМ) ФГУП «Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов» - направление «конструкционные наноматериалы» (ТИСНУМ) ФГУП «ЦНИИ конструкционных материалов «Прометей» - направление «конструкционные наноматериалы» (ЦНИИ КМ «Прометей») ФГУП «ЦНИИ конструкционных материалов «Прометей» - направление «конструкционные наноматериалы» (ЦНИИ КМ «Прометей»)

12 ВИАМ - головная организация национальной нанотехнологической сети по направлению «Композитные наноматериалы» Научные направления 1. Литейные жаропрочные сплавы и покрытия для монокристаллических лопаток ГТД с транспирационным охлаждением 2. Высокотемпературные жаропрочные и интерметаллидные материалы для горячего тракта ГТД 3. Прогрессивные технологические процессы производства и переработки авиационных металлических материалов 4. Высокопрочные коррозионностойкие стали и металлические приборные материалы 5. Высокопрочные, жаропрочные и коррозионностойкие алюминиевые и магниевые сплавы. Композиционные материалы на их основе 6. Антикоррозионная защита материалов и конструкций 7. Высокопрочные, жаропрочные и интерметаллидные титановые сплавы 8. Конструкционные и декоративно-отделочные термопластичные материалы 9. Современные методы, средства и технологии неразрушающего контроля

13 ВИАМ - головная организация национальной нанотехнологической сети по направлению «Композитные наноматериалы» Научные направления 10. Высокопрочные и высокомодульные полимерные композиционные материалы (угле- и органопластики) для авиационных конструкций, эксплуатирующихся в широком диапазоне температур 11. Конструкционные, радиопрозрачные и радиопоглощающие стеклопластики и покрытия для планера и двигателя. Прогрессивные технологические процессы производства и переработки полимерных композитов 12. Связующие для конструкционных ПКМ, ЛКМ, клеев, герметиков, высокотермостойких, теплозащитных и теплозвукоизоляционных материалов и специальные жидкости 13. Высокотемпературные защитные и антиокислительные покрытия, а также угле-, стеклокерамические материалы для работы при температуре выше 1300°С 14. Конструкционные и теплостойкие клеи, клеевые препреги, герметики и резины 15. Лакокрасочные, теплозащитные и теплозвукоизоляционные материалы 16. Паспортизация и сертификация авиационных материалов

14 ГНЦ ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей» направление «конструкционные наноматериалы» Направления деятельности в наноиндустрии Наноструктурированные металлы и сплавы 1. Высокопрочные свариваемые конструкционные стали 2. Высокоазотистые сплавы железа 3. Малоактивируемые коррозионностойкие стали 4. Интерметаллиды 5. Аморфные и нанокристаллические сплавы (высокопрочные, коррозионностойкие, сплавы-припои, магнитомягкие, магнитотвердые, высокорезистивные) 6. Легкие и прочные сплавы на основе Ti и Al 7. Сварочные материалы. Полимерные наноматералы 8. Антифрикционные металлополимерные композиты 9. Многофункциональные конструкционные корпусные материалы 10. Металломатричные нанокомпозиты для систем катодной защиты

15 ГНЦ ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей» Функциональные наноматериалы и покрытия для модификации свойств поверхности 11. Материалы и покрытия для защиты от внешних воздействующих факторов (коррозия, износ, эрозия, бактерицидостойкость и биоинертность, магнитное и электромагнитное излучение, шум, вибрация, обледенение и обрастание) 12. Каталитические материалы и покрытия 13. Мембранные материалы 14. Объемно-пористые металлооксидные покрытия Аттестация и сертификация новых конструкционных наноматериалов, технологических процессов их получения и испытательного оборудования 15. Методы исследования структуры 16. Методы диагностики и контроля свойств 17. Стандартные образцы

16 Профессиональные дисциплины профиля «композитные наноматериалы» Кинетика и термодинамика твердофазных реакций Фазовые переходы в нанокомпозитах Научные основы создания нанокомпозитных материалов Полимерные нанокомпозиты Теория прочности и пластичности нанокомпозитов Введение в нанометрологию Структурный анализ нанокристаллов Спектроскопические методы анализа нанокомпозитных материалов Электронноспектроскопические методы изучения наноструктурированных материалов

17 ГНЦ ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей» Функциональные наноматериалы и покрытия для модификации свойств поверхности 11. Материалы и покрытия для защиты от внешних воздействующих факторов (коррозия, износ, эрозия, бактерицидостойкость и биоинертность, магнитное и электромагнитное излучение, шум, вибрация, обледенение и обрастание) 12. Каталитические материалы и покрытия 13. Мембранные материалы 14. Объемно-пористые металлооксидные покрытия Аттестация и сертификация новых конструкционных наноматериалов, технологических процессов их получения и испытательного оборудования 15. Методы исследования структуры 16. Методы диагностики и контроля свойств 17. Стандартные образцы

18 РНЦ «Курчатовский институт» - головная научная организация национальной нанотехнологической сети Приоритетное направление «Индустрия наносистем и материалов» Междисциплинарные фундаментальные исследования в области нанонауки, включая разработку технологии конвергенции нано-, био-, инфо- и когнитивных наук. Нанобиотехнологии и нанотехнологии для медицины, включая: нанобиосенсорику, в том числе гибридные системы и устройства; материалы и технологии их обработки для медицинских изделий, в том числе для имплантов и фиксирующих инструментов; технологии и системы целевой доставки лекарств; использование наночастиц для диагностики и терапии; генную наноинженерию. Функциональные наноустройства, включая устройства нано- и микросистемной техники, в том числе наносенсоры различных физических величин. Нанотехнологическое оборудование и диагностика наноматериалов и структур, включая технологии и оборудование с использованием: рентгеновского и синхротронного излучения; излучения лазера на свободных электронах; излучения нейтронов и других частиц

19 РНЦ «Курчатовский институт» - головная научная организация национальной нанотехнологической сети Новые наноструктурированные материалы, включая: реакторные материалы с ресурсом до 100 лет; материалы для высокотемпературных сверхпроводящих систем новой электротехники, систем передачи электроэнергии, систем электродвижения и т.д.; материалы для атомно-водородной энергетики; материалы для спинтроники. Новые технологические процессы и оборудование для производства продукции нанотехнологий, включая: технологии селективного удаления атомов; фторидные и другие технологии ядерного топливного цикла. Информационно-аналитическое обеспечение наноиндустрии, включая: технологии и специальные программно-алгоритмические средства математического моделирования, в том числе многомасштабного моделирования наночастиц, наноматериалов и наноустройств; долго-, средне- и краткосрочное прогнозирование развития нанотехнологий; технологии распределенных вычислений и инфокоммуникационные технологии

20 ЦКП МГУ направлен на получение и исследование следующих типов наноматериалов и наноструктур: 1) полупроводниковые наноструктуры и композиты, люминесцентные наноматериалы; 2) магнитные наноструктуры и композиты, молекулярные магнетики; 3) магнитные наночастицы в стеклообразных матрицах; 4) многооболочечные наночастицы c «распознающими» способностями; 5) наноструктуры с нелинейными диэлектрическими свойствами; 6) супрамолекулярные (наноячеистые) материалы и клатраты; 7) кластерные материалы; 8) фуллереноподобные материалы; 9) нанобиоматериалы;

21 10) гибридные органо-неорганические и неоргано-органические наноматериалы; 11) тонкие пленки, гетероструктуры и сверхрешетки; 12) пленки Лэнгмюра-Блоджетт и самособирающиеся слои, послойная сборка сложных структур с квантовыми и туннельными эффектами; 13) частично упорядоченные гелевые покрытия, мезопористые структуры и аэрогели; 14) самоорганизующиеся структуры на поверхностях с анизотропным или нелинейным смачиванием; 15) искусственные иерархические структуры, полученные нанолитографией; 16) микроэлектромеханические системы; 17) конструкционные наноматериалы; 18) материалы наноиоики; 19) сенсорные материалы; 20) материалы фотоники. ЦКП МГУ направлен на получение и исследование следующих типов наноматериалов и наноструктур:

22 Золь-гель технологии нанокомпозитов Сегодняшняя золь-гель-технология - это способы получения многокомпонентных гелей высокой однородности и чистоты с последующим превращением геля (без стадии плавления) в: пленки, волокна, порошки, Монолитные, пористые изделия

23 Профессиональные дисциплины профиля «композитные наноматериалы» Неэмпирические расчеты в моделировании композитных наноструктур Физика квантоворазмерных систем Электроактивные нанокомпозитные материалы Оптические свойства нанокомпозитов Фотоактивные композитные твердотельные наноматериалы. Плазмохимические методы получения композитных материалов на основе нанотрубок Углеродные наномодификаторы в технологии композитных материалов Мембранные нанокомпозитные материалы Композитные наноматериалы ионики твердого тела Химические сенсоры на основе нанокомпозитных материалов Магнитные свойства нанокомпозитов Технологии биосовместимых композитных наноматериалов Препаративная «мягкая» химия композитных наноматериалов Основы золь-гель технологии нанокомпозитов

24 Экологические аспекты получения и применения нанокомпозитных материалов Новое исследование выявило, что углеродные нанотрубки могут провоцировать заболевания, аналогичные тем, которые вызывает асбест. Нужно предельно аккуратно обращаться с такими материалами, - говорит Энтони Ситон (Anthony Seaton), соавтор исследования. В смеси с естественными органическими веществами в воде из относительно незагрязненной реки Суванни, берущей начало на юге Джорджии, многостенные углеродные нанотрубки (MWNTs) остаются взвешенными более месяца, что делает их транспортирование в окружающую среду более вероятным – в соответствии с исследованиями, возглавляемыми Технологическим Институтом штата Джорджия (Georgia Institute of Technology). ученые из Медицинского центра Университета Рочестера (University of Rochester Medical Center) показали, что у крыс вдыхаемые наночастицы легко попадают из носовых полостей в некоторые области мозга. Американское агентство по защите окружающей среды (U.S. Environmental Protection Agency, EPA) выделило гранты на сумму $5 млрд. для изучения влияния нанотехнологий на природу и здоровье людей

25 Экологические аспекты получения и применения нанокомпозитных материалов Проведение первого семинара 2008 года «Использование нанотехнологий при утилизации широкого спектра промышленных и бытовых отходов» планируется 19 марта 2008 года с до в малом конференц-зале ОАО «Московский радиозавод «Темп» исследователи из Lehigh University предлагают использовать наночастицы из железа для очистки почв от разного рода токсичных веществ, Нанотехнологии позволят защитить людей от электромагнитных волн, излучаемых мобильными телефонами, а воздух - от выхлопных газов. Об этом говорили отечественные профессора и академики, принявшие участие в научной конференции в Российском научном центре "Курчатовский институт"

26 Управление научными и инновационными проектами Содержание курса: Основы проектного управления по стандарту PMI Кейсы и примеры научно-исследовательских, инфраструктурных и инновационно-внедренческих проектов Структура курса: Введение. Определение проекта. Процессы, проекты и программы. Стратегические и тактические цели проекта. Команда и участники проекта. Содержание проекта. Допущения, включения, исключения и ограничения. Фазы проекта. Этапирование. Точки принятия решения (kill-points). Задачи и субпродукты. Иерархическая структура работ. Управление рисками. Фандрейзинг в области науки и образования. Основы бюджетирования проектов