А.К. Даулетбекова Астана, ЕНУ им.Л.Н. Гумилева
ВНЕДРЕНИЕ НАНОТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ:
ИЗ ОПЫТА ПОДГОТОВКИ БАКАЛАВРОВ, МАГИСТРОВ И ДОКТОРОВ (PhD)
Исследовательские работы последних 10-15 лет открыли важную роль нанотехнологий в различных областях науки и техники. Произошел новый виток научно-технической революции, поскольку нанотехнологический подход означает целенаправленное регулирование свойств объектов на молекулярном уровне, что не было реализуемо еще несколько лет назад.
Управляя размерами и формой наноструктур можно в определенных рамках придавать таким наноматериалам совершенно новые практически выгодные свойства, резко отличающиеся от имеющихся у обычных материалов Нанотехнология–чрезвычайно сложная, профессиональная, междисциплинарная область, объединяющая химиков, физиков, материловедов, математиков, медиков, специалистов в области вычислительных методов и др.
В области наноматериалов переплелись как глубоко фундаментальные научные основы, так и прорывные аспекты практического использования человеческих знаний. Нанотехнологии являясь медисциплинарной и прибороемкой областью исследований, в отличие от обычных технологий принципиально отличаются наукоемкостью и затратность, необходимостью высокоинтеллектуальной и экспертной деятельности, и поэтому в них резко снижена вероятность легкого пути решения методом проб и ошибок, который традиционно используется во многих прикладных разработках.
Путь от лаборатории к наноиндустрии является сложным.
Стратегия развития нанотехнологтй тесным образом связана с развитием системы подготовки и целенаправленного воспроизводства высококвалифицированных кадров нового поколения, способных решить любые поставленные задачи, а также выработать новые подходы.
Осуществление этой генеральной линии идет по нескольким направлениям, это подготовка специалистов-бакалавров, магистров, докторов PhD за рубежом в рамках программы «Болашак», переподготовка научных и научно- педагогических кадров по программе научных стажировок «Болашак», открытие университета нового типа - Назарбаев университета.
Программа «Болашак»- научная стажировка
Являясь одним из первых выпускников программы «Болашак» по программе научных стажировок, и пройдя ее по специальности
«Нанотехнология» в корпорации JEOL Ltd. Японии, могу с уверенностью сказать, что вклад этой программы в переподготовке и поднятии уровня научно-педагогических кадров значительный.
В современном мире уровень научных исследований напрямую связан с тем оборудованием, которое использует ученый-экспериментатор и здесь можно отметить продукцию японской фирмы JEOL Ltd. – мирового лидера в производстве просвечивающих и сканирующих электронных микроскопов, ЯМР -, ЭПР-, Оже-спектрометров. Наше обучение и участие в семинарах на заводах JEOL позволило нам познакомиться со всем спектром продукции JEOL и оценить их возможности. Заводы отличаются своей высокой организацией производства, совмещением исследовательских разработок с их быстрым внедрением в производство. Фирма JEOL сотрудничает с Токийским университетом, там есть специальная лаборатория полностью оборудованная JEOL. В этой лаборатории научные сотрудники и студенты - дипломники, работают на самом современном оборудовании. Знакомство с Токийским университетом, Токийским технологическим институтом, университетом Тойо, Киотским университетом дало нам как преподавателям возможность поднять свой уровень и применить в дальнейшем полученные знания в учебном процессе. Участие в работе различных семинаров: научный семинар по био- и нанотехнологиям профессора Маекавы (био и наноисследовательский центр при университете Тойо), семинар факультета инновационных технологий Токийского университета об исследованиях проводимых на факультете. выставка «Нано-Тех-2009», семинар «Microwave Plasma Enhansed CVD Technology for High Quality Diamond Systems» фирмы Seki Technotron, семинары Иванова С.А. по современным электронно- зондовым микроскопам расширили наши представления о возможностях нанотехнологий: создание биомоторов, алмазных нанопленок, применение углеродных нанотрубок.
Рис. 1 - Токийский университет. Большой просвечивающий электронный микроскоп.
Рис. 2 - На заводе JEOL в Ямагате
Опыт внедрения основ нанотехнологического образования
Сейчас мы стоим перед необходимостью внедрения системы нанотехнологического образования в классическом университете. С этой целью необходимо вовлекать студентов в научную работу с младших курсов, прикрепляя к каждому индивидуального куратора (это может быть магистр, докторант). Важным критерием научной работы студента, магиста и докторанта являются научные публикации и участие в работе научных конференций, школ различного уровня.
Одним из первых шагов по внедрению нанотехнологического образования является включение элементов нанотехнологического образования в изучаемые курсы. Для изучения основ наноматериалов и нанотехнологий, в курсе дисциплины «Физика конденсированного состояния» включены соответствующие разделы. Разработанные и изданные авторским коллективом Даулетбекова А.К., Акилбеков А.Т., Здоровец М.В., Абдрахметова А.А., Абуова Ф.У. учебные пособия «Физика конденсированного состояния» и «Конденсирленген күй физикасы» также включают в себя главу «Наноматериалы». Разработан курс по выбору для докторантов «Наноразмерные дефекты»
Важным элементом учебного процесса для студентов физиков являются лабораторные практикумы. Выполнение небольших экспериментов на современном физическом оборудовании позволяет студентам развить навыки исследователя-экспериментатора. При выполнении лабораторных работ по «Физике конденсированного состояния» студенты знакомятся с работой ускорителя тяжелых ионов DC-60, оптической абсорбционной спектроскопией, электронным сканирующим микроскопом JSM-7500F,
микроиндентором, проводят дилатометрические измерения. Эта составляющая курса «Физика конденсированного состояния», также обеспечена учебными пособиями по лабораторному практикуму.
Выполнение дипломных, магистерских, докторских диссертаций проходит с использованием современного физического оборудования, и технологий. Например, кандидатская диссертация, защищенная М.В.
Здоровцом и выполненная под руководством проф. Акилбекова А.Т. и доцента Даулетбековой А.К. содержит главы, посвященные исследованию наноразмерных дефектов возникающих на поверхности облученных кристаллов. Впервые показано возникновение наноразмерных структур при импульсном электронном облучении (Рис.3).
Рис. 3 - АСМ изображение поверхности облученного кристалла LiF, импульсами электронов плотность тока 300 А/см2
Студенты специальности «Техническая физика» Мухышбаева А.
Баймурзин Т. продолжили исследования по модификации поверхности кристаллов фторида лития, облученного тяжелыми ионами на ускорителе DC-60. Возникшие на поверхности наноструктуры - хиллоки исследовались с помощью атомно-силового микроскопа JSPM 5200 (JEOL) для чего студенты были специально командированы в Физико-технический институт, Алматы.
По полученным результатам студенты участвовали в работе конференций ФКС-18 (Гродно, Белоруссия) и XV международная конференция «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибтрск, Россия). Магистр 2-го года обучения Жанузак Ж. по своим экспериментальным результатам сделал устный доклад на конференции NURER 2010 (Анкара,Турция), принимал участие в школе молодых ученых проводимых CERN, на базе Междисциплинарного научно-исследовательского комплекса в Астане (октябрь 2010). Магистр 2-го года обучения Нышанбаева И. сделала устный доклад «Накопление F2 центров в кристаллах LiF облученных тяжелыми ионами» на международной конференции «Хаос и нелинейные структуры 2010» (Караганда, Казахстан). Все это свидетельствует о международной апробации результатов получееных студентами и магистрами.
Исследовательская рабта проводимая докторантом PhD Абдрахметовой А.
также получила международное признание-они были доложены на двух
признанных международных конференциях –FM&NT -2010 (Рига, Латвия) и EURODIM-2010 (Печ, Венгрия). Опубликованы статьи в журналах имеющих импакт-факторы: Journal of Material Science, Inorganic materials, Optics and Spectroscopy.
Одним из необходимых факторов повышения качества научных исследований проводимых студентами, магистрами и докторантами, повышению научной активности, кооперации является мобильность. В этом плане проводится стажировка студентов и магистров в Томском национальном исследовательском политехническом университете (ноябрь 2010), в лаборатории импульсной спектрометрии, лазерной спектроскопии.
Докторант Абдрахметова проводила исследования на установке TLD Reader в Институте физики Тартуского университета (Тарту, Эстония), в лаборатории импульсной спектрометрии Томского национального исследовательского политехнического университета.
В заключении хотелось бы отметить, что важность рассматриваемой проблемы связана с улучшением качества подготовки научных и научно- педагогических кадров.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Ю.Д. Третьяков, Е.А. Гудилин, Б.А. Кисилева, Наноматнриалы и нанотехнологии в классическом университет: от образования к инновациям, изд. МГУ, ,2007, 157с.
2. Инновационные подходы и проектированию основных образовательных программпо направлению подготовки высшего профессионального образования «Механика и математическое моделирование, под.
Ред.Молодцова И.Д., Изд. МГУ, 2007, 88с.
ТҮЙІНДЕМЕ
Мақалада нанотехнологиялық білім берудің негіздерін еңгізу тәжірибиесі
«Конденсирленген күй физикасы» пәні бойынша дипломдық, магистерлік, докторлық диссертацияларын жазу барысында қарастырылады.
