МИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Алтайский государственный университет»

Физика наноструктур
рабочая программа дисциплины

Закреплена за кафедройКафедра общей и экспериментальной физики
Направление подготовки03.03.02. Физика
Форма обученияОчная
Общая трудоемкость5 ЗЕТ
Учебный план03_03_02_Ф-2-2020
Часов по учебному плану 180
в том числе:
аудиторные занятия 72
самостоятельная работа 81
контроль 27
Виды контроля по семестрам
экзамены: 7

Распределение часов по семестрам

Курс (семестр) 4 (7) Итого
Недель 19
Вид занятий УПРПДУПРПД
Лекции 24 24 24 24
Лабораторные 24 24 24 24
Практические 24 24 24 24
Сам. работа 81 81 81 81
Часы на контроль 27 27 27 27
Итого 180 180 180 180

Программу составил(и):
д-р физ.-мат. наук, доцент, С.В. Макаров

Рецензент(ы):
канд. физ.-мат. наук, доцент, Д.Д. Рудер

Рабочая программа дисциплины
Физика наноструктур

разработана в соответствии с ФГОС:
Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования по направлению подготовки 03.03.02 ФИЗИКА (уровень бакалавриата) (приказ Минобрнауки России от 07.08.2014г. №937)

составлена на основании учебного плана:
03.03.02 Физика
утвержденного учёным советом вуза от 30.06.2020 протокол № 6.

Рабочая программа одобрена на заседании кафедры
Кафедра общей и экспериментальной физики

Протокол от 15.06.2020 г. № 11
Срок действия программы: 2020-2021 уч. г.

Заведующий кафедрой
д-р физ.-мат. наук, профессор Плотников Владимир Александрович

Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году

Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2020-2021 учебном году на заседании кафедры

Кафедра общей и экспериментальной физики

Протокол от 15.06.2020 г. № 11
Заведующий кафедрой д-р физ.-мат. наук, профессор Плотников Владимир Александрович

1. Цели освоения дисциплины

1.1.Сформировать у студентов общие физические принципы, которые могут быть положены в основу создания новых наноматериалов, на базе основ физики конденсированного состояния, квантовой физики, физических основ воздействия лазерного излучения на вещество с различными физическими свойствами

2. Место дисциплины в структуре ООП

Цикл (раздел) ООП: Б1.В.ДВ.05

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ПК-1: способностью использовать специализированные знания в области физики для освоения профильных физических дисциплин
ПК-2: способностью проводить научные исследования в избранной области экспериментальных и (или) теоретических физических исследований с помощью современной приборной базы (в том числе сложного физического оборудования) и информационных технологий с учетом отечественного и зарубежного опыта
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
3.1.Знать:
3.1.1.основные понятия, использующиеся в этой области, знать экспериментальные методы исследования наноструктур, простейшие примеры теоретических расчетов, включая численные
3.2.Уметь:
3.2.1.ориентироваться в экспериментах по физике наноструктур и извлекать физическую информацию путем анализа экспериментальных данных, интерпретировать экспериментальные данные на основе физических свойств в исследуемых объектах, применять компьютерную технику для моделирования физических свойств объектов, выявлять физические свойства объектов, перспективных для практического применения.
3.3.Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
3.3.1.способность свободно владеть фундаментальными разделами физики наноструктур, необходимыми для решения научно-исследовательских задач самостоятельно изучать и понимать специальную (отраслевую) научную и методическую литературу, связанную с проблемами физики наноструктур

4. Структура и содержание дисциплины

Код занятия Наименование разделов и тем Вид занятия Семестр Часов Компетенции Литература
Раздел 1. Введение
1.1. 1. Тенденции и основные открытия в современной нанотехнологии . Закон Мура. 2. Ограничения и возможности нанолитографии. 3. Основные устройства для анализа с нанометровым пространственным разрешением. 4. Принципиальные особенности низкоразмерных систем Лекции 7 2 ПК-1 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.3
1.2. 1. Тенденции и основные открытия в современной нанотехнологии . Закон Мура. 2. Ограничения и возможности нанолитографии. 3. Основные устройства для анализа с нанометровым пространственным разрешением. 4. Принципиальные особенности низкоразмерных систем Практические 7 2 ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.3
1.3. Лабораторные 7 4 ПК-1, ПК-2 Л3.1, Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.3
1.4. 1. Тенденции и основные открытия в современной нанотехнологии . Закон Мура. 2. Ограничения и возможности нанолитографии. 3. Основные устройства для анализа с нанометровым пространственным разрешением. 4. Принципиальные особенности низкоразмерных систем Сам. работа 7 16 ПК-1, ПК-2 Л3.1, Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.3
Раздел 2. Низкоразмерные системы и наноструктуры
2.1. 1.1. Инверсионные слои. 1.2. Гетероструктуры. 1.3. Квантовые ямы и сверхрешетки. Связанные квантовые ямы. 1.4. Квантовые провода. 1.5. Квантовые точки: спектроскопия и приложения. Лекции 7 2 ПК-1 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.3
2.2. Лабораторные 7 2 ПК-1, ПК-2 Л3.1, Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.3
2.3. 1.1. Инверсионные слои. 1.2. Гетероструктуры. 1.3. Квантовые ямы и сверхрешетки. Связанные квантовые ямы. 1.4. Квантовые провода. 1.5. Квантовые точки: спектроскопия и приложения. Практические 7 2 ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.3
2.4. 1.1. Инверсионные слои. 1.2. Гетероструктуры. 1.3. Квантовые ямы и сверхрешетки. Связанные квантовые ямы. 1.4. Квантовые провода. 1.5. Квантовые точки: спектроскопия и приложения. Сам. работа 7 16 ПК-1, ПК-2 Л3.1, Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.3
Раздел 3. Двумерные электронные и электрон-дырочные системы
3.1. 2.1. Основные свойства двумерного электронного газа. 2.2. Сильно коррелированные низкоразмерные электронные системы. Теория ферми-жидкости Ландау. Латинжеровская жидкость. 2.3. Вигнеровский кристалл. 2.4. Переход Мотта-Хаббарда. 2.5. Фазовые переходы в системе электронов и дырок в полупроводниковых наноструктурах. Модель экситонных фаз. 2.6. Бозе-конденсация и сверхтекучесть экситонов и магнитоэкситонов в наноструктурах: теория, эксперименты и проблемы. 2.7. Эффекты увлечения Лекции 7 4 ПК-1 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.3
3.2. 2.1. Основные свойства двумерного электронного газа. 2.2. Сильно коррелированные низкоразмерные электронные системы. Теория ферми-жидкости Ландау. Латинжеровская жидкость. 2.3. Вигнеровский кристалл. 2.4. Переход Мотта-Хаббарда. 2.5. Фазовые переходы в системе электронов и дырок в полупроводниковых наноструктурах. Модель экситонных фаз. 2.6. Бозе-конденсация и сверхтекучесть экситонов и магнитоэкситонов в наноструктурах: теория, эксперименты и проблемы. 2.7. Эффекты увлечения Практические 7 2 ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.3
3.3. 2.1. Основные свойства двумерного электронного газа. 2.2. Сильно коррелированные низкоразмерные электронные системы. Теория ферми-жидкости Ландау. Латинжеровская жидкость. 2.3. Вигнеровский кристалл. 2.4. Переход Мотта-Хаббарда. 2.5. Фазовые переходы в системе электронов и дырок в полупроводниковых наноструктурах. Модель экситонных фаз. 2.6. Бозе-конденсация и сверхтекучесть экситонов и магнитоэкситонов в наноструктурах: теория, эксперименты и проблемы. 2.7. Эффекты увлечения Сам. работа 7 16 ПК-1, ПК-2 Л3.1, Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.3
3.4. Лабораторные 7 2 ПК-1, ПК-2 Л3.1, Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.3
Раздел 4. Теория низкоразмерных разупорядоченных систем
4.1. 3.1. Источники случайного поля в кристалле: примеси, шероховатость поверхности раздела, дефекты кристалла и т.п. 3.2. Делокализованные и локализованные состояния в примесном кристалле. 3.3. Пороги подвижности в трехмерных неупорядоченных системах. 3.4. Правило Иоффе-Регеля. 3.5. “Примесный” переход Хаббарда. 3.6. О минимуме металлической проводимости. 3.7. Локализация Андерсона. 3.8.1. Модель Андерсона. Модель Лифшица. 3.8.2. Критерии локализации. 3.8.3. Самоусредняющиеся величины. 3.8.4. Квантовая перколяция. 3.8.5. Локализация в одномерных системах. 3.8.6. Слабая локализация. Роль интерференции путей с обращенным временем. 3.8.7. Универсальная добавка к друдевской проводимости в двумерной электронной системе. 3.8.8. Отрицательное магнитосопротивление. 3.8.9. Нерешенные проблемы. Роль взаимодействия носителей. Электронные корреляции и переход металл-диэлектрик в двумерной электронной системе Лекции 7 6 ПК-1 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.3
4.2. Практические 7 4 ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.3
4.3. Лабораторные 7 4 ПК-1, ПК-2 Л3.1, Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.3
Раздел 5. Мезоскопические явления. Фазовая когерентность
5.1. Мезоскопические явления. Фазовая когерентность Лекции 7 2 ПК-1 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.3
5.2. Мезоскопические явления. Фазовая когерентность Практические 7 4 ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.3
5.3. Лабораторные 7 4 ПК-1, ПК-2 Л3.1, Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.3
5.4. Мезоскопические явления. Фазовая когерентность Сам. работа 7 16 ПК-1, ПК-2 Л3.1, Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.3
Раздел 6. Квантовый эффект Холла
6.1. Эффект Холла в полупроводниках. Выражение для холловского сопротивления. 5.2. Целочисленный квантовый эффекты Холла. 5.2.1.Основные экспериментальные закономерности целочисленного квантового эффекта Холла. 5.2.2.Продольная и поперечная проводимость и сопротивление. 5.2.3. Диск Корбино 5.2.4. Спектр и плотность состояний двумерного электронного газа в сильных магнитных полях. Кратность вырождения. Заполнение уровня Ландау. 5.2.5. Случайное поле примесей. 5.2.6. Движение электрона в скрещенных электрическом и магнитном поле. 5.2.7. Дрейфовое приближение в сильных магнитных полях и квантование холловской проводимости. 5.2.8. Краевые состояния. Перколяция. 5.2.9. Квантовый эффект Холла и топологические инварианты 5.2.10. Эффект Бома – Ааронова. 5.2.11. Калибровочная инвариантность и квантование холловской проводимости. 5.2.12. Квантование холловского сопротивления и эталон сопротивления. 5.2.13.Квантование холловского сопротивления и постоянная тонкой структуры. 5.2.14. Квантовый эффект Холла в графене. 5.3. Дробный квантовый эффект Холла. 5.3.1. Основные экспериментальные закономерности дробного квантового эффекта Холла. 5.3.2.Теория Лафлина. Несжимаемые квантовые жидкости. 5.3.2.3. Свойства вариационной функции Лафлина. 5.3.2.4. Аналогия волновой функции Лафлина и двумерной электродинамики (зарядов с логарифмическим взаимодействием). Квазичастицы – квазиэлектроны и квазидырки. 5.3.2.5. Дробный заряд квазичастиц. Доказательство Лафлина по аналогии с двумерной электродинамикой. Доказательство Шриффера с использованием эффекта Бома-Ааронова. 5.3.3. Экспериментальное доказательство дробного заряда квазичастиц по спектру шумов. 5.3.4. Дробная статистика квазичастиц. 5.3.5. Композитные фермионы – новый тип квазичастиц. Аналогия целочисленного и дробного квантовых эффектов Холла. Калибровочные поля. Теория типа Черна-Саймонса. 5.4. Композитные фермионы при дробных заполнениях уровня Ландау с четными знаменателями. 5.4.1. Поверхность Ферми для композитных фермионов. 5.4.2. Экспериментальные проявления композитных фермионов: магнитная фокусировка и резонансное поглощение ультразвука в системе антиточек. 5.4.5. Двухслойные системы композитных фермионов. Спаривание композитных фермионов. Сверхтекучесть и эффекты увлечения. Экспериментальные проявления. 5.4.6. Новые загадки. Лекции 7 8 ПК-1 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.3
6.2. Эффект Холла в полупроводниках. Выражение для холловского сопротивления. 5.2. Целочисленный квантовый эффекты Холла. 5.2.1.Основные экспериментальные закономерности целочисленного квантового эффекта Холла. 5.2.2.Продольная и поперечная проводимость и сопротивление. 5.2.3. Диск Корбино 5.2.4. Спектр и плотность состояний двумерного электронного газа в сильных магнитных полях. Кратность вырождения. Заполнение уровня Ландау. 5.2.5. Случайное поле примесей. 5.2.6. Движение электрона в скрещенных электрическом и магнитном поле. 5.2.7. Дрейфовое приближение в сильных магнитных полях и квантование холловской проводимости. 5.2.8. Краевые состояния. Перколяция. 5.2.9. Квантовый эффект Холла и топологические инварианты 5.2.10. Эффект Бома – Ааронова. 5.2.11. Калибровочная инвариантность и квантование холловской проводимости. 5.2.12. Квантование холловского сопротивления и эталон сопротивления. 5.2.13.Квантование холловского сопротивления и постоянная тонкой структуры. 5.2.14. Квантовый эффект Холла в графене. 5.3. Дробный квантовый эффект Холла. 5.3.1. Основные экспериментальные закономерности дробного квантового эффекта Холла. 5.3.2.Теория Лафлина. Несжимаемые квантовые жидкости. 5.3.2.3. Свойства вариационной функции Лафлина. 5.3.2.4. Аналогия волновой функции Лафлина и двумерной электродинамики (зарядов с логарифмическим взаимодействием). Квазичастицы – квазиэлектроны и квазидырки. 5.3.2.5. Дробный заряд квазичастиц. Доказательство Лафлина по аналогии с двумерной электродинамикой. Доказательство Шриффера с использованием эффекта Бома-Ааронова. 5.3.3. Экспериментальное доказательство дробного заряда квазичастиц по спектру шумов. 5.3.4. Дробная статистика квазичастиц. 5.3.5. Композитные фермионы – новый тип квазичастиц. Аналогия целочисленного и дробного квантовых эффектов Холла. Калибровочные поля. Теория типа Черна-Саймонса. 5.4. Композитные фермионы при дробных заполнениях уровня Ландау с четными знаменателями. 5.4.1. Поверхность Ферми для композитных фермионов. 5.4.2. Экспериментальные проявления композитных фермионов: магнитная фокусировка и резонансное поглощение ультразвука в системе антиточек. 5.4.5. Двухслойные системы композитных фермионов. Спаривание композитных фермионов. Сверхтекучесть и эффекты увлечения. Экспериментальные проявления. 5.4.6. Новые загадки. Практические 7 10 ПК-2 Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.3
6.3. Лабораторные 7 8 ПК-1, ПК-2 Л3.1, Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.3
6.4. Эффект Холла в полупроводниках. Выражение для холловского сопротивления. 5.2. Целочисленный квантовый эффекты Холла. 5.2.1.Основные экспериментальные закономерности целочисленного квантового эффекта Холла. 5.2.2.Продольная и поперечная проводимость и сопротивление. 5.2.3. Диск Корбино 5.2.4. Спектр и плотность состояний двумерного электронного газа в сильных магнитных полях. Кратность вырождения. Заполнение уровня Ландау. 5.2.5. Случайное поле примесей. 5.2.6. Движение электрона в скрещенных электрическом и магнитном поле. 5.2.7. Дрейфовое приближение в сильных магнитных полях и квантование холловской проводимости. 5.2.8. Краевые состояния. Перколяция. 5.2.9. Квантовый эффект Холла и топологические инварианты 5.2.10. Эффект Бома – Ааронова. 5.2.11. Калибровочная инвариантность и квантование холловской проводимости. 5.2.12. Квантование холловского сопротивления и эталон сопротивления. 5.2.13.Квантование холловского сопротивления и постоянная тонкой структуры. 5.2.14. Квантовый эффект Холла в графене. 5.3. Дробный квантовый эффект Холла. 5.3.1. Основные экспериментальные закономерности дробного квантового эффекта Холла. 5.3.2.Теория Лафлина. Несжимаемые квантовые жидкости. 5.3.2.3. Свойства вариационной функции Лафлина. 5.3.2.4. Аналогия волновой функции Лафлина и двумерной электродинамики (зарядов с логарифмическим взаимодействием). Квазичастицы – квазиэлектроны и квазидырки. 5.3.2.5. Дробный заряд квазичастиц. Доказательство Лафлина по аналогии с двумерной электродинамикой. Доказательство Шриффера с использованием эффекта Бома-Ааронова. 5.3.3. Экспериментальное доказательство дробного заряда квазичастиц по спектру шумов. 5.3.4. Дробная статистика квазичастиц. 5.3.5. Композитные фермионы – новый тип квазичастиц. Аналогия целочисленного и дробного квантовых эффектов Холла. Калибровочные поля. Теория типа Черна-Саймонса. 5.4. Композитные фермионы при дробных заполнениях уровня Ландау с четными знаменателями. 5.4.1. Поверхность Ферми для композитных фермионов. 5.4.2. Экспериментальные проявления композитных фермионов: магнитная фокусировка и резонансное поглощение ультразвука в системе антиточек. 5.4.5. Двухслойные системы композитных фермионов. Спаривание композитных фермионов. Сверхтекучесть и эффекты увлечения. Экспериментальные проявления. 5.4.6. Новые загадки. Сам. работа 7 17 ПК-1, ПК-2 Л3.1, Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л1.2, Л2.3

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания
1. Силы связи в твердых телах
Электронная структура атомов. Химическая связь и валентность. Типы сил связи в конденсированном состоянии: ван-дер-ваальсова связь, ионная связь, ковалентная связь, металлическая связь.
Химическая связь и ближний порядок. Структура вещества с ненаправленным взаимодействием. Примеры кристаллических структур, отвечающих плотным упаковкам шаров: простая кубическая, ОЦК, ГЦК, ГПУ, структура типа CsCl, типа NaCl, структура типа перовскита CaTiO3.
Основные свойства ковалентной связи. Структура веществ с ковалентными связями. Структура веществ типа селена. Гибридизация атомных орбиталей в молекулах и кристаллах. Структура типа алмаза и графита.
2. Симметрия твердых тел
Кристаллические и аморфные твердые тела. Трансляционная инвариантность. Базис и кристаллическая структура. Элементарная ячейка. Ячейка Вигнера – Зейтца. Решетка Браве. Обозначения узлов, направлений и плоскостей в кристалле. Обратная решетка, ее свойства. Зона Бриллюэна.
Элементы симметрии кристаллов: повороты, отражения, инверсия, инверсионные повороты, трансляции. Операции (преобразования) симметрии.
Элементы теории групп, группы симметрии. Возможные порядки поворотных осей в кристалле. Пространственные и точечные группы (кристаллические классы). Классификация решеток Браве.
3. Дефекты в твердых телах
Точечные дефекты, их образование и диффузия. Вакансии и межузельные атомы. Дефекты Френкеля и Шоттки.
Линейные дефекты. Краевые и винтовые дислокации. Роль дислокаций в пластической деформации.
4. Дифракция в кристаллах
Распространение волн в кристаллах. Дифракция рентгеновских лучей, нейтронов и электронов в кристалле. Упругое и неупругое рассеяние, их особенности.
Брэгговские отражения. Атомный и структурный факторы. Дифракция в аморфных веществах.
5. Колебания решетки
Колебания кристаллической решетки. Уравнения движения атомов. Простая и сложная одномерные цепочки атомов. Закон дисперсии упругих волн. Акустические и оптические колебания. Квантование колебаний. Фононы. Электрон-фононное взаимодействие.
6. Тепловые свойства твердых тел
Теплоемкость твердых тел. Решеточная теплоемкость. Электронная теплоемкость. Температурная зависимость решеточной и электронной теплоемкости.
Классическая теория теплоемкости. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы в классической физике. Границы справедливости классической теории.
Квантовая теория теплоемкости по Эйнштейну и Дебаю. Предельные случаи высоких и низких температур. Температура Дебая.
Тепловое расширение твердых тел. Его физическое происхождение. Ангармонические колебания.
Теплопроводность решеточная и электронная. Закон Видемана – Франца для электронной теплоемкости и теплопроводности.
7. Электронные свойства твердых тел
Электронные свойства твердых тел: основные экспериментальные факты. Проводимость, эффект Холла, термоЭДС, фотопроводимость, оптическое поглощение. Трудности объяснения этих фактов на основе классической теории Друде.
Основные приближения зонной теории. Граничные условия Борна – Кармана. Теорема Блоха. Блоховские функции. Квазиимпульс. Зоны Бриллюэна. Энергетические зоны.
Брэгговское отражение электронов при движении по кристаллу. Полосатый спектр энергии.
Приближение сильносвязанных электронов. Связь ширины разрешенной зоны с перекрытием волновых функций атомов. Закон дисперсии. Тензор обратных эффективных масс.
Приближение почти свободных электронов. Брэгговские отражения электронов.
Заполнение энергетических зон электронами. Поверхность Ферми. Плотность состояний. Металлы, диэлектрики и полупроводники. Полуметаллы.
8. Магнитные свойства твердых тел
Намагниченность и восприимчивость. Диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики. Законы Кюри и Кюри – Вейсса. Парамагнетизм и диамагнетизм электронов проводимости.
Природа ферромагнетизма. Фазовый переход в ферромагнитное состояние. Роль обменного взаимодействия. Точка Кюри и восприимчивость ферромагнетика.
Ферромагнитные домены. Причины появления доменов. Доменные границы (Блоха, Нееля).
Антиферромагнетики. Магнитная структура. Точка Нееля. Восприимчивость антиферромагнетиков. Ферримагнетики. Магнитная структура ферримагнетиков.
Спиновые волны, магноны.
Движение магнитного момента в постоянном и переменном магнитных полях. Электронный парамагнитный резонанс. Ядерный магнитный резонанс.
9. Оптические и магнитооптические свойства твердых тел
Комплексная диэлектрическая проницаемость и оптические постоянные. Коэффициенты поглощения и отражения. Соотношения Крамерса—Кронига.
Поглощения света в полупроводниках (межзонное, примесное поглощение, поглощение свободными носителями, решеткой). Определение основных характеристик полупроводника из оптических исследований.
Магнитооптические эффекты (эффекты Фарадея, Фохта и Керра).
Проникновение высокочастотного поля в проводник. Нормальный и аномальный скин-эффекты. Толщина скин-слоя.
10. Сверхпроводимость
Сверхпроводимость. Критическая температура. Высокотемпературные сверхпроводники. Эффект Мейснера. Критическое поле и критический ток.
Сверхпроводники первого и второго рода. Их магнитные свойства. Вихри Абрикосова. Глубина проникновения магнитного поля в образец.
Эффект Джозефсона.
Куперовское спаривание. Длина когерентности. Энергетическая щель.
5.2. Темы письменных работ (эссе, рефераты, курсовые работы и др.)
Примерные темы рефератов.
1. Рефераты, в которых представлено описание технологии получения,
физических, физико-химических свойств, практического применения
какой-либо конкретной наноструктуры.
2. Размерное квантование в наносистемах.
3. Свойства двумерного электронного газа.
4. Баллистический перенос в квантовых нитях.
5. Электронные свойства металлических кластеров.
6. Квантовый эффект Холла.
7. Химическая связь в молекулярных металлокластерах.
8. Фуллерены, их физические, физико-химические свойства.
9. Нанотрубки, их физические, физико-химические свойства.
10. Физические и физико-химические свойства графена.
11. Нанотрубки как контейнеры для хранения водорода.
12. Полупроводниковая наноэлектроника
13. Наноструктуры в кристаллах.
14. Биологические нанодвигатели.
15. Протонный перенос и его роль в биологии
5.3. Фонд оценочных средств
см. приложение (ФОС)
Приложения

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература
6.1.1. Основная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л1.1 Кузнецов Н.Т., Новоторцев В.М., Жабрев В.А., Марголин В.И. Основы нанотехнологии [Электронный ресурс]: учебник М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014 http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=362876
Л1.2 Гусев А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии [Электронный ресурс]: учебное пособие М.: Физматлит, 2009 https://e.lanbook.com/book/2173
6.1.2. Дополнительная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л2.1 Епифанов И.Г. Физика твердого тела [Электронный ресурс] : учебное пособие СПб.:Лань, 2011 https://e.lanbook.com/reader/book/2023/#2
Л2.2 Абрамчук Н.С., Авдошенко Н.С., Баранов А.Н. Нанотехнологии [Электронный ресурс]: учебное пособие М.: Физматлит, 2009 https://e.lanbook.com/book/2664
Л2.3 Рамбиди Н.Г., Берёзкин А.В. Физические и химические основы нанотехнологий [Электронный ресурс]: учебное пособие М.: Физматлит, 2009 https://e.lanbook.com/book/2291
6.1.3. Дополнительные источники
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л3.1 С.В. Макаров, В.А. Плотников Физика наносистем. Лабораторный практикум.: учеб. метод. пособ. АлтГУ, 2007
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
Название Эл. адрес
Э1 Интернет-портал "Университетская библиотека онлайн" http://biblioclub.ru
Э2 ЭБС "Лань" http://e.lanbook.com
Э3 ЭБС "Юрайт" http://www.biblio-online.ru
Э4 ЭИОС АлтГУ Moodle https://portal.edu.asu.ru/course/view.php?id=6454
6.3. Перечень программного обеспечения
Microsoft Excel (Microsoft)
OriginLab Origin Pro 8.0 (OriginLab)
MatLAB 7 (MathWorks)
MathCAD 14/15 (Parametric Technology Corporation)
Mathematica 4.0 (Wolfram Research, Inc www.wolfram.com.)
Microsoft Windows
7-Zip
AcrobatReader
6.4. Перечень информационных справочных систем
www.gpntb.ru/ Государственная публичная научно-техническая библиотека.
www.nlr.ru/ Российская национальная библиотека.
www.nns.ru/ Национальная электронная библиотека.
www.rsl.ru/ Российская государственная библиотека.
http://www.biblioclub.ru/ интернет-портал «Университетская библиотека онлайн»
www.tests.specialist.ru/ Центр компьютерного обучения МГТУ им. Н.Э.Баумана.
www.intuit.ru/ Образовательный сайт

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Аудитория Назначение Оборудование
Учебная аудитория для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска, мультимедийное оборудование стационарное или переносное)
Помещение для самостоятельной работы помещение для самостоятельной работы обучающихся Компьютеры, ноутбуки с подключением к информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», доступом в электронную информационно-образовательную среду АлтГУ
002К лаборатория физического материаловедения - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации Учебная мебель на 10 посадочных мест; рабочее место преподавателя; доски меловые 1шт. лазер ЛТИ502; лазер ЛТН-103; лазерная установка HTS 300; микроскоп металлографический Метам РВ-23; микроскоп НЕОФОТ -32; моноблок RAMEC Gale Custom G1610/ H61M-DG3/4 Гб ОЗУ/500 Гб НЖМД; насадка для микроскопа VEC-535 цветная в/к ПЗС-матрица 1/1,8" 1700ТВ лин 1,0Iuх; ноутбук Acer TM424WXMi Cel-M(380) 1,6GHz/14,1" WXGA/512Mb/60Gb/DVD-RW/LAN/Wlan b; оптико-электронная система (сканирующий зондовый микроскоп) Солвер Некст; проектор: Epson EMP-TW10H (V11H164040); системный блок Celeron 1000/128/FDD/HDD; системный блок P IV - 1800 Celeron/ 256 Mb/60 Gb/AGP 32/CD/Net/SB/SPK; термостат; установка "Дрон-3"; блок БВЦ 97-04; блок БГА-2-97; блок БПВ2-90; блок Д3У2-91; блок питания БНН-43; блок УВЦ-2-95; вакуумный пост универсальный ВУП-5; компьютер Intel Core i3-4160 3600MHz/HDD 1Tb/DDR3 DIMM 16Gb(2x8Db); компьютер Intel Core i3-4160 3600MHz/HDD 1Tb/DDR3 DIMM 16Gb(2x8Db); компьютер Intel Pentinm G3420 3200 MHz/DDR3 DIMM 4Gb/монитор 22"LG 22MP55HQ-P; компьютер Intel Pentinm G3420 3200 MHz/DDR3 DIMM 4Gb/монитор 22"LG 22MP55HQ-P; компьютер Intel Pentium G3420 3200MHz 3Mb/DDR3 DIMM 4Gb/монитор 22"LG 22MP55HQ-P; компьютер Intel Pentium G3420 3200MHz 3Mb/DDR3 DIMM 4Gb/монитор 22"LG 22MP55HQ-P; компьютер Intel Pentium G3420 3200MHz3Mb/DDR3 DIMM 4Gb/монитор 22"LG 22MP55HQ-P; микрокомпьютер Tandy 1000HX; монитор 15" RoverScan 115GS 0.28 TCO95; монитор 15" Samsung 550 S.28; монитор 17" Philips TFT; ноутбук ASUS BU401LG 14"HD,Ci7-4500U, 8192Mb,1Tb,GT730M-2Gb,WiFi, BT, Cam, W8Pro; ноутбук Asus K50IN (2,2GHz/4Gb/320Gb/DVD-RW/Bluetooth/факс-модем/веб камера; преобразователь акустической эмиссии; прибор АМА-0,2ф1; принтер HP LJ 1150; самописец 62201; система магнетронного напыления МАГ-2000; системный блок Celeron 733 INTEL; системный блок P - IV 3000MHz/Плата ЛА-2USB/АЦП ЛА-н150-14PCI; сканер HP SJ 6300; сканер ч/б; спектрофонометр 6ф-20; усилитель напряжения сигналов преобразователей акустической эмиссии; учебные наглядные пособия: "Лабораторные работы по физическому материаловедению"; "Специальный физический практикум по сканирующей зондовой микроскопии"" "Специальный физический практикум. Акустическая эмиссия в физике конденсированного состояния"
003К лаборатория физики материалов и сплавов, контроля качества материалов и конструкций - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации Учебная мебель на 5 посадочных мест; рабочее место преподавателя; доски меловые 1шт. Блок БАА 2-95; Блок БГА-94; Блок БПА2-97; Блок БПС-591; Блок БСА2-95; Блок БТЭ2-90; Блок БУМ 2-90; Блок БУМ2-94; Блок БУП2-93; Блок БУС2-97; Блок БУЦ 2-96; Блок БУЦ2-90; Блок ВРТ-2000; блок питания БНН-151; вакуумметр; весы аналитические типа Метлер; вольтметр В7-16А; генератор Г6-27; генератор ИЛГН-705; генератор ИЛГН-705; датчик КВ-11; датчик КД-39; датчик КД-39; датчик КД-39 (8 шт.); датчик КД10/01 (4 шт.); датчик КД35 (5 шт.); датчик КО 32/01 (4 шт.); датчик КО45 (4 ш.); датчик колебаний КВ-11/01 (2 шт.); датчик колебаний КР-45/01; динамометр ДОС; динамометр ДОС-01; динамометр ДОС-03; динамометр ДОС-05; дозиметр "Квант 303И"; измеритель И2-23; измеритель ИМП-2; измеритель Ш1-1; источник питания УИП-1; комплект тензометров; латр; машина шлифовальная ПШ-1мц; нановольтметр 233; насос 2НВР-5 Дм; осциллограф С1-70; очки для газосварщика Ультравижин панорамные 9301; потенциометр КСП-4 (4 шт.); прибор ВУП-4 (2 шт.); прибор КСП -4; регулятор постоянного напряжения "Statro (2 шт.); самописец Н307-1; сосуд Дьюара; стабилизатор 4205 (3 шт.); твердомер Бринель ИТ 5010; тензоусилитель; тензоусилитель "Топаз-3-01"; термошкаф ВСУ 100 с подвеской; тиски; усилитель У2-8 (3 шт.); холодильник "Юрюзань"; цифропечатающее устройство Ф5033К; учебные наглядные пособия: "Рентгеноструктурные методы исследования в физике конденсированного состояния"; "Статистический анализ микроструктуры поверхности сканирующим зондовым микроскопом"; "Компьютерная обработка данных рентгеновской дифрактометрии"
001вК склад экспериментальной мастерской - помещение для хранения и профилактического обслуживания учебного оборудования Акустический прибор 01021; виброизмеритель 00032; вольтметр Q1202 Э-500; вольтметр универсальный В7-34А; камера ВФУ -1; компьютер Турбо 86М; масспектрометр МРС -1; осциллограф ЕО -213- 2 ед.; осциллограф С1-91; осциллограф С7-19; программатор С-815; самописец 02060 – 2 ед.; стабилизатор 3218; терц-октавный фильтр 01023; шкаф вытяжной; шумомер 00026; анализатор АС-817; блок 23 Г-51; блок питания "Статрон" – 2 ед.; блок питания Ф 5075; вакуумный агрегат; весы; вольтметр VM -70; вольтметр В7-15; вольтметр В7-16; вольтметр ВУ-15; генератор Г-5-6А; генератор Г4-76А; генератор Г4-79; генератор Г5-48; датчик колебаний КВ -11/01; датчик колебаний КР -45/01; делитель Ф5093; измеритель ИМП -2; измеритель параметров Л2-12; интерферометр ИТ 51-30; источник "Агат" – 3 ед.; источник питания; источник питания 3222; источник питания ЭСВ -4; лабораторная установка для настройки газовых лазеров; лазер ЛГИ -21; М-кальк-р МК-44; М-калькул-р "Электроника"; магазин сопротивления Р4075; магазин сопротивления Р4077; микроскоп МБС -9; модулятор МДЕ; монохроматор СДМС -97; мост переменного тока Р5066; набор цветных стекол; насос вакумный; насос вакуумный ВН-01; осциллограф С1-31; осциллограф С1-67; осциллограф С1-70; осциллограф С1-81; осциллоскоп ЕО -174В – 2 ед.; пентакта L-100; пирометр "Промень"; пистонфон 05001; преобразователь В9-1; прибор УЗДН -2Т; скамья оптическая СО 1м; спектограф ДФС -452; спектограф ИСП -51; стабилизатор 1202; стабилизатор 3217 – 4 ед.; стабилизатор 3218; стабилизатор 3222 – 3 ед.; станок токарный ТВ-4; усилитель мощности ЛВ -103 – 4 ед.; усилитель У5-9; центрифуга ВЛ-15; частотомер Ч3-54А; шкаф металлический; эл.двигатель; электродинамический калибратор 11032

8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины

По подготовке к практическим занятиям:
1. Выяснять, не стесняясь, у преподавателя непонятные места при подготовке к занятию;
2. Изучение темы практического занятия по дополнительной учебной и научной литературе, статьям, рекомендованных преподавателем;
3. Краткое конспектирование данной литературы.
По организации самостоятельной работы:
1. Познавательная деятельность во время основных аудиторных занятий;
2. Самостоятельная работа в компьютерных классах под контролем преподавателя в форме плановых консультаций;
3. Внеаудиторная самостоятельная работа студентов по выполнению домашних заданий учебного и творческого характера (в том числе с электронными ресурсами);
4. Самостоятельное овладение студентами конкретных учебных модулей,
предложенных для самостоятельного изучения;
5. Самостоятельная работа студентов по поиску материала, который может быть использован для написания рефератов, курсовых и квалификационных работ;
6. Учебно-исследовательская работа;
7. Научно-исследовательская работа.