Руководитель образовательных программ Винниченко Максим Яковлевич готов помочь разобраться в технических деталях приёма в ИФНиТ
Также вы можете посмотреть детали в презентации либо в специальном разделе приемной комиссии СПбПУ.
- изучают физическую природу свойств наноразмерных объектов и процессы, протекающие в нанометровом масштабе;
- знакомятся с основами синтеза наноматериалов и такими "инструментами нанотехнологий" как сканирующая электронная и атомно-силовая микроскопия.
- Квантовая механика
- Физика твердого тела
- Физическая кристаллография
- Физика полупроводников и полупроводниковых приборов
- Практические методы диагностики наноструктур
- Введение в нанотехнологии
- Наноплазмоника
- Оптические явления в полупроводниках
- Оптика конденсированных сред
- Физика дефектов
Направления научных исследований и разработок, которые проводятся по тематике образовательной программы:
БИОСЕНСОРЫ
Металлические наночастицы могут использоваться в высокочувствительных химических и биологических датчиках. Все дело в плазмонах – электронных колебаниях на границе наночастиц, которые многократно усиливают сигнал от исследуемого вещества. Датчики на основе плазмонов позволяют детектировать сверхмалые количества биообъектов и химических соединений, в том числе и нескольких анализируемых объектов одновременно.
Интенсивности сигнала от 1 милли Моля исследуемого вещества вблизи наночастиц (положение наночастиц выделено пунктиром)
Стекло как оптический материал используется в течение столетий и до сих пор является предметом интенсивных исследований. Например, если заменить одни положительные ионы в стекле на другие (натрий на серебро), то можно получить оптические волноводы, плоские линзы (граданы) и дифракционные решетки с плоской границей. Оптические эффекты будут достигаться за счет изменения показателя преломления в зависимости от координаты. А прикладывая к стеклу высокое электрическое поле, можно сделать аналог литографии, только без вредных для окружающей среды химических реагентов.
МАТЕРИАЛЫ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ ДЛЯ МИКРО- И НАНООПТИКИ
(а) Фотография анода-монеты и (б) отпечатка анода на поверхности стекла. Изображение монеты получено с помощью обработки стекла в сильном электрическом поле.
Лазерный диод – полупроводниковый лазер, построенный на базе диода – элемента, который пропускает ток только в одном направлении. Благодаря своей компактности, надежности и высокому КПД, лазерные диоды широко применяются в системах передачи информации, оборудовании для обработки материалов, в метрологии, полиграфии, медицине, системах оптической локации, робототехнике и других отраслях. Преимущество лазерных диодов – их малые размеры. У нас ведется разработка мощного радиационно-стойкого полупроводникового лазера, излучающего свет в узком (несколько градусов) диапазоне. Такие лазерные диоды могут использоваться для дальней связи в космическом пространстве и в качестве оптического источника энергии.
СВЕРХЯРКИЕ МОДУЛИ ОПТИЧЕСКОЙ СВЯЗИ
Лазерный диод на теплоотводе
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ МИКРОРЕЗОНАТОРЫ
Шепчущая галерея – помещение, обладающее замечательной особенностью: звук в нем хорошо распространяется вдоль стен, но гасится в центральной части. Самое знаменитое помещение с таким эффектом – собор святого Петра в Риме. В физике эффект шепчущей галереи используется, в частности, в микрорезонаторах – структурах микронного размера для усиления и фильтрации лазерного излучения. Такие резонаторы обладают очень высокой добротностью – способностью запасать энергию, и могут использоваться для сужения и стабилизации линии генерации, в качестве фильтров, в метрологии и в особо точных физических экспериментах. Кроме того, положение резонансной длины волны меняется в результате воздействия окружающей среды. Потенциально это может использоваться для детектирования органических и неорганических загрязнений воды и других жидких сред.
Собор святого Петра в Риме (слева) Резонатор с модами шепчущей галереи взаимодействует с волноводом (справа)
И это еще не все! Вот список лабораторий, в которых наши студенты проходят практику и занимаются научной работой:
Научно-образовательный центр «Физика и технология гетерогенных материалов и наногетероструктур»
Лаборатория спиновых и оптических явлений в полупроводниках Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе РАН
Центр физики наногетероструктур Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе РАН
Лаборатория инфракрасной оптоэлектроники Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе РАН
Лаборатория нанофотоники Алферовского университета
Каждый год нашим студентам читают лекции приглашенные профессора из зарубежных ВУЗов и научных организаций. Это – лекции от ведущих специалистов по самым актуальным проблемам современной физики:
- Simone Taioli, European Centre for Theoretical Studies in Nuclear Physics and Related Areas - Trento, Italy, Курс «Scattering theory in nuclear and condensed matter physics»
- Łukasz Kaczmarek, Lodz University of Technology, Poland, Курс «Advanced nanomaterials: synthesis, properties and application»
- Thomas Maurer, University of Technology of Troyes, France, Курс «Nanooptics and plasmonics»
Закончив бакалавриат, вы сможете работать
- в научных институтах (инженером, лаборантом, техником)
- в наукоемких производствах (инженером, лаборантом, техником)
- в хайтек компаниях (государственных и частных)
- в ВУЗах (ассистентом, инженером)
И конечно, многие наши студенты выбирают продолжение обучения в магистратуре. Ведь самое интересное только начинается!
Конюх Дмитрий, студент второго курса магистратуры Высшей инженерно-физической школы, ИФНиТ, СПбПУ; лаборант физико-технического института им. А.Ф. Иоффе РАН
«Я поступил в институт физики, нанотехнологий и телекоммуникаций СПбПУ на программу "Физика и технология наноструктур" (новое название с 2021 года – «Квантовые наноструктуры и материалы») в 2015 году. С первого курса меня привлекли к научно-исследовательской деятельности для исследования процесса колебаний в аморфных средах. Благодаря сильной программной базе направления, проработанным и хорошо составленным курсам лекций, практическим занятиям и семинарам, я получил большой багаж знаний, который позволил мне добиться научных результатов. По итогам своей научной деятельности я выступил на 15 конференциях, опубликовал 7 научных работ, получил Стипендию Президента РФ для студентов, стипендию за достижения в НИР СПбПУ, стал участником грантов РФФИ и РНФ. Стоит отметить сильный научно-педагогический коллектив. На первых курсах особенно запомнился курс Дмитрия Алексеевича Паршина по общей физике. На более старших курсах (3-4) запомнилось практически все - лекции, практика в ФТИ Иоффе, семинары по профильным предметам. Сейчас я продолжаю исследования по своей научной тематике в магистратуре СПбПУ и планирую поступать в аспирантуру ФТИ Иоффе. Большое спасибо преподавателям за открытие двери в науку!»
Александр Климов, студент второго курса магистратуры Высшей инженерно-физической школы, ИФНиТ, СПбПУ
«Я закончил лицей ФТШ в 2015 году. Потом учился по направлению "Физика", программа "Физика и технология наноструктур" (новое название с 2021 года – «Квантовые наноструктуры и материалы») бакалавриата Политехнического университета. В данный момент являюсь студентом международной магистратуры на направлении “Физика конденсированных сред и функциональных наноструктур”. Бакалавриат получился насыщенным, и что мне особо понравилось, крайне разносторонним. Помимо традиционных для нашего направления предметов: физика, математический анализ и аналитическая алгебра у нас были занятия по САПР в среде AutoCAD, программирование на C и C++, Matlab и Maple. Эти предметы расширяли кругозор и оказались очень полезны для дальнейшей прикладной работы в нашей области знаний. В результате уже на первых курсах я смог найти подработку, которая не мешала учебному процессу. К слову нужно сказать, что все, кто искал работу, участь в Политехе, с легкостью ее находили, с ней нередко помогали и сами преподаватели хорошим советом.
Уже к концу второго курса нас начали приглашать в различные лаборатории для проведения НИР. Я пошел в лабораторию ИК оптоэлектроники, в которой моей основной задачей было изучение гетероструктур на основе InAs. По итогам моей научной работы меня включили в исполнители федеральной целевой программы.
Сейчас я с удовольствием продолжаю заниматься своей научной работой и планирую поступать в аспирантуру. Данный бакалавриат советую всем, он не только для тех, кто хочет всю жизнь посвятить науке, он в первую очередь для тех, кто хочет себя реализовать в техническом направлении.»
Список дисциплин, ключевые оссобенности, контакты и пр. можно найти по ссылке
XXI век может по праву считаться веком электроники и телекоммуникаций. Компьютеры, смартфоны, умные гаджеты, куда ни посмотри – везде электроника. Такого темпа развития технологий электроники не было за всю историю человечества. Все, что создается сегодня, уже совсем скоро безвозвратно устареет. А что же тогда не стареет, спросите вы? Не стареют фундаментальные законы природы, они могут только дополняться и расширяться. Возникает закономерный вопрос – так как же использовать эти законы природы? На этот вопрос подробно ответит «Техническая физика», именно она рассматривает вопросы практического использования фундаментальных законов природы для разработки новых приборов и устройств, создания новых материалов и технологий их производства.
А как техническая физика связана с той самой электроникой, которая нас окружает? На этот вопрос ответ даст физическая электроника. Физическая электроника – область технической физики, занимающаяся исследованием физических явлений, составляющих основу для создания новых электронных приборов и устройств: законов движения заряженных частиц в различных средах (вакуум, газ, твердое тело), особенностей перехода электронов и ионов из одной среды в другую, взаимодействие между зарядами. Развитие техники и технологий успешно только при интенсивной теоретической и технической разработке новых путей. Задача специалистов в области физической и биомедицинской электроники – создавать и реализовывать новую электронику, такую, которая пока еще не придумана, новые подходы и методики исследований, будущие технологии инженерии материалов.
В рамках профиля «Физическая и биомедицинская электроника» направления «Техническая физика» студенты получают сильную физико-математическую подготовку, изучают электронику, устройство и технологии изготовления и исследования свойств активных материалов и взаимодействия излучений с веществом.
Ключевые особенности программы
После 2 курса студенты выбирают специализацию и могут изучать органическую химию, анатомию, цитологию, биоматериаловедение, либо специализироваться в области разработки технологий и материалов новой электроники (масс-анализа, пучковых и плазменных технологий, инженерии и исследованию свойств материалов электроники и фотоники). Дополнительные знания в области биологии дают выпускникам возможность работать на стыке физики, техники и медицины, в том числе предлагать инновационные технологии диагностики заболеваний, разрабатывать в сотрудничестве с медиками новые терапевтические методы. В то же время, базовая подготовка позволяет легко переходить к новым областям.
Изучая сущность физических явлений, студенты на практике знакомятся с принципами действия современных приборов и устройств электроники, исследуют основы плазменных технологий, методы получения новых материалов электроники и инженерии их свойств и др. Практика проводится на предприятиях и в научно – исследовательских институтах. Собственные исследования для написания выпускных работ делаются в ведущих лабораториях Политехнического университета, Физико-технического института им. А.Ф.Иоффе, Института аналитического приборостроения, ПИЯФ, Института цитологии и других ведущих научных организациях С.Петербурга.
Полученные компетенции в области физики, электроники и биологии позволяют участвовать в разработке инновационных технологий в промышленности, проектировании электронных систем, в том числе биомедицинских, разработке новых диагностических устройств, их обслуживания и эксплуатации.
Профильные дисциплины
• Физика электронных и ионных процессовПрофессии выпускников
• Инженер-исследовательПримеры тем выпускных работ
• Строение и свойства серебросодержащих углеродных нанокомпозитовНаучно-исследовательские проекты
• Наноструктуры с регулируемыми свойствами для создания новых конкурентоспособных устройств твердотельной и эмиссионной электроникиНаучные лаборатории
• НОЦ «Физика нанокомпозитных материалов»Партнеры
• Физико-технический институт РАН им. А.Ф. ИоффеОписание образовательной программы доступно по ссылке
Исследования в области полупроводниковой фотоники и наноэлектроники дают ключ к инновационному решению проблем современной физики, посвященных созданию новых приборов электроники XXI века. Спектроскопия, космические исследования, мониторинг атмосферы, системы безопасности, неинвазивная диагностика и терапия в биологии и медицине – в современном высокотехнологичном цифровом мире области применения полупроводниковых приборов не имеют границ. Наши выпускники занимаются исследованиями, моделированием, разработкой, производством и эксплуатацией полупроводниковых структур и приборов оптоэлектроники, микро- и наноэлектроники, владеют методами экспериментального и теоретического исследования физических процессов, протекающих в этих структурах и приборах.
Особое внимание в программе уделяется современным терагерцовым и инфракрасным лазерам, детекторам, модуляторам излучения на основе полупроводниковых наноструктур с квантовыми ямами и квантовыми точками. Излучение терагерцового диапазона расположено между "оптическими" и "радиочастотными" длинами волн и не оказывает вредного влияния на организм человека. Создание эффективных источников терагерцового излучения - это актуальная и важная задача, поскольку ни "оптический", ни "радиочастотный" подходы к генерации излучения не могут быть здесь использованы в полной мере. Одна из целей программы – подготовка высокопрофессиональных специалистов мирового уровня, способных ответить на вызовы современного научно-технологического развития, готовых к созданию и работе с новыми приборами терагерцовой фотоники, которых сейчас не хватает в различных областях науки и техники (физика, химия, биология, медицина, телекоммуникации и связь).
Список дисциплин, ключевые оссобенности, контакты и пр. можно найти по ссылке
Во всей истории человечества появление новых материалов означало скачок в развитии: от каменного топора к бронзовому мечу, от деревянных изб к небоскребам, от знахарей к современным лекарствам и методам лечения. И в 21 веке материалы берут на себя все больше работы. Почти во всех направлениях современной техники - именно в усложнении и усилении функциональности самих материалов находится наибольшая выгода. Именно поэтому сейчас утвердилось международное словосочетание smart materials - материалы, функция которых настолько сложна и необычна, что их называют умными или интеллектуальными. Еще слово smart несет смысл сложности, целенаправленного устройства строения и структуры. Прямого перевода на русский язык без потери этих ключевых оттенков сейчас нет, поэтому в названии профиля сохранен англицизм смарт.
Но что же это такое - смарт-материалы? Сейчас – из них сделана начинка бытовой электроники и транспорта. Пьезоэлектрики, за счет специальной инженерии материала на атомном уровне, эффективно преобразуют механическую энергию в электрическую и обратно: это парктроники автомобилей, эхолокаторы для исследования водных объектов, медицинские ультразвуковые устройства. Большой пласт электрооптических материалов тоже относится к группе смарт - это жидкокристаллические дисплеи, преобразователи оптоволоконной связи, перспективные оптические компьютеры. Смарт-материалы - ключевой компонент новой электроники, которая сейчас интенсивно разрабатывается во всем мире в ответ на технологические вызовы промышленности. В перспективе новые материалы позволят создавать еще более компактную память на основе магнитоэлектрической связи мультиферроидных материалов, производить вычисления с использованием самоорганизующихся интерфейсов, хранить информацию в поляризационных вихрях сегнетоэлектрических материалов.
Ключевые особенности программы
Образовательный профиль стремится быть на гребне волны в достижении оптимума между сильной фундаментальной базой – физикой и необходимым математическим аппаратом, и набором современных дисциплин, возникших совсем недавно. Сюда относятся междисциплинарные курсы, цель которых - дать студенту возможность эффективной работы в командах разносторонних специалистов. В частности – интеграция традиционных полупроводниковых и новых материалов и элементов электроники.
Выпускники будут иметь сильную фундаментальную подготовку и одновременно - достаточно широкий профессиональный кругозор. Это позволит им успешно интегрироваться в НИОКРцентры ведущих высокотехнологичных компаний или воспользоваться полученным образованием как ступенькой к дальнейшему академическому развитию - профильной аспирантуре.
Профессии выпускников
• Инженер-исследовательПримеры тем выпускных работ
• Исследование процессов кристаллизации аморфного кремния в тонкопленочных системахНаучно-исследовательские проекты
• Наноуглеродные адаптивные системы для уменьшения трения и износа.Научные лаборатории
• НОЦ «Физика нанокомпозитных материалов»Партнеры
• Физико-технический институт РАН им. А.Ф. ИоффеРуководитель образовательных программ Винниченко Максим Яковлевич готов помочь разобраться в технических деталях приёма в ИФНиТ
Также вы можете посмотреть детали в презентации либо в специальном разделе приемной комиссии СПбПУ.