Физика бакалавриат

03.03.02_01 Физика атомного ядра и элементарных частиц

Список дисциплин, ключевые особенности, контакты и пр. можно найти по ссылке

Тематика подготовки и научно-исследовательской деятельности бакалавров связана с физикой атомного ядра и элементарных частиц, физикой высоких энергий, промышленной томографией, физикой взаимодействия атомов. Так же программа позволяет готовить специалистов по медицинской ядерной физике, которые вовлекаются в разработку, развитие и приложение новых технологий во всех сферах здравоохранения.

03.03.02_05 Физика космических и плазменных явлений

Список дисциплин, ключевые особенности, контакты и пр. можно найти по ссылке

Программа рассчитана на подготовку физиков-исследователей в областях теоретической и экспериментальной физики. Выпускники могут работать в НИИ, на наукоемких предприятиях или продолжать обучение в магистратуре. Выпускники могут специализироваться в разных областях физики космических и плазменных процессов, включая физику ближнего космоса, управляемый термоядерный синтез, космическое приборостроение, физику газового разряда.

03.03.02_08 Квантовые наноструктуры и материалы

Список дисциплин, ключевые особенности, контакты и пр. можно найти по ссылке

Квантовые наноструктуры и материалы – область, многие открытия в которой еще не сделаны – будущее за вами!

Для кого программа

Программа рассчитана на студентов, настроенных на карьеру в области науки и наукоемких технологий. Мы готовим специалистов в области исследования, диагностики и синтеза квантовых и наноразмерных материалов и структур. Такие структуры лежат в основе современной наноэлектроники, спинтроники, фотоники, солнечной энергетики и других областей.

О чем программа

Образовательная программа соединяет в себе фундаментальные и прикладные знания в области квантовых и наноразмерных материалов и объектов. В процессе обучения студенты

• знакомятся с квантовыми явлениями и эффектами в полупроводниковых, металлических, магнитных и других структурах;
• 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.

Основные дисциплины

• 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

Научная деятельность

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

Международное сотрудничество

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»

Где и кем работать

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!

Отзывы студентов

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.»