Учебное пособие (иллюстративные материалы) под ред. акад. РАН Ю.Д.Третьякова, страница 2

Однако внастоящее время в связи с бурным развитиемтехнических возможностей, которые ещесовсем недавно были не более, чем мечтоймногих ученых, все большее значениеприобретаютразличныеметодывизуализации микроструктуры материалов –как на уровне сотых и тысячных долеймиллиметра (ОМ, РЭМ), так и на наноуровне– то есть на шкале размеров всего десятковили сотен атомов (АСМ, ПЭМ).Магнитныеисверхпроводящиематериалы, материалы для фотоники, ионикитвердого тела, биологии и медицины, а такженаноматериалыформируют«ядро»современныхматериалов,котороепритягивает к себе, вовлекает в свою орбитуученых, занимающихся микроструктурнымиисследованиями и наиболее передовымиметодами анализа.Красота, как известно, обманчива,поэтомувинструментальномпланеисследования микроструктуры материаладолжны непременно дополняться мощнымкомплексомдругихметодовфизикохимического анализа: состава (РСМА),структуры (РФА, РСтА, ЭД, ИКС, УФС) исвойств (ТГА, ВАХ, СКВИД, БЭТ и пр.).Путь создания материалов (аллегория).Микроструктурные исследования, скольбы эффектными они ни были, должны бытьинформативными в целом для исследованиятого или иного типа материалов, а неявляться самоцелью.

«Красивый» материал недолжен быть «пустышкой», за внешнейкрасотой его микроструктуры должныпрослеживатьсяновыеперспективыпрактическогоиспользования.Анализмикроструктуры, помимо всего прочего,может играть также ключевую роль впонимании механизмов и контроле процессовформирования материалов с желаемымихарактеристиками в силу существованияфундаментальных корреляций типа «состав структура-микроструктурасвойства».Полифункциональные материалы – этоматериалы с нелинейными электрическими,магнитными, оптическими свойствами, чтоделает их одними из самых интересных сточки зрения как физика, так и химика, иобещаетрадужныеперспективыпрактическогоприменения.Так,рассматриваемые ниже манганитные вискерыне только являются ионными проводниками,но и могут выступать в качестве чрезвычайномеханическипрочныхобъектов,чтопринципиально отличает их от объемныхкристаллов (раздел «Вискеры»).

Уникальноесочетаниефункциональных(ионнаяпроводимость) и конструкционных свойств(высокая прочность и гибкость) делаетвозможнымвперспективесозданиедолгоживущих тканевых электродов.Высокотемпературные сверхпроводникис крупнокристаллической микроструктурой,полученные с использованием «расплавныхметодов», содержат огромное количестворазличных дефектов, но именно в этом случаедефекты являются благом и вводятсяспециально для того, чтобы существенноповысить уровень сверхпроводящих токов(раздел«Высокотемпературныесверхпроводники»).Ажурнаямикроструктуракупроманганитовсколоссальныммагнетосопротивлением, вредная для большинства«обычных» типов керамических материалов,способствует достижению нового уровнясвойств,посколькудляданногоспецифического типа материалов характеренбольшойвкладтуннельногомагнетосопротивления, в котором, поопределению,участвуютнесамикристаллиты, а границы раздела между ними(«перешейки»,формирующиеажурнуюмикроструктуру, раздел «Манганиты дляспинтроники»).Строгая красота фотонных кристаллов«вынужденная»:еслимикросферыразупорядочены, то такой материал инекрасив (как внешне, так и на микроуровне),и бесполезен.

И только четко упорядоченныемикросферы приводят и к игре света вопалах, и к созданию новых устройств быстроразвивающейся области исследований –фотоники (раздел «Фотонные кристаллы»).Основу настоящего пособия составилинаучные фотографии, представленные на IVВсероссийском конкурсе «Наука-обществу2005». Все фотографии собраны в отдельныециклы, которым предшествуют короткиепояснения.

В ряде случаев в конце поясненийприводятся фамилии авторов данногораздела, а также 1-2 публикации группы, гдеможно найти основные детали проведеннойработы. Авторы образцов, фотографий икомментариев к разделам: А.Г.Вересов,А.В.Гаршев,В.И.Путляев,Е.А.Гудилин,А.В.Лукашин, А.А.Елисеев, И.В.Колесник,А.С.Синицкий, В.В.Абрамова, А.Е.Чеканова,Д.М.Иткис, А.В.Григорьева, Д.В.Семененко,М.Г.Козлова,П.Е.Казин,Д.Д.Зайцев,Б.Р.Чурагулов, А.Н.Баранов, Р.Б.Васильев.Синтез и анализ образцов проведен наФНММГУиХимфакеМГУсиспользованиемоборудованияЦентраКоллективного Пользования «Технологииполучения новых наноструктурированныхматериалов и их комплексное исследование»,а также в сотрудничестве с исследователямиSRL ISTEC (Япония), ACCESS e.V.,INNOVENT e.V.

(Германия), УниверситетаБохума (Германия).Авторы выражают благодарность зафинансовую поддержку Национальнойпрограмме«Образование»(«Инновационный Университет», МГУ),ФедеральнойЦелевойНаучноТехнической Программе РФ (ФЦНТП),Российскому Фонду ФундаментальныхИсследований(РФФИ),ПрограммеМеждисциплинарныхПроектовМГУим.М.В.Ломоносова и лично Ректору МГУакад. В.А.Садовничему.Церемониянагражденияпризеровконкурса «Наука-обществу-2005» (сверхувниз): министр образования и наукиА.А.Фурсенкоиасп.ФНММГУА.В.Григорьева–спецприз минобрнауки; глав.ред. ж. «Химия и Жизнь» Л.Н.Стрельникова иасп. ФНМ МГУ А.С.Синицкий - спецпризкомпании Epson, Е.А.Гудилин – общий сборостальных призов отмеченных жюри работстудентов и аспирантов ФНМ МГУ.д.х.н. Е.А.Гудилин,группа функциональных материалов10ФНМ В ЛИЦАХРектор МГУ им.

М.В.Ломоносова В.А.Садовничий и акад. РАН В.А.Легасов –основатели специализированной учебной группы «Перспективные процессыи материалы» (химический факультет МГУ), ставшей прообразом ВысшегоКолледжа Наук о Материалах (в настоящее время Факультет Наук оМатериалах МГУ).11Студенты, аспиранты ФНМ МГУ и сотрудники лаборатории неорганическихматериалов кафедры неорганической химии химического факультета МГУСтуденты и аспиранты ФНМ МГУ в спецпрактикуме и на ежегоднойнаучно – практической конференции «Ломоносов».12ЦЕНТР КОЛЛЕКТИВНОГО ПОЛЬЗОВАНИЯ (ЦКП)воплотить теоретическую подготовку впрактику экспериментальной работы пополучениюиисследованиюновыхматериалов.Современная система университетскогообразованиятребуетразвитиямеждисциплинарныхестественно-научныхсвязей, в первую очередь, разработкиинновационных подходов преподавания в РФнауки о материалах, которая чрезвычайнопопулярна в силу высокой инновационнойотдачи исследований в данной области.Студенты уже на первом курсе получаюттемы будущей работы, все большее числокоторых в последнее время оказываетсязакономерно связанно с нанотехнологиями, идалее начинали посещать те курсы, которые,по мнению их персональных кураторов,необходимы для полного и цельного развитиястудента, его эффективного научного роста иуспешного выполнения дипломной работы.При этом необходимо подчеркнуть, чтостуденты-материаловедывусловияхиндивидуальной подготовки преуспеваюттакже в искусстве принятия решений, котороеявляетсяважнейшейкомпонентойсамостоятельной и плодотворной работылюбого современного специалиста в областинаноматериалов.«Наука о материалах» принципиальноотличаетсяоттрадиционного«материаловедения»,являющегосяпрагматическиориентированнойдисциплиной,которуюпреподаютисключительновтехническихитехнологических вузах с целью подготовкиузкихспециалистов,нацеленныхнаразработку и эксплуатацию определенногосорта техники и промышленных технологий.Основная идея новой образовательнойсистемы, которая становится еще болееважной в период развития современныхнанотехнологий, заключается в том, чтобыобеспечить фундаментальную подготовкубудущих исследователей в области химии,физики,математикиимеханики,одновременно давая возможность творческиВ основе программы обучения на ФНМположен междисциплинарный подход, иименно он делает студентов универсалами,способными эффективно работать в области13нанотехнологий.

Студенты ФНМ проходятфундаментальную подготовку по высшейматематике, физике, химии и механике, атакже изучают ряд специальных курсов поматериаловедению и наноматериалам.которого они выполняют свою научнуюработу. Студенты имеют возможностьработать в лабораториях химического,физического, механико-математического (апотенциальногеологическогоибиологического) факультетов, академическихинститутовисовместныхнаучнообразовательных центров. Каждый семестрзавершаетсянаучно-практическойстуденческой конференцией, на которойстудентыдокладываютотекущихрезультатах своей научной работы.Каждый выпускник ФНМ в процессеобучения овладевает:1.Обширнойфактическойбазойфундаментальногоматериаловеденияинанотехнологий, с акцентом на химическиеаспекты создания и эксплуатации материалов,чтоподразумеваетфундаментальнуюподготовку по основным химическимдисциплинам и специальным разделам химиитвердого тела;2. Теорией физических явлений на макро,микро- и наноуровнях, определяющихсвойства материалов, что предполагаетфундаментальную подготовку по физикетвердого тела;3.

Необходимыми знаниями в областиматематическогомоделирования,достаточнымидлясознательногоконструированияматериаловиихнаправленного синтеза;4. Методологией системного подхода ксозданию, исследованию и применениюматериалов,навыкамисовременногохимического и физического эксперимента.Образовательные приоритеты среднесрочной перспективы по подготовке молодыхвысококвалифицированныхисследовательских кадров новой формации понаправлению «Химия, физика и механикаматериалов» в рамках реализации в МГУим.М.В.ЛомоносоваНациональнойПрограммы «Образование» учитываются врамкахфункционированияЦентраколлективногопользованияМГУим.М.В.Ломоносова «Технологии полученияновых наноструктурированных материалов иих комплексное исследование». Разработкаконцепцииподготовкимагистровиаспирантов,обладающихнетолькофундаментальнымимеждисциплинарнымизнаниямивобластисовременногоматериаловедения и наноматериалов, нотакже способных к экспериментальномуисследованию новых материалов «с нуля» влюбомнаучномколлективе,сталавозможным благодаря оригинальной системеподготовки специалистов на Факультете Науко Материалах МГУ.В общей сложности программа обученияпредусматривает изучение свыше пятидесятиразличных дисциплин.

ПреподавателямиФНМ были созданы оригинальные учебныекурсы: «Наноматериалы и нанотехнологии»,“Химия элементов с основами качественногоанализа”, “Методы анализа веществ иматериалов”,“Фазовыеравновесияитермодинамика твердофазных реакций”,“Физико-химия и технология материалов”,“Перспективные неорганические материалысо специальными функциями», “Материалы:прошлое,настоящее;будущее”,“Экспериментальныеметодыфизикиконденсированного состояния” и другие.Подготовкастудентовведетсяпообразовательномунаправлению511700“Химия, физика, механика веществ иматериалов” (020900 по ОКСО). Важнойособенностью ФНМ является ограниченныйнабор студентов – 25 человек, что позволяетреализовать достаточно индивидуальныйподход при обучении и иметь системуперсональных кураторов из числа опытныхпреподавателей и научных сотрудников.