Обучение на наноинженера
Профессия только набирает популярность, но в лучших вузах России уже открыты факультеты, занимающиеся подготовкой экспертов в сфере наноинженерии. Сегодня доступно 4 профиля обучения:
- инженерные технологии в приборостроении/машиностроении;
- нанотехнологии в топливно-энергетическом машиностроении/биомедицинской инженерии.
Желая изучать эту науку, выбирайте направление подготовки «Наноинженерия» (код: 28.03.02). Для поступления необходимо сдавать ЕГЭ по следующим предметам:
- профильная математика,
- химия, физика или информатика (1-2 экзамена);
- русский язык – обязательно, иностранный язык – по требованию вуза.
В московских вузах проходной балл составляет 68-82, количество бюджетных мест колеблется в пределах 10-60 (зависит от учебного учреждения). В регионах требования по среднему баллу менее жесткие, ведь для поступления в ЮФУ необходимо набрать по предмету 55,3 баллов, в ИГАСУ – 43. Срок обучения (бакалавриат) составляет 4 года, формы – очная, заочная и очно-заочная. Рекомендуется пройти подготовку в магистратуре («Наноинженерия», код: 28.04.02), которую необходимо посещать в течение 2-х лет.
Наноинженер — это технолог высокого уровня
В каждой отрасли прикладной химии и физики существуют специалисты в области технологии. В производственном секторе наноинженерными направлениями занимаются технологи очень высокого уровня. Это профессия на стыке химии, физики, математики. Наноинженерами они себя не называют, это скорее разъяснение для абитуриентов и их родителей — так проще сориентировать людей в направлении подготовки «Наноинженерия».
Действительно, наноинженеры — это скорее технологи, которые досконально знают все. Есть технологи, которые в классическом варианте в основном работают по рецептуре: если вы соблюдаете технологический режим, то обязательно получаете результат. Технолог очень высокого уровня по своему опыту знает, что если смешать определённые компоненты в определённой пропорции, то получится, например кока-кола. А современный наноинженер изменяет сами компоненты. И речь идёт не о коле, а об очень серьезных вещах, когда добавление «не того» может привести к кардинально иному результату.
Профессия: специалист-нанотехнолог
Нанотехнологии приближают светлое будущее человечества. И только специалисты помогут его достичь. Нанотехнологи – ученые и производственники, способные работать с мельчайшими частицами – атомами и молекулами. Кто же они такие и как у них это получается? Все о перспективах, сути и истории профессии.
Нанотехнологи изучают различные материалы на уровне атомов и молекул. При помощи полученных знаний они способны передвигать их, собирать из них шестеренки, микросхемы и другие объекты микроскопического размера – всего лишь 100 нанометров и меньше.
К слову, один нанометр – это одна миллиардная метра. Кроме того, эти ученые способны создавать новые частицы, например, нанотрубки в 50 раз тоньше, легче и прочнее стали, и делать из них материалы. Преимущественно нанотехнологи работают в различных научно-исследовательских центрах, институтах по профилю и на производстве.
Нанотехнологи изучают различные материалы на уровне атомов и молекул, фото WEB
Впервые о нанотехнологиях заговорили в 1974 году – название появилось благодаря японскому физику Норио Танигути. Он считал, что это – процесс создания полупроводниковых структур с соблюдением точности порядка одного нанометра.
Чуть позже термин «нанотехнологии», расшифровка которого уже больше походит на современный вариант, предложил американский инженер Эрик Дрекслер. Именно он считается отцом нанотехнологий, так как одним из первых начал разрабатывать проекты с их применением.
Эрик Дрекслер считается отцом нанотехнологий, фото WEB
Основные направления профессии охватывают все фундаментальные науки. Инженер может специализироваться на химии, физике, медицине и так далее. В каких сферах чаще всего работают молодые специалисты:
- наномедицина и химия,
- наноматериалы,
- нанотехнологии в электронике,
- робототехника.
Сегодня в России ведется подготовка по специальностям «Нанотехнологии в электронике», «Нанотехнологии и микросистемная техника», «Наноматериалы».
Живо утверждение, что нанотехнологии – избавление от голода и болезней для человечества. И это не такая уж и ложь. С помощью этих технологий уже разработана методика лечения злокачественных опухолей взамен традиционной химиотерапии, способы восстановления поврежденных клеток организма в результате каких-либо болезней и так далее.
Уже разработана методика лечения злокачественных опухолей, фото WEB
Применение нанотехнологий планируется и в космонавтике. Например, существует проект, согласно которому мельчайшие наноспутники отправятся к старым орбитальным аппаратам, чтобы встроиться внутрь них и подарить им новую жизнь.
В 2007 году президент РФ Владимир Путин назвал нанотехнологии наиболее приоритетным направлением, в котором должны развиваться наука и техника. С этого момента начались постепенные сдвиги в развитии нанотехнологий в России.
Наноспутники активно используются в космонавтике, фото WEB
Сейчас эта научная отрасль фигурирует в большом количестве сфер общественной жизни. Медицина, новые технологии, производство – везде применяются нанообъекты. Дальнейшее развитие основных отраслей науки и техники, а также государственная поддержка нанотехнологий в течение ближайших нескольких лет создадут большое количество рабочих мест.
Чтобы получить эту престижную профессию, необходимо выучиться на соответствующем факультете. Минимальный срок обучения – 4 года (бакалавриат). Сегодня подготовку специалистов-нанотехнологов проводят в более чем 100 ВУЗах России. Среди них – РХТУ им. Д. И. Менделеева, МГТУ им. Н. Э. Баумана и другие известные университеты.
Купола в «Райском саду» Великобритании обтянуты специальной фольгой, фото WEB
Обучение проводится на базе 11 классов или уже имеющегося высшего образования. Выпускникам школ придется сдавать следующие предметы на ЕГЭ:
- русский язык,
- профильная математика,
- химия,
- физика,
- биология.
Последние три экзамена – в зависимости от отрасли применения нанотехнологий, к которой подготавливает конкретный университет. Например, для направления «Электроника и наноэлектроника» в НИЯУ МИФИ придется сдавать физику, а для поступления на специальность «Наноинженерия» в РХТУ имени Менделеева пригодится химия.
Анастасия Ангерер, Россия, Москва
Здесь может быть Ваша реклама!
АСИЯ
Новая звезда российской поп-сцены рвётся на вершины музыкальных чартов
Хроники MIA BOYKA
Где живут феи, как приручить пуму и как отмечать знаковые события? Знает MIA BOYKA!
Белое или чёрное?
ERSHOV раскроет вашу тёмную сторону через новый мерч от Black Star Wear
Описание профессии
Основные цели – воплощать идеи в жизнь, проектировать, усовершенствовать.
Работники-инженеры изобретают технологические новшества, они занимаются их испытаниями, апробацией, сопровождением во время эксплуатации, ремонтом. Некоторые находят себя в научных изысканиях. Виды инженерных специализаций:
- конструктор – проектирование;
- биолог – современные направления генетики;
- военный – оборонные и космические научные изыскания;
- технолог – процесс действия различных устройств;
- программист – IT-обеспечение, алгоритмы;
- физик – повышение функциональности инноваций, материалов;
- экономист – анализ, аналитика информации.
Фото: ВК: @работа в Петербурге
Независимо от категории, отличие – логическое мышление.
При предрасположенности к математическим наукам человека невозможно сбить с цели, он будет часами сидеть в библиотеках, изучать дисциплины, получать удовольствие от выбранного дела.
Один из плюсов профессии – это её востребованность. Молодые специалисты с профильным образованием трудоустраиваются в течение нескольких месяцев. Некоторые получают приглашение в научные лаборатории, будучи студентами выпускных курсов.
Работник должен совершенствовать навыки с учётом технических тенденций и новых изысканий. Лица, которые готовы повышать квалификацию, приглашаются на престижные предприятия с хорошими должностными окладами.
Узнайте, как устроиться на работу в Майкрософт
Что такое нанотехнологии?
Нанобъекты окружают нас повсюду. И экран, на который вы сейчас смотрите, в своем составе имеет наноструктуру, изменяющую свойства под воздействием электрического поля.
Считается, что нанообъект — это объект, имеющий наноразмеры — 10 в минус 9 степени метра. Размеры нанообъекта варьируются от единиц до нескольких сотен нанометров. Эти объекты имеют свойства, с одной стороны, отличные от классических химических веществ, ведь химические формулы пишутся для одной молекулы, а наноструктуры — это длинные молекулы, и их конфигурация в пространстве важна. С другой стороны, нанообъекты отличаются по свойствам и от макрообъектов, которые изучает механика сплошных сред.
Если представить, что человек — единица социальной структуры, то нанообъекты — это группы людей, состоящие из двух-трех человек, это семьи, это друзья, но не больше — не город и не государство. Также как и семьи, в обществе эти наноструктуры очень разнообразны, они отличаются и по природе и по свойствам. И если вы меняете размер нанообъектов, то и свойства материалов меняются.
Ольга Гусельникова. О работе наноинженера и разработках в медицине
– Чем вы занимаетесь? – Я инженер в области нанотехнологий, разработок сенсоров и создания «умных» полимеров.
– Что такое нанотехнологии? – Можно сказать, что нанотехнология — это наука, которая изучает свойства наноразмерных (в одном миллиметре содержится один миллиард нанометров — прим. сайта) материалов, таких как металлы, полимеры и другие. Интерес исследователей сосредоточен на частицах именно такого размера потому, что при переходе от макро- до наноразмерного уровня свойства материалов сильно меняются. И применение этих свойств можно найти в различных областях: медицине, электронике, строительстве и т.д.
– Над чем именно вы работаете? – Во-первых, я разрабатываю сенсоры на основе поверхностного усиленного плазмонного резонанса для обнаружения следовых количеств тяжелых металлов, маркеров (признаков — прим. сайта) различных заболеваний, в том числе и онкологических, а также вредных веществ. Во-вторых, я занимаюсь модификацией полимерных материалов для создания биоимплантов (биосовместимых медицинских изделий, которые можно вживлять в человеческий организм для замены поврежденных частей тела — прим. сайта).
– Что входит в ваши обязанности? – Мою работу можно разделить на несколько частей. Первый этап — творческий. Приходится применять фантазию и хорошенько поразмыслить, чтобы придумать интересное направление для работы. Следующий этап — непосредственно работа на оборудовании, проведение различных анализов и измерений. После этого я обрабатываю результаты. Завершающим этапом идет написание статьи и ее подача в научный журнал. Кроме того, периодически я езжу на стажировки и научные конференции.
– Для чего нужны сенсоры, которые вы создаете, и как они работают? – Это сенсоры на основе рамановской спектроскопии — одного из оптических методов обнаружения органических и неорганических соединений. Сенсор представляет собой частицы благородных металлов (золото, серебро, могут быть использованы также медь и алюминий), нанесенные на подложку с последующей ее модификацией. К примеру, чтобы обнаружить опухоль, мы наносим на наночастицы соответствующие лиганды — соединения, которые могут избирательно связываться с маркером заболевания, присутствующем в крови или слюне человека.
– Как используют нанотехнологии при создании имплантов? – Сегодня активно развивается 3D-печать имплантов органов, однако перед учеными и медиками встает проблема совместимости: зачастую вживленный имплант отторгается. Я же пытаюсь эту проблему решить: изучаю свойства поверхностей различных имплантов, подбираю материалы и методы обработки, чтобы при вживлении организм не отторгал замену.
– Какие еще есть перспективные направления исследования в области нанотехнологий? – Сейчас очень актуальна разработка одежды с встроенными в нее датчиками, представляющими собой наночастицы металлов и других материалов. Такие датчики могут снимать различные биологические показатели, по которым можно судить о самочувствии человека. Также весьма актуальна разработка супергидрофобных покрытий, т.е. покрытий, отталкивающих воду. Такие покрытия, к примеру, нужны на производстве различных приборов или для облегчения обработки самолетов. Например, чтобы в дождливую погоду капельки воды не оставались на машинном стекле и не ухудшали видимость, а быстро скатывались.
Преимущества и недостатки профессии
Как и любая другая профессия, множество недостатков и преимуществ содержит в себе и программная инженерия. Что это за профессия? Открытие системы, которая получила соответствующее наименование, произошло совсем недавно. И все же, основные плюсы и минусы рассматриваемой специальности очень четко можно проследить уже сейчас. О том, чего же все-таки больше — преимуществ или недостатков, будет рассказано далее.
Стоит начать с преимуществ профессии. К ним относятся:
- Хорошая заработная плата. Конечно же, все зависит от предприятия, региона, и даже государства. Например, в европейских странах качественный специалист в сфере программной инженерии получает около 10 тыс. $, в России — от 25 тыс. до 60 тыс. рублей.
- Высокая востребованность. Как минимум, на протяжении еще пары десятков лет сфера программной инженерии останется очень востребованной. Выпускники ВУЗов смогут с легкостью найти себе рабочее место.
- Творческая составляющая в профессии. Этот пункт для некоторых людей, наверное, самый важный. Ведь действительно: что может быть лучше работы, в которой можно проявить себя с самой положительной стороны?
Однако есть у профессии и недостатки. Пускай их совсем немного, многие работники все-таки ощущают их влияние на рабочий процесс. Сюда относятся:
- Высокая ответственность. Все поставленные начальством задачи необходимо решать качественно и быстро.
- Большая загруженность. Зачастую специалисты действительно могут не успевать ведь работы оказывается слишком много.
Таким образом, программная инженерия — это престижная, высокооплачиваемая, и, самое важное, очень интересная работа
Чем занимаются выпускники
Закончившие одну из программ направления магистры становятся инженерами или наноспециалистами. Они занимаются изготовлением наноструктурированных объектов (состоящих из наночастиц и компонентов) и разработкой инновационных нанотехнологий.
Выпускники работают с системами, элементами, приборами различного назначения, создаваемыми на базе наноматериалов или с их использованием. Магистры занимают должности в сферах энергетики, навигации, медицины, науки, экологии, ракетостроения и в других областях.
Навыки
Паспорт компетенций выпускников специальности «наноинженерия» включает общие и профильные навыки, необходимые в будущей работе. Магистры умеют:
- планировать и проводить исследования;
- решать инновационные проблемы;
- совершенствовать объекты деятельности;
- проектировать новые изделия на основе наноматериалов;
- моделировать технологические процессы;
- обучать производственный персонал;
- контролировать процесс создания продукции;
- проводить экономические расчеты;
- составлять технические задания;
- осуществлять экспертизу.
Магистры должны хорошо знать техническую сторону создания наноматериалов, объектов, изделий и сопровождать их производство на всех стадиях.
Дисциплины
Обязательная теоретическая часть включает общие модули – иностранный язык, философию, методологию, нанотехнологическое оборудование, автоматизацию производственных процессов, моделирование. Профильные дисциплины соответствуют выбранной рабочей программе и дают узкоспециализированные знания. Студенты могут изучать:
- методы исследования и моделирования нанообъектов;
- проектирование нанотехнологического оборудования;
- основы предпринимательства;
- организационно-экономическое проектирование инновационных процессов в наноинженерии;
- термодинамику наносистем;
- нанотехнологии в производстве автоэлектроники;
- физическую химию неравновесных систем;
- микроэлектромеханические устройства.
Практика
Магистранты проходят учебную и производственную практики в лабораториях университета и на базе предприятий – научных центров, исследовательских институтов, коммерческих и государственных компаний, занимающихся наноразработками. Стажировка может стать началом карьеры. Возможно прохождение практики за рубежом (узнавайте в приемной комиссии вуза, с какими организациями сотрудничает университет).
Магистранты отрабатывают прикладные навыки, учатся выполнять служебные обязанности и проводят исследования. На их основе пишется НИР. Завершается обучение государственной аттестацией – сдачей итогового экзамена и защитой выпускной квалификационной работы.
https://youtube.com/watch?v=KiSI2VXSLb8
https://youtube.com/watch?v=BXIPlgCoOek
https://youtube.com/watch?v=rnEBwyr2NZ8
Особенности профессии
Нанотехнологи создают новые материалы с чётко заданной атомарной структурой. Контролируемые манипуляции отдельными молекулами и атомами для «сборки» таких материалов – это и есть нанотехнология.
Работа с мельчайшими элементами возможна, благодаря мощным электронным микроскопам высокого разрешения. Таким, как сканирующий атомно-силовой микроскоп (АСМ), растровый электронный микроскоп (РЭМ).
К нанотехнологиям относят также разработку и создание электронных схем, основанных на элементах размером с молекулу или атом. Разработку роботов (наномашин, нанороботов) размером с молекулу. А также методы исследования таких объектов.
Таким образом, нанотехнология — междисциплинарная область, находящаяся на стыке науки (фундаментальной и прикладной) и техники.
Почему это направление стало таким актуальным в последнее время? Дело в том, что нанотехнология — это наиболее глубинное и направленное вмешательство в материю на сегодняшний день. Это качественно новый уровень точности.
Принцип создания наноматериалов (манипуляции отдельными атомами) позволяет получать такие свойства, которых невозможно добиться традиционным способом. Потому что традиционный способ (проведение химических реакций) — это работа с порциями вещества, состоящими из миллиардов атомов.
Словарь
Наноматериал — материал, состоящий из структурных элементов, размеры которых (хотя бы в одном измерении) не превышают 100 нм.
Наносистемная техника — системы и устройства, созданные на основе наноматериалов и нанотехнологий.
Наноиндустрия — производство на основе нанотехнологий.
Нанобактерии — органо-минеральные структуры (30—200 нм), способные к самостоятельному размножению.
История
Термин «нанотехнологии» первым начал использовать японский физик Норио Танигучи в 1974 году, обозначая им создание материалов с нанометровой точностью.
Однако отцом нанотехнологий считается американский учёный Ким Эрик Дрекслер, который начал свою работу в этой области в 1970-х годах (тогда он разрабатывал солнечные батареи на основе нанотехнологий). Он автор теории создания молекулярных нанороботов, нанотехнологического механосинтеза.
В 1992 году Дрекслер выступил перед комиссией Конгресса США с докладом, в котором описал, как именно нанотехнологии должны преобразить мир. По его мнению, они должны избавить мир от голода и болезней, а также уберечь от экологической катастрофы, т.к. всё, что нужно человечеству, можно сделать с помощью нанороботов из атомов и молекул почвы, воздуха и песка.
Но у нанотехнологий есть и тёмная сторона. Об этом говорит и сам Декслер. Ему принадлежит концепция конца света от «серой слизи», т.е. неуправляемых саморазмножающихся нанороботов, которые могут поглотить жизнь на Земле.
Перспективы профессии
Искусственный фагоцит сможет уничтожать чужеродные бактерии и вирусы.
В утверждении, что нанотехнологи избавят человечество от голода и болезней, почти нет преувеличения. Например, ученые уже разработали методики лечения злокачественных опухолей с помощью нанополимеров, которые доставляют большие дозы лекарства напрямую в раковые клетки. У этого метода гораздо меньше побочных эффектов, чем у традиционной химиотерапии.
Разработали способы восстановления клеток организма (нанопластырь для восстановления миокарда, повреждённого инфарктом, и пр.). Таких примеров очень много. Попытки использовать нанотехнологи для лечения предпринимают и в России. Предприятие «Нанокор» в Томске в 2012 году начинает разрабатывать технологию использования биоактивных наночастиц для лечения атеросклеротических бляшек в кровеносных сосудах.
Миниатюрные технологии нужны не только в медицине. Например, американские военные планируют в 2015 году запустить в космос наноспутники, которые отправятся к отработавшим свой срок орбитальным аппаратам, встроятся в их системы управления и таким образом дадут списанным спутникам новую жизнь. Энергию они будут получать от солнечных батарей старых спутников.
Теперь уже очевидно, что нанотехнологии — это новые возможности для бизнеса и конкуренции. Сегодня отрасль развивается стремительно. По мнению европейских экспертов, в 2010—2015 гг. во всём мире (включая Европу, Японию, Китай, США и Россию) в ней будут работать больше 2 000 000 специалистов.
В России за развитие нанотехнологий отвечает «Российская корпорация нанотехнологий» (РосНа-ноТех). Уже ближайшие годы профессия специалист по нанотехнологиям должна стать одной из самых востребованных профессий в России.
В каких вузах готовят специалистов для наноиндустрии?
Для подготовки специалистов в области нанотехнологий требуется мощная экспериментальная база. Поэтому вузу «поднять» эту специальность крайне тяжело. Десятки миллионов рублей уходит на закупку и обслуживание высокотехнологичного лабораторного оборудования.
Всего около 20 вузов в России готовят студентов по направлению подготовки 280302 «Наноинженерия», семь из которых находятся в Москве. В направлении представлено несколько десятков профилей подготовки, ведь изучение наноматериалов — очень широкое поле для деятельности, нельзя изучить все — жизни не хватит.
В Российском новом университете подготовка студентов идет по профилю «Композиционные материалы». Это очень перспективная и интересная отрасль, где объекты состоят из различных по свойствам химических соединений или материалов, которые взаимодействуют друг с другом. Получается синергетический эффект, когда свойства одного и свойства другого объектов становятся новым свойством их объединения.
Композиционные материалы широко используются в современной промышленности. Применение нанотехнологий при разработке композитов уже привело к созданию конструкционных материалов, которые превосходят по ряду параметров традиционные, такие как стали и прочие металлические сплавы, металлокерамику, керамику.
История
- Рим 4-го века: Кубок Ликурга был изготовлен из дихроичного стекла, которое является продуктом наноинженерии.
- VI-XV века. В европейских соборах были созданы витражи, содержащие наночастицы хлорида золота или других оксидов или хлоридов металлов. Эти наночастицы придают стеклу яркий цвет.
- IX-XVII века: использовался блестящий слой на внешней стороне керамики, содержащий серебряные, медные или другие металлические наночастицы.
- XIII-XVIII века: лезвия сабель «Дамаск» были изготовлены с использованием технологий, в результате которых были созданы нанотрубки и нанопроволоки цементита.
- 1950: Виктор Ла Мер и Роберт Динегар создали процесс, который использовался для создания специальной бумаги, красок и тонких пленок на промышленном уровне путем выращивания монодисперсных коллоидных материалов.
- 1959: Ричард Фейнман прочитал первую лекцию о молекулярной технологии и инженерии или просто о наноинженерии.
- 1981: Герд Бинниг и Генрих Рорер изобрели первый микроскоп атомного уровня, названный сканирующим туннельным микроскопом, который позволил ученым видеть отдельные атомы.
- 1991: Сумио Иидзима открыл углеродные нанотрубки , которые стали важными благодаря своей прочности, а также электрической и теплопроводности.
- 2004: SUNY Albany запустил первую программу колледжа в США, посвященную наноинженерии. Он назывался Колледж наномасштабной науки и техники.
- 2009-2010: Надриан Симан и его коллеги создали роботизированные устройства для сборки в наномасштабе. Эти устройства будут использоваться для создания трехмерных структур ДНК с использованием кристаллов ДНК.
Особенности профессии
Наноинженеры работают в благоустроенной лаборатории, эта сфера получает государственную поддержку: гранты, финансирование, лучшая техника для исследований, зарубежные командировки для обмена опытом, комплексное обучение. Они выполняют следующие задачи, перечень которых зависит от выбранной сферы и места работы:
- проектируют приборы и системы, детали, узлы и агрегаты механизмов, которые создаются на базе нанотехнологий;
- планируют и проводят теоретические, практические патентные исследования;
- генерируют идеи, контролируя их дальнейшую реализацию – от испытаний до запуска в производство;
- занимаются консультативной деятельностью, написанием научно-технических материалов;
- занимаются усовершенствованием уже имеющихся технологий, используя наноматериалы;
- разрабатывают, модернизируют производственные циклы;
- выполняют обучение персонала, разработку технической документации для производств;
- формируют технические задания, рассчитывают и обосновывают бюджет, необходимый для их реализации.
Во время обучения наноинженеры получают фундаментальные знания об инженерной графике, математике, а также физике, химии, электронике, технологических процессах. Наноинженеры не только создают новые материалы или приборы, но и руководят научной группой, рассчитывают бюджет и выполняют иные виды управленческой деятельности. Поэтому дополнительно они изучают основы менеджмента, принцип работы производственного предприятия, экономику.
Описание профессии
Нанотехнолог – это обобщающее наименование специалистов различных направлений науки и техники: от медицины до космонавтики и от электроники до машиностроения. Объединяет их то, что объекты работы (системы, устройства, материалы) относятся к нанодиапазону, то есть, имеют размер меньше 100 нанометров (в одном и более измерении). В результате изменения порядка величины вещество приобретает принципиально новые физико-химические свойства и качества.
Нанометрология предполагает междисциплинарный подход и применение как новаторских способов исследования, так и методологий, характерных для классических физики, биологии, химии, оптики и т. д. Поэтому и специфика деятельности нанотехнологов в зависимости от направления их работы может отличаться. Тематическое разделение происходит даже внутри отдельной дисциплины.
Так, например, нанобиолог в целом занимается включением нанотехнологических материалов и устройств в биологические процессы. Конкретные же задачи определяются научно-прикладной областью науки:
- Тераностика. В этом разделе науки специалисты работают над системами направленной доставки лекарственных препаратов, которая осуществляется благодаря способности биокомпьютерных структур проводить самостоятельный анализ биохимических сигналов микросреды и на основе выводов производить управляемое и «прицельное» терапевтическое воздействие.
- Биокомпьютинг. Ученые исследуют принципы работы, а инженеры реализовывают проекты по созданию молекулярных автоматических приборов (нанороботов) для расширения биологических возможностей организма и методов его лечения.
- Нанобиосенсорика. Теоретики разрабатывают, а практики внедряют новые экспресс-методы анализа наночастиц и выявления молекул (например, лекарств, токсинов, пестицидов), что обеспечивает сверхчувствительность при обнаружении следа вещества.
Свое разделение существует в и нанофотонике, нанофизике, нанохимии. Например, проблемой самоорганизации молекул с группировкой их определенным образом занимается супрамолекулярная химия. Однако в условиях междисциплинарной природы нанотехнологий зачастую один и тот же проект объединяет вокруг себя представителей сразу нескольких направлений.
Материалы для участников
Что нужно знать
- Физика: электричество: проводимость, полупроводники, диоды.
- Оптика: электромагнитная природа света, нелинейная оптика.
- Химия: неорганическая, органическая, коллоидная и физическая химия.
- Биохимия: строение белка, химические свойства аминокислот.
- Молекулярная биология: антитела, селективное взаимодействие «антиген-антитело».
- Цитология: строение клетки.
Hard skills
- Базовые представления о работе в химической и биологической лабораториях, в том числе с использованием специальных приспособлений и оборудования (автоматических дозаторов, колбонагревателей, магнитных мешалок, центрифуг, оптического спектрометра в режиме поглощения и люминесценции, аналитических весов, холодильников).
- Ведение лабораторного журнала.
- Решение расчетных химических задач.
Soft skills
- Чтение и понимание инструкций, научных статей и учебно-методических материалов.
- Работа в команде, распределение обязанностей внутри команды.
- Соблюдение техники безопасности в лаборатории.
Рекомендации от разработчиков
Современная наука базируется на обмене знаниями с помощью научных статей. Мы рекомендуем не ограничиваться предлагаемыми по ходу профиля учебно-методическими материалами, но и самостоятельно изучать тему более глубоко, читая научные статьи. Если у вас возникают вопросы по прочитанному, вы всегда можете написать нам на электронную почту, разработчики постараются ответить вам на них. Специально для вас создано сообщество для участников, наставников и интересующихся: https://vk.com/onti_nano_and_nano
В сообществе вы можете задавать интересующие вас вопросы о профиле и обмениваться ссылками на интересные и полезные материалы по тематике профиля.
Профильные материалы для подготовки
- Список тем и компетенций для подготовки к отборочным этапам и финалу профиля
- Сборник 2016/17
- Сборник 2017/18
- Сборник 2018/19
- Задания всех этапов профиля «Современные структуры и материалы» 2017
- Хакатон Наносистемы и наноинженерия — 2019
- Видеолекция «Перовскитные квантовые точки»
- Видеолекция «Современные структуры и материалы. Лекция №1»
- Видеолекция «Новые структуры и материалы. Лекция №2»
- Видеолекция о биологическом и медицинском применении квантовых точек в рамках подготовки финалистов профиля
- Статья о применении квантовых точек в биологии и медицине
- Статья «Размерный эффект»
- Статья о наносенсорах на основе квантовых точек
- Статья «Насыщенные, ненасыщенные, пересыщенные растворы»
- Обзорная практико-ориентированная статья о применении квантовых точек в биологии
- Подробная обзорная статья о синтезе квантовых точек, получении их биоконъюгатов и дальнейшем применении (на англ. языке)
- Статья «Биоконъюгированные квантовые точки для мультиплексной и количественной иммуногистохимии» (англ.)
- Статья «Разработка поверхностных лигандов полупроводниковых квантовых точек для хемосенсорных и биологических применений» (англ.)
- Мошников В.А., Александрова О.А. (ред.) Наночастицы, наносистемы и их применение. Ч.1. Коллоидные квантовые точки
- Методы синтеза наночастиц, коллоидные методы синтеза – лекция для подготовки к финалу профиля «Современные структуры и материалы» 2017
- Справка по VR-подготовке. Наносистемы и наноинженерия — 2019
- Курс «Квантовые точки: синтез, свойства, применение» (PDF)
