Добавил: small | Просмотров: 2654
Нанотехнологии стали символом начала XXI века для многих направлений развития науки, техники, технологии. Трудно назвать сферу знаний, отрасль промышленности, сельского хозяйства, медицины, в которой внедрение достижений нанотехнологий не оказало бы значительного влияния на увеличение эффективности применения и использования. Для любого специалиста нанотехнологии - это создание систем, материалов, устройств, продуктов на наноразмерном уровне. Уже в ближайшие годы следует ожидать существенных прорывов с применением достижений нанотехнологий. К ним в первую очередь следует отнести значительное увеличение производительности компьютеров, восстановление человеческих органов, индивидуальный подбор и адресная доставка лекарств, получение новых материалов с неизвестными до настоящего времени свойствами, новые методы передачи информации, создание сверхминиатюрных устройств на основе самосборки и многое другое.
В последние годы получено большое количество научных результатов в области создания наноматериалов, наносистем, нанотехники. Отдельные результаты подтверждены экспериментами и макетными или лабораторными образцами. Однако переход от лабораторных образцов к промышленным достаточно сложен и до настоящего времени не изучен. В первую очередь это связано с необходимостью разработки как технологий, так и высокопроизводительных производственных систем атомарной точности. Проблемы создания таких технологий и систем призвана решать наноинженерия (Nanotechnological engineering, Nanoengineering) - междисциплинарная область фундаментальной и прикладной науки и техники, предметом которой являются исследования, проектирование и совершенствование методов разработки, производства и применения интегрированных систем, основанных на принципах нанотехнологий и микросистемной техники.
МГТУ им. Н.Э.Баумана располагает богатым опытом подготовки инженеров различных специальностей. Выпущены десятки тысяч специалистов, среди которых такие известные во всем мире, как С.Королев, А.Туполев, В.Шухов, И.Стечкин и многие, многие другие. Следует отметить, что всегда независимо от политических и экономических условий ученые университета находили такие пути развития инженерной подготовки, которые были наиболее значимыми для страны и соответствовали тенденциям развития науки, техники, технологии и традициям МГТУ им. Н.Э.Баумана. Поэтому, проанализировав пути развития нанотехнологий, ученые университета признали целесо-образным считать важнейшими для вуза следующие направления наноинженерии:
Выполнение работ по многоуровневому и многомасштабному моделированию.
Разработка методов и средств визуализации нанообъектов.
Работы по метрологии и точным измерениям.
Разработка технологических процессов атомарной точности.
Создание производственных систем атомарной точности.
Разработка микро- и наносистем в интересах оборонной техники.
Подготовка инженерных кадров для наноиндустрии.
Успехи как в наноинженерии, так и в нанотехнологиях зависят от того, насколько быстро и качественно будут сформированы творческие коллективы специалистов, какова будет их профессиональная подготовка. И здесь большую роль должны сыграть университеты страны не только потому, что в них сконцентрирован большой научный потенциал. Они должны быть центрами образования специалистов новой формации, обладающих глубокими знаниями фундаментальных и инженерных наук, способных не только генерировать идеи и создавать модели и экспериментальные образцы, но и организовывать высокотехнологичное производство. Уместно в связи с этим отметить следующее:
практически ни один университет не в состоянии приобрести или самостоятельно разработать в нужном объеме нужную материально-техническую базу, поэтому необходимо развивать как кооперацию университетов внутри одной страны, так и межгосударственную кооперацию университетов и ведущих научных центров и фирм;
необходимо развивать сеть центров коллективного пользования, научных центров и лабораторий при университетах и организацию их тесного взаимодействия с промышленностью, что позволит обеспечить выполнение реальных проектов по заказу промышленности или в рамках исследовательских грантов;
необходимо осуществлять отбор наиболее способных студентов последних курсов обучения и привлекать их к оплачиваемой научно-исследовательской работе, выполняемой лабораториями университетов и компаниями, ассоциированными при университетах (практически каждый университет имеет свой так называемый бизнес-инкубатор, поддерживаемый рядом компаний);
в университетах необходимо иметь парк оборудования, позволяющего проводить обучение по принципу “от простого к сложному”:
а) наличие парка простого и надежного оборудования, используемого для проведения типовых лабораторных работ для широкого круга студентов; б) наличие специализированного опытно-экспериментального оборудования, позволяющего реализовывать конкретные проекты по специализациям;
в) наличие уникального научно-исследовательского оборудования, обеспечивающего проведение прорывных исследований.
В этом году МГТУ им. Н.Э.Баумана и Российский научный центр “Курчатовский институт” (РНЦ КИ) создали совместный научно-образовательный центр (НОЦ) “Наноинженерия”, основными задачами которого являются достижение научных результатов мирового уровня по приоритетному направлению развития науки, технологии и техники “Индустрия наносистем и материалов”, закрепление в сфере науки и образования научных и научно-педагогических кадров, формирование эффективных и жизнеспособных научных коллективов, в которых молодые ученые, аспиранты и студенты работали бы с наиболее результативными исследователями старших поколений. В рамках деятельности НОЦ “Наноинженерия” предлагается разработать механизм закрепления в науке молодых ученых и специалистов путем проведения соответствующего мировому уровню образовательного процесса, научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, предполагающих достижение молодыми исследователями такого уровня квалификации, который позволит им впоследствии быть конкурентоспособными на рынке научных исследований. Этому будет способствовать высокая научная квалификация как преподавателей университета, так и научных сотрудников РНЦ КИ, а также имеющийся в обеих организациях парк современного исследовательского и технологического оборудования. Студенты, обучающиеся в НОЦ “Наноинженерия”, имеют возможность пользоваться этим оборудованием при проведении практических занятий, а аспиранты - готовить диссертационные работы, отвечающие самым высоким требованиям.
В МГТУ им. Н.Э.Баумана организован “Учебно-инженерный центр нанотехнологий, нано- и микросистемной техники”, работающий в режиме центра коллективного пользования, в котором установлено уникальное исследовательское и технологическое оборудование для проведения работ на высоком научном уровне. Студенты, аспиранты, преподаватели и специалисты имеют возможность проводить в этом центре исследования на сверхвысоковакуумном сканирующем зондовом микроскопе, спектроскопическом эллипсометре, растровом и электронном микроскопах, получать образцы нанопродукции на нанотехнологическом комплексе “Нанофаб 100”, ионно-плазменной электродуговой установке, ионно-плазменной электронно-лучевой установке, установке реактивно-ионного и плазмохимического травления и др. Учебно-инженерный центр является экспериментально-производственной базой НОЦ “Наноинженерия”. Для пользователей оборудования важно то, что с окончанием в ближайшее время работ по организации удаленного доступа возможность работать и знакомиться с работой уникального оборудования получат имеющие соответствующую подготовку студенты, аспиранты и специалисты университетов и организаций в других городах России.
Междисциплинарный и многодисциплинарный характер нанотехнологий диктует необходимость поиска новых подходов и форм подготовки специалистов соответствующей квалификации. Необходимо изучить и адаптировать к российским условиям методы подготовки и переподготовки специалистов для нужд наноиндустрии. В частности, интересен опыт некоторых зарубежных университетов, заключающийся в том, что из числа принятых в университет студентов отбираются наиболее способные в специальные, “элитные” группы, обучение которых проводится по специальным программам. Студентам выплачивается при этом повышенная стипендия и предоставляется возможность проходить стажировку в передовых университетах и фирмах. Интересна также методика подготовки, при которой на старших курсах теоретический цикл дисциплин студенты изучают два дня в неделю, а три дня работают на сложнейших установках, выполняя реальные проекты по заданиям фирм. Большое значение имеет заинтересованность фирм в получении подготовленных специалистов. Они могли бы не только явиться спонсорами подготовки, но и участвовать в реализации необходимых для обучения учебных планов и программок. В основу подготовки специалистов обязательно должен быть положен проектный метод обучения (“русский метод обучения”, реализуемый в МГТУ с первых дней своего основания и получивший признание во всем мире).
Важную роль в массовой подготовке специалистов для наноиндустрии должны сыграть кафедральные научно-образовательные центры. Такие НОЦ в МГТУ им. Н.Э.Баумана уже есть: НОЦ “Нанотехнологические системы”, “Микромеханические системы”, “Вакуумные технологии” и др. Особенностью этих НОЦ является наличие в них более простого исследовательского и технологического оборудования, что позволяет обучать основам и принципам наноинженерии практически всех студентов. Такое оборудование значительно дешевле, чем в центре коллективного пользования уникальными установками. На кафедрах выполняются реальные курсовые и дипломные проекты. По заданиям промышленности выполняются научно-исследовательские работы. Все это позволяет надеяться, что в ближайшем будущем в науке и промышленности появится большой отряд специалистов, способных решать сложнейшие задачи реализации перспектив нанотехнологий.
Игорь ФЕДОРОВ, ректор МГТУ им. Н.Э.Баумана, академик РАН;
Вадим ШАХНОВ, профессор, член-корреспондент РАН
В последние годы получено большое количество научных результатов в области создания наноматериалов, наносистем, нанотехники. Отдельные результаты подтверждены экспериментами и макетными или лабораторными образцами. Однако переход от лабораторных образцов к промышленным достаточно сложен и до настоящего времени не изучен. В первую очередь это связано с необходимостью разработки как технологий, так и высокопроизводительных производственных систем атомарной точности. Проблемы создания таких технологий и систем призвана решать наноинженерия (Nanotechnological engineering, Nanoengineering) - междисциплинарная область фундаментальной и прикладной науки и техники, предметом которой являются исследования, проектирование и совершенствование методов разработки, производства и применения интегрированных систем, основанных на принципах нанотехнологий и микросистемной техники.
МГТУ им. Н.Э.Баумана располагает богатым опытом подготовки инженеров различных специальностей. Выпущены десятки тысяч специалистов, среди которых такие известные во всем мире, как С.Королев, А.Туполев, В.Шухов, И.Стечкин и многие, многие другие. Следует отметить, что всегда независимо от политических и экономических условий ученые университета находили такие пути развития инженерной подготовки, которые были наиболее значимыми для страны и соответствовали тенденциям развития науки, техники, технологии и традициям МГТУ им. Н.Э.Баумана. Поэтому, проанализировав пути развития нанотехнологий, ученые университета признали целесо-образным считать важнейшими для вуза следующие направления наноинженерии:
Выполнение работ по многоуровневому и многомасштабному моделированию.
Разработка методов и средств визуализации нанообъектов.
Работы по метрологии и точным измерениям.
Разработка технологических процессов атомарной точности.
Создание производственных систем атомарной точности.
Разработка микро- и наносистем в интересах оборонной техники.
Подготовка инженерных кадров для наноиндустрии.
Успехи как в наноинженерии, так и в нанотехнологиях зависят от того, насколько быстро и качественно будут сформированы творческие коллективы специалистов, какова будет их профессиональная подготовка. И здесь большую роль должны сыграть университеты страны не только потому, что в них сконцентрирован большой научный потенциал. Они должны быть центрами образования специалистов новой формации, обладающих глубокими знаниями фундаментальных и инженерных наук, способных не только генерировать идеи и создавать модели и экспериментальные образцы, но и организовывать высокотехнологичное производство. Уместно в связи с этим отметить следующее:
практически ни один университет не в состоянии приобрести или самостоятельно разработать в нужном объеме нужную материально-техническую базу, поэтому необходимо развивать как кооперацию университетов внутри одной страны, так и межгосударственную кооперацию университетов и ведущих научных центров и фирм;
необходимо развивать сеть центров коллективного пользования, научных центров и лабораторий при университетах и организацию их тесного взаимодействия с промышленностью, что позволит обеспечить выполнение реальных проектов по заказу промышленности или в рамках исследовательских грантов;
необходимо осуществлять отбор наиболее способных студентов последних курсов обучения и привлекать их к оплачиваемой научно-исследовательской работе, выполняемой лабораториями университетов и компаниями, ассоциированными при университетах (практически каждый университет имеет свой так называемый бизнес-инкубатор, поддерживаемый рядом компаний);
в университетах необходимо иметь парк оборудования, позволяющего проводить обучение по принципу “от простого к сложному”:
а) наличие парка простого и надежного оборудования, используемого для проведения типовых лабораторных работ для широкого круга студентов; б) наличие специализированного опытно-экспериментального оборудования, позволяющего реализовывать конкретные проекты по специализациям;
в) наличие уникального научно-исследовательского оборудования, обеспечивающего проведение прорывных исследований.
В этом году МГТУ им. Н.Э.Баумана и Российский научный центр “Курчатовский институт” (РНЦ КИ) создали совместный научно-образовательный центр (НОЦ) “Наноинженерия”, основными задачами которого являются достижение научных результатов мирового уровня по приоритетному направлению развития науки, технологии и техники “Индустрия наносистем и материалов”, закрепление в сфере науки и образования научных и научно-педагогических кадров, формирование эффективных и жизнеспособных научных коллективов, в которых молодые ученые, аспиранты и студенты работали бы с наиболее результативными исследователями старших поколений. В рамках деятельности НОЦ “Наноинженерия” предлагается разработать механизм закрепления в науке молодых ученых и специалистов путем проведения соответствующего мировому уровню образовательного процесса, научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, предполагающих достижение молодыми исследователями такого уровня квалификации, который позволит им впоследствии быть конкурентоспособными на рынке научных исследований. Этому будет способствовать высокая научная квалификация как преподавателей университета, так и научных сотрудников РНЦ КИ, а также имеющийся в обеих организациях парк современного исследовательского и технологического оборудования. Студенты, обучающиеся в НОЦ “Наноинженерия”, имеют возможность пользоваться этим оборудованием при проведении практических занятий, а аспиранты - готовить диссертационные работы, отвечающие самым высоким требованиям.
В МГТУ им. Н.Э.Баумана организован “Учебно-инженерный центр нанотехнологий, нано- и микросистемной техники”, работающий в режиме центра коллективного пользования, в котором установлено уникальное исследовательское и технологическое оборудование для проведения работ на высоком научном уровне. Студенты, аспиранты, преподаватели и специалисты имеют возможность проводить в этом центре исследования на сверхвысоковакуумном сканирующем зондовом микроскопе, спектроскопическом эллипсометре, растровом и электронном микроскопах, получать образцы нанопродукции на нанотехнологическом комплексе “Нанофаб 100”, ионно-плазменной электродуговой установке, ионно-плазменной электронно-лучевой установке, установке реактивно-ионного и плазмохимического травления и др. Учебно-инженерный центр является экспериментально-производственной базой НОЦ “Наноинженерия”. Для пользователей оборудования важно то, что с окончанием в ближайшее время работ по организации удаленного доступа возможность работать и знакомиться с работой уникального оборудования получат имеющие соответствующую подготовку студенты, аспиранты и специалисты университетов и организаций в других городах России.
Междисциплинарный и многодисциплинарный характер нанотехнологий диктует необходимость поиска новых подходов и форм подготовки специалистов соответствующей квалификации. Необходимо изучить и адаптировать к российским условиям методы подготовки и переподготовки специалистов для нужд наноиндустрии. В частности, интересен опыт некоторых зарубежных университетов, заключающийся в том, что из числа принятых в университет студентов отбираются наиболее способные в специальные, “элитные” группы, обучение которых проводится по специальным программам. Студентам выплачивается при этом повышенная стипендия и предоставляется возможность проходить стажировку в передовых университетах и фирмах. Интересна также методика подготовки, при которой на старших курсах теоретический цикл дисциплин студенты изучают два дня в неделю, а три дня работают на сложнейших установках, выполняя реальные проекты по заданиям фирм. Большое значение имеет заинтересованность фирм в получении подготовленных специалистов. Они могли бы не только явиться спонсорами подготовки, но и участвовать в реализации необходимых для обучения учебных планов и программок. В основу подготовки специалистов обязательно должен быть положен проектный метод обучения (“русский метод обучения”, реализуемый в МГТУ с первых дней своего основания и получивший признание во всем мире).
Важную роль в массовой подготовке специалистов для наноиндустрии должны сыграть кафедральные научно-образовательные центры. Такие НОЦ в МГТУ им. Н.Э.Баумана уже есть: НОЦ “Нанотехнологические системы”, “Микромеханические системы”, “Вакуумные технологии” и др. Особенностью этих НОЦ является наличие в них более простого исследовательского и технологического оборудования, что позволяет обучать основам и принципам наноинженерии практически всех студентов. Такое оборудование значительно дешевле, чем в центре коллективного пользования уникальными установками. На кафедрах выполняются реальные курсовые и дипломные проекты. По заданиям промышленности выполняются научно-исследовательские работы. Все это позволяет надеяться, что в ближайшем будущем в науке и промышленности появится большой отряд специалистов, способных решать сложнейшие задачи реализации перспектив нанотехнологий.
Игорь ФЕДОРОВ, ректор МГТУ им. Н.Э.Баумана, академик РАН;
Вадим ШАХНОВ, профессор, член-корреспондент РАН
