Методи досліджень у прикладній фізиці та наноматеріалознавстві
Спеціальність: Прикладна фізика та наноматеріали
Код дисципліни: 8.105.00.O.003
Кількість кредитів: 3.00
Кафедра: Прикладна фізика і наноматеріалознавство
Лектор: кандидат технічних наук, доцент Кондир А.І.
Семестр: 1 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у аспірантів необхідні компетентності.
Загальні компетентності:
ЗК1. Глибинні знання сучасних методів проведення досліджень в галузі прикладної фізики та наноматеріалівй у суміжних галузях.
Окрім цієї програмної компетенції важливими є такі:
1) досконало знати сучасні уявленняпро будову, властивості, технології та практичного застосування функціональних матеріалів;
2) здатність критично аналізувати сучасні проблеми дослідження будови та властивостей наноматеріалів; ставити завдання і розробляти програ-ми дослідження; обирати адекватні способи і методи розв'язання експе-риментальних і теоретичних завдань; узагальнювати, представляти і застосовувати отримані результати;
3) запроваджувати сучасні фізико-математичні методи для вирішення професійних завдань у галузі матеріалознавства і технологій; узагальнювати практичні рекомендації з використання отриманих результатів; на сучасному рівні представляти результати дослідження у формах звітів, рефератів та публікацій;
4) уміти ефективно спілкуватися з широкою науковою спільнотою з актуальних питань наноматеріалознавства;
5) уміти практично застосовувати принципи і концепції фізики конденсованого стану речовини;
6) ініціювати оригінальні дослідницько-інноваційні комплексні проекти у галузі фізики і технологій.
Фахові компетентності:
ФК1. Знання сучасних тенденцій розвитку і найбільш важливих нових наукових досягнень в області прикладної фізики та наноматеріалів, а також суміжних наукових областей.
ФК3. Здатність ефективно застосовувати методи аналізу, математичне моделювання, виконувати фізичні та математичні експерименти при проведенні наукових досліджень.
ФК5. Здатність розробляти та реалізовувати проекти, включаючи власні дослі-дження, які дають можливість переосмислювати наявні чи створювати нові знання.
ФК6. Здатність аргументувати вибір методу розв’язування спеціалізованої задачі, критично оцінювати отримані результати та захищати прийняті рішення.
Результати навчання: 1. Здатність продемонструвати систематичні знання сучасних методів проведення досліджень в області прикладної фізики та наноматеріалів.
2. Здатність продемонструвати поглиблені знання у вибраній області наукових досліджень.
3. Ефективно працювати як індивідуально, так і у складі команди.
4. Оцінювати доцільність та можливість застосування нових методів і технологій в задачах синтезу наноматеріалів та розв’язанні задач прикладної фізики.
5.Уміння ефективно спілкуватись на професійному та соціальному рівнях.
6. Уміння представляти та обговорювати отримані результати та здійснювати трансфер набутих знань з проведення досліджень будови, властивостей та застосування функціональних матеріалів нового покоління.
7.Здатність самостійно проводити наукові дослідження у галузі фізики функціональних матеріалів і приймати рішення.
8. Здатність усвідомлювати необхідність навчання впродовж усього життя з метою поглиблення набутих та здобуття нових фахових знань з фізики новітніх матеріалів та методів їхнього дослідження.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Попередні навчальні дисципліни:
1. Фізичне матеріалознавство
2. Фізика і технологія наносистем
3. Наноматеріалознавство
4. Фізика твердого тіла
Супутні і наступні навчальні дисципліни
1. Фізика супрамолекулярних структур та пристроїв
Короткий зміст навчальної програми: Дифракційні методи аналізу кристалічної структури: рентгенівський аналіз, електронографія, нейтронографія. Визначення складу, структури твердих тіл і концентраційних профілів за основними і домішковим компонентами методами електронної та іонної спектроскопії. Електронно-мікроскопічні методи дослідження: просвічувальна і растрова електронна мікроскопія. Аналіз поверхні сканувальними зондами – тунельна і атомно-силова мікроскопія.
Опис: Дифракційні методи дослідження. Рентгеноструктурний аналіз. Рентгенівський фазовий аналіз. Дослідження реальних структур. Визначення товщини і кількості шарів у багатошарових наноматеріалах (надґратках). Рентгенівська рефлектометрія. Малокутове розсіювання (МКР) рентгенівських променів. Дифракційні методи визначення функціональних властивостей матеріалів. Методи термодинамічного дослідження. Діаграми Еллінгґама і ван'т-Ґоффа Короткий огляд сучасних методів досліджень. Основи сканувальноїзондової мікроскопії. Сканувальні елементи зондових мікроскопів. Недоліки п'єзосканерів. Зонди для сканувальної мікроскопії. Пристрої для прецизійних переміщень зонду і зразка.Пристрій захисту. Формування і опрацювання СЗМ-зображень. Фізичні принципи роботи СТМ. Апаратура для СТМ. Вимірювальні методики СТМ. Вимірювання локальної роботи виходу в СТМ. Вимірювання вольт-амперних характеристик тунельного контакту. Фізичні основи атомно-силової мікроскопії. Зондові давачі атомно-силових мікроскопів. Фізичні основи атомно-силової мікроскопії. Особливості атомно силової мікроскопії. Зондові давачі атомно-силових мікроскопів. Дослідження властивостей поверхні за допомогою АСМ. Апаратура для АСМ. Вимірювальні методики АСМ. Фізичні основи сканувальної оптичної мікроскопії ближнього поля. Спектроскопічні методи. Мікрохвильова спектроскопія. Рентгенівська і фотоелектронна спектроскопія. Електронна Оже-спектроскопія. Мессбауерівська спектроскопія. Основи оптичної спектроскопії. Структура атомних і молекулярних спектрів. Обертальні і коливальні спектри. Спектроскопія комбінаційного розсіювання світла. Пружне й непружне розсіювання світла. Коливання кристалічної ґратки. Розсіювання світла коливаннями ґратки. Теорії комбінаційного розсіювання світла. Гігантське комбінаційне розсіювання світла. Компоненти раманівського спектрометра. Особливості спектрів комбінаційного розсіювання сполук Карбону. Контроль якості нанотрубок. Спектри фононів в напівпровідниках зі структурою алмазу.
Методи та критерії оцінювання: Поточний контроль (40%): усне опитування, виступи на семінарах, тести, колоквіум.
Підсумковий контроль (60%): виконання підсумкової контрольної роботи, залік.
Критерії оцінювання результатів навчання: Порядок та критерії виставляння балів та оцінок:
Теоретичні питання мають на меті перевірку навичок студентів щодо ро-зуміння теоретичного матеріалу. Відповідь по можливості має бути повною та аргументованою.
• Максимальну кількість балів (мкб) за питання отримує студент, що повністю висвітлив питання;
• 70-90 % від мкб – питання в цілому висвітлене, але є незначні неточності або інші недоліки;
• 50-70 % від мкб – відповідь на питання дано не в повному обсязі і/або є суттєві помилки;
• 30-50 % від мкб– зроблена спроба відповісти на питання, але зроблено грубі помилки і/або питання в цілому не висвітлене. Такої ж оцінки заслуговуватиме студент, якщо він робить неправильні висновки на основі логічних припущень, що містять правильні міркування;
• 10-30 % від мкб– зроблена невдала спроба відповісти на питання, лише окремі міркування і /або формули є вірними;
• 0 балів – жодна з записаних формул не має стосунку до даного питання, всі міркування є помилковими, або цілковито відсутні.
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. Weil J.A., Bolton J.R. Electron paramagnetic resonance. Elementary theory and practical applications. - Hoboken: Wiley, 2007. - 664 p.
2. Ferarro John. Introductory Raman Spectroscopy. – Academic press, 2003. – 434 pp.
3. SmithEwen, DentGeoffrey. Modern Raman Spectroscopy – A Practical Approach. – John Wiley & Sons, LTD, 2005. – 224 pp.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).