CC BY
9
42
Медико-технический менеджмент и образование
УДК 504.7
Афанасьев А. В., канд. техн. наук,
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ»
Формирование инфраструктуры образовательного процесса для наноиндустрии
Ключевые слова: нанотехнологии, наноиндустрия, нанодиагностика, модульная учебно-научная лаборатория
Разработана и предложена модульная «малобюджетная» учебно-научная лаборатория «Нанотехнологии и нанодиагностики» как инфраструктурный базис образовательного процесса по направлению «Нанотехнология». Основными особенностями лаборатории являются: модульный унифицированный характер лабораторной базы при широком охвате направлений для обеспечения в первую очередь знаний-знакомств; доступность в отношении размещения, эксплуатации, что позволяет подбирать требуемую номенклатуру малогабаритного технологического и контрольно-диагностического оборудования, имеющего соответствующее методическое обеспечение для быстрой адаптации к учебному процессу.
Интеллектуальный базис наносистем — это, безусловно, система знаний и умений, носителем которой является «человеческий капитал». Основная форма инвестиций в «человеческий капитал» — предоставление образовательных услуг. Поэтому, наряду с постановкой чисто экономической зада-
чи — повышения эффективности производства на основе опережающего развития высокотехнологичных отраслей, необходимо решать и еще одну социальную задачу — обеспечение требуемого интеллектуального уровня «человеческого капитала» через развитие научных исследований и предоставление образовательных услуг [1].
Важнейшими элементами обеспечения качества образования являются:
• кадровый потенциал, основанный на современных научно-педагогических школах, обеспечивающих быструю адаптацию к решению актуальных научно-технических проблем без потери глубины исследований и фундаментальности образования;
• лабораторно-экспериментальная база, позволяющая гармонично сочетать возможность получения знаний-знакомств и знаний-умений.
К сожалению, к началу XXI века экспериментальная база большинства отечественных исследовательских организаций и вузов в высокотехнологичных областях серьезно отставала от зарубежного уровня. Объемы средств, выделяемых на реализацию инфраструктурных проектов по созданию научно-учебных центров «Нанотехнологии»,
Таблица Состав модульной «малобюджетной» учебно-научной лаборатории «Нанотехнологии и нанодиагностики»
Установка Функциональное назначение
Сектор «Нанотехнологии»
Установка для получения углеродных нанотрубок из газовой фазы Экологически безопасный, нетоксичный и энергетически низкозатратный синтез массивов вертикально ориентированных углеродных нанотрубок в объеме реактора и на поверхности функциональной подложки методом химического парофазного осаждения в процессе каталитического пиролиза жидких (С„Н10, СвН14, С2НвОН и др.) и газообразных углеводородов (С2Н2, СБ^ и др.)
Установка для молекулярной химической сборки Послойно-молекулярное (без зародышеобразования) низкотемпературное нанесение оксидов и других соединений алюминия, кремния, тяжелых металлов (гафний, цирконий) на полупроводниковые, металлические и диэлектрические подложки
Установка для получения органических нанослоев методом Ленгмюра—Блоджетт Формирование органических наноразмерных пленок и их композиций методом прецизионного погружения подложек
Установка для получения наноструктурированных оксидов золь-гель-технологией Формирование тонких стекловидных пленок с наноразмерными частицами методом центрифугирования из пленкообразующих золей с последующей термообработкой
№ 4/2009 | биотехносфера
Продолжение табл.
Установка Функциональное назначение
Установка для электрохимического формирования нанопористых материалов Формирование нанопористых слоев ЭЮ, ваЫ и др. с контролируемой степенью пористости (нано-, микро-, мезо-) и толщиной
Установка для амплификации ДНК-методом полимеразной цепной реакции Сектор Установка оптической микроскопии с электрической нанозондовой системой Многократное быстрое продуцирование фрагментов ДНК для повышения концентрации искомого фрагмента путем амплификации с последующим распознаванием (идентификацией) амплификата «Нанодиагностики» Электрическое тестирование объектов микрозондами с нанораз-мерным позиционированием под оптическим микроскопом с цифровой записью изображений
Малогабаритный растровый электронный микроскоп Морфолого-топологический анализ поверхности с микро- и нано-размерным разрешением
Атомно-силовой микроскоп (малогабаритный учебный) Морфолого-топологический анализ микро- и наноразмерных объектов неорганической и органической природы с атомным разрешением
Малогабаритный эллипсометр Определение толщины, показателя преломления, шероховатости микро- и наноразмерных слоев на поверхности твердотельных объектов
Малогабаритная установка электронного парамагнитного резонанса Определение состава и свойств микро- и наноразмерных объектов, обладающих парамагнитными свойствами
Установка для капиллярного электрофореза Исследование фракционного состава и электрофоретической подвижности наночастиц
Рис. 1
Структура модульной «малобюджетной» учебно-научной лаборатории «Нанотехнологии и нанодиагностики»
биотехносфера
| № 4/2009
Рис. 2
Малогабаритные установки для получения органических нанослоев методом Ленгмюра-Блоджетт (а) и проведения капиллярного электрофореза на чипе (б)
в рамках существующих цен на уникальные научные приборы и технологическое оборудование позволяют приобрести лишь единичные экземпляры, что не создает возможности реализации целостной программы подготовки и переподготовки кадров для наноиндустрии. Для выполнения образовательными учреждениями важнейших функций подготовки и переподготовки кадров, а также популяризации знаний в своих регионах в области нано-технологий в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете была разработана комплексная учебно-научная малобюджетная лаборатория «Нанотехнологии и нанодиагно-стики».
Основными особенностями лаборатории являются:
• модульный унифицированный характер лабораторной базы при широком охвате направлений для обеспечения в первую очередь знаний-знакомств;
• доступность в отношении размещения, эксплуатации и особенно приобретения оборудования (средняя стоимость модуля учебно-научной лаборатории в 5-10 раз меньше аналогичного исследовательского оборудования).
Модульный характер лаборатории позволяет подбирать требуемую номенклатуру (рис. 1) малогабаритного технологического (рис. 2, а) и контрольно-диагностического (рис. 2, б) оборудования, имеющего соответствующее методическое обеспечение для быстрой адаптации к учебному процессу.
Базовая номенклатура модульного оборудования для «малобюджетной» учебно-научной лаборатории нанотехнологии и нанодиагностики представлена в таблице.
В настоящее время сформировано методическое обеспечение для реализации технологических и контрольно-диагностических процессов в рамках предлагаемой модульной «малобюджетной» учебно-научной лаборатории.
Разработчик лаборатории — Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» (СПбГЭТУ), научно-образовательный центр (НОЦ) по направлению «Нанотехнологии».
| Л и т е р а т у р а |
1. Лучинин В. В. Наноиндустрия и «человеческий капитал». Наноиндустрия. 2007. № 6. С. 2-8.
№ 4/2009 I'
биотехносфера
