ФИЗИКА НАНОСТРУКТУР УД-317/р

Abstract

Последние два десятилетия развития физики, химии и технологии твердого те- ла характеризовались целенаправленными усилиями по синтезу и изучению свойств широкого спектра новых материалов и структур, получивших общее наименование на- ноструктуры (наноматериалы). Такие материалы представляют собой искусственно синтезированные среды, содержащие неоднородности с характерными размерами 10- 100 нанометров различной природы и конфигурации внутри полупроводниковых и ди- электрических матриц. К наноструктурам, в частности, относятся полупроводниковые гетероструктуры и структуры с квантовыми ямами, нитями и точками; молекулярные структуры углерода: фуллерены и нанотрубки; нанокристаллы; недавно синтезирован- ные скульптурные тонкие пленки; пористый кремний; фотонные кристаллы и т.п. Не- смотря на различную физическую природу неоднородностей, их объединяют весьма малые размеры в одном или нескольких направлениях, всего на 1--2 порядка превы- шающие характерное межатомное расстояние. В этих условиях в полной мере проявля- ется квантовая природа движения носителей тока, а существенная неоднородность обу- славливает неприменимость или, по крайней мере, ограниченную применимость тра- диционных для физики твердого тела методов макроскопического описания. При этом оказывается, что механические и физико-химические свойства наноструктур радикаль- но отличаются от свойств однородных твердых тел. Согласно оценкам ведущих науч- ных экспертов, развитие нанотехнологии, наряду с биофизикой и молекулярной биоло- гией, будет определять научное и технологическое лицо XXI века. Можно утверждать, что проблемы физики, химии и технологии наноструктур, будучи безусловно фунда- ментальными, одновременно являются критическими для решения широкого класса прикладных задач и, в перспективе, развития наиболее передовых отраслей современ- ного производства. Целью данного курса как важной составляющей подготовки спе- циалиста в области физики твердого тела является освоение студентами базовых поня- тий физики наноструктур и понимание физических особенностей, определяющих свой- ства наноструктурированных материалов. В результате изучения данной дисциплины студент должен знать основные понятия физики наноструктур, особенности их микро- структуры и физических свойств; уметь ориентироваться в современных методах фор- мирования и исследования наноструктурированных материалов. Материал курса основан на базовых знаниях и представлениях, заложенных в общих курсах физики твердого тела, оптики, атомной физики, квантовой механики и др.