Аспирантура по направленности "Физика конденсированного состояния"

Общие сведения об образовательной программе. Миссия, цели и задачи образовательной программы

Настоящая основная профессиональная образовательная программа (ОПОП) направлена на подготовку высококвалифицированных специалистов в области физики конденсированного состояния, способных проводить исследования и разработки мирового уровня в области физики конденсированного состояния и физического материаловедения (в том числе – в междисциплинарных областях «на стыке» физики, химии и механики материалов), разрабатывать новые конструкционные и многофункциональные материалы (металлы, сплавы, керамики и композиты на их основе, а также новые материалы на основе сложных кристаллических структур), разрабатывать новые междисциплинарные физические модели, лежащие в основе технологий получения и обработки новых конструкционных и многофункциональных материалов, а также иметь практические навыки работы на современном технологическом и исследовательском оборудовании.

Следует отметить, что технологическая модернизация и решения задач технологической независимости (импортозамещения) предприятий отечественного общего и специального машиностроения, электронной промышленности, а также оборонно-промышленного комплекса требует решения широкого круга задач, связанных, в первую очередь, с разработкой и внедрением новых технологий получения и обработки конструкционных и многофункциональных материалов с повышенными физико-механическими и служебными характеристиками, а также решения задач в области инжиниринга.

Фундаментальные и прикладные знания в области физики конденсированного состояния, физического материаловедения (металлы, сплавы, керамики, композиты, разнообразные наноструктуры и др.), моделирования сложных физических процессов, материалов и технологий, которые получают выпускники аспирантуры ННГУ по направленности (специальности) «Физика конденсированного состояния» обеспечивают реализацию программ инновационного развития и перевооружения ведущих промышленных предприятий Нижегородской области, входящих в состав отечественных холдингов и госкорпораций (в первую очередь - ГК «Росатом», ГК «Ростехнологии», «Группа ГАЗ», предприятий Минпромторга РФ и Минобороны РФ, ОАО «Объединенная судостроительная корпорация», Корпорация «Тактическое ракетное вооружение», Концерна ПВО «Алмаз-Антей» и др.), а также малых и средних предприятий реального сектора экономики.

Важной задачей (миссией) настоящей ОПОП является решение проблемы острой нехватки высококвалифицированных специалистов на предприятиях реального сектора экономики как Нижегородской области, так и РФ в целом, а также подготовка «кадрового резерва» для подразделений ННГУ, институтов РАН Нижнего Новгорода и отраслевых НИИ, специализирующихся в областях физики конденсированного состояния, физического материаловедения, нанотехнологий и наноматериалов.

Сочетание глубоких фундаментальных знаний в области физики конденсированного состояния, физического материаловедения, нанотехнологий и наноматериалов, и информационных технологий в физике, с навыками работы на сложном технологическом и исследовательском оборудовании мирового уровня, в сочетании с глубокой общекультурной подготовкой, позволяет выпускникам аспирантуры решать сложные научно-исследовательские, опытно-конструкторские, технологические и экспертные задачи как при работе в составе научно-исследовательских групп под руководством ведущих ученых, так и при работе в структуре ведущих отечественных предприятий Нижегородской области.

Навыки и знания, полученные выпускниками аспирантуры позволят им эффективно участвовать в реализации государственных, федеральных целевых и отраслевых программ Российской Федерации: Государственная программа «Развитие науки и технологий», Государственная программа «Обеспечение обороноспособности страны», Государственная программа «Развитие промышленности и повышение ее конкурентоспособности», Государственная программа «Развитие атомного энергопромышленного комплекса», Государственная программа «Развитие электронной и радиоэлектронной промышленности на 2013-2025 годы», Государственная программа «Развитие авиационной промышленности на 2013-2025 годы», ФЦП «Развитие оборонно-промышленного комплекса Российской Федерации на 2011-2020 годы», ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса Российской Федерации на 2014-2020 годы», ФЦП «Ядерные энерготехнологии нового поколения на период 2010-2015 годов и на перспективу до 2020 года» и др.

Настоящая ОПОП имеет своей основной целью (миссией) формирование у выпускников аспирантуры универсальных, общепрофессиональных и профессиональных компетенций в области физики конденсированного состояния, физического материаловедения и смежных областей (информационных технологий и др.) с учетом особенностей сложившихся к настоящему моменту времени научных школ ННГУ, потребностей рынка труда Нижегородского региона, выражающихся, в первую очередь, в потребностях ВУЗов, институтов РАН, отраслевых институтов и КБ, а также ведущих промышленных предприятий Нижегородской области, в высококвалифицированных научно-педагогических кадрах, специализирующихся в области физики конденсированного состояния, физического материаловедения и в смежных областях.

Востребованность выпускников аспирантуры на рынке труда решается за счет тесной связи получаемых выпускниками навыков и умений, связанных в единую систему компетенции, с трудовыми функциями профессиональных стандартов для инженеров и специалистов в области нанотехнологий и наноматериалов, а также, в целом, с трудовыми функциями специалистов в области научных исследований и конструкторских разработок. Эта связь позволяет выпускникам аспирантуры успешно «встраиваться» в работу предприятия без существенных затрат на переобучение.

Отличительной особенностью данной ОПОП является ее гибкий характер, выражающийся в минимальном числе обязательных курсов и большом числе курсов «по выбору». Это позволяет обучающемуся выбирать персональную «траекторию обучения» и, как следствие, получать углубленные навыки в той сфере деятельности (направлении), которая кажется наиболее перспективной как ему самому, так и его потенциальному работодателю.

Потенциальными работодателями для закончивших аспирантуру по данной специальности в Нижегородской области являются, в первую очередь, высокотехнологичные предприятия атомной промышленности, общего и специального машиностроения, электронной промышленности, аэрокосмического комплекса и металлургии (ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», ФГУП ФНПЦ «НИИИС им. Ю.Е. Седакова», АО «ОКБМ Африкантов», НПП «Салют», АО «ОКБ – Нижний Новгород», ОАО «Выксунский металлургический завод», Нижегородский авиационный завод «Сокол», ПАО ПКО «Теплообменник», НПО «Гидромаш», АО «ЦНИИ КМ Буревестник», ОАО «Русполимет», Владимирский НПО «Точмаш», ОАО "ГосНИИМаш им. В.В. Бахирева" и др.), институты Нижегородского научного центра РАН, проводящие разработки в смежных областях (Институт прикладной физики РАН, Институт физики микроструктур РАН, Институт химии высокочистых веществ РАН, Институт проблем машиностроения РАН и др.), а также частные высокотехнологичные малые и средние предприятия реального сектора экономики.

Следует отметить, что возможность самостоятельного выбора «траектории обучения» важна в связи с тем, что различные группы потенциальных работодателей предъявляют существенно различные требования к выпускнику аспирантуры ННГУ по направленности «Физика конденсированного состояния» – особенно, в части его профессиональных компетенций (специализации).

Во многом это связано с тем, что, с одной стороны, доля предприятий общего и специального машиностроения (в которые входят нижегородские высокотехнологичные предприятия оборонно-промышленного комплекса, атомного машиностроения и ядерной энергетики) является абсолютно доминирующей в Нижегородской области, а на рынке научно-исследовательских услуг и разработок по направленности «Физика конденсированного состояния» доминируют институты РАН и отраслевые НИИ, специализирующиеся в отдельных областях теоретической физики, квантовой теории твердого тела и электроники (СВЧ, микро-, нано-, опто- и др.). При этом ориентированность, в некоторых случаях, обучающегося на участие в работе международных научно-исследовательских коллективов в зарубежных научно-образовательных центрах предъявляет существенно более высокие требования к его универсальным и общепрофессиональным компетенциям.

Это, с точки зрения организации ОПОП, приводит к необходимости «предоставить в распоряжение» обучающегося весьма большой набор курсов универсальных, общепрофессиональных и профессиональных компетенций, способных обеспечить разнообразные «траектории обучения» аспиранта.

Подводя итог краткому описанию миссии настоящей ОПОП ННГУ, следует отметить, что она соответствует «Стратегии трансфера знаний» ННГУ, а также ключевым платформам «Стратегии развития Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского – Национального исследовательского университета до 2020 года» (Стратегия-2020) - Научной платформе «Науки о материалах», Образовательным платформам «Исследовательские школы» и «Образование, сконцентрированное на студенте» и, частично, разделу «Участие в международных проектах в области образования, науки и инноваций» направления «Интернационализация» Стратегии-2020.

Важно также отметить, что ОПОП соответствует Приоритетному направлению «Индустрия наносистем» и, частично, Приоритетным направлениям «Перспективные виды вооружения, военной и специальной техники» и «Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика» развития науки, технологий и техники Российской Федерации, а также следующим критическим технологиям, перечень которых утвержден Указом Президента РФ от 7 июля 2011 г. №899 «Об утверждении приоритетных направлений развития, науки, технологи и техники и перечня критических технологий Российской Федерации»:

• Технологии получения и обработки конструкционных наноматериалов.
• Технологии получения и обработки функциональных наноматериалов.
• Базовые и критические военные и промышленные технологии для создания перспективных видов вооружения, военной и специальной техники.
• Компьютерное моделирование наноматериалов, наноустройств и нанотехнологий.
• Технологии атомной энергетики, ядерного топливного цикла, безопасного обращения с радиоактивными отходами и отработавшим ядерным топливом.
• Технологии диагностики наноматериалов и наноустройств.
• Технологии наноустройств и микросистемной техники.

Конкретные цели ОПОП выражены в системе компетенций, к формированию которых призвана реализация этой программы, и состоят в следующем:

• Ц1 Подготовка выпускников, имеющих общий высокий уровень культуры, а также обладающих способностью к интеллектуальному, культурному, нравственному и профессиональному саморазвитию и самосовершенствованию.
• Ц2 Подготовка выпускников к научно-исследовательской, опытно-конструкторской, технологической, проектно-инжиниринговой и экспертной деятельности (самостоятельной, в составе научно-исследовательских лабораторий и групп, а также на предприятиях реального сектора экономики) в области физики конденсированного состояния, физического материаловедения и в смежных областях (информационные системы в физике и технике, нанотехнологии и наноматериалы).
• Ц3 Подготовка выпускников, способных проводить исследования и разработки мирового уровня (в том числе – междисциплинарного характера) в области физики конденсированного состояния, физического материаловедения и в смежных областях (в том числе – междисциплинарного характера), лежащих в основе современных высоких технологий (в первую очередь – нанотехнологий).
• Ц4 Обеспечение активной научно-исследовательской деятельности аспирантов в ходе обучения.
• Ц5 Подготовка выпускников к педагогической деятельности в высшей школе

Учебный процесс

Физический факультет ННГУ, реализующий данную ОПОП, формирует условия для максимально гибкого и индивидуального графика обучения конкурентоспособных высококвалифицированных специалистов, специализирующихся в области физики конденсированного состояния, физического материаловедения и новых технологий получения и обработки материалов различного функционального назначения.

В реализации настоящей ОПОП принимают участие следующие кафедры физического факультета ННГУ

• кафедра кристаллографии и экспериментальной физики (координатор от кафедры - Зайцева Е.В.)
• кафедра теоретической физики ННГУ (координатор от кафедры - Сатанин А.М.)
• кафедра физического материаловедения (координатор от кафедры - Нохрин А.В.)
• кафедра информационных технологий в физических исследованиях (координатор от кафедры - Морозов О.А.).

Все учебные дисциплины ОПОП можно разбить на три большие группы.

Блок (модуль) универсальных компетенций (УК) направлен на формирование у обучающегося знаний и умений не зависящих от конкретного вида подготовки, и направлены, в первую очередь, на формирование у аспиранта более высокого (по отношению к уровням магистра и специалиста) уровня общей культуры и целостного системного научного мировоззрения, подготавливающего его к реализации инновационных проектов в научных, образовательных организациях, учреждениях социальной сферы и в высокотехнологичных предприятиях.

Блок (модуль) «Общепрофессиональные компетенции» (ОПК), содержит курсы, характерные для направления подготовки 03.06.01 «Физика и астрономия». Целью блока ОПК является формирование у обучающегося углубленных (по отношению к уровням магистра и специалиста) комплекса фундаментальных и прикладных знаний в области физики конденсированного состояния, физического материаловедения и в смежных областях (в том числе – междисциплинарного характера).

Блок «Профессиональные компетенции» (ПК), определяющий умения, знания и навыки выпускника аспирантуры, можно условно разделить на пять составных частей (модулей):

• «Новые методы и модели физики конденсированного состояния» (цель – получение выпускником углубленных знаний в своей профессиональной области – по той тематике (направленности), в которой он проводит свою научно-исследовательскую работу);
• «Новые технологии» (цель – получение навыков работы на сложном технологическом оборудовании мирового уровня (в том числе - нанотехнологическом), а также навыков по разработке новых технологических процессов и операций);
• «Новые материалы» (цель – получение навыков экспериментальной и теоретической работы с перспективными конструкционными и многофункциональными материалами (в том числе – наноматериалами) для инновационных приложений в машиностроении, энергетике и электронике);
• «Новые методики» (цель – получение навыков по разработке новых методик аттестации структуры и свойств перспективных материалов, овладение новыми перспективными методиками аттестации структуры и свойств конструкционных и функциональных материалов различного назначения);
• «Новые методы моделирования» (цель – ознакомление обучающихся с новыми информационными технологиями и новыми методами моделирования сложных физических процессов, а также структуры и свойств перспективных материалов различного функционального назначения).

Отличительной особенностью дисциплин, преподаваемых в рамках модулей ОПК и ПК, является их направленность на те актуальные направления развития в области физики конденсированного состояния и физического материаловедения, в которых компетенции научных школ ННГУ заметно превышают общероссийский уровень и в которых они являются мировыми лидерами.

В области фундаментальных знаний

• углубленные знания об электронных, оптических и транспортных свойствах полупроводников и различных наноструктур на их основе – квантовых ям, нитей, точек, гетеропереходов, сверхрешеток;
• углубленные знания о физических процессах, происходящих в новых современных материалах – таких как полупроводники с сильным спин-орбитальным взаимодействием, графен, топологические изоляторы;
• углубленные знания о структуре и физических свойствах монокристаллов комплексных соединений поливалентных металлов;
• углубленные фундаментальные знания в области физики границ зерен и других специальных разделов теории дефектов;
• углубленные фундаментальные знания в области диффузионно-контролируемых процессов в конструкционных материалах (металлы, сплавы, керамики), в первую очередь – диффузионных процессов, связанных с границами зерен, лежащих в основе новых методов получения наноструктурированных и ультрамелкозернистых конструкционных материалов (металлы, сплавы, керамики) с повышенными физико-механическими свойствами и эксплуатационными характеристиками для перспективных приложений в машиностроении и энергетике;
• углубленные фундаментальные знания в области процессов деформации (в том числе – сверхпластической деформации, микропластической деформации) и разрушения (в том числе – в условиях воздействия нагрузок циклического и динамического характера) перспективных конструкционных материалов при воздействии различных повреждающих факторов (коррозионно-активные среды, повышенные температуры эксплуатации, повышенные скорости износа и др.);

с научно-практической точки зрения

• умение использовать в своей профессиональной области современное технологическое и исследовательское оборудование мирового уровня;
• умение оперировать современными методами теоретического анализа и компьютерного моделирования при изучении сложных многокомпонентных твердотельных систем и объектов;
• знания в области проектирования новых конструкционных и функциональных материалов (металлы, сплавы, стали, керамики, композиты) с высокими физико-механическими свойствами и эксплуатационными характеристиками для перспективных приложений в машиностроении, энергетике и электронике;
• знания о новых методах получения новых активных материалов для перестраиваемых и фемтосекундных лазеров, их оптических и других свойствах;
• знания в области разработки высокопроизводительных технологий моделирования электронных состояний в наномасштабных полупроводниках и квантовых устройствах на их основе;
• знания в области научных основ новых технологических процессов, технологических операций и операций контроля получения новых перспективных конструкционных материалов (в том числе – наноматериалов);
• умение разрабатывать и внедрять новые методики исследования структуры и свойств новых материалов (в том числе – наноматериалов);
• умение разрабатывать техническую документацию на новые технологические процессы, методики и материалы.

Детальное описание учебного плана доступно по данной ссылке, а рабочие документы, разъясняющие отдельные этапы реализации образовательного процесса - по данной ссылке.