Magistr v kvantové fyzice pokročilého materiálového inženýrství

Všeobecné informace

Popis programu

Magisterský program Kvantová fyzika pro pokročilé inženýrství je věnován studiu nových fyzikálních jevů objevených v nanostrukturních materiálech a kvantových zařízeních vytvořených posledních 20-30 let při hledání součástek pro kvantovou elektroniku. Ve stejné době se program zaměřuje na základní fyzikální principy elektronických systémů a zařízení kvantové elektroniky, stejně jako některých důležitých výrobních technik a měření fyzikálních a chemických vlastností kvantových velikosti konstrukcí a materiálů. Program je určen pro studenty vyškolených ve výši univerzitních kurzů obecné fyziky a úvod do teoretické fyzice pro bakalářské, která zahrnuje kurzy: teoretické mechaniky a teorie pružnosti, elektrodynamiky, kvantové mechaniky a statistické fyziky. Program nezahrnuje počáteční speciální školení studentů fyziky kondenzovaných látek, protože zahrnuje základní kurzy v:

1) moderní kvantová fyzika pevných látek,
2) elektronická teorie kovů,
3) technologie a materiály kvantové elektroniky,
4) spektroskopické metody charakterizace materiálů.


Médium poučení pro tento program je angličtina.


Charakteristickým rysem tohoto magisterském studijním programu je zaměřit se na studium nových fyzikálních jevů v kvantové velkých materiálů a zařízení, z nichž všechny jsou přehlíženy v tradičních kurzech fyziky pevných látek. Tyto objekty studia se objevily v posledních 20-30 letech v důsledku rozvoje nástrojů a metod měření a přeměny vlastností materiálů v nanometrů rozsahu vzdáleností. Ačkoli fyzikální jevy a procesy pozorované v nových materiálech a nanostruktur jsou popsány v rámci dobře zavedených základních pojmů kvantové a klasické fyziky, mohly by se stát předmětem studia tradičních vzdělávacích kurzů z fyziky pevných látek, které byly vytvořeny v polovině dvacátého století, jednoduše proto, že většina z těchto zařízení a adekvátních nástrojů měření pro jejich výzkum nebyly ještě vyvinuté. Kruh nových fyzikálních jevů studoval ve speciálních kurzech tohoto magisterského programu patří účinky velikosti kvantizace v low trojrozměrných struktur, zejména: kvantového Hallova jevu, kvantové fluktuace náboj, Coulombův blokádu a Landauer quantum vodivost kontaktů atomové velikosti , statistiky Wigner-Dyson elektronických energetickými hladinami v nanoklastrů, oscilace Rabi v systémech dvou-úrovni, spektra kvantových teček, studní a vodiči v magnetickém poli, fonony v fraktální struktur, režimy Einstein v termoelektrických polovodičových materiálů s komplexem křišťál buňka, atd. Tento magisterský program umožňuje studentům orientovat se v moderním vědeckém a aplikovaném výzkumu a vývoji kvantově velkých materiálů a zařízení získáním dovedností jak v teoretických výpočtech v oblasti kvantové fyziky nanosystémů, tak i v experimentálních měřeních pomocí moderních zařízení v pole elektronové a skenovací sondy, mikroskopie a spektroskopie.

Základní kurzy 1) Moderní kvantová fyzika pevných látek (1. semestr) představuje: různé aspekty moderní fyziky pevných látek včetně jevů v objektech atomové velikosti, včetně těch, které jsou zvažovány v následujících tématech: kvantový Hall efekt, grafénové a uhlíkové nanotrubice , Landauerova kvantová vodivost atomových veličin, kvantové magnety (spinové řetězce), magnetismus frustrovaných systémů, magnetické polovodiče, včetně křemíku dopovaného manganem, kolosální magnetorezistence, přechody kvantové fáze, excitace nízkoenergetických excitací v nesourodých médiích a fraktálních strukturách, vodiče, kovy s těžkými fermiony, polovodiče Kondo, quasikrystaly a strukturně složité slitiny; 2) Elektronová teorie kovů (1. semestr) se věnuje: základním metodám a výsledkům elektronové teorie kovů, které jsou předmětem současného výzkumu kvantových vlastností pevných látek a používají koncepci kvázi-částic Landau a Fermi teorie tekutin pro popis vlastností běžných kovů; popis jevů ve supravodičů, založený na konceptu spontánní poruchy symetrie a Bose-kondenzace párů Cooper v rámci teorie Bardeen, Cooper a Schrieffer s použitím rovnic Ginzburg a Landau; základy techniky Zelené funkce a její aplikace pro predikci a interpretaci experimentů zahrnujících rozptyl fotonů, neutronů, mionů a měření charakteristik proud-napětí tunelových mikrokontaktů; 3) Technologie a materiály Quantum Electronics (2. semestr) zavádí do: fyzikálních vlastností základních polovodičových materiálů a metod nanotechnologie ve vztahu k tvorbě základních prvků nanoelektroniky, optoelektroniky, kvantových přístrojů, zejména studiem změny v elektrických a optických vlastnostech sypkých materiálů při jejich výrobě ve formě struktur s nízkým rozměrem (kvantové jamky, dráty a tečky) způsobené účinky kvantového efektu; s důrazem na C, Si, pevné roztoky GeXSi1-X, sloučeniny a pevné roztoky A2B6 a A3B5; jsou také považovány za základní technologie výroby kvantově velkých struktur: epitaxie v kapalné fázi, epitaxa molekulárního paprsku, epitaxa organokovových sloučenin v parní fázi, nanolitografie, samoorganizace kvantových drátů a bodů; přehled použití malých rozměrů v zařízeních mikro- a nanoelektroniky; také považovány za diody a lasery emitující infračervené, viditelné a ultrafialové spektrální oblasti, fotodetektory a tranzistory; 4) Spektroskopické metody pro analýzu materiálů (1. semestr) přináší: základy moderních spektroskopických metod analýzy materiálů, jako je Augerova elektronová spektroskopie (AES), rentgenová fotoelektronová spektroskopie (XRF), sekundární iontová hmotnostní spektrometrie SIMS), transmisní elektronová mikroskopie (TEM), skenovací iontová mikroskopie (SIM), tj. Metody, které nám umožňují zkoumat elementární chemické složení, atomovou strukturu, strukturní dokonalost povrchů pevných látek, povrchové vrstvy, mezifázové hranice a nanostruktury.

Zvláštní předměty seznamují studenty se základními moderními oblastmi teoretického výzkumu fyziky v nanosystému, včetně nízkorozměrných systémů. 1) Kvantové elektronické vlastnosti nanosystémů (3. semestr) zavádí do: teorie elektronických kvantových jevů v nanosystémech: náhodné Hamiltonovské matrice Wigner-Dyson a termodynamika nanoklávů, Peierovy přechody v kvazistoderných vodičích, přechody Ising a Berezinskii Kosterlitz- Bezdrogové v dvourozměrných mřížkových systémech, teorie kolísání spinů v jednorozměrném řetězci Ising, teorie Landauerovy kvantové vodivosti kontaktu s kvantovým bodem; 2) Fyzika membrán kapalných krystalů (3. semestr) zavádí do: fyziky tekutých krystalů a jejich aplikací na teorii lipidových membrán, zejména do základů elasticity kapalných krystalů přizpůsobených k popisu dvouvrstvých membrán, termodynamice a kinetiky fáze přechody v vícesložkových systémech, fázové diagramy Gibbs a různé dvojrozměrné mřížkové modely; základní teorie smáčení přizpůsobená k biomembránám, mechanismy interakce protein-lipid a podmínky tvorby makroskopických smáčecích filmů, závislost rychlosti buněčných procesů na energii vytváření membránových struktur za použití exo-a endocytózy jako příkladu; 3) Fyzika nízkorozměrových systémů (2. semestr) zavádí do: nízkodimenzionálních systémů - kvazi-dvourozměrných kvantových jamek, jednorozměrných kvantových drátů a kvantově nulových kvantových teček, zejména kvantově mechanických fenomén v takových systémech a vliv vnějších elektrických a magnetických polí, metody počítačového modelování a výpočty z prvních principů parametrů nízkodimenzionálních systémů: rezonanční frekvence, energetické spektrum a vlnové funkce elektronických a excitonických systémů s nosiči spojenými kvantovým jamky a spojená kvantová tečka; vývoj spektra a restrukturalizace spinových stavů molekul sestávajících z vodorovně a vertikálně spojených kvantových teček; 4) Experimentální metody ve fyzice nízkorozměrových systémů (2. semestr) představují: metody experimentálních studií transportních a magnetických vlastností pevných látek včetně: galvanomagnetických efektů (magnetorezistence, efekt Hall, de Haas-van Alphen efekt, Shubnikov - de Haasův efekt), elektrodynamika kovů, nukleární magnetická rezonance, nukleární gama rezonance; vybavení a experimentální techniky měření slabých signálů za přítomnosti hluku, měření odporu, termometeriéru, aplikace vysokých magnetických polí; metody výběru vhodných měřicích technologií pro výzkum, experimentální návrh, návrhové schéma experimentálního uspořádání, zpracování a interpretace výsledků experimentu, dále vyučuje metody analýzy ploch pevných látek včetně: klasifikace metod analýzy (inverzní Rutherfordův rozptyl, kanálování, hmotnostní spektroskopie sekundárních iontů), sond elektronového svazku (charakteristická ztrátová spektroskopie, sekundární elektronové emise, Augerova spektroskopie), sonda elektromagnetického záření, tunelová mikroskopie; 5) Fázové diagramy vícesložkových systémů (3. semestr) přináší: analýzu fázových diagramů vícesložkových systémů, včetně aplikací na reálné materiály a procesy založené na metodách výpočtu softwarových balíčků "Thermo-Calc", stejně jako originální techniky zaměřené na využití rozšířeného programu EXCEL; metody řešení následujících úkolů: analýza fázového složení vícesložkových materiálů při různých teplotách; grafický odhad a výpočet liquidus, solidus a dalších kritických teplot fázových transformací; konstrukce izolovaných a polytermálních řezů trojitých, čtyřčlenných a pěti prstových systémů s využitím grafických i výpočetních metod; výpočet hmotnostních a objemových frakcí fází ve vícesložkových systémech, kritická analýza informací o fázových diagramech a zjištění chyb v předpovědi fázové rovnováhy v neprobudovaných vícesložkových systémech. 6) Elektronické vlastnosti kvantově uzavřených polovodičových heterostruktur (2. semestr) zavádí do: fyziky nízkodimenzionálních kvantových heterostruktur, které jsou strukturami, kde je pohyb nosiče omezován jedním nebo více směry na vzdálenostech pořadí de Broglieho vlnová délka; přenos elektronů a optické přechody v nízkodimenzionálních elektronických systémech a rozdíl mezi elektronickými vlastnostmi nízkodimenzionálních struktur a objemovými polovodiči; aplikace kvantových teček a vrtů ve fotovoltaii a laserových technikách. 7) Úvod do cesta základní metody ve fyzice kondenzovaných látek (2-nd semestru) motivace a obsahu: Myšlenka kurzu je seznámit studenty s cestou komplexního přístupu k problematice současné fyziky kondenzovaných látek. Cílem je poskytnout studentům pevné velení tohoto přístupu prostřednictvím pečlivě vybraných příkladů a problémů. Kurz obsahuje matematické odbočku do složité matematické analýzy, základy druhého kvantování, terénní kvantizace, cesta základní popis kvantové statistické mechaniky, teorie konečných teplota poruchové, teorie lineární odezvy, základy analýzy renormalization skupiny a efektivní polní teorie. Závěrečný projekt se skládá z teoretického popisu jednoho elektronového tranzistoru pomocí účinných opatření Ambegaokar-Eckern-Schoen. Kurzy v metodách experimentálního výzkumu pomáhají studentům získat představu o materiálech pro budoucí elementární základnu kvantové elektroniky, stejně jako o možnostech metod měření: 1) spektroskopie, 2) tunelová mikroskopie, 3) skenovací iontová mikroskopie, 4) přesnost , citlivosti, lokalitě a použitelnosti různých měřicích metod pro studium nanomateriálů. Zaměření přednáškových kursů jsou nové materiály a moderní kvantová zařízení. Seznam nových materiálů studovaných v průběhu programu zahrnuje: 1) grafénové a uhlíkové nanotrubice 2) kvantové magnety - atomový spinový řetěz 3) magnetické polovodiče - křemík dopovaný manganem; 4) polovodičové materiály na bázi pevných roztoků germania v křemíku 5) nesoustředěné média a fraktální struktury - aerogely, granulární vodiče, 6) těžké fermionové kovy, polovodiče Kondo, 7) quasikrystaly a strukturně komplexní termionické materiály na bázi telluridu bizmutu. Studované elektronické přístroje a zařízení zahrnují: 1) tunelový kontakt atomové velikosti, 2) magnetické spínače na bázi manganitů s kolosální magnetoresistencí 3) Josephson křižovatky 4) emitující diody a lasery pro infračervené, viditelné a ultrafialové, fotodetektory, tranzistory. Studoval výrobní technologie kvantově velkých materiálů: 1) epitaxi v kapalné fázi, 2) epitaxi s molekulárním paprskem, 3) epitaxi plynné fáze z organokovových sloučenin, 4) nanolitografie, 5) samoorganizace kvantových drátů a teček.

Vstupné

Vstup do mezinárodních programů studia na MISiS je otevřena jak ruských a mezinárodních studentů. Vzhledem k tomu, že všechny třídy budou probíhat v angličtině, doporučujeme, aby nonnative mluvčí angličtiny dosáhnout TOEFL skóre alespoň 525 (papír na bázi) nebo 200 (v elektronické formě) před přijetím. Chcete-li požádat o dvouletém magisterském studijním programu v MISIS, musí žadatel mít bakalářský titul v příbuzném oboru. Po ukončení programu studia na MISIS, bude žadatel obdrží ruský státní diplom a dodatek k diplomu evropskou.

Vstupné Uzávěrka

Termín odevzdání přihlášky na podzim roku 2018 je 10. srpna 2018 , nicméně zahraniční studenti, kteří podají žádost, podají žádosti do 20. července 2018.

Poslední aktualizace Pro 2017

Informace o škole

With over 100 years of experience educating in the fields of scientific research, technology, and metallurgy, The National University of Science and Technology MISIS has a proud and distinguished hist ... Čtěte více

With over 100 years of experience educating in the fields of scientific research, technology, and metallurgy, The National University of Science and Technology MISIS has a proud and distinguished history. Established in 1918, the University originated as the Department of Metallurgy in the Moscow Academy of Mines, and in the following decades has undergone several transformations before achieving its current designation as a national research university. Méně