Mestre em física quântica para a engenharia de materiais avançados

Geral

Descrição do programa

O programa de mestrado Física Quântica para Engenharia de Materiais Avançados é dedicado ao estudo de novos fenômenos físicos descobertos em materiais nanoestruturados e dispositivos quânticos criados nos últimos 20-30 anos na busca de componentes para eletrônicos quânticos. Ao mesmo tempo, o programa aborda os princípios físicos básicos de sistemas e dispositivos de electrónica quântica electrónicos, bem como algumas técnicas de fabricação importantes e medições de características físicas e químicas das estruturas e materiais de tamanho quântica-. O programa é destinado aos estudantes treinados na quantidade de cursos universitários de física geral e introdução à física teórica para uma Bacharelado, que inclui os cursos: mecânica teórica e da teoria da elasticidade, eletrodinâmica, mecânica quântica e da física estatística. O programa não envolve um treinamento especial inicial dos alunos na física da matéria condensada, porque inclui cursos básicos em:

1) física quântica moderna de sólidos,
2) teoria eletrônica dos metais,
3) tecnologia e materiais de eletrônica quântica,
4) métodos espectroscópicos de caracterização de materiais.


O meio de instrução para este programa é o Inglês.


Uma característica distintiva do programa deste mestrado é concentrar-se no estudo de novos fenômenos físicos em materiais e dispositivos quânticos-sized, todos os quais são negligenciados nos cursos tradicionais da física do estado sólido. Esses objetos de estudo apareceu nos últimos 20-30 anos, devido ao desenvolvimento de ferramentas e métodos de medição e conversão de propriedades de materiais em escala nanométrica das distâncias. Embora os fenômenos físicos e processos observados nos novos materiais e nanoestruturas são descritos no quadro de conceitos fundamentais bem estabelecidas da física quântica e clássica, que não poderia se tornar um objeto de estudo de cursos de formação tradicionais em física da matéria condensada, que foram criados no meio do século XX, simplesmente porque a maioria desses equipamentos e instrumentos de medição adequados para sua investigação ainda não foram desenvolvidos. O círculo de novos fenômenos físicos estudados em cursos especiais de este programa de mestrado inclui os efeitos do tamanho de quantização em estruturas de baixa dimensão, em especial: o efeito Hall quântico, as flutuações de carga quântica, Coulomb bloqueio e Landauer condutância quântica dos contatos de tamanho atômico , as estatísticas Wigner-Dyson de níveis de energia eletrônica nas nanopartículas, as oscilações de Rabi nos sistemas de dois níveis, os espectros de quantum dots, poços e fios em um campo magnético, fônons em estruturas fractais, modos de Einstein em materiais semicondutores termelétricas com complexo célula de cristal, etc. Este programa de mestrado permite que os alunos se orientem na moderna pesquisa e desenvolvimento científico e aplicado de materiais e dispositivos de tamanho quântico através da aquisição de habilidades em ambos os cálculos teóricos no campo da física quântica dos nanosistemas, bem como medidas experimentais usando equipamentos modernos em o campo de microscopia e espectroscopia de sonda de elétrons e escaneadores.

Cursos básicos 1) Física quântica moderna de sólidos (1º semestre) introduz em: aspectos diferentes da física moderna do estado sólido, incluindo fenômenos nos objetos de tamanho atômico, incluindo os considerados nos seguintes tópicos: efeito Hall Quânquico, grafeno e nanotubos de carbono , Condutância quântica de Landauer de contatos de tamanho atômico, ímãs quânticos (cadeias de rotação), magnetismo de sistemas frustrados, semicondutores magnéticos, incluindo silício dopado com manganês, magnetorresistência colossal, transições de fase quântica, excitações de baixa energia em meios desordenados e estruturas fractrais, granulares condutores, metais com fermiões pesados, semicondutores Kondo, quasicristas e ligas estruturais complexas; 2) Teoria dos metais dos metais (1º semestre) introduz em: métodos básicos e resultados da teoria dos metais eletrónicos, que estão no foco da pesquisa atual das propriedades quânticas dos sólidos e usam o conceito de quasi-partículas de Landau e Fermi Teoria líquida para descrever as propriedades dos metais normais; descrição de fenômenos em supercondutores, com base no conceito de ruptura de simetria espontânea e Bose-condensação de pares de Cooper no quadro da teoria de Bardeen, Cooper e Schrieffer, com aplicação das equações de Ginzburg e Landau; fundações da técnica de funções de Green e suas aplicações para predição e interpretação de experimentos que envolvem a dispersão de fótons, nêutrons, muões e medição das características de tensão atual dos microcontactos de tunelamento; 3) Tecnologias e Materiais de Eletrônica Quântica (2º semestre) introduz em: propriedades físicas de materiais semicondutores básicos e métodos de nanotecnologia em relação à criação dos elementos básicos de nanoelectrónica, optoeletrônica, dispositivos quânticos, em particular, incluindo o estudo de mudanças nas propriedades elétricas e ópticas dos materiais a granel quando produzidos sob a forma de estruturas de baixa dimensão (poços quânticos, fios e pontos) devido aos efeitos do efeito do tamanho quântico; com ênfase em C, Si, soluções sólidas GeXSi1-X, compostos e soluções sólidas А2В6 e A3B5; também são consideradas tecnologias básicas de fabricação de estruturas de tamanho quântico: epitaxia em fase líquida, epitaxia de feixe molecular, epitaxia em fase de vapor de compostos organometálicos, nanolitografia, auto-organização de fios quânticos e pontos; Esboço do uso de estruturas de baixa dimensão nos dispositivos de micro e nanoelectrônica; também considerados são díodos emissores e lasers para as regiões espectrais infravermelha, visível e ultravioleta, fotodetectores e transistores; 4) Métodos espectroscópicos para análise de materiais (1º semestre) introduzem: os fundamentos dos métodos espectroscópicos modernos de análise de materiais, como a espectroscopia de elétrons Auger (AES), a espectroscopia de fotoelétrons de raio X (XRF), a espectrometria de massa de iões secundários ( SIMS), microscopia eletrônica de transmissão (TEM), microscopia de íons de varredura (SIM), ou seja, métodos que nos permitem investigar a composição elementar, química, estrutura atômica, perfeição estrutural das superfícies de sólidos, camadas de superfície, limites de interfase e nanoestruturas.

Cursos especiais familiarizam estudantes com áreas modernas básicas de pesquisa de física teórica em nanosistemas, incluindo sistemas de baixa dimensão. 1) As propriedades eletrônicas quânticas dos nanosistemas (3º semestre) introduzem: teoria dos fenômenos quânticos eletrônicos em nanosistemas: matrizes Hamiltonianas aleatórias de Wigner-Dyson e termodinâmica de nanoclusters, transições de Peierls em condutores quase unidimensionais, transições de Ising e Berezinskii Kosterlitz- Nem em sistemas de rede bidimensional, a teoria das flutuações de rotação na cadeia unidimensional de Ising, a teoria da condutância quântica de Landauer do contato do ponto quântico; 2) A física das membranas de cristal líquido (3º semestre) introduz em: física de cristais líquidos e suas aplicações para a teoria das membranas lipídicas, em particular, em fundamentos de elasticidade de cristais líquidos adaptados para descrever membranas bicamadas, termodinâmica e cinética de fase transições em sistemas multicomponentes, diagramas de fase de Gibbs e vários modelos de rede bidimensional; Teoria básica do molhadão, adaptada às biomembranas, mecanismos das interações protéico-lipídicas e condições de formação de filmes molhantes macroscópicos, dependendo da taxa de processos celulares na energia de formar estruturas de membrana usando exo e endocitose como exemplo; 3) A física dos sistemas de baixa dimensão (2º semestre) introduz em: sistemas de baixa dimensão - poços quânticos quase bidimensionais, fios quânticos unidimensionais e pontos quânticos de dimensões quase dimensionais, em particular, com os mecanismos quânticos-mecânicos fenômenos em tais sistemas e influência de campos elétricos e magnéticos externos, métodos de modelagem computacional e cálculos a partir dos primeiros princípios de parâmetros dos sistemas de baixa dimensão: freqüências de ressonância, espectro de energia e funções de onda de sistemas eletrônicos e excitônicos com portadores de quantum incontestable poços e pontos quânticos acoplados; evolução do espectro e reestruturação dos estados de rotação das moléculas consistindo de pontos quânticos acoplados horizontal e verticalmente; 4) Métodos experimentais na física de sistemas de baixa dimensão (2º semestre) introduz em: métodos de estudos experimentais de transporte e propriedades magnéticas de sólidos, incluindo: efeitos galvanomagnéticos (magnetoresistência, efeito Hall, efeito Haas-van Alphen, Efeito Shubnikov - de Haas), eletrodinâmica de metais, ressonância magnética nuclear, ressonância magnética nuclear; equipamentos e técnicas experimentais de medição de sinais fracos na presença de ruído, medição de resistência, termometria, aplicação de campos magnéticos elevados; métodos de escolha de tecnologia de medição apropriada para pesquisa, projeto experimental, esquema de projeto da instalação experimental, processamento e interpretação dos resultados do experimento, o curso também ensina métodos de análise de superfícies de sólidos, incluindo: classificação de métodos de análise de superfície de materiais, sonda de feixe de íons (espalhamento inverso de Rutherford, canalização, espectroscopia de massa de íons secundários), sonda de feixe de elétrons (espectroscopia de perda característica, emissão de elétrons secundários, espectroscopia Auger), sonda de radiação eletromagnética, microscopia de tunelamento; 5) Os diagramas de fases de sistemas multicomponentes (3º semestre) introduzem: análise de diagramas de fase de sistemas multicomponentes, inclusive aplicados a materiais e processos reais com base em métodos de cálculo de pacotes de software "Thermo-Calc", bem como as técnicas originais focadas no uso do programa ampliado EXCEL; Métodos de solução das seguintes tarefas: análise da composição de fase de materiais multicomponentes em diferentes temperaturas; estimativa gráfica e cálculo do liquidus, solidus e outras temperaturas críticas de transformações de fase; construção de cortes isolados e politerâmicos de sistemas triplos, quádruplos e cinco dedos, utilizando métodos gráficos e computacionais; cálculo das frações de massa e volume de fases em sistemas multicomponentes, análise crítica de informações em diagramas de fase e descoberta de erros na predição de equilíbrio de fase em sistemas multicomponentes inexplorados. 6) As propriedades eletrônicas das heterossindústrias semicondutoras confinadas quânticas (2º semestre) introduzem: a física das heterossindústrias confinadas quânticas de baixa dimensão, que são as estruturas onde o movimento do portador é restrito em uma ou mais direções às distâncias da ordem de Broglie Comprimento de onda; transporte de elétrons e transições ópticas em sistemas eletrônicos de baixa dimensão e a diferença entre as propriedades eletrônicas de estruturas dimensionais baixas e as de semicondutores a granel; Aplicações de pontos quânticos e poços em tecnologia fotovoltaica e laser. 7) Introdução aos métodos de caminhos integrais em física da matéria condensada (2 ° semestre) motivação e conteúdos: A idéia do curso é fazer com que os alunos familiarizados com trajeto abordagem integral para os problemas da física da matéria condensada contemporânea. O objetivo é dar aos alunos comando firme dessa abordagem através de exemplos e problemas cuidadosamente selecionados. O curso contém digressão matemática para cálculo complexo, os conceitos básicos de segunda quantização, campo de quantização, caminho descrição integrante da mecânica quântica, a teoria estatística temperatura perturbação finita, teoria de resposta linear, noções básicas de análise de grupo de renormalização e teoria de campo efetivo. O projeto final consiste na descrição teórica do transistor único elétron via eficaz ação Ambegaokar-Eckern-Schoen. Os cursos em métodos de pesquisa experimental ajudam os alunos a ter uma idéia de materiais para a base elementar prospectiva da eletrônica quântica, bem como sobre as possibilidades de métodos de medição: 1) espectroscopia, 2) microscopia de tunelamento, 3) microscopia de íons de varredura, 4) a precisão , sensibilidade, localidade e aplicabilidade de diferentes métodos de medição para o estudo de nanomateriais. Foco de aulas teóricas são novos materiais e dispositivos quânticos modernos. A lista dos novos materiais estudados no decorrer do programa inclui: 1) nanotubos de grafeno e de carbono 2) ímãs quânticos - cadeia de rotação atômica 3) semicondutores magnéticos - dopados com manganês; 4) materiais semicondutores baseados em soluções sólidas de germânio em silício 5) meios transfronteiriços e estruturas fractrais - aerogels, condutores granulares, 6) metais fermiónicos pesados, semicondutores Kondo, 7) quasicristais e materiais termiônicos estruturalmente complexos à base de telúure de bismuto. Os dispositivos e aparelhos eletrônicos estudados incluem: 1) contato túnel de tamanho atômico, 2) comutadores magnéticos com base em manganitos com magnetoresist colossal 3) junções Josephson 4) diodos emissores e lasers para infravermelho, visível e ultravioleta, fotodetectores, transistores. Estudou tecnologias de fabricação de materiais de tamanho quântico: 1) epitaxia em fase líquida, 2) epitaxia de feixe molecular, 3) epitaxia em fase de vapor de compostos organometálicos, 4) nanolitografia, 5) auto-organização de fios e pontos quânticos.

Admissão

A entrada para os programas de Mestrado Internacional em Misis é aberto a estudantes russos e internacionais. Tendo em conta que todas as aulas serão conduzidas em Inglês, recomendamos que os falantes não-nativos de Inglês atingir uma pontuação TOEFL de pelo menos 525 (paper based) ou 200 (computador) antes da admissão. Para se candidatar a um programa de dois anos de Mestrado em Misis, o requerente deve possuir um diploma de bacharelado em um campo relacionado. Após a conclusão do programa de estudo em Misis, o candidato receberá um diploma de Estado russo e um suplemento ao diploma europeu.

Admissão Prazo

O prazo para enviar o pedido para o outono de 2018 é 10 de agosto de 2018 , no entanto, nós incentivamos os estudantes internacionais a enviarem pedidos até 20 de julho de 2018.

Última atualização Dez. 2017

Sobre a escola

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 ... Ler Mais

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. Ler Menos