Лучинин В.В. Физика и технология микро

Подождите немного. Документ загружается.

С другой стороны, в литературе рассматривается возможность

применения наноматериалов в качестве селективных переносчиков ле-

карств к органам и тканям и использования некоторых нутриентов в

виде наночастиц или в комплексе с инертными наноматериалами-но-

сителями для обогащения пищевых продуктов с целью профилактики

алиментарно зависимых состояний у населения. Однако эффективность

использования в питании человека продуктов, содержащих наночасти-

цы пищевых веществ, в настоящее время практически не изучена, а

метаболизм наноматериалов-носителей неизвестен, что обусловливает

необходимость оценки биодоступности и усвояемости таких компо-

нентов, а также оценки их безопасности.

Таким образом, в настоящее время токсичность наноматериалов

изучена явно недостаточно, в частности, нет данных по метаболизму и

механизму их действия, на «критические» органы и системы.

В России исследования по проблеме нанобезопасности проводят-

ся с конца 2006 г. По заданию Роспотребнадзора была разработана и

31.10.2007 утверждена «Концепция токсикологических исследований,

методологии оценки риска, методов идентификации и количественного

определения наноматериалов». Также были разработаны Методиче-

ские рекомендации по оценке безопасности наноматериалов, предна-

значенные для использования в органах санэпидконтроля для опреде-

ления безопасности наноматериалов и продуктов нанотехнологий для

здоровья человека.

Хотя национальные стандарты большинства стран (в том числе и

РФ) по нанотехнологиям находятся в стадии разработки, международ-

ная организация по стандартизации (ISO) выпустила документ, описы-

вающий воздействие нанотехнологий на здоровье и безопасность

(ISO/TR 12885:2008, Health and safety practices in occupational settings

relevant to nanotechnologies). В данном документе представлены реко-

мендации исследователям и производственникам по безопасности пер-

сонала и потребителя при производстве, хранении, использовании и

ликвидации промышленных наноматериалов.

Полная система оценки риска наноматериалов должна включать

обширный комплекс физико-химических, биохимических, молекуляр-

но-биологических, токсикологических тестов и специальных исследо-

ваний, позволяющих провести всестороннюю оценку их воздействия

на биологические объекты.

Для создания необходимых условий и динамики вхождения в

шестой технологический уклад необходим не только инфраструктур-

ный и естественно-научный базис, но и человеческий потенциал.

Профессионально ориентированное

кадровое обеспечение наноинженерной деятельности

Интеллектуальный базис наноинженерной деятельности – это

система знаний и умений, носителем которых является «человеческий

капитал». Основная форма инвестиций в «человеческий капитал» –

предоставление образовательных услуг. Поэтому в рамках перехода к

новому технологическому укладу, наряду с постановкой чисто эконо-

мической задачи повышения эффективности производства на основе

опережающего развития высокотехнологичных отраслей, требуется

решить еще и социальную задачу. Необходимо обеспечить требуемый

интеллектуальный уровень «человеческого капитала», участвующего в

научных исследованиях, производственных процессах и предоставле-

нии образовательных и медицинских услуг. Это связано с особой ро-

лью интеллектуального фактора в конечных экономических и времен-

ных результатах перехода к новому технологическому укладу.

Фактически решено создать программы обучения и популяриза-

ции знаний для сферы наноиндустрии с целью формирования единой

технологической культуры новых поколений.

В апреле 2004 г. по представлению УМО по образованию в об-

ласти радиотехники, электроники, биомедицинской техники и автома-

тизации, действующего на базе СПбГЭТУ «ЛЭТИ», Минобрнауки Рос-

сии приняло решение о реализации процесса двухуровневой подготов-

ки кадров (бакалавров и магистров) по направлению «Нанотехноло-

гия». Для обеспечения образовательного процесса были подготовлены

и утверждены Федеральные государственные образовательные стан-

дарты второго поколения и примерные учебные планы [15].

В 2007 и 2008 гг. в рамках реализации Федеральной целевой про-

граммы развития образования на 2006–2010 гг. Минобрнауки России

на конкурсной основе закупило новые федеральные образовательные

стандарты тертьего поколения. Важной особенностью данных стандар-

тов является определение результатов обучения в виде усвоенных зна-

ний, умений, навыков и освоенных компетенций – способности приме-

нять знания, умения и личностные качества для успешной деятельно-

сти в определенной профессиональной области.

В стандартах тертьего поколения инженерно-технической на-

правленности в качестве направлений подготовки кадров в области на-

ноиндустрии выделено четыре направления:

– 210100 «Электроника и наноэлектроника»;

– 222900 «Нанотехнологии и микросистемная техника»;

– 022200 «Наносистемы и наноматериалы»;

– 152200 «Наноинженерия».

Важно, что Федеральное агентство по образованию в 2008–2009 гг.

в рамках Федеральной целевой программы «Развитие инфраструктуры

наноиндустрии в Российской Федерации на 2008–2011 годы» финан-

сирует разработку вузами учебно-методического обеспечения для под-

готовки кадров по выделенным тематическим направлениям «Нацио-

нальной нанотехнологической сети».

Для реализации программ подготовки, повышения квалификации

и переподготовки кадров в интересах наноиндустрии в Санкт-Петер-

бургском государственном электротехническом университете «ЛЭТИ»

в 2009 г. был разработан и сформирован малобюджетный учебно-ла-

бораторный комплекс [16], являющийся важным элементом инфра-

структурного базиса образовательного процесса в области нанотехно-

логии и нанодиагностики (рис. 7) и характеризующийся:

– широтой охвата научно-образовательных направлений;

– гибкостью в отношении выбора номенклатуры малогабаритно-

го технологического и контрольно-диагностического оборудования;

– доступностью в отношении приобретения, размещения и экс-

плуатации оборудования;

– наличием методического обеспечения для быстрой адаптации

используемых технических средств к образовательному процессу.

Процессы синтеза

из газовой фазы

Процессы синтеза

из жидкой фазы

Методы получения

наноструктурированных объектов

Получение углеродных

нанотрубок из газовой фазы

Получение

нанослоевых

органических композиций

методом Ленгмюра

–Блоджетт

Атомно

молекулярная

химическая сборка (ALD)

Получение структур

ированных

оксидов золь

гель

технологией

Электрохимическое

формирование нанопористых

материалов (Si, SiC, GaN, Al

)

Амплификации ДНК методом

полимеразной цепной реакции

Сектор

анотехнологи

Оптическая микроскопия

с электрической нанозондовой

диагностикой

Сектор

анодиагностики

Методы исследования

и контроля нанообъектов

Растровая электронная

микроскопия

Атомно

силовая микроскопия

Эллипсометрия

Электронный

парамагнитный резонанс

Капиллярный электрофорез

Рис. 7. Структура учебно-лабораторного комплекса

«Нанотехнологии и нанодиагностика»

В состав учебно-научной лаборатории (рис. 8) входят 12 малога-

баритных лабораторных установок с методическим и программным

обеспечением, распределенных по двум секторам – сектору нанотех-

нологий и сектору нанодиагностики.

Кроме того, в СПБГЭТУ «ЛЭТИ» как базовом вузе по направлению

«Нанотехнологии для систем безопасности» был разработан учебно-мето-

дический комплекс (УМК) по дисциплине «Безопасность материалов и

процессов наноиндустрии» для подготовки бакалавров и магистров по

направлению «Нанотехнологии и микросистемная техника» [14].

Рис. 8. Практическая реализация учебно-лабораторного комплекса

«Нанотехнологии и диагностика»

В рамках данного УМК предлагается практикум из 8 лаборатор-

ных работ, направленных, главным образом, на обнаружение нанообъ-

ектов и определение их размеров. В зависимости от объектов анализа и

методов их исследования выделяются три группы лабораторных работ:

– определение размеров наночастиц в суспензиях;

– анализ наночастиц в аэрозолях;

– контроль биоконтаминаций.

Лабораторный практикум обеспечивает решение следующих задач:

– определение распределения частиц по размерам методом дина-

мического рассеяния света;

– определение распределения частиц по размеру методом анализа

трэков наночастиц;

– определение распределения наночастиц по размерам методом

атомно-силовой микроскопии;

– спектрофотометрическое определение среднего размера кван-

товых точек;

– контроль размеров аэрозольных наночастиц в воздухе;

– микробиологический контроль воздуха в чистом помещении;

– анализ ДНК биообъектов методом полимеразной цепной реакции.

Разрабатываемые учебно-методические материалы по профилям

подготовки, помимо стандартного набора, включают перечень профес-

сиональных компетенций и фонды оценочных средств, позволяющих

оценить уровень приобретенных компетенций, а также методическое

обеспечение повышения квалификации и переподготовки профессор-

ско-преподавательского состава.

Нормативно-методическая база профессионально-ориентированной

подготовки кадров для наноиндустрии [17] наряду с существующими

ГОС ВПО должна включать профессиональные стандарты. Разработка

концепции такого стандарта является актуальной задачей, поставлен-

ной корпораций «Роснано» при поддержке представителей научно-пе-

дагогической общественности и предприятий, обсудивших подходы к

решению этой задачи на специальном совещании.

При этом проблема повышения квалификации и переподготовки

кадров становится ключевой в связи с динамичным развитием наноин-

дустрии в передовых странах.

Наиболее актуальными направлениями формирования националь-

ной системы непрерывного образования для обеспечения наноинже-

нерной деятельности следует считать:

– прогнозирование количественного и качественного состава рынка

образовательных услуг по подготовке, переподготовке и повышению

квалификации кадров для наноиндустрии;

– формирование инфраструктуры национальной системы непре-

рывного образования для развития нанотехнологической культуры,

обеспечения эффективности отечественного производства, потребле-

ния и применения продукции наноиндустрии;

– развитие новых образовательных технологий на основе инте-

грации науки, образования и инновационной деятельности;

– формирование научно-методического и организационно-правово-

го базисов (государственные образовательные стандарты, профессиональ-

ные стандарты и требования, программы подготовки, учебные планы,

учебная и учебно-методическая литература) для обеспечения нацио-

нальной системы непрерывного образования в области наноиндустрии;

– устойчивое развитие учебно-исследовательской и опытно-тех-

нологической базы вузов, в том числе специализированной учебной

техники и оборудования, обеспечивающих эффективную подготовку,

переподготовку и повышение квалификации кадров на основе широкой

интеграции образовательного процесса, исследований и разработок;

– формирование информационно-аналитической системы и раз-

витие образовательных технологий (современные библиотечные ком-

плексы, информационные образовательные технологии, электронные

учебники, системы удаленного доступа для дистанционного образова-

ния), адаптированных к динамичному рынку разработки, производства

и применения продукции наноиндустрии.

– развитие и поддержка конкурентоспособных научно-педагоги-

ческих школ, ориентированных на наноиндустрию, реализующих на-

учный и образовательный процессы, обеспечивающие достойный ста-

тус России на международном рынке товаров и услуг.

Заключение

Естественно-научным базисом при формировании нового техно-

логического уклада являются ранее неизвестные свойства и функцио-

нальные возможности материалов и систем при переходе к наномас-

штабам, что обусловлено проявлением квантово-размерных, коопера-

тивно-синергетических и так называемых «гигантских» эффектов, а

также коллективных явлений и процессов, определяемых особенно-

стями переноса и распределения заряда, энергии, массы и информации

при наноструктурировании.

Особая роль в достижении нового технологического уклада при-

надлежит междисциплинарным исследованиям, конвергентным систе-

мам и бионическим технологиям.

Наноинженерная деятельность – важнейший элемент процесса

достижения нового технологического уклада.

Развитие наноиндустрии в значительной степени определяется

инвестициями в «человеческий капитал» (рис. 9).

Естественно-научный и технологический базис наноиндустрии

«ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ КАПИТАЛ»

«НАНОИДЕИ»

Высокий уровень интеллектуально

добавленной стоимости

Дополнительные рабочие места высокой квалификации.

Повышение уровня востребованности образования

в естественнонаучных областях.

Интеграция научного потенциала:

– междисциплинарные исследования;

– FET (Future and Emergency Technologies) –

будущие и непредвиденные технологии

Интеллектуальная

и материальная продукция

Социальные

и образовательные услуги

Рис. 9. Особая роль «наноидей» как системного катализатора

в развитии «человеческого капитала»

Направление «нано» востребовано различными социальными слоя-

ми и профессиональными группами общества, стимулирует развитие

кадрового потенциала государства, интеграцию и эффективное исполь-

зование высококвалифицированных кадров, рост национальной инже-

нерной культуры.

Все представленные в работе экспериментальные материалы по-

лучены в НОЦ «Микротехнологии и диагностики», НОЦ «Нанотехно-

логии» и на кафедре микро- и наноэлектроники Санкт-Петербургского

государственного электротехнического университета «ЛЭТИ».

Работа выполнена в рамках ФЦП «Развитие инфраструктуры

наноиндустрии в Российской Федерации на 2008–2011 годы», госкон-

тракт от 25.11.2010 № 16.647.12.2015 «Адаптация учебно-методи-

ческого комплекса дисциплин по тематическому направлению дея-

тельности ННС „Нанотехнологии для систем безопасности“ под за-

дачи маршрутного обучения студентов».

Список литературы

1. http:/www.smartcut.ru/Referat/etyekramrv.shtml

2. Технологический уклад – Лопатников – Яндекс. Словари

(http://slovari.yandex.ru/ dict/lopatnikov/article/lop/lop-1545.htm

)

3. Технологические уклады http://www.inventech.ru/lib/macro/ ma-

cro-0026/)

4. Шестой технологический уклад / Интервью с академиком

Е. Кабловым // Наука и жизнь. 2010. № 4. С. 2–7.

5. Развитие в России работ в области нанотехнологии / С. М. Ал-

фимов, В. А. Быков, Е. П. Гребенников и др. // Микросистемная техника.

2004. № 8. С. 2–8.

6. Шевченко В. Я. О терминологии: наночастицы, наносистемы,

нанокомпозиты, нанотехнологии // Микросистемная техника. 2004.

№ 9. С. 2–4.

7. Наноматериалы и нанотехнологии / Ж. И. Алферов, А. Л. Асе-

ев, С. В. Талонов и др. // Микросистемная техника. 2003. № 8. С. 3–13.

8. Нанотехнологии. Азбука для всех / Под ред. Ю. Д. Третьякова. М.:

ФИЗМАТЛИТ, 2008.

9. Лучинин В. В. Введение в индустрию наносистем // Нано-и

микросистемная техника. 2007. № 8(85). С. 2–7.

10. Нанотехнология: физика, процессы, диагностика, приборы /

Под ред. В. В. Лучинина, Ю. М. Таирова. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006.

11. Альтман Ю. Военные нанотехнологии. Возможности примене-

ния и превентивного контроля вооружений. М.: Техносфера, 2006.

12. Баллюзек Ф. В., Куркаев А. С., Сенте Л. Нанотехнологии для

медицины // Изд-во «Сезам–Принт», 2008.

13. Лучинин В. В. Наноиндустрия и безопасность // Наноиндуст-

рия. 2008. № 3. С. 4–9.

14. Лучинин В. В., Хмельницкий И. К. Разработка курса лекций

по новой дисциплине «Безопасность наноматериалов и процессов на-

ноиндустрии» // Биотехносфера. 2009. № 4(4). С. 37–41.

15. Лучинин В. В., Таиров Ю. М. Научно-образовательный базис

наноиндустрии в Санкт-Петербургском государственном электротех-

ническом университете // Известия вузов России. Материалы элек-

тронной техники. 2003. № 2. С. 15–20.

16. Афанасьев А. В., Ильин В. А. Модульная унифицированная

малобюджетная учебно-научная лаборатория нанотехнологии и нано-

диагностики // Биотехносфера. 2011. № 1-2/13-14/2011. С. 104–109.

17. Профессионально-ориентированное кадровое обеспечение нано-

индустрии / А. С. Иванов, А. В. Корляков, В. В. Лучинин, Ю. М. Таи-

ров // Наноиндустрия. 2009. № 4. С. 76–81.

Лучинин В.В. Физика и технология микро - и наносистем

Подождите немного. Документ загружается.