Образование на факультете фундаментальной физико-химической инженерии — это новая форма инженерного образования. Обучение призвано усилить технологическую составляющую классического естественнонаучного образования, нацелено на реализацию инновационной междисциплинарной подготовки специалистов в области физики, химии и биологии и соединяет:
· фундаментальное университетское образование, нацеленное на знание и понимание основных научных принципов с их объяснениями; · инженерное образование и подготовку специалистов для реализации инновационных научных и инженерных идей на практике; · непрерывную научную работу студентов, начиная с 1 курса, в базовых институтах РАН, на инжиниринговых и технологических площадках факультета.
Образовательный процесс на факультете направлен на подготовку на основе физических и химических знаний высококвалифицированных специалистов, способных конструировать процессы, методики, реакции и технологии, обеспечивающие создание новых веществ, материалов и комплексных искусственных систем с заданными свойствами. Областями профессиональной деятельности выпускника факультета, в частности, являются:
· энергоэффективность и энергосбережение, включая вопросы разработки новых перспективных энерго-, био- и химических технологий (альтернативные источники энергии, экологически чистые энерго- и ресурсосберегающие технологии преобразования энергии, ростовые технологии); · инженерная физика твёрдого тела, в частности, инженерия новых перспективных материалов с заданными функциональными (электрическими, оптическими, магнитными и т. п.) свойствами; разработка новых технологий получения таких материалов и устройств на их основе; · прикладные проблемы физики и химии горения и взрыва, кинетики сложных химических реакций и высокотемпературных процессов; · инженерия конструкционных материалов для авиации и космоса; · современные технологии глубокой переработки углеводородов в ценные нефтехимические продукты, разработки и модернизации процессов получения важнейших нефтехимических продуктов на основе нефтяного и не нефтяного сырья.
Инженерная составляющая образовательного процесса предполагает изучение предметов блока инженерных дисциплин и дисциплин по инженерной инноватике, в частности, таких как: материаловедческие основы конструирования, компьютерное моделирование технологических процессов и установок, расчёт и конструирование пилотных установок, управление знаниями, основы инновационной деятельности, менеджмент инноваций в промышленности. На базе фундаментальной университетской подготовки, получаемой на факультете (в учебный план включены предметы математического, физического, химического и биологического блоков), опыта научной работы и в результате освоения дисциплин инженерного и инновационного блоков студент становится подготовленным к решению главной задачи инновационной инженерной деятельности: он овладевает умением комбинировать фундаментальные и прикладные знания из смежных областей (физика, химия, биология) и использовать их неожиданным образом в практических целях для решения конкретной задачи.
Есть наука,
объясняющая на основе положений и опытов физики то, что происходит в смешанных
телах при химических операциях". Первый научный журнал, предназначенный
для публикации статей по физической химии , был основан в 1887 В. Ост-вальдом и Я. Вант-Гоффом.
Ф
изическая химия является основным
теоретич. фундаментом совр. химии , опирающимся на такие важнейшие разделы физики,
как квантовая механика , статистич. физика и термодинамика , нелинейная динамика,
теория поля и др. Она включает учение о строении в-ва, в т.ч. о строении молекул ,
химическую термодинамику , кинетику химическую и катализ . В качестве
отдельных разделов в физической химии часто выделяют также электрохимию , фотохимию ,
физическую химию поверхностных явлений (в т. ч. адсорбцию), радиационную
химию , учение о коррозии металлов , физико-химию высокомол. соед.
и др. Весьма близко примыкают к физической химии и подчас рассматриваются как ее самостоят.
разделы коллоидная химия , физико-химический анализ и квантовая химия .
Большинство разделов физической химии имеет достаточно четкие границы по объектам и
методам исследования, по методологич. особенностям и используемому аппарату.
Совр. этапу развития физической химии присущи углубленный анализ общих закономерностей хим. превращений на мол.
уровне, широкое использование мат. моделирования , расширение диапазона внеш.
воздействий на хим. систему (высокие и криогенные т-ры, высокие давления , сильные
радиац. и магн. воздействия), изучение сверхбыстрых процессов, способов накопления
энергии в хим. в-вах и т. п.
Применение квантовой теории,
прежде всего квантовой механики , при объяснении хим. явлений повлекло за собой
значит. усиление внимания к уровню интерпретации и привело к выделению двух
направлений в химии . Направление, опирающееся на квантовомех. теорию и оперирующее
на микроскопич. уровне объяснения явлений, часто называют хим. физикой, а направление,
оперирующее с ансамблями большого числа частиц, где в силу вступают статистич.
законы,- физической химией . При таком подразделении граница между физической химияей и хим. физикой не
м. б. проведена резко, что особенно проявляется в теории скоростей хим. р-ций.
Учение о строении в-ва
и строении молекул
обобщает обширный эксперим. материал, полученный при
использовании таких физ. методов, как молекулярная спектроскопия , изучающая
взаимод. электромагн. излучения с в-вом в разл. диапазонах длин волн, фото-
и рентгеноэлектронная спектроскопия , электронография , нейтронография и рентгенодиффракционные
методы, методы на основе магнитооптич. эффектов и др. Эти методы позволяют получать
структурные данные об электронной конфигурации молекул , о равновесных положениях
и амплитудах колебаний ядер в молекулах и конденсир. в-ве, о системе энергетич.
уровней молекул и переходах между ними, об изменении геом. конфигураций при
изменении окружения молекулы или отдельных ее фрагментов и т.д.
Наряду с задачей соотнесения
свойств в-в с их строением совр. физическая химия активно занимается и обратной задачей
прогнозирования строения соединений с заданными св-вами.
Весьма важным источником
информации о строении молекул , их характеристиках в разл. состояниях и особенностях
хим. превращений служат результаты квантовохим. расчетов. Квантовая химия дает
систему понятий и представлений, к-рая используется в физической химии при рассмотрении
поведения хим. соединений на мол. уровне и при установлении корреляций между
характеристиками молекул , образующих в-во, и св-вами этого в-ва. Благодаря результатам
квантовохим. расчетов пов-стей потенциальной энергии хим. систем в разл. квантовых
состояниях и эксперим. возможностям последних лет, прежде всего развитию лазерной
химии , физическая химия вплотную подошла к всестороннему изучению св-в соед. в возбужденных
и высоковозбужденных состояниях, к анализу особенностей строения соед. в таких
состояниях и специфики проявления этих особенностей в динамике хим. превращений.
Ограничением обычной термодинамики
является то, что она позволяет описывать только равновесные состояния и обратимые
процессы. Реальные необратимые процессы составляют предмет возникшей в 30-е
гг. 20 в. термодинамики необратимых процессов . Эта область физической химии изучает
неравновесные макроскопич. системы, в к-рых скорость возникновения энтропии
локально сохраняется постоянной (такие системы локально близки к равновесным).
Она позволяет рассматривать системы с хим. р-циями и переносом массы (диффузией),
тепла, электрич. зарядов и т. п.
Химическая кинетика
изучает превращения хим. в-в во времени, т. е. скорости хим. р-ций, механизмы
этих превращений, а также зависимость хим. процесса от условий его осуществления.
Она устанавливает закономерности измене
ния
состава превращающейся системы во времени, выявляет связь между скоростью хим.
р-ции и внешними условиями, а также изучает факторы, влияющие на скорость и
направление хим. р-ций.
Большинство хим. р-ций
представляет собой сложные многостадийные процессы, состоящие из отдельных элементарных
актов хим. превращения, транспорта реагентов и переноса энергии. Теоретич. хим.
кинетика включает изучение механизмов элементарных р-ций и проводит расчет констант
скоростей таких процессов на основе идей и аппарата классич. механики и квантовой
теории, занимается построением моделей сложных хим. процессов, устанавливает
связь между строением хим. соединений и их реакц. способностью. Выявление кинетич.
закономерностей для сложных р-ций (формальная кинетика) базируется часто на
мат. моделировании и позволяет осуществлять проверку гипотез о механизмах сложных
р-ций, а также устанавливать систему дифференц. ур-ний, описывающих результаты
осуществления процесса при разл. внеш. условиях.
Для хим. кинетики характерно
использование многих физ. методов исследования, позволяющих проводить локальные
возбуждения реагирующих молекул , изучать быстрые (вплоть до фемтосекундных)
превращения, автоматизировать регистрацию кинетич. данных с одновременной обработкой
их на ЭВМ и т. п. Интенсивно накапливается кинетич. информация через банки кинетич.
констант , в т.ч. для хим. р-ций в экстремальных условиях.
Весьма важным разделом физической химии , тесно связанным с хим. кинетикой, является учение о катализе , т. е. об изменении скорости и направления хим. р-ции при воздействии в-в (
Образование на факультете фундаментальной физико-химической инженерии - это новая форма инженерного образования, отвечающая требованиям времени и вызовам науки XXI века. Обучение на факультете призвано усилить технологическую составляющую классического естественнонаучного образования, нацелено на реализацию инновационной междисциплинарной подготовки специалистов в области физики, химии и биологии.
Для занятий научными исследованиями в базовых институтах РАН (Институт физики твёрдого тела РАН и Институт проблем химической физики РАН) под руководством персонального научного наставника на 1-3 курсах в учебном расписании выделен 1 день в неделю, с 4 курса — 2 дня в неделю. Проведение научных исследований формализовано в рамках выполнения курсовых работ.
Многие курсовые работы доводятся до уровня законченной научной работы, и студенты представляют эти работы на научных конференциях и в качестве публикаций в научных журналах. Для каждого студента темы курсовых работ по разделам химии, физики и междисциплинарным тематикам подобраны таким образом, чтобы все работы были объединены общей задачей и выполнялись в одной лаборатории. Это позволяет накопить значительный экспериментальный материал для выполнения дипломной, а затем и кандидатской работы.
Междисциплинарная учебная подготовка на факультете (физика + химия + биология) позволяет эффективно внедрять студентов в проведение научной работы по междисциплинарным тематикам стратегических направлений технологического прорыва, определённых Президентом РФ: «Энергоэффективность, энергосбережение и разработка новых видов топлива» и «Медицинские технологии, диагностическое оборудование и новые лекарственные средства». Актуальность научных тематик является обязательным условием научной работы студентов.
На факультете активно внедряются современные образовательные технологии и интерактивные сервисы, позволяющие без снижения качества образования снизить аудиторную нагрузку и увеличить долю самостоятельной работы студентов, превратить слушателей в активных участников процесса обучения, увеличить удельный вес индивидуальных контактов с преподавателем и создать индивидуальную образовательную траекторию для каждого студента. К преподаванию на факультете активно привлекаются учёные РАН, имеющие опыт преподавательской работы. Учебные курсы преподавателей факультета мобильно обновляются и идут в ногу со временем, интересны, активно воспринимаются, т.к. снабжены примерами из реальной научной практики и демонстрационным экспериментом. Это возбуждает интерес студентов к предмету и ведёт к более глубокому и полному усвоению материала.
Декан - академик РАН Алдошин Сергей Михайлович
В настоящее время в России остро стоит вопрос об интеграции образования, фундаментальных научных исследований и наукоемких производств, без которых невозможно существование высокоразвитого, экономически независимого государства. Один из наиболее перспективных путей решения этого вопроса - сочетание фундаментального университетского образования студентов со специализацией на базе активно действующих научно-исследовательских центров Российской академии наук (РАН). Этот принцип заложен в основу организации учебного процесса факультета.
На факультете студенты обучаются на трех отделениях: инженерная физика твёрдого тела (направление подготовки «Прикладные математика и физика»); инженерная химическая физика(специальность «Фундаментальная и прикладная химия»); инженерия материалов для авиации и космоса (специальность «Фундаментальная и прикладная химия»).
Для занятий научными исследованиями в базовых институтах РАН (Институт физики твёрдого тела РАН и Институт проблем химической физики РАН) под руководством персонального научного наставника на 1–3 курсах в учебном расписании выделен 1 день в неделю, с 4 курса - 2 дня в неделю. Проведение научных исследований формализовано в рамках выполнения курсовых работ. Многие курсовые работы доводятся до уровня законченной научной работы, и студенты представляют эти работы на научных конференциях и в качестве публикаций в научных журналах. Для каждого студента темы курсовых работ по разделам химии, физики и междисциплинарным тематикам подобраны таким образом, чтобы все работы были объединены общей задачей и выполнялись в одной лаборатории. Это позволяет накопить значительный экспериментальный материал для выполнения дипломной, а затем и кандидатской работы. Междисциплинарная учебная подготовка на факультете (физика + химия + биология) позволяет эффективно внедрять студентов в проведение научной работы по междисциплинарным тематикам стратегических направлений технологического прорыва, определённых Президентом РФ: «Энергоэффективность, энергосбережение и разработка новых видов топлива» и «Медицинские технологии, диагностическое оборудование и новые лекарственные средства». Актуальность научных тематик является обязательным условием научной работы студентов.
На факультете активно внедряются современные образовательные технологии и интерактивные сервисы, позволяющие без снижения качества образования снизить аудиторную нагрузку и увеличить долю самостоятельной работы студентов, превратить слушателей в активных участников процесса обучения, увеличить удельный вес индивидуальных контактов с преподавателем и создать индивидуальную образовательную траекторию для каждого студента. К преподаванию на факультете активно привлекаются учёные РАН, имеющие опыт преподавательской работы. Учебные курсы преподавателей факультета мобильно обновляются и идут в ногу со временем, интересны, активно воспринимаются, т.к. снабжены примерами из реальной научной практики и демонстрационным экспериментом. Это возбуждает интерес студентов к предмету и ведёт к более глубокому и полному усвоению материала.