ПРОГРАММА РАЗВИТИЯ Института молекулярной

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
Республиканское государственное предприятие
на праве хозяйственного ведения
«Карагандинский государственный университет
имени академика Е.А.Букетова»
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по научной работе
КарГУ им. Е.А.Букетова
_______________Омаров Х.Б.
«____»______________2013 г.
ПРОГРАММА РАЗВИТИЯ
Института молекулярной нанофотоники
на 2013–2017 годы
Караганда
2013
Раздел 1. Паспорт
Наименование
Основание для
разработки
Программа
развития
Института
молекулярной
нанофотоники
Карагандинского
государственного
университета имени академика Е.А. Букетова
 Государственная программа развития образования
Республики Казахстан на 2011–2020 годы;
 Государственная
программа
форсированного
индустриально-инновационного развития Республики
Казахстан на 2010–2014 годы;
 Закон Республики Казахстан «О науке»;
 Закон Республики Казахстан «Об образовании»;
 Стратегический план развития Карагандинского
государственного университета имени академика
Е.А.Букетова на 2013–2015 годы;
 Стратегия
развития
КарГУ
им.
академика
Е.А.Букетова на 2011–2020 годы.
Цель:
Содействие интеграции науки, образования и
производства,
позволяющая
развивать
производственную и социальную инфраструктуру,
соответствующую мировым требованиям.
Задачи:
1. Создание
научных
основ
получения
наноструктурированных материалов с заданными
свойствами.
2. Разработка
новых
технологий
получения
функциональных наноматериалов.
3. Исследование свойств электронных состояний,
экситонных эффектов, межчастичных взаимодействий и
лучеиспускательных
процессов
в
органических
наноразмерных системах.
4. Разработка физических принципов и методов
создания гетероструктур для элементной базы
солнечной энергетики.
5. Разработка молекулярных сенсорных устройств.
6. Привлечение студентов, магистрантов, докторантов
к выполнению совместных научных исследований.
7. Использование
материально-технической
базы
института при подготовке бакалавров, магистрантов и
докторантов.
2
Сроки
реализации:
1 этап - 2013 год;
2 этап – 2014 - 2017 годы.
1. Доля
практической
составляющей
и
исследовательского компонента;
2. Количество
научных
проектов,
получивших
положительную
экспертную
оценку
и
рекомендованных к исполнению;
3. Количество
выполняемых
проектов
фундаментальныхи и прикладных исследований;
4. Количество публикаций в журналах с импактфактором;
5. Количество патентов, авторских свидетельств;
6. Количество обладателей грантов, стипендий и
премий различного уровня;
7. Объемы затрат на приобретение лабораторного
оборудования;
8. Доля студентов, магистрантов, докторантов,
вовлеченных в выполнение научных проектов;
9. Количество зарубежных стажировок сотрудников;
10. Количество
заключенных
договоров
о
сотрудничестве.
Источники
 Государственный бюджет;
финансирования:  Внебюджетные средства университета;
 Средства фондов;
 Средства партнерских организаций.
Целевые
индикаторы:
На 1 этапе – 49,7 млн. тенге;
Объемы
финансирования: На 2 этапе – 150,0 млн. тенге.
Раздел 2. Анализ современного состояния Института молекулярной
нанофотоники при Карагандинском государственном университете им.
Е.А. Букетова.
Для развития фундаментальных и прикладных исследований в области
нанотехнологий как одной из приоритетных научных направлений
Республики Казахстан и участия КарГУ в государственной программе
подготовки докторов PhD по специальности: «Нанотехнологии и нелинейная
физика» приказом ректора КарГУ №363 от 21.04.2008 года создан Институт
молекулярной нанофотоники. Основание – решение Ученого Совета КарГУ
от 24.01.2008 г. (протокол №13).
Институт молекулярной нанофотоники является научным структурным
подразделением КарГУ и осуществляет свою деятельность в соответствии с
Законом об образовании, Законом о науке, Правилами организации
3
деятельности высших учебных заведений РК и Уставом КарГУ имени Е.А.
Букетова.
Институт молекулярной нанофотоники создан для проведения
фундаментальных и прикладных исследований в области нанотехнологий,
физики конденсированных сред, химической физики.
Институт как структурное подразделение КарГУ осуществляет научноисследовательскую деятельность по программам фундаментальных,
прикладных и договорных научных исследований с участием штатных
сотрудников
института,
сотрудников
из
числа
профессорскопреподавательского состава КарГУ, аспирантов, докторантов, ученых и
специалистов из других учреждений и организаций.
Институт участвует в подготовке научно-педагогических кадров и
повышении их квалификации (бакалавриат, магистратура, докторантура).
Институт структурно состоит из следующих лабораторий:
В лаборатории импульсного фотолиза проводятся исследования
фотофизических и фотохимических процессов внутри- и межмолекулярного
преобразования
энергии
электронного
возбуждения
в
наноструктурированных конденсированных средах.
Экспериментальная база.
Автоматизированная
спектрально–кинетическая
установка
с
регистрацией в режиме счёта фотонов, позволяющая проводить следующие
виды измерений:
– запись спектра люминесценции и спектра возбуждения
люминесценции при стационарном фотовозбуждении;
– запись время-зависимых спектров и кинетики длительной
люминесценции при импульсном лазерном и ламповом возбуждении;
– кинетическая установка импульсного фотолиза, позволяющая
проводить следующие виды измерений:
– регистрация спектров и кинетики фосфоресценции и замедленной
флуоресценции;
– регистрация спектров и кинетики триплет-триплетного поглощения.
Лаборатория технологии органических наноструктур предназначена для
получения
мультимолекулярных
наноструктурированных
пленок
органических соединений по технологии Ленгмюра-Блоджетт и методом
Шеффера, а также изучения физико-химических свойств мономолекулярных
слоев на поверхности раздела фаз вода-воздух.
Экспериментальная база.
Установка для получения гетерогенных наноразмерных пленок
Ленгмюра-Блоджетт. Установка позволяет:
– регистрировать изотермы сжатия монослоев на границе раздела
фаз;
– синтезировать наноструктурированные пленки по методу ЛенгмюраБлоджетт или Ленгмюра-Шеффера;
– получать нецентросимметричные и симметричные структуры
Ленгмюра-Блоджетт;
4
– наносить гетерогенные слои из двух веществ за один технологический
цикл.
В лаборатории технологии наноматериалов проводятся исследования по
получению функциональных наноматериалов для солнечной энергетики,
светоизлучающих структур, лазерным средам наносенсорам.
Экспериментальная база:
– приборы и техника химического синтеза;
– спектральные приборы для проведения абсорбционных и
флуоресцентных измерений.
В лаборатории кинетики люминесценции и магнитных эффектов
проводятся исследования фотоиндуцированных процессов переноса энергии
и заряда в низкоразмерных молекулярных системах и влияния внешнего
магнитного поля на спиновую динамику и релаксацию возбужденных
электронных состояний.
Экспериментальная база
Спектрально-кинетическая установка с регистрацией в режиме счета
фотонов для изучения магнитных эффектов в конденсированных средах.
Установка позволяет проводить следующие виды измерений:
– запись спектров люминесценции при импульсном возбуждении;
– измерение кинетики затухания люминесценции при лазерном
возбуждении;
– измерение магнитных эффектов;
– измерение спектров и кинетики электролюминесценции.
Лаборатория технологии тонких пленок предназначена для получения
органических и неорганических тонких пленок и наночастиц металлов
методом термического вакуумного осаждения и лазерной абляции.
Лаборатория квантовой химии и молекулярного моделирования
позволяет осуществлять:
– расчеты пространственной геометрии молекулярных систем
методами молекулярной механики;
–
квантово-химические
расчеты
электронной
структуры,
спектроскопических и физико-химических свойств сложных органических
молекул;
– моделирование методом молекулярной динамики фотопроцессов в
наноструктурированных средах при воздействии внешних физических полей.
В лаборатории абсорбционной спектроскопии и люминесценции
проводятся исследования абсорбционных и люминесцентных свойств
органических и неорганических материалов.
Экспериментальная база:
– автоматизированный однолучевой спектрофотометр, позволяющий
производить запись электронных спектров поглощения в ультрафиолетовой
и видимой областях спектра жидких и твердых образцов;
– спектрофлуориметр со стационарным фотовозбуждением,
позволяющий производить следующие виды измерений;
5
– запись спектра флуоресцесценции в аналоговом режиме и в режиме
счета фотонов;
– запись спектра возбуждения в аналоговом режиме и в режиме счета
фотонов.
Лаборатория пикосекундной лазерной спектроскопии проводит
исследования физико-химических процессов в органических системах
методами кинетической лазерной спектроскопии.
Экспериментальная база:
– спектрометр для измерения время-разрешенной флуоресценции.
Результаты исследований, проводимых в институте молекулярной
нанофотоники, обсуждались на международных научных конференциях и
опубликованы в ряде международных рейтинговых журналов. Получены
патенты на изобретение.
Институт молекулярной нанофотоники активно участвует в подготовке
бакалавров, магистров и докторов PhD по направлению: «Нанотехнологии и
нелинейная физика». Сотрудниками института читаются курсы лекций и
проводятся практические занятия по молекулярной спектроскопии, фотонике
молекулярных систем, экситонным процессам в конденсированных средах,
основам нанотехнологий, методам квантовой химии и молекулярного
моделирования, зондовой микроскопии и др. Для слушателей факультета
повышения квалификации преподавателей и специалистов высших учебных
заведений проводятся курсы, посвященные нанотехнологиям и новым
материалам.
На экспериментальной базе института выполняются курсовые и
дипломные работы. Оснащение лабораторий позволяет выполнять
экспериментальные исследования и при подготовке магистерских и
докторских диссертаций.
Студенты, занимающиеся научно-исследовательской работой в
лабораториях института, активно участвуют в различных научных форумах
как в стране, так и за рубежом. Многие из них неоднократно становились
призерами различных конкурсов научных работ, научных конференции.
Активно и плодотворно работающие студенты и магистранты публикуются в
республиканских и международных рейтинговых научных журналах.
В институте проводятся НИР по следующим темам:
1. «Спин-селективные фотопроцессы в молекулярных системах с
ограниченной геометрией».
2. «Функциональные оптические элементы на основе пористого оксида
алюминия».
3. «Разработка фотопреобразователя солнечной энергии на основе
аморфных полупроводников и органических красителей».
4. «Разработка технологии получения металооксидных пленок с
высокой удельной поверхностью для фотовольтаических ячеек Гретцеля».
5. «Новый подход к плазмон-усиленным фотовольтаическим ячейкам»
К выполнению научных исследований по данным проектам
привлекаются студенты, магистранты и докторанты.
6
Раздел 3. Цель и задачи, целевые индикаторы реализации
Стратегического
плана
развития
Института
молекулярной
нанофотоники.
Цель: Выполнение на базе Института молекулярной нанофотоники
КарГУ им. акад. Е.А. Букетова актуальных фундаментальных и прикладных
научно-исследовательских работ и подготовка высококвалифицированных
специалистов.
Задачи:
1. Модернизация имеющегося и приобретение нового лабораторного
оборудования в соответствии с целями и задачами института.
2. Разработка
технологии
синтеза
наноразмерных
твердых
молекулярных пленок на основе поверхностно-активных молекул
органических люминофоров, карбоновых кислот, макромолекул полимеров,
изучение термодинамики фазовых состояний на границе раздела сред;
3. Разработка
физико-химических
методов
получения
функциональных нанодисперсных материалов на основе пористого оксида
алюминия и коллоидных структур.
4. Разработка технологии получения наногибридных молекулярных
систем на основе сложных органических молекул, полимерных материалов и
металлических наночастиц.
5. Исследование
влияния
модификации
наноструктуры
полупроводника,
химической
природы
молекул
сенсибилизатора,
плазмонного эффекта на эффективность преобразования солнечной энергии.
6. Развитие сотрудничества Института молекулярной нанофотоники с
ведущими научными центрами ближнего и дальнего зарубежья.
7. Обеспечение признания результатов научных исследований,
проводимых на базе Института молекулярной нанофотоники на уровне
отечественных и мировых достижений.
8. Развитие традиционных и электронных интеллектуальных ресурсов.
9. Обеспечение широкого доступа к зарубежным подписным базам
данных.
Детальная формулировка задач с определением их целевых
индикаторов
№
Задачи
Детализация задач
Индикаторы
Срок
и
1. Модернизация
лабораторного
оборудования в
соответствии с
целями и задачами
Института
молекулярной
Расширение спектра научного
оборудования на основе
комплектации современной
приборной базы, расширение
спектра проводимых научных
исследований
Количество
современных
приборов,
расширение
спектра
проводимых
измерений
20132015
годы
7
нанофотоники
2.
3.
Разработка
технологии
синтеза
наноразмерных
твердых
молекулярных
пленок на основе
поверхностноактивных молекул
органических
люминофоров,
карбоновых
кислот,
макромолекул
полимеров,
изучение
термодинамики
фазовых
состояний
на
границе
раздела
сред
Разработка
физикохимических
методов
получения
функциональных
нанодисперсных
материалов
на
основе пористого
оксида алюминия
и
коллоидных
структур
Подготовка и переподготовка
научных сотрудников в
соответствии с принципами
образовательного
менеджмента
Получение оптических
материалов на основе
наноразмерных твердых
молекулярных пленок на
основе поверхностноактивных молекул
органических люминофоров,
карбоновых кислот,
макромолекул полимеров
которые могут использоваться
в лазерной технике, сенсорике
и молекулярной электронике.
Получение пленок оксида
алюминия с
высокоупорядоченной
пористой структурой,
допированных органическими
люминофорами для создания
функциональных
светоизлучающих элементов
Доля научных
сотрудников,
прошедших курсы
подготовки и
переподготовки в
ведущих
исследовательских
и научных центрах
Получение новых
материалов.
Получение
патентов.
20132017
годы
20132017
годы
Будут
получены 2013данные
о 2017
возможности
годы
использования
пленок
оксида
алюминия,
допированных
органическими
люминофорами в
качестве
светоизлучающих
материалов,
лазерных
сред,
сенсорных
элементов.
Количество
8
4.
Разработка
технологии
получения
наногибридных
молекулярных
систем на основе
сложных
органических
молекул,
полимерных
материалов
и
металлических
наночастиц
Разработка технологии
получения наногибридных
молекулярных систем на
основе сложных органических
молекул, полимерных
материалов и металлических
наночастиц для
использования в качестве
фотовольтаических и
электролюминесцентных
элементов. Создание научных
основ нанотехнологии
органических
фотовольтаических и
электролюминесцентных
элементов.
5.
Исследование
влияния
модификации
наноструктуры
полупроводника,
химической
природы молекул
сенсибилизатора,
плазмонного
эффекта
на
эффективность
преобразования
солнечной энергии
Разработка научных основ
модификации наноструктуры
полупроводника, химической
природы молекул
сенсибилизатора,
плазмонного эффекта для
увеличения эффективности
преобразования световой
энергии в электрическую.
публикаций
в
высокорейтинговых
зарубежных
журналах.
Будут
получены
данные
о
возможности
использования
пленок на основе
сложных
органических
молекул,
полимерных
материалов
и
металлических
наночастиц
в
качестве
светоизлучающих и
фотовольтаических
материалов.
Количество
публикаций
в
высокорейтинговых
зарубежных
журналах.
Будут
получены
данные
о
технологии
модификации
наноструктуры
полупроводника, о
химической
структуре молекул
сенсибилизатора
для эффективного
переноса энергии к
неорганическим
полупроводникам и
о
возможности
использования
плазмонного
эффекта
в
солнечных ячейках.
Количество
публикаций
в
20132017
годы
20132017
годы
9
6.
7.
высокорейтинговых
зарубежных
журналах.
Развитие
Повышение уровня
Количество
2013сотрудничества
сотрудничества Института
совместных
2017
Института
молекулярной нанофотоники научногоды
молекулярной
с ведущими научными
исследовательских
нанофотоники
с центрами ближнего и
работ,
научных
ведущими
дальнего зарубежья.
стажировок,
научными
Разработка совместных
коммандировок,
центрами
проектов, программ.
совместных
ближнего
и
публикаций.
дальнего
зарубежья.
Обеспечение
Публикации
в Количество актов 2013признания
высокорейтинговых
о
внедрении. 2017
результатов
журналах,
участие
в Количество
годы
научных
национальных и зарубежных патентов.
исследований,
конкурсах на получение Количество
проводимых
на премий, стипендий, наград, авторских
базе
Института участие
в
рейтингах свидетельств.
молекулярной
различного
уровня, Количество
нанофотоники на международных
и обладателей
уровне
республиканских
научно- грантов и премий
отечественных и практических конференциях. различного
мировых
уровня.
достижений
Количество
цитируемых
ученых.
Количество
публикаций,
основанных
на
результатах
деятельности
института
в
высокорейтинговы
х
зарубежных
журналах.
Количество
научных проектов,
получивших
положительную
экспертную
оценку
и
рекомендованных
10
к
внедрению.
Количество
ученых,
работающих
на
базе лаборатории –
лауреатов
государственных и
международных
премий,
стипендий,
грантов.
Директор
инновационно-технологического центра
Касымов С.С.
Директор Института молекулярной нанофотоники
Ибраев Н.Х.
11
Содержание
1. Паспорт
Программы
развития
Института
молекулярной
нанофотоники Карагандинского государственного университета
имени академика Е.А.Букетова на 2013–2017 годы
2
2. Анализ современного состояния Института молекулярной
нанофотоники при Карагандинском государственном университете
им. Е.А. Букетова
3
3. Цель и задачи, целевые индикаторы реализации Программы
развития Института молекулярной нанофотоники
7
12