Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Программа курса подготовки к наноолимпиаде "Физико - математические основы наносистем"

Ключевые слова:  олимпиада

Автор(ы): Коллектив авторов

Опубликовал(а):  Гудилин Евгений Алексеевич

01 октября 2019

Для подготовки к олимпиаде "Нанотехнологии - прорыв в будущее!" опубликовано три программы электронных курсов:

Каждый из курсов содержит одинаковый блок "А" с общими материалами, методиками и тестами самоподготовки, а также блок "Б" со специализированными материалами, различными для каждого курса. Блок А можно пройти один раз по своему собственному выбору до или после изучения блока "Б" в каждом курсе.

А. Общий блок курсов подготовки к Всероссийской олимпиаде «Нанотехнологии – прорыв в будущее!»

I. Общая информация об олимпиаде

Всероссийская Интернет – олимпиада «Нанотехнологии – прорыв в будущее!» официально включена в реестр Российского Совета Олимпиад Школьников РСОШ под номером 7, ей присвоен 1 уровень. Традиционно в олимпиаде 2019 / 2020 года по комплексу предметов (химия, физика, математика, биология) смогут принять участие школьники 7 – 11 класса, будут конкурсы и для более младших школьников («Юный эрудит»), состоится ставший уже традиционным конкурс проектных работ школьников («Гениальные мысли»); студенты и аспиранты, молодые ученые смогут принять участие в конкурсе научно – популярных статей по материалам собственных научно – исследовательских работ («Просто о сложном»), а также в конкурсе тьюторов; победители конкурса National Student Team Contest пополнят костяк команды на международную наноолимпиаду. С целью ускоренной подготовки к олимпиадам данной серии всех участников мы публикуем программы дистанционной поддержки участников, которые могут быть также использованы во время заочного, отборочного, этапа олимпиады.

Для оперативного информирования о событиях следует обратить внимание на официальные страницы Наноолимпиады в

Рекомендуется подписаться на рассылку сайта олимпиады, новым участникам - зарегистрироваться, остальным - обновите свой профиль.

II. Образование в области нанотехнологий

Основные лекции и выступления ведущих ученых по вопросам нанотехнологического образования и проектной деятельности:

Дополнительные лекции и материалы

III. Задания наноолимпиады и викторины самоконтроля

Архив сборников заданий и материалы Олимпиады за все года ее проведения дан в разделе Архив. Викторины и тесты самотестирования приведены в разделе Викторины:

  • Сборник заданий 2019 года.
  • Сборник заданий 2018 года.
  • Сборник заданий 2017 года.
  • Сборник заданий 2016 года.
  • Сборник заданий 2015 года.
  • Сборник заданий 2014 года.
  • Сборник заданий 2013 года.
  • Сборник заданий 2012 года: упрощенные задания дли школьников 7-8 классов; 9-11 классов; задачи повышенной сложности для школьников 7-11 классов.
  • Сборник заданий 2007-2011 года: химия и наука о материалах; физика наносистем; математика; бионанотехнологии и медицина; викторина, тесты, угадайки.
  • Перспективные темы проектных работ школьников
  • Тест по физике. Для тех, кто активно изучает наномир и нанотехнологии и хочет проверить свои текущие знания, мы предлагаем тесты - четыре предметных и один междисциплинарный. В каждом тесте только один вариант ответа является правильным. Тесты предназначены только для вашей самостоятельной работы, их результаты нигде не учитываются. Надеемся, что они будут для вас интересными и помогут лучше подготовиться к олимпиаде.
  • Тест по биологии. Для тех, кто активно изучает наномир и нанотехнологии и хочет проверить свои текущие знания, мы предлагаем тесты - четыре предметных и один междисциплинарный. В каждом тесте только один вариант ответа является правильным. Тесты предназначены только для вашей самостоятельной работы, их результаты нигде не учитываются. Надеемся, что они будут для вас интересными и помогут лучше подготовиться к олимпиаде.
  • Тест по математике. Для тех, кто активно изучает наномир и нанотехнологии и хочет проверить свои текущие знания, мы предлагаем тесты - четыре предметных и один междисциплинарный. В каждом тесте только один вариант ответа является правильным. Тесты предназначены только для вашей самостоятельной работы, их результаты нигде не учитываются. Надеемся, что они будут для вас интересными и помогут лучше подготовиться к олимпиаде.
  • Химическая магия. В этой викторине для школьников спрашивается о химической подоплеке простых, достаточно обычных и доступных экспериментов, которые приводят к получению веществ, использующихся при создании тех или иных "нанотехнологических" устройств.
  • Теоретическая викторина для старших школьников. Викторина повышенной сложности для школьников. Требует проведения расчетов, по времени занимает от нескольких часов до нескольких дней в зависимости от уровня знаний школьника.
  • Междисциплинарная викторина по нанотехнологиям для студентов и аспирантов. Викторина высокой сложности для студентов и аспирантов. Требует проведения расчетов, по времени занимает от нескольких часов до нескольких дней в зависимости от уровня знаний.
  • Теоретическая нановикторина для школьников. Викторина высокой сложности для школьников. Требует проведения расчетов, по времени занимает от нескольких часов до нескольких дней в зависимости от уровня знаний школьника.
  • Викторина "Материалы настоящего и будущего". Викторина обычной сложности для школьников в области наноматериалов, по времени занимает от нескольких минут до часа в зависимости от уровня знаний школьника.
  • Викторина "Рассадник идей (deja vu)". Викторина обычной сложности для всех творческих людей, по времени занимает от нескольких минут до получаса в зависимости от уровня знаний.
  • Викторина "Социальные аспекты нанотехнологий". Викторина обычной сложности для школьников, студентов, аспирантов, молодых ученых "Социальные аспекты нанотехнологий", по времени занимает от нескольких минут до получаса в зависимости от уровня знаний.
  • Викторина "Углеродные наноматериалы". Викторина обычной сложности для студентов, аспирантов, молодых ученых "Углеродные наноматериалы", по времени занимает от нескольких минут до получаса в зависимости от уровня знаний.
  • Викторина "Альтернативная энергетика". Викторина обычной сложности для студентов, аспирантов, молодых ученых "Альтернативная энергетика", по времени занимает от нескольких минут до получаса в зависимости от уровня знаний.
  • Викторина "Фотоника и нанофотоника". Викторина обычной сложности для студентов, аспирантов, молодых ученых "Фотоника и нанофотоника", по времени занимает от нескольких минут до получаса в зависимости от уровня знаний.
  • Викторина "Образование в сфере нанотехнологий". Викторина обычной сложности для учителей, преподавателей, студентов, аспирантов, молодых ученых "Образование в сфере нанотехнологий", по времени занимает от нескольких минут до получаса в зависимости от уровня знаний.
  • Викторина "Зеленая химия, экология и медицина". Викторина обычной сложности для школьников в области зеленой химии, экологии и медицине, по времени занимает от нескольких минут до часа в зависимости от уровня знаний школьника.
  • Викторина "Синтез и анализ нанообъектов". Викторина обычной сложности для студентов, аспирантов, молодых ученых "Методы синтеза и анализа нанообъектов", по времени занимает от нескольких минут до получаса в зависимости от уровня знаний.
  • Викторина "Нанофизика, наноэлектроника". Викторина обычной сложности для студентов, аспирантов, молодых ученых "Физика наноустройств и наноэлектроника", по времени занимает от нескольких минут до получаса в зависимости от уровня знаний.
  • Викторина "Функциональные наноматериалы". Викторина обычной сложности для студентов, аспирантов, молодых ученых "Функциональные наноматериалы", по времени занимает от нескольких минут до получаса в зависимости от уровня знаний.
  • Викторина "Энергия везде и отовсюду". Викторина обычной сложности для школьников в области альтернативных источников энергии, по времени занимает от нескольких минут до часа в зависимости от уровня знаний школьника.
  • Викторина "Наноматериалы для инженеров". Викторина обычной сложности для школьников в области инженерных наноматериалов, по времени занимает от нескольких минут до часа в зависимости от уровня знаний школьника.
  • Викторина для юных нанотехнологов. Шуточная викторина для начинающих, составленная для тех, кто еще почти ничего не знает, но кому кажется, что он уже очень много чего - то слышал вокруг. Проверьте свои интуитивные знания!
  • Викторина "Очень просто о нанотехе". В этой маленькой викторине мы хотели задать простые вопросы и получить такие же почти очевидные ответы. Попробуйте свои силы и чувство юмора.
  • Комплексная викторина по нанохимии. Данная викторина для различных категорий учащихся - от школьников до аспирантов - составлена в соответствии с набором задач, предлагавшихся в различные года на Интернет - олимпиадах по нанотехнологиям.
  • Викторина по альтернативной энергетике. В викторине дается ряд простых вопросов, которые позволят Вам проверить свои базовые представления об этом перспективном классе источников тока и использовании в них наноматериалов.
  • Викторина "Огонь и материалы". В рамках цикла открытых лекций для школьников в области химии, физики, механики и биологии в качестве тренировки рекомендуется для себя пройти небольшую викторину.
  • Комплексная викторина по нанотехнологиям для студентов и аспирантов. Тесты - "угадайки" несовершенны по своей природе. Их единственное преимущество - возможность быстрого проведения и экспресс-оценки знаний, частно - в автоматизированной форме. Вам тоже предлагается ответить на вопросы викторины и проверить свои знания, если они выше среднего уровня. Это будет особенно полезно, если Вы были или собираетесь стать участником нанотехнологических Олимпиад...
  • Викторина "Удивительный углерод". Викторина обычной сложности для школьников в области углеродных наноматериалов, по времени занимает от нескольких минут до часа в зависимости от уровня знаний школьника.
  • Викторина "Конструкционные наноматериалы". Викторина обычной сложности для студентов, аспирантов, молодых ученых "Конструкционные, композитные, высокомолекулярные наноматериалы", по времени занимает от нескольких минут до получаса в зависимости от уровня знаний.
  • Викторина "Экология, наномедицина, нанобиотехнологии". Викторина обычной сложности для студентов, аспирантов, молодых ученых "Зеленая химия, экология, наномедицина, нанобиотехнологии и биомиметика", по времени занимает от нескольких минут до получаса в зависимости от уровня знаний.
  • Викторина "Физика и нанотехнологии". Викторина обычной сложности для школьников в области физики и нанотехнологий, по времени занимает от нескольких минут до часа в зависимости от уровня знаний школьника.
  • Теоретическая викторина о природе "нано" для начинающих. Викторина повышенной сложности для школьников и начинающих (примерно уровень 7 - 8 класса). Требует проведения простых расчетов, по времени занимает от нескольких часов до нескольких дней в зависимости от уровня знаний школьника.
  • Викторина "Свет и оптика". Викторина обычной сложности для школьников в области света и оптики, по времени занимает от нескольких минут до часа в зависимости от уровня знаний школьника.
  • Детская нанотехнологическая викторина. Небольшая и несложная викторина по нанотехнологиям, в которой собраны вопросы и некоторые ответы на "детские" вопросики в области "нано". Взрослые, конечно, знают ответы на все это, а вот те замечательные школьники, которые захотят присоединиться к Заочной Нанотехнологической Школе (ЗНТШ), точно могут потренироваться игре в вопросы и ответы, мы желаем им удачи.
  • Тест "Наномир". Предлагаем достаточно простые вопросы "угадайки" по теме "Наноматериалы, поверхность, энергия", в каждом из которых только один ответ правильный.
  • Тест "Микромир". Предлагаем достаточно простые вопросы "угадайки" по теме "Оптика и электроника", в каждом из которых только один ответ правильный.
  • Тест "Живой мир". Предлагаем достаточно простые вопросы "угадайки" по теме "Медицина и фармакология", в каждом из которых только один ответ правильный.
  • Сложный тест "Нанохимический диктант". Для любителей более сложных вопросов предлагаем в качестве тренировки викторину "Нанохимический диктант" (он сложен для младших школьников, поэтому им мы не рекомендуем его проходить). Просто поставьте галочку в том ответе у каждого из 15 вопросов, который вам кажется наиболее правильным.
  • Без запинки. Небольшой разминочный тест. Попробуйте засечь время и пройти тест разом, но вдумчиво и честно. Так Вы узнаете, кто вы есть в области нанотехнологий...

Б. Специализированные тематические материалы

Поверхность и методы исследования

Особые свойства поверхности, границ раздела и их вклад в особые характеристики наноматериалов…

Поверхность, граница раздела фаз (веществ) - будь то пара "пленка - подложка" в микроэлектронике, поверхность катализатора (вещества, ускоряющего прямую и обратную реакцию), поверхность мыльного пузыря ("водяная пленка"), совокупная поверхность наночастиц в растворе, в паре, в другом твердом теле, поры высокопористых мембран, сорбентов, фильтров - практически всегда явлется основной сценой, где разыгрывается главный сценарий химических, электрохимических, фотохимических, биохимических превращений в наномире, где реализуется обмен магнитной, электрической энергией, туннелирование и пр. Это и понятно! Кроме наличия на поверхности атомов с ненасыщенным координационным окружением (для химиков это "оборванные химические связи"), частичного избыточного положительного или отрицательного заряда, "прилипших" молекул из "соседней" среды, в которой находится нанообъект, поверхность является естественным транспортным путем при переходе атомов от одной частицы к другой, при диффузии, при обмене энергии. Именно в наномире почти все объекты характеризуются повышенной площадью поверхности, потому что все такие объекты маленькие и у них существенно возрастает соотношение атомов на поверхности к количеству атомов "в объеме" (так, для "шариков" диаметром 5 нм это 50%, а для таких же шариков, но диаметром 1 мм, на поверхности присутствует менее 1% атомов, все остальное - объем или "тело" шариков). Таким образом, физико - химия поверхности - естественный и очень важный раздел для обязательного изучения для тех, кто хочет заниматься нанотехнологиями.

Основные материалы:

  • Коллоидные частицы. Понятие коллоидных растворов. Обсуждение особенностей взаимодействия наночастиц со средой, в которой они находятся.
  • Амфифильные соединения и поверхностно - активные вещества. Понятие ПАВ. Обсуждение структуры и строения ПАВ и их использования в науке, технике и быту.
  • Пленки Лэнгмюра - Блоджетт. Метод Лэнгмюра - Блоджетт получения пленок и покрытий. Описание способов молекулярной сборки и получения мономолекулярных слоев.
  • Мицеллы. Формирование мицелл и их строение. Использование мицелл как микро- и нанореакторов.
  • Жидкие кристаллы. Понятие жидкого кристалла. Обсуждение современных классификаций жидких кристаллов и их использования в синтезе наноматериалов, практического применения в науке и технике.
  • Мезопористые соединения. Формирование мезопористых соединений. Обсуждение способов получения мезопористых материалов и их практической значимости.
  • Блоксополимеры. Блоксополимеры как важный класс материалов для нанотехнологий. Обсуждение строения и свойств блоксополимеров и их практического использования, в частности, при синтезе наноматериалов, для блоксополимерной литографии.
  • Нанотрибология. Взаимодействие поверхностей "на молекулярном уровне". Обсуждение атомно - молекулярной природы трения и способов его измерения при взаимодействии нанообъектов.
  • Теория оборванных связей и катализ. Особое состояние поверхности. Обсуждение причин повышенной химической, каталитической, агрегативной неустойчивости наноматериалов и особой роли поверхности в их поведении.

Дополнительные материалы:

Самоорганизация в наносистемах и получение функциональных наноматериалов

Понятия самосборки и самоорганизации, часто используемых для получения современных наноматериалов…

Получение наноматериалов с уникальными свойствами, как правило, основано на формировании тех или иных структур, причем часто - иерархических, полезные функции которых определяются не только наноуровнем, но также и другими уровнями структуры. При этом достаточно трудно ожидать, что на наноуровне возможна искусственная манипуляция отдельными нанообъектами с целью "ручной" сборки материала. Это пока что нецелесообразно (медленно и требует совершения большого объема работы). Поэтому естественным способом получения наноматералов могут являться самосборка и самоорганизация. Организация (возникновение упорядочения) при самосборке контролируется, главным образом, конкуренцией различных сил взаимодействия, часто молекулярной природы, наподобие гидрофильных – гидрофобных взаимодействий, сил гравитации, Ван-дер-Ваальсовых или кулоновских взаимодействий. Самосборка– процесс образования упорядоченной надмолекулярной структуры или среды, в котором в практически неизменном виде принимают участие только компоненты (элементы) исходной структуры, аддитивно составляющие или «собирающие», как части целого, результирующую сложную структуру. Самоорганизация может быть использована как механизм создания сложных «шаблонов», процессов и структур на более высоком иерархическом уровне организации, чем тот, что наблюдался в исходной системе, за счет многочисленных и многовариантных взаимодействий компонент на низких уровнях, на которых существуют свои, локальные, законы взаимодействия, отличные от коллективных законов поведения самой упорядочивающейся системы. Для процессов самоорганизации характерны различные по масштабу энергий взаимодействия, а также существование ограничений степеней свободы системы на нескольких различных уровнях ее организации.

Основные материалы:

  • Самосборка. Понятие самосборки. Обсуждение возможностей использования самосборки для создания наноматериалов. Самосборка в природе и технике.
  • Самоорганизующиеся массивы. Получение ряда наноматериалов. Обсуждение примеров самосборки и ограничений метода.
  • Самособирающиеся монослои. Формирование упорядоченных монослоев. Обсуждение возможностей использования самособирающихся монослоев для получения наноматериалов.
  • Фотонные кристаллы. Фотонные кристаллы как продукт самосборки. Обсуждение возможностей использования фотонных кристаллов и других сверхрешеток в науке и технике, природные примеры фотонных кристаллов (опал, насекомые).
  • Микросферная литография. Использование микросферной литографии для получения наноструктур. Обсуждение возможностей метода.
  • Диссипативные структуры. Элементы неравновесной термодинамики.
  • Самоорганизация. Понятие самоорганизации. Сравнение понятий "самосборка" и "самоорганизация".
  • Демон Максвелла. Нереальные устройства и существа. Обсуждение парадоксов наномира и законов "больших чисел".

Дополнительные материалы:

Физика наноустройств, информационные технологии и альтернативная энергетика

Ключевые физические явления на наноуровне, использование которых позволяет создавать новые устройства для наноэлектроники, информационных технологий и альтернативной энергетики…

В настоящее время одной из общих тенденций развития современной техники является миниатюризация функциональных устройств. В наиболее явном виде эта тенденция проявилась в процессе эволюции электронных компонентов. Если первые транзисторы было настолько велики, что их можно было взять пальцами, то теперь уже никого не удивляет, что процессор современного компьютера состоит из миллионов транзисторов. Вслед за электронными компонентами миниатюризация затронула и электромеханические устройства. Особый интерес представляют микроэлектро-механические системы или МЭМС (а затем и НЭМС), способные на микроуровне преобразовывать механическую энергию в электрические или оптические сигналы, и наоборот. Создание МЭМСов стало возможно только в последнее время, преимущественно благодаря стремительному развитию полупроводниковых технологий. Несмотря на все достижения нанотехнологии, любые работы на молекулярном уровне остаются чрезвычайно сложной задачей. Однако новые технологические решения подразумевают не только уникальные системы обработки, но и все более емкие «хранилища» информации, создаваемые с использованием все новых физических принципов записи. Развивается "гибкая", печатная, молекулярная электроника. В дополнение к этим важным направлениям создаются и совершенствуются альтернативные способы получения энергии (химические источники тока, солнечная, водородная энергетика, топливные элементы), устройства сверхъэкономного освещения (современные светоизлучающие элементы), бездиссипативной передачи энергии (сверхпроводники второго поколения) и т.д. Создание этих революционных устройств стало возможным благодаря детальному изучению физики явлений, происходящих на наноуровне.

Основные материалы:

Дополнительные материалы:


В статье использованы материалы: Олимпиада


Средний балл: 10.0 (голосов 1)

 



Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Нанотехнологии - "ворота в ... иной мир"!
Нанотехнологии - "ворота в ... иной мир"!

В Стокгольме прошла церемония вручения Нобелевских премий
10 декабря в Стокгольмской филармонии прошла церемония вручения Нобелевских премий

Cолнечную батарею из белка и квантовых точек создали в России
Ученые НИЯУ МИФИ создали "солнечную батарею" на основе гибридного материала, состоящего из квантовых точек и светочувствительных белков. Авторы разработки считают, что она имеет большой потенциал для солнечной энергетики и оптической обработки информации. Результаты исследования опубликованы в "Biosensors and Bioelectronics".

Крабовый панцирь побеждает грязную нефть
Химики МГУ разработали уникальную люминесцентную методику определения маркеров «грязной нефти» (дибензотиофенов) с использованием селективной сорбции в оптически прозрачных материалах на основе сшитых гелей хитозана.

Юрий Добровольский: «Через 50 лет вся энергия будет вырабатываться биоорганизмами»
Андрей Бабицкий, Юрий Добровольский
Главный редактор ПостНауки Андрей Бабицкий побеседовал с химиком Юрием Добровольским о науке о материалах, будущем энергетики и новых аккумуляторах

Константин Жижин, член-корреспондент РАН: «Бор безграничен»
Наталия Лескова
Беседа с К.Ю. Жижиным, заместителем директора Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова по научной работе, главным научным сотрудником лаборатории химии легких элементов и кластеров.

Мембраны правят миром
Коллектив авторов, Гудилин Е.А.
Ученые МГУ за счет детального изучения структурных и морфологических характеристик материалов на основе оксида графена и 2D-карбидов титана, а также моделирования их свойств, улучшили методы создания мембран для широкого круга практических применений.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.