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Il programma del Master Quantum Physics for Advanced Materials Engineering è dedicato allo studio di nuovi fenomeni fisici scoperti in materiali nanostrutturati e dispositivi quantistici creati negli ultimi 20-30 anni nella ricerca di componenti per l'elettronica quantistica. Allo stesso tempo, il programma affronta i principi fisici di base dei sistemi elettronici e dispositivi di elettronica quantistica, così come alcune tecniche di produzione importanti e misurazione di caratteristiche fisiche e chimiche di strutture e materiali quantici dimensioni. Il programma è progettato per gli studenti addestrati nella quantità di corsi universitari in fisica generale e introduzione alla fisica teorica per una laurea, che comprende i corsi: meccanica teorica e la teoria della elasticità, l'elettrodinamica, meccanica quantistica e fisica statistica. Il programma non prevede una formazione speciale iniziale degli studenti nella fisica della materia condensata, poiché include corsi di base in:

1) fisica quantistica moderna dei solidi,
2) teoria elettronica dei metalli,
3) tecnologia e materiali dell'elettronica quantica,
4) metodi spettroscopici di caratterizzazione dei materiali.


Il mezzo di insegnamento per questo programma è l'inglese.


Una caratteristica distintiva del programma di questo Master è quello di concentrarsi sullo studio di nuovi fenomeni fisici nei materiali e dispositivi quantistici dimensioni, che sono tutti trascurati nei corsi tradizionali di fisica dello stato solido. Questi oggetti di studio sono apparsi negli ultimi 20-30 anni a causa di sviluppo di strumenti e metodi di misura e conversione delle proprietà dei materiali nella gamma nanometri di distanze. Anche se i fenomeni fisici e processi osservati nei nuovi materiali e nanostrutture sono descritte nel quadro dei concetti fondamentali affermati di fisica quantistica e classica, non potevano diventare oggetto di studio dei corsi di formazione tradizionali di fisica della materia condensata, che sono stati creati a metà del ventesimo secolo, semplicemente perché la maggior parte di queste strutture e di adeguati strumenti di misura per le loro ricerche non erano ancora sviluppate. Il cerchio di nuovo fenomeni fisici studiato in corsi speciali di programma di questo master include gli effetti delle dimensioni quantizzazione in strutture a bassa dimensionalità, in particolare: l'effetto Hall quantistico, le fluttuazioni di carica quantici, Coulomb del blocco e Landauer conduttanza quantistica dei contatti di dimensioni atomiche , le statistiche di Wigner-Dyson dei livelli di energia elettronici nei nanocluster, le oscillazioni di Rabi nei sistemi a due livelli, gli spettri dei punti quantici, pozzi e fili in un campo magnetico, fononi in strutture frattali, modalità di Einstein in materiali semiconduttori termoelettrici con complesso cella di cristallo, ecc Il programma di questo master consente agli studenti di orientarsi nella ricerca scientifica moderna e applicata e lo sviluppo di materiali e dispositivi di dimensioni quantistiche attraverso l'acquisizione di competenze in entrambi i calcoli teorici nel campo della fisica quantistica dei nanosistemi, nonché misurazioni sperimentali utilizzando moderne attrezzature in il campo della microscopia e della spettroscopia a sonda elettronica ea scansione.

Corsi di base 1) La moderna fisica quantistica dei solidi (1 ° semestre) introduce in: diversi aspetti della moderna fisica dello stato solido, compresi i fenomeni negli oggetti di dimensioni atomiche, compresi quelli considerati nei seguenti argomenti: effetto Hall quantico, grafene e nanotubi di carbonio , Landauer conduttanza quantistica di contatti di dimensioni atomiche, magneti quantici (catene di spin), magnetismo di sistemi frustrati, semiconduttori magnetici, tra cui silicio drogato con manganese, magnetoresistenza colossale, transizioni di fase quantistica, eccitazioni a bassa energia in mezzi disordinati e strutture frattali, granulare conduttori, metalli con fermioni pesanti, i semiconduttori Kondo, i quasicristalli e le leghe strutturalmente complesse; 2) Teoria degli elettroni dei metalli (1 ° semestre) introduce in: metodi di base e risultati della teoria degli elettroni dei metalli, che sono al centro dell'attuale ricerca delle proprietà quantistiche dei solidi e usano il concetto di quasi-particelle di Landau e Fermi -la teoria dei liquidi per descrivere le proprietà dei metalli normali; descrizione dei fenomeni nei superconduttori, basata sul concetto di rottura spontanea della simmetria e condensazione di Bose delle coppie di Cooper nel quadro della teoria di Bardeen, Cooper e Schrieffer, con applicazione delle equazioni di Ginzburg e Landau; fondamenti della tecnica delle funzioni di Green e delle sue applicazioni per la previsione e l'interpretazione di esperimenti che coinvolgono la dispersione di fotoni, neutroni, muoni e la misurazione delle caratteristiche di corrente-tensione dei microcontatti di tunneling; 3) Tecnologie e materiali di Quantum Electronics (2 ° semestre) introduce: proprietà fisiche dei materiali semiconduttori di base e metodi di nanotecnologia in relazione alla creazione degli elementi di base di nanoelettronica, optoelettronica, dispositivi quantistici, in particolare, compreso lo studio di cambiamenti nelle proprietà elettriche e ottiche dei materiali sfusi quando sono prodotti sotto forma di strutture a bassa dimensione (pozzi quantici, fili e punti) a causa degli effetti dell'effetto quantistico; con l'accento su C, Si, soluzioni solide GeXSi1 -X, composti e soluzioni solide А2В6 e A3B5; sono anche considerate le tecnologie di base per la produzione di strutture di dimensioni quantistiche: epitassia in fase liquida, epitassia a fascio molecolare, epitassia in fase vapore di composti organometallici, nanolitografia, auto-organizzazione di fili e punti quantici; descrizione dell'uso di strutture a bassa dimensionalità nei dispositivi di micro e nanoelettronica; anche considerato l'emissione di diodi e laser per le regioni spettrali infrarosse, visibili e ultraviolette, fotorivelatori e transistor; 4) Metodi spettroscopici per l'analisi dei materiali (1 ° semestre) introduce: i fondamenti dei moderni metodi spettroscopici di analisi di materiali, come la spettroscopia elettronica Auger (AES), la spettroscopia fotoelettronica a raggi X (XRF), la spettrometria di massa di ioni secondari ( SIMS), microscopia elettronica a trasmissione (TEM), microscopia a scansione ionica (SIM), cioè metodi che ci permettono di studiare la composizione elementare, chimica, la struttura atomica, la perfezione strutturale delle superfici dei solidi, gli strati superficiali, i confini interphase e le nanostrutture.

Corsi speciali familiarizzano gli studenti con le moderne aree di base della ricerca di fisica teorica nei nanosistemi, inclusi i sistemi a bassa dimensionalità. 1) Le proprietà elettroniche quantistiche dei nanosistemi (3 ° semestre) introduce: teoria dei fenomeni quantici elettronici in nanosistemi: matrici hamiltoniane casuali di Wigner-Dyson e termodinamica di nanocluster, transizioni di Peierls in conduttori quasi unidimensionali, transizioni di Ising e Berezinskii Kosterlitz- Thouless in sistemi reticolari bidimensionali, la teoria delle fluttuazioni di spin nella catena di Ising unidimensionale, la teoria della conduttanza quantistica di Landauer del punto di contatto quantistico; 2) La fisica delle membrane a cristalli liquidi (3 ° semestre) introduce: la fisica dei cristalli liquidi e le sue applicazioni alla teoria delle membrane lipidiche, in particolare, sui fondamentali dell'elasticità dei cristalli liquidi adattati per descrivere le membrane bilayer, la termodinamica e la cinetica della fase transizioni in sistemi multicomponente, diagrammi di fase di Gibbs e vari modelli reticolari bidimensionali; teoria di base della bagnatura, adattata alle biomembrane, meccanismi di interazioni proteina-lipidi e condizioni di formazione di film di bagnatura macroscopici, la dipendenza del tasso di processi cellulari sull'energia di formare strutture di membrana usando exo ed endocitosi come esempio; 3) La fisica dei sistemi a bassa dimensione (2 ° semestre) introduce in: sistemi a bassa dimensionalità - pozzi quantici quasi bidimensionali, fili quantici unidimensionali e punti quantici quasi zero-dimensionali, in particolare, con la meccanica quantistica fenomeni in tali sistemi e l'influenza di campi elettrici e magnetici esterni, metodi di modellizzazione e calcoli di computer dai primi principi dei parametri dei sistemi a bassa dimensionalità: frequenze di risonanza, spettri di energia e funzioni d'onda di sistemi elettronici ed eccitonici con portanti incostati pozzi e punti quantici accoppiati; evoluzione dello spettro e ristrutturazione degli stati di spin di molecole costituite da punti quantici accoppiati orizzontalmente e verticalmente; 4) Metodi sperimentali nella fisica dei sistemi a bassa dimensione (2 ° semestre) introduce in: metodi di studi sperimentali di trasporto e proprietà magnetiche di solidi, tra cui: effetti galvanomagnetici (magnetoresistenza, effetto Hall, effetto di Haas-van Alphen, Effetto Shubnikov - de Haas), elettrodinamica dei metalli, risonanza magnetica nucleare, risonanza gamma nucleare; apparecchiature e tecniche sperimentali di misurazione di segnali deboli in presenza di rumore, misura della resistenza, termometria, applicazione di campi magnetici elevati; metodi di scelta della tecnologia di misura appropriata per la ricerca, progettazione sperimentale, schema di progettazione dell'impostazione sperimentale, elaborazione e interpretazione dei risultati dell'esperimento, il corso insegna anche metodi di analisi delle superfici di solidi, tra cui: classificazione dei metodi di analisi di superficie dei materiali, sonda a fascio di ioni (diffusione di Rutherford inversa, canalizzazione, spettroscopia di massa di ioni secondari), sonda a fascio di elettroni (spettroscopia di perdita caratteristica, emissione di elettroni secondari, spettroscopia Auger), sonda di radiazione elettromagnetica, microscopia di tunneling; 5) Diagrammi di fase di sistemi multicomponenti (3 ° semestre) introduce in: analisi di diagrammi di fase di sistemi multicomponente, compresi applicati a materiali e processi reali basati su metodi di calcolo del pacchetto software "Thermo-Calc", nonché sulle tecniche originali incentrate sulla utilizzo del programma diffuso EXCEL; metodi di soluzione dei seguenti compiti: analisi della composizione di fase di materiali multicomponenti a diverse temperature; stima grafica e calcolo di liquidus, solidus e altre temperature critiche delle trasformazioni di fase; costruzione di tagli isotermici e poliatemici di sistemi a tripla, quadrupla e cinque dita utilizzando sia metodi grafici che computazionali; calcolo delle frazioni di massa e di volume delle fasi nei sistemi multicomponente, analisi critica delle informazioni sui diagrammi di fase e individuazione degli errori nella previsione degli equilibri di fase in sistemi multicomponenti inesplorati. 6) Proprietà elettroniche delle eterostrutture di semiconduttori confinati quantistici (2 ° semestre) introduce in: fisica delle eterostrutture coniche di dimensioni minime dimensionali, cioè le strutture in cui il movimento del portatore è limitato in una o più direzioni alle distanze dell'ordine di de Broglie lunghezza d'onda; trasporto di elettroni e transizioni ottiche in sistemi elettronici a bassa dimensionalità e la differenza tra le proprietà elettroniche di strutture a bassa dimensionalità e quelle di semiconduttori sfusi; applicazioni di punti quantici e pozzi nel fotovoltaico e nelle tecniche laser. 7) Introduzione ai metodi di percorso integrale della fisica della materia condensata (semestre) motivazione 2-nd e contenuti: L'idea del corso è quello di ottenere gli studenti la conoscenza con approccio integrale percorso a problemi di fisica della materia condensata contemporanea. L'obiettivo è quello di dare agli studenti fermo comando di questo approccio attraverso esempi e problemi accuratamente selezionati. Il corso contiene digressione matematica in calcolo complesso, i principi fondamentali di seconda quantizzazione, campo quantizzazione, percorso descrizione integrante della meccanica quantistica statistica, teoria delle perturbazioni temperatura finita, teoria della risposta lineare, basi di analisi del gruppo di rinormalizzazione e teoria di campo efficace. Il progetto finale consiste nella descrizione teorica di transistor a singolo elettrone attraverso un'efficace azione Ambegaokar-Eckern-Schoen. Corsi in metodi di ricerca sperimentale aiutano gli studenti a farsi un'idea dei materiali per la base elementare prospettica dell'elettronica quantistica, nonché sulle possibilità dei metodi di misurazione: 1) spettroscopia, 2) microscopia tunneling, 3) microscopia a scansione ionica, 4) accuratezza , sensibilità, località e applicabilità di diversi metodi di misurazione per lo studio dei nanomateriali. Focus della corsi di lezione sono di nuovi materiali e di moderni dispositivi quantistici. Elenco di nuovi materiali studiati nel corso del programma comprende: 1) grafene e nanotubi di carbonio 2) magneti quantici - catena di spin atomici 3) semiconduttori magnetici - silicio drogato con manganese; 4) materiali semiconduttori basati su solide soluzioni di germanio nel silicio 5) mezzi disordinati e strutture frattali - aerogel, conduttori granulari, 6) metalli fermionici pesanti, i semiconduttori di Kondo, 7) quasicristalli e materiali termici complessi strutturalmente basati sul tellururo di bismuto. I dispositivi e gli apparecchi elettronici studiati includono: 1) contatto tunnel di dimensioni atomiche, 2) interruttori magnetici sulla base di manganiti con magnetoresistenza colossale 3) Giunzioni Josephson 4) che emettono diodi e laser per i fotorivelatori, i fotorivelatori, i transistor a infrarossi, visibili e ultravioletti. Studiato tecnologie di produzione di materiali di dimensioni quantistiche: 1) epitassia in fase liquida, 2) epitassia a fascio molecolare, 3) epitassia da fase vapore da composti organometallici, 4) nanolitografia, 5) auto-organizzazione di fili e punti quantici.

Ammissione

Ammissione ai programmi internazionali di Master in Misis è aperto sia agli studenti russi e internazionali. Dato che tutte le classi saranno condotte in inglese, si raccomanda che i parlanti non nativi di inglese a raggiungere un punteggio TOEFL di almeno 525 (paper based) o 200 (computer basato) prima del ricovero. Per fare domanda per un programma di Master biennale in Misis, il richiedente deve essere in possesso di una laurea in un settore correlato. Dopo il completamento del programma di studio presso Misis, il richiedente riceverà un diploma di Stato russo e un supplemento al diploma europeo.

Ammissione Termine

La scadenza per presentare la domanda per l' autunno 2018 è il 10 agosto 2018 , tuttavia, ecnouriamo gli studenti internazionali a presentare domande entro il 20 luglio 2018.

Programma insegnato a:
Inglese

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Questo corso è Campus based
Date di inizio
Ottobre 2019
Duration
2 anni
Tempo pieno
Prezzo
8,200 USD
Deadline
Per luogo
Per data
Date di inizio
Ottobre 2019
Data di fine
Scadenza domanda

Ottobre 2019

Location
Scadenza domanda
Data di fine