Профиль «Наносистемы и наноинженерия» объединяет в себе современные знания физики, химии и биологии. Присоединившись к этому профилю, вы познакомитесь с созданием структур, устройств и систем малых размеров, обладающих новыми свойствами и функциями.
Для успешного участия в профиле необходимы знания в нескольких областях науки, умение работать в команде и желание разрабатывать рабочие прототипы наноконструкций. Финальная задача профиля традиционно предполагает самостоятельную практическую работу участников в лаборатории.
Профиль «Наносистемы и наноинженерия» будет интересен тем, кто увлекается материаловедением, технологиями на стыке химии, физики и биологии.
Предметный тур: участникам предстоит решать олимпиадные задания по школьным предметам: физика и химия.
Инженерный тур: участникам предстоит индивидуально выполнить задания на понимание технологии создания современных наноструктур и расшифровки результатов физико-химических методов их анализа. Для знакомства с содержанием профиля необходимо изучить материалы образовательного блока.
Индивидуальный результат участника складывается из суммы баллов по каждому предмету предметного тура и баллов за инженерный тур.
Второй отборочный этап проводится дистанционно. Участники формируются в команды и решают инженерные командные задачи по профилю. В инженерных командных задачах участникам предстоит учиться проводить расчеты для получения наночастиц, решать сложные технологические задачи и интерпретировать результаты физико-химических методов анализа. Все задания направлены на постепенное погружение в тематику финальной задачи.
Инженерные командные задачи не имеют одного правильного ответа и предполагают множество вариантов решения. К каждой задаче прилагаются методические материалы для решения.
Для успешного прохождения второго этапа команде пригодится умение распределять обязанности внутри команды и планировать своё время.
Наставникам рекомендуется следить за группой профиля в ВКонтакте, задавать вопросы в чате профиля и обратить внимание на уже имеющиеся на странице профиля материалы подготовки для участников.
Заключительный этап предполагает получение флуоресцентных магнитных наночастиц на основе оксидов железа модифицированных квантовыми точками.
Участникам для выполнения задания потребуется:
Для заключительного этапа в команде должны быть участники со следующими ролями: физик-исследователь и химик-синтетик. Специфика работы каждого участника будет следующей:
Работа с литературой (химик-синтетик / физик-исследователь).
Проведение расчётов синтетической части (химик-синтетик / физик-исследователь).
Получение наночастиц (химик-синтетик).
Работа с данными физико-химического анализа (физик-исследователь).
Участники команды ещё на втором этапе могут понять, какая роль им больше подходит и какого типа задачи им легче понять и решать.
Математика: построение и экстраполяция функций, основы статистики, основы планиметрии, основы алгебры.
Химия:
Основные химические понятия органической химии.
Теория строения органических веществ. Классификация и номенклатура органических соединений.
Углеводороды. Кислородсодержащие соединения. Азотсодержащие вещества. Биологически важные вещества.
Расчёты по химическим формулам и уравнениям реакций.
Состав и строение атома. Периодический закон и Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева. Строение вещества.
Основные химические понятия.
Химическая реакция.
Неорганическая химия.
Общие представления о правилах безопасной работы с химическими соединениями и лабораторным оборудованием (понимать, почему надо так, а не иначе. Например, до какой максимальной температуры можно нагревать тот или иной органический растворитель).
Физика:
Для индивидуального теоретического тура на финале будет полезно повторить все остальные разделы школьной физики.
Читать и понимать научные тексты (гуглить непонятные слова при этом процессе — нормально).
Решение расчетных задач по химии и физике. Будет полезно (но не обязательно) уметь использовать для расчетов Excel или его аналоги.
Простейшие манипуляции с лабораторными приспособлениями (отбор объемов жидкостей мерными цилиндрами, шприцами, пипетками пастера, фильтрование на воронке, умение мыть химическую посуду), работа с автоматической пипеткой, работа с нагревательной плиткой и магнитной мешалкой, аналитическими весами, лабораторной центрифугой, вытяжным шкафом.
Знание структуры научных статей.
Знание и соблюдение принципов безопасной работы в лаборатории.
Для участия на втором и заключительном этапах вам понадобится команда из 2−3 человек:
Химик-синтетик. Отвечает за синтез всех необходимых для задачи веществ. Важно уметь соблюдать технику безопасности в лаборатории, решать расчетные химические задачи. Будет полезно иметь базовые навыки работы в лаборатории. Для химика-синтетика будет важно уметь читать и понимать инструкцию, планировать эксперимент и время, которое на него нужно потратить.
Физик-исследователь. Должен будет осуществлять оценку качества продукта, составлять программу доработки прототипа. Опционально: руководить процессом разработки, осуществлять продуктивную коммуникацию внутри команды. Должен уметь работать с приборами для физико-химических методов анализа. Физик-испытатель должен держать в голове полную картину происходящего и выдавать корректное ТЗ инженеру и синтетику.
Роли может совмещать один человек. Роль химика-синтетика критично важна для выполнения финальной задачи. Частично роли могут пересекаться, но обязательно хотя бы один человек должен уметь решать расчетные задачи по химии и хотя бы один человек должен уметь работать в лаборатории руками (это действительно могут быть разные люди).
Тем не менее, будет полезно четко разделить команду на того/тех, кто занимается химическим синтезом и того/тех, кто занимается разработкой и сборкой устройства.
В финале будет необходимо вести работы по этим направлениям параллельно. Научитесь доверять друг другу и эффективно коммуницировать.
Видеолекция «Современные структуры и материалы. Лекция №1»
Видеолекция «Новые структуры и материалы. Лекция №2»
Статья «Насыщенные, ненасыщенные, пересыщенные растворы»
Мошников В.А., Александрова О.А. (ред.) Наночастицы, наносистемы и их применение. Ч.1. Коллоидные квантовые точки
Сборник 2018/19
Задания по планированию экспериментальной работы
Сборник 2019/20
Сборник 2020/2021
Сборник 2021/2022
Курс "Наноструктурные средства доставки лекарственных веществ"
Сборник 2022/23
Сборник 2023/24
