Проекты

Проект: Формирование естественнонаучного мировоззрения молодежи республики (Руководитель: проф. Гусейханов М.К.)

1. Аннотация проекта

Целью и задачами данного проекта является разработка и внедрение в университетском планетарии современной мультимедийной образовательной программы для школьников и студентов по формированию естественнонаучного мировоззрения. Предполагается создать цельную научную астрономическую образовательную программу с демонстрацией звездного неба и различных демонстраций мультимедио программ по изучению Вселенной и формированию у молодежи современной научной картины мира. 

2. Обоснование проекта

В связи с отсутствием в современных учебных программах школ учебного курса по астрономии, проведение такой программы представляется актуальной и важной для обучения и для закрепления знаний учащихся, формирование у них научного мировоззрения.

Актуальность выполнения проекта в том, что университетский планетарий, который предполагает выполнение данного проекта, является одним из существующих на Северном Кавказе планетариев, а также одним из немногих имеющихся в системе высшей школы Российской Федерации. Он является учебной базой для обучения студентов не только ДГУ но и всех вузов Дагестана астрономии, концепциям современного естествознания, а также учебно-образовательным учреждением для обучения школьников и культурно-просветительским заведением для населения республики. 

Университетский планетарий является единственным в республике планетарием.          Ежегодно здесь читаются более 1000 лекций – экскурсий с демонстрацией звездного неба и небесных явлений по различным естественнонаучным тематикам. Учебный обсерваторий планетария позволит обучать учащихся проведению наблюдений неба, планет, Луны, Солнца, звезд. Предполагается завершить ремонт всех демонстрационных проекторов, оформление залов, установка аудио- и видеотехники в планетарии, что позволит успешно реализовать предложенную образовательную программу.

3. Описание проектной деятельности

Задача планетариев в учебной работе — не замена классных, лекционных  занятий, а помощь учащимся и студентам в прохождении курса астрономии, физики, математики, географии и других наук. Учебная работа планетариев, как работа вне­школьная, призвана дополнять и расширять учебную работу школы, закреплять знания студентов.

В лекциях учитываются все изменения программы по физике в школе и Вузах. Все эти лекции сопровождаются демонстрацией опытов, многие из которых не могут быть осуществлены в физических кабинетах. В лекциях используются кино, теневая проекция, микро­проекция. Необходимые схемы, чертежи, фотографии даются в виде цветных диапозитивов.

Опыт показал, что лекции по астрономии и физике, читаемые в планетарии, имеют для учащихся и студентов большое образователь­ное и воспитательное значение.

На учебных лекциях обращается внимание учащихся на важнейшие философские выводы о материальном единстве мира, бесконечном разнообразии видов, форм и состояний материи, находящейся в вечном развитии, естественной закономерности всего происходящего, познаваемости мира и неограниченного могущества человечества, вооруженного наукой и техникой.

Планетарий будет предоставлять учащимся и студентам право бесплатно посещать астрономическую площадку, оборудованную многочисленными приборами и моделями, что является дополнением к цикловым и эпизодическим лекциям. Планетарий будет организовывать посещение учащимися, студентами астроно­мической площадки, где будет проводиться наблюдения в телескоп Солнца, Луны, планет, двойных звезд, звездных скоплений, туманностей и других небесных объектов.

Предполагается разработать пять учебно-образовательные мультимедийные программы:

а) для дошкольников и младших школьников (дошкольники и 1-5 классы) по изучению природных явлений, и о свойствах планеты Земля. Здесь предполагается закрепление материала учебного школьного курса «Мир вокруг нас»: форма и размеры Земли, наступление дня и ночи, смена времен года, атмосферные явления.

б) для средних школьников (6-8 классы) программа по изучение планет Солнечной системы, затмений, приливов и отливов, землетрясений. Здесь будет закрепление знаний по всем  естественнонаучным предметам.

в) для старших школьников (9-11 кл) и студентов программа по современным проблемам естествознания, астрономии, космонавтики. Здесь предполагается изучение Солнца, звезд, галактик, Метагалактики, проблемы происхождения Земли, небесных тел и Вселенной в целом.

         Предполагается обучение пользоваться телескопом и астрономическими приборами. Эти программы в течение года будут практиковаться и внедряться проведением со школьниками лекций – экскурсий в планетарии.  

         Для проведения этих программ предполагается широкое привлечение студентов физического факультета, изучающих учебный курс астрономии и проходящих педагогическую и производственные практики.

г) для студентов естественных факультетов программа по современным проблемам астрофизики, естествознания с организацией научно-студенческого кружка в планетарии.

д) для студентов гуманитарных факультетов программа по формированию научного мировоззрения, современной научной картины мира.

Намечается организовать циклы лекций по астрономии для дошкольников, начальных классов, старших классов и для студентов других вузов республики.

Университетский планетарий – одно из самых необычных архитектурных сооружений Махачкалы. Построен он был в 1970 г. по проекту самих студентов университета под руководством преподавателей Даггосуниверситета. За архитектуру здания планетария им была присуждена Государственная премия республики Дагестан. Сегодня дипломная работа тогдашних старшекурсников входит в фонд памятников архитектуры города Махачкалы. Здание планетария построено из белого дагестанского камня. Слева от главного входа изображены Солнце и фигуры зодиакальных созвездий. Над входом в планетарий высечены барельефы девяти корифеев мировой и российской науки, имеющих наибольшие заслуги в исследовании Вселенной. Портал сложен из камней высотой до двух метров каждый, на которых представлены изображения схем о взглядах древних на строение мира и Земли. Авторы архитектурного оформления планетария широко использовали приемы народного искусства Дагестана, и это придало зданию неповторимую красоту и своеобразие. Планетарий занимает территорию площадью 800 м² и находится в составе университетского комплекса. Структурно планетарий состоит из звездного, лекционного, демонстрационного залов, а также к ней предполагается построение учебно-образовательной обсерваторий и астрономическую площадку.

В планетарии проводятся региональные, республиканские, внутриуниверситетские конференции по современным вопросам науки, освоению космоса, на ее базе проходили курсы повышения квалификации учителей республики, организуется республиканские олимпиады школьников.

Его маленький обсерваторий, звездный и лекционный залы ежегодно посещали тысячи студентов, школьников, население, туристы. Для них здесь проводятся как обзорные, так и тематические лекции.

Проект: Высоковольтная активация, релаксационные процессы и эмиссионные спектры протонных твердых электролитов на основе гидросульфатов и гидрофосфатов щелочных металлов. (Руководители: проф.  Гаджиев С.М., проф. Гусейханов М.К.)

Несомненную ценность для современной науки и химических технологий могут представлять исследования зависимости физико-химических свойств твердых электролитов (суперионных проводников) и их расплавов в экстремальных условиях, в частности в сильных импульсных электрических полях, их изменение под действием кратковременных микросекундных импульсов высокой энергии, особенности высоковольтной активации и релаксационных процессов. В той связи особенно интересными объектами являются протонные твердые электролиты (гидросульфаты и гидрофосфаты щелочных металлов) и их расплавы, которые имеют значительно низкую (до 400 К) температуру фазового перехода и широкий интервал температур высокопроводящей твердой фазы.

Цель работы состоит в установлении зависимости электропроводности индивидуальных бинарных и многокомпонентных протонных твердых электролитов (гидросульфатов и гидрофосфатов щелочных металлов), а также их расплавов от напряженности электрического поля, в исследовании влияния кратковременных (мкс) импульсов высокого напряжения на постразрядовую электропроводность, в изучении релаксационных процессов неравновесных носителей заряда, в регистрации и исследовании их эмиссионных спектров (электролюминесценции), в проверке возможности генерации света на их основе.

Задача возможности активации твердых электролитов нетрадиционными, наряду с существующими, методами, в частности высоковольтными импульсами (ВИР-активация), в целях интенсификации технологических процессов и использования этих сред, как активные, для осуществления генерации света является фундаментальной научной проблемой. В рамках этой проблемы выяснить возможность и эффективность активации протонных ТЭ (гидросульфатов и гидрофосфатов щелочных металлов) и их расплавов путем наложения микросекундных импульсов высокой напряженности (ВИР – активация), изучить динамику их постактивационной релаксации, исследовать спектры электролюминесценции в целях выяснения механизма свечения и получения генерации света, определить составы систем с наиболее оптимальными параметрами ВИР - активации, времен релаксации и выхода электролюминесценции.

Ожидаемые результаты. Предельные электропроводности (ПЭ) ТЭ (кислых фосфатов щелочных металлов) и их расплавов, установление их температурных зависимостей, времена постактивационной релаксации. Временные и энергетические характеристики высоковольтного импульсного разряда в протонных твердых электролитах.

Материально-техническое обеспечение проекта. Высоковольтный источник АИ-70, осциллограф АКТАКОМ АСК-3106, спектрограф ИСП-28, ФЭУ-29 и 79, монохроматор МДПС, диэлектрические зеркала, самописец “Эндим” 621.02, автоматизированный микрофотометр МФ-2, измеритель иммитанса Е7-23, вакуумная система, система напуска инертного газа, синтезированные протонные твердые электролиты гидрофосфатов щелочных металлов, компьютерная оргтехника.

Проект: Разработка функциональных наноструктурированных керамических сверхпроводящих материалов для создания компонент электроэнергетики и химической технологии (Руководители: проф.  Палчаев Д.К., старший преподаватель Гаджимагомедов С.Х.)

 В настоящее время разработана технология синтеза нанопорошков  методом сжигания нитрат-органических прекурсоров, обеспечивающая формирование наноструктурированной сверхпроводящей керамики на основе YBa₂Cu₃O_7-d, содержащей преимущественно фазу оптимально насыщенную кислородом, с плотностью в пределах от 2,4г/см³ до 6,1г/см³ и различной дисперсностью частиц.

Преимущества способа. Возможность синтеза YBa₂Cu₃O_7-δ в виде нанопорошков с различным соотношением размеров частиц и получения из них высокотемпературной сверхпроводящей керамики: 1) оптимально насыщенной кислородом; 2) с заданными значениями плотности; 3) в один этап спекания; 4) при низкиз энерго-  и трудозатратах. Снижение энергозатрат связано со снижением температуры, длительности и числа этапов спекания. Низкие трудозатраты связаны с отсутствием необходимости расчетов, компактирования порошков, их перемешивания, дробления твердого прекурсора для его сжигания по частям и многое другое.

Недостаток. Получаемые материалы, по сравнению с микрокристаллической керамикой того же состава, имеют низкую прочность.

Цель работы: оптимизация разработанной технологии для получения наноструктурированных сверхпроводящих керамических материалов  с различной пористостью и высокой прочностью сцепления наночастиц.  

Проект: Разработка метода изготовления сверхпроводников 3-го поколения. (Руководители: проф.  Палчаев Д.К. старший преподаватель Гаджимагомедов С.Х.)

В настоящее время разработана технология синтеза нанопорошков на основе YBa₂Cu₃O_7-d методом сжигания нитрат-органических прекурсоров. Вариация режимов термообработки обеспечивает различную дисперсность частиц и их распределение по размерам. Эти порошки можно использовать при плазменном распылении и получении суспензий для нанесения сверхпроводящих покрытий. 

Цель работы: получение сверхпроводящих покрытий на кварцевых нитях путем нанесения суспензий из этого порошка с последующей термообработкой, а также нанесения покрытий путем плазменного распыления этого порошка. 

Проект: Технологии получения совершенных эпитаксиальных  пленок феррита висмута и многослойных гетероструктур на подложках сапфира. (Руководители: проф.  Палчаев Д.К. старший преподаватель Гаджимагомедов С.Х.)

Феррит висмута (BFO) обладает высокими характеристическими температурами (температуры: Кюри  = 830°C, Нееля  = 370°C), однако, в объемных образцах проявление линейного магнитоэлектрического эффекта (MЭ)  подавляется из-за наличия сложной пространственно-модулированной спиновой циклоиды с периодом (62 nm), превышающим период решетки. Высококачественные тонкие слои, обычно, получают относительно ресурсозатратными методами физического высоковакуумного осаждения, методом молекулярной пучковой эпитаксии и методом химического вакуумного осаждения металлорганических соединений. Поэтому поиск и реализация недорогих низковакуумных методов (с ограниченной скоростью реакции) получения высококачественных пленок феррита висмута представляет актуальную проблему.

Цели проекта:

• разработка технологии получения пленок феррита висмута методом атомно-слоевого осаждения (АСО или ALD (Atomic Layer Deposition) на поверхности различных подложек, в том числе, на подложках сапфира с регулярным микро- и нанорельефом;
• оптимизация технологических режимов получения многослойных  структур BiFeO₃/AlN/Al₂O₃;
• создание сложных многослойных  структур на нанотрубках (Nt) диоксида титана, выращенных на титановых подложках BiFeO₃/(Nt)TiO₂/Ti. 

Разработанная продукция является одним из важнейших шагов на пути к реализации электронных устройств в области спинтроники. Такие устройства позволяют получать энергонезависимый доступ к управлению информацией, хранению данных и т.д. Внешнее электрическое поле позволяет менять вектор поляризации при сохранении той же пространственной оси. ̶

Проект: Разработка адаптивных функциональных наноструктур на основе феррита висмута для устройств резистивной памяти. (Руководители: проф. Палчаев Д.К., Мурлиева Ж.Х.).

Среди современных устройств хранения информации наиболее перспективными являются устройства  ̶ магниторезистивные оперативные запоминающие устройства (MRAM) и резистивная память (RRAM). В этих устройствах спин и заряд электронов используются раздельно. К примеру, при магнитной записи магнитное поле применяется для записи или чтения информации, хранящейся за счет намагничивания. Энергонезависимая резистивная память следующего поколения (RRAM) основана на изменении сопротивления (высокого и низкого) электрическим полем для записи двух логических состояний - «0» или «1». Поиски методов достижения более высокой плотности данных при хранении информации актуализируют исследования по манипулированию параметрами резистивного переключения с помощью магнитного поля и намагниченностью без поля, , поскольку спин и заряд взаимодействуют друг с другом. При этом возможно  выполнение быстрых операций с низкими затратами энергии при комбинации записи, передачи, обработки и чтения информации.

Цель работы:  разработка методики атомно-слоевого осаждения (АСО) следующих структур: металл-изолятор-металл Me/BiFeO₃/Nt-TiO₂/Ti (Me: Au, Pt, Ag, Ti).

Создание таких структур позволит решить нескольких взаимосвязанных задач, которые являются важными шагами в направлении к конечной цели - созданию адаптивных функциональных наноструктур, обеспечивающих возможность управления спиновой поляризацией в тонких пленках мультиферроика при механических, электрических и магнитных воздействиях.

Проект: Разработка технологии атомно- и молекулярно- слоевого осаждения титаноксидных покрытий с расширенным спектральным диапазоном, востребованных в медицине и экологии. (Руководители: проф. Палчаев Д.К., Мурлиева Ж.Х.).

Антибактериальные покрытия на основе диоксида титана во всем мире являются объектом многочисленных исследований в области биоинженерии. В настоящее время диоксид титана (ТiO₂) находит широкое применение в биомедицинских технологиях. В активированном светом состоянии он обладает эффективными бактерицидными свойствами.

Цель проекта: разработка технологии и изучение фундаментальных основ процесса прецизионного синтеза ряда тонких пленок диоксида титана (TiO₂), легированных и со-легированных атомами ванадия, азота или углерода, методами атомно- и молекулярно-слоевого осаждения (АСО и МСО).

Полученные покрытия могут быть использованы как самодезинфицирующиеся покрытия в медицине, пищевой промышленности, в качестве катализаторов для удаления и обезвреживания токсичных биохимических и органических отходов различных производств с использованием солнечного света в качестве источника энергии.

Проект: Взрывные процессы на электродах и взаимодействие ударных волн с плазмой импульсного разряда в инертных газах высокого давления в режиме распыления материала электродов (рук. д.ф.-м.н., профессор Курбанисмаилов В.С.)

Цель исследования

Предлагаемый проект направлен на экспериментальное и теоретическое исследование влияния паров материала электродов как на динамику, так и на кинетические, оптические и спектральные характеристики наносекундного разряда, а также на изучение физических процессов взаимодействия ударной волны формирующейся при взрывных процессах на электродах в низкотемпературной плазмы импульсных объемных разрядов в инертных газах (Не и Аr) в коротких перенапряженных промежутках.

Задачи работы входит:

1. Изучение влияния процессов, протекающих на электродах и в прикатодных областях, в поддержании и развитии неустойчивостей импульсного разряда.
2. Определение скорости эрозии электродов (образование микро и наноструктур) на приемном устройстве и анализ этих продуктов на атомно - силовом микроскопе (NTEGRA-SPEKTRA).
3. Разработка математической модели оценки концентрации паров и скорости эрозии электрода в широком диапазоне изменения начальных условий.
4. Провести комплексное исследование спектрального состава излучения приэлектродной плазмы и кинетики ее формирования в режиме распыления материала электродов.
5. Изучить физические механизмы формирования и развития ударных волн, формирующихся при взрывных процессах на электродах в плазме импульсного разряда в инертных газах высокого давления как при наличии внешнего магнитного поля, так и без него.

Ожидаемые научные результаты

В ходе выполнения проекта предполагается получение новых оригинальных результатов, а именно:

1. Пакет программ и алгоритмы решения для моделирования пространственно-временного распределения концентрации электронов и ионов, как в объеме, так и в прикатодной области импульсных нестационарных разрядов в инертных газах атмосферного давления и кинетики процессов, протекающих в плазме наносекундного разряда.
2. Результаты анализа скорости эрозии электродов (образование микро и наноструктур) на приемном устройстве и структуры продуктов распыления на атомно - силовом микроскопе (NTEGRA-SPEKTRA).
3. Результаты исследования спектрального состава излучения как из объема, так и приэлектродной плазмы и кинетики ее формирования в режиме распыления материала электродов в широком диапазоне изменения начальных условий (величины поля, концентрации первичных электронов, давления газа, формы и материала электродов и т.д.).
4. Результаты исследования взаимодействие ударной волны, формирующейся при взрывных процессах на электродах, на свойства низкотемпературной неравновесной плазмы плазменного столба импульсных объемных разрядов в инертных газах.
5. Модель перехода импульсного объемного разряда в инертных газах (Не, Ar) в сильноточный диффузионный режим. Анализ кинетики процессов в плазме самостоятельного объемного разряда в аргоне высокого давления, позволяющие рассчитывать характерные значения различных компонент плазмы на стадиях формирования и объемного горения.

Материально-техническое обеспечение проекта

Для достижения поставленной задачи необходимо:

1. цифровые запоминающие осциллографы: АСК-2150, осциллографы серии TDS100B, TDS200B),
2. оптический фоторегистратор,
3. спектральный автоматизированный комплекс монохроматор-спектрограф MS 3504i с детектором РМТ R928 и цифровой камерой HS 102H.

Проект: «Комплексное экспериментальное и теоретическое исследование стационарных и нестационарных характеристик оптических эффектов, возникающих при зондировании случайно-неоднородных сред естественного и искусственного происхождения мощным лазерным излучением» (рук. к.ф.-м.н., доцент Гираев К.М.)

Цель НИР

Целью предлагаемого к рассмотрению проекта является выполнение комплекса междисциплинарных экспериментальных и теоретических исследований оптически-линейных и нелинейных эффектов, возникающих при взаимодействии мощного полихроматического лазерного излучения со случайно-неоднородными поглощающими и рассеивающими средами естественного и искусственного происхождения с использованием методов стационарной и время-разрешенной оптической спектроскопии.

Задачи НИР

1. Выполнение комплексных экспериментальных и теоретических исследований, направленных на выявление механизмов и построения теоретической модели влияния когерентных и коллективных эффектов на процесс формирования оптических спектров пропускания случайно-неоднородных сред искусственного происхождения с узкими резонансами (нестационарная неравновесная плазма инертных газов) при их зондировании полихроматическими наносекундными импульсами лазерного излучения вблизи узких спектральных линий поглощения. 2. Выполнение экспериментальных и теоретических исследований, направленных на выявление механизмов и построения теоретической модели влияния эффектов термо-индуцированной коагуляции на динамику спектрально-оптических, морфофункциональных и биохимических свойств случайно-неоднородных рассеивающих сред естественного происхождения (живые биологические объекты, ткани и биосреды) при их зондировании мощным лазерным излучением.

Ожидаемые результаты НИР:

• условия создания и оптические свойства случайно-неоднородных резонансно-поглощающих сред с пространственной дисперсией на основе плазменных волноводов, наполненных инертными газами;
• закономерности формирования нестационарных оптических спектров пропускания случайно-неоднородных плотных поглощающих сред вблизи узких резонансов;
• особенности влияния пространственной дисперсии на нестационарные оптические спектры пропускания резонансных поглощающих сред вблизи узких резонансов;
• особенности влияния лазерной коагуляции на формирование оптических и флуоресцентных спектров, а так же спектров ИК-поглощения и комбинационного рассеяния биотканей в интервале 50000-50 см^-1;
• особенности влияния термокоагуляции на морфофункциональные и физиологические свойства биотканей, клетки и клеточных структур;
• пространственное распределение и активность эндогенных флуорофоров и ферментов биотканей при их лазерной коагуляции;
• механизмы и кинетическая модель формирования нестационарных оптических спектров пропускания плотных резонансно-поглощающих сред с пространственной дисперсией;
• механизмы и модель воздействия и пространственного распределения интенсивности полихроматического лазерного излучения в биотканях при их термокоагуляции.