«ПРОБЛЕМЫ МЕХАНИКИ И АКУСТИКИ СРЕД
С МИКРО- И НАНОСТРУКТУРОЙ: НАНОМЕХ-2009»
Нижний Новгород, 21-23 сентября 2009 года
2009 год знаменателен двумя юбилейными датами: 100-летием со дня появления первой теории континуума с внутренними вращениями (континуума Коссера) и 50-летием лекции Ричарда Феймана «Как много места там, внизу» ("There’s plenty of room at the bottom"), прочитанной перед Американским физическим обществом 29 декабря 1959 года, в которой ученый указал на возможность использования отдельных атомов и молекул в качестве строительных частиц для создания машин и объектов сверхмалых размеров. Первое событие положило начало развитию механики сплошных сред с микроструктурой, а второе принято считать днем рождения нанотехнологий.
С 21 по 23 сентября 2009 года на базе Нижегородского технического университета прошла Первая Всероссийская конференция «Проблемы механики и акустики сред с микро- и наноструктурой: НАНОМЕХ-2009». В Программный комитет вошли известные ученые России в области механики, математического моделирования и акустики. Возглавил его академик Никита Федорович Морозов. Местный оргкомитет конференции возглавляли первый проректор НГТУ, профессор Алексей Борисович Лоскутов и профессор Александр Иванович Потапов.
Цель конференции – собрать вместе специалистов из России и стран ближнего зарубежья, работающих в различных направлениях механики и акустики сред с микро- и наноструктурой для обмена мнениями и достижениями и подведение некоторого итога подобных исследований. Работа проходила в виде пленарных и тематических докладов в рамках трех секций:
1. Механика сред с микро - и наноструктурой;
2. Математическое моделирование микро- и наносистем;
3. Акустика сред с микро- и наноструктурой.
О тематике конференции
В настоящее время известны и широко представлены исследования физико-химических свойств наноматериалов и их приложений в электронике, биологии и медицине. Исследования по механике и акустике наноматериалов известны не так широко. Тем не менее исследования механических и акустических полей и их взаимодействии с другими физическими полями в средах с микро- и наноструктурой весьма важны для разработки новых видов функциональных материалов для электроники, биомедицины и машиностроения.
В круг вопросов, рассмотренных на данной конференции, входили: фундаментальные и прикладные исследования динамических и статических процессов в материалах с микро- и наноструктурой, установление связей между внутренней структурой материала и его физико-механическими и акустическими свойствами, разработка методов математического и физического моделирования микро- и наносистем.
Современные нанотехнологии в принципе позволяют конструировать материалы с наперед заданными свойствами. На повестку дня выходит задача создания индустрии наноматериалов. Для этого необходимо уметь решать задачи не только анализа, но и синтеза. Сейчас же конструирование наноматериалов ведется, в основном, методом проб и ошибок. Решение задач синтеза возможно лишь на основе современных методов математического моделирования, компьютерного конструирования материалов и компьютерной графики.
Допустим, химикам и физикам удалось синтезировать новый наноматериал. Сразу возникает два вопроса. Первый: как можно измерить его механические и физические характеристики. И второй: как можно использовать этот материал для создания новых покрытий или новых приборов. Без ответа на первый вопрос нельзя создать методы стандартизации и сертификации наноматериалов, без которых немыслимо массовое производство. Без ответа на второй – неясно, зачем такой материал нужен вообще.
Одним из наиболее эффективных способов определения упругих свойств наноматериалов является акустический метод, основанный на измерениях скоростей акустических волн, распространяющихся по разным кристаллографическим направлениям. Акустические волны имеют определенные преимущества перед электромагнитными и рентгеновскими волнами, так как могут распространяться в толще среды, куда последние не проникают. Они являются собственными колебаниями наноматериала и несут информацию и о его геометрической структуре и о физических свойствах, правда, в зашифрованном виде. Нужно лишь уметь расшифровать эту информацию. Этими вопросами занимается новое направление акустики – НАНОАКУСТИКА.
Общеизвестно, что одной из наиболее привлекательных и перспективных областей применения наноматериалов является твердотельная электроника. С этого, в общем-то, и начался нанотехнологический бум. Наноструктура представляет собой сложную колебательную систему, и в ней могут существовать новые, еще недостаточно изученные типы колебаний, так называемые акустические и оптические фононы. Оптические фононы обладают высокими частотами, сравнимыми с частотами электромагнитных колебаний. Их можно использовать, например, для обработки сигналов и создания малоэнергоемких акустических «ЧИПов». Также хорошо известна роль фононов в сверхпроводниках. С изучением электрон-фононных взаимодействий в наноструктурах связывают новые надежды в создании высокотемпературных сверхпроводников.
Сам факт того, что Первая Всероссийская конференция «Проблемы механики и акустики сред с микро- и наноструктурой: НАНОМЕХ-2009» проводилась на базе Нижегородского технического университета, служит подтверждением авторитета и высокого уровня исследований, проводимых нижегородскими учеными и, в частности, учеными НГТУ в этой области науки.
В НГТУ, в Институте радиоэлектроники и информационных систем и на других факультетах готовят молодых специалистов, владеющих современными методами математического моделирования, компьютерного конструирования материалов и компьютерной графики, необходимыми для решения задач анализа и синтеза сложных технических систем, к которым относятся и материалы с микро- и наноструктурой. Ряд ведущих докторов и кандидатов наук НГТУ совместно с аспирантами и студентами активно ведут научные исследования по наноакустике, акустической спектроскопии и акустической идентификации наноматериалов. В НГТУ готовят магистров по специальностям «Микроэлектроника и твердотельная электроника», а также «Физика и техника оптической связи», способных самостоятельно работать и вести научные исследования в этих областях науки, непосредственно связанных с нанотехнологиями.
А.И. ПОТАПОВ,
профессор кафедры «Прикладная математика».