Академический физико-технологический университет - первое высшее учебное заведение Российской академии наук

ИННОВАЦИИ № 10 (97), 2006

Академический

физико-технологический университет — первое высшее учебное заведение Российской академии наук

Академический физико-технологический университет Российской академии наук (АФТУ РАН) был организован постановлением Президиума РАН 8 октября 2002 г. Ректором-организатором был назначен академик Ж. И. Алферов. Академический физико-технологический университет — первое высшее учебное заведение, входящее в систему Российской академии наук. Деятельность АФТУ РАН направлена на подготовку научных кадров высшей квалификации (магистров и аспирантов) для современных наукоемких производств и технологий и продолжает традиционные тесные связи образовательного процесса с научными исследованиями.

University of Physics and Technology of the Russian Academy of Sciences (UPTRAS) was founded by the Presidium of the Russian Academy of Sciences on October 8, 2002 and it was headed by academician Zhores Alferov. UPT RAS is the first and the only university which belongs to the Russian Academy of Sciences. Its activity is based on the tight communication between the educational process and scientific research and is aimed at the preparation of high-qualified scientists (MS’s and PhD’s) who are able to work with high technologies in modern industries.

В XXI веке в мире все более возрастают темпы развития наукоемких отраслей промышленности, опирающихся на последние достижения научно-технического прогресса. В этой связи все более увеличивается роль фундаментальных и прикладных исследований в области естественных наук. Советская и российская академическая школа физики традиционно удерживает передовые позиции в мире. Однако дальнейшие научные достижения невозможны без эффективной подготовки новых научных кадров.

Существующие в современном мире тенденции, такие как ускорение научно-технического прогресса, все возрастающий поток научной информации и быстрое внедрение новейших научных и компьютерных технологий диктуют необходимость интенсификации и обновления системы высшего образования. Кроме того, сегодня, как никогда, актуальна проблема преемственности в научной среде, т. е. сохранения уже существующих научных школ. Современная система подготовки молодых ученых должна, с одной стороны, быть гибкой, легко впитывающей в себя наиболее прогрессивные достижения мирового образования и науки. С другой стороны, она должна опираться на многолетний положительный опыт россий-

Ж. И. Алферов,

академик, вице-президент РАН, председатель Президиума Санкт-Петербургского научного центра РАН, лауреат Ленинской премии, Государственной премии СССР,

Нобелевской премии по физике, ректор-организатор АФТУ РАН, председатель СПбФТНОЦ РАН

А. Е. Жуков,

д. ф.-м. н., и. о. ректора АФТУ РАН, профессор Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета и Санкт-Петербургского государственного политехнического университета

ской (советской) высшей школы, знаменитой своим глубоким и фундаментальным образованием.

Эту задачу и призван решать Академический физико-технологический университет Российской академии наук (АФТУ РАН), организованный в 2002 г. в соответствии с постановлением Президиума Российской академии наук в составе Научно-образовательного комплекса РАН в Санкт-Петербурге (Научно-образовательный комплекс «Санкт-Петербургский физико-технический научно-образовательный центр РАН», с 2006 г.: Санкт-Петербургский физико-технологический научно-образовательный центр РАН (СПбФТНОЦ РАН)).

Научно-образовательный комплекс к тому времени уже включал в себя лицей «Физико-техническая школа» РАН и базовые кафедры Санкт-Петербургского государственного политехнического университета и Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ». Создание Научно-образовательного комплекса по существу продолжило традицию, восходящую к Петру I, когда при образовании Академии наук в России почти одновременно были заложены лицей и университет. При этом академики обязаны были читать лекции в

Комплекс зданий Санкт-Петербургского физико-технологического научно-образовательного центра РАН и Академического физико-технологического университета РАН

университете, а универсантам было предписано преподавать в лицее. С созданием АФТУ РАН система непрерывного образования в области физики приняла законченный характер, и новый университет стал высшим звеном этой системы, включив в себя магистратуру и аспирантуру.

Петровская «триада» лицей — университет — академия есть не что иное, как первая в мире система непрерывного образования, непрерывной подготовки научных кадров. Эта система обеспечивает тесную связь науки с образовательным процессом. Молодые ученые вовлекаются в научные исследования «с пеленок», а новые научные достижения становятся им известны с самого момента открытия.

Обучающимся в АФТУ РАН предоставляется уникальная возможность получать знания не только из книг, — а наука развивается так стремительно, что учебников по некоторым ее направлениям просто не существует, — но и от самих «первооткрывателей», плечом к плечу работать с признанными учеными Российской академии наук. Так, кафедру физики и технологии наногетероструктур возглавляет академик Ж. И. Алферов, кафедру астрофизики — академик Д. А. Варшалович. Кафедра нейтронной физики

была организована академиком| В. А. Назаренко.

свое образование в выбранном направлении естествознания.

Содержание учебного процесса в АФТУ РАН соответствует лучшим мировым стандартам. В частности, в университете существует определенный набор учебных курсов: общеобразовательных, специализированных и дополнительных, аналогичных преподаваемым в ведущих зарубежных вузах, где оперативно отслеживаются тенденции рынка научных кадров. Система высшего образования в США, Европе, Японии, ряде стран Юго-Восточной Азии сегодня быстро эволюционирует в сторону повышения роли его высшей ступени — степени доктора философии (PhD).

Несмотря на свою инерционность, российская система высшего образования имеет ряд преимуществ. Они связаны с традиционно высоким уровнем преподавания и активным вовлечением студентов в научно-исследовательскую деятельность уже начиная с Ш-1У курсов. Кроме того, подготовка выпускников российских школ намного выше, чем у их сверстников на Западе. Поэтому, естественно, что российские студенты уже на втором-третьем годах обучения успешно усваивают такие учебные курсы, которые за рубежом преподают лишь в рамках магистерских программ.

Высокий общеобразовательный уровень подготовки российских бакалавров позволяет максимально интенсифицировать учебный процесс в магистратуре АФТУ РАН. Это означает заметное (по сравнению с зарубежными вузами) увеличение обязательных и факультативных учебных курсов с одновременным вовлечением студентов в НИР с первого семестра обучения.

Интенсивность учебного процесса в магистратуре сочетается с новыми методами преподавания, направленными на облегчение усвоения студентами новых знаний. Поэтому модернизация методики обучения с учетом как зарубежного опыта, так и специфики российского образования также является одной

Академический физико-технологический университет — первое высшее учебное заведение, входящее в систему Российской академии наук. Постановлением Президиума РАН лауреат Нобелевской премии по физике академик Жорес Иванович Алферов был назначен ректором-организатором университета. Основной задачей университета является подготовка научных кадров высшей квалификации с использованием лучших достижений отечественной и зарубежной систем высшего и послевузовского образования.

АФТУ РАН призван готовить ученых-исследо-вателей на базе своей магистратуры, аспирантуры, а в будущем, возможно, и докторантуры. Мы рассматриваем получение степени магистра лишь как промежуточную ступень образования, поскольку предполагается, что большинство студентов продолжит обучение в аспирантуре университета. Такой подход к подготовке научных кадров представляется очень перспективным в российских условиях. Плавный переход от магистратуры к аспирантуре позволит молодым ученым научиться активно использовать на практике ранее полученные знания, а также углубить

Интерьер первого корпуса

ИННОВАЦИИ № 10 (97), 2006

ИННОВАЦИИ № 10 (97), 2006

Лабораторная установка для эпитаксиального роста гетероструктур Riber 32P

из важнейших задач высшего образования в АФТУ РАН. В аспирантуре АФТУ РАН наряду с выполнением НИР и подготовкой диссертационных работ программы обучения предусматривают ряд обязательных лекционных курсов и семинарских занятий с целью более углубленного изучения отдельных специальных дисциплин.

Распоряжением Правительства РФ от 14 марта 2006 г. № 343-р университету был придан статус федерального государственного учреждения высшего профессионального образования. Университет имеет государственную лицензию № 164103 и осуществляет подготовку магистров и аспирантов. На конкурсной основе сюда принимаются лица, уже имеющие степень бакалавра — студенты, прошедшие базовое обучение и готовые к узкой специализации. Также в аспирантуру университета могут быть приняты магистры, получившие эту степень в других вузах.

В состав АФТУ РАН входят три специальные кафедры: физики и технологии наноструктур, астрофизики и нейтронной физики. Общеобразовательные дисциплины включают занятия по курсам философии и иностранных языков (требования кандидатского минимума). В дальнейшем предполагается расширение направлений учебно-научной работы, в первую очередь за счет областей, смежных с физикой, таких как компьютерные и информационные технологии, биология, медицина и другие.

Кафедра физики и технологии наноструктур создана для подготовки научных кадров высшей квалификации в области физики и технологии полупроводниковых наноструктур.

Современное понятие наноструктур включает в себя широкий спектр материалов и приборов, имеющих применения в самых различных областях: от электроники и механики до биотехнологии. Наноструктуры могут формироваться на основе атомов или молекул как неорганических, так и органических соединений. При всем их разнообразии все они обладают двумя общими признаками. Во-первых, они имеют размеры порядка единиц нанометров (т. е. 10-9м) или десятков нанометров и, во-вторых, это искусственные образования. Стремление к созданию искусственных объектов характерно для всей истории техники с начала XVII века, однако в настоящее время

происходит переход от конструирования макрообъектов к конструированию микрообъектов и сред с определенными, наперед заданными свойствами. При этом наноинженерный подход отличается от традиционного тем, что изготовление происходит не «сверху вниз» (т. е. когда мелкие объекты создаются из более крупных), а «снизу вверх», путем использования принципов самоорганизации и «самосборки». Такое качественное изменение стало возможным благодаря как успехам физики, так и целому комплексу технологий, которые, с одной стороны, сами основаны на современных научных представлениях и методах, а с другой — дают уникальные возможности для создания новых объектов исследования.

В качестве примеров наноструктурных объектов можно привести полупроводниковые гетероструктуры с пониженной размерностью (квантовые ямы, проволоки и точки), фотонные кристаллы, различные кластерные структуры, например фуллерены, углеродные нанотрубки, а также белки и ДНК. Умение манипулировать на молекулярно-атомном уровне открывает безграничные возможности синтезирования новых материалов и устройств. Без всякого преувеличения можно говорить о том, что нанотехнологии являются определяющими для создания следующих поколений электронных и оптоэлектронных приборов, информационных систем, систем энергоснабжения, охраны окружающей среды и т. д.

Кафедра имеет государственную лицензию на подготовку магистров по трем специализированным программам: микро- и наноэлектроника; квантовая и оптическая электроника; физика полупроводников и диэлектриков и одной аспирантской научной специальности: 01.04.10 — физика полупроводников.

Профессорско-преподавательский состав кафедры включает 15 профессоров и доцентов, ряд из которых удостоен Государственных премий РФ.

Основной базой специализированной подготовки молодых ученых, помимо лабораторий самой кафедры, являются СПбФТНОЦ РАН, Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе РАН и Научнотехнологический центр микроэлектроники и субмик-ронных гетероструктур при ФТИ им. А. Ф. Иоффе РАН (НТЦМ).

Физико-технический институт — один из ведущих физических институтов страны, был создан в 1921 г. по инициативе А. Ф. Иоффе. В разные годы в нем работали Нобелевские лауреаты Н. Н. Семенов, Л. Д. Ландау, П. Л. Капица, И. Е. Тамм. Длительное время ФТИ возглавлял Нобелевский лауреат академик Ж. И. Алферов. Исследования ученых ФТИ охватывают практически все поле современной физики: физика твердого тела, полупроводники, квантовая электроника, астрофизика, физика плазмы, физическая газодинамика, управляемый термоядерный синтез... Характерной чертой деятельности института было и остается стремление к сочетанию фундаментальных и прикладных исследований. В составе коллектива — ведущие участники разработок лазерных диодов, светодиодов, фотоэлектрических преобразователей и других полупроводниковых приборов на основе арсенида галлия, нитрида галлия, карбида

кремния и других полупроводниковых материалов. Многие научные и технологические разработки института имеют мировой приоритет.

НТЦМ был создан в 1991 г. с целью дополнить фундаментальные исследования исследованиями прикладного характера, прежде всего в областях, связанных с эпитаксиальным ростом полупроводниковых гетероструктур, в том числе приборной направленности, разработкой диагностических методик многослойных полупроводниковых гетероструктур и границ раздела. В технологическое оборудование НТЦМ вскоре вошла установка молекулярно-пучковой эпитаксии Riber 32Р, одна из наиболее передовых для того времени, на которой были проведены уникальные исследования структур с напряженными квантовыми ямами, разработаны и оптимизированы конструкции полупроводниковых инжекционных лазеров и гетероструктурных СВЧ-транзисторов.

СПбФТНОЦ РАН имеет в настоящее время в своем составе научно-исследовательские лаборатории физики полупроводниковых гетероструктур и фотоэлектрических преобразователей. В 2006 г. в составе центра появилась исследовательская гермозона (комплекс помещений, обеспечивающих требуемый класс чистоты и кондиционирования, размещение и силовые подключения научно-исследовательской аппаратуры), оснащенная современным технологическим оборудованием для изготовления и диагностики полупроводниковых пластин и приборов. В частности, в ней располагается крупнейшая в России установка молекулярно-пучковой эпитаксии Riber 49 для выращивания структур полупроводниковых лазеров, светодиодов и транзисторов. Исследовательская гермозона оснащается технологическим оборудованием для изготовления приборных чипов, в ней предусмотрено оборудование для контроля и исследований новых материалов и приборов, включая микроскопию, рентгеноструктурный анализ, контроль электрофизических параметров, фото- и электро-люминесцению и др. Исследовательская гермозона является, с одной стороны, научно-исследователь-

Активное ядро галактики

ской площадкой в области высоких полупроводниковых технологий для научных подразделений НОК, а с другой стороны — превосходной образовательной и практической базой для университета и других образовательных подразделений.

Использование в учебном процессе уникальной экспериментальной и технологической базы лабораторий академических институтов создают благоприятные условия для овладения современными исследовательскими и технологическими методами. При этом студенты непосредственно включаются в состав научно-исследовательских групп и имеют возможность практического освоения методов создания наноструктур (например, молекулярно-пучковой эпитаксии), их исследования и диагностики с помощью электронной и туннельной микроскопии, оптической спектрометрии, а также теоретического анализа и моделирования.

Кафедра астрофизики создана для подготовки научных кадров высшей квалификации в области теоретической физики, астрофизики и космологии.

Необходимость создания данной кафедры обусловлена тем, что в последние годы в астрофизике произошла своего рода революция, о чем свидетельствует необычайно высокий темп открытий в этой области. На стыке космологии и физики фундаментальных взаимодействий родилась совершенно новая область астрофизики — космомикрофизика. Исследования в этой области, с одной стороны, позволяют глубже проникнуть в физические процессы, происходившие на самых ранних стадиях эволюции нашей Вселенной, с другой стороны, эти исследования позволяют глубже понять фундаментальный уровень структуры материи, а также по-новому взглянуть на пространство и время.

Исследования релятивистских астрофизических объектов — квазаров, черных дыр, нейтронных звезд — дают уникальную информацию о свойствах и поведении вещества в экстремальных условиях, недостижимых в земных условиях, а именно: при сверхвысоких плотностях, при сверхвысоких энергиях, в сверхсильных полях. Спектры квазаров являются уникальными источниками информации о физических условиях и химическом составе вещества на ранних этапах эволюции Вселенной, 10-12 млрд лет назад, т. е. задолго до формирования Солнечной системы.

В настоящее время астрофизические исследования поставили перед физикой ряд новых задач. Например, в последнее время выяснилось, что динамику расширения нашей Вселенной определяет неизвестная ранее (вакуумоподобная) форма материи с экзотическим уравнением состояния. Физические свойства этой материи, доминирующей в настоящее время во Вселенной, остаются неизвестными. Исследовать природу этой формы материи — одна из фундаментальных задач данной области астрофизики.

О перспективности этих исследований свидетельствуют растущие капиталовложения в крупнейшие международные проекты — орбитальные рентгеновские и гамма-обсерватории, гигантские наземные оптические и радиотелескопы, а также телескопы для регистрации нейтрино и гравитационных волн.

ИННОВАЦИИ № 10 (97), 2006

ИННОВАЦИИ № 10 (97), 2006

Главный зал протонного ускорителя

Все это предъявляет новые требования к подготовке специалистов, способных вести исследования на стыке областей науки, обладающих широким научным кругозором и углубленной подготовкой в области теоретической физики и астрофизики.

Кафедра имеет государственную лицензию на подготовку магистров по двум специализированным магистерским программам: астрофизика, физика космических излучений и космоса и теоретическая и математическая физика и одной аспирантской научной специальности: 01.03.02 — астрофизика и радиоастрономия.

Кафедра нейтронной физики создана для подготовки научных кадров высшей квалификации, специализирующихся по научным направлениям, развиваемым, в частности, в Петербургском институте ядерной физики им. Б. П. Константинова РАН (ПИЯФ РАН).

ПИЯФ РАН — один из ведущих ядерно-физических центров России, проводящих фундаментальные исследования с использованием ядерных излучений. Для этих целей используются как базовые установки института — ядерный реактор мощностью 18 мегаватт и протонный ускоритель на энергию 1 гига-электронвольт, так и установки ряда зарубежных ядерных центров. На территории ПИЯФ РАН завершается строительство крупнейшего в мире исследовательского реактора ПИК, на базе которого планируется организовать международный центр нейтронных исследований. Благодаря уникальным свойствам нейтрона нейтронное излучение является наиболее эффективным инструментом изучения структуры вещества и свойств материи. Подготовка специалистов в области ядерной физики, физики элементарных частиц, физики конденсированных сред, радиохимии, биофизики и является задачей кафедры.

Кафедра имеет государственную лицензию на подготовку магистров по двум специализированным магистерским программам: физика ядра и элементарных частиц и физика конденсированного состояния вещества и трем аспирантским научным специальностям: 01.04.01 — приборы и методы экспериментальной физики; 01.04.07 — физика конденсированного состояния вещества; 01.04.16 — физика ядра и элементарных частиц.

Обучение на кафедре проводится по специально разработанным программам, отражающим современ-

ное состояние и тенденции в науке. Преподавание осуществляется, в основном, ведущими специалистами ПИЯФ РАН.

Процесс обучения специальным дисциплинам осуществляется в помещениях Научно-образовательного центра ПИЯФ РАН. Преподавание гуманитарных, математических, естественнонаучных и отдельных общепрофессиональных дисциплин — в главном здании университета.

Научно-исследовательская работа и практика магистрантов и аспирантов проходит в лабораториях ПИЯФ РАН, а также в крупнейших исследовательских центрах за рубежом.

Поскольку ПИЯФ РАН расположен в пригороде Санкт-Петербурга (г. Гатчина), для всех желающих или иногородних студентов предоставляются места в общежитиях ПИЯФ РАН. Для студентов кафедры также предоставлена возможность пользования библиотекой, поликлиникой, спортивным комплексом, базой отдыха и другими структурами ПИЯФ РАН.

АФТУ РАН размещен на площадях Санкт-Петербургского физико-технологического научно-образовательного центра РАН, на территории, окруженной парком Политехнического университета. В зданиях находятся большой и малый актовые залы, столовая, медпункт и спортивно-оздоровительный комплекс с зимним плавательным бассейном, крытым теннисным кортом, гимнастическими залами. Студентам и аспирантам АФТУ РАН предоставляется возможность пользоваться услугами Санкт-Петербургской клинической больницы РАН. Рядом с учебным корпусом находится общежитие для обучающихся в университете.

АФТУ РАН располагает прекрасно оборудованными аудиториями для групповых и индивидуальных занятий, лабораторными помещениями, компьютерными классами. Современная информационновычислительная база обеспечивает возможность оперативного получения и обмена информацией с отечественными и зарубежными вузами, предприятиями и организациями. Кроме того, университет имеет доступ к библиотечным фондам и другим информационным ресурсам Научно-образовательного центра РАН, ФТИ, ПИЯФ, библиотеки Академии наук и ее филиалов, а также обслуживаться в библиотеках Политехнического и Электротехнического университетов.

Для привлечения в университет талантливой молодежи разворачивается научно-просветительская деятельность, включая организацию преподавателями АФТУ РАН циклов публичных лекций для школьников и студентов, издание научно-популярных молодежных журналов, сборников научных трудов студентов, аспирантов и выпускников, создание интернет-страниц, развитие связей и обмен опытом с профильными российскими и зарубежными вузами.

Опыт создания Академического университета — наглядный пример реальной, не на словах, интеграции науки и образования, который, несомненно, повысит эффективность как научных исследований, так и образовательного процесса. Возможно, это тот путь, по которому будет развиваться система высшего образования в России.