Сучасні освітні технології (штучний інтелект, імерсивні технології, STEM-освіта, змішане навчання), корисні матеріали, практичні онлайн-інструменти, фізика. Дізнались про щось нове? Одразу реалізуймо в роботі!
Олександр Васильович Сорокін познайомив студентів з виставкою досягнень установи. Студенти оцінили вклад інституту в науковий розвиток країни і перспективи навчання та виконання дипломних робіт на базі потужного наукового комплексу.
Саме в ІСМА вперше був успішно розроблений і створений унікальний сцинтилятор - ключовий елемент Великого адронного колайдера (ВАК), що дозволив реєструвати високоенергетичні частинки, і бозон Хіггса. Саме експерименти на ВАК у 2012 році дозволили вченим Пітеру Хіггса і Франсуа Енглером отримати Нобелівську премію з фізики за виявлення елементарної частинки - бозона Хіггса або "частинки Бога", а Інститут отримав знак подяки.
Інститут сцинтиляційних матеріалів, розробки якого використовуються у більшості найбільших міжнародних експериментів в області ядерної фізики та фізики високих енергій, включаючи Великий адронний колайдер у Церні (ЄС), Belle (Японія), CDF (Fermilab, США), OPERA (ЄС), Daya Bay (Китай) та інших.
На основі сцинтиляційних кристалів створюються гамма-детектори для провідних світових фірм-виробників томографічних систем (Siemens, Philips, General Electrics), розробляються українські гамма-томографи, які не поступаються своїми характеристиками зарубіжним аналогам. На сьогодні у медичних центрах України вже давно успішно працюють більше 30 томографів виробництва ISMA.
Борис Гриньов, завідувач кафедри фізики кристалів фізичного факультету ХНУ імені В.Н. Каразіна, директор Інституту сцинтиляційних матеріалів НАН України, академік НАН України, доктор технічних наук, професор
Матінка-природа розпорядилася укласти кристали в різноманітні творіння. Серед них кристали солі у сталактитових печерах або кристалів гіпсу на глибині 300 м, кристали льоду - сніжинки, окаменілі — в скелетах коралів, білкові — у сплетіннях павутини, а також рідкі кристали оболонок людських нервових клітин чи у екранах гаджетів, навіть кожна піщинка на пляжі — також кристал, часто ми зустрічаємося із кристалами дома на кухні: сіль, цукор, лимонна кислота.
Робота науковців полягає у визначенні, поясненні та змозі відтворити те, що зробила природа, задля поліпшення людського життя. Так само, як скульптор ретельно відтворює певний образ, вкладаючи у статую частинку свого унікального творчого потенціалу для досягнення еталона краси і загального задоволення, так і матеріалознавці створюють за законами природи нові матеріали, що мають своєрідну красу у повсякденному житті, яку треба не тільки побачити, а й відтворити як дещо нове та корисне.
Печера кристалів гіпсу,розташованунаглибині300метрівврудникуНайка,виявилив2000 році. Фото: SPL/EAST NEWS
Вочевидь кожен із нас неодноразово спостерігав веселку. Але хіба хтось замислювався над тим, що під час утворення веселки відбувається процес заломлення й відбиття світла у краплях води, які містяться в повітрі? Краплі, через які проходить світло, по-різному заломлюють різні кольори, відтак біле світло розкладається на спектр, який ми і бачимо. Проте це лише видима частина оптичного спектра, вона мізерна на шкалі електромагнітного спектра.
Шкала електромагнітних хвиль
А як щодо невидимої для нашого ока частини? Наприклад, іонізуюче випромінювання. Чи можемо ми його побачити? Якщо так, тоді як саме? Відповідь на питання: так, це можливо, але не прямо, а опосередковано. Для цього знадобиться речовина, яка зможе поглинати енергію від іонізуючого випромінювання та перетворювати її на світло. Багато хто чув, а хтось і бачив полярне сяйво. Це явище — наочний приклад такого перетворення у природі. Заряджені частинки потрапляють в атмосферу з космосу і під дією магнітного поля Землі прямують до магнітних полюсів, де входять у верхні шари атмосфери, зіштовхуються з її молекулами або атомами газів, збуджують їх і зрештою змушують випромінювати видиме світло. Червоно-зелена гама полярного сяйва створюється через переважне випромінювання ліній атомарного кисню та молекулярного азоту. (Світіннякиснюобумовленовипромінюваннямзбудженихатоміввметастабільнихстанахздовжинамихвиль557,7нм(зеленалінія,часжиття0,74с)ідублетом630і636,4нм(червонаобласть,часжиття110с). )
Людству притаманна допитливість, тому нас завжди цікавило щось нове та непізнане. Заряджені частинки і радіація не стали винятком. Одним із перших пристроїв для реєстрації слідів заряджених частинок стала камера Вільсона. Вона була заповнена насиченими парами води, спирту або ефіру. Заряджена частинка, проходячи крізь камеру, залишає на своєму шляху ланцюжок іонів, після цього перенасичений пар конденсується на іони, роблячи видимим слід частинки. Але це не єдиний спосіб побачити заряджені частинки.
Скажімо, чи знали ви, що існують такі кристали, які дають змогу побачити іонізуюче випромінювання і заряджені частинки завдяки світловому спалаху, що виникає? Такі матеріали називають сцинтиляторами. Перший сцинтиляційний детектор був у вигляді екрана, покритого шаром ZnS. Спалахи, що виникали під час проходження через нього заряджених частинок, фіксували за допомогою мікроскопа. Згодом світлові спалахи від сцинтиляторів почали реєструвати фотоелектронними помножувачами та фотодіодами. Сполучення цих первинних перетворювачів і стало найважливішим критичним принципом роботи приладів з реєстрації іонізуючих випромінювань.
Нині сцинтиляційні матеріали слугують невід’ємною частиною великого адронного колайдера (ВАК), про який так багато пишуть у сучасній науковій літературі. Саме за допомогою сцинтиляційних детекторів вдалося відкрити й уперше зареєструвати екзотичні частинки. Інститут сцинтиляційних матеріалів НАН України відіграв важливу роль у створенні сцинтиляторів для ВАК. У масштабах міжнародних проєктів необхідні сцинтиляційні детектори можуть перевищувати декілька тонн.
Для ВАК за лічені роки розроблено методики з вирощування великогабаритних кристалів PbWO4 та зроблено поставки в необхідній кількості. У найближчому майбутньому планується модернізація та розширення комплексу ВАК, відтак посилення діючих елементів приладів для нових експериментів. Тому необхідні нові радіаційно-стійкіші сцинтиляційні кристали, витонченіші вдосконалення приладів.
Перехід від лабораторного вирощування та дослідництва до масового застосування можливий лише за спонсорської підтримки та цілеспрямованого розподілу трудових ресурсів на конкретні задачі, що під силу тільки найбільшим міжнародним дослідним організаціям. Проте існує потреба у приладах, здатних реєструвати іонізуюче випромінювання в інших галузях діяльності людини, скажімо, в медицині, геологорозвідці, системі безпеки тощо. Для кожної задачі необхідні особливі кристали з унікальними механічними, оптичними та сцинтиляційними властивостями. Наприклад, для медичних сканерів, у контрасті до потреб для ВАК, насамперед важлива ефективність, яка забезпечить зниження дози опромінення пацієнта, тобто для позитрон-емісійних томографів необхідні кристали з найвищим світловим виходом та найкращим енергетичним розділенням, а не підвищена радіаційна стійкість. Нині щороку з’являється дедалі більше напрямів і можливостей застосування сцинтиляторів окремо від традиційних напрямів, пов’язаних із розробкою та вдосконаленням пристроїв — складних багатокомпонентних детекторів іонізуючих випромінювань. На відміну від досліджень до 2000-х, нині існує сформульований прагматичний підхід до створення приладів для найважливіших задач, що сприяє закріпленню позицій національного матеріалознавства на сучасному планетарному рівні науки.
Упродовж останніх десятиліть пошук нових сцинтиляційних матеріалів не втрачає своєї актуальності. Розроблення сучасних та оновлення існуючих детекторів у фізиці високих енергій у зв’язку зі збільшенням світимості в прискорювачах елементарних часток, розвиток техніки візуалізації від екранів до медицини та розширення галузі використання реєструючих систем потребує створення сцинтиляційних матеріалів із поліпшеними характеристиками. Особливе місце серед таких матеріалів посідають неорганічні оксидні сцинтиляційні кристали, що леговані додатковими елементами. Завдяки своїм фізичним властивостям оксиди металів третьої групи технічно досить перспективні системі. Тому багато уваги приділяють як створенню нових сцинтиляційних систем (монокристалів, композиційних матеріалів, тонких плівок), так і їх дослідженню, адже необхідно не лише мати матеріал, а й добре розуміти його властивості.
Молодим ученим Харкова та Львова (Інститут сцинтиляційних матеріалів НАН України, Львівський національний університет імені Івана Франка) вдалось не лише розробити методики створення нових унікальних матеріалів, а й усебічно дослідити й експериментально довести їхні покращені експлуатаційні характеристики: надвисоку радіаційну стійкість (понад 500 Мрад), надчутливість сцинтиляційних матеріалів, поліпшену просторову рівномірність реєстрації катодолюмінесценції (з використанням екранів, що побудовані на спеціально розроблених наночастинках) тощо. Вони вперше отримали рівномірні тонкі плівки Y2O3:Eu (від 16 до 353 нм), створили нові об’ємні монокристали та монокристалічні волокна, розробили радіаційно-стійкі композиційні сцинтилятори. Розроблені новітні функціональні матеріали закладають підґрунтя для конструювання детектуючих приладів нового покоління.
На яку спеціальність здійснюється набір? Кого готують на фізичному факультеті?
Фізичний факультет має славну історію, яка нараховує вже понад 200
років плідної праці на терені освіти, науки й культури. Сьогодні ми
приймаємо вступників на навчання для здобуття ступеня бакалавра за спеціальністю “104 - Фізика та астрономія”, спеціалізації “Фізика”,“Астрономія” (термін навчання – 4 р.) та ступеня магістра за спеціальністю “104 - Фізика та астрономія” (термін навчання – 1 р. 4 м., 1 р. 9 м.,) з підготовкою фахівців за двома освітніми програми: “Фізика”,наукові
напрями: 1. Фізика магнітних явищ. 2. Магнетизм нанорозмірних систем.
3. Оптика та спектроскопія. 4. Нелінійна оптика нанорозмірних структур.
5. Фотоніка та оптоінформатика. 6. Фізика кристалів і функціональних
матеріалів. 7. Фізика нанокристалів і наносистем. 8. Фізика низьких
температур. 9. Фізика надпровідності. 10. Теоретична фізика. 11.
Фізичне матеріалознавство та комп'ютерна металографія. 12. Фізика
біоматеріалів і медичне матеріалознавство; “Астрономія та космічна інформатика”, наукові напрями: 1. Астрофізика. 2. Фізика Сонячної системи. 3. Космічна інформатика.
Випускники одержують кваліфікацію наукового співробітника (фізика, астрономія), викладача закладів вищої освіти. Наші
випускники плідно працюють у сучасних галузях фізики, зокрема фізики
біоматеріалів і медичного матеріалознавства, астрофізики та астрономії,
фінансової математики, комп’ютерного моделювання, IT-технологій тощо.
У 2018 р. фізичний факультет уклав договір зУніверситетом імені П.Й. Шафарика (Кошице, Словаччина), згідно з яким наші студенти здобувають також європейську вищу освіту й отримують одночасно два дипломи - диплом магістра Університету імені В.Н. Каразіна та диплом магістра Університету імені П.Й. Шафарика.
Перелік конкурсних предметів для вступників
на основі повної загальної середньої освіти у 2021 р.
Де я можу продовжити навчання?
Після здобуття освітньо-кваліфікаційного рівня бакалавра деякі студенти фізичного факультету навчалися за фахом у магістратурі в Сполучених Штатах Америки, Німеччині, Швеції тощо, здобували освіту за програмою зфінансової математики (м. Ульм, Німеччина). Студенти проходять наукове стажування в CeNIDE
(Центр наноінтеграції та біоматеріалів) при університеті
Дуйсбург-Ессена (Німеччина), Інституті низьких температур і структурних
досліджень Польської Академії наук (м. Вроцлав), Інституті фізики
Університету ім. П.Й. Шафарика (Кошице, Словаччина), відвідують літню школу Лодзінського технічного університету (Польща),фізико-технічний факультет Казахського національного університету ім. аль-Фарабі. Випускники фізичного факультету продовжували навчання в
аспірантурі за спеціалізаціями “фізика твердого тіла”, “магнетизм”,
“оптика, лазерна фізика”, “теоретична фізика”, “фізика низьких
температур”, “надпровідність”, “геліофізика і фізика Сонячної системи”,
“астрофізика і радіоастрономія”, “астрометрія і небесна механіка” тощо в
Харківському національному університету імені В. Н. Каразіна,
навчалися та працевлаштовувалися в наукових установах Національної
академії наук України, університетах і наукових установах Польщі,
Словаччини, Німеччини, Франції, Португалії, Бельгії, Швеції, Англії,
Сполучених Штатів Америки, Канади, Австралії тощо.
Куди я можу працевлаштуватися після закінчення фізичного факультету?
Випускники фізичного факультету мають можливість працевлаштуватися за
фахом у Харківському національному університеті імені В. Н. Каразіна,
інститутах Національної академії наук України (НАНУ) м. Харкова
(Фізико-технічному інституті низьких температур (ФТІНТ)
імені Б. І. Вєркіна, ННЦ “ Харківський фізико-технічний інститут ”,
Інституті електрофізики і радіаційних технологій, НТК “ Інститут
монокристалів ”, Інституті радіофізики і електроніки ім. В. Я. Усикова,
Інституті радіоастрономії) та інших міст України, науково-виробничих
підприємствах, об’єднаннях і фірмах; можуть працювати викладачами в закладах вищої освіти м. Харкова та інших міст України.
Факультет співпрацює з низкою закордонних навчальних та наукових
закладів, де є можливості для працевлаштування випускників. Серед наших
закордонних партнерів є, зокрема, науково-дослідний центр “Демокрітос” (м. Афіни, Греція), фізичний факультетУніверситету
Ексетера (Англія), Інститут фізики Університету ім. Й.В. Гете
(Франкфурт, Німеччина), Інститут фізики твердого тіла Університету
Фрідріх Шиллер (м. Йєна, Німеччина), університети Дуйсбург-Ессена,
Бохума та Мюнстера (Німеччина), Інститут металів у Дюссельдорфі
(Німеччина), Інститут ім. Лейбніца (Росток, Німеччина), Інститут фізики
Університету ім. П.Й. Шафарика (Кошице, Словаччина), Центр високих
тисків Польської Академії наук, Інститут низьких температур і
структурних досліджень Польської Академії наук (м. Вроцлав),
Університет науки та технології (м. Краків, Польща), Bar-Ilan
University (Ізраїль), університет Аріеля (м. Аріель, Ізраїль), Вища
школа Франції Ecole Polytechniqe (Париж), Лабораторія приладобудування
для астрофізичних досліджень (м. Медон, Франція),Массачусетський
Інститут технології (США); Michigan State University (USA), University
of Utah SaltLake City (USA), University of Texas at Austin (USA), фізичний факультет Університету провінції Нью-Брансуік (Секвілл, Канада), McGill-університет (Канада), фізико-технічний ф-т Казахського національного університету ім. аль-Фарабі та інші. Показовим прикладом є те, що наші випускники працюють на Великому адронному колайдері в Європейському центрі ядерних досліджень, у Лос-Аламоській національній лабораторії Міністерства енергетики США.
Кафедра астрономії та космічної інформатики підтримує зв’язки з
багатьма науковими установами України, США, Німеччини, Франції, Італії,
Швеції, Фінляндії, Іспанії, Польщі, Чехії, Японії тощо. Астрономи
співпрацюють із космічними агенціями України, США (NASA), Європи (ESA).
Випускники кафедри працюють у наукових установахУкраїни,
Казахстану, Грузії, Азербайджану, Узбекистану, Туркменістану,
Монголії, В’єтнаму, Китаю, Бельгії, Франції, Німеччини, США, Японії та
інших країн. Програма фізичного факультету зі співробітництва
закладів вищої освіти України з роботодавцями, яку було подано на
конкурс “Куда пойти учиться, чтобы найти работу. Листинг вузовских
программ: самые перспективные отрасли и профессии”, увійшла до переліку найкращих освітніх програм університетів України (журнал “Фокус” №21 (333) від 24.05.2013 р.).
Наскільки реально вступити на фізичний факультет на місця держзамовлення (бюджет)?
Максимальний обсяг держзамовлення (бюджет) у 2019 р. складав:
“фізика” - 26 місць (прохідний бал - 142), “астрономія” - 14 місць
(прохідний бал - 153); у 2020 р.: “фізика” - 35 місць (прохідний бал -
148), “астрономія” - 13 місць (прохідний бал - 165). У 2021 році
максимальний обсяг держзамовлення (бюджет) очікується таким: “фізика” -
43 місця, “астрономія” - 15 місць.
Чи важко навчатися на фізичному факультеті? Чи вистачить моїх початкових знань?
На фізичному факультеті важко не навчатися. Студенти на 100% забезпечені всіма необхідними науковими та навчально-методичними матеріалами. Програма та графік навчального процесу є такими, що часу вистачить на все
- на відвідування занять, самопідготовку, студентське дозвілля. Сприяє
цьому раціонально спланована система навчання, яка дозволяє рівномірно розподілити навантаження.
Викладення навчального матеріалу починається з базових понять, основ і характеризується послідовністю й ретельністю, поступовим підвищенням рівня складності.
Наприклад, один за одним вивчаються всі розділи фізики, починаючи з
механіки Ньютона. Провідними лекторами й викладачами, кураторами
академічних груп надаються консультації, створюються всі необхідні умови, щоб процес адаптації першокурсника до навчання в університеті пройшов без перешкоджань.
Запрошуємо підготуватися до ЗНО з фізики (вільний доступ).
Підготовка до ЗНО з фізики
Основний вектор навчального матеріалу спрямований на підготовку
до складання зовнішнього незалежного оцінювання із фізики, необхідного
для вступу на фізичний факультет ХНУ імені В.Н. Каразіна.
Бориса Гриньова нагороджено орденом Ярослава Мудрого
Бориса Гриньова директора Інституту сцинтиляційних матеріалів Національної академії наук України, завідувача кафедри фізики кристалів ХНУ імені В.Н. Каразіна, академіка НАН України нагороджено орденом князя Ярослава Мудрого IV ступеня за значний особистий внесок, державне будівництво, соціально-економічний, науково-технічний, культурно-освітній розвиток України, вагомі трудові досягнення, високий професіоналізм та з нагоди 30-ї річниці підтвердження всеукраїнським референдумом Акта проголошення незалежності України 1 грудня 1991 року.
Борис Гриньов - багатогранна особистість: науковець, талановитий керівник, колекціонер, меценат та поет. Людина, що генерує ідеї і втілює їх у життя. Людина, що має невичерпану енергію для розвитку і руху тільки вперед.
Про це свідчить і вірш написаний Борисом Гриньовим
НАГОРОДА
У нагороди є аверс і реверс,
У кожної справи є дві сторони,
Часто у наслідках того, що трапляється,
Не бачиш повної глибини.
Ось ти до піку Олімпу дістався
І хочеш вже відпочити на лаврах,
Це означає, що ти вже відстав,
Хоча довкола чуєш літаври.
Кредо – мати постійний пошук,
Без цього – твій розумовий крах,
Якась метушня навкруги хороводить,
В ній голий король хоче бути в шовках.
01.12.2021.
Борис Гриньов
Колектив кафедри фізики кристалів ХНУ імені В.Н. Каразіна вітає Бориса Гриньова із нагородою! Бажаємо Вам, вельмишановний Борисе Вікторовичу, міцного здоров’я, сили лева, совиної мудрості, нових успіхів у Вашій діяльності на усіх напрямках (від створення технологій виготовлення сучасних сцинтиляційних матеріалів до нових культурних проєктів). Висловлюємо Вам щиру подяку, повагу та захоплення.
Декан фізичного факультету Руслан Володимирович Вовк
Основний напрямок наукової діяльності Руслана Вовка – проблеми еволюції анізотропних систем квазічастинкових збуджень в квантових рідинах, високотемпературна надпровідність. Він розвинув наукові основи нового напрямку фізики низьких і
наднизьких температур – динаміки підсистем квазічастинкових збуджень в
умовах структурної і кінематичної анізотропії. Вперше розробив
експериментальну технологію роздільного детектування високо- і
низькоенергетичних фононів у квантових рідинах; встановив закономірності
генерації «гарячих» h-фононів; запропонував і реалізував метод
дослідження процесів взаємодії незалежних фононних пучків при їх
зіткненні у надплинному 4Не; відкрив явище генерації
«гарячої лінії» при наднизьких температурах. Під керівництвом проф. Р. В.
Вовка було захищено 4 кандидатські і 1 докторська дисертації, керує
роботою двох аспірантів, консультант однієї докторської дисертації.
Професор Вовк Р.В. – співавтор трьох монографій, понад 390 наукових
робіт, більшість яких опубліковано у рейтингових українських та
закордонних наукових виданнях, та 12 патентів.
Професор Вовк Р.В. працює на викладацькій роботі з 2000 р. За цей час
викладав курс фізики, курс медичної і біологічної фізики, а також низку
авторських спеціальних курсів: «Основи фізики квантових рідин», «Вступ
до надпровідності» і «Кріогенне матеріалознавство». Під його
керівництвом було модернізовано спеціальні практикуми з вивчення
властивостей твердих тіл при низьких температурах і створено сучасний
практикум з курсу «Медична фізика». Був керівником 48 бакалаврських і
магістерських робіт, співавтор 12 навчальних та методичних посібників
(із них 4 – з грифом МОН).
У своїй науковій роботі постійно співпрацює з науковими колективами таких провідних світових наукових центрів як Імперіал коледж (Лондон, Великобританія), університет м. Ексетер (Великобританія), Інститут ім. Макса Планка (Дрезден, Німеччина), Інститут фізики твердого тіла «Демокрітос» (Афіни, Греція), Інститут Дон Альфонсо ІІІ (Португалія), університет Нью-Брансвік (Канада), з якими має низку спільних публікацій.
Магістерські кваліфікаційні роботи кафедри фізики кристалів 2021
Вітаємо нашу випускницю Ганну Бекетову з успішним захистом кваліфікаційної магістерської роботи. Відзначено, що тема представленої дипломної роботи актуальна для виробництва. Робота має дослідницький характер і базуються на реальних експериментальних даних, що будуть використані для оптимізації процесів на виробництві.
Магістерські кваліфікаційні роботи кафедри фізики кристалів 2023
Вітаємо нашего випускника Дмитра Черкашина з успішним захистом кваліфікаційної магістерської роботи Вплив концентрації іонів самарію на мікроструктуру та оптичні властивості кераміки Y3Al5O12:Sm3+.
Відзначено, що тема представленої дипломної роботи актуальна для виробництва. Робота актуальна і присвячена отриманню та дослідженню прозорих керамічних матеріалів з високою здатністю до пропускання та низькими оптичними втратами для застосування в якості поглинача паразитних осциляцій для твердотільних ніодимових лазерів. Керамічні зразки Y3Al5O12:Sm3+ були отримані методом вакуумного спікання нанопорошків при температурі 1725 ̊С при концентрації домішкових іонів самарію 3,5,7,9,11,15 ат.%. Досліджено вплив концентрації іонів самарію на мікроструктуру та оптичні властивості кераміки Y3Al5O12:Sm3+.
