Наносистемы и наноинженерия

Профиль «Наносистемы и наноинженерия» построен на взаимосвязи физики, химии и биологии в условиях современного научного мира. Для решения задач профиля потребуются знания по нескольким предметам. Финальная задача профиля традиционно предполагает много самостоятельной практической работы участников в лаборатории. 

Во время финала участники синтезируют наноматериалы и собирают прототипы устройств на их основе.

Этот профиль включён в перечень Российского совета олимпиад школьников как олимпиада II уровня и приносит бонусы при поступлении в вузы (какие конкретно — зависит от правил приёма вуза).

В рамках первого отборочного этапа участникам предстоит решить задачи по физике, химии и биологии.

Второй отборочный этап будет проходить в форме онлайн-симулятора нанотехнологического производства продуктов, близких по тематике к финальной задаче профиля. Симулятор решается командой и учитываются именно командные результаты.

Задачи не имеют одного правильного ответа и предполагают множество вариантов решения. К каждой задаче прилагаются методические материалы для решения. Симулятор содержит задачи разного уровня сложности, ориентированные на постепенное погружение участника в тематику финальной задачи.

Параллельно с решением теоретических задач в симуляторе участники второго отборочного этапа получат возможность решить практическую задачу в режиме удаленного присутствия в лаборатории посредством управления “аватаром” — специальным лаборантом-помощником.

Для успешного прохождения второго этапа команде пригодится умение распределять обязанности внутри команды и планировать своё время.

Для подготовки ко второму отборочному этапу пригодится развитие следующих навыков:

• Эффективная инженерная коммуникация в команде. Умение четко и ясно излагать свои мысли и слушать сокомандников сэкономит много времени и может стать конкурентным преимуществом.
• Знание поисковых систем (в том числе для научной литературы). Умение быстро найти корректную информацию пригодится на всех этапах профиля.
• Умение описывать экспериментальные зависимости. Некоторые задания симулятора могут моделировать исследовательские задачи.
• Планирование и тайм-менеджмент.

Будет полезно освежить следующие элементы школьной программы:

Математика: построение и экстраполяция функций, основы статистики, основы планиметрии, основы алгебры.

Физика: оптика, электричество, основы материаловедения (в т. ч. полупроводники).

Химия: решение расчетных задач, написание уравнений реакции по неорганической химии, общие представления об органических соединениях.

Биология: физика и химия белков и нуклеиновых кислот, строение клетки.

Рекомендуем посмотреть видеолекцию «Введение в наноматериалы».

На этом этапе участникам предстоит решать задачи по физике, химии.

Этап пройдет в распределенном формате.

Заключительный этап профиля состоит их двух частей: индивидуальной и командной. Индивидуальная часть представляет собой решение предметных заданий по физике, химии и биологии. Командная часть включает в себя выполнение практической лабораторной задачи (3 дня) и, вероятно, решение командных теоретических задач. Конечным итогов выполнения командной практической задачи должно стать создание работающего устройства.

Совсем недавно прогресс в исследованиях позволил синтезировать полупроводниковые квантовые точки, обладающие крайне высокими оптическими характеристиками: отличными транспортными характеристиками, более широким спектральным диапазоном и цветовой гаммой, высокими квантовыми выходами и узкими люминесцентными пиками. Более того, удалось оптимизировать методики синтеза, позволяющие быстро и довольно просто получать наночастицы из нетоксичных веществ. Помимо методик синтеза квантовых точек появились и доступные методики синтеза других полупроводниковых соединений.

На финале 2021 года участники будут:

• Конструировать свою собственную солнечную ячейку
• Самостоятельно синтезировать и готовить к сборке компоненты для солнечной ячейки
• Собирать устройство и оптимизировать его работу

Альтернативные источники энергии — один из быстрорастущих рынков, технологии которого активно развиваются сейчас и будут активно развиваться в будущем. На финале вы погрузитесь в тематику солнечной энергетики, получите навыки работы в химической лаборатории.

Участникам пригодится четкое разделение ролей в команде и высокий уровень навыков каждого члена команды. Вклад каждого члена команды будет сильно влиять на успех. Умение организовывать параллельные процессы с эффективной внутрикомандной коммуникацией станет конкурентным преимуществом.

Для качественной подготовки к финалу необходимо внимательно изучить материалы ко второму и финальному этапам профиля за прошлые годы. Полезно будет принять участие в дистанционной теоретической подготовке, организуемой профилем для участников второго этапа. Преимуществом будет умение работать с научной литературой.

На этом этапе участникам предстоит решать задачи по биологии.

Этап пройдет в распределенном формате.