Кафедра фізики функціональних матеріалів

 

Адреса: Проспект академіка Глушкова 4, Київ, 03022, Україна

Завідувач кафедри: член-кор. НАН України, професор, доктор фіз.-мат. наук Куліш Микола Полікарпович, тел. (38 044) 526 45 17.

 

    Кафедра фізики функціональних матеріалів була заснована 13 квітня 1988 року з метою підготовки висококваліфікованих фахівців у галузі фізики наноструктур. Її першим завідувачем був декан фізичного факультету, професор, доктор фіз.-мат. наук Петренко Петро Васильович.
    На сьогодні підготовка студентів на кафедрі фізики функціональних матеріалів проводиться в рамках двох спеціалізацій: "Комп'ютерна фізика матеріалів" в рамках спеціальності "фізика конденсованого стану"; та "Комп'ютерна медична фізика" в рамках спеціальності "фізика".



    Необхідність спеціалізації “комп’ютерна фізика матеріалів” та відповідних навчальних дисциплін базується на потребі у фахівцях, які були б здатні працювати в різних галузях промисловості України, зокрема, наноелектроніки, нанооптики, діяльність яких направлена на забезпечення енергетичної безпеки держави та розвиток техніки. Існування таких галузей неможливе без використання нових функціональних наноматеріалів, які повинні характеризуватися необхідними механічними, тепловими, електричними і магнітними властивостями при їх експлуатації в екстремальних умовах, в першу чергу під дією бомбардування високоенергетичних частинок. Саме тому таким матеріалам має бути властива висока корозійна та радіаційна стійкість. З іншого боку, ці матеріали повинні бути сприйнятливими до їх радіаційної модифікації, направленої на одержання необхідних експлуатаційних властивостей. Традиційних підхід полягає у створенні або модифікації матеріалу, а подальші всебічні фізичні та хімічні дослідження виявляють, чи має матеріал практично корисні властивості. Очевидно, цей підхід є як ресурсо- так і часозатратним. В умовах вкрай недостатнього фінансового забезпечення наукових досліджень, ледь не єдиним виходом є попереднє комп’ютерне дослідження нових (модифікованих) матеріалів, з подальшим експериментальним вивченням лише найбільш перспективних. Цьому сприяє наявність різноманітного і якісного програмного забезпечення, яке може працювати на настільних комп’ютерах, ґрунтується на добре апробованих фізичних моделях та методах і дозволяє отримувати надійні результати.
    З огляду на сказане, підготовка фахівців в галузі комп’ютерної фізики матеріалів передбачає об’єднання теоретичних та експериментальних напрямків, що повністю забезпечується силами викладачів кафедри фізики функціональних матеріалів. До них належать спеціальні теоретичні та експериментальні дисципліни з комп’ютерної фізики, фізики наноматеріалів, квантової хімії, фізики сонячної енергетики, програмування у фізиці, спектроскопії матеріалів, фізика полімерів, радіаційної фізики. При цьому передбачається вивчення властивостей широкого набору матеріалів: металів, сплавів, напівпровідникових сполук, полімерів.

    Необхідність спеціалізації “комп’ютерна медична фізика” обумовлена гострою потребою нашої держави в підготовці фахівців в галузі фундаментальних основ медицини, направлених на розробку нових фізичних методів для діагностики, розробки лікувальних засобів та лікування найбільш поширених в Україні захворювань, зокрема, пов’язаних з використанням променевих технологій.
    В медицині, охороні здоров’я та фармакології все ширше використовуються фізичні принципи, теорії та моделі, в багатьох випадках разом із комп’ютерними методами. Наприклад, такі види медичної інтроскопії, як магніторезонансна та позитронемісійна томографія, стали можливими завдяки фундаментальним відкриттям у фізиці, але не менш важливою є і комп’ютерна обробка результатів вимірювань, яка врешті-решт дозволяє побачити зображення на екрані монітора. У променевій терапії одним із ключових етапів лікування є планування опромінення, яке виконується медичним фізиком на комп’ютері. А програмне забезпечення для планування розробляється на основі знань про взаємодії іонізуючого випромінювання з речовиною. Сучасна фармакологія переходить від пошуку нових ліків методом «проб і помилок» до безпосереднього конструювання молекул, які діють на активні центри білків. Таке конструювання виконується методами комп’ютерної квантової хімії.
    Підготовка фахівців в галузі комп’ютерної медичної фізики передбачає унікальне об’єднання навчальних дисциплін з фізики біомолекул, комп’ютерної фізика лікарських препаратів, фізики пригнічення пухлин, комп’ютерної фізики молекул, медичних матеріалів, фізики злоякісних новоутворень, комп’ютерної фотодинамічна терапія. При цьому фахівці в цій галузі мають бути здатними застосовувати експериментальні і теоретичні методи сучасної фізики до вивчення як живого організму в цілому, так і на клітинному та молекулярному рівнях для вирішення задач, встановлення механізмів дії різного типу опромінення на біосистеми, забезпечення функціонування як наявних методик променевої діагностики та лікування у клінічній практиці, так і розробки нових фізичних методів діагностики і лікування патологічних станів, а також розробки методів фотодинамічної терапії злоякісних пухлин.
     Разом з тим така підготовка включає сучасні результати досліджень з медичного матеріалознавства, яка передбачає вивчення біосумісності наноматеріалів, їх взаємодію з біомолекулами, клітинами і тканинами, розробку технологій селективного транспортування лікарських препаратів на їх основі.

     Ефективність підготовки висококваліфікованих фахівців в галузі компютерної фізики матеріалів та комп’ютерної медичної фізики забезпечується високою професійною підготовкою викладачів кафедри фізики функціональних матеріалів. Наукова діяльність професорсько-викладацького складу та наукових співробітників зосереджена в напрямках фізики наноматеріалів, наноенергетики, фізики наноструктур біомедичного призначення, радіаційної фізики, тобто повністю відповідає напрямкам підготовки фахівців на кафедрі.
     Підготовка фахівців проводиться спільно з провідними вченими НАН України, зокрема, Інституту металофізики, Інституту фізики, Інституту теоретичної фізики, Інституту фізичної хімії, Інституту експериментальної патології, онкології та радіобіології, Інституту молекулярної біології і генетики, Наукового центру радіаційної медицини АМН України, а також на підставі угод з Технічним університетом (Ілменау, Німеччина), Інститутом фізики (Вільнюс, Литва), Інститутом фізики твердого тіла та радіаційної фізики (Будапешт, Угорщина).