Наноинженер
Наноробот, наносталь, нанобетон, нанотрубка, наноантенна, наноаккумуляторы и даже наноарт… В последнее время таких слов становится все больше. Чаще всего приставка «нано-» используется в наименованиях настолько крошечных предметов или веществ, что их размеры исчисляются в нанометрах (нм) – миллиардных долях метра. Например, в 2016 году учёные из Дрексельского университета смогли создать нанороботов размером с молекулу (менее 100 нм), которые благодаря действию электромагнитного поля способны развивать высокую скорость в венах человека и ускорить доставку лекарства до больного органа. ЖК-экраны, OLED-дисплеи и сенсорные экраны смартфонов и планшетов, новейшие микроскопы и пептидные косметические средства, жесткие диски и центральные процессоры – без нанотехнологий сложно представить современную жизнь. А саму научную область невозможно вообразить без ее главных действующих лиц – наноинженеров, создающих ничтожно малые предметы, которые не имеют аналогов в природе, но представляют колоссальное значение для человечества.
Чем занимается наноинженер
Наноинженерия – научно-практическая деятельность по созданию наноразмерных структур, использующая методы нанотехнологий. Наноинженер, таким образом, манипулирует отдельными атомами, молекулами и наночастицами с целью создания искусственного предмета для применения в различных областях: медицине и биологии, микроэлектронике и робототехнике, космических технологиях и машиностроении, пищевой и военной промышленности. В частности, он занимается следующими конкретными видами деятельности:
Какие качества необходимы наноинженеру
Наноинженерия существует на стыке различных научных областей: биологии, химии, физики, электроники, информатики. Поэтому глубокие теоретические познания в этих дисциплинах, пожалуй, центральное требование к начинающему наноинженеру. Помимо этого, ему необходимы и другие важные навыки:
Как и во многих профессиях, специалисту в наноинженерии требуются soft skills: внимательность, усидчивость, точность, активность, абстрактное мышление, коммуникабельность, умение руководить коллективом.
Где учиться на наноинженера
Несмотря на то что профессия наноинженера достаточно новая, в образовательной среде постепенно появляются соответствующие учебные курсы. Вот одни из лучших университетов, предлагающие программы по этой специальности:
Где работают наноинженеры
Независимо от многообразия направлений обучения данной специальности, на рынке труда ощущается острая нехватка специалистов в этой области. Квалифицированных наноинженеров с радостью приглашают на работу в медицинские лаборатории, российские и зарубежные компании, инновационные центры, исследовательские институты. Недостатка финансирования в наноразработках также не ощущается: это перспективное направление активно спонсируется как государственными учреждениями, так и частными организациями. Поэтому человек, решивший заниматься нанотехнологиями, при достаточных усилиях и терпении может вырасти из младшего научного сотрудника в руководителя крупной исследовательской лаборатории, двигающей науку вперед.
Творческие специальности в вузах — наноинженер или скромный технолог высокого уровня?
В России инженеров в области нанотехнологий готовит не более двадцати вузов. Почему наноинженеры — люди творческие и счастливые? Чем занимаются специалисты этого профиля? Как стать «наноинженером»? Можно ли поступить на бюджет и над чем придется экспериментировать?
Ответы вы найдете в статье Евгения Палкина, проректора по науке Российского нового университета (РосНОУ), где открылся прием на направление подготовки «Наноинженерия».
Что такое нанотехнологии?
Нанобъекты окружают нас повсюду. И экран, на который вы сейчас смотрите, в своем составе имеет наноструктуру, изменяющую свойства под воздействием электрического поля.
Считается, что нанообъект — это объект, имеющий наноразмеры — 10 в минус 9 степени метра. Размеры нанообъекта варьируются от единиц до нескольких сотен нанометров. Эти объекты имеют свойства, с одной стороны, отличные от классических химических веществ, ведь химические формулы пишутся для одной молекулы, а наноструктуры — это длинные молекулы, и их конфигурация в пространстве важна. С другой стороны, нанообъекты отличаются по свойствам и от макрообъектов, которые изучает механика сплошных сред.
Если представить, что человек — единица социальной структуры, то нанообъекты — это группы людей, состоящие из двух-трех человек, это семьи, это друзья, но не больше — не город и не государство. Также как и семьи, в обществе эти наноструктуры очень разнообразны, они отличаются и по природе и по свойствам. И если вы меняете размер нанообъектов, то и свойства материалов меняются.
Наноинженер — это технолог высокого уровня
В каждой отрасли прикладной химии и физики существуют специалисты в области технологии. В производственном секторе наноинженерными направлениями занимаются технологи очень высокого уровня. Это профессия на стыке химии, физики, математики. Наноинженерами они себя не называют, это скорее разъяснение для абитуриентов и их родителей — так проще сориентировать людей в направлении подготовки «Наноинженерия».
Действительно, наноинженеры — это скорее технологи, которые досконально знают все. Есть технологи, которые в классическом варианте в основном работают по рецептуре: если вы соблюдаете технологический режим, то обязательно получаете результат. Технолог очень высокого уровня по своему опыту знает, что если смешать определённые компоненты в определённой пропорции, то получится, например кока-кола. А современный наноинженер изменяет сами компоненты. И речь идёт не о коле, а об очень серьезных вещах, когда добавление «не того» может привести к кардинально иному результату.
Какой человек может стать хорошим наноинженером?
В основе наноинженерии всегда лежит эксперимент, поэтому стать хорошим наноинженером сможет лишь человек творческого склада. Творческие люди всегда ищут новое, делают предположения и пытаются их обосновать. Творчество наноинженеров заключается в поиске новых свойств объектов, новых закономерностей.
Интересно в нанотехнологиях будет любознательным людям, обладающим абстрактным мышлением. Хорошие перспективы и у ребят, увлеченных программированием, поскольку математическое моделирование сложных объектов играет здесь существенную роль. Аналитические способности, конечно, должны быть, но еще важней умение хорошо считать.
Кстати, первично профориентировать абитуриента можно, поняв, не отталкивает ли его математика или физика. Про химию мы не спрашиваем, поскольку химия обычно не является лидирующим школьным предметом, поэтому интерес и любовь к этой науке может воспитать далеко не каждый педагог.
В каких вузах готовят специалистов для наноиндустрии?
Для подготовки специалистов в области нанотехнологий требуется мощная экспериментальная база. Поэтому вузу «поднять» эту специальность крайне тяжело. Десятки миллионов рублей уходит на закупку и обслуживание высокотехнологичного лабораторного оборудования.
Всего около 20 вузов в России готовят студентов по направлению подготовки 280302 «Наноинженерия», семь из которых находятся в Москве. В направлении представлено несколько десятков профилей подготовки, ведь изучение наноматериалов — очень широкое поле для деятельности, нельзя изучить все — жизни не хватит.
В Российском новом университете подготовка студентов идет по профилю «Композиционные материалы». Это очень перспективная и интересная отрасль, где объекты состоят из различных по свойствам химических соединений или материалов, которые взаимодействуют друг с другом. Получается синергетический эффект, когда свойства одного и свойства другого объектов становятся новым свойством их объединения.
Композиционные материалы широко используются в современной промышленности. Применение нанотехнологий при разработке композитов уже привело к созданию конструкционных материалов, которые превосходят по ряду параметров традиционные, такие как стали и прочие металлические сплавы, металлокерамику, керамику.
Как выглядит учебный процесс на наноинженерных направлениях?
Программа обучения по направления «Наноинженерия» ориентирована на подготовку высококлассных специалистов и предполагает междисциплинарную форму. У студентов нужно сформировать знания и компетенции как по техническим, так и по фундаментальным естественнонаучным дисциплинам.
В основном преподаются физико-технические предметы, например, 4 часа в неделю отведено методам получения углеродных наноструктур. Фундаментальные знания студенты получат и по химии, которую в вузе можно будет изучить с нуля, если в школе это сделать не удалось. В учебном плане присутствует и иностранный язык. Это очень важно для высококлассного технолога, чтобы всегда быть в курсе новостей мирового научного сообщества и свободно коммуницировать с иностранными коллегами.
Лабораторные работы — отдельное и очень важное направление в жизни наших студентов. Именно здесь происходит основная творческая часть процесса обучения. Например, в РосНОУ есть лаборатория углеродных наноматериалов, где разработана уникальная технология синтеза углеродных нанотрубок с заданными свойствами — это нанотрубки Dealtom. Именно в этой лаборатории наши студенты будут знакомиться с технологиями получения углеродсодержащих наноструктур, участвовать в экспериментах по созданию новых наноструктур с уникальными свойствами.
Выпускные квалификационные работы будут выполняться в соответствии с профилем подготовки студентов. Объектами работ могут стать наноструктуры и наноструктурированные материалы, в том числе композитные; особенности применения наноматериалов в объектах техники, аналитические и технологические установки, предназначенные для разработки и производства продукции наноинженерии, разработка новых методов исследования физико-химических свойств наноструктур и наноструктурированных материалов, разработка технологий производства нанокомпозитов и наноструктур и так далее.
Как поступить на бюджет по направлению «наноинженерия»?
В 2019 году государство выделило РосНОУ 10 бюджетных мест по направлению «наноинженерия». Поступающим нужно предоставить результаты ЕГЭ по профильной математике, информатике и русскому языку. Абитуриенты, имеющие среднее профессиональное образование, имеют право поступать в РосНОУ по результатам вступительных испытаний в форме письменного тестирования по тем же предметам. Они будут участвовать в общем конкурсе на бюджетные места наравне с абитуриентами, поступающими по ЕГЭ.
Сколько наноинженеров нужно стране?
Глобальная экономика и постоянное развитие информационных технологий не позволяют спрогнозировать требуемое количество специалистов. Выход один — руководствоваться интересами человека, который хочет быть специалистом в данной области, который получает от удовольствие от этой деятельности. В наноинженерии работать, не любя эту профессию, нельзя. Именно поэтому многие технологи высокого класса — счастливые люди!
А если с нанотехнологиями не получится?
Наноинженер — это технолог, а специалистов в области технологий будут всегда носить на руках в реальной экономике, в реальном производстве. С таким образованием можно пойти куда угодно: хоть в медицину, хоть в социологию, хоть в менеджмент, хоть в руководство страны! Ведь у вас будет системное мышление, да еще и понимание того, что когда вы принимаете решение по одному, а потом по другому объекту, то взаимодействуя, они могут дать совершенно неожиданный результат.
А вообще, человек, который имеет стиль мышления, характерный для естествоиспытателей, не может быть не востребован на рынке.
Наноинженер
Наноинженер – специалист, занимающийся проведением исследований в сфере нанотехнологий, а также точных дисциплин (физика, химия, электроника, математика, иные). Основная цель наноинженерии – создание совершенно новых объектов и предметов, материалов, которые ранее в природе не существовали, но крайне необходимы человечеству. Кстати, в 2021 году центр профориентации ПрофГид разработал точный тест на профориентацию. Он сам расскажет вам, какие профессии вам подходят, даст заключение о вашем типе личности и интеллекте.
Краткое описание
Наноинженерия появилась не так давно, но уже стала одной из самых востребованных и перспективных наук. Российский кадровый рынок нуждается в наноинженерах, на данный момент сегменту требуется более 100 тыс. человек. Результаты деятельности наноинженеров в перспективе активно будут использоваться в сфере космических технологий, электроники, машиностроения, медицины. Крупные страны заинтересованы в быстрейшем развитии этой науки, позволяющей создавать детали, механизмы, материалы, органы, биоимпланты, роботов и иные технологии, о которых еще 50 лет назад человечество могло лишь мечтать.
Особенности профессии
Наноинженеры работают в благоустроенной лаборатории, эта сфера получает государственную поддержку: гранты, финансирование, лучшая техника для исследований, зарубежные командировки для обмена опытом, комплексное обучение. Они выполняют следующие задачи, перечень которых зависит от выбранной сферы и места работы:
.jpg)
Во время обучения наноинженеры получают фундаментальные знания об инженерной графике, математике, а также физике, химии, электронике, технологических процессах. Наноинженеры не только создают новые материалы или приборы, но и руководят научной группой, рассчитывают бюджет и выполняют иные виды управленческой деятельности. Поэтому дополнительно они изучают основы менеджмента, принцип работы производственного предприятия, экономику.
Плюсы и минусы профессии
Плюсы
Минусы
Важные личные качества
Наноинженеры – увлеченные люди, которые стремятся познавать мир, создавать что-то новое, работая на благо общества. В их характере преобладает скрупулезность, усидчивость, внимательность, точность, активность. Важны абстрактное мышление, творческий подход и коммуникабельность, умение руководить коллективом.
Обучение на наноинженера
Профессия только набирает популярность, но в лучших вузах России уже открыты факультеты, занимающиеся подготовкой экспертов в сфере наноинженерии. Сегодня доступно 4 профиля обучения:
Желая изучать эту науку, выбирайте направление подготовки «Наноинженерия» (код: 28.03.02). Для поступления необходимо сдавать ЕГЭ по следующим предметам:
В московских вузах проходной балл составляет 68-82, количество бюджетных мест колеблется в пределах 10-60 (зависит от учебного учреждения). В регионах требования по среднему баллу менее жесткие, ведь для поступления в ЮФУ необходимо набрать по предмету 55,3 баллов, в ИГАСУ – 43. Срок обучения (бакалавриат) составляет 4 года, формы – очная, заочная и очно-заочная. Рекомендуется пройти подготовку в магистратуре («Наноинженерия», код: 28.04.02), которую необходимо посещать в течение 2-х лет.
Ольга Гусельникова. О работе наноинженера и разработках в медицине
– Чем вы занимаетесь?
– Я инженер в области нанотехнологий, разработок сенсоров и создания «умных» полимеров.
– Что такое нанотехнологии?
– Можно сказать, что нанотехнология — это наука, которая изучает свойства наноразмерных (в одном миллиметре содержится один миллиард нанометров — прим. сайта) материалов, таких как металлы, полимеры и другие. Интерес исследователей сосредоточен на частицах именно такого размера потому, что при переходе от макро- до наноразмерного уровня свойства материалов сильно меняются. И применение этих свойств можно найти в различных областях: медицине, электронике, строительстве и т.д.
– Над чем именно вы работаете?
– Во-первых, я разрабатываю сенсоры на основе поверхностного усиленного плазмонного резонанса для обнаружения следовых количеств тяжелых металлов, маркеров (признаков — прим. сайта) различных заболеваний, в том числе и онкологических, а также вредных веществ.
Во-вторых, я занимаюсь модификацией полимерных материалов для создания биоимплантов (биосовместимых медицинских изделий, которые можно вживлять в человеческий организм для замены поврежденных частей тела — прим. сайта).
– Что входит в ваши обязанности?
– Мою работу можно разделить на несколько частей. Первый этап — творческий. Приходится применять фантазию и хорошенько поразмыслить, чтобы придумать интересное направление для работы. Следующий этап — непосредственно работа на оборудовании, проведение различных анализов и измерений. После этого я обрабатываю результаты. Завершающим этапом идет написание статьи и ее подача в научный журнал.
Кроме того, периодически я езжу на стажировки и научные конференции.
– Для чего нужны сенсоры, которые вы создаете, и как они работают?
– Это сенсоры на основе рамановской спектроскопии — одного из оптических методов обнаружения органических и неорганических соединений. Сенсор представляет собой частицы благородных металлов (золото, серебро, могут быть использованы также медь и алюминий), нанесенные на подложку с последующей ее модификацией. К примеру, чтобы обнаружить опухоль, мы наносим на наночастицы соответствующие лиганды — соединения, которые могут избирательно связываться с маркером заболевания, присутствующем в крови или слюне человека.
– Как используют нанотехнологии при создании имплантов?
– Сегодня активно развивается 3D-печать имплантов органов, однако перед учеными и медиками встает проблема совместимости: зачастую вживленный имплант отторгается. Я же пытаюсь эту проблему решить: изучаю свойства поверхностей различных имплантов, подбираю материалы и методы обработки, чтобы при вживлении организм не отторгал замену.
– Какие еще есть перспективные направления исследования в области нанотехнологий?
– Сейчас очень актуальна разработка одежды с встроенными в нее датчиками, представляющими собой наночастицы металлов и других материалов. Такие датчики могут снимать различные биологические показатели, по которым можно судить о самочувствии человека.
Также весьма актуальна разработка супергидрофобных покрытий, т.е. покрытий, отталкивающих воду. Такие покрытия, к примеру, нужны на производстве различных приборов или для облегчения обработки самолетов. Например, чтобы в дождливую погоду капельки воды не оставались на машинном стекле и не ухудшали видимость, а быстро скатывались.
– Почему вы решили заняться нанотехнологиями?
– У меня была с детства мечта помочь людям победить болезни, улучшить их уровень жизни. В школе мне нравилась химия, поэтому я пошла на специальность «Органическая химия и биотехнология».
К концу обучения я осознала, что самые перспективные исследования и разработки появляются на стыке нескольких специальностей. Будучи органическим химиком, я начала применять свои знания для модификации неорганических объектов — металлов, полимеров и т.д. Объединение двух подходов — хорошая комбинация для успешной научной разработки, которая потом может быть внедрена в практику.
– Какое высшее образование лучше получить, чтобы стать инженером в области нанотехнологий?
– На сегодняшний день не существует кафедры нанотехнологий, ведь они применяются во множестве сфер. Лучше всего получить образование либо в области физики (здесь наиболее подходящими интересами будут оптика и лазеры), либо в области химии (лучше всего специализироваться на физической и коллоидной химии). Причем, я советую идти учиться в политехнические университеты, где вне зависимости от выбранной специальности на первых курсах дадут базовые знания по высшей математике, химии и физике. Насколько мне известно, хорошее образование дают в Томском политехническом университете, Санкт-Петербургском политехническом университете Петра Великого, Новосибирском государственном университете.
– Как студенту физического или химического факультета заняться именно нанотехнологиями?
– Ему следует найти научного руководителя, который специализируется на нанотехнологиях. Причем, я бы рекомендовала идти к молодому и активно сотрудничающему с другими лабораториями преподавателю, у которого обширные контакты в научном мире. Многие научные группы сами вывешивают объявления на сайтах или в социальных сетях, что им требуются студенты для выполнения научных работ.
– Обязательно ли человеку, который хочет стать наноинженером, идти в аспирантуру?
– Это зависит от его целей: кому-то интересна наука, а кто-то хочет работать на производстве. Хотя в последние годы все больше ценится наличие диплома кандидата наук. Чаще всего у студентов нет четкого представления, как планировать свою работу, как грамотно разбить рабочий день. Такие навыки человек получает именно в аспирантуре. Успешно защищенная диссертация — показатель того, что человек умеет работать самостоятельно.
– На какие предметы стоит сделать упор школьнику, который хочет стать наноинженером?
– Основные предметы — это физика, химия и математика. Но я советую не просто их изучать, но еще и участвовать в олимпиадах и конференциях. Это позволяет расширить кругозор, тренирует ум и навыки.
– Какие компетенции нужны наноинженеру?
– Главное — обладать упорством. Как правило, в науке ничего не получается с первого раза. Чтобы добиться результата, необходимо провести 30, 50, а порой и 100 экспериментов. И при этом не отчаиваться и верить, что в итоге все получится.
– Где может работать инженер в области нанотехнологий?
– В нашей стране довольно много лабораторий, занимающихся нанотехнологиями. Как правило, они входят в состав кафедр физической химии или физики полимеров. Кроме того, у нас очень много малых инновационных предприятий, которые занимаются разработками в области нанотехнологий и их внедрением. К примеру, при Томском политехническом университете существует предприятие «НаноКОР», которое пытается внедрять модифицированные наночастицы металлов в медицину для лечения бляшек или сердечно-сосудистых заболеваний. В «СИБУР Холдинг» входит исследовательская лаборатория, занимающаяся нанотехнологиями. Компания «Вирион», производящая вакцины, иммуноглобулины и различные лекарственные препараты, также ведет разработки в этом направлении. Кроме того, исследовательские лаборатории, работающие с нанотехнологиями, есть в таких крупных компаниях, как L’Oréal, Procter & Gamble и др.
– Сколько получают специалисты по нанотехнологиям?
– От 40 до 70 тысяч рублей в месяц.
– Какой карьерный рост может быть у специалиста в области нанотехнологий?
– Сперва этот специалист проходит все ступени обучения: бакалавриат, магистратура, аспирантура. Потом устраивается на работу в исследовательскую лабораторию, где у него может быть рост вначале до начальника проекта, затем — до начальника отделения и далее.
– Будут ли специалисты по нанотехнологиям востребованы в ближайшем будущем?
– Я убеждена, что да. Нанотехнологии позволяют сделать существующие методы лечения, анализа и обработки информации быстрее и дешевле. Естественно, к этому стремятся все компании, а значит, потребность в специалистах по нанотехнологиям будет только расти.
– С какими трудностями может столкнуться специалист по нанотехнологиям?
– К примеру, рабочий день часто выходит ненормированным. Да, с одной стороны, специалист сам выбирает свой распорядок, но с другой, порой, чтобы достичь успеха, приходится работать по 10–12 часов.
Глядя на своих коллег, я вижу, как трудно тем, кто плохо владеет английским. На сегодняшний день вся профессиональная литература публикуется именно на этом языке, и невозможно стать успешным в своей области, не имея возможности ее прочитать.
Также на этой работе могут возникнуть трудности у людей, страдающих от аллергии или астмы из-за постоянного контакта с химически активными веществами и долгих часов работы в лаборатории.
– Есть ли в области нанотехнологий люди, которых можно назвать ролевой моделью в профессии?
– Для меня одним из таких людей является Альварес Пуэбла. Это испанский ученый, который также занимается нанотехнологиями, а именно сенсорами для обнаружения несоответствий ДНК и детектирования биообъектов.
– Знаете ли вы кружки, которые будут полезны школьникам, желающим работать в области нанотехнологий?
– При большинстве крупных университетов есть химические и физические школы, куда ребята могут приходить и заниматься. Там им рассказывают интересные вещи из области этих дисциплин, ставят простые эксперименты. Я и сама ходила в такую школу.
– Что вы могли бы посоветовать посмотреть или почитать школьникам, которые хотят больше узнать о нанотехнологиях?
– Я рекомендую смотреть научно-популярные фильмы на канале Discovery. У них есть много видео, посвященных нанотехнологиям и технологиям будущего. Я сама очень люблю их смотреть для расширения кругозора.
