Наноинженер разрабатывает и создает материалы, приборы и технические системы, функционирующие на основе веществ с наноструктурой, фрагменты которой имеют размеры от 1 до 100 нанометров. Профессия подходит тем, кто любит физику и хочет на практике применять глубокое знание теории, чтобы создавать материалы и технику будущего.
Содержание
Краткое описание
Термин nanotechnology («нанотехнология») появился в 1974 году. Его предложил профессор Токийского университета физик-материаловед Норио Танигучи (Norio Taniguchi) для названия обработки материалов путем добавления или удаления атома или молекулы. С помощью этой технологии материалы приобретают совершенно новые свойства (магнитные, электро- и теплопроводные и др.) и достигается сверхвысокая точность производства благодаря ультрамалым размерам (1–100 нанометров) элементов (для наглядности: если сравнивать с толщиной человеческого волоса, то нанометр в 100 тысяч раз меньше). Наноинженеры исследуют, создают и применяют не существующие в природе объекты с заранее заданными свойствами, необходимыми человеку.
Инженер по наноэлектронике проектирует и разрабатывает устройства с использованием наноструктурных материалов:
- микропроцессоры, чипы, микроконтроллеры;
- сканирующие зондовые микроскопы;
- устройства сверхкомпактной записи информации;
- полупроводниковые лазеры; фотодетекторы;
- сенсоры и элементы экранов высокого разрешения;
- устройства хранения энергии;
- приборы мониторинга состояния окружающей среды и многое другое.
Наноматериалы и технологии пользуются спросом в разных сферах: от медицины и пищепрома до космонавтики и авиации.
Профессия наноинженера имеет значительные перспективы на будущее, так как нанотехнологии активно развиваются и находят применение в различных отраслях. С каждым годом возникает всё больше задач, требующих применения наноматериалов и наноразмерных структур, что создает спрос на специалистов в этой области. Например, в медицине наноинженеры могут разрабатывать целевые препараты для лечения заболеваний, таких как рак, а в электронике – создавать более эффективные и компактные устройства.
С учетом глобальных трендов, таких как устойчивое развитие и охрана окружающей среды, наноинженеры также могут играть важную роль в разработке новых технологий для переработки отходов и создания экологически чистых продуктов. Эти специалисты будут востребованы в исследованиях по созданию наноразмерных фильтров для очистки воды и воздуха, а также в производстве материалов с уникальными свойствами, способствующими снижению негативного влияния на экосистему.
Кроме того, с расширением образовательных программ и исследовательских возможностей в области нанотехнологий профессия наноинженера станет более доступной для молодых специалистов. Весьма вероятно, что в будущем появятся новые сферы применения нанотехнологий, что откроет дополнительные возможности для карьерного роста и саморазвития в этой области. Таким образом, можно утверждать, что работа наноинженера становится не только актуальной, но и необходимой для решения современных мировых проблем.
Особенности профессии
Специалисты по наноэлектронике могут работать в центрах, занимающихся научными исследованиями, в технических вузах и на производстве.
Наноинженер-исследователь:
- Отслеживает изобретения в сфере нанотехнологий, планирует и проводит теоретические, практические патентные исследования.
- Генерирует идеи, контролирует их реализацию – от испытаний до запуска в производство.
- Оценивает перспективность разработки объектов наноэлектроники.
- Собирает и анализирует данные для проектирования нанокомпонентов различных устройств.
- Проектирует наноразмерные схемы и приборы, оформляет проектно-конструкторскую документацию.
В целом специалист по наноэлектронике, занимающийся наукой и исследованиями, генерирует идеи и контролирует их реализацию – от испытаний до запуска в производство.
Наноинженер, работающий на производстве:
- Организует процесс производства наноструктурных материалов или устройств.
- Формирует технические задания, рассчитывает и обосновывает бюджет, необходимый для их реализации.
- Испытывает и сдает в эксплуатацию экспериментальные материалы и образцов наноэлектроники.
- Анализирует причины брака и снижения качества продукции.
- Обслуживает оборудование и программы, применяемые в производстве наноматериалов и электронных изделий.
- Составляет инструкции по использованию оборудования, обучает производственный персонал.
Наноинженеры занимаются созданием материалов и устройств на наноуровне, что открывает двери для удивительных приложений. Например, одни из самых необычных изобретений — это «умные» лекарства, которые могут изменять свою форму в зависимости от условий в организме, что позволяет им доставлять действующее вещество точно в нужное место.
Также, в рамках этой профессии развиваются технологии, позволяющие создавать самовосстанавливающиеся материалы. В будущем такие материалы смогут восстанавливать своей функции после повреждений, что значительно увеличит срок их службы и уменьшит количество отходов.
Помимо этого, исследования в области нанотехнологий приводят к созданию уникальных солнечных батарей с использованием наноразмерных структур, что может значительно повысить их эффективность и уменьшить стоимость производства энергии.
Плюсы и минусы профессии
Плюсы:
- Профессия интересная, перспективная и востребованная.
- Нанотехнологии – развивающаяся отрасль с массированной государственной поддержкой.
- Возможность стать пионером в сфере нанотехнологий, сделать научные открытия.
- Высокие зарплаты у опытных специалистов.
- Большое количество вакансий в разных регионах РФ.
- Широкие карьерные возможности.
- Перспективы трудоустройства за рубежом.
Минусы:
- Довольно длительное обучение.
- Работа достаточно кропотливая и утомительная, порой ненормированная из-за невозможности прекратить эксперимент, а также требующая частых командировок.
- Отсутствие гарантированного результата исследований.
- Возможны стрессовые ситуации.
- Сразу после вуза не очень высокие зарплаты, и пока в России немного предприятий, нанимающих специалистов по наноэлектронике.
Существует множество заблуждений относительно профессии наноинженера, которые могут вводить в заблуждение как студентов, так и людей, заинтересованных в этой области. Одно из распространенных заблуждений заключается в том, что наноинженеры работают исключительно с наночастицами и наноматериалами. На самом деле, их работа выходит за рамки только этих материалов и включает в себя разработку новых технологий, применение нанотехнологий в различных областях, таких как медицина, электроника и энергетика.
Еще одно заблуждение связано с тем, что профессия наноинженера является исключительно научной и теоретической. В действительности, наноинженеры активно вовлечены в практическую деятельность, включая проектирование, испытание и внедрение новых материалов и технологий. Им необходимо не только разбираться в теории, но и уметь применять свои знания на практике, что требует от них наличия разнообразных умений и навыков.
Некоторые люди считают, что наноинженеры работают в одиночку и не взаимодействуют с коллегами. Это миф, так как наноинженеры часто работают в командах, сотрудничают с учеными разных профилей и инженерами для достижения общих целей. Многопрофильные команды необходимы для решения сложных задач, которые стоят перед профессией, так как наноинженерия пересекается с несколькими другими областями науки и техники.
Также существует мнение, что работа наноинженера всегда связана с высокими технологиями и исследованиями в лаборатории. В то время как большая часть работы может проходить в лабораториях, многие наноинженеры также участвуют в разработке и оптимизации производственных процессов, что предполагает активное взаимодействие с промышленностью и производственными предприятиями.
И наконец, многие считают, что стать наноинженером можно за короткое время, получив базовое образование. Это не так; для успешной карьеры в этой области часто требуется углубленное образование, включая магистратуру или аспирантуру, а также постоянное самообразование и освоение новых технологий, поскольку наноинженерия — это быстро развивающаяся сфера.
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.
Эти качества в сочетании с естественно-научными, математическими, инженерными знаниями – основа для профессиональной деятельности в области нанотехнологий.
Обучение на наноинженера
Основные направления подготовки специалистов по наноэлектронике:
- «Электроника и наноэлектроника» 11.03.04;
- «Наноинженерия» 28.03.02;
- «Нанотехнологии и микросистемная техника» 28.03.01.
Специалистов по наноинженерии и нанотехнологиям, применяющимся в разных отраслях, учат на других направлениях:
- «Наноматериалы» 28.03.03;
- «Техническая физика» 16.03.01;
- «Химия, физика и механика материалов» 04.03.02;
- «Материаловедение и технологии материалов» 22.03.01.
Профили на этих и некоторых других (связанных с физикой, химией, материаловедением) направлениях есть самые разные, например:
- Направление 04.03.02:
- «Наноматериалы для биологии и медицины» (в МИФИ);
- «Материаловедение и индустрия наносистем» (в Воронежском госуниверситете);
- «Химия и технологии наноматериалов» (в СПбГУ и Удмуртском госуниверситете) и т. д.
- Направление 11.03.04:
- «Гетероструктурная наноэлектроника» (в МИФИ);
- «Материалы и технологии магнитоэлектроники» (в МИСиС);
- «Промышленная электроника» (в МЭИ, Горном университете, ТУСУР и других вузах);
- «Нанотехнологии электроники и фотоники» (в Самарском университете им. Королева) и т. д.
Поэтому, выбирая вуз для поступления, нужно внимательно изучать программы (профили) направлений.
Вступительные экзамены (ЕГЭ или внутренние в вузе для абитуриентов с дипломами колледжей или сдававших ГВЭ):
- математика (профиль) и русский – обязательные;
- информатика, физика или химия – на выбор абитуриента в зависимости от профиля.
Инженерная подготовка, в частности по наноэлектронике, в приоритете у государства, поэтому на этих направлениях много бюджетных мест.
Во время обучения наноинженеры получают фундаментальные знания в математике, физике, химии, электронике, инженерной графике, технологических процессах. Специалисты по наноэлектронике не только создают новые материалы или приборы, но и руководят научной группой, рассчитывают бюджет и занимаются управленческой деятельностью, поэтому дополнительно они изучают основы менеджмента и экономики, принципы работы производственного предприятия.
Высшие учебные учреждения для наноинженеров
- МФТИ.
- МИФИ.
- РХТУ им. Д. И. Менделеева.
- ИТМО.
- РосНОУ.
- МГТУ им. Н. Э. Баумана.
- МИРЭА.
- МИСиС.
- МЭИ.
- Самарский университет.
Место работы
Специалисты по наноэлектронике:
- разрабатывают наноматериалы в научно-исследовательских центрах;
- проводят исследования в сфере нанотехнологий и их разработку в научно-исследовательских лабораториях технических вузов;
- моделируют и конструируют наноэлектронные приборы в технополисах и технопарках;
- занимаются производством электронного оборудования на основе нанотехнологий на машиностроительных, нефтеперерабатывающих, химических, металлургических и металлообрабатывающих предприятиях, а В отраслях, связанных с авиацией и космосом, атомной энергетикой, обороной, радиоэлектроникой.
Заработная плата
В среднем инженеры по наноэлектронике зарабатывают:
- начинающий специалист – от 50 000 руб.;
- опытный – от 80 000 руб.
- профи экстра-класса – от 150 000 руб.
Станислав Нисимов, директор департамента образовательных программ и профквалификаций Фонда инфраструктурных и образовательных программ, рассказал «Коммерсанту», что на порталах трудоустройства вакансий наноинженеров как таковых практически нет, так как обычно работодатели ищут инженера-электронщика, материаловеда или вовсе биолога или генетика. Уровень зарплат зависит от предприятия и может составлять от 50 тыс. до 300 тыс. руб.
Профессиональные знания
- Наноинженерия, прикладная математика, физика, химия, приборостроение и электроника.
- Наноматериалы, обычное материаловедение.
- Правила проведения патентных исследований.
- Инженерная и компьютерная графика.
- Основы менеджмента и экономики, организации производственных процессов.
- Правила написания научных статей, технических заданий и документации.
- Английский язык, без знания которого сложно достичь карьерных высот.
Карьера
Нанотехнологии появились не так давно, но уже очевидно, что за ними будущее. Результаты работы специалистов по наноэлектронике и наноинженеров разных профилей в перспективе все более активно будут использоваться в сфере космических технологий, обороны, авиации, машино- и приборостроения, робототехники, медицины, фармакологии, пищевой промышленности, сельского хозяйства. Крупные страны заинтересованы в быстром развитии наноинженерии, благодаря которой создаются наноструктурные детали, механизмы, материалы, биоимпланты – всё то, о чем еще 50 лет назад человечество могло лишь мечтать. Эксперты считают, что страна, которая выведет нанотехнологии на новый прорывной уровень развития, станет мировым лидером. Соответственно, инженеров по наноэлектронике, которые внесут весомый вклад в прогресс, ждет карьерный взлет и признание мирового сообщества.
Вопросы по теме
Какие навыки наиболее важны для наноинженера?
Для успешной работы наноинженером необходимы навыки в нескольких областях: глубокое понимание физики и химии на наноуровне, знания в области материаловедения, а также опыт работы с современным оборудованием (например, сканирующими зондовыми микроскопами). Важны навыки программирования для моделирования и анализа данных, а также командные навыки, так как наноинженеры часто работают в междисциплинарных группах. В дополнение к этому, критическое мышление и способность к решению проблем играют ключевую роль в разработке новых материалов и технологий.
Какие отрасли экономики наиболее активно используют достижения наноинженерии?
Наноинженерия находит применение в различных отраслях, включая электронику, медицину, экологические технологии и энергетику. В электронике наноинженеры разрабатывают более компактные и мощные полупроводники. В медицине они создают наноматериалы для целевой доставки лекарств и диагностики. Экологические технологии используют наноинженерию для разработки новых методов очистки воды и воздуха, а в энергетике — для создания более эффективных солнечных панелей и аккумуляторов. Такие междисциплинарные подходы помогают достигать значительных улучшений в производительности и эффективности процессов.
Каковы возможности карьерного роста для наноинженеров?
Карьерный рост наноинженера может быть весьма разнообразным и зависит от его специализации и сферы работы. Многие начинают как исследователи или разработчики, а затем могут перейти на должности руководителей проектов или менеджеров в области технологий. С опытом наноинженеры могут стать экспертами в своей отрасли, участвовать в консалтинговых проектах или даже открывать собственные стартапы. Также возможны карьеры в научной сфере, включая работу в университетах или научных лабораториях, где они могут заниматься преподаванием и научными исследованиями. Возможности безграничны, если инженеры остаются открытыми к новым технологиям и подходам.
