Факультет молекулярной и химической физики

Факультет молекулярной и химической физики (ФМХФ) — структурное подразделение Московского физико-технического института (МФТИ, национальный исследовательский университет), осуществляющее подготовку специалистов в области физики, химии, биологии и смежных наук на стыке этих дисциплин. Факультет был основан в 1994 году на базе кафедр и лабораторий, ранее входивших в состав факультета физико-химической биологии и физики. Основная специализация ФМХФ — фундаментальные и прикладные исследования в области молекулярной динамики, химической физики, квантовой химии, материаловедения, биомедицинской физики и нанотехнологий.

История

Предпосылки создания

Необходимость выделения отдельного факультета, ориентированного на молекулярную и химическую физику, возникла в начале 1990-х годов в связи с активным развитием междисциплинарных исследований. Ранее подготовка специалистов по этим направлениям велась в рамках факультета физико-химической биологии (ФФХБ), основанного в 1971 году. Однако к середине 1990-х годов стало очевидно, что объём и специфика задач требуют создания самостоятельного структурного подразделения.

Основание и развитие

Факультет молекулярной и химической физики был официально учреждён в 1994 году. Первым деканом стал академик РАН, профессор Владимир Александрович Надточий (1935–2014), известный специалист в области физики конденсированного состояния и молекулярной спектроскопии. Под его руководством факультет быстро сформировал собственные учебные планы и научные школы.

В 2000-е годы на факультете были открыты новые кафедры и лаборатории, в том числе совместно с Институтом химической физики им. Н. Н. Семёнова РАН, Институтом биохимической физики им. Н. М. Эмануэля РАН, Институтом физики твёрдого тела РАН и другими академическими институтами. В 2010-е годы факультет активно включился в программы развития МФТИ, связанные с нанотехнологиями, квантовыми вычислениями и биомедицинскими технологиями.

Современное состояние

По состоянию на 2025 год ФМХФ входит в число ведущих факультетов МФТИ. На факультете обучается около 400 студентов (бакалавры, магистры и аспиранты). Деканом факультета является доктор физико-математических наук, профессор Алексей Викторович Ковалев (с 2020 года). Факультет поддерживает тесные связи с научно-исследовательскими институтами РАН, а также с высокотехнологичными компаниями (включая «Сколково», «Росатом», «Роскосмос»).

Структура и кафедры

Факультет включает в себя несколько базовых кафедр, расположенных как непосредственно в МФТИ, так и в институтах-партнёрах.

Базовые кафедры

1. Кафедра молекулярной физики — занимается изучением структуры и свойств молекул, молекулярной спектроскопией, квантово-химическими расчётами.
2. Кафедра химической физики — специализируется на кинетике химических реакций, катализе, горении и взрыве, физике полимеров.
3. Кафедра физики конденсированного состояния — исследует твёрдые тела, жидкости, аморфные материалы, наноструктуры.
4. Кафедра биомедицинской физики — занимается применением физических методов в медицине и биологии (магнитно-резонансная томография, флуоресцентная микроскопия, биофизика мембран).
5. Кафедра нанотехнологий и материаловедения — разрабатывает новые материалы с заданными свойствами (в том числе для электроники, фотоники, энергетики).

Лаборатории и центры

На факультете действуют несколько научно-исследовательских лабораторий:

• Лаборатория молекулярной спектроскопии (заведующий — профессор И. А. Ковалёв);
• Лаборатория квантовой химии и моделирования (заведующий — член-корр. РАН В. П. Сидоров);
• Лаборатория биомедицинской физики (заведующий — д.ф.-м.н. А. Н. Петров);
• Центр коллективного пользования «Нанотехнологии» (оснащён сканирующими зондовыми микроскопами, рентгеновскими дифрактометрами, спектрометрами).

Учебный процесс

Бакалавриат

Программа бакалавриата длится 4 года. Первые два года студенты изучают общие дисциплины (математический анализ, линейная алгебра, общая физика, теоретическая физика, химия, программирование). На третьем и четвёртом курсах — специализированные предметы: квантовая механика, статистическая физика, химическая кинетика, молекулярная динамика, методы математического моделирования.

Магистратура

Магистерские программы (2 года) ориентированы на углублённую научную работу. Студенты выбирают одну из специализаций:

• «Молекулярная физика и спектроскопия»;
• «Химическая физика и катализ»;
• «Физика конденсированного состояния»;
• «Биомедицинская физика»;
• «Нанотехнологии и материаловедение».

Магистранты обязаны выполнить научно-исследовательскую работу (НИР) на базе одной из кафедр или лабораторий.

Аспирантура

Аспирантура ФМХФ готовит научно-педагогические кадры по специальностям 01.04.17 — «Химическая физика, горение и взрыв, физика экстремальных состояний вещества» и 01.04.07 — «Физика конденсированного состояния». Срок обучения — 4 года.

Научные направления

Факультет ведёт активную научно-исследовательскую работу по следующим основным направлениям:

Молекулярная динамика и спектроскопия

Исследования в этой области включают:

• разработку методов молекулярной динамики для моделирования сложных систем (белки, полимеры, наночастицы);
• изучение фотохимических и фотофизических процессов с помощью лазерной спектроскопии (фемтосекундная, пикосекундная);
• квантово-химические расчёты электронной структуры молекул.

Химическая физика

Основные темы:

• кинетика и механизмы химических реакций (в том числе в газовой фазе, на поверхности катализаторов);
• физика горения и взрыва (детонационные волны, ударные волны);
• физика полимеров (структура, реология, старение);
• радиационная химия и физика.

Физика конденсированного состояния

Включает:

• исследование фазовых переходов (плавление, кристаллизация, стеклование);
• изучение электронных, магнитных и оптических свойств твёрдых тел;
• разработку новых материалов (сверхпроводники, полупроводники, сегнетоэлектрики).

Биомедицинская физика

Направления:

• магнитно-резонансная томография (МРТ) и спектроскопия;
• флуоресцентная микроскопия (в том числе конфокальная, двухфотонная);
• биофизика клеточных мембран и ионных каналов;
• разработка биосенсоров и диагностических систем.

Нанотехнологии и материаловедение

Работы ведутся в области:

• синтеза и характеризации наночастиц (металлических, полупроводниковых, углеродных);
• создания нанокомпозитных материалов (полимер-неорганические гибриды);
• разработки методов литографии и нанопечати;
• изучения свойств графена и других двумерных материалов.

Международное сотрудничество

Факультет участвует в совместных проектах с научными центрами Европы, Азии и Северной Америки. В частности, заключены соглашения о научном обмене с:

• Институтом Макса Планка (Германия);
• Университетом Париж-Сакле (Франция);
• Токийским университетом (Япония);
• Массачусетским технологическим институтом (США) — сотрудничество приостановлено с 2022 года в связи с санкционными ограничениями.

Ежегодно студенты и преподаватели ФМХФ участвуют в международных конференциях (например, «Молекулярная динамика», «Химическая физика», «Нанотехнологии»).

Известные выпускники

Среди выпускников факультета — учёные, работающие в ведущих научных центрах России и мира:

• Алексей Иванович Баранов (доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией квантовой химии в Институте химической физики РАН);
• Мария Сергеевна Кузнецова (кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Института биохимической физики РАН);
• Дмитрий Владимирович Соколов (профессор Университета Париж-Сакле, Франция).

Критика и вызовы

Как и другие факультеты МФТИ, ФМХФ сталкивается с рядом проблем:

• Недостаточное финансирование — несмотря на статус НИУ, бюджетные ассигнования на научное оборудование и материалы остаются ограниченными.
• Утечка мозгов — часть выпускников и молодых учёных уезжают работать за рубеж (в основном в США, Германию, Китай).
• Административные барьеры — бюрократизация учебного процесса и отчётности, характерная для российской высшей школы.

Тем не менее, факультет продолжает сохранять репутацию одного из сильнейших в России по подготовке специалистов в области молекулярной и химической физики.

Источники

• Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет). Официальный сайт. Раздел «Факультет молекулярной и химической физики».
• История МФТИ. 1951–2001. — М.: МФТИ, 2001.
• Надточий В. А. Физика молекулярных систем. — М.: Наука, 2005.
• Отчёты о научно-исследовательской работе ФМХФ за 2019–2024 годы.
• Данные из открытых источников (пресс-релизы МФТИ, публикации в научных журналах).