Базовая кафедра теоретической и вычислительной физики

Главной целью создания интегрированных образовательных структур вузов (базовые кафедры и лаборатории двойного подчинения) является расширение, углубление и повышение эффективности связей с научными организациями. Для этого ведущие специалисты академических институтов привлекаются к процессу преподавания на базовых кафедрах, к руководству курсовыми и дипломными работами, магистерскими и кандидатскими диссертациями. С другой стороны, преподаватели и сотрудники базовой кафедры привлекаются к научным исследованиям, проводимым в лабораториях институтов.

Для организации качественного учебного процесса на физическом факультете ДГУ, привлечения талантливой молодежи в науку и подготовки квалифицированных кадров для Института физики ДФИЦ РАН с учетом его потребностей в 2001 году на физическом факультете ДГУ была открыта базовая кафедра Института – кафедра Магнетизма и физики фазовых переходов под руководством члена корреспондента РАН Камилова Ибрагимхана Камиловича. В 2018 году была создана кафедра общей и теоретической физики на основании решения Ученого совета ФГБОУ ВО «Дагестанский государственный университет» от 31.05.2018 года протокол №9, в целях оптимизации   организованной структуры физического факультета образована путем реорганизаций кафедр общей физики, теоретической и математической физики, кафедры магнетизма и ФФП кафедра общей и теоретической физики под руководством член корреспондента РАН Муртазаева Акай Курбанович.

В 2021 году приказом 869а от 23.11.2021 года  на базе кафедры общей и теоретической физики были созданы две кафедры: кафедра общей физики и базовая кафедра теоретической и вычислительной физики под руководством член корреспондента РАН Муртазаева Акай Курбанович.

Кафедра теоретической и вычислительной физики – самая молодая и одна из основополагающих кафедр физического факультета, обеспечивающее преподавание курсов по программированию и компьютерным технологиям, по всем разделам теоретической физики, а также осуществляет подготовку и выпуск студентов по направлениям бакалавриата 03.03.02 «Физика» и магистратуры 03.04.02 Физика.

Цель кафедры - подготовка специалистов для фундаментальной и прикладной физики, физической химии, материаловедения.

Деятельность кафедры теоретической и вычислительной физики направлена на подготовку высоко-квалифицированных конкурентоспособных специалистов, свободно владеющих основами теоретической физики, современными вычислительными алгоритмами и методами,  программными комплексами, информационными технологиями, способных применять полученные знания, как при решении актуальных научно-исследовательских физических задач, так и в образовательном процессе. Студенты, обучающиеся при кафедре, приобретают навыки владения новейшими компьютерными технологиями применительно к физическим исследованиям на профессиональном уровне.

На кафедре функционирует регулярный  научный семинар, на котором обсуждаются следующие вопросы: представление результатов оригинальных научных исследований преподавателей, студентов и аспирантов  кафедры, обсуждение кандидатских и докторских диссертаций, обсуждение и рецензирование докладов преподавателей, студентов и аспирантов на российских и международных научных конференциях. Кроме этого, на семинаре систематически обсуждаются результаты методических исследований сотрудников кафедры и передовых учебно-исследовательских разработок высшей школы.

Преподавание дисциплин ориентировано на формирование у студентов компетенций как в области фундаментальной физики, так и в приводимых ниже высокотехнологичных прикладных областях физики, базирующихся на многих разделах теоретической и вычислительной физики:

- свойства веществ в равновесных условиях – уравнение состояния, фазовые переходы и т.п. для простых веществ, металлов, магнитных веществ, полимеров, углеродных наноматериалов и пр.;

- фазовые диаграммы веществ в экстремальных и критических условиях условиях;

- свойства веществ и процессы в них в неравновесных условия;

- статика, динамика и кинетика фазовых переходов;

- материалы, в которых функциональным элементом являются атомные структуры;

-нано-фотоника, оптоэлектроника, сенсоры;
-эффективные катализаторы для низко-углеродной энергетики;
- материалы для медицины с уникальными магнитными и оптическими свойствами и др.
Исследования по этим направлениям составляют основу тематик выпускных работ, магистерских и кандидатских диссертаций.

  Основными задачами базовой кафедры двойного подчинения являются:

• Интеграция науки и образования
• Улучшение качества подготовки специалистов
• Осуществление научного и научно-методического руководства курсовыми и дипломными работами
• Разработка рабочих программ для преподавания дисциплин специализации в соответствии с учебными планами ДГУ
• Разработка учебных, учебно-методических материалов для студентов
• Содействие в инновационной деятельности факультета и университета
• Повышение эффективности использования материально-технической базы

• Углубление и расширение фундаментальных научных исследований, проводимых совместно ИФ ДФИЦ РАН и ДГУ
• Обучение бакалавров и магистров согласно факультативным авторским спецкурсам и практикумам.
• Организация и проведение со студентами и аспирантами «Мастер- классов», групповых и индивидуальных консультаций.
• Совместное проведение научно-исследовательской работы на основе использования современной приборной и методической базы ДФИЦ РАН.
• Анализ и обобщение полученных научных данных, подготовка совместных публикаций, грантов.
• Прохождение производственной, преддипломной и дипломной практик студентов Университета на базе Института.
• Выполнение курсовых и дипломных работ студентами Университета на базе Института.
• Совместное руководство подготовкой магистерских и кандидатских диссертационных работ.

• Организация и проведение совместных Школ и научных конференций студентов, аспирантов и молодых ученых.
• Совместная разработка и публикация методических рекомендаций и учебных пособий.

В целях улучшения качества подготовки руководство ИФ ДФИЦ РАН:

• оказывает содействие развитию активных форм обучения, в том числе на основе использования современных информационных технологий;
• содействует вовлечению студентов в научно-исследовательскую работу;     выделяет специалистов для чтения лекций, руководства лабораториями и проведения других видов учебных занятий на кафедрах университета, в том числе на условиях штатного совместительства;
• предоставляет материальную базу ИФ ДФИЦ РАН для организации учебного процесса в период специализации студентов;
• способствует укреплению материальной базы соответствующих кафедр факультета;
• оказывает помощь в организации производственных работ для студентов, магистрантов, аспирантов, докторантов;
• принимает преподавателей на стажировку в отделах ИФ ДФИЦ РАН с целью повышения квалификации.

За счет средств, выделенных комиссией РАН по работе с молодежью на поддержку базовой кафедры, Институтом физики было закуплено дополнительное оборудование для организации цикла лабораторных работ по физике фазовых переходов и по молекулярной физике (всего 12 установок). Кроме того, силами Института физики на кафедру была закуплена вычислительная и множительная техника, комплектующие, выполнен ремонт и техническое обслуживание имеющегося оборудования, приобретена мебель для кафедрального помещения (кабинет заведующего кафедрой) в корпусе ДГУ, были выплачены дополнительные стипендии студентам всех курсов, проходящих специализацию на базовой кафедре. Используя оборудование и приборы Института физики, собрано 8 учебных лабораторных установок, на которых выполняется полный цикл лабораторных работ по физике фазовых переходов. Для выполнения двух циклов лабораторных работ по методам вычислительной физики в Институте физики организован компьютерный класс, оснащенный современной вычислительной техникой. На кафедру дополнительно закуплено оборудование, инструмент, измерительные приборы, вычислительная и множительная техника, полностью обновлена мебель в лаборатории молекулярной физики.

В настоящее время на кафедре работают: 3 доктора наук: Муртазаев А.К. –заведующий кафедрой, профессор д.ф.-м.н.;   Алисултанов З.З. – профессор, д.ф.-м.н.; Аливердиев А.А. – профессор, д.ф.-м.н.;  и 5 кандидатов наук: Хизриев К.Ш. –доцент, к.ф.-м.н;   Абдулвагабов М.Ш. –доцент, к.ф.-м.н;  Агаларов А.М. –доцент, к.ф.-м.н; Идаятов Э.И. –доцент, к.ф.-м.н;    Магомедов М.А. –доцент, к.ф.-м.н.   

         Преподаватели и сотрудники кафедры организуют следующие конференции:

1. Международная конференция «Фазовые переходы и нелинейные явления в конденсированных средах».
2. Международный семинар «Физика магнитных фазовых переходов».

На сегодняшний день основные научные исследования, связанные с экспериментальными исследованиями тепловых свойств и сложных магнитных структур в конденсированном состоянии и с компьютерным моделированием систем, в которых наблюдаются фазовые переходы и критические явления. Для исследования фазовых переходов и критических явлений, при воздействии внешних возмущений используется численный эксперимент Монте – Карло и молекулярной динамики. На кафедре имеется комплекс экспериментальных установок компьютерных программ, которые позволяют исследовать модели сложных магнитных структур вблизи фазовых переходов и критических точек. Эти комплексы используются т в процессе обучения студентами для моделирования фазовых переходов и критических явлений. С их помощью рассчитаны критические индексы и установлены классы универсальности моделей сложных ферро – и антиферромагнитных материалов.

В настоящее время на основе компьютерных методов проводятся интенсивные исследования критических свойств целого ряда моделей сложных магнитиков. В этих исследованиях принимают участие преподаватели, сотрудники, аспиранты и студенты кафедры.

Научные связи кафедры:

МГУ, СПбГУ, ИРЭ РАН, Институт физических проблем им. П.Л Капицы РАН, Институт общей физики РАН, Институт теоретической и прикладной электродинамики РАН, Институт физики ТТ РАН, Институт теоретической физики им. Л.Д. Ландау РАН, СПб ЭТГУ (ЛЭТИ), Институт физики металлов УРО РАН, Челябинский ГУ, Башкирский государственный университет, Сыктывкарский государственный университет, Институт кристаллографии РАН, ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН, СПбИЯФ. Преподаватели и сотрудники кафедры ежегодно публикуют более 50 научных работ, в том числе и обзорные статьи. Основные научные результаты публикуются в высокорейтинговых ведущих зарубежных и отечественных научных журналах, таких как УФН, ЖЭТФ, Письмо в ЖЭТФ, ФТТ, ФНТ, ГМММ, Computer physics Communications, Математическое моделирование, Известия РАН «Неорганические материалы», «Кристаллография РАН» и др.

На сегодняшний день основные научные исследования, связанные с экспериментальными исследованиями тепловых свойств и сложных магнитных структур в конденсированном состоянии и с компьютерным моделированием систем, в которых наблюдаются фазовые переходы и критические явления. Для исследования фазовых переходов и критических явлений, при воздействии внешних возмущений используется численный эксперимент Монте – Карло и молекулярной динамики. В настоящее время на основе компьютерных методов проводятся интенсивные исследования критических свойств целого ряда моделей сложных магнитиков. В этих исследованиях принимают участие преподаватели, сотрудники, аспиранты и студенты кафедры.

Студентам кафедры представлены широкие возможности участия в научной работе проводимой кафедрой, как на физическом факультете, так и в Институте физики, они могут продолжать учебу в аспирантуре на кафедре (на факультете) и в Институте физики ДФИЦ РАН.

Студенты, проходящие специализацию на базовой кафедре, проходят практику, выполняют курсовые и дипломные проекты в лабораториях Института физики, принимают участие в научных семинарах, в проведении исследований вместе с научными сотрудниками и постепенно вовлекаются в научную работу. Часть студентов принимает участие и в выполнении различных конкурсных проектов, что является стимулирующим фактором для их участия в научных исследованиях.

Из выпускников базовой кафедры в Институте физики и в ДГУ трудоустроены более 30 человек, часть из них защитили кандидатские диссертации. Важным фактором привлечения и удержания способных студентов в науке является и то, что для преподавания на базовой кафедре привлекается и талантливая молодежь уже работающая в Институте физики.

Совместным приказом директора Института физики и ректора ДГУ от 15 декабря 2004 года открыта лаборатория «Вычислительная физика и физика фазовых переходов» двойного подчинения Института физики ДФИЦ РАН – ДГУ.

Открытие лаборатории «Вычислительная физика и физика фазовых переходов» двойного подчинения Института физики ДФИЦ РАН – ДГУ послужило дальнейшему углублении и расширению связей между академической (Институт физики) и вузовской (ДГУ) наукой Республики Дагестан. Наличие такой лаборатории позволяет более широко и эффективно использовать научный потенциал, приборный парк, установки и оборудование Института физики преподавателями и сотрудниками ДГУ при совместных научных исследованиях. Это облегчает доступ сотрудникам Института физики к научным установкам университета, что способствует привлечению и закреплению студентов в науке. Наличие лаборатории двойного подчинения позволяет существенно сократить время, необходимое для вовлечения молодого специалиста в научный процесс. Лучшие студенты по контракту принимаются на работу в Институт физики еще до окончания вуза, что способствует их более активному включению в научную работу, ознакомлению с условиями и тематикой будущей работы.

Кроме того, в лаборатории двойного подчинения созданы условия для углубленного изучения физики, программирования и численных методов анализа не только студентами, но и учениками махачкалинского физико-технического лицея (на базе школы № 8 г. Махачкалы), учредителем которого является Институт физики ДФИЦ РАН.

Сотрудники лаборатории двойного подчинения Института физики и ДГУ (лаборатория ММКС (Математические моделирование конденсированных сред)) Рамазанов Магомедшейх Курбанович и Мазагаева Марина Курбаналиевна осуществляют преподавательскую деятельность в Государственном бюджетном общеобразовательном учреждение Республики Дагестан "Республиканский многопрофильный лицей-интернат для одаренных детей". Занимаются подготовкой детей к олимпиадам, научно-практическим конференциям и конкурсам (Шаг в будущее, Творчество юных и др.) по физике. В лабораториях Института физики и физического факультета ДГУ ученики совместно с сотрудниками ИФ и ДГУ выполняют экспериментальную часть научной работы.

Рамазанов Магомедшейх Курбанович занимается подготовкой детей к всероссийской олимпиаде школьников по физики в Республиканском центре по выявлению и развитию таланта обучающихся. Центр создан Распоряжением Правительства Республики Дагестан № 319 от 5 сентября 2017 для выявления и развития молодых талантов и осуществляет свою деятельность в рамках деятельности ГАОУ ВО «Дагестанский государственный университет народного хозяйства».

За короткое время существования Центра были подготовлены победители и призёры различных всероссийских конкурсов и олимпиад, в том числе самых престижных олимпиад по физики - Всероссийская олимпиада школьников (ВсОШ) и олимпиада «ФИЗТЕХ», проводимый МФТИ.

Научные интересы лаборатории лежат в области физики твёрдого тела, физики магнитных явлений, фазовых переходов и критических явлений. Основное научное направление связано исследованием фазовых переходов и критических явлений в спиновых решеточных системах методами вычислительной физики. На сегодняшний день в лаборатории работают десять сотрудников, семь из которых имеют ученую степень.

По материалам научных исследований коллективом сотрудников опубликовано более 400 научных статей (в том числе в таких академических изданиях, как «Успехи физических наук», «Журнал экспериментальной и теоретической физики», «Физика твердого тела» и т.д.).