Научная деятельность

Научно-исследовательская деятельность наряду с образовательной является основным видом деятельности Международной кафедры ядерной физики, новых материалов и технологий, выступает в качестве обязательного элемента образовательного процесса при реализации образовательных программ.

Основными задачами кафедры в области научной деятельности являются выполнение фундаментальных и прикладных научных исследований, осуществление инновационной деятельности, использование новейших научных достижений и технологий в обучении, повышение уровня профессиональной подготовки обучающихся, подготовка научно-педагогических работников, реализация результатов научно-исследовательских работ в учебном процессе и практической деятельности.

Ежегодно профессорско-преподавательским составом кафедры публикуются учебники, учебные пособия и монографии, научные статьи и другие публикации по актуальным проблемам ядерной физики, материаловедения и нанотехнологий. 

В научную жизнь кафедры вовлекается все больше обучающихся. Для этого при кафедре созданы научно-исследовательские институты:

Евразийский институт физико-энергетических исследований и наукоемких технологий
Директор - Кутербеков Кайрат Атажанович	г. Нур-Султан, ул. Кажымукана 13/1, корпус №7 (Start-up), кабинет 401, тел.: 31- 409.

1. О НИИ

Научно-исследовательский институт «Евразийский Институт физико-энергетических исследований и наукоемких технологий».

Директор: Кутербеков Кайрат Атажанович, д.ф.- м.н., профессор.

 

2. ЛАБОРАТОРИИ НИИ

Лаборатория Технологии водородной энергетики

Основные направления научно-исследовательских работ:

а) Технологии Водородной энергетики

Развитие фундаментальных и прикладных научных исследований в области технологий водородной энергетики, новые материалы для ТОТЭ в соответствии с мировыми аналогами.

Главные преимущества водорода как энергоносителя: неограниченные запасы сырья, если в качестве источника водорода рассматривать воду; экологическая безопасность, поскольку продуктом сгорания водорода является вода; высокий КПД водородных топливных элементов - от 60 до 70% энергии топлива; непосредственно превращается в электроэнергию; уникальные экологическая чистота источников энергии, использующих в качестве топлива водород; решение проблем энергетической безопасности.

б) Термоэлектрические материалы

Важным направлением деятельности НИИ является научно-исследовательские работы по разработке и созданию принципиально новых высокоэффективных термоэлектрических материалов для достижения высокой энерго-эффективности термоэлектрических генераторов и их последующей коммерциализации.

В последние годы, наши научно-исследовательские работы позволили оптимизировать химический состав и условия синтеза высокоэффективного термоэлектрического материала, имеющего высокую эффективность (ZT≈1.5–2.0) в интервале (200–500)⁰С, что находится на уровне лучших мировых достижений. Был получен Евразийский Патент (2018 г.) и патент на Полезную модель (2017 г.).

в) Ядерно - физические исследования

Экспериментальные и теоретические исследования взаимодействия легких слабосвязанных ядер при низких энергиях; исследования в области структуры и свойств атомных ядер; разработка экспериментальных методов исследований.

Лаборатория Энергетики и функциональных материалов

Основные направления научно-исследовательских работ:

Коллектив имеет богатый 30 летний опыт проведения исследований физических процессов протекающих в широкощелевых материалах. Детально изучена природа центров люминесценции в широкощелевых диэлектриках, таких как сульфаты щелочных и щелочноземельных металлов, ионные кристаллы; изучена природа люминесценции в сцинтилляционных материалах, изучены природа центров люминесценции в дозиметрических материалах, механизмы радиационного дефектообразования. Проведение таких исследований позволяет разработать элементные материалы для сцинтилляционной и дозиметрической техники, радиоэкологической аппаратуры.

Открыто новое направление «Применение наноматериалов, мезопористых коллоидных частиц оксида кремния в солнечной энергетике». С 2012 года ведутся совместные научные исследования с Московским государственным университетом имени М.В. Ломоносова. Разработаны доступные методы синтеза функциональных материалов на основе наночастиц, т.н. квантовых точек халькогенидов кадмий и свинца на основе золь-гель технологии. Разработаны методики, позволяющие получать наноструктурированные материалы с заданными физическими свойствами, такие как варьируемая ширина запрещенной зоны, полосы люминесценции в заданной области спектра, широкая область оптического возбуждения, высокая фотостабильность и др. Выполнен совместный проект за 2012-2014 гг. По результатам работ защищена одна PhD диссертация, выпущены несколько совместных статей.

Совместно с Университетом Северной Каролины Шарлотта защищена одна PhD диссертация по изучению природы люминесценции и особенностей легирования редкоземельными ионами мезопористых коллоидных частиц оксида кремния, выпущены несколько совместных статей с импакт-факторами.

 

3. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ БАЗА

№ п/п	Наименование оборудования	Марка оборудования, приборов и т.д.; производитель, год выпуска	Целевое назначение
1	Измерительная система Коэффициента Зеебека и электрического сопротивления	Модель ZEM-3 (M8) (RT до 800 град. С) Аппарат: 220V и 100V, PC: 100V, GF-1С: 100V, Ulvac (Япония), 2015	Для проведения исследовании коэффициента Зеебека и электрического сопротивления халькогенидных наноматериалов
2	Топливный процессор электрохимического устройства переработки водорода	ВК-4-21.6-02; RP1DPF-10-F4N-H2; PMA-0,035 ГУЗ; PMA-0,25 ГУЗ. РХТУ (Россия), 2014	Для переработки хранения, подготовки и подачи топлива (водорода), а также подачи атмосферного воздуха в качестве окислителя
3	Химическая вакуумная станция	РС 3012 NT Vario 743800 Vacuumbrand (Германия) 2013	Для решения задач по выпариванию в большом количестве растворителей
4	Ультрасовременная экспериментальная установка по измерению характеристик ТОТЭ и их материалов при средних и высоких температурах	2017 г.	Установка для измерения характеристик топливных элементов при средних и высоких температурах
5	Вакуумная печка	CVF-1200 (Россия), 2016	Вакуумная печка с напуском газа для синтезирования и спекания различных материалов в области технологий водородной энергетики
6	Измерительная система LFA 467 HT	LFA 467 HT (Германия), 2017	Оборудование для измерения измерения теплопроводности, тепло-емкости и температуро-проводности тонких и высоко-проводящих термоэлектрических материалов
7	Измерительная система DSC 404 F1	ДСК калориметр (Германия), 2017	Дифференциальный сканирующий калориметр назначен для исследования тепловых эффектов, фазовых переходов, исследование энтальпии, определение теплоемкости, проведение и исследование дифференциального термического анализа термоэлектрических материалов
8	Камерная печь LH 15/14	Камерная печка (Германия), 2017	Оборудование для термической обработки, сушки твердых образцов, и для синтеза новых энергетических функциональных материалов
9	Вытяжной шкаф	Вытяжной шкаф с системой вентиляции	Для проведения синтеза и лабораторных химических работ
10	Электронные весы AY 120	Электронные весы AY 120	Для проведения высокоточных измерений веса образцов
11	Современный Испытательный стенд МЭБ – для топливных элементов при низких температурах	Испытательный стенд МЭБ – для топливных элементов при низ-ких температурах	Установка для исследования материалов топливных элементов водородной энергетики
12	Импедансметр	Solartron (Англия), 2017	Прибор для получения характеристики топливных элементов
13	УФ-, Вид-, БИК спектрофотометр Jasco V 770	Jasco Corp., Япония, 2015	Для получения спектральных линии в области УФ
14	ИК- , Фурье спектрометр Jasco FTIR 4700	Jasco Corp., Япония	Для проведения многокомпонентного газового анализа
15	Экспериментальный комплекс по измерению электрических параметров солнечных ячеек PVIV Corp., производства США	PVIV Corp, USA, 2014	Используется для измерения электрических параметров солнечных ячеек
16	Экспериментальный комплекс на базе монохроматора МДР41 по измерению фотолюминесценции для жидких и твердых образцов	ОКБ Спектр, 2013	Для изучения фотолюминесценции жидких и твердых образцов
17	Экспериментальный комплекс на базе вакуумного монохроматора по вакуумно-ультрафиолетовой спектроскопии в области энергии 2,0-12,0 эВ при сверхнизких температурах	Heraeus Noblelight GmbH, Germany, КриогенМаш, 2014	Для проведения экспериментов по получению спектров в области УФ в вакууме
18	Спектрофлуориметр СМ2203	СМ2203, ЗОА «СОЛАР», 2011	Для определения концентрации веществ флуориметрическими методами в жидких и твердых образцах в области спектра 220-820 нм
19	Источник ВУФ излучения	VUV200, Heraeus Noblelight GmbH, Germany, 2012	Для проведения ВУФ анализа
20	Монохроматоры	МДР41, 2012, МДР204, 2009,МДР23У, 1993 ОКБ Спектр	Спектральные исследования в дальней ультрафиолетовой части спектра, проводимые в вакууме
21	Криостат для низких температур до – 2000С	1991	Предназначен для поддержания заданной температуры жидкого теплоносителя, циркулирующего во внутренней ванне криостата и в подключенных внешних потребителях
22	Термолюминесцентная дозиметрическая система для индивидуального контроля	САПФИР 001, 2006	Для измерения дозы люминесценций

4. НАУЧНЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ, РЕЗУЛЬТАТЫ НАУЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Основные публикации научных трудов в базе Scopus и Web of Science (2017-2020)

1. Balapanov M.Kh., Ishembetov R.Kh., Ishembetov S.R., Kubenova M.M., Kuterbekov K.A., Nazarov K.S., and Yakshibaev R.A.. Electronic and Ionic Zeebeck Coefficients in Mixed Conductors of Ag_0.25 – δCu_1.75Se, Ag_1.2 – δCu_0.8Se. // Russian Journal of Electrochemistry. - 2017. - Vol. 53, No. 8. ¬- P. 859–865.
2. Kabdrakhimova G.D., Sobolev Yu.G., Kukhtina I.N., Kuterbekov K.A., et.al. Investigation of the total cross sections in the interactions of 6He and nuclei with Si nuclei at 5-50 Mev/A.// Physics of Atomic Nuclei. - 2017. - Vol. 80. - P.32-37.
3. Kuterbekov K.A., Kabyshev A.M., Azhibekov A.K.. Peculiarities of interaction of weakly bound lithium nuclei (A = 6–11) at low energies: Elastic scattering and total reaction cross sections // Chinese Journal of Physics. – 2017. – Vol. 55. – P. 2523.
4. Nikonov A.V., Kaygorodov A.S., Kuterbekov K.A., Bekmyrza K. Microhardness and Fracture Toughness of ZrO₂-Sc₂O₃ Solid Electrolyte, Doped with Rare-Earth and Transition Metals // INORGANIC MATERIALS. – 2017. -Vol. 53, No. 9. - Р. 937–943.
5. Nurmukhanbetova A.K., Goldberg V.Z., Nauruzbayeva D.K., Rogachev G.V., Golovkov M.S., Mynbayeva N.A., Artemov S., Karakhodjaev A., Kuterbekov K.А. Implementation of TTIK method and time of flight for resonance reaction studies at heavy ion accelerator DC-60. // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. – 2017. – Р. 125-129.
6. Kuterbekov K.A., Nurkenov S.A., Kislitsin S.B., Kuketayev T.A., Nurakhmetov T.N. The Study of Kinetics of Diffusion and Phase Formation in the Layered Iron-Beryllium System. // Russian physics journal. - 2017. - Vol. 59, No. 10, – Р. 1593-1598.
7. Serikov T.M., Ibrayev N.Kh., Smagulov Zh.Kh., Kuterbekov K.A. Influence of annealing temperature on optical and photovoltaic properties of nanostructured TiO₂ films // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. –2017. – Vol. 168. – P. 012054.
8. Pavzderin N.B., Nikonov A.V., Paranin S.N., Kuterbekov K.A., Bekmyrza K.Zh. Pore-Forming Agents for the Supporting Ni-Based SOFC Anode // Russian Journal of Electrochemistry. – 2018. – Vol. 54, № 6. - P. 500–505.
9. Kuterbekov K.A., Bekmyrza K.Zh., NikonovA.V., Aydarbekov N.K.Characteristics of cathode materials forsolid oxide fuel cellswith mixed conductivity // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. – 2018. – Vol. 447. – P. 1-3. (012037)
10. Balapanov M.Kh., Ishembetov R.Kh., Kuterbekov K.A., Kubenova M.M., Almukhametov R.F., Yakshibaev R.A. Transport phenomena in superionic Na_хCu<>sub2-хS (х = 0,05; 0,1; 0,15; 0,2) compounds // Ionics. – 2018. – Vol. 24, № 5, P. 1349–1356.
11. Janseitov D.M., Mendibayev K., Penionzhkevich Y.E, Skobelev N.K., Sobolev Y.G., Kuterbekov K.A. et.all Investigation of the elastic and inelastic scattering of ³He from ⁹Be in the energy range 30-60 MeV // International Journal of Modern Physics E – 2018. – Vol. 27, №. 10, DOI: 10.1142/S0218301318500891
12. Kabyshev A.M., Kuterbekov K.A., Sobolev, Yu.G., Penionzhkevich Yu.E., Kubenova, M.M. Azhibekov A.K. Mukhambetzhan A.M. Lukyanov S.M. Maslov V.A. Kabdrakhimova G.D. Some peculiarities of interactions of weakly bound lithium nuclei at near-barrier energies // Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics. – 2018, Vol. 45, № 2. – Р. 2523-2539.
13. Kainarbay A.Z., Nurakhmetov T.N., Daurenbekov D.K., Eliseev А.А., Sachkova Т.Y., Salikhodja Z.M., Zhunusbekov A.M. Luminescent Down Shifting CdTe Colloidal Quantum Dots For Enhancing Polycrystalline Silicon Solar Cells Optik - International Journal for Light and Electron. Optics. - Vol. 169. - P. 41-47.
14. Kubenova M.M., Kuterbekov K.A., Abseitov E.T., Kabyshev A.M., Kozlovskiy A., Nurakov S.N., Ishembetov R.Kh., and Balapanov M.Kh.. Electrophysical and thermal properties of Na_xCu_2-xS (x = 0.05, 0.075, 0.10) and Na_0.125Cu_1.75S semiconductor alloys // J. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2018/ - Vol. 447. - Р. 1-7.
15. Sultanov F., Daulbayev Ch., Bakbolat B., Daulbayev O., Bigaj M., Mansurov Z., Kuterbekov K., Bekmyrza K. Aligned composite SrTiO₃/PAN fibers as 1D photocatalyst obtained by electrospinning method // Chemical Physics Letters. – 2019. – Vol. 737. –136821.
16. Urazbekov B.A., Denikin A.S., Lukyanov S.M., Itaco N., Janseitov D.M., Mendibayev K., Burjan V., Kroha V., Mrazek J., Trzaska W., Harakeh M., Etasse D., Stefan I., Verney D., Issatayev T., Penionzhkevich Yu.E., Kuterbekov K.A., Zholdybayev T.K. Clusterization and strong coupled-channels effects in deuteron interaction with 9Be nuclei // Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics. - 2019. - Vol. 46. - 105110.
17. Nurakhmetov T.N., Salikhodzha Zh.M., Bakhtizin R.Z., Zhunusbekov A.M., Kainarbay A.Zh., Daurenbekov D.H., Sadykova B.M., Zhangylyssov K.B., Yussupbekova B.N. // The creation spectra of intrinsic emission of a LiKSO₄ crystal irradiated by ultraviolet photons// Optik - International Journal for Light and Electron. Optics. – 2019. - Р. 156-160.
18. Solovyev A.A., Rabotkin S.V., Kuterbekov K.А., Koketay T.A., Nurkenov S.А., Opakhai S., Shipilova A.V., Ionov I.V., Eliseeva G.M. Comparison of Sputter-deposited Single- and Multilayer Electrolytes for Solid Oxide Fuel Cells // Int. J. Electrochem. Sci. – 2020. – Vol. 15, No. 1. – P.231-240.

Публикации в книгах и монографиях

1. Kairat Kuterbekov. Environmental monitoring at a former uranium Milling site. Pollution by radionuclides at tailing ponds of Koshkar-ata, Kazakhstan. – 2019. – Springer international publishing AG, part of Springer Nature 2019: Springer. – 267 p.
2. К.А. Кутербеков «Экспериментальная физика тяжелых ионов», учебник – 2017. – 227 с.
3. К.А. Кутербеков «Физические основы безопасности атомной энергетики и нейтронная физика» учебник – 2017. – 201 с.
4. К.Ш. Жумадилов, П. Фатибене, С.М. Сарсенова, Б.К. Абышев, А.И. Иванников, В.Ф. Степаненко, Развитие ЭПР дозиметрии. Мировой опыт, монография - 2019 - 157 с.

Патенты

1. Балапанов М.Х., Кутербеков К.А., Ишембетов Р.Х., Кубенова М.М., Кабышев А.М., Бекмырза К.Ж., Якшибаев Р.А. // Патент на полезную модель: «Термоэлектрический материал – Li_0.15Cu_1.85S». Номер регистрации: №2017/0025 от 16.01.2017.
2. Балапанов М.Х., Кутербеков К.А., Ишембетов Р.Х., Кубенова М.М., Кабышев А.М., Бекмырза К.Ж., Якшибаев Р.А. // Евразийский патент: Новый термоэлектрический материал – Li_0.15Cu_1.85S». Номер регистрации: №2017/00289 от 01.10.2018.
3. Нурахметов Т.Н., Кайнарбай А.Ж., Дауренбеков Д., Салиходжа Ж.М., Жунисбеков А.М. Способ увеличения коэффициента полезного действия (КПД) действующих кремниевых фотоэлектрических преобразователей (КФЭП) // Патент на полезную модель. Номер регистрации: №3854 от 05.04.2019.

 

5. МЕЖДУНАРОДНОЕ СОТРУДНИЧЕСТВО

• Международная межправительственная организация «Объединенный институт ядерных исследований», Лаборатория ядерных реакций им. Г.Н.Флерова (Российская Федерация, г. Дубна)
• GANIL (Франция)
• Университет Ювяскуля (Финляндия, г. Ювяскуля)
• Институт электрофизики Уральского отделения Российской Академии Наук (Российская Федерация, г. Екатеринбург)
• Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской Академии Наук (Российская Федерация, г. Томск)
• Институт металлургии и материаловедения им. А.А.Байкова Российской Академии Наук (Российская Федерация, г. Москва)
• Московский государственный университет (Российская Федерация, г. Москва)
• Башкирский государственный университет (Российская Федерация, г. Уфа)

ПЛАН НИР

План научно-исследовательской работы за 2020 год

План научно-исследовательской работы за 2021 год

План научно-исследовательской работы за 2022 год

№	Показатели	2016	2017	2018	2019	2020
1	Общее количество  наград	4	-	1	-	-
2	Остепененность кадров (в %)	80%	80%	80%	80%	80%
3	Общее количество публикаций ППС в то числе:	51	153	76	73	60
4	Web of Science и в Scopus	3	35	16	58	46
5	КОКСОН МОН РК	6	29	21	4	7
6	РИНЦ	2	15	4	2	3
7	В материалах конференций в РК	13	37	8	-	2
8	В материалах зарубежных конференций	26	30	23	8	-
9	Опубликованные монографии	-	5	4	1	2
10	Количество организованных и проведенных научных мероприятий на факультете	1	2	2	1	2
11	Общее количество публикаций обучающихся: из них публикации студентов: магистрантов: докторантов:	студенты: 13 магистранты: 38 докторанты: 25	студенты: 21 магистранты: 17 докторанты: 30	студенты: 9 магистранты: 35 докторанты: 72	студенты: 2 магистранты: 13 докторанты: 39	студенты: 6 магистранты: 18 докторанты: 38
12	Количество заключенных международных договоров о научно-техническом сотрудничестве с университетами и научными центрами	1	1	-	1	2