Физика конденсированного состояния

Книга содержит семь аналитических обзоров ведущих ученых Европы и США. Материал дает представление о важных изменениях, произошедших в физике сегнетоэлектриков за последние 20 лет. Рассматриваются концептуальные достижения теории сегнетоэлектричества, новые технологии получения тонких эпитаксиальных пленок оксидных сегнетоэлектриков и сверхрешеток и методы их исследования. Описываются результаты теоретических и экспериментальных исследований размерных эффектов в тонких и сверхтонких сегнетоэлектрических пленках, сегнетоэлектрических наночастицах и нанотрубках. Приводятся результаты изучения доменных стенок в тонких сегнетоэлектрических пленках, а также данные по исследованию мультиферроиков. Полученные сведения позволяют использовать сегнетоэлектрики в электронике и других областях техники, в том числе для создания сегнетоэлектрических энергонезависимых запоминающих устройств (FRAM) и диэлектрических слоев в интегральных схемах.

Книга, написанная специалистом в области исследования гетерогенных процессов, посвящена проблеме, которая находится на стыке химии, физики, материаловедения и современных высоких технологий (в том числе нанотехнологии). Сформулирован основной эволюционный маршрут твердого вещества, проанализированы его отдельные стадии (зарождение, рост частиц, агломерация, упорядочение, отклик на внешние воздействия и т. д.). Рассмотрены теоретические модели эволюционного процесса на макро-, мезо- и микроуровне. Особое внимание уделено формированию диссипативных структур и характерным чертам эволюции нанодисперсного вещества. Книга хорошо иллюстрирована, содержит обширную библиографию.

Были предложены и исследованы новые аллотропные формы углерода, определены их упругие свойства: твердость по Виккерсу и объемный модуль упругости. Найдены давления фазовых переходов из графита в новые фазы углерода.

C использованием метода классической молекулярной динамики разработана и исследована теоретическая модель нового углеродного нанокомпозита на основе полимеризованного фуллерита и алмаза. Показано, что механические характеристики данных соединений, такие, как объемный модуль, находятся в зависимости от размера фуллерита, расположенного в алмазной матрице, и в несколько раз превышают значения объемного модуля монокристаллического алмаза.

Рассмотрены вопросы применения флуктуационных явлений в твердых телах в прикладных целях. Наиболее значительным явлением в этом отношении является избыточный низкочастотный шум. Проанализированы теоретические исследования избыточного шума. Рассмотрены теоретические основания связи шума с дефектами структуры твердых тел. Рассмотрено влияние деградационных процессов на шум. Проанализированы экспериментальные исследования избыточного шума. Рассмотрена связь характеристик шума с дефектами структуры твердых тел. Рассмотрена корреляция шума с качеством твердых материалов и электронных приборов. Установлена связь спектральных свойств избыточного шума с характеристиками деградационных процессов. Обоснована возможность широкого применения избыточного низкочастотного шума для неразрушающего контроля твердых материалов и электронных приборов. Отмечена эффективность флуктуационного неразрушающего контроля.

Основан в 1994 г. Журнал "Прикладная физика" в настоящее время предназначен в основном для срочной публикации кратких статей о последних достижениях в области физики, имеющих перспективу прикладного (технического и научного) применения. Графические материалы (фото, схемы, рисунки, графики и т.п.) представляются теперь в черно-белом и полноцветном форматах, что выгодно отличает данный журнал от абсолютного большинства других периодических научно-технических изданий, где обычно ограничиваются только черно-белым форматом. Журнал за прошедшие годы стал лидером в области освещения физических основ прикладных задач по некоторым наиболее наукоемким направлениям развития техники и технологии (фотоэлектронной, лазерной, плазменной, электронно- и ионнолучевой, микроволновой, наноматериалов, высокотемпературной сверхпроводимости и т.п.), публикуя научные статьи и обзоры по упомянутым вопросам. В журнале по-прежнему освещаются прикладные проблемы, обсуждаемые на важнейших отечественных и международных физических конференциях. В частности, журнал остается одним из официальных информационных спонсоров ряда таких периодически проводимых конференций, как Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу, Международная научно-техническая конференция по фотоэлектронике и приборам ночного видения, Всероссийский семинар по электронной и ионной оптике и др., оперативно публикуя на своих страницах наиболее значимые их материалы, подготовленные и представленные (по рекомендации соответствующих Программных комитетов) в виде отдельных статей участников конференций. В журнале публикуются статьи авторов не только из РФ и стран СНГ, но и из Франции, США, Израиля, Польши, Индии и ряда других стран дальнего зарубежья.

Содержат перечень изучаемых тем и разделов, набор заданий и упражнений.

Журнал публикует новые экспериментальные и теоретические результаты исследований в области физики конденсированного состояния вещества, механики жидкостей, радиоспектроскопии и автоматизации физического эксперимента, отражающие сложившиеся на физическом факультете Пермского государственного национального исследовательского университета научные направления.

В работе систематизированы результаты экспериментальных исследований фазового перехода диапарамагнетик в диспергированных средах. Методика исследования базируется на методе Гуи для измерения намагниченности и магнитной восприимчивости слабомагнитных материалов с применением крутильных весов и специальной камеры для проведения низкотемпературных измерений. Описаны особенности полевых, влажностных и температурных зависимостей магнитной восприимчивости и намагниченности, составляющих экспериментальный базис построения теории этого явления. Полевые зависимости свидетельствуют о нелинейной зависимости между намагниченностью и напряженностью магнитного поля и подобны тем, которые характерны для ферромагнетиков. Весьма высокие значения магнитной восприимчивости не позволяют объяснить явление, учитывая только парамагнетизм неспаренных поверхностных электронов в рамках классической модели парамагнетизма. Для температурных зависимостей магнитных характеристик наблюдается невыполнение закона Кюри. Введение влаги в дисперсную среду приводит к уменьшению магнитных характеристик. На образцах кварцевого порошка обнаружен эффект возрастания магнитной восприимчивости с увеличением температуры выше 0 ºС, необъясняемый в рамках классической теории. В статье обоснована спиновая природа парамагнетизма дисперсных структур и наличия кооперативного эффекта в образовании парамагнетизма. Спиновой парамагнетизм обусловлен появлением неспаренных спиновых магнитных моментов в результате разрыва ковалентных связей при диспергировании. Разрыв связей происходит как на поверхности гранул дисперсной среды, так и внутри объема гранул при аморфизации кристаллической структуры. Кооперативный эффект проявляется в возникновении магнитных кластеров с параллельно ориентированными спинами в результате спин-спинового взаимодействия. Во внешнем магнитном поле происходит ориентация магнитных моментов кластеров.

В учебном пособии подробно рассматривается второй раздел курса «Физика твердого тела» для педагогических вузов. Вместе с тем пособие ориентировано на то, чтобы помочь будущему учителю последовательно излагать идеи молекулярно-кинетической теории не только применительно к газам, но и к конденсированному состоянию. Ведущей физической и методической идеей данного раздела курса ФТТ является идея сильного взаимодействия атомов конденсированной среды и соответственно коллективного характера возникающих возмущений, в том числе упругих колебаний. Все главы заканчиваются контрольными вопросами-тестами, отдельно приведены ответы на тесты.

Учебно-методическое пособие подготовлено на кафедре физики твердого тела и наноструктур физического факультета Воронежского государственного университета.

Книга написана Уилфредом Курцем - современным классиком науки о фазовых превращениях, в частности - затвердевании, в соавторстве с его учеником Д. Фишером. Она представляет собой прекрасный обзор фундаментальных основ затвердевания металлов, сплавов, эвтектик и перитектик. Кратко и информативно изложены основные принципы затвердевания через зарождение и рост кристаллов в однофазных и многофазных металлических системах. Рассмотрены условия устойчивости роста кристаллов и условия для морфологического превращения одних форм роста в другие. Анализируются режимы малых и высоких скоростей затвердевания, в частности, дан анализ затвердевания в обычных условиях, а также при отсутствии локального термодинамического равновесия, когда скорости фазового превращения становятся аномально большими. Систематизированы термодинамические свойства и кинетические явления на поверхности раздела кристаллических фаз и жидкостей. Книга уже выдержала четыре переиздания и является настольной книгой теоретиков, экспериментаторов и практиков как в западных развитых странах, так и развивающихся странах Востока (например, книга переведена на китайский язык). Будучи широко известной в СССР и являясь необычайно популярной в России по литературным ссылкам, книга Курца и Фишера по-прежнему остается малодоступной для российских студентов, аспирантов, исследователей и практиков. Для настоящего русскоязычного издания авторами книги специально добавлены новые теоретические, экспериментальные и литературные материалы по затвердеванию и росту кристаллов, опубликованные за последние пятнадцать лет.

Монография включает рассмотрение всех основных физических свойств d- и f-переходных металлов и изложение соответствующих теоретических концепций. Подробно обсуждаются некоторые нетрадиционные вопросы: влияние особенностей плотности состояний на электронные свойства; многоэлектронное описание сильного коллективизированного магнетизма; механизмы магнитной анизотропии; микроскопическая теория аномальных кинетических явлений в ферромагнетиках. Помимо классических проблем физики твердого тела в применении к переходным металлам, рассмотрены современные достижения в теории электронных корреляций d- и f -систем в рамках многоэлектронных моделей.

На основе единого подхода в книге дается изложение базовых моделей в теории сильно коррелированных систем: моделей Гейзенберга, Хаббарда, tJ-модели, sd-модели, модели двойного обмена и периодической модели Андерсона, использующихся для описания физических явлений в переходных и редкоземельных металлах, их сплавах и соединениях.

Анализируются физические свойства и электронные модели нового класса высокотемпературных сверхпроводников в слоистых соединениях на основе железа. Несмотря на различный химический состав и различие в кристаллической структуре, они имеют похожие физические свойства, обусловленные электронными носителями в FeAs-слоях и их взаимодействием с флуктуациями магнитного порядка. Исключительный интерес к ним объясняется перспективами практического применения. В монографии дается полная картина формирования их физических свойств на основе теоретических моделей и электронной структуры.

Более 30 лет исследования в области физики поверхности продолжают лавинообразно нарастать, вместе с этим возрастает их роль как для науки, так и для технологии. Книга М. Праттона представляет собой широкое стимулирующее введение в эту область физики. Она также содержит обширную библиографию последних достижений в физике поверхности.

Книга посвящена изложению основных вопросов теории твердого тела. Большое внимание уделено физической стороне явлений, изложение ведется в очень наглядной форме.

Учебное пособие посвящено одной из наиболее сложных задач в разделе математической теории пластичности - неодномерной упруговязкопластической задаче. Сложность ее состоит в том, что граница между областью, которая перешла в пластическое состояние, и областью, деформирующейся упруго, заранее неизвестна, и ее нужно определять в ходе решения задачи. Уравнения в упругой пластической областях принадлежат к разным типам.

В учебно-методическом пособии рассмотрены основные математические модели динамики наносистем. Представлены методы математического описания динамики взаимодействующих частиц. Описаны модели кластерных систем. Обсуждаются модели транспортно-диффузионного переноса.

Нанохимия - быстро развивающаяся область науки, направленная на получение и изучение физико-химических свойств частиц вещества, имеющих размеры в несколько нанометров, и материалов на их основе. Подобные частицы обладают высокой реакционной способностью в широком интервале температур и размерной зависимостью свойств. Исследования в области нанохимии открывают перспективы для синтеза химических веществ и функциональных материалов с принципиально новыми и необычными свойствами. Настоящее пособие может рассматриваться как введение в область нанохимии и служить для студентов определенным указателем и справочным руководством в обширном мире наносистем, наноструктур и наноматериалов. Специальные разделы посвящены способам получения и свойствам наночастиц металлов и оксидов металлов, углерода, нанокомпозитам и искусственным метаматериалам. В пособии приведены четыре примера получения наноматериалов, которые могут быть использованы при постановке отдельных лабораторных работ.

Дан краткий обзор теории изучаемого явления, приведены методика выполнения экспериментов, порядок обработки полученных результатов, контрольные вопросы и список литературы.

В работе приведены основные положения квантовой теории электропроводности полупроводников и выпрямляющих свойств р-n-перехода. Описаны экспериментальные методы определения характерных параметров полупроводниковых диодов.

Дан краткий обзор основных понятий и соотношений зонной теории электропроводности твердых тел. Изложена методика измерений вольт-амперных характеристик образцов из полупроводниковых материалов, а также методика расчета значений ширины их запрещенной зоны.

Монография посвящена обзору исследований влияния эффектов электронного беспорядка на электрон-фононное взаимодействие в металлах, сверхпроводниках, полупроводниках, а также в различных низкоразмерных структурах. Актуальность поднятых в монографии вопросов определяется интенсивным развитием нанотехнологий, созданием новых наноструктурированных материалов и уникальных наноэлементов для электроники и фотоники. Упругое электронное рассеяние на границах наноструктур качественно меняет взаимодействие электронов с фононами, что, безусловно, должно учитываться при проектировании соответствующей элементной базы. Прикладная часть работы посвящена контролируемой модификации электронных процессов для оптимизации новых наносенсоров на основе электронного разогрева в сверхпроводниковых и полупроводниковых структурах.

Рассматривается теория магнитной цепи, состоящей из железного магнитопровода с двумя воздушными зазорами. Приведены описание лабораторной установки, результаты выполнения лабораторного опыта и их обсуждение.

Рассматриваются методы получения заряженного жидко-капельного аэрозоля путём электродиспергирования заряженных капель и струй заряженной свободной поверхностью жидкости, ориентированные на аналитические расчеты осцилляции конечных объемов жидкости и капиллярного волнового движения на цилиндрической маловязкой жидкости.

В настоящем пособии рассматривается обобщенная стохастическая модель электронного переноса в конденсированной среде, используемая для описания широкого круга диффузионно-опосредованных химических реакций. Предложены алгоритмы компьютерного моделирования динамики переноса электрона в рамках метода случайных траекторий. Сформулированные алгоритмы представляются наиболее перспективными в применении к многомодовым моделям, включающим целый набор координат реакции, и к системам с большим числом электронных и колебательных состояний. Особенности численного метода позволяют эффективно использовать его в среде параллельных вычислений.

Практикум подготовлен на кафедре общей физики физического факультета Воронежского государственного университета.

Настоящее учебное пособие ставит своей целью развить основные представления о современных подходах и методах механики с учетом разнообразных физических и химических взаимодействий между материальными объектами реальной действительности. В первой части пособия дается общее представление о тех областях знаний и практической деятельности, в которых имеют место какие-либо процессы или явления, характеризующиеся физическими или химическими превращениями и взаимодействиями между реальными объектами. Приводятся основные понятия и представления, свободное владение которыми требуется при математическом моделировании функционирования реальных объектов. Во второй части представлены задания и примеры их выполнения в рамках семинарских занятий, рассчитанных на 34 аудиторных часа.

Одним из мощных методов изучения электрических свойств керамических материалов является метод импеданской спектроскопии, который широко используется в исследовательских лабораториях во всем мире. В то же время отсутствует учебная литература, связывающая возможности данного метода и современные взгляды на природу диэлектрической релаксации в неоднородных материалах, тогда как эти знания необходимы современному специалисту в области материаловедения. Настоящая работа ставит целью устранить, хотя бы частично, возникшее противоречие.

Данное учебное пособие представляет собой введение в методы квазичастичного описания конденсированных сред. В частности, достаточно подробно рассмотрены квазичастицы - кванты коллективных возбуждений (поляритоны, плазмоны, магноны) в твердых телах, взаимодействующие с электромагнитным излучением. Изложены основные положения теории коллективных магнитных колебаний в спиновой подсистеме твердых тел. Пособие снабжено заданиями и контрольными вопросами для самостоятельной работы. Издано при финансовой поддержке НИР ЗН-1063.

Учебное пособие представляет собой систематизированное и доступное изложение курса физики твердого тела, содержащее основные элементы описания физических свойств твердых тел и процессов, происходящих в них.

В монографии обсуждены проблемы формирования различных уровней структурирования керамических материалов на основе фаз кислородно-октаэдрического типа (от нано- до микроуровня) и влияние элементов архитектуры керамических каркасов на электрофизические параметры пьезоэлектрических материалов, создаваемых на их основе. Рассмотрены проблемы синтеза пьезофаз методом твёрдофазных реакций, обсуждены преимущества и недостатки формирования фаз со структурой типа перовскита при низких температурах. Проанализированы известные технологии спекания керамики и способы, позволяющие варьировать

Монография посвящена сильно взаимодействующим электрон-фононным системам, в которых возникает большое количество принципиально новых эффектов. Особое внимание уделено таким явлениям, как спонтанное нарушение трансляционной симметрии системы и формирование фононного конденсата при образовании полярона сильной связи, распад фононного конденсата при фотодиссоциации такого полярона и его проявление в спектрах оптической проводимости и фотоэмиссионной спектроскопии. Проанализировано влияние пространственной дисперсии решеточной поляризуемости на движение полярона по кристаллу. Актуальность исследования сильно взаимодействующих электрон-фононных систем обусловлена необходимостью понимания экспериментально наблюдаемых свойств допированных сильнополярных диэлектриков, таких как купраты, демонстрирующие высокотемпературную сверхпроводимость.

Заключительный том трёхтомного словаря-справочника содержит свыше 1500 понятий и терминов, связанных с применениями и перспективными исследованиями сверхпроводников и сверхпроводимости. Все представленные в словаре термины расположены по алфавиту. Каждому термину посвящена отдельная статья, раскрывающая его смысловое научно-техническое и/или математическое содержание, область применения и связь с другими терминами, при этом все термины снабжены английскими эквивалентами. Кроме того, целый ряд статей посвящён родственным для сверхпроводимости вопросам из смежных тематик, в частности наноструктурам и нанотехнологиям.

На страницах журнала освещаются результаты научно-исследовательских работ, выполненных в вузах и НИИ, методические аспекты преподавания с учетом современных требований и форм обучения, дается информация о научных конференциях. Формируются специальные выпуски по тематическому признаку.

публикуются результаты исследований по биологическим, физико-математическим и техническим наукам. В разделе «Математика и компьютерные науки» публикуются результаты, полученные в области теоретической, прикладной математики, компьютерных наук. В разделе «Физика и технические науки» публикуются результаты исследований по физическим и техническим наукам, в том числе по общим вопросам физики, общим проблемам физического эксперимента, физике элементарных частиц, теории полей и др. В разделе «Естественные науки» публикуются результаты фундаментально-ориентированных исследований в области рационального природопользования и охраны природных ресурсов, многолетних исследований по физиологии развития человека, биоразнообразию Северного Кавказа, рассматриваются вопросы создания концептуальной модели онтогенеза и адаптации в условиях полимодальных воздействий среды, создания и реализации здравоцентристской парадигмы здоровья учащейся молодежи, экологические основы рационального освоения природных ресурсов. В разделе «Геоинформационные системы» публикуются данные, составляющие интеллектуальную географическую информационную систему, основанные на знаниях и обеспечивающие комплексную диагностику эколого-ресурсного потенциала территории, рассматриваются вопросы технологии автоматизированной географической диагностики территории и др

В пособии приведены основные положения физики жидких кристаллов. Рассмотрены история вопроса, классификация и основные свойства жидких кристаллов, приведены основные положения основных феноменологических и молекулярно-статистических моделей, применяемых для объяснения основных физических свойств жидких кристаллов.

Данный журнал является единственным, охватывающим все актуальные вопросы преподавания физики в вузе, и, как мы надеемся, он станет главным средством общения кафедр физики вузов стран СНГ. Главный редактор журнала − академик Российской академии наук, профессор МИФИ, научный руководитель Высшей школы им. Н.Г. Басова НИЯУ МИФИ О.Н. Крохин. Основные разделы журнала 1. Концептуальные и методические вопросы преподавания общего курса физики в вузе, техникуме, колледже. 2. Вопросы преподавания курса общей физики в технических университетах. 3. Современный лабораторный практикум по физике. 4. Демонстрационный лекционный эксперимент. 5. Информационные технологии в физическом образовании. 6. Вопросы преподавания общего курса физики в педвузах и специальных средних учебных заведениях. 7. Текущая практика маломасштабного физического эксперимента. 8. Связь общего курса физики с другими дисциплинами. 9. Интеграция Высшей школы и Российской Академии наук.

Начиная со второго номера 2007 г. «Доклады Академии наук высшей школы России» публикуют статьи о новых конкретных результатах законченных оригинальных и особенно имеющих приоритетный характер исследований в области естественных и технических наук, а также в области инноваций. В «Докладах АН ВШ РФ» не публикуются статьи описательного, обзорного, полемического, общественно-информационного и методического (если метод не является принципиально новым) характера, а также статьи, излагающие результаты промежуточных этапов исследований и не содержащие весомых научных выводов. «Доклады АН ВШ РФ» публикуют статьи членов АН ВШ РФ и МАН ВШ, членов-корреспондентов их отделений, а также научных работников академических и отраслевых институтов, профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов высших учебных заведений. Все рукописи рецензируются, по результатам рецензирования редколлегия принимает решение о целесообразности опубликования материалов. Для авторов публикация является бесплатной. Редакция журнала «Доклады АН ВШ РФ» просит авторов при подготовке статей строго соблюдать правила, приведенные в конце каждого номера

Тематика журнала включает в себя: Процессы горения и взрыва. Математическое моделирование физико-химических процессов. Кластеры, кластерные системы и материалы. Межфазные слои и процессы взаимодействия в них. Квантово-химические расчеты. Нелинейные кинетические явления. Наноэлектронные приборы и устройства. Журнал включен в Реферативный журнал и Базы данных ВИНИТИ РАН.

Публикуются оригинальные статьи, обзоры и краткие сообщения ученых ЮУрГУ, университетов и научно-исследовательских организаций России, посвященные актуальным вопросам математики, механики и физики.