Підсумовано найхарактерніші властивості напівдискретної нелінійної Шрьодінгерової (Schrodinger) системи з параметрами міжвузлового резонансного зв'язку керованими фоновими значеннями допоміжних полів. Показано, що система є інтегровною в сенсі Лакса (Lax) і, як наслідок, уможливлює побудову своїх солітонних розв'язків в межах належно параметризованої процедури одягання на основі перетворення Дарбу (Darboux). З іншого боку, інтегровність системи породжує нескінченну ієрархію локальних законів збереження, декотрі з яких знайдено явно із застосуванням узагальненого рекурсивного підходу. Система складається з двох основних динамічних підсистем та однієї супутньої (допоміжної) підсистеми і допускає Гамільтонове (Hamilton) формулювання, супроводжуване доволі нестандартною Пуассоновою (Poisson) структурою. Ненульовий фоновий рівень супутніх полів опосередковує появу додаткового типу міжвузлового резонансного зв'язку, внаслідок чого просторове впорядкування вузлів розміщення основних польових збуджень уособлює найпростішу драбинчасту стьожку трикутної гратки. Підлаштовуючи керівного фонового параметра, є можливість переключати динаміку системи між двома суттєво відмінними режимами, розділеними критичною точкою. Критичність динаміки системи відносно фонового параметра проявляється як опосередковано в межах допоміжної лінійної спектральної задачі, так і безпосередньо у поведінці самих нелінійних динамічних рівнянь. Фізичний підтекст критичности динаміки системи стає ясним після досить витонченої процедури канонізації основних польових змінних. Наразі існує два рівноправні варіанта стандартизації польових змінних досліджуваної нелінійної динамічної системи. Кожен з варіантів є реалізовним у формі двох нееквівалентних канонічних підсистем. Порушена симетрія між канонічними підсистемами є запорукою ефекту зміни природи збуджених станів за переходу через критичну точку. Отже, в докритичній області система зумовлює світлі збудження в обох підсистемах, тоді як в надкритичній області одна із підсистем перетворюється на підсистему з темними збудженнями.

В огляді висвітлено останні теоретичні дослідження впливу доменної структури сегнетоелектричної підкладки на провідність графенового каналу. Розглянуто аналітичний опис ефектів пам'яті гістерезисного типу у польовому транзисторі на основі графен-на-сегнетоелектрику, з урахуванням адсорбованих дипольних шарів на вільній поверхні графену і локалізованих станів на його інтерфейсах. Проаналізовано аспекти нещодавно розвинутої теорії провідності p-n переходів у графеновому каналі на сегнетоелектричній підкладці, які створені 180-градусною сегнетоелектричною доменною структурою, причому розглянуто випадки різних режимів струму, від балістичного до дифузійного. Обговорено вплив розмірних ефектів у таких системах та можливість використання результатів для вдосконалення характеристик польових транзисторів з графеновим каналом, комірок енергонезалежної сегнетоелектричної пам'яті з довільним доступом, сенсорів, а також для мініатюризації різних пристроїв функціональної наноелектроніки.

Запропоновано класифікацію хвильових бар'єрів у неоднорідній плазмі та ефектів їх подолання хвилями (просвітлення, пов'язане з нелінійною зміною властивостей бар'єра під дією падаючої хвилі, квазіпрозорість, пов'язана з перетворенням хвилі на вході до бар'єра та її відновленням у забар'єрній області, та інформаційна прозорість, пов'язана з перенесенням у забар'єрну область інформації про наявність у передбар'єрній області падаючої хвилі). Розглянуто відомі на сьогодні типи просвітлення, пов'язані з руйнуванням бар'єрів падаючими електромагнітними хвилями, з ефектами електромагнітно індукованої прозорості та з релятивістськими ефектами. Розглянуто основні типи квазіпрозорості плазмових хвильових бар'єрів, а саме квазіпрозорість, зумовлену хвилями Ван Кампена, квазіпрозорість, спричинену проходженням крізь бар'єри електронних пучків, а також квазіпрозорість, зумовлену поперечним магнітним полем. Обговорено механізми інформаційної прозорості плазмових бар'єрів, пов'язані з трансформацією хвиль, зумовлені генерацією вищих гармонік та спричинені явищем плазмового відлуння.

Індекс рубрикатора НБУВ: В379.222

Рубрики:

Дефекти напівпровідників

Шифр НБУВ: Ж26988/огл. Пошук видання у каталогах НБУВ 

Зазначено, що сучасні досягнення інформаційних технологій залежать від швидкісних і високоємнісних пристроїв енергонезалежної пам'яті. Нині інтенсивно досліджують різноманітні альтернативи сучасним пристроям пам'яті з метою одержання більш потужних і функціональних пристроїв. Розглянуто сучасний стан теоретичних досліджень ефектів пам'яті гетероструктур на базі полярно-активних наноплівок та їх застосувань: енергонезалежної пам'яті на основі сегнетоелектричних наноплівок, резистивних сегнетоелектричних діодів і польових транзисторів, пам'яті на масивах нанодоменів і провідних доменних стінках, резистивної пам'яті з довільним доступом, що базується на явищі перемикання опору наноплівок оксидів перехідних металів, і мемристорної пам'яті. Значну увагу приділено континуальній теорії зарядових, польових і гістерезисних характеристик гетероструктур на базі наноплівок мемристорів, іоніків і твердих електролітів, впливу розмірних ефектів на перемикання спонтанної поляризації в наногетероструктурах типу сегнетоелектрик - напівпровідник. Розглянуто основні механізми перемикання поляризації й опору в полярно-активних наноплівках: електричний, електроміграційний і деформаційний.

Зазначено, що понад п'ятнадцять років тривають активні експериментальні та теоретичні дослідження фазових переходів і критичної поведінки іонних плинів. Значною мірою вони були стимульовані суперечливими результатами експериментальних спостережень, що виявили три типи критичної поведінки в іонних плинах: класичну, ізингоподібну та проміжну (кросоверного типу). Використання методів аналітичної теорії ускладнювалося тим, що навіть для найпростішої моделі іонного плину - так званої обмеженої примітивної моделі (restricted primitive model - RPM) - розрахунок фазової діаграми та параметрів критичної точки газ - рідина є зовсім нетривіальною задачею. Не менш драматичною через визначальну роль далекодійних кулонівських взаємодій виявилася історія використання до таких систем методів комп'ютерного моделювання. Лише недавно доведено, що критична поведінка RPM належить до класу універсальності тривимірної моделі Ізинга із надзвичайно вузькою асимптотичною областю. Внаслідок цього у разі врахування короткодійних взаємодій у цій моделі важливу роль відіграють ефекти кросовера. З іншого боку, під час опису реальних іонних плинів необхідно враховувати ефекти асиметрії у зарядах і розмірах іонів, а також роль розчинника. Зроблено огляд основних результатів майже двадцятирічної історії досліджень фазової та критичної поведінки іонних систем із домінуючою кулонівською взаємодією.

Викладено фізичні основи спінтроніки - галузі науки на стику фізики та електроніки, яка вивчає шляхи керування спіновими станами електронів у твердотільних системах і пропонує методи розробки пристроїв на базі виявлених ефектів та явищ. Представлено погляд на історію розвитку цього напрямку. Зроблено огляд методів створення, маніпуляції та детектування спінової поляризації носіїв заряду в напівпровідниках, металах, магнітних і немагнітних об'єктах нанометрового масштабу. Описано шляхи електричного та магнітного керування спіновою поляризацією ансамблю носіїв заряду. Розглянуто механізми релаксації системи мобільних спінів. Викладено вимоги до параметрів матеріалів, які використовуються (будуть використовуватись) для розробки елементів і приладів спінтроніки. Зроблено аналіз та класифікацію магнітних матеріалів спінтроніки.

Індекс рубрикатора НБУВ: В379.2

Рубрики:

Фізика напівпровідників

Шифр НБУВ: Ж26988/огл. Пошук видання у каталогах НБУВ 

Зроблено стислий огляд сучасного стану щодо вивчення поведінки основних характеристик моделей поблизу точки фазового переходу другого роду. Наведено методи теоретичного опису їх критичної поведінки. Серед них - метод молекулярного поля, теорія Ландау, метод ренормалізаційної групи та ін. Розглянуто виклад аналітичного методу опису критичної поведінки 3D ізінгоподібної системи в зовнішньому полі, який є розвитком теорії фазових переходів, запропонованої І. Р. Юхновським із використанням методу колективних змінних. Узагальнення стосується вивчення впливу зовнішнього поля на поведінку таких фізичних характеристик, як параметр порядку, сприйнятливість, теплоємність тощо. В межах спрощеної моделі розраховано як значення критичних показників, так і критичні амплітуди низки фізичних величин. Запропоновано узагальнену форму запису скейлінгової форми вільної енергії системи поблизу точки фазового переходу. Одержано кросоверне рівняння стану, яке передбачає явну залежність параметра порядку від відносної температури та зовнішнього поля.

Наведено та проаналізовано результати сучасних теоретичних та експериментальних досліджень сегнетоелектричних наноматеріалів. Продемонстровано істотний вплив розмірних і поверхневих ефектів на полярні та діелектричні властивості просторово-обмежених сегнетоелектричних систем різноманітної природи, зокрема, сегнетоелектриків типу зміщення та порядок - непорядок, релаксорних і віртуальних сегнетоелектриків та антисегнетоелектриків. Показано, що у разі зменшення розмірів сегнетоелектричних об'єктів, наприклад, виготовлених у вигляді нанопорошків, нанокомпозитів або тонких плівок, є можливим як пригнічення, так і підсилення їх сегнетоелектричних властивостей, а також поява сегнетоелектричних властивостей у віртуальних сегнетоелектриках та антисегнетоелектриках. Продемонстровано, що флексоелектричний зв'язок між градієнтами поляризації та деформації призводить до виникнення якісно нових ефектів у сегнетоелектричних наносистемах.

Проаналізовано механізми розігріву та остигання електронного газу в наночастинках і плівкових структурах благородних металів (Cu, Ag, Au) під впливом їх опромінення фемтосекундними лазерними імпульсами "різної" інтенсивності: "докритичної", "критичної" та "закритичної". Розглянуто питання: вплив розміру та розмірності середовища на динамічні електронні процеси (розсіяння електронів на електронах, фононах, поверхні наночастинок); прояви особливих механізмів затухання когерентних електронних збуджень у наночастинках, пов'язаних із генерацією "дихальних" мод і беззіштовхувальним затуханням Ландау; роль поверхневих плазмонів у трансформації оптичних властивостей наночастинок та ефектах підсилення локального поля; гігантський нелінійний оптичний відгук композитів на основі наночастинок благородних металів; особливості прояву порога Ліндемана та кінетику плавлення плівкових структур під дією фемтосекундних імпульсів; "кулонівський вибух" наночастинок; грунтовні властивості нового фізичного об'єкта - "наноплазми"; природу генерації надвисоких (включаючи рентгенівський діапазон) гармонік у наноплазмі благородних металів та інші.

Зазначено, що успіхи фундаментальних досліджень вимушеного комбінаційного розсіяння (ВКР) світла в одномодових волокнах призвели не тільки до появи нового напряму лазерної фізики та залучення фотон-фононної взаємодії до підсилення оптичного випромінювання, але й поставили кілька проблем, що не вирішуються традиційними методами теорії електронного підсилення, тобто без урахування оптичної нелінійності процесу ВКР. Систематизований огляд теоретичних та експериментальних досягнень в області ВКР підсилення оптичного випромінювання надано з позицій теорії нелінійних оптичних процесів і з урахуванням досвіду фундаментальних досліджень в області комбінаційного розсіяння спектроскопії (КРС). Стислим вступним нарисом 80-літньої історії досліджень і розвитку методології КРС окреслено головні етапи створення ВКР підсилювачів (ВКРП). Розглянуто експериментальні передумови, загальну класифікацію та роль оптичних підсилювачів в освоюванні вікон прозорості кварцових волокон, а також головні проблеми використання ВКРП. Широкодоступне виведення головних співвідношень як напівкласичного, так і квантового підходів до ВКР у волокнах замінено більш поглибленим фізичним аналізом початкових наближень та їх наслідків, порівнянням механізмів утворення та властивостей фотон-фононної нелінійності нижчих порядків і порогових умов підсилення. Розглянуто методи забезпечення вимог нелінійної оптики до лазерних джерел випромінювання у блоках помпування ВКРП із застосуванням напівпровідникових лазерних діодів і волоконних лазерів, способи придушення шуму від флуктуацій інтенсивності, часткової когерентності та багатохвильове накачування підсилювачів.

Спектроскопічні методи моделювання ВКР підсилення розглянуто не тільки як доповнення до прямих обчислень на базі зв'язаних рівнянь, але як самостійні методи кількісної оцінки важливих параметрів оптичного підсилення. Викладено спрощений метод актуальної смуги та багатомодову декомпозицію спектра, яка дає практично точну апроксимацію профілю ВКР підсилення для низки поширених волокон. Наведено методику кількісного визначення умов повної прозорості волокна та смуги підсилення. Надано оцінку перспектив розвитку ВКРП.

Наведено історію Харківського фізико-технічного інституту. Розглянуто маловідомі факти становлення ядерної фізики в Україні. Викладено основні віхи створення та досягнення надсекретної Спецлабораторії N 1 та участі вчених Харкова в реалізації Атомного проекту СРСР.

Представлено комплексні експериментальні та теоретичні дослідження каталітичної реакції окиснення CO на металах платинової групи (Pt, Pd). Розроблено мікроскопічну модель і з'ясовано канал каталітичної реакції окиснення CO на поверхні Pt(111). Визначено області існування множинності стаціонарних станів (як гістерезисні ефекти в кінетичних залежностях) реакції окиснення монооксиду вуглецю на модельних паладійвмісних каталізаторах і визначено параметри, що описують динамічні особливості процесу. На підставі одержаних результатів створено каталізатори нового покоління для очистки газових викидів промисловості та автотранспорту.

Індекс рубрикатора НБУВ: В379.371.7

Рубрики:

П'єзоелектричні і сегнетоелектричні явища. Фізика п'єзоелектриків і сегнетоелектриків (фероелектриків)

Шифр НБУВ: Ж26988/огл. Пошук видання у каталогах НБУВ 

Надано огляд тенденцій та історичної канви розвитку фізики в Україні. Можливо, що додатки до цих лекцій з боку інших науковців, які цікавляться історією науки, зможуть суттєво збагатити представлений нижче матеріал. Цей матеріал компілятивний. Використано лише вторинні джерела, переважно з Інтернету.

Індекс рубрикатора НБУВ: В383.16 + В386.047.7

Рубрики:

Теорія гіганських резонансів

Проходження фотонів (гамма-квантів) крізь речовину

Шифр НБУВ: Ж26988/огл. Пошук видання у каталогах НБУВ 

Теоретичний та експериментальний прогрес сучасних методів квантової оптики дозволяє проводити досить глибинні фундаментальні дослідження основ квантової фізики. Некласичністю, у найширшому розумінні, називають такі статистичні та динамічні властивості квантових станів, які не мають пояснення в межах будь-якої класичної теорії. Прикладами є парадокс Ейнштейна - Подольського - Розена, субпуасонівська статистика фотовідліків, квадратурне стиснення тощо. Зроблено огляд сучасного стану теорії некласичних станів та основних експериментальних методів їх дослідження. Розглянуто застосування некласичності до проблеми передачі криптографічного ключа, яка є однією з критично-важливих задач у практиці забезпечення конфіденційного зв'язку.

Індекс рубрикатора НБУВ: В379.22

Рубрики:

Структура напівпровідників

Шифр НБУВ: Ж26988/огл. Пошук видання у каталогах НБУВ 

Зроблено огляд результатів теоретичних та експериментальних досліджень, а також останніх розробок в царині волоконних лазерів (ВЛ) неперервної дії, що побудовано на основі вимушеного комбінаційного розсіяння (ВКР) у одномодових волокнах (ОМВ). ВКР-лазери, зокрема неперервні генератори середньої потужності, є новим класом джерел лазерного випромінювання, а їх створення визнано одним із найбільш яскравих досягнень лазерної фізики останнього часу. Розглянуто обидва підходи теоретичного описання ВКР-підсилення в ОМВ, що характеризують сучасний рівень розвитку теорії і доповнюють один одного, - квантовий та напівкласичний. На базі цієї теорії описано методи кількісного аналізу коефіцієнта ВКР-підсилювання та порога лазерної генерації в оптичних волокнах (ОВ). Аналіз даних експериментальних досліджень ВКР-генерації та підсилювання світла в ОМВ дає достатньо повну інформацію про основні експериментальні методики спостереження, фізичні закономірності ВКР та особливості їх прояву в ОВ. Технологічний прогрес, що грунтується на останніх досягненнях волоконної оптики (високоефективній ВКР-генерації у волокні, створенні ВЛ із подвійною оболонкою та технології волоконних брегівських граток) є основою монолітної інтеграції ВКР-лазерів в ОМВ. Наведені результати останніх розробок волоконних ВКР-лазерів дозволяють скласти уявлення про схеми та методи побудови сучасних волоконних ВКР-лазерів неперервної дії та основні параметри, що досягаються у ході реалізації практичних пристроїв.

Окреслено головні напрямки розвитку ВКР-лазерів на найближчі роки. Викладений фактичний матеріал охоплює практично весь період розвитку волоконно-оптичних КР-лазерів - від фундаментальних досліджень щойно розроблених ОМВ на початку 1970-х років, і до сучасних розробок, описаних в літературі останнього часу.