Істотно поліпшено експериментальну методику, вперше запропоновану Ю. С. Ведулою, для вивчення розподілів адсорбату при вивченні поверхневої дифузії. В основу методики покладено вимірювання локальних значень контактної різниці потенціалів діодним методом (реєструються вольт-амперні характеристики в режимі затримуючого потенціалу). Поверхня зондується вузьким пучком термоелектронів з енергією біля 1 еВ, що практично виключає ефекти руйнування електронами. Електронний промінь сканує поверхню в результаті програмованої зміни напрямку магнітного поля. Автоматизована система забезпечує дискретність кроку сканування 0,13 мкм і просторову роздільну здатність близько 1 мкм. Контактна різниця потенціалів реєструється з чутливістю близько 0,0001 еВ , що дозволяє визначати покриття адсорбату з точністю 0,001 - 0,01 моношару.

Одержано аналітичні вирази для коефіцієнтів хімічної і стрибкової дифузії, а також для дифузії "мічених" атомів для випадку сильного відштовхування найближчих сусідніх адатомів, коли їх концентрація близька до половини моношару. Використовуючи важливу властивість саме такої системи, яка полягає в тому, що внесок у потік частинок дають тільки сильно скорельовані стрибки адатомів, ми змогли описати явища переносу в рамках кінетики майже ідеального газу дефектів. Пояснено природу глибокого мінімуму в концентраційній залежності коефіцієнта стрибкової дифузії, а також різні значення коефіцієнтів стрибкової дифузії і дифузії "мічених" атомів, які спостерігаються для покриттів більших, ніж половина моношару. Висновки нашої теорії порівнюються з результатами моделювання методом Монте-Карло на комп'ютері Cray T3E (LC672-128), причому алгоритм забезпечував повністю паралельний режим його роботи. Обидва підходи дають близькі результати, які істотно відрізняються від одержаних з використанням теорії, що нехтує кореляцією стрибків адатомів.

Одержано аналітичні вирази для коефіцієнтів хімічної і стрибкової дифузії, а також для дифузії "мічених" атомів у випадку, коли має місце сильне відштовхування найближчих сусідніх адатомів, а їх концентрація близька до половини моношару. Використовуючи важливу властивість саме такої системи, коли вклад в потік частинок дають тільки сильно скорельовані стрибки адатомів, ми змогли описати явища масопереносу в рамках кінетики розрідженого газу дефектів. Дано пояснення природи глибокого мінімуму в концентраційній залежності коефіцієнта стрибкової дифузії і дифузії "мічених" атомів, яка має місце при покриттях більших, ніж половина моношару. Досліджено вклад димірних конфігурацій в явища переносу адатомів. Димірний процес домінує при високих концентраціях адатомів. Теорія порівнюється з результатами моделювання методом Монте-Карло на комп'ютері Cray T3E (LC672-128), робота якого в повністю паралельному режимі забезпечувалась відповідним алгоритмом. Обидва підходи дають близькі результати, які в той же час істотно відрізняються від одержаних з використанням існуючої теорії, яка нехтує кореляцію стрибків адатомів.

Напруження мають тензорну природу, так що апріорно всі компоненти тензора напружень можуть відігравати роль у включених дифузійних процесах. Вплив напружень на дифузію є результатом трьох джерел: 1)вони змінюють атомну рухливість через вплив напружень (тиску та дотичних напружень) на концентрацію точкових дефектів і на частоту скачка; 2) вони вводять в потік дрейфовий член, пропорційний градієнту напруження; 3) вони модифікують граничні умови. Напруження можуть бути генеровані дифузійним процесом безпосередньо, через розмірний ефект. Через нелокальну форму поля напружень результатом буде у загальному випадку нелокальний закон, а звідси - порушення закону Фіка. Анізотропія пружності може викликати анізотропну дифузію в кубічних кристалах.

Запропоновано узагальнення підходу Фоккера-Планка до опису дифузії на двомірний випадок. Вираз для коефіцієнта дифузії у "закріпленому" періодичному потенціалі модифіковано з врахуванням крутості бар'єру, а також його висоти. На відміну від одномірного випадку, ніякого строгого аналітичного розв'язку рівняння Фоккера-Планка в двомірному випадку немає. Запропоновано апроксимацію больцманівського типу для потоків в сідловій площині. Чисельний розв'язок показав, що така апроксимація має силу.

Із використанням класичної процедури виведення кінетичних рівнянь броунівського руху одержано дробові кінетичні рівняння для руху Леві, тобто дробове симетричне рівняння Ейнштейна - Смолуховського для щільності розподілу в координатному просторі та дробове симетричне рівняння Фокера - Планка для щільності розподілу у фазовому просторі. Перше рівняння містить симетричну просторову дробову похідну та описує процес супердифузії, тоді як друге рівняння містить симетричну дробову похідну від швидкості та описує релаксацію за швидкістю та координатою. Як приклад одержано розв'язок обох рівнянь у випадку відсутності зовнішнього поля й часи релаксації за швидкістю та координатою, а також визначено критерії переходу від опису у фазовому просторі до опису в реальному просторі.

В рамках варіаційного принципу показано, що для досягнення термодинамічної рівноваги двокомпонентна система "вибирає" шлях реакційної дифузії з найвищою швидкістю зміни потенціалу Гіббса.

Дано історичний нарис, що відображає основні досягнення в галузі реакційної дифузії та шляхи її подальшого розвитку.

Досліджено нанокристалічну дифузійну систему Cr/Al. Тонкі плівки Cr наносились методом осадження із парової фази на алюмінієву (25 мкм) підкладку в камері високого вакууму. Використовувались MCBI та електронна оже-мікроскопія. До відпалу має місце ефект конденсаційно-стимульованої дифузії. При температурах 723 та 823 К визначено коефіцієнти об'ємної та зернограничної дифузії. Згідно з розрахунками після відпалу дифузія протікає головним чином вздовж меж зерен.

Представлено чисельний підхід, здатний описати дифузійні процеси в бінарних дифузійних зчленуваннях, а саме: переміщення фазових меж та еволюцію концентраційних профілів. Моделювання дифузійних процесів може бути виконано, якщо граничні концентрації і коефіцієнти дифузії всередині всіх фаз відомі. Цей підхід застосовано для уточнення коефіцієнтів дифузії азоту та вуглецю в деяких бінарних нітридах і карбідах перехідних металів підгонкою розрахованих положень меж фаз або концентраційних профілів до отриманих експериментально.

In the frames of a diffusion model modified by mechanical and deformation effects, a method of impurity stationary profile is proposed. The presence of stressed layers in heterosystems is shown to result in the redistribution of impurities. In particular, impurities are stored in the stressed layers of a heterostructure, which consequently leads to a decrease in the concentration of impurities in the non-deformed part of a crystal. In stressed layers with tension deformation, the impurity concentration is reduced, but it increases in the non-deformed part of a heterostructure.

На основі статистичної фізики висвітлено явища, які зумовлюють дифузію атомів кристалічних тіл, визначено частоту стрибків атомів у різних механізмах дифузії. Наведено основні закони дифузії, а також зроблено огляд методів спостереження даного явища та розглянуто ефект Кіркендолла.

Запропоновано модифіковану формулу для коефіцієнта дифузії в замороженому періодичному полі, яка враховує не тільки висоту, а й крутизну бар'єра. Формулу отримано в рамках підходу Фоккера - Планка в результаті усереднення мікроскопічного розподілу густини ймовірностей та перевірено методом броунівської динаміки. Також показано, що стандартні теорії дифузії дають завищені частоти стрибків.

В образцах, вырезанных из монокристалла кремния, плавленого кварца, полиметилметакрилата, исследован эффект фотоупругости, индуцированный градиентом температуры. Использование поляризационной модуляции позволило провести исследования при малых градиентах температуры и получить достоверные данные о распределении наведенной анизотропии вдоль теплового потока.

Запропоновано методику кількісного опису взаємозв'язаних електромагнітних, теплових, дифузійних і механічних процесів у твердих тілах з газовою домішкою при дії зовнішнього теплового інфрачервоного випромінювання. Досліджено вплив енергетичних і спектральних характеристик зовнішнього випромінювання на параметри розглядуваних процесів, зокрема, на зміну концентрації домішки.

Прослідковано еволюцію в термодинамічній побудові моделей механіки матеріалів. За основний параметр, щодо вигляду якого розрізняються моделі, вибрано сукупність термодинамічних впорядкованих пар. Стверджується, що еволюції моделей відбувалася від класичної моделі пружного тіла до моделі дифузійно пружного тіла Підстригача й далі до моделі багатофазних сумішей Бедфорда - Драмхеллера.

Розвинуто метод власних фукцій для некласичних осесиметричних задач дифузії тепла та речовини з узагальненими гранично-контактними умовами в багатошарових тілах канонічної форми. На основі запропонованого скалярного добутку некласичного вигляду побудовано у формі розкладів у ряді за власними функціями розв'язки вказаних задач, а також розв'язок задачі про визначення напружено-деформованого стану, який спричинений процесами дифузійного типу в багатошарових тілах із прошарками.

Запропоновано варіаційну постановку динамічних задач для анізотропного неоднорідного деформівного середовища з урахуванням процесів термодифузії. Зауважено, що названі процеси взаємопов'язані, а швидкості поширення збурень є скінченними. Розглянуто метод узагальнених координат.

У рамках континуально-термодинамiчного пiдходу узагальнено рiвняння Гiббса та отримано вихiднi спiввiдношення локально-градiєнтної механотермодифузiї. Сформульовано залежностi мiж термодинамiчними потоками й силами у виглядi функцiоналiв. Знайдено такi функцiї впливу, якi зумовлюють розширення фазового простору визначення термодинамiчних потенцiалiв градiєнтами iнтенсивних параметрiв рiвноважного стану системи. Показано, що такi функцiї впливу пов'язанi з незатухаючою пам'яттю тiла про дiю у початковий момент часу.

Розглянуто механізми хемостимульованої дифузії (ХСД) та проаналізовано основні причини виникнення цього явища. Знайдено вираз для коефіцієнтів ХСД у кожному випадку та отримано добре узгодження їх значень з експериментальними.