Науково-дослідна лабораторія “Теоретичної та молекулярної фізики” (НДЛ-14).

Науковий керiвник i завідуючий Махлайчук Віктор Миколаєвич.

Визначні результати фундаментальних досліджень:

2006 року виконувались такі держбюджетні теми:

Дослідження рівноважних станів і явищ переносу у сильнозв’язаних та низьковимірних системах. Номер державної реєстрації роботи - 0106U001673. Керівник науково-дослідної роботи: Адамян Вадим Мовсесович, доктор фізико-математичних наук, професор, головний науковий співробітник.

Проведено дослідження електронної структури одностінкових вуглецевих нанотрубок. На основі розробленої простої універсальної версії методу потенціалів нульового радіусу отримані явні вирази для енергій зонних π-електронів та відповідних хвильових функцій. З використанням ціх результатів були описані внески в спектри фотоабсорбції, яких зумовлено прямими міжзонними переходами. Досліджено лінійний дихроїзм для кополяризованного та кроссполяризованного світла, що падає перпендикулярно трубці.

Знайдені спектри одновимірних екситонів великого радіусу в напівпровідникових нанотрубках та відповідні хвильові функції. Показано, що за певних умов енергія зв’язку парних екситонів стає більшою ширини забороненої зони, що веде до нестійкості одночастинкових збуджень у нанотрубках.

Поряд з уточненням теорії діелектричного екранування у трьохвимірних кулонівських системах розроблено відповідний варіант цієї теорії для одновимірних систем із застосуванням до нанотрубок. Зокрема отримані вирази для екранованих потенціалів точкових зарядів на стінках нанотрубок.

Розроблені супутні питання теорії операторів, зокрема теорія збурень у випадку потенціалів нульового радіусу.

Побудована сувора теорія флуктуаційного рівняння стану.

Розглянута природа крихкості склоподібних станів рідин, які мають розвинену сітку водневих зв’язків. Досліджено залежність крихкості станів від середнього числа водневих зв’язків, утворюваних молекулами з їхніми найближчими сусідами, та рівня його флуктуацій.

Отримана температурна залежність колективних складових коефіцієнта самодифузії молекул води у водних розчинах електролітів. Доведено повну узгодженість теоретичних передбачень з експериментальними даними.

Розглянута природа в’язкості нормальної та переохолодженої води. Показано, що кінематична в’язкість води є комбінацією аргоноподібної складової та експоненційного внеску, обумовленого водневими зв’язками.

Вивчена кластерна структура водноспиртових розчинів. Описано всі найважливіші характеристики кластерів та їх прояв у молекулярному розсіюванні світла.

Проаналізована роль відштовхувальної частини міжмолекулярного потенціалу в простих рідинах. Описано нетривіальні термодинамічні властивості рідин, які знаходяться під високим тиском.

Проведено теоретичне дослідження релєївського розсіювання світла суспензією анізотропних еліпсоідальних частинок у зсувному потоці.

Вивчені властивості суспензій, які обумовлені броунівським обертальним рухом частинок. Показано, що вплив зсувної течії має прояв у додаткових локальних максимумах частотних спектрів деполяризованого розсіювання.

Результати, отримані під час теоретичних досліджень квазіметалічних низьковимірних структур, зокрема вуглецевих нанотрубок, можуть бути використані при розробці реальних наноелементів. Застосування таких елементів у мікроелектроніці відкриває шлях до побудови принципово нових пристроїв з унікальними можливостями, зокрема квантових компьютерів, у яких перетворення інформації виконується паралельно в багатьох каналах.

Іншим об’єктом досліджень у рамках даної НДЛ є гетерогенні системи: композиційні матеріали, пористі об'єкти, глинисті суспензії, глобулярні макромолекули та мембрани, які широко використовуються в різноманітних технологічних процесах. Результати, отримані в цьому напрямі, можуть бути використані для керування властивостями згаданих систем способом змін температури, вологості й зовнішніх полів.

Практичне використання результатiв, що отримані під час досліджень систем із сильними водневими зв’язками, можливе при розробцi нових методiв в крiомедицинi, в хiмiчній та харчовiй промисловостi. Крiм того, новi вiдомостi про сильнов'язкi рiдини можуть бути використанi в техницi при розробцi мастил з новими властивостями.

Гетерогенні плазмові системи з суттєво кулонівською міжчастинковою взаємодією: електронні, структурні та кінетичні характеристики. Номер державної реєстрації роботи - 0106U001687. Керівник науково-дослідної роботи: Маломуж Микола Петрович, доктор фізико-математичних наук, провідний науковий співробітник.

Вперше було запропоновано статистичний підхід та детально розроблену на його основі статистичну модель квазінейтральних чарунок для ГПС. Одержані на її основі результати дозволили не тільки пояснити розбіжності між існуючими теоретичними моделями термоіонізації ГП, але й помітно просунутись у розумінні процесів міжфазного обміну зарядів у двофазних системах. Просторовий масштаб розподілу зарядів у газовій плазмі - дебаївська довжина - природнім чином узагальнено введенням просторового розміру чарунки електронейтральності ПКДФ: осередненої за ансамблем реалізацій системи просторової електронейтральної області, яка утримує в послідовні моменти часу індивідуальну макрочастинку КДФ. На основі чарунковоі моделі ПКДФ детально розбудовано ряд чисельних математичних моделей термічної іонізації гетерогенної плазми з макрочастинками.

Сучасні передові енерго- та ресурсозберігаючі технології потребують адекватних даних щодо властивостей гетерогенних систем у сфері температур та тисків, що характеризуються значною іонізацією компонентів, достатньою для встановлення квазінейтральності в об’ємі системи. Досить близько сюди примикають процеси іонного переносу в колоїдальних системах, гетерогенних електролітах, біотехнологічних агрегатах та інших системах, де визначальним є спряжений масо- та зарядообмін між частинками конденсованої фази, диспергованої в континуальному середовищі. На відміну від теорії класичних іонізованих систем: газової плазми та електролітів, яка є на даний момент детально розробленою, побудова теорії рівноважних властивостей та кінетики переносу заряду в гетерогенних системах з КДФ ще тільки розпочинається. Таким чином, з одного боку, нагальна необхідність створення адекватних уявлень про механізм процесів термоіонізації гетерогенних середовищ диктується запитами сучасних передових технологій, а з іншого - серйозними внутрішніми причиними – відсутністю самоузгоджених уявлень про властивості таких систем. Разом вони визначають актуальність теоретичних досліджень і їх експериментальної перевірки при моделюванні електронних властивостей ГПС.

Соціальне значення полягає у важливості розробок для вирішення екологічних проблем, пов’язаних із знешкодженням високотемпературних дисперсних викидів у атмосферу. Однак, на передній план виступає актуальність досліджень електрофізичних властивостей ГП, які безпосередньо визначають розвиток пріоритетних напрямів сучасних передових технологій , що базуються на взаємодії концентрованих потоків енергії та речовини (лазерна та плазмова обробка матеріалів у екологічному аспекті, МГД- та ЕГД-процеси, нові порошкові технології енергетичного та технологічного горіння, high technology одержання та модифікації властивостей фулеренів в умовах плазмового середовища).

Результати досліджень складають окремі глави таких спецкурсів для студентів спеціалізації "Теоретична фізика":

Спільно з Київським національним університетом іменіТ.Г. Шевченка виконувалась госпрозрахункова тема “Вода в екстремальних умовах”, науковий керівник М.П. Маломуж.

Наверх