Об ИФМК УНЦ РАН Информация для сотрудников Объявления
Контакты Новости Документы

Лаборатория теоретической физики

Основные научные интересы:

В лаборатории проводится комплексное исследование структур пониженной размерности, таких как отдельные полимерные молекулы (в том числе биополимеры), жидкие кристаллы, магнитные материалы и углеродные кластеры (фуллерены, углеродные нанотрубки). Эти исследования включают в себя разработку математических моделей и методик расчета динамики фазовых и конформационных переходов в сложных системах пониженной размерности и, в частности, изучение электронных процессов в сложных молекулах.

Основные научные достижения за 2009-2013гг.:

В области магнитных материалов:
Теоретически изучена одномерная нелинейная динамика доменной границы под действием внешнего постоянного магнитного поля в трехслойном ферромагнетике. С помощью методов теории возмущений найдены уравнения движения доменной границы при переходе из одного слоя в другой. Показано хорошее согласие аналитических и численных результатов для случая малых дефектов. Найдены зависимости минимальной скорости, необходимой доменной границе для перехода из одного слоя в другой, от параметров материала.
Екомасов Е.Г., Муртазин Р.Р., Назаров В.Н. // Физика металлов и металловедение. – 2014. – Т. 115, № 2. – С. 125–131.
Теоретически исследована динамика зародыша новой фазы, находящегося в недрах стабильной фазы антиферромагнетика орторомбической симметрии. Зародыш новой фазы моделируется в виде двух сильно взаимодействующих солитонов с одинаковыми топологическими зарядами (кинками).
Каюмов И.Р., Шиховцева Е.С., Назаров В.Н., Тимиров Ю.И., Басырова Е.Р. // Известия уфимского научного центра РАН. – 2014. – № 1. – С. 10–14.
Показано влияние внешних условий (температуры, магнитного поля) на образование и дальнейшую эволюцию нелинейных (солитонных) образований в форме зародышей новой фазы в ромбических антиферромагнетиках в области фазового перехода первого рода. Впервые описана динамика зародыша новой стабильной слабоферромагнитной фазы, находящегося в недрах метастабильной фазы в области фазового перехода первого рода. Определены условия локализации зародыша новой фазы в области «дефекта» магнитной анизотропии.
Назаров В.Н., Шафеев Р.Р., Шамсутдинов М.А., Ломакина И.Ю. // Физика твердого тела. – 2012. – Т. 54, вып. 2. – С. 282–287.
Разработан авторезонансный метод возбуждения бризера намагниченности в одноосном ферромагнетике магнитными полями переменной частоты и малой амплитуды. Показано влияние величины поля на растущее решение в материалах с различным фактором качества. Определены условия возбуждения нелинейных пульсационных колебаний доменной границы в режиме авторезонанса в ромбических антиферромагнетиках и условия управления ее нелинейной динамикой частотно-модулированными переменными полями небольшой амплитуды.
Nazarov V.N., Kalyakin L.A. and Shamsutdinov М.А. Autoresonance // Solid State Phenomena. – 2011. – V. 168–169. – P. 81–84.
В области полимеров и биополимеров:
На основе простой модели солитоноподобных конформационных переключений в двухкомпонентных бистабильных полимерных молекулах с неэквивалентными по энергии устойчивыми состояниями представлена зависимость динамики конформационных переключений от параметров нелинейного продольного возбуждения. Показано, что продольное возбуждение при определенных условиях может играть роль ловушки для конформационного солитона и, как следствие, определять динамику конформационного переключения.
Shikhovtseva E.S. and Nazarov V.N. // Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical. – 2013. – V. 46, N 22. – P. 225202 (13pp).
В области фуллеренов и их производных:
Предложен метод расчета плотности мод плазменных возбуждений в молекулах фуллеренов, позволяющий, по сравнению с предлагавшимися ранее моделями, более точно описывать особенности спектров. Это дает возможность рассматривать фуллереновые молекулы с произвольной симметрией и произвольными заместителями. Сравнительный анализ экспериментальных кривых резонансного захвата электронов и результатов численного моделирования показал совпадение максимумов и диапазона образования отрицательных ионов.
Ахметьянов Р.Ф., Шиховцева Е.С., Ломакин Г.С. // Физика твердого тела. – 2009. – Т. 51, № 12. – С. 2404–2406.
В области жидких кристаллов:
На основе нелинейного уравнения для смещения роллов развит новый подход к количественному описанию структурных дефектов в закрученных нематических жидких кристаллах с учетом нелинейных потерь энергии и многоуровневости устойчивых состояний при образовании дефектов. В результате произведенного сравнительного анализа теоретических результатов и экспериментальных данных по динамике дефектов в жидких кристаллах построена модель эволюции дефектов с учетом нелинейных потерь энергии в среде.
Скалдин О.А., Делев В.А., Шиховцева Е.С. // Письма в ЖЭТФ. – 2013. – Т. 97, вып. 2. – С. 98–103.
Предложенная в лаборатории методика описания нелинейных возбуждений в квазиодномерных цепочках произвольной природы (прежде всего, полимеров и биополимеров), основанная на решении возмущенного уравнения sin-Гордона, применена для описания пространственно-временной анизотропии в характере движения дислокаций с диссоциированным ядром в электроконвективной твист-структуре нематического жидкого кристалла.
Скалдин О.А., Делев В.А., Шиховцева Е.С., Лебедев Ю.А., Батыршин Э.С. // Письма В ЖЭТФ. 2014. - Т.100. вып. 3. С.181-185.

Состав лаборатории:

Гареева Зухра Владимировна

зав. лаб., д.ф.-м.н.
тел.: +7(347)292-14-17
E-mail: gzv@anrb.ru

Шиховцева Елена Сергеевна

и.о. с.н.с., проф. д.ф.-м.н.
E-mail: elshik@anrb.ru

Назаров Владимир Николаевич

с.н.с., к.ф.-м.н.
E-mail: nazarovvn@yahoo.com

Каюмов Ильдар Раилович

н.с., к.ф.-м.н.
E-mail: kayumovir@mail.ru

Ахметьянов Роберт Фанилович

м.н.с.,
E-mail: robertu@mail.ru


Основные публикации:

    2017

  1. A. I. Popov, Z. V. Gareeva, A. K. Zvezdin, T. T. Gareev, A. S. Sergeev & A. P. Pyatakov, Origin of domain wall induced magnetoelectricity in rare-earth iron garnet single crystals and films, Ferroelectrics, 2017, Vol. 509, 32–39. DOI: 10.1080/00150193.2017.1292111

    2016

  1. Ekomasov E., Murtazin R., Bogomazova O., Nazarov V. Excitation and dynamics of domain walls in three-layer ferromagnetic structure with different parameters of the magnetic anisotropy and exchange // Materials Science Forum, 2016, V. 845, P. 195–198.
  2. Shikhovtseva E.S., Nazarov V.N. Non-linear longitudinal compression effect on dynamics of the transcription bubble in DNA // Biophysical Chemistry, 2016, V. 214–215, P. 47–53. DOI: 10.1016/j.bpc.2016.05.005
  3. Каюмов И.Р., Шиховцева Е.С., Назаров В.Н. Динамика 360-градусных доменных стенок в слабых ферромагнетиках в режиме авторезонанса // Письма о материалах, 2016, №6 (3), С. 173-178. DOI: 10.22226/2410-3535-2016-3-173-178
  4. Назаров В.Н., Екомасов Е.Г. Связанная динамика 180-градусных доменных стенок одинаковой полярности в двухосных ферромагнетиках // Письма о материалах, 2016, Т. 6, № 4, С. 257–261. DOI: 10.222262410-3535-2016-4-257-261
  5. Ахметьянов Р.Ф., Шиховцева Е.С. Разложение степенного потенциала на основе обобщенной формулы Гейне // Известия Уфимского научного центра РАН, 2016, № 1, С. 24-31.

    2015

  1. Скалдин О.А., Делев В.А., Шаховцева Е.С., Лебедев Ю.А., Батыршин Э.С. Бризероподобные дефекты и их динамика в одномерной ролловой структуре закрученных нематиков // ЖЭТФ, 2015, Т. 148, вып. 6(12), С. 1232–1247. DOI: 10.1134/S1063776115120158
  2. Гумеров А.М., Екомасов Е.Г., Муртазин Р.Р., Назаров В.Н. Трансформация солитонов уравнения синус-Гордона в моделях с переменными коэффициентами и затуханием // Журнал вычислительной математики и математической физики, 2015, Т. 55, № 4, С. 93–102. DOI: 10.7868/S0044466915040031
  3. Ekomasov E.G., Murtazin R.R., Nazarov V.N. Excitation of magnetic inhomogeneities in three-layer ferromagnetic structure with different parameters of the magnetic anisotropy and exchange // Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2015, V. 385, P. 217–221. >DOI: 10.1016/j.jmmm.2015.03.019
    2014
  1. Скалдин О.А., Делев В.А., Шиховцева Е.С., Лебедев Ю.А., Батыршин Э.С. Анизотропия осцилляционной динамики бризера на ловушке в электроконвективной твист-структуре нематика // Письма в ЖЭТФ. – 2014. – Т. 100, вып. 3. – С. 181–185.
  2. Тимиров Ю.И., Скалдин О.А., Басырова Е.Р., Каюмов И.Р. Эффект локального вращения молекул в каплях нематохолестерика, индуцированный электрическим полем // Письма в ЖТФ. – 2014. – Т. 40, вып. 13. – С. 81-87.
  3. Екомасов Е.Г., Муртазин Р.Р., Назаров В.Н. Одномерная динамика доменных границ в трехслойной ферромагнитной структуре с различными параметрами магнитной анизотропии и обмена // Физика металлов и металловедение. – 2014. – Т. 115, № 2. – С. 125–131.
  4. Каюмов И.Р., Шиховцева Е.С., Назаров В.Н., Тимиров Ю.И., Басырова Е.Р. Динамика зародыша новой фазы в области фазового перехода I рода в антиферромагнетиках // Известия уфимского научного центра РАН. – 2014. – № 1. – С. 10–14.
  5. Шиховцева Е.С., Миколайчук А.Н., Миколайчук О.В. Расчет констант взаимодействия для халькогенидов меди и серебра на основе модели двухкомпонентной трехатомной линейной цепочки // Известия уфимского научного центра РАН. – 2014. – №. 4. – С. 50-55.

    2013

  1. Скалдин О.А., Делев В.А., Шиховцева Е.С. Асимметрия временной динамики бризеров в электроконвективной твист-структуре нематика // Письма в ЖЭТФ. – 2013. – Т. 97, вып. 2. – С. 98–103.
  2. Shikhovtseva E.S. and Nazarov V.N. Dynamics of conformational switchings of bistable quasi-one-dimensional macromolecules with nonlinear longitudinal stretching present // Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical. – 2013. – V. 46, N 22. – P. 225202 (13pp).
  3. Асфандиаров Н.Л., Пшеничнюк С.А., Фалько В.С., Ломакин Г.С. Спектрометр проходящих электронов с трохоидальным монохроматором // Приборы и техника эксперимента. – 2013. – № 1. – С. 86–89.
  4. Назаров В.Н., Шафеев Р.Р. Влияние внешнего магнитного поля на динамику зародыша новой фазы вблизи фазового перехода I рода в магнетиках при наличии дефектов // Известия РАН. Серия физическая. – 2013. – Т. 77, № 10. – С. 1419–1421.
  5. Тимиров Ю.И., Скалдин О.А., Гареева Е.Р., Каюмов И.Р. Особенности перехода Фредерикса в каплях нематохолестерика: влияние границы ЖК-изотропная фаза // Письма в Журнал Технической Физики. – 2013. – Т.39, вып. 24. – С. 38–44.

    2012

  1. Назаров В.Н., Шафеев Р.Р., Шамсутдинов М.А., Ломакина И.Ю. Влияние одномерных «дефектов» на динамику зародыша новой фазы вблизи фазового перехода I рода в магнетиках // Физика твердого тела. – 2012. – Т. 54, вып. 2. – С. 282–287.
  2. Шиховцева Е.С., Миколайчук А.Н., Миколайчук О.В Модель двухкомпонентной трехатомной линейной цепочки: для расчета констант взаимодействия халькогенидов меди и серебра. // Математическое моделирование. – 2012. – Т. 24, вып. 7. – С. 3–12.

История лаборатории

Лаборатория теоретической физики была создана в 1986 г. на базе сектора статистической физики под руководством к.ф.-м.н. (с 1990 г. – д.ф.-м.н.) О.А. Пономарева.

Основные результаты за 2002-2008 гг.:

  • разработана математическая модель и методика расчета динамики фазовых переходов в квазиодномерных системах со сложным строением элементарной ячейки; предложенная методика является довольно универсальной и позволяет исследовать динамику фазовых переходов в полимерах с бистабильными боковыми группами (например, в полиариленфталидах и полиариленсульфофталидах), в биополимерах (прежде всего в молекуле ДНК), в ферромагнетиках и т.д.;
  • получен полный набор конформационных переходов для квазиодномерных бистабильных цепочек со сложной внутренней структурой, обусловленных односолитонными и двухсолитонными режимами переключения;
    установлен вклад инерционности перехода от одного значения коэффициента диссипации к другому около точек конформационного равновесия при учете влияния нелинейного трения на перестройку электронной структуры мономерного звена;
  • показано, что динамика конформационных переключений в макромолекулах определяется не только разностью энергий устойчивых конформационных состояний, потерями энергии при конформационных переходах, но и степенью инерционности перестройки электронной структуры мономера в состояниях, близких к устойчивым конформациям;
  • построена модель коллективных колебаний в молекулах фуллеренов, которая применима к молекулам несферичной формы и с неравномерным распределением электронной плотности по поверхности молекулы;
    получены теоретические зависимости плотности колебательных мод плазменных колебаний от энергии для ряда высших фуллеренов с существенным отклонением формы молекулы от сферической;
  • на примере молекулы фуллерена С78, имеющей 5 возможных изомеров показаны возможности модели по идентификации изомеров в силу того, что предлагаемая модель чувствительна к структуре изомера - для различных изомеров высших фуллеренов она дает различные функции распределения колебательных мод.
    получена система уравнений, определяющая зависимость скорости межфазных стенок от расстояния между ними с учетом диссипации в процессе зародышеобразования в ромбическом антиферромагнетике вблизи точки спин-переориентационного фазового перехода первого рода;
  • показано существование критического значения параметра затухания, зависящего от энергии возмущения, меньше которого имеет место рост зародыша домена стабильной фазы;
  • показано, что при начальных амплитудах, меньших амплитуды критического зародыша перемагничивания, имеют место нелинейные колебания сильно взаимодействующих ДС, которые при наличии диссипации являются затухающими с изменяющейся со временем частотой;
  • установлено, что при начальных амплитудах, больших амплитуды критического зародыша, имеет место распад зародыша перемагничивания и образование уединенного домена;
  • построена простая модель солитоноподобных конформационных переключений в двухкомпонентных бистабильных полимерных молекулах с неэквивалентными по энергии устойчивыми состояниями. Рассмотрена зависимость динамики конформационных переключений от параметров нелинейного продольного возбуждения (степень сжатия или растяжения, скорость распространения вдоль молекулярной цепи). Показано, что продольное возбуждение при определенных условиях может играть роль ловушки для конформационного переключения;
  • получена точная замкнутая самосогласованная система уравнений для описания углеродных нанотрубок, учитывающая электронную и колебательную подсистемы в коллективных переменных. В отличие от обычно применяемых теоретических подходов для расчета нанотрубок в виде графитовой плоскости, предложенный метод позволяет описывать свойства нанотрубок, связанные с кривизной и замкнутостью их поверхности. Для однослойных углеродных нанотрубок были получены частотные и температурные зависимости энергетических спектров электронов. Данные зависимости качественно согласуются с экспериментальными данными при низких температурах.
© 2009 - 2017 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики молекул и кристаллов Уфимского научного центра Российской академии наук
Яндекс.Метрика