Отделение теоретической физики им.И.Е.Тамма Об Отделении
сотрудники
научные отчеты структура
исследования
семинары, события

отчет о научной деятельности в 2000г.
Сектор теории сверхпроводимости (заведующий - Е.Г.Максимов)

В секторе работают девять сотрудников, среди них пять докторов наук и четыре кандидата наук.
Также в секторе проходил обучение один аспирант МФТИ и один студент.
Опубликовано или послано в печать 11 научных работ,
принято участие в 5 международных конференциях, сделано 5 докладов.
 

Тематика исследований в 2000 г.:
динамика решетки,
водород при сильных сжатиях,
электрон-фононное взаимодействие в нормальных металлах и сверхпроводниках,
электромагнитные функции отклика,
магнитооптические спектры слоистых структур,
микроскопическая теория эффектов сбоя фазы в двумерных металлах,
теория кулоновской блокады в туннельных контактах,
микроскопическая теория полимерных сеток.
 

Основные научные результаты, полученные в 2000 г.:
  1. В опубликованном в октябрьском номере УФН обзоре "Проблемы высокотемпературной сверхпроводимости. Современное состояние" представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований, касающихся высокотемпературных сверхпроводников, в том числе купратных соединений. Дан критический анализ современных представлений, который позволяет утверждать, что свойства сверхпроводящих купратов в нормальном состоянии мало отличаются от свойств “обычных” металлов. Показано, что эксперименты демонстрируют наличие сильных релаксационных процессов при низких энергиях. На основе первопринципных расчетов оптических спектров и электрон–фононного взаимодействия (ЭФВ) сделан вывод о возможности обьяснить с помощью ЭФВ многие особенности релаксационных процессов в ВТСП – системах, включая высокую критическую температуру. Однако одного ЭФВ – механизма не достаточно для описания многих свойств сверхпроводящего состояния, в том числе наличия анизотропного d-спаривания. Подробно обсуждается различные модели, позволяющие описать свойства сверхпроводящего состояния ВТСП – материалов. (Е.Г.Максимов)

  2. Были продолжены исследования вершинных поправок в формуле Кубо для проводимости в системах с электрон–фононным взаимодействием. В нормальном состоянии простейшее приближение для вершинной функции, как хорошо известно, к замене в поляризационном операторе собственно–энергетических частей одночастичной функции Грина на т.н. транспортные собственно–энергетические части, определяемые теми же самыми выражениями, но с заменой функции Элиашберга на транспортную спектральную плотность ЭФВ. В сверхпроводящем состоянии вершинные поправки до сих пор вычислялись лишь в приближении БКШ. Разработан алгоритм их расчета в сверхпроводниках с ЭФВ. Получены выражения для вершинных поправок, сводящиеся при переходе в нормальное состояние к обсуждавшимся выше. Детальный анализ этой проблемы продолжается. (Е.Г.Максимов)

  3. Были проведены расчеты динамических модулей одноатомных фаз металлического водорода в интервале давлений от 0 до 4000 ГПа. Показано, что все эти фазы динамически неустойчивы до давлений порядка 1800 ГПа. Для ГЦК фазы при давлении 2000 ГПа были расчитаны фононные частоты, матричные элементы ЭФВ и спектральная плотность ЭФВ (функция Элиашберга). С помощью полученных результатов были вычислены константы ЭФВ(lambda) и критическая температура сверхпроводящего перехода Tc. Показано, что эти величины аномально велики по сравнению со всеми остальными металлами: lambda~7 , Tc=600K. Основная причина этого явления это малость фононных частот поперечных фононов omega t2~0.1ev по сравнению с плазменной частотой протонов omega pl~1ev и частотой продольных фононнов omega l~0.6-0.7ev, которая и приводит к большим значениям lambda. С другой стороны, omega t2 не так уж мала по абсолютной величине, чтобы в качестве предэкспоненты в формуле для Tc привести к значениям Tc~600K. Результаты работы доложены Е.Г.Максимовым и Д.Ю.Саврасовым на международной конференции (Psi k - 2000) в Германии в августе 2000 г.

  4. Было выполнено исследование слоистых магнитных структур с предельно высокими магнито-оптическими характеристиками. С этой целью были аналитически и численно исследованы спектральные характеристики слоистых структур "магнитный полупроводник"-"металл". Показано, что при специальном выборе параметров такие структуры могут обладать очень сильный магнито-оптическим откликом, а также высокой селективностью отражения и пропускания по отношению к направлению круговой поляризации световой волны. По результатам работы опубликована статья в журнале Phys.Rev.B, Rapid Commun. (Ю.А.Успенский)

  5. Проанализирована возможная природа магнето-оптического вращения Керра на 90 град., экспериметально обнаруженного ранее в соединении CeSb. Строго показано, что данный эффект не может иметь объемного характера и, скорее всего, вызван наличием оксидного слоя на поверхности CeSb. Работа доложена Ю.А.Успенским на мартовской конференции Американского физического общества.

  6. Продолженa работa по проектированию оптических систем, работающих в области вакуумного ультрафиолета при длинах волн 35-50 нм. Разработанная оптика была использована при рефлектометрическом исследовании оптических констант ряда материалов, выполненного с помощью мягкого рентгеновского лазера. Были определены оптические константы нескольких материалов, толщина и другие параметры оксидных или загрязненых слоев на их поверхности. По результатам исследований Ю.А.Успенским опубликованы две научные статьи.

  7. О.В.Ивановым и Н.Ф.Ефремовым предложен расширенный kp-метод построения базиса для представления волновых функций в периодическом потенциале, предназначенный, в первую очередь, для расчета физических свойств кристаллов. Проблема состоит в том, что в большинстве случаев расчеты требуется проводить в очень большим числе k-точек. При этом для близких k-точек расчеты приходится проводить независимо. В стандартных итеративных методах решения уравнения Шредингера (УШ) такая процедура крайне трудоемка. Мы предлагаем схему построения расширенного kp-базиса из собственных функций УШ, взятых в нескольких выбранных k-точках (назовем их опорными точками). Опорные точки выбираются равномерно по зоне Бриллюэна. Существенным моментом предлагаемой схемы является ортогонализация базисного набора при помощи метода SVD (Singular Value Decomposition). С увеличением количества опорных точек наблюдается быстрое насыщение базиса – при добавлении новой опорной точки ее собственные функции УШ почти полностью раскладываются по уже ранее набранному базису. Этот факт обеспечивает высокую эффективность предложенного метода. Для кристалла H с 8 атомами в элементарной ячейки оказалось достаточно 12 базисных функций на электронное состояние для достижения машинной точности. Численное решение УШ проводилось путем представления гамильтониана и волновых функций в базисе вейвлетов. По результатам работы готовится публикация для журнала Solid State Communications.

  8. Разработана статистическая теория дислокационных петель в кристаллах и проведены расчеты упругих модулей в неупорядоченных твердых телах.

    Метод реплик использован для микроскопического вычисления статического и динамического отклика полимерных сетей. Полученные теоретические результаты подтверждены экспериментами по рассеянию, выполненными в Японии.

    Чтобы учесть топологические взаимодействия в полимерных сетях предложена новая теоретическая "Slip-Tube" модель. Решение этой модели показало, что вытекающие из нее результаты находятся в хорошем согласии с недавно полученными экспериментальными данными. Результаты данного исследования направлены в печать и доложены на Kfar Blum конференции.

    Предложена новая теоретическая модель полимерных цепей, учитывающая их упругую жесткость. Данная теория использована для описания флуктурирующей спирали молекулы ДНК. Данный подход был использован для того чтобы описать статику и динамику системы флюктурирующих стержней. (С.В.Панюков)

Проекты, выполнявшиеся в 2000 году:
1. РФФИ №99-02-16366-а
Микроскопические исследования динамики решетки и фазовых превращении в ионных кристаллах и сверхпроводниках. Руководитель: Е.Г.Максимов (5 человек);

2. РФФИ №98-02-16133-а
Теоретическое исследование материалов и систем с предельно высокими магнито-оптическими характеристиками. Руководитель: Ю.А.Успенский;

3. Российская Федеральная Программа "Интеграция" №А0075
Компьютерное проектирование новых материалов. Участвуют Ю.А.Успенский и Е.Г.Максимов;

4. МНТЦ №207
Теоретическое исследование возможности получения водорода в металлическом состоянии и его физических свойств при низких температурах.
Совместный проект с ВНИИЭФ (Саров), Институтом Макса Планка в Штутгарде и Эколь Нормаль в Париже;

5. CRDF RP – 2267
Imaging and focusing for a capillary discharge pumping soft X-ray table-top lasers Участвует Ю.А.Успенский
 

Участие в конференциях:

1. International conference Psi k – 2000, август 2000 г., Германия;
Е.Г.Максимов и Д.Ю.Саврасов (доклад);

2. March Meeting of American Physical Society, март 2000, США;
Ю.А.Успенский (доклад);

3. Tohwa StatPhys'99 International Conference, November 1999, Fukuoka, Japan;
С.В.Панюков (доклад);

4. Kfar Blum meeting, 20 - 27 May 2000, Israel;
С.В.Панюков (доклад);

4. Symposium, 4 June 2000, Ben-Gurion University, Tel-Aviv, Israel;
С.В.Панюков (доклад)
 

Список литературы, опубликованной и принятой в печать в иностранных журналах в 2000 году:
  1. Yu.A.Uspenskii, B.N.Harmon
    "Large selective magneto-optic response from magnetic semiconducting layered structures", Phys.Rev.B60, R10571-10574 (2000);
  2. Yu.A.Uspenskii, V.E.Levashov, A.V.Vinogradov, A.I.Fedorenko, V.V.Kondratenko, Yu.P.Pershin, E.N.Zubarev, S.Mrowka, F.Schaffer
    "Sc-Si normal incidence mirrors for a VUV interval of 35-50 nm", Nuclear Instrumentation and Methods in Physics Research, A448, 147-151, (2000);
  3. I.A.Artioukov, B.R.Benware, J.J.Rocca, M.Forsythe, Yu.A.Uspenskii, A.V.Vinogradov
    "Determination of XUV optical constants by reflectometry using a high-repetition rate 46.9-nm laser", IEEE Journal of Selected Topics in Quantun Electronics, v. 5, N 6, November/Dcember, 1495-1501 (1999);
  4. Panyukov S., Rabin Y.
    "Statistical Physics of Interacting Dislocation Loops and Their Effect on Elastic Moduli of Isotropic Solids", Phys.Rev.B59 (1999) 13657;
  5. Panyukov S.
    "Statistical Physics of Polymer Networks", in AIPProceedings of Third Tohwa Univ.Int.Conf., Statistical Physics, Melville, NY, eds M.Tokuyama and H.E.Stanley (1999) p.111;
  6. Panyukov S., Rabin Y.
    "Thermal Fluctuations of Elastic Filaments with Spontaneous Curvature and Torsion", Phys.Rev.Lett. v.85 (2000) 2404;
  7. Panyukov S., Rabin Y.
    "Fluctuating filaments: Statistical mechanics of helices", Phys.Rev.E 62 (2000) 7135;
  8. Rabin Y., Panyukov S.
    "Thermal Fluctuations of Elastic Ring", accepted in Phys.Rev.Lett. (2000);
  9. Panyukov S., Rabin Y.
    "Fluctuating Elastic Rings: Statics and Dynamics", accepted in Phys.Rev.E (2001);
  10. Panyukov S., Rubinstein M.
    "Elasticity of Polymer Networks", sent to Macromolecules, (2001)

Список литературы, опубликованной и принятой в печать в российских журналах в 2000 году:
  1. Е.Г.Максимов
    "Проблемы высокотемпературной сверхпроводимости. Современное состояние", УФН, октябрь 2000 г.;


 

главная страница научные отчеты как нас найти полезные ссылки карта сайта/поиск top
© 2000, Отделение теоретической физики им.И.Е.Тамма