Проблемні науко-дослідні лабораторії

Проблемна лабораторія

НЕРІВНОВАЖНИХ ПРОЦЕСІВ В МАТЕРІАЛАХ ЕЛЕКТРОННОЇ ТЕХНІКИ

Cтворена у лютому 2007 року

 

Склад

На поточний момент у лабораторії працюють

Науковий керівник:
проф., д.ф.-м.н. Денисов Станіслав Іванович, г.н.с.

доцент, к.ф-м.н. Лютий Тарас Володимирович, зав. лаб.

асп. Бистрик Юрій Сергійович, м.н.с.

асп. Рева Владіслав Валерійович, м.н.с.

студ. Педченко Богдан Олександрович, лаб.

студ. Заїка Анна Василівна, лаб.

 

Наукова проблематика

1.    Одновимірні збуджені системи

Розвиваються теоретичні та чисельні методи дослідження одновимірних систем, що збуджуються регулярними і стохастичними полями. Розглядається система частинок, взаємодіючих між собою, з періодичним або випадковим потенціалом та знаходяться під впливом постійної чи змінної сили. Такі модельні системи репрезентують широке коло далеких від рівноваги фізичних систем (іонних ланцюжків, вихорів Абрикосова, доменних границь у плівкових магнетиках тощо) і адекватно описують їх динаміку. В рамках запропонованих методів проводиться повний статистичний опис динаміки частинок у кусково-лінійних випадкових потенціалах, вводиться новий критерій стохастичності динамічних систем та вивчається хаотичний транспорт іонних ланцюжків в несиметричних періодичних потенціалах.

2.    Класичні та квантові блукання з неперервним часом

Концепції класичних і квантових блукань з неперервним часом використовуються для вивчення аномальної дифузії та релаксації систем (частинок), яким притаманні класичні або квантові властивості. З цією метою модель класичних блукань з неперервним часом узагальнюється у двох напрямках: по-перше, клас функцій розподілу часу очікування та довжини стрибків доповнюється функціями розподілу з надтяжкими хвостами і, по-друге, поряд з блуканнями на нескінченній прямій розглядаються блукання на поверхні сфери. Ці узагальнення дають змогу, по перше,  визначити граничні функції розподілу частинок на прямій і класифікувати режими їх надповільної дифузії, а по-друге, описувати закони повільної релаксації у системах, що демонструють випадкову обертальну динаміку. Нарешті, ведеться робота зі створення теорії квантових блукань, тобто блукань, що відбуваються у відповідності з законами квантової механіки, з урахуванням впливу детермінованих та випадкових потенціалів. Очікується, що характер дифузії квантових частинок зумовлений конкуренцією між квантовим прискоренням дифузії та її сповільненням внаслідок дії потенціалів.

3.    Феромагнітні наночастинки та їх ансамблі

Вивчаються нові фундаментальні властивості ансамблів феромагнітних наночастинок з метою подальшого їх застосування в таких галузях як наноелектроніка, біоінженерія, наномедицина тощо. Основна увага приділяється пошуку та аналізу можливості практичного використання магнітних, теплових та транспортних ефектів, які є наслідком нелінійної, хаотичної або стохастичної динаміки як намагніченості наночастинок, так і їх обертального руху. Зазначені динамічні режими, що виникають під дією лінійно і циркулярно поляризованих магнітних полів а також теплових флуктуацій, будуть вивчені в системах наночастинок, які знаходяться в твердій матриці, в’язкій рідині та зовнішньому періодичному потенціалі (наночастинки в таких умовах перспективні, наприклад, для збереження інформації, гіпертермії та адресної доставки лікарських речовин відповідно). Аналізується вплив динамічних режимів, просторового розподілу частинок і диполь-дипольної взаємодії на магнітну сприйнятливість ансамблів, досліджуються резонансні явища детермінованої та стохастичної природи, здійснюється пошук умови найбільш ефективного нагрівання наночастинок змінним магнітним полем та умови виникнення їх направленого транспорту в періодичних потенціалах. Крім того, вивчаються ефекти, що виникають у провідних наночастинках під дією зовнішніх полів, а, також, розробляються і вдосконалюються методики чисельного моделювання ансамблів наночастинок з використанням технологій паралельних обчислень.

 

Наукова співпраця

Дослідження проводяться сумісно із відомими закордонними науковцями

1.    Вернер Хорстхемке, Хімічний факультет, Південний  методичний університет, Даллас, США

2.    Пітер Хенги, Інститут фізики, Університет Аугсбурга, Німеччина.

3.    Хоглер Канц, Інститут фізики складних систем ім. Макса Планка, Дрезден, Німеччина.

4.    Калліопі Трохіду, Інститут матеріалознавства, Національний науковий центр «Демокрітос», Афіни, Греція.

5.    Кріс Біннс, Університет Лестера, Великобританія.

 

Наукові публікації

Результати досліджень публікуються у провідних наукових виданнях

[1]  S.I. Denisov, T.V. Lyutyy, B.O. Pedchenko, H.V. Babych. Eddy current effects in the magnetization dynamics of ferromagnetic metal nanoparticles. J. Appl. Phys. 116, 043911 (2014) (Імпакт-фактор журналу ІФ=2.185).

[2]  V. Méndez, S.I. Denisov, D. Campos, W. Horsthemke. Role of the interpretation of stochastic calculus in systems with cross-correlated Gaussian white noises. Phys. Rev. E 90, 012116 (2014) (ІФ=2.326).

[3]  A.Yu. Polyakov, T.V. Lyutyy, S. Denisov, V.V. Reva, P. Hänggi. Large-scale ferrofluid simulations on graphics processing units. Comput. Phys. Commun. 184, 1483 (2013) (ІФ=2.407).

[4]  S.I. Denisov, Yu.S. Bystrik, H. Kantz. Limiting distributions of continuous-time random walks with superheavy-tailed waiting times. Phys. Rev. E 87, 022117 (2013) (ІФ=2.326).

[5]  S.I. Denisov, S.B. Yuste, Yu.S. Bystrik, H. Kantz, K. Lindenberg. Asymptotic solutions of decoupled continuous-time random walks with superheavy-tailed waiting time and heavy-tailed jump length distributions. Phys. Rev. E 84, 061143 (2011) (ІФ=2.326).

[6]  S.I. Denisov, A.Yu. Polyakov, T.V. Lyutyy. Resonant suppression of thermal stability of the nanoparticle magnetization by a rotating magnetic field. Phys. Rev. B 84, 174410 (2011) (ІФ=3.664).

[7]  S.I. Denisov, H. Kantz. Continuous-time random walk with a superheavy-tailed distribution of waiting times. Phys. Rev. E 83, 041132 (2011) (ІФ=2.326).

[8]  S.I. Denisov, H. Kantz. Probability distribution function for systems driven by superheavy-tailed noise. Eur. Phys. J. B 80, 167 (2011) (ІФ=1.282).

[9]  S.I. Denisov, H. Kantz. Continuous-time random walk theory of superslow diffusion. Europhys. Lett. 92, 30001 (2010) (ІФ=2.269).

[10] S.I. Denisov, H. Kantz, P. Hänggi. Langevin equation with super-heavy-tailed noise. J. Phys. A: Math. Theor. 43, 285004 (2010) (ІФ=1.687).

[11] S.I. Denisov, T.V. Lyutyy, C. Binns, P. Hänggi. Phase diagrams for the precession states of the nanoparticle magnetization in a rotating magnetic field. J. Magn. Magn. Mater. 322, 1360 (2010) (ІФ=2.002).

[12] S.I. Denisov, H. Kantz. Anomalous biased diffusion in a randomly layered medium. Phys. Rev. E 81, 021117 (2010) (ІФ=2.326).

[13] С.И. Денисов, Т.В. Лютый, А.В. Бабич, Б.А. Педченко. Вклад магнитного поля вихревых токов в параметр затухания Гильберта. Ж. Нано- Электр. Физ. 6, 02011 (2014).

[14] С.И. Денисов, Е.А. Бондарь. Обобщенное уравнение Фоккера-Планка для модифицированного уравнения Ландау-Лифшица с белым шумом Пуассона. Ж. Нано- Электр. Физ. 5, 03035 (2013).

[15] Т.В. Лютый, В.В. Рева, А.Ю. Поляков. Моделирование феррожидкостей в ограниченных объемах. Ж. Нано- Электр. Физ. 4, 04027 (2012).

[16] А.Ю. Поляков, Т.В. Лютый. Стохастическая динамика намагниченности нано-частицы в циркулярно-поляризованном магнитном поле. Ж. Нано- Электр. Физ. 2, 12 (2010).

 

Наукові проекти

Співробітниками лабораторії було успішно виконано такі наукові проекти

2012-2014:

Аномальні дифузійні та релаксаційні властивості класичних і квантових блукань з неперервним часом. 
Мiнiстерство освiти i науки України, No: 0112U001383

2009-2011:

Вимушена та спонтанна магнітна динаміка систем одновісних наночастинок. 
Мiнiстерство освiти i науки України, No: 0109U001379

2009-2010:

Effects of Heavy-Tailed Distributions in Confined Levy Flights and Biased Diffusion. 
Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems, Dresden, Germany 

2005-2008:

Розвиток нових теоретичних методiв аналiзу керованих систем. 
Marie Curie Incoming International Fellowships, No: MIF1-CT-2005-007021, No: MIF1-CT-2006-021533. 

2006-2008:

Розвиток нових методiв для дослiдження збуджених систем. 
Мiнiстерство освiти i науки України № 0106U001928.

2005-2008:

Магнiтнi наноструктури, що самоорганiзуються, з комплексною спiновою конфiгурацiєю. 
FP-6, NANOSPIN project, No: NMP4-CT-2004-013545.