Ми у соціальних мережах

Дослідження виконуються за пріоритетним напрямом “Фундаментальні наукові дослідження з найбільш важливих проблем розвитку науково-технічного, соціально-економічного, людського потенціалу для забезпечення конкурентоспроможності України у світі та сталого розвитку суспільства і держави” і підтримуються держбюджетним темами № 2603-ф - Дослідження процесів локалізації і транспорту носіїв заряду в органічних напівпровідниках та їх наноструктурах, 2604-ф - «Динаміка поверхні наночастинок в дифузійних режимах їх трансформації; розробка методів керованого синтезу та регулювання процесів самоорганізації нанооб’єктів », результати запланованих теоретичних досліджень проходять грунтовну апробацію в Clarkson University, NY, USA (Center of Advance Material Processing-CAMP) відповідно до договору про співробітництво між НТУУ “КПІ” та Clarkson University, який діє з 1 березня 2012 до 29 лютого 2016 р.

Викладачі, аспіранти та студенти кафедри беруть активну участь у проведенні наукових конференцій і фізичних олімпіад.

У науково-методичних дослідженнях кафедри разом з викладачами приймають активну участь аспіранти та студенти кафедри. Теми дисертацій та дипломних робіт пов­ністю відповідають науково-методичним напрямам дослідження кафедри.

Результати науково-методичних розробок кафедри у 2013 р. реалізовані у одній захищеній кандидатській дисертації (Тороус С.В.), опублікованим навчальним посібником з грифом МОН України, наукових і науково-методичних роботах, опублікованих у фахових вітчизняних і зарубіжних журналах, виступах на численних наукових семінарах і конференціях.

Найважливіші наукові результати отримані в результаті виконання перехідних науково-дослідних робіт.

 

№ 2603-ф - Дослідження процесів локалізації і транспорту носіїв заряду в органічних напівпровідниках та їх наноструктурах(Керівник В.М. Горшков ).

Виготовлено експериментальні зразки плівок ряду кремнійорганічних полімерів з різними типами пасток і дефектів. Розроблені методики отримання нанорозмірних полі(ді-n-гексилсилан) ПДГС та полі(метилфенілсилан) ПМФС, основний ланцюг макромолекул яких складається з атомів кремнію, а боковими групами є органічні молекули, при їх інкорпоруванні в нанопори глобул і плівок кремнеземів. Досліджені їх оптичні спектри при варіації діаметра пор від 2.8 до 10 нм. Розроблені методики виготовлення плівок нанкомпозитів ПДГС/SiO2 та ПДГС/TiO2. з переважним утворенням орієнтованих наноагрегатів полімерних ланцюгів відносно інших конформацій.

За допомогою удосконаленого методу фракційної термостимульованої люмінесценції  (ФТСЛ) в інтервалі температур 5-300 К експериментально підтверджено виникнення дискретних енергетичних станів пасток для носіїв заряду, яке зумовлене існуванням трансляційної періодичності в основному ланцюгу макромолекули.

Енергетичні спектри пасток для носіїв заряду були досліджені в кремнійорганічному полімері полі(ді-н-гексилсилан) за допомогою фракційної термічно стимульованої люмінесценції в діапазоні температур від 5 до 200 К. Було встановлено, що енергії пасток утворюють дві характерні серії, що є результатом коливальних квантів на 373 і 259 см-1, відповідно. Важливо, що ці коливальні кванти збігаються з частотами повністю симетричних коливальних мод ланцюга кремнію, які активні в спектрі комбінаційного розсіювання світла. У цьому відношенні полі(ді-н-гексилсилан) нагадує неорганічні кристали з іонно-ковалентним типом зв'язку. Наявність у полі(ді-н-гексилсилані) довгих сегментів полімерних ланцюгів з трансляційною симетрією дає підстави припускати існування фононів гратки. У той же час, взаємодія дірок із періодичним іонним оточенням призводить до дискретних станів енергії пасток коливального походження, тобто еквідистантних рівнів енергії діркових поляронів. Фонони, що виникають через підвищення температури поглинаються дірковими поляронами, в результаті відбувається перехід на більш високі збуджені стани. Варто відзначити, що енергія фононів точно відповідає різниці енергій між двома сусідніми рівнями станів поляронів. Оскільки звільнення дірок відбувається з коливальних рівнів системи, вони визначають дискретний спектр пасток, енергія яких корелює з енергією коливальних мод ланцюга кремнію. Згадані закономірності проаналізовано за допомогою моделі коливаль пасток в якості основи. Взаємодія дірок із періодичним іонним оточенням  призводить до дискретних енергетичних станів пасток коливальної природи, тобто еквідистантних рівнів енергії дірок поляронів. Фонони, що виникають через підвищення температури, поглинаються дірковими поляронами, призводячи до переходу на більш високі збуджені стани. Енергія фононів при цьому точно відповідає різниці енергій між двома сусідніми рівнями станів полярону. Оскільки звільнення дірок відбувається з коливальних рівнів системи, це визначає дискретний спектр пасток, енергія яких корелює з енергією коливальних мод кремнієвих ланцюгів.

 

2604-ф - «Динаміка поверхні наночастинок в дифузійних режимах їх трансформації; розробка методів керованого синтезу та регулювання процесів самоорганізації нанооб’єктів » (Керівник В.М. Горшков ).

Розроблено швидкодіючий метод математичного моделювання тривимірного дифузійного росту наночастинок на основі розвинутого нами методу Монте-Карло – моделювання, яке враховує приєднання вільних елементарних частинок до ядра, що росте, з урахуванням початкової кристалічної структури цього ядра, та подальшу динаміку атомів/молекул на поверхні кластеру. Враховано ймовірності випаровування частинок з поверхні наночастинки, що росте, поверхнева динаміка зв’язаних атомів/молекул визначається енергіями зв’язку в сусідніх вакансіях з використанням імовірнісного методу термостату. Враховано динаміку поверхневих частинок кластеру, які з різним ступенем ймовірності можуть змінювати своє положення при переході в сусідні вакансії гратки або відриватися від поверхні. Отримані результати демонструють базові принципи контролю форми зростаючих наночастинок з початкового ядра малих розмірів, що є надзвичайно важливим для технічних застосувань.

Прораховано динаміку спікання та визначено оптимальні температурні режими і розподіл наночастинок золота за розміром для формування високоякісних нанодоріжок у мікросхемах. Суттєве значення має керована динаміка малих частинок, які відіграють важливу роль для якості спікання. Вони утворюють перемички між великими частинками в тих зонах, де встановлення прямих контактів неможливе. Але встановлення такого контакту супроводжується  значним поверхневим відтоком атомів з малої частинки (внаслідок високої рухливості атомів на поверхнях з високою кривізною). Розвинуто кінетичний метод Монте-Карло для вивчення аспектів спікання дисперсних наночастинок з бімодальним розподілом за розмірами. Досліджено механізми розвитку перемички, коли спікання починається при підвищених температурах для нанорозмірних кристалічних поверхонь частинок різного розміру. Зокрема, розглянутий вплив дрібних частинок, розташованих між більш великими частками, на спікання останніх. Встановлено, що формування стабільної перемички між наночастинками регулюється механізмами утворення шарів або кластерів на звернених одна до одної поверхнях. При цьому кластеризація призводить до набагато швидшого формування структури з перемичкою. Встановлено, що значний вплив на спікання з участю малої частики-посередника розміщеної у просторі між великими частками мають температура, розміри часток і їх локальне розташування, а також інші геометричні фактори.

Одержано новiтнi алгоритми для моделювання неадіабатичної динаміки в розширених молекулярних системах і твердих тілах, що є передовим досягненням для атомістичної теорії електронної структури. В основі лежать моделi, які оперують лише кількома величинами (що можуть бути ефективно отримані з квантової хімії) та забезпечують контрольоване наближення (яке може бути систематично поліпшене) і охоплюють важливі фізичні явища в яких класичне наближення Борна-Оппенгеймера не може бути застосовано внаслідок особливостей морфології адіабатичних поверхонь енергії. Запропонований нами новий алгоритм, оснований на методі Монте-Карло, дає загальні основи для існуючих методів врахування стрибків атомів по поверхні для моделювання неадіабатичної динаміки. Зокрема, наш алгоритм можна розглядати як подальшу методику аналізу чисельних результатів, отриманих після звичайних підходів врахування стрибків атомів по поверхні.

Робота виконується на рівні найкращих світових стандартів у заданій галузі.

 

Міжнародне наукове співробітництво.

 

На кафедрі загальної фізики та фізики твердого тіла проходить співробітництво з закордонними учбово-дослідними організаціями.

-       Ckarkson University, NY. Centre of Advance Material ProcessingРозробка високоактивних каталізаторів на основі платинових наноголок і проблеми спікання в наносистемах відповідно до договору про співробітництво між НТУУ “КПІ” та Clarkson University, який діє з 1 березня 2012 до 29 лютого 2016 р. Професор кафедри Горшков В.М. зарахований як Research Professor  в Clarkson University з травня 2009.

-       Los Alamos National Laboratory USA, NMрозробка методів розрахунку динаміки наносистем з врахуванням неадіаботичностей, дослідженні в області оптичних коммунікацій в турбулентній атмосфері.

Відповідні сумісні роботи виконуються проф. Горшковим В.М.

 

Наукове співробітництво з науковими установами НАН України та галузевими академіями наук України.. 

 

Кафедра проводить спільні дослідження з інститутами НАНУ.

                Співробітники кафедри проводять спільні дослідження в інститутах Академії НАНУ:

  •  Матвійчук О.В. 
    Методичні засади реалізації принципу наступності навчання фізики у загальноосвітній і вищій технічній школі.

    Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата педагогічних наук за спеціальністю 13.00.02 – теорія та методика навчання (фізика). – Національний педагогічний університет імені М.П. Драгоманова. – Київ, 2016.
докладніше
  • Чурсанова М.В. 
    Взаємозв’язок морфології металізованих напівпровідникових підкладок з поверхневим підсиленням комбінаційного розсіювання світла молекулами та неорганічними кластерами”, науковий керівник

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 – фізика твердого тіла. – Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України, Київ, 2011.

докладніше

  • Печерська К.Ю.
    Вплив відпалів та приєднання біомалекул на люмінесцентні характеристики квантових точок на основі CdSe.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 – фізика твердого тіла. – Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України, Київ, 2010.

докладніше

 

Основні наукові та педагогічні школи 
кафедри загальної фізики та фізики твердого тіла:

  • фазові перетворення в металічних сплавах та тонких плівках (ст. викл. Дрозденко О.В., ст. викл. Чижська Т.Г.)

  • фізика широкозонних напівпровідників (доц. Родіонов В.М., доц. Ужва В.І., ст. викл. Гєнкін О.М.)

  • спін-залежні ефекти в феромагнітних матеріалах ( доц. Лисенко М.Г., ст. викл. Колєснікова Е.П.)

  • комп'ютерні методи викладання курсу загальної фізики та фізичних спецкурсів (доц. Гарєєва Ф.М., ст. викл. Подласов С.О.)

  • активізація самостійної роботи студентів і розвиток творчих навиків при вивченні курсу загальної фізики (доц. Гарєєва Ф.М., ст. викл. Печерська Т.В.)