Кафедра теоретической и экспериментальной физики (ТиЭФ) была организована в 1993 г. на основании приказа ректора с целью специализации сотрудников по оптике, атомной и ядерной физике, а также в перспективе создания направления подготовки студентов «Физика», где предполагалось чтение курсов по теоретической физике. В настоящее время кафедра Т и ЭФ является общенаучной.
Первым заведующим кафедрой был доктор физ.-мат. наук, проф. Харламов В.Ф., работавший до июля 1994 г. С июня 1994г. по декабрь 2011г. кафедру ТиЭФ возглавлял доктор физ-мат. наук, профессор, почетный работник высшего профессионального образования Российской Федерации, академик МАНЭБ Родионов А.А.
Начиная с 08.12.2011г. кафедрой руководит доктор физ.-мат. наук, проф. Н.М. Игнатенко.
На кафедре работают высокопрофессиональные сотрудники: доктор физ-мат. наук, проф. Родионов А.А., доктор физ-мат. наук, проф. Кузьменко А.П., доктор физ.-мат. наук, проф. Жакин А.И., доцент Красных П.А. – канд. физ.-мат. наук, доцент Желанова Л.А. – канд. техн. наук, доцент Кузько А.Е. – канд. физ.-мат. наук, доцент Петрова Л.П. – канд. физ.-мат. наук, доцент Бурмистров В.Н. – канд. физ.-мат. наук, старший преподаватель Кузько А.В. (Шпилева А.В.) – канд. физ.-мат. наук. Кроме того, в состав кафедры входят зав. лабораториями Русанова Л.Е., уч. мастер Коржавина Г.С. и ст. техник Лунёв С.А. – канд. физ.-мат. наук.
В разное время на кафедре ТиЭФ работали также доцент канд. техн. наук Фатьянов В.М., доцент канд. физ.-мат. наук Разумов В.И., доцент, канд. физ.-мат. наук Кузьменко Н.А. и доктор физ.-мат. наук Гуламов А.А.
На кафедре есть аспирантура, готовящая специалистов высшей квалификации: кандидатов физико-математических наук по специальностям «Физика конденсированного состояния», «Физика полупроводников».
Научная работа и опытно-конструкторские разработки кафедры
Научная работа кафедры включает в себя публикации в центральной и региональной печати: cтатьи, тезисы докладов, материалы конференций в том числе международных, авторские свидетельства, патенты, положительные решения. На кафедре сформировалось три научных направления:
1. Релаксационные явления в магнитоэлектроупорядоченных системах в сложных полях, которым руководит профессор А.А. Родионов.
По этому направлению было опубликовано свыше 350 научных работ, свыше 25 авторских свидетельств и положительных решений. По данному направлению проф. Родионовым А.А. велась переписка с рядом зарубежных центров:
1). New York University (проф. M. Pope);
2). Purgue University (West Lafayette, Indiana, USA, Dr. Wade H Shafer and prof. S.J. Greemer);
3). Institut fur Metelloforshung (Berlin, Dr. Seydel);
4). Akademie der Wissenschaften (Berlin, Dr. Heinz Klaus);
5). Polytechn. Institute Temisoara (Romania, prof. B. F. Rothenstein);
6). Institute of Physics Polisch Academie (Warsawa, Poland, prof. Zbigniew Kaczkowski);
7). Indian Institute Technology (Bombei, India, Dr. M. S. C. Bose);
8).Вoris Kidris Institute (Белград Drasko Grujic);
9). Мадридский университет (Испания), а также имеется связь с ведущими вузами России и СНГ по тематике исследований: ВГТУ, ВорГУ, БелГУ, ТулГУ, ТулГПУ, ИФРАН (Красноярск), МГУ, МИСИС, МВТУ.
С 1996 г. основания аспирантуры на кафедре профессором Родионовым А.А. подготовлены кандидаты физ.-мат. наук: Красных П.А. по теме «Внутреннее трение в ферромагнетиках при ориентационных фазовых переходах» в 1996 г., Лобова О.В. по теме «Исследование физического механизма формирования упругих свойств магнитожидкостных наполнителей межполюсных зазоров» и Карпова Г.В. по теме «Исследование диссипации энергии в колебательной системе с магнито-жидкостным инертно-вязким элементом» в 2003 г. – совместно с кафедрой физики, а также Петрова Л.П. по теме «Диссипация волновых процессов, генерируемых в магнетиках переменным магнитным и упругим полем» в 2004 г., Желанов А.Л. по теме «Особенности диссипации энергии в магнетиках и сегнетоэлектриках в области линейного отклика» в 2005 г., Шпилева А.В. по теме «Особенности упругих и неупругих явлений в полидоменных сегнетоэлектриках и сегнетомагнетиках в области линейного отклика» в 2006 г., а ранее подготовлен канд. физ.-мат. наук Сидоров М.Н.
С 2003 г. велась также работа под руководством профессора Родионова А.А. (два года) по гранту Президента РФ (Кочура Е.П.,а также канд. физ.-мат. наук (два года) Петрова Л.П.).
2. Электрогидродинамические явления в жидких средах.
По данному направлению, разрабатываемому профессором Жакиным А.И., имеется свыше 100 научных публикаций.
В течении двух лет работал городской семинар по проблематике исследований. Под руководством профессора Жакина А.И. подготовлены кандидаты физ.-мат. наук: Лунев С.А. по теме «Теоретические исследования электрофизических процессов в сеточном электродинамическом насосе» в 1998 г., Кузько А.Е. по теме «Исследование электрофизических процессов в электрогидродинамических устройствах» в 2002 г. и под соруководством Павлов С.В. в 2006 г.
С марта 2000 г. профессором Жакиным велась работа по гранту РФФИ (два года), в котором также участвовали кандидаты физико-математических наук Лунев С.А. и Кузько А.Е.
В 2000 г. под руководством профессора Жакина А.И. создана лаборатория по Электрофизике для реализации гранта и выполнения научных исследований по электрогидродинамике.
3. Квантовая электроника и лазерные технологии. Этим направлением руководит доктор физ.-мат. наук, профессор Кузьменко А.П.
По нему опубликовано 185 работ. Результаты исследований докладывались на международных конференциях в России и за рубежом. А.П. Кузьменко прошел конкурсный отбор на участие в программе по ознакомлению с состоянием и перспективами развития нанотехнологических исследований и прогнозов в США. Александр Павлович является председателем диссертационного совета по физике конденсированного состояния Д212.105.04 при ЮЗГУ.
Содержание научных направлений
1. Научное направление «Релаксационные явления в магнитоэлектроупорядоченных системах»
(Профессор, доктор физ.-мат. наук Родионов А.А.)
Родионов А.А. «Релаксационные эффекты в ферромагнетиках в сложных полях» (Воронежский государственный технический университет, 1995 г.).
В докторской диссертации рассмотрены особенности диссипации энергии в полях комбинированных внешних воздействий. Систематически исследовано внутреннее трение и магнитные свойства в таких полях, выявлены релаксационные эффекты, связанные со структурой вещества и спецификой воздействия на него, обнаружена магнитная составляющая затухания в кобальте после «встряски» в сложном поле, магнитоупругие потери в системе 1800 доменных границ, их связь с гистерезисом изменения доменной структуры, раздвоение магнитного пика в них и закономерности его смещения при пластической деформации в магнитном поле, особенности потерь энергии во вращающихся, качающихся и в винтовых магнитных полях и своеобразные магнитострикционные эффекты. Для их интерпретации предложен метод вращательных моментов с учетом соотношений магнитных фаз. Установлено воздействие статических напряжений на составляющие затухания и его связь с симметрией кристалла и ориентационной зависимостью воздействий, позволяющие моделировать доменную структуру; уточнена природа максимумов затухания в переменных магнитных полях; выявлены гиромагнитный и осцилляционный эффекты, и перенос энергии на систему («отрицательное» затухание). Разработаны методы исследования магнитодиссипативных свойств в сложных полях. На основе стохастических представлений разработана теория магнитоупругого затухания, пригодная, для ферритов и сегнетоэлектриков. Изучено влияние магнитного поля на возврат затухания после пластических и магнитных воздействий.
Впервые выявлен и описан ориентационный фазовый переход в железе и кобальте, дополнены сведения о нем в никеле. Предложен механизм этого явления («самообращение») и динамическая теория гистерезисных потерь (стохастический подход). Разработано несколько механизмов описания этих потерь, включая статистический подход с микроучетом взаимодействий доменных границ с дефектами. Развита теория анизотропии поглощения упругих волн в кристаллах различной симметрии, обусловленных обратимыми вращениями, а также теория, учитывающая взаимосвязь процессов смещений и вращений, позволяющая получать информацию о структуре магнетиков по диссипативному отклику. Установлено поэтапное протекание процессов возврата и влияние на них упругой и магнитной «встрясок».
Исследования по указанному направлению нашли отражения в диссертационных работах Сидорова М.Н., Красных П.А., Петровой Л.П., Шпилевой А.В., в работах аспирантов Сергеевой О.В., Ефремова В.В., Гордиенок Э.И., Желанова А.Л., а также в сотрудничестве с Игнатенко Н.М., который подготовил к защите материал для докторской диссертации. Эти исследования продолжаются в области линейного отклика: анизотропия внутреннего трения в идеализированных магнетиках, детальный учет взаимосвязи процессов смещений и вращений, частото-размерные магнитоупругие эффекты, разработка их теории в сопровождающих упругом и магнитном полях, резонанс доменных границ в упругих полях, статический и динамический DE– и DG – эффекты в сопровождающих полях в одно- и трехосных магнетиках, поведение доменных границ в неоднородных упругих полях и процессы вращений в них, генерация гермоник за счет процессов смещений и вращений с учетом ангармонизма в законе Гука, особенности диссипации энергии в магнетиках в переменных магнитных полях, а также в композитах и магнитных жидкостях. В последнее время совместно с аспирантом Л.А. Желановым начаты и успешно развиваются представления об описании диссипативных процессов и упругоэлектрических эффектов в сегнетоэлектрических кристаллах различной симметрии. Для кристалла типа титаната бария и сегнетовой соли теоретически описана ориентационная и частотная зависимость внутреннего трения, динамический DE– и DG – эффекты в области линейного отклика. Кроме того исследования по данному направлению с 2003 г. ведутся в электроупорядоченных структурах: сегнетоэлектрики типа смещения и типа порядок-беспорядок, а также сегнетомагнетики, магнитоэлектрики. Разработана макроскопическая теория магнитной, электрической и смешанной восприимчивости в магнитоупорядоченных системах с их действительной и “мнимой” составляющими как начальной, так и дифференциальной в сопровождающих полях. Теоретически описаны так называемая магнитоемкость магнитоэлектриков и гигантский магнитоэлектрический эффект. В качества объектов исследований использовались макроразмерные упорядоченные поли- и монодоменные системы, а также нанокристаллические магнетики, сегнетоэлектрики и сегнетомагнетики, для которых теоретически выявлен ряд особенностей в поведении их релаксационных, упругих, магнитных и электрических свойств, а также исследованияв полях изотропных внешних воздействий с аспирантом В.Г. Мельниковым. В последнее время успешно начаты работы, касающиеся гистерезисных явлений в сегнетокристаллах и сегнетомагнетиках: теоретически описаны амплитуднозависимое внутреннее трение в них, а также аномалии упругих модулей: DE– и DG – эффектов (статических и динамических), гистерезисных потерь, гистерезиса механострикции, переполяризации и пр.
Исследования выполняются в соответствии с «Перечнем приоритетных направлений фундаментальных исследований» РАН по физ.-мат. наукам по направлению 1.2. «Физика конденсированного состояния и вещества», в том числе подраздел 1.2.6. «Физика магнитных явлений, магнитные материалы и структуры» и неоднократно поддерживались грантом президента РФ.
2. Научное направление «Электрофизика»
(Профессор, доктор физ.-мат. наук Жакин А.И.)
Жакин А.И. «Теория электрических и электрогидродинамических явлений в жидких диэлектриках» (Харьковский госуниверситет, 1990 г.). Специальность: 01.02.05 – механика жидкостей, газов, плазмы.
В докторской диссертации разработаны: теория электропроводности жидких диэлектриков с учетом образования комплексных ионов (ионных пар и тройников) в объеме жидкости и инжекционной генерации зарядов на границе раздела жидкость-металл (полупроводник). Исследовано влияние внешнего электрического поля на кинетику диссоционно-рекомбинационных процессов с учетом конечности размеров ионов. Разработаны и экспериментально обоснованы основные положения теории электрогидродинамических (ЭГД) течений, теории ЭГД струй, теории электроконвективного теплообмена, теории нелинейных явлений на заряженной свободной поверхности, впервые обнаружены локализованные солитонные образования типа лунок, осциллирующих бугорков и нелинейных валов. Разработана теория инжекционных явлений и впервые введено понятие инжекционных функций.
С 1995 г. проф., д. физ.-мат. наук Жакин А.И. продолжил исследования в Курском государственном техническом университете, основав лабораторию электрофизики. Под его руководством был выполнен ряд научных исследований по теории и экспериментальному изучению комплексообразования и распространения ионных волн в растворах жидких диэлектриков. Исследования обеспечивались по гранту РФФИ № 17955 «Исследование электрических и ЭГД эффектов в жидких диэлектриках» (2000-2002 гг.). По результатам исследований подготовлена кандидатская диссертация.
Профессор Жакин А.И. является известным ученым не только в России и СНГ, но и за рубежом. В 1998 г. читал лекции по электрогидродинамике в институте проблем механики г. Удина (Италия). Он соавтор научной монографии на английском языке Electrohydrodynamics (ed. A. Castellanos) CISM courses and lectures № 380, Udina, 1998 и учебных пособий “Тензорный анализ. Механика. Гравитация”, Изд. КГТУ, 1998, “Физико-химическая гидродинамика многокомпонентных и дисперсных сред”, Изд. КГТУ 1999 г.
Профессор Жакин А.И. является ученым широкого профиля. В круг его интересов входит изучение процессов в многофазных средах (разработана трехфазная модель тепломассообмена в пористых влажных средах типа бетон), магнитных жидкостях (исследованы процессы на поверхности магнитных жидкостей: устойчивость, движение пленок и т.д.), а также изучение нелинейных гидродинамических процессов методами численного эксперимента.
3. Научное направление “Квантовая электроника и лазерные технологии”.
(Профессор, доктор физ.-мат. наук Кузьменко А.П.). Специальность: 01.04.07 – физика конденсированного состояния. Вторая специальность по кандидатской диссертации: 01.04.11 – физика магнитных явлений.
Исследования ведутся в области новых магнитных материалов для микроэлектроники, взаимодействие лазерного излучения с материалами, разработка и создание новых источников электрической энергии, которые относятся к приоритетным направлениям и критическим технологиям. В настоящее время в рамках ФЦНТП в области нанотехнологий на этой базе под эгидой ЦНИИ Робототехники и технической кибернетики (г. Санкт-Петербург) создан Центр коллективного пользования «Лазерные и оптические технологии».
По результатам работ по этому направлению, выполненных под руководством Кузьменко А.П., защищены 1 докторская, 5 кандидатских диссертаций, завершена подготовка к защите докторской диссертации, и продолжаются работы еще по 2 докторским и 2 кандидатским диссертациям.
Среди наиболее значимых результатов, полученных под руководством Кузьменко А.П. можно выделить следующие.
Разработка метода исследования быстропротекающих процессов перемагничивания прозрачных ферромагнетиков с рекордным пространственно-временным разрешением, основанного на оборудовании (с полосой пропускания до 109 Гц), на импульсном источнике импульсов света (с длительностью до 25?10–12 сек), что позволяет регистрировать движение со скоростью 20 км/с. Доменная граница регистрируется с субмикронной точностью, сопоставимой с ее размерами (100 нм). Впервые измерены времена релаксации (~20 нс) и амплитуды динамической деформации (70 нм), сопровождающей движущуюся доменную границу, имеющие важное значение при разработке элементов и устройств спиновой электроники, заложены основы научного направления – магнитная спектроскопия магнитоупорядоченных конденсированных сред, в которых динамическая доменная граница играет роль естественного микрозонда. На основе обнаруженного явления упруго-индуцированного перемагничивания разработан магнитооптический модулятор и пространственно-временной транспарант, отличающиеся наивысшим из существующих аналогов быстродействием и высокоэффективным управлением (время переключения уменьшено до 10–14 с в полях управления порядка Э). Эти разработки защищены 2 Патентами РФ, награждены золотой медалью Международной выставки "Дни высоких технологий" (г. Санки-Петербург, 2005 г.) и серебряной медалью Всероссийского выставочного центра (г. Москва, 2005 г.).
Разработана технология прецизионной газолазерной размерной обработки композиционных материалов; создан новый тип энергонасыщенных гетерогенных органических оптических детонаторов, инициируемых полупроводниковыми лазерными источниками на гетероструктурных переходах; на этой основе разработана прецизионная лазерная система для применения в горнодобывающей промышленности; в процессе лазерной абляции нанокластеров тугоплавкого диоксида циркония на монокристаллическом кремнии получена стабилизация кубического упорядочения; разработан метод лазерной агломерации ультрадисперсного и коллоидно-ионного золота, как безальтернативный способ извлечения благородных металлов из минеральных ассоциаций не извлекаемых существующими методами; предложен источник электрической энергии, работа которого основана на твердофазном растворении меди в наноструктурированном графите. По результатам этих исследований получены 6 Патентов РФ, разработки награждены 2 золотыми и серебряной медалями Международной выставки "Дни высоких технологий" (г. Санкт-Петербург, 2005, 2008), 2 серебряными и бронзовой медалями Всероссийского выставочного центра (г. Москва, 2005, 2008).
Общий список научных публикаций Кузьменко А.П. составляет 185 единиц. Результаты исследований ежегодно докладываются на Международных конференциях в России и за рубежом, опубликованы в ведущих отечественных (39 научных статей) и за рубежом (40 публикаций), признаны мировой научной общественностью. В 2007 году Кузьменко А.П. прошел конкурсный отбор на участие в Программе, посвященной ознакомлению с состоянием и перспективами развития нанотехнологических исследований и производств в США, финансируемой Государственным департаментом (ноябрь-декабрь, более 20 центров в области нанотехнологий по 9 штатам США).
Кузьменко А.П. является Почетным работником высшего образования Российской Федерации, является членом Регионального диссертационного совета ДМ218.003.01 при Дальневосточном государственном университете путей сообщения (г. Хабаровск). Решением коллегии ВАК его кандидатура утверждена на должность председателя диссертационного совета Д212.105.04 при Юго-Западном государственном университете. |
