Коллективные возбуждения в конденсированных средах, низкоразмерных системах и наноструктурах, физические методы их анализа

Інcтитут/Факультет: 
ИВТ
Курс: 
1-Маг
Семестр: 
3
Підсумковий контроль: 
іспит
Лектор: 

А.К.Колежук, д.ф.-м.н., проф.

Лектор: 

В.З.Лозовский, д.ф.-м.н., проф.

Кафедра: 
Кафедра математики, теоретической физики и компьютерных технологий
Вид навчального курсу: 
Нормативний курс

Метою вивчення дисципліни "Колективні збудження в конденсованому середовищі та наноструктурах, і методи їх аналізу" є ознайомлення студентів з основними типами елементарних збуджень в конденсованому середовищі. Предметом курсу є фізичні властивості різних типів колективних збуджень в твердотільних матеріалах, органічних макромолекулах і наноструктурах, а також фізичні основи експериментальних методів їх вивчення.


Модуль 1: Колективні збудження у впорядкованих середовищах. Вступ. Приклад колективних збуджень: фонони в атомному ланцюжку/кристалі. Польовий опис. Поняття про лінійні і нелінійні колективні збудження, приклади моделей (молекулярні та магнітні ланцюжки/драбинки, сегнетоелетрики, поліацетилен, графен і т.д.). . Електрон-фононна взаємодія: полярони. Розгляд задачі про полярон методом теорії збурень (для слабкої взаємодії). Варіаційний метод. Плазмони. Макроскопічний опис плазмових хвиль (модель желе). Наближення випадкових фаз. Екранування заряду в металах і напівпровідниках. Екситони. Екситони в напівпровідниках (екситони Ванньє-Мотта) і молекулярних кристалах (екситони Френкеля). Екситони в вуглецевих нанотрубках Колективні властивості екситонів. Перенос енергії в органічних макромолекулах. Екситон-фононна взаємодія. Солітони Давидова. Магнітні колективні збудження. Спінові хвилі в феро- і антиферомагнетиках. Магнітні солітони. Топологічні нелінійні збудження. Колективні збудження в низьковимірних сильнокорельованих спінових системах. Спінони в майже-ізінгівському ланцюжку. Холдейнівська щілина, триплони, системи з впорядкованими валентними зв'язками. Солітони в полімерах. Пайерлсівська нестабільність. Солітонний механізм провідності в поліацетилені. Солітонні збудження в графені.
Модуль 2: Методи виявлення і аналізу колективних збуджень. Нейтронна спектроскопія. Переріз розсіяння нейтронів на спінових збудженнях або збудженнях кристалічної ґратки. Динамічний структурний фактор. Електронний парамагнітний (спіновий) резонанс: Правила відбору при ЕПР. Інтенсивність поглинання та ширина лінії. Ядерний магнітний резонанс. Поздовжня та поперечна релаксація, хімічний зсув. Фізика ближнього поля. Ближньопольова оптика та основи ближньопольової скануючої мікроскопії (ОБСМ). Скануючі оптичні мікроскопи ближнього поля. Аналіз ближньопольових картин оптичної скануючої мікроскопії ближнього поля. Аналіз властивостей неорганічних та органічних самоорганізуючихся систем за допомогою ОБСМ Методи вимірювань та обробки оптичних спектрів неорганічних та органічних (в тому числі біологічних) об’єктів.
Список літератури: 

Основна: 1. А.С.Давыдов.// Теория твердого тела// М.: Наука, 1976
2. Дж.Займан.// Принципы теории твердого тела// М.: Мир, 1966
3. Р.Фейнман.// Статистическая механика// М.: Мир, 1978
4. Ч.Сликтер.// Основы теории магнитного резонанса.// М.: Мир, 1981
5. Ч.Киттель.// Квантовая теория твердых тел.// М.: Наука, 1967
Додаткова: 1. Chaikin P.M., LubenskyT.C. // Principles of condensed matter physics// CUP, 1995
2. Ziman J.M. Elements of Advanced Quantum Theory //CUP, 1969
3. Р.Раджараман. Солитоны и инстантоны в квантовой теории поля.// М.: Мир, 1985
4. M.S.Dresselhaus, G.Dresselhaus, R.Saito, and A.Jorio// Exciton Photophysics of Carbon Nanotubes// Annu. Rev. Phys. Chem. Vol.58, pp.719-747 (2007)
5. Р.Уайт//Квантовая теория магнетизма// М.: Мир, 1985

ІНСТИТУТ ВИСОКИХ ТЕХНОЛОГІЙ Матеріали дозволено використовувати на умовах GNU FDL без незмінюваних секцій та Creative Commons Attribution/Share-Alike
Дизайн: Інститут високих технологій
Ivan Ivanov