Том 165, № 5 (2024)

Построена теория возбуждения резонансов Рэмси, учитывающая полную магнитную структуру уровней D1-линии атомов 87Rb, а также конечную температуру ансамбля. Проанализированы зависимости формы и сдвигов резонансов от таких параметров, как величина внешнего магнитного поля, степень эллиптичности лазерных полей и температура среды. Показана возможность интерференции различных каналов возбуждения резонансов Рэмси, наблюдаемая при варьировании величины магнитного поля. Также обнаружено существование оптимальной эллиптичности полей, при определенной поляризации, приводящей к наибольшей амплитуде резонансов.

Работа посвящена описанию переноса энергии когерентными тепловыми возбуждениями в диэлектриках, метаматериалах и наноразмерных системах. В технике вторичного квантования предложен общий формализм теплопроводности, учитывающий как модель свободных фононов при передаче тепла, так и образование когерентных шредингеровских состояний осцилляторной системы. Получен общий вид решения временной задачи с произвольными начальными условиями. Точное решение получено аналитически для теплового потока, переносимого когерентными фононами, созданными электронным волновым пакетом, продуцированным лазерным импульсом, воздействовавшим на наноматериал. Полученный точный вид решения в квадратурах создает основу для количественного описания когерентных фононов с различными начальными условиями, а также с учетом тепловых распределений, что позволяет проводить оценку тепловых свойств нанокристаллов. Показано, что при определенных соотношениях констант, характеризующих взаимодействие фононов с электронной подсистемой, в кристалле может устанавливаться незатухающий со временем тепловой поток.

Высокое давление влияет на затвердевание расплава Al86Ni6Co4Gd2Tb2 и его стеклообразующую способность. С помощью молекулярно-динамических расчетов ab initio показано, как локальная структура расплава изменяется с увеличением давления. Высокое давление способствует формированию икосаэдрических кластеров в расплаве. Формированию икосаэдров способствуют редкоземельные элементы: гадолиний, тербий. При давлении 10 ГПа и температуре расплава 1800 К атомы икосаэдров образуют «перколяционный кластер». При уменьшении давления концентрация икосаэдров уменьшается, при атмосферном давлении икосаэдры практически отсутствуют. Таким образом, стеклообразующая способность расплава увеличивается при повышении давления. С использованием техники глубокого машинного обучения выполнена оценка зависимости температуры стеклования Tg от высокого давления: увеличение давления от 0 до 10 ГПа повышает Tg в 1.3 раза. Исследована структура твердых образцов сплава, полученных путем охлаждения его расплава с температурой 1800 К со скоростью 1000 град/с под давлением 10 ГПа. Методами рентгеноструктурного анализа и электронной микроскопии показано, образцы плотные и однородные, структура мелкодисперсная. В сплаве синтезированы новые кристаллические фазы с кубической (сP 4/2) и тетрагональной (tI26/1) структурами, стабильные длительное время в нормальных условиях. В формировании фазы с кубической структурой (сP 4/2) основную роль выполняют редкоземельные элементы. Исследования показали, средняя твердость образцов, полученных при 10 ГПа, почти в 2 раза выше, чем исходного образца, полученного при атмосферном давлении, и составляет порядка 2 ГПа.

Исследуются проявления флексомагнитоэлектрического эффекта в тонких ферромагнитных пленках с одноосной анизотропией типа «легкая плоскость» и искусственно созданными перфорациями при наличии внешнего электрического поля, нормального к плоскости пленки. Показано, что влияние неоднородного магнитоэлектрического взаимодействия в этом случае приводит к трансформации магнитных структур, которая обязательно сопровождается отклонением вектора намагниченности от плоскости образца. Для тех случаев, когда углы отклонения оказываются небольшими, получены явные выражения, описывающие распределение намагниченности. Доказано, что воздействие электрического поля определенной силы может приводить к изменению топологии основного состояния системы. Рассмотрена упрощенная модель, объясняющая особенности изменения структур такого типа, а также позволяющая установить условия их реализации.

Из пермаллоевых (Fe20 Ni80 ) пленок толщиной 50, 100 и 200 нм, полученных магнетронным напылением на подложки из кварцевого стекла, методом лазерной литографии изготавливались полоски длиной 20 мм и шириной от 0.1 до 2 мм. В первой серии образцов одноосная магнитная анизотропия, наведенная присутствием во время напыления постоянного магнитного поля в плоскости пленок, ориентирована вдоль длинных осей полосок, а во второй серии ортогонально им. Анизотропные свойства образцов определялись из угловых зависимостей полей ферромагнитного резонанса, измеряемых на сканирующем спектрометре. Обнаружено, что в первой серии образцов с уменьшением ширины полосок анизотропия монотонно увеличивается в несколько раз, почти не изменяя своего направления. У образцов второй серии она сначала уменьшается почти до нуля при определенной ширине полоски, а затем быстро растет, одновременно поворачиваясь на ∼ 90◦. Феноменологический расчет одноосной анизотропии однородно намагниченных пленочных полосок хорошо согласуется с экспериментом.

С помощью простой молекулярной модели пассивных, активных нехиральных и хиральных нематиков проведено моделирование методами молекулярной динамики поведения их бинарных смесей в двумерной ограниченной области, имеющей форму круга. Изучены равновесные структуры в этих системах при нормальном и тангенциальном сцеплении частиц на границах. Показано, что в смесях, состоящих из пассивных и активных модельных частиц, а также в смесях активных частиц с различной хиральностью при достаточно больших самодвижущих силах содержащая их ограниченная область разбивается на кластеры, преимущественно состоящие из частиц одного вида. Для характеристики степени разделения смесей на эти кластеры вводится параметр их сегрегации. Вычисляются значения этого параметра при различных величинах самодвижущих сил и хиральности модельных частиц.

Рассмотрены процессы образования плазмы из нановолокон вольфрама, содержащих пузыри гелия, под воздействием потока энергии и частиц из гелиевой плазмы в условиях повышенного до сотен вольт пристеночного потенциала, когда наблюдается спонтанное инициирование всплесков взрывной электронной эмиссии. Показано, что для развития моделей инициирования под внешним воздействием потока энергии и частиц требуется учет гетерофазной структуры нановолокон. Методом молекулярной динамики проведено атомистическое моделирование взаимодействия налетающего атома гелия повышенной энергии (100–500 эВ) с ансамблем атомов гелия в наноразмерном пузыре с твердотельной концентрацией газа (1029 м−3), удерживаемом в приповерхностном слое вольфрама. Получено время релаксации энергии в гетерофазной системе нанопузыря в вольфраме, составляющее единицы пикосекунд. Показано, что при энергии падающих частиц на уровне сотен электронвольт возможен перегрев приповерхностных нанопузырей, который приводит к их взрыву за времена порядка 10 пс. Такая энергия сопоставима с полной энергией частиц нанопузыря, и при таком пристеночном потенциале наблюдаются спонтанные инициирования всплесков взрывной электронной эмиссии.