Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Том 117, № 1-2 (1) (2023)
Статьи
Динамические корреляции в основном состоянии: переходы между однофононными состояниями ядра
Аннотация
В рамках самосогласованной ядерной теории многих тел и метода функций Грина рассмотрена задача вычисления вероятностей E1-перехода между первыми 2+ и 3-возбужденными уровнями в ядрах со спариванием. Впервые расчеты выполнены для длинной цепочки четно-четных изотопов олова. Для расчетов характеристик как фононов, так и E1-переходов между возбужденными состояниями использовался известный энергетический функционал плотности Фаянса. Получено хорошее описание имеющихся экспериментальных данных для приведенных вероятностей E1-переходов между первыми однофононными состояниям для изотопов 116-124Sn, но не для изотопов 112Sn и 114Sn. Обсуждаются возможные причины этого несовпадения, наиболее вероятной из которых является появление деформации в основном или возбужденном состояниях. Показано, что учет новых, т.е. динамических трех-квазичастичных корреляций в основном состоянии необходим для объяснения эксперимента в 116-124Sn.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2023;117(1-2 (1)):3-9
3-9
Униполярные и субцикловые предельно короткие импульсы: последние результаты и перспективы (миниобзор)
Аннотация
В последние годы достигнут прогресс в получении предельно коротких электромагнитных импульсов вплоть до одноцикловых и униполярных полупериодных импульсов. Для импульсов с такой зависимостью поля от времени поведение и свойства такого излучения, его взаимодействие с веществом приобретает ряд новых особенностей. Для предельно коротких униполярных импульсов важную роль во взаимодействии с веществом играет электрическая площадь импульса (интеграл от напряженности электрического поля по времени в заданной точке пространства). В обзоре представлены последние теоретические и экспериментальные результаты в области получения и воздействия предельно коротких импульсов на протяженные резонансные среды и отдельные микрообъекты (атомы, молекулы, наноструктуры). Обсуждаются результаты новых публикаций, в которых предсказаны явления, возникающие при когерентном распространении предельно коротких импульсов в резонансных средах - самокомпрессия и самоостановка импульса в однородной среде. Особое внимание уделяется рассмотрению воздействия сверхкоротких импульсов на микрообъекты с точки зрения введенной недавно концепции “интерференции” площадей импульсов (электрической площади, площади огибающей). Приведенные в обзоре результаты исследований относятся к возникшему в последнее время новому направлению в современной оптике - “Оптика униполярного и субциклового света”, которое становится активно развивающейся областью современной физики.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2023;117(1-2 (1)):10-28
10-28
Теоретические основы квантовой спектральной оптической когерентной томографии с частотным сканированием
Аннотация
Целью данной работы является разработка подхода квантовой спектральной оптической когерентной томографии (ОКТ), основанного на управлении совместной спектральной амплитудой (ССА) бифотона. Получено аналитическое выражение, описывающее сигнал квантовой спектральной ОКТ в случае гауссовой формы ССА. Было проанализировано влияние формы ССА бифотона на конечный интерференционный сигнал и рассмотрена возможность улучшения качества интерференционного сигнала путем управления свойствами ССА. Теоретически показано, что предложенный подход превосходит другие методы ОКТ с точки зрения продольной пространственной разрешающей способности.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2023;117(1-2 (1)):29-36
29-36
Двухфотонная лазерная печать функциональных микроструктур интегральной фотоники: волноводов, микрорезонаторов и призменных адаптеров ввода/вывода оптического излучения
Аннотация
Разработка и оптимизация методов создания функциональных элементов микронных и субмикронных размеров для фотонных интегральных схем является одной из основных задач нанофотоники. В настоящее время активно развивается метод двухфотонной лазерной литографии (ДФЛЛ), позволяющий формировать трехмерные структуры с субволновым разрешением. В данной работе продемонстрированы результаты по развитию этого метода и показано, что использование оптимизированных схем печати, пространственной фильтрации используемого лазерного излучения, введение в полимер лазерных красителей приводит как к формированию оптически однородных и качественных объемных микрострутур с характерными особенностями вплоть до 300 нм, так и приданию им функциональных свойств. Возможности данного оптимизированного метода ДФЛЛ продемонстрированы на примере кольцевых микрорезонаторов и расположенных над подложкой оптических волноводов с призменными адаптерами ввода/вывода излучения. Оптические потери при заведении излучения в волновод на длине волны 405 нм с помощью напечатанного призменного адаптера составили не более 1.25 дБ.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2023;117(1-2 (1)):37-42
37-42
Обнаружение индуцированной магнитным полем электрической поляризации в ортоферрите тербия
Аннотация
В ортоферрите TbFeO3 при температурах ниже температуры антиферромагнитного упорядочения тербиевой подсистемы (~ 3.2 K) обнаружена индуцированная магнитным полем H b электрическая поляризация Pa(Hb) вдоль оси a, которая сопровождается аномалиями, связанными с метамагнитными (Tb) и спин-переориентационными (Fe) переходами. При небольших магнитных полях |H| < Hcr1 ~ 5 кЭ зависимость Pa(Hb) проявляет сильный гистерезис и имеет форму “бабочки”, а в промежуточных магнитных конфигурациях |Hcr1 | < |H| < |Hcr2 | ~ 18 кЭ знак поляризации определяется знаком приложенного электрического поля, а зависимость Pa(Hb) имеет немонотонный характер. Дано качественное объяснение наблюдаемым эффектам в рамках симметрийного анализа допускаемых магнитоэлектрических взаимодействий в индуцированных полем магнитных структурах.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2023;117(1-2 (1)):43-49
43-49
Интерференционный транспорт в двумерном топологическом изоляторе в CdHgTe квантовой яме
Аннотация
Впервые изучен интерференционный транспорт в мезоскопических образцах двумерного топологического изолятора в квантовых ямах на основе CdHgTe. Установлено, что квазибаллистический краевой транспорт в таком изоляторе существует на длинах до 10 микрон. В этом режиме транспорта обнаружены близкие к периодическим осцилляции Ааронова-Бома, обусловленные формированием краевыми состояниями замкнутых петель с характерным размером около 100 нм. Измерена температурная зависимость их амплитуды и на основе нее впервые определена длина фазовой когерентности в двумерном топологическом изоляторе.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2023;117(1-2 (1)):50-54
50-54
Hubbard bands, Mott transition and decon nement in strongly correlated systems
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2023;117(1-2 (1)):55-56
55-56
Магнитное состояние слоистых халькогенидов кобальта Co7Se8 и Co7Te8
Аннотация
Впервые выполнено исследование структурных и магнитных свойств слоистого соединения Co7 Te8 с помощью рентгеновской дифрактометрии, измерений магнитной восприимчивости и спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР) на ядрах 59Co. Также впервые проведено ЯМР-исследование селенида Co7Se8, принадлежащего к тому же структурному типу (NiAs), что и Co7 Te8. В отличие от Co7 Se8 в соединении Co7 Te8 отсутствует упорядочение вакансий и атомов кобальта в катионных слоях, а кристаллическая структура Co7Te8 является более плоской и характеризуется существенно меньшим отношением параметров c0/a0 по сравнению с Co7 Se8 (a и c0 - параметры базовой элементарной ячейки NiAs). Определены значения компонент тензоров магнитного сдвига и градиента электрического поля в месте расположения ядер кобальта. Выявлена существенная локальная зарядовая и спиновая неоднородность соединений. Из температурных зависимостей сдвига и восприимчивости в Co7Te8 оценена константа сверхтонкого взаимодействия в ионах кобальта. Анизотропное увеличение межатомных расстояний не приводит к большей локализации 3d электронов и к появлению магнитных моментов на атомах кобальта в Co7 Te8. Это соединение остается паулиевским парамагнетиком вплоть до самых низких температур.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2023;117(1-2 (1)):57-64
57-64
Электронная структура InCo2As2 и KInCo4As4: LDA + DMFT
Аннотация
Проведен сравнительный анализ электронной структуры, полученной в рамках DFT/LDA и LDA + DMFT подходов, возможных изоструктурных аналогов железных сверхпроводников InCo2As2 и KInCo4As4 с электронной структурой родительской высокотемпературной сверхпроводящей системы BaFe2As2. Установлено, что несмотря на достаточно большую величину электрон-электронных корреляций (локальное кулоновское взаимодействие на Co-3d оболочке U = 4.0 эВ, хундовское обменное взаимодействие J = 0.85 эВ), в рассмотренных системах наблюдается относительно небольшая величина перенормировки квазичастичной массы 1.2-1.35 на уровне Ферми. При этом корреляционные эффекты приводят к заметному смещению и сжатию спектра ниже -0.8 эВ. Зонная структура InCo2As2 вблизи уровня Ферми качественно схожа с ранее детально изученным BaCo2 As2, и существенно отличаетсяот зонной структуры BaFe2As2. В системе KInCo4As4 зоны вблизи уровня Ферми напоминают зонную структуру BaFe2As2, а поверхности Ферми имеют схожую топологию. Это косвенно указывает на возможность реализации сверхпроводимости в KInCo4As4. Также по результатам LDA + DMFT расчетов видно, что при небольшом дырочном или электронном допировании в системе KInCo4As4 будут происходить топологические переходы Лифшица. Считаем, что синтез рассмотренных в данной работе соединений InCo2As2 и KInCo4As4 является важным для изучения сверхпроводимости в данном классе материалов.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2023;117(1-2 (1)):65-71
65-71
Необычные состояния дробного квантового эффекта Холла в широкой квантовой яме
Аннотация
Выполнены исследования двухслойной электронной системы, реализующейся в квантовой яме GaAs шириной 60 нм и имеющей большую разность плотностей электронов в слоях. Обнаружено, что наклон магнитного поля относительно нормали к плоскости системы приводит к исчезновению состояний целочисленного квантового эффекта Холла при значениях полного фактора заполнения уровней Ландау единица и двойка и возникновению состояний дробного квантового эффекта Холла в промежутке между этими факторами заполнения. Состояния дробного квантового эффекта Холла обнаружены на факторах заполнения νF как с нечетными знаменателями (νF = 4/3, 10/7, 6/5), так и на факторе заполнения νF = 5/4. При развертке магнитного поля могут наблюдаться несколько различных состояний. Обнаруженные состояния дробного квантового эффекта Холла объясняются как комбинированные состояния с одинаковым значением фактора заполнения, равным единице, в слое большей плотности и с факторамизаполнения νF - 1 в слое меньшей плотности. Эти состояния реализуются в результате перераспределения электронов между слоями, происходящего при изменении магнитного поля. Предполагается, что возникновение состояния на факторе заполнения νF = 5/4 с четным знаменателем обусловлено доминированием межслоевого электрон-электронного взаимодействия по сравнению с внутрислоевым для электронов слоя меньшей плотности.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2023;117(1-2 (1)):72-79
72-79
Квантовый алгоритм инвариантной оценки близости классических шифров к одноразовому блокноту
Аннотация
Предложена инвариантная мера близости блочного шифра к совершенному (идеальному) шифру - одноразовому блокноту. Мера близости является инвариантной, не зависит от конкретной реализации одноразового блокнота - является одинаковой для любой реализации. Предложен квантовый алгоритм оценки близости блочного шифра к идеальному, в смысле предложенной меры. Квантовый алгоритм, основанный на определении собственного значения (фазы) квантового состояния, с высокой вероятностью и точностью позволяет оценить меру близости шифра к идеальному.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2023;117(1-2 (1)):80-88
80-88
Interconnected evolution of epidemic and public vaccination opinion
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2023;117(1-2 (1)):89-90
89-90
Систематические эффекты при измерении времени жизни нейтрона в магнитных ловушках ультрахолодных нейтронов
Аннотация
Обсуждаются возможные систематические эффекты в экспериментах по измерению времени жизни нейтрона с использованием хранения ультрахолодных нейтронов в магнито-гравитационных ловушках. Предлагаются методы регистрации возможных потерь, включая потери на деполяризацию и малый нагрев нейтронов в процессе их хранения в ловушке в режиме on-line.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2023;117(1-2 (1)):93-97
93-97
Дальнодействующие многочастичные взаимодействия, индуцируемые обменом нейтрино в веществе нейтронных звезд
Аннотация
Силы с большим радиусом действия могут оказывать значительное влияние на уравнение состояния вещества. Нейтрино малой массы генерируют дальнодействующий потенциал за счет обмена нейтринными парами. Обсуждается возможная взаимосвязь между массами нейтрино, определяющими радиус действия двух-нейтринного обменного потенциала, и уравнением состояния нейтронной материи. Показано, что вопреки предыдущим утверждениям термодинамический потенциал, будучи разложенным в ряд по числу взаимодействий нейтрино, обращается в нуль в любом порядке разложения, за исключением двух-частичного взаимодействия. В однопетлевом приближении дальнодействующие многочастичные нейтринные взаимодействия стабильны в инфракрасной области при любой массе нейтрино и не оказывают влияния на уравнение состояния нейтронной материи и стабильность нейтронных звезд.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2023;117(1-2 (1)):98-101
98-101
Квазистационарные поляритонные состояния в мезорезонаторах
Аннотация
В мезорезонаторах осуществляется взаимодействие экситонной моды одновременно с несколькими оптическими модами, критерием чего являются сравнимые величины силы взаимодействия света и вещества (расщепления Раби) и энергетического интервала между модами резонатора. Недавно было показано, что в мезорезонаторах возможна немонотонная зависимость населенности поляритонных состояний от накачки. Показано, что в области гистерезиса возможно появление дополнительного квазистационарного состояния и длительность нахождения системы в квазистационарном состоянии зависит от величины накачки.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2023;117(1-2 (1)):102-106
102-106
Определение важнейших параметров металла, облученного ультракоротким лазерным импульсом
Аннотация
Ультракороткие лазерные воздействия с длительностью от нескольких до порядка 1000 световых осцилляций имеют огромное значение в современных науке и технике. Такой импульс переводит металл в возбужденное состояние с горячими электронами: двухтемпературное состояние Te ≫ Ti, где Te, Ti - это температуры электронной и ионной подсистем. При этом меняется коэффициент теплопроводностипо сравнению с хорошо известными справочными значениями. Теплопроводность κ и темп обмена энергией между электронной и ионной подсистемами α - это ключевые параметры 2T модели. До сих пор они остаются плохо изученными. Хотя работ, направленных на их исследование, особенно это касается α, много. В настоящей статье представлены новые теоретико-экспериментальные данные, позволяющие определить κ и α на примере с золотом.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2023;117(1-2 (1)):107-114
107-114
Оптические свойства кремниевых нанонитей, полученных методом металл-стимулированного химического травления с использованием золотых наночастиц
Аннотация
Кремниевые нанонити (КНН), благодаря их уникальным структурным и физическим свойствам, являются перспективным материалом для использования в электронике, фотовольтаике, фотонике, сенсорике и биомедицине. Несмотря на множество методов, доступных для синтеза КНН, металл-стимулированное химическое травление (MСХТ) сегодня является одним из наиболее перспективных для их экономически эффективного производства. В большинстве работ в качестве катализатора химической реакции травления кристаллического кремния используют наночастицы серебра. Однако использование золотых наночастиц в МСХТ может существенно повлиять на морфологию и оптические характеристики получаемых образцов. В представленной работе КНН синтезированы методом МСХТ кристаллического кремния с использованием золотых наночастиц. Показано с помощью методов растровой и просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения, что полученные нанонити имеют диаметр ~ 100 нм и представляют собой ~ 50 нм кристаллический стержень, покрытый ~ 25 нм слоем SiO2, на границе которых присутствуют кремниевые нанокристаллы. Пористость массивов КНН оценивалась из их спектров зеркального отражения, и рассчитывалась с помощью модели эффективной среды Бруггемана, и составляет 70 %. При этом образцы демонстрируют крайне низкое (3-7 %)полное отражение в спектральной области 250-1000 нм, увеличение интенсивностей межзонной фотолюминесценции и комбинационного рассеяния света по сравнению с исходной подложкой кристаллического кремния, за счет эффекта локализации света. Кроме того, обнаружена фотолюминесценция нанонитей в области 500-1000 нм с максимумом на 700 нм, что объясняется излучательной рекомбинацией экситонов в кремниевых нанокристаллах с размером 3-5 нм.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2023;117(1-2 (1)):115-120
115-120
Влияние магнитного поля на формирование ультрахолодной плазмы
Аннотация
Методом молекулярной динамики выполнены расчеты формирования ультрахолодной плазмы под действием постоянного ионизующего излучения в квадрупольном магнитном поле с градиентом индукции вдоль оси симметрии, равном 0, 30, 150, 500 Гс/см. Увеличение величины магнитной индукции способствует росту плотности плазмы за счет удержания части быстрых электронов квадрупольным магнитным полем.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2023;117(1-2 (1)):121-126
121-126
Парная корреляционная функция завихренности внутри когерентного вихря
Аннотация
Мы изучаем корреляции флуктуаций завихренности внутри когерентного вихря, возникающего вследствие обратного каскада энергии в двумерной турбулентности. Наличие когерентного течения, которое является дифференциальным вращением, подавляет мелкомасштабные флуктуации потока, которые создаются внешней силой, и приводят к тому, что эти флуктуации могут считаться невзаимодействующими и, следовательно, изучаться в линейном приближении. Мы вычисляем парную корреляционную функцию завихренности и демонстрируем, что она обладает степенным поведением как в пространстве, так и по времени. Полученные результаты позволяют приступить к систематическому изучению эффектов, связанных с нелинейным взаимодействием флуктуаций, которые играют существенную роль на периферии когерентного вихря. Наши результаты применимы также к статистике пассивного скаляра в сильном сдвиговом потоке.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2023;117(1-2 (1)):127-131
127-131
Электронные и магнитные свойства фазы железа ε-Fe при высоких давлениях до 241 ГПа в области температур 4-300 К
Аннотация
Магнитное и электронные состояния железа в гексагональной плотноупакованной ε-Fe фазе исследованы методом синхротронной мессбауэровской спектроскопии на ядрах Fe-57 (методика NFS - nuclear forward scattering или ядерное рассеяние вперед). Измерения выполнены при высоких давлениях P ≈ 55-241 ГПа в диапазоне температур T от 4 до 300 К, а также во внешних магнитных полях до 5 Тл. Установлено, что во всей P -T области атомы Fe находятся в немагнитном состоянии. Предполагаемая теорией магнитная неустойчивость и квантовые спиновые флуктуации, которые могут быть стабилизированы магнитным возмущением (например, внешним магнитным полем) не подтверждается нашимиизмерениями NFS спектров во внешнем магнитном поле. Установлено, что зависимость изомерного сдвига от давления IS(P ) носит нелинейный характер, и при максимальном давлении 241 ГПа значение IS достигает колоссальной величины ≈ - 0.8 мм/с, указывая на очень высокую электронную плотность на ядре железа. Резкое изменение электронной плотности на ядре железа при температурах 100-200 К указывает на фазовый переход с изменением электронной структуры, что может быть связано с резкимувеличением проводимости или даже с возникновением сверхпроводимости.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2023;117(1-2 (1)):132-144
132-144
Adsorption of Na monolayer on graphene covered Pt(111) substrate
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2023;117(1-2 (1)):145-146
145-146
Особенности электронного спектра при переходе из фазы аксионного изолятора в фазу квантового аномального эффекта Холла в тонкой пленке собственного антиферромагнитного топологического изолятора
Аннотация
В данной работе мы исследуем топологические состояния электронов в тонкой пленке собственного антиферромагнитного топологического изолятора, акцентируя внимание на их взаимосвязи с магнитной текстурой. Мы рассматриваем модель пленки с четным числом семислойных блоков, которая подвержена переходу из фазы аксионного изолятора в фазу квантованной холловской проводимости во внешнем магнитном поле. В континуальном подходе мы моделируем эффективный двумерный гамильтониан тонкой пленки топологического изолятора с неколлинеарной намагниченностью, на основе которого получаем энергетический спектр и кривизну Берри. Анализ топологических индексов позволяет построить топологическую фазовую диаграмму в зависимости от параметров системы и степени неколлинеарности. Для топологически различных областей диаграммы мы описываем краевые электронные состояния на боковой грани пленки. Кроме того, мы исследуем спектр одномерных состояний на доменной стенке, разделяющей домены с противоположным углом неколлинеарности. Мы также обсуждаем полученные результаты и экспериментальную ситуацию в тонких пленках соединения MnBi2Te4.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2023;117(1-2 (1)):147-157
147-157
Плотность заряда и подвижность волн зарядовой плотности в квазиодномерном проводнике NbS3
Аннотация
В моноклинной фазе NbS3 (NbS3-II) наблюдаются три волны зарядовой плотности (ВЗП), две из которых формируются при температурах выше комнатной. В данной работе, с использованием эффекта синхронизации скольжения ВЗП в высокочастотных полях, для каждой из трех ВЗП определена плотность заряда, а также подвижность в пределе больших полей. Установлено, что подвижность каждой из ВЗП в этом пределе приблизительно равна подвижности сконденсированных в ней квазичастиц в нормальном состоянии. Более того, наблюдается корреляция между температурными зависимостями подвижностей волн зарядовой плотности и квазичастиц. Результаты работы актуализуют вопросы о механизме предельной проводимости волн зарядовой плотности и о распределении волн зарядовой плотности между атомными цепочками в элементарной ячейке.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2023;117(1-2 (1)):158-164
158-164
Гиротропные колебания магнитных вихрей в двух взаимодействующих ферромагнитных дисках
Аннотация
В работе представлены результаты экспериментальных исследований и численного моделирования гиротропного движения вихревых распределений намагниченности в двух взаимодействующих ферромагнитных дисках. Методом магнитно-резонансной силовой спектроскопии изучена зависимость резонансной частоты коллективной гиротропной моды колебаний вихрей от расстояния между центрами дисков. Из данной зависимости на основе решений уравнения Тиля, получена оценка энергии взаимодействия магнитных вихрей в зависимости от расстояния между дисками.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2023;117(1-2 (1)):165-170
165-170
Логарифмическая релаксация неравновесного состояния волны зарядовой плотности в соединениях TbTe3 и HoTe3
Аннотация
Выполнены измерения электронного транспорта, в том числе динамических свойств волны зарядовой плотности в квазидвумерном соединении HoTe3. Обнаружены и изучены эффекты медленной релаксации неравновесного состояния волны зарядовой плотности при изотермической выдержке в режиме нулевого тока, наблюдаемые ранее в TbTe3. Значительное увеличение времени выдержки позволило наглядно продемонстрировать, что релаксационные зависимости имеют логарифмический вид; изучены особенности релаксации в разных температурных и временных диапазонах. Полученные данные указывают на стекольное поведение системы центров пиннинга волны зарядовой плотности в трителлуридах редкоземельных атомов.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2023;117(1-2 (1)):171-176
171-176