| Основные научные направления и темы проводимых исследований |
Традиционно, в связи с высокой степенью взаимодействия между подразделениями, некоторые темы, выполняемые в Институте, соответствуют нескольким уставным направлениям, то есть являются комплексными. На конец 2011 года Институтом разрабатывалось 6 тем, все они продолжены в 2012 году.
Тема: "Теоретическое изучение электронных, магнитных и решеточных свойств металлических систем с неоднородностями нанометрового размера на основе микроскопического квантовомеханического подхода".Направление: «Физика и химия поверхности; электронная и локальная атомная структура поверхностных слоев и наноразмерных систем». Перспективность темы: Объекты и явления, которые исследуются, являются новыми. Только недавно были проведены эксперименты по спиновой поляризации, нейтронные эксперименты, выявившие волны спиновой плотности в Fe-Al сплавах, спектроскопические исследования наноструктур с помощью высокочастотных фононов теплового импульса и исследования динамических и кинетических свойств квазиодномерных кристаллов (Ta1-x Nbx Se4)2 I и новой фазы углерода с квазиодномерной структурой. Эти эксперименты не имеют количественного описания, а в ряде случаев отсутствует и качественное понимание явлений, лежащих в их основе. Выполненные теоретические исследования позволят сформулировать ряд практических рекомендаций экспериментаторам, которые занимаются измерениями с помощью рассеяния электронов. Будут разработаны рекомендации для оптимального формирования структур наноматериалов, обладающих заданными физическими и конструкционными свойствами. Эффекты спиновой поляризации и управление условиями формирования магнитных нанонеоднородностей имеют хорошую перспективу использования в новом направлении развития техники - спинтронике. Тема: "Атомная структура, химический состав и топография сверхтонких негомогенных оксидных пленок 3d-металлов, их сплавов и тонких нанокомпозитных пленок изоэлектронного ряда германия".Направление: «Физика и химия поверхности. Электронная и локальная атомная структуры поверхностных слоев и наноразмерных систем» Перспективность темы: Получение экспериментальных данных о микроскопическом строении (морфологии, атомной структуре, химическом составе) систем типа: негомогенные сверхтонкие оксидные пленки на поверхности металлов, неравновесные оксидные фазы, возникающие при интенсивных внешних воздейтвиях, сверхтонкие пленки металлов на поверхности полупроводников, нанокристаллические и нанокомпозитные полупроводники - позволит создать полуколичественную теорию формирования электрофизических, оптических и физико-химических свойств этих объектов. Результаты исследований могут быть использованы на практике при разработке современных полупроводниковых гетероструктур с заданными электрофизическими свойствами, при разработке материалов для гетерогенного катализа и коррозионностойких материалов. Развитие методов исследования локальной атомной структуры имеет самостоятельную методическую ценность. Тема: "Исследование влияния внешних воздействий на изменения электронной, атомной структуры, поверхностных сегрегаций систем на основе d- и f-металлов."Направления: «Физика и химия поверхности. Электронная и локальная атомная структуры поверхностных слоев и наноразмерных систем», «Природа и свойства неравновесных метастабильных состояний, возникающих в металлах и сплавах при тепловых, механических и радиационных воздействиях». Перспективность темы: Экспериментальное исследование физико-механических свойств, атомной структуры и сегрегаций компонентов исследуемых систем предполагается проводить в комплексе с компьютерным моделированием взаимодействия энергетического воздействия с металлами. Предлагаемый подход позволит достаточно полно оценить влияние параметров облучения на сегрегационные процессы на поверхностях мишени и разработать физические модели формирования состава модифицированных, оценить диффузионную способность имплантанта и других примесей мишени. Предлагается исследовать аномальный массоперенос и поверхностную сегрегацию имплантированной примеси путем регистрации и анализа концентрационных профилей этой примеси как с облученной стороны, так и необлученной (для фольг) стороны образцов в зависимости от условий облучения с тщательным контролем возможных посторонних факторов, которые могли бы имитировать указанные массоперенос и сегрегацию. Такой подход, насколько нам известно, применяется впервые. Компьютерный эксперимент проводится с использованием метода молекулярной динамики. Взаимодействие внешних энергетических потоков с металлами и сплавами представляет большой научный интерес, так как затрагивает фундаментальные проблемы физики твердого тела, а также имеет практическое значение в связи с применением энергетических воздействий для улучшения эксплуатационных свойств материалов и выявлением поведения металлов в условиях эксплуатации. Тема: «Структура, фазовый состав, межфазные взаимодействия и физико-химические свойства наносистем на основе Fe и sp-элементов при деформационных и термических воздействиях».Направления: «Природа и свойства неравновесных метастабильных состояний, возникающих в металлах и сплавах при тепловых, механических и радиационных воздействиях», «Статические и динамические магнитные и магнитоупругие явления; электромагнитоакустика». Перспективность темы: Проводимые исследования позволят получить данные о микроскопических механизмах деформационно-индуцированного растворения фаз (интерметаллидов) в alpha-Fe; получить закономерности структурно-фазовых превращений в нанокристаллических и нанокмпозиционных системах при переходе к равновесному состоянию; установить закономерности формирования физико-химических свойств на всех стадиях термических и деформационных воздействий в наносистемах на основе Fe и sp-элементов; теоретически описать механизмы и кинетику деформационно- и термоиндуцированных структурно-фазовых превращений в наносистемах. Полученные результаты будут представлять практический интерес при разработке новых функциональных материалов с заданными физико-химическими свойствами; прогнозировании поведения наноматериалов в условиях термических и деформационных воздействий; неразрушаюшем магнитном контроле изделий на основе Fe; разработке материалов для магнитной записи и ультрадисперсных магнитных носителей лекарств. Тема: «Структурно-фазовые превращения (термические, концентрационные, деформационные) и структурная наследственность в жидком, аморфном, нано- и кристаллическом состояниях».Направление: «Природа и свойства неравновесных метастабильных состояний, возникающих в металлах и сплавах при тепловых, механических и радиационных воздействиях» Перспективность темы: Развитие в последние годы наукоемких технологий в различных областях промышленности привел к необходимости поиска и разработки материалов нового поколения, в том числе наноструктурных. Для многих сплавов дальнейшего улучшения их служебных свойств только за счет традиционных методов легирования или термообработки практически не происходит. Несмотря на большой объем выполненных исследований в ведущих центрах Японии, США и Европы, многие проблемы фундаментального характера, определяющие уровень различных свойств, остаются нерешенными и малоизученными. Одним из наиболее перспективных и эффективных способов улучшения свойств металлических сплавов является направленное формирование структуры расплава в предкристаллизационный период, позволяющее в условиях неравновесного затвердевания реализовать в получаемой твердой фазе новые структурные и фазовые состояния. В связи с этим особую актуальность приобретают исследования аномальных явлений различного типа в металлических жидкостях, способных влиять на свойства получаемых из них сплавов в широком интервале скоростей охлаждения. Новые дополнительные возможности улучшения служебных свойств металлических сплавов связаны с введением в расплав наномодификаторов, в качестве которых могут выступать углеродные наноструктуры – фуллерены и нанотрубки. Введение в расплав модификаторов такого типа позволяет принципиально изменить механизм затвердевания и соответственно получать особые свойства сплавов, не реализуемых при обычном литье. Тема: «Исследование и реконструкция пространственной структуры, диагностика состояния материалов, природных сред и технических систем с использованием радиофизических, электромагнитных и акустических методов.»Направления: «Статические и динамические магнитные и магнитоупругие явления; электромагнитоакустика», «Электромагнитные, акустические методы диагностики пространственной структуры материалов и физико-механических систем». Перспективность темы: Моделирование объектов природных сред и диагностики их состояния по данным дистанционного зондирования позволяет создать методы прогнозирования результатов различных воздействий на природную среду. Предлагаемый подход для трехмерного геометрического моделирования слабопроводящей среды со сложной структурой обеспечивает возможность повышения точности представления геометрических характеристик объектов. Исходными данными для построения модели каждого элемента пространственной структуры являются его контуры (замкнутые ломаные линии) на вертикальных и/или горизонтальных разрезах. Измерение параметров движения, напряженно-деформированного состояния движу-щихся объектов и диагностики технических систем в условиях экстремальных воздействий требует повышения точности их оценки и достоверности процедуры диаг-ностики. При этом многократно возрастает значение надежности аппаратурного и алгоритмического обеспечения процессов измерения. Последнее требует совершенствования методов защиты аппаратуры от экстремальных воздействий и методов обработки, интерпретации многомерных электромагнитных и виброакустических сигналов получаемых в условиях действия помех. При анализе изображений, полученных электронной и сканирующей зондовой микроскопией поверхности предполагается адаптировать методы, разработанные для обработки и интерпретации результатов лазерного сканирования, текстурных изображений на материалах многозональной космической съемки и снимках биологических объектов. Разработанные методы позволят повысить качество описания пространственной структуры материалов.Полученные при выполнении работы результаты могут быть использованы при создании систем контроля промышленной безопасности и в ходе проектирования и создания систем анализа и прогнозирования ситуаций при угрозах террористических проявлений; для моделирования измерений в малоглубинной электроразведке и в областях, связанных с пространственным моделированием и реконструкцией сложных трехмерных объектов и их комбинаций; при проведении динамических испытаний и диагностикt сложных технических систем в условиях экстремальных воздействий и слабовоспризводимых условий эксперимента; при проведении исследовании и прогнозе свойств наноматериалов. |