авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
-- [ Страница 1 ] --

Конференция по физике и астрономии

для молодых ученых Санкт-Петербурга и Северо-Запада

ФизикА.СПб

Тезисы докладов

26 — 27 октября 2011

года

Санкт-Петербург

2011

Организатор

Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе

Спонсоры

Российская академия наук

Администрация Санкт-Петербурга

Российский фонд фундаментальных исследований

Фонд некоммерческих программ «Династия»

Программный комитет Аверкиев Никита Сергеевич (ФТИ им. А.Ф. Иоффе) — председатель Варшалович Дмитрий Александрович (ФТИ им. А.Ф. Иоффе) Воробьев Леонид Евгеньевич (СПбГПУ) Иванчик Александр Владимирович (ФТИ им. А.Ф. Иоффе) Карачинский Леонид Яковлевич (ООО «Коннектор Оптикс», ФТИ им. А.Ф. Иоффе) Кучинский Владимир Ильич (СПбГЭТУ, ФТИ им. А.Ф. Иоффе) Новожилов Виктор Юрьевич (СПбГУ) Пихтин Никита Александрович (ООО «Эльфолюм», ФТИ им. А.Ф. Иоффе) Рудь Василий Юрьевич (СПбГПУ) Соколовский Григорий Семенович (ФТИ им. А.Ф. Иоффе) Сурис Роберт Арнольдович (ФТИ им. А.Ф. Иоффе) Тарасенко Сергей Анатольевич (ФТИ им. А.Ф. Иоффе) Организационный комитет Соколовский Григорий Семенович (ФТИ им. А.Ф. Иоффе) — председатель Азбель Александр Юльевич (КЦФЕ) Дюделев Владислав Викторович (ФТИ им. А.Ф. Иоффе) Карачинский Леонид Яковлевич (ООО «Коннектор Оптикс», ФТИ им. А.Ф. Иоффе) Кузнецова Яна Вениаминовна (ФТИ им. А.Ф. Иоффе) Лосев Сергей Николаевич (ФТИ им. А.Ф. Иоффе) Петров Павел Вячеславович (ФТИ им. А.Ф. Иоффе) Поняев Сергей Александрович (ФТИ им. А.Ф. Иоффе) Молодежная конференция 2011 года продолжает традицию Итоговых семинаров по фи зике и астрономии по результатам конкурсов грантов для молодых ученых, проводив шихся в Санкт-Петербурге в течение более десяти лет, с середины 90-х.

Конференция проводится при поддержке СМУС ФТИ им. А. Ф. Иоффе.

АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА И ФИЗИКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ Метод восстановления состаренных газоразрядных детекторов в газовом разряде CF4/CO Д. А. Аксёнов1, В. М. Вахтель2, Г. Е. Гаврилов1, A. Г. Крившич1, Д. А. Майсузенко1, А. А. Фетисов1, Н. Ю. Швецова Петербургский институт ядерной физики, Гатчина, Россия тел: (81371) 4-68-96, эл. почта: dmaysu@pnpi.spb.ru Воронежский государственный университет, Воронеж, Россия эл. почта:Vakhtel@phys.vsu.ru Представлен метод восстановления состарившихся газоразрядных детекто ров в тлеющем разряде газовой смеси 80%CF4+20%CO2. В качестве объекта для восстановления использованы пропорциональные счётчики типа straw, облучен ные источником Sr, с рабочей газовой смесью 60%Ar+30%CO2+10%CF4, компо ненты которой типичны для большинства современных газоразрядных детекто ров. Полная накопленная доза составляет около 3 Кл/см.



Особое внимание в работе уделено обсуждению механизмов старения и восстановления состаренных анодных проволочек. Как показывает опыт, в отсутствие загрязнения газовой смеси, основным механизмом старения является распухание проволочек, приводящее к уменьшению газового усиления. Этот про цесс старения вызывается не «классической» полимеризацией, происходящей в газоразрядной плазме, а окислением материала проволочки – вольфрама ради калами кислорода, образующимися в разряде рабочей газовой смеси Ar/CO2/CF4.

Радикалы, проникая под золотое покрытие проволочки путём диффузии и через микротрещины, образуют кислородосодержащие соединения вольфрама, кото Актуальные вопросы физики твердого тела и физики полупроводников рые разрывают поверхность проволочки и приводят к её распуханию. Обсуждает ся возможность использования тлеющего разряда CF4/CO2 для восстановления повреждённой проволочки. Предложенный метод тренировки состаренных де текторов обеспечивает полное восстановление коэффициента газового усиления (КГУ) в зоне старения за 6 часов. Исследование поверхности проволочки при по мощи электронного сканирующего микроскопа и её анализ методом ренгеноф луоресценции, показали хорошую очистку поверхности от окислов вольфрама, появившихся на ней в результате распухания. Данный метод позволяет неодно кратно осуществлять процедуру восстановления детектора.

Сравнение накопленных детектором зарядов при однократном и многократных циклах старения-восстановления позволяет заключить, что пред ложенный метод способен увеличить время жизни газоразрядных детекторов в физических экспериментах в два и более раз.

Диффузия колебаний в неупорядоченных средах Я. М. Бельтюков Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, Санкт-Петербург, Россия тел: (812) 730-92-29, эл. почта: ybeltukov@gmail.com Распространение колебательных возбуждений в неупорядоченных средах является одной из современных проблем в физике конденсированного состояния.

Она, в частности, связана с распространение тепла в аморфных диэлектриках (стёклах). Однако микроскопическая природа теплопроводности в стеклах остаёт ся все еще мало изученной. Её исследование важно, например, для улучшения теплоотвода в миниатюрных приборах современной наноэлектроники.

Зависимость коэффициента диффузии колебаний от частоты является важной для нахождения коэффициента теплопроводности. Для низких частот, соответст вующих температуре меньше ~20К, коэффициент диффузии в стеклах определяет ся длиной свободного пробега фононов и скоростью звука. Колебания с частотой, соответствующей температуре выше ~1000К локализованы и имеют нулевой ко эффициент диффузии. В оставшемся достаточно широком диапазоне частот коле бания делокализованы, имеют ненулевой коэффициент диффузии и не являются плоскими волнами (фононами) [1]. Именно они и определяют перенос энергии колебаний в системе.





Актуальные вопросы физики твердого тела и физики полупроводников Колебания в этом диапазоне частот изучались с помощью построенной ра нее модели случайных матриц, которая хорошо описывает колебательные свойст ва аморфных твёрдых тел [2, 3]. Коэффициент диффузии колебаний был найден с помощью формулы Эдвардса-Таулесса [4]. Было доказано справедливость этой формулы с помощью прямого решения уравнений Ньютона для миллиона частиц.

Было показано, что коэффициент диффузии примерно постоянен в актуальной области частот. Это находится в хорошем согласии с ростом теплопроводности от температуры выше плато, найденным экспериментально.

Литература 1. P.B. Allen, J.L. Feldman, J. Fabian, F. Wooten. Phil. Mag. B 79, 1715 (1999).

2. Я. М. Бельтюков, Д. А. Паршин, ФТТ 53, 142 (2010).

3. Я. М. Бельтюков, Д. А. Паршин, Письма в ЖЭТФ 93, 661 (2011).

4. J.T. Edwards and D. J. Thouless, J. Phys. C. 5, 807 (1972).

5. D.G. Cahill and R.O. Rohl, Phys. Rev. B. 35, 4067 (1987).

Определение сверхструктурных образований в полупроводниковых структурах методом малоуглового рассеяния рентгеновских лучей Н. С. Белякова1, М. Е. Бойко Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, Санкт-Петербург, Россия тел: (906) 255-27-84, электронная почта: pro100pro100@rambler.ru ФТИ им. А. Ф. Иоффе, Санкт-Петербург, Россия тел: (812) 292-79-85, эл. почта: m.e.boiko@mail.ioffe.ru В настоящее время актуальной задачей в технологии создания новых полу проводниковых приборов, является проблема характеризации монокристалличе ских подложек и получаемых на них структурах на предмет их кристаллографиче ского совершенства, так как рентгеновская топография и традиционный рентгено структурный анализ не всегда дают полный количественный ответ о структурном совершенстве. Карбид кремния является одним из основных материалов созда ния подложек в перспективном приборостроении. Анализ выращенных структур карбида кремния необходим для научного продвижения в этой области. Была поставлена задача исследования выращенных образцов на кристаллографическое совершенство.

Актуальные вопросы физики твердого тела и физики полупроводников На фотографиях образцов карбида кремния, полученных методом Лели, бы ли отчетливо видны группы полос с периодом около 800нм.

Анализ полученных рентгенограмм показал, что сверхструктурный период равен 400 нм. Также после съемки «на отражение» была получена «толщина»

полос.

В процессе исследований были получены данные об обычном уширении на кривых качания. Со стороны подложки она оказалась порядка 20 угловых секунд, а со стороны слоя мы смогли оценить «толщину» этих сверхструктурных полос по модели Селякова - Шерера, ее величина оказалась близка к малоугловым дан ным.

Результаты 1. На источнике рентгеновского излучения с вращающимся анодом RIGAKU UltraX 18 был создан малоугловой дифрактометр, и после разработки оригиналь ной программы сбора и обработки данных экспериментально реализован метод малоуглового рассеяния рентгеновского излучения.

2. Полученные данные по размерам сверхструктурных образований в монокристаллических полупроводниках карбида кремния коррелируют с данными электронной микроскопии и Раман-спектроскопии.

3. Показано, что в образцах SiC до проведения процесса образования пор наблюдаются сверхструктурные образования в направлении по нормали к поверхности с двумя характерными размерами: периодические порядка 20 nm и апериодические образования порядка 90 nm;

сверхструктурных образований лежащих в плоскости поверхности образца не обнаружено. То есть, полученные данные по малоугловому рассеянию рентгеновских лучей позволили измерить линейные сверхструктурные домены в двух направлениях, что гораздо более ин формативно и значительно дешевле, чем та же информация, полученная методом атомно-силовой микроскопии.

4. Показано, что после проведения процесса образования пор в образцах SiC наблюдается изменение сверхструктурных образований: по нормали к поверхности увеличение параметров до 45nm и 110nm соответственно;

кроме того, в плоскости поверхности образца, обнаружено появление периодических образований порядка 440 nm и апериодических порядка 140 nm.

Литература 1. M.E. Boiko. Brookhaven. XI International Conference on Small-Angle Scattering, (1999).

2. Д.И.Свергун, Л.А.Фейгин. Москва, Наука (1986).

Актуальные вопросы физики твердого тела и физики полупроводников 3. M.E.Boiko, A.M.Boiko. Москва 10TH EUROPEAN CONFERENCE ON NON-DESTRUCTIVE TESTING Abstracts, (2010).

Инверсный магнитоэлектрический эффект в феррит-пьезоэлектрическом диске Т. А. Галкина, Д. А. Филиппов Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого, Великий Новгород, Россия тел. (8162) 62-77-27, эл. почта: taisiya_galkina@mail.ru В данной работе проведено теоретическое и экспериментальное исследова ние инверсного магнитоэлектрического (МЭ) эффекта для дискообразных образ цов из объемных композиционных материалов состава феррит - никелевая шпи нель – цирконат - титаната свинца. Представлена модель расчета коэффициента инверсного магнитоэлектрического преобразования для образцов в форме диска на основе метода эффективных параметров.

В качестве модели рассматривался образец из композиционного феррит пьезоэлектрического материала в форме тонкого диска радиуса R и толщиной d, на нижней и верхней поверхности которого нанесены тонкие металлические кон такты, а на боковые поверхности намотана катушка индуктивности, содержащая N витков. Были рассмотрены продольный (постоянное (подмагничивающее) маг нитное поле направлено параллельно поляризации образца) и поперечный (по стоянное магнитное поле направлено в плоскости образца, перпендикулярно направлению поляризации) эффекты.

В случае продольного эффекта коэффициент инверсного МЭ преобразования определяется как [1], где среднее значение индукции магнитного поля равно 2 R d B3 rdr.

B R 2 0 Вычисляя интеграл, для коэффициента инверсного МЭ преобразования полу 2q31 d 31 (1 ) J1 ( ) чим выражение: B,L 1, где введено обозначе r s11 (1 ) ние r J 0 ( ) (1 ) J1 ( ). Для коэффициента инверсного МЭ преобразова ния при поперечном эффекте получим выражение в следующем виде:

Актуальные вопросы физики твердого тела и физики полупроводников (q11 q12 )d 31 (1 ) J 1 ( ) B,T 1.

r s11 (1 ) Как следует из полученных выражений, коэффициент инверсного МЭ преоб разования прямо пропорционален произведению значений пьезоэлектрического d 31 и пьезомагнитного qi1 модулей и обратно пропорциональна значению мо дуля податливости s11. Однако при поперечном эффекте величина коэффициента B,T пропорциональна произведению (q11 q12 )d 31, а при продольном значе ние B,L пропорционально произведению q31 d 31. Поскольку (q11 q12 ) q31, то и величина поперечного эффекта больше, чем продольного.

Частотная зависимость коэффициента инверсного МЭ преобразования имеет резонансный характер. В области низких частот, когда параметр 1 величина инверсного коэффициента МЭ преобразования практически не зависит от частоты, однако на частоте, соответствующей условию r 0, наблюдается пиковое уве личение коэффициента. Корни этого уравнения получили название резонансных частот f r.

В результате проведенных экспериментальных исследований показано хо рошее соответствие экспериментальных результатов с проведенными теоретиче скими исследованиями. Частотная зависимость коэффициента имеет резонансный характер. Для образцов из феррит-никелевой шпинели – ЦТС радиусом около R 5cm значение нижней резонансной частоты составляет примерно f r 300kHz.

Литература 1. Д. А. Филиппов, Т. А. Галкина, Г. Сринивасан. Вестник НовГУ. 60, (2010).

Актуальные вопросы физики твердого тела и физики полупроводников Распространение интенсивных спиновых волн в одномерном магнонном кристалле А. В. Дроздовский, А. Б. Устинов Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ», Санкт-Петербург, Россия Тел./факс: +7 (812) 234-99-83, эл. почта: drozdovskyi@rambler.ru Пространственно-периодические магнитные структуры (или как их еще на зывают – “магнонные кристаллы” (МК) [1]), изготовленные из монокристалличе ских пленок железо-иттриевого граната (ЖИГ) могут найти применение при раз работке устройств спин-волновой электроники, предназначенных для обработки СВЧ сигнала. Линейные свойства спиновых волн (СВ) в МК исследованы достаточ но хорошо [2]. Однако нелинейные свойства МК [3, 4] и возможности их практиче ского применения до сих пор остаются недостаточно изученными.

Целью данной работы являлось исследование нелинейных свойств СВ одно мерных магнонных кристаллах, а также возможностей создания на их основе уст ройств обработки СВЧ сигналов.

Экспериментально полученные результаты.

Экспериментальный макет был изготовлен в форме спин-волновой линии задержки. Для возбуждения и приема СВ использовались микрополосковые ан тенны. МК был изготовлен из монокристаллической пленки ЖИГ путем химиче ского травления на ее поверхности периодической системы канавок. Пленка ЖИГ имела толщину 4.7 мкм, ширину 2 мм и длину 55 мм. Канавки имели глубину око ло 0,5 мкм, ширину 50 мкм и период 400 мкм. Экспериментальный макет поме щался между полюсами электромагнита в однородном постоянном магнитном поле напряженностью 1200 Э, направленном в плоскости МК вдоль антенн спино вых волн.

Эксперимент заключался в измерении серии передаточных характеристик макета при последовательном увеличении мощности возбуждающего СВЧ сигна ла. Измеренная передаточная характеристика экспериментального макета демон стрировала чередующиеся полосы с относительно низким и относительно высо ким затуханием спиновых волн. Последние будем называть полосами загражде ния. Ширина полос заграждения составляла менее 10 МГц. Расстояние между ними варьировалось от 45 до 70 МГц в зависимости от частоты.

При увеличении мощности входного СВЧ сигнала передаточная характери стика МК смещалась вниз по частоте. В частности, увеличение СВЧ мощности от Актуальные вопросы физики твердого тела и физики полупроводников 0,5 до 80 мВт приводило к сдвигу передаточной характеристики на fNL=5.2 МГц.

Поэтому на фиксированной частоте вносимые МК потери менялись в зависимости от уровня подаваемой мощности. Так, например, на частотах f1=4793.5 МГц и f2=4788.3 МГц при мощности 0,5 мВт вносимое затухание составляло, соответст венно, -57 и -30 дБ, а при мощности 80 мВт оно составляло, соответственно, -38 и 60 дБ.

Вышеописанное поведение АЧХ позволяет использовать один и тот же при бор для выполнения различных функций обработки СВЧ сигналов за счет выбора рабочей частоты. На частоте f1, устройство работает как усилитель отношения сиг нал/шум, а на частоте f2, то устройство выполняет функцию подавителя сильных сверхвысокочастотных сигналов.

Работа поддержана грантами Президента РФ и Министерства образования и науки РФ.

Литература 1. Ю. В. Гуляев и др., Письма в ЖЭТФ 77, (2003.).

2. Н. Ю. Григорьева, Б. А. Калиникос, ЖТФ, 79(8), (2009).

3. А. В. Дроздовский и др. Письма в ЖЭТФ, 91(1), (2010.).

4. S.L. Vysotsky et al. Spin Waves 2011 International Symposium, Санкт-Петербург, Россия, 5-11 июня 2011.

Точно решаемая модель одноосного сегнетоэлектрика с дальнодействующим потенциалом А. Ю. Захаров, М. И. Бичурин, Н. В. Евстигнеева Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого, Великий Новгород, Россия тел: (921) 729-30-17, эл. почта: Nadya1203.89@mail.ru Основным методом теоретического исследования фазовых переходов в сегнетоэлектриках, магнитных материалах и др. служит теория Ландау [1], в которой постулируется существование параметра порядка и возможность раз ложения свободной энергии по степеням параметра порядка. Коэффициенты раз ложения являются параметрами теории и определяются, как правило, из анализа экспериментальных данных.

В данной работе исследована точно решаемая модель системы спинов с бесконечным радиусом взаимодействия. Гамильтониан модели имеет вид Актуальные вопросы физики твердого тела и физики полупроводников N N J S i S j h S i, H (1) 2N i, j 1 i Si N где — число спинов, — дипольный момент структурной единицы S, h (спиновая переменная), принимающий два значения — потенциал J внешнего (электрического) поля, — энергия взаимодействия двух спинов. Эта модель характеризуется двумя параметрами J, S и допускает асимптотически точное решение [2] в термодинамическом пределе.

Выберем в качестве параметра порядка среднее значение дипольного мо S мента. Точное выражение для свободной энергии в расчете на один спин, S выраженное через, имеет вид S 1 S S 1 ln 1 A S T ln S, (2) 2 2 S S T / Tc Tc где — приведенная температура, — критическая температу hS / Tc ра (константа Больцмана равна 1), — отношение энергии диполя во внешнем поле к критической температуре.

Для систем с гамильтонианом (1) имеет место закон соответственных со стояний: уравнение состояния имеет единую форму в безразмерных переменных 1 1.

, =S/S, 0 c по степеням па Выполним разложение свободной энергии (3) при раметра порядка с точностью до членов восьмого порядка:

(4) Отличие этого разложения от разложения Ландау состоит в следующем:

1. Все коэффициенты разложения при четных степенях параметра порядка явля ются линейными функциями температуры;

2. Линейный по внешнему полю член разложения содержит не только линейный член по параметру порядка, но и целый ряд членов с нечётными степенями па раметра порядка, причём с понижением температуры все коэффициенты син Актуальные вопросы физики твердого тела и физики полупроводников хронно увеличиваются с одинаковой скоростью, сохраняя соотношение между ними.

Выполнены численные расчеты температурной зависимости спонтанной по ляризации и диэлектрических констант ряда одноосных сегнетоэлектриков (триг лицинсульфат, триглицинфторбериллат, триглицинселенат) и выполнено сравне ние с имеющимися в литературе экспериментальными данными [3].

Работа выполнена при финансовой поддержки Министерство образования и науки Российской Федерации (программа «Научные и педагогические кадры современной России» на 2009-2013 г., проект 11324) и отделения химии и наук о материалах РАН.

Литература 1. Ландау, Е. М. Лившиц, Статистическая физика. М. Наука, (1976).

2. G.Parisi. Statistical Field Theory. N.Y. e.a.: Addison-Wesley, (1988).

3. S. Hoshino, T. Mitsui, F. Jona, R. Pepisky. Psys. Rev., 107(5), (1957).

К теории фазовых переходов в классической статистической физике. Решённые и пока нерешённые проблемы А. Ю. Захаров Новгородский государственный университет им. Ярослава Мудрого, Великий Новгород, Россия тел: +7(905) 291-24-13, эл. почта: anatoly.zakharov@novsu.ru Проблема количественного и качественного описания фазовых переходов является одной из наиболее важных и интересных проблем физики. Несмотря на колоссальные усилия нескольких поколений физиков, проблема остаётся нере шённой. За прошедшие десятилетия достигнуто немало выдающихся результатов в теории фазовых переходов, создано много мифов, появилось (и отчасти рассея лось) много правдоподобных и фантастических гипотез. К настоящему моменту остаётся неясным даже, возможно ли вообще построение какой-либо общей тео рии фазовых переходов исходя их "первых принципов".

Основные этапы развития теории фазовых переходов:

1. Joseph Black (1728–1799), 1757, открытие теплоты плавления и парообразования.

2. Феноменологический подход, основанный на термодинамике: J.W. Gibbs, Гиббс, J.D. van der Waals, H.W. Bakhuis Roozeboom, P. Ehrenfest, Л.Д. Ландау.

3. Среднеполевые микроскопические теории: P. Weiss, А.А. Власов, В.Л. Гинзбург– Л.Д. Ландау.

Актуальные вопросы физики твердого тела и физики полупроводников 4. Точно решаемые модели: W. Lenz–E. Ising, L. Onsager, R. Baxter, T.H. Berlin–M. Kac, M. Kac–G.E. Uhlenbeck–P.C. Hemmer.

5. ББГКИ–цепочка и принцип ослабления корреляций.

6. Производящий функционал и концепция квазисредних: М.А. Леонтович и Н.Н. Боголюбов.

7. Метод ренорм–группы: L.P. Kadanoff, K. Wilson.

Принципиальные проблемы:

I. Проблема эквивалентности ансамблей: фазовые переходы в конечных сис темах (D. Gross);

метастабильные состояния;

неэкстенсивная термодинами ка (C. Tsallis).

II. Некатастрофичные межатомные потенциалы (M.E. Fisher–D. Ruelle) и статус приближения среднего поля.

III. Проблема получения априорных оценок в классической статистической физике.

IV. Некоторые ошибки, заблуждения и сомнения в теории фазовых переходов.

Фазовый переход и корреляционные эффекты в диоксиде ванадия А. В. Ильинский, О. Е. Квашенкина, Е. Б. Шадрин ФТИ им. А. Ф. Иоффе, Санкт-Петербург, Россия тел: (812) 292-71-38, эл.почта: westolja@mail.ru В настоящей работе детально и последовательно излагается концепция ме ханизма фазового перехода (ФП) в диоксиде ванадия, справедливость которого обоснована результатами последнего десятилетия и полученными нами новыми экспериментальными результатами. Диоксид ванадия – материал, испытывающий ФП первого рода из моноклинной в тетрагональную фазу (переход полупроводник металл), который в монокристаллах наблюдается при температуре Тс=68 С (340К).

При температуре Т Тс=68 С диоксид ванадия является полупроводником.

Это обстоятельство заставляет усложнить квантовомеханическую схему одномер ной цепочки водородоподобных атомов, отказавшись от идеи жесткой цепочки.

Так, согласно данным рентгеностуктурного анализа [1], при ТТс соседние атомы ванадия попарно сближаются, объединяя в -связь свои единственные свободные электроны на d-орбиталях и образуя устойчивые пары ионов (одна пара на эле ментарную ячейку). Этим они искажают кристаллическую решетку, понижая ее симметрию от тетрагональной до моноклинной. Вследствие такого структурного Актуальные вопросы физики твердого тела и физики полупроводников перехода - перехода Пайерлса - в электронном спектре образуется щель. При этом 3d||-зона распадается на две подзоны, каждая из которых содержит поло вину количества уровней исходной d|| - зоны. Нижняя подзона оказывается прак тически полностью заполненной электронами, верхняя – практически пустой (с точностью до термического заброса через щель). Вследствие этого кристалл VO становится полупроводником. В подобным образом усложненной схеме VO2 при любых температурах должен оставаться полупроводником. Однако эксперимент говорит, что VO2 при Т68 С вновь становится металлом. Поэтому задача описания ФП усложняется, например, путем привлечения идеи Мотта о необходимости учета взаимодействия электронов между собой. Строгое решение многочастич ной задачи весьма сложно, но выполненные в самое последнее время компью терные расчеты в рамках GoWo+COHSEX – приближения [2] показывают, что вбли зи уровня Ферми в энергетическом спектре 3d-электронов VO2 возможно образо вание щели, ширина которой зависит от степени заполнения разрешенных зон электронами, однако сам ФП не описан. Этот существующий в данное время тео ретический пробел предлагается восполнить для VO2 описываемой ниже качест венной картиной.

В диоксиде ванадия корреляционные эффекты приводят к опусканию * зоны при нагреве образца по мере ее заполнения электронами [2]. При этом воз никает положительная обратная связь между шириной щели и заселенностью зон: уменьшающаяся щель способствует увеличению темпа термической генера ции электронов в *-зону, которая в свою очередь уменьшает щель. Тем не ме нее, термические «хвосты» фермиевского распределения электронов по уровням энергии, являясь малыми, не были бы способны, несмотря на уменьшение щели, вызвать разрушение критического количества димеров, необходимого для со вершения структурного ФП. Однако известно, что корреляционное взаимодейст вие между электронами существенно расширяет «хвосты» распределения элек тронов по уровням энергии, уменьшая величину скачка функции распределения на уровне Ферми (называемым скачком Мигдала [3]). Действие этих факторов резко облегчает разрушение димеров, эффективно выкачивая из них электроны связей, принадлежащих нижней d||-подзоне. Таким образом, в данной модели электронный переход Мотта является первичным, и именно он инициирует струк турный ФП полупроводник-металл.

Справедливость изложенной концепции подтверждена экспериментально.

Утверждение о первичной роли электронного перехода по отношению к структурному обосновано нами методом раздельного воздействия на энергети ческое положение *-зоны и нижней d|| - подзоны путем селективного заполне ния *-зоны электронами доноров. А именно, легирование пленок VO2 водоро Актуальные вопросы физики твердого тела и физики полупроводников дом сильно влияет на положение *-зоны и, тем самым, на температуру ФП, по нижая ее на 10-15 С. Интерпретация приведенных результатов, следующая. За полнение *-зоны электронами доноров приводит к уменьшению энергетической щели и, тем самым, облегчает достижение при нагреве критической концентра ции разрушенных димеров, что понижает критическую температуру структурного ФП. При этом возросшая концентрация свободных электронов в *-зоне увеличи вает стартовый уровень коэффициента отражения полупроводниковой фазы, что приводит к уменьшению скачка коэффициента отражения при переходе в металлическую фазу, обладающую предельным для данного материала коэф фициентом отражения.

Литература 1. Bruckner, A-V, W Vanadiumdioxide. Academy-Verlag, Berlin, (1983).

2. Jiang, H. Phys.Rev. B, 82, (2010).

3. С.В.Вонсовский. Квантовая физика твердого тела. М., Наука.(1983).

Электронная структура и оптические свойства гексагональных редкоземельных ортоферритов RFeO (R=Ho, Er, Lu) В. А. Русаков1, В. В. Павлов1, А. Р. Акбашев2, А. М. Калашникова1, А. Р. Кауль3, М. Байер1, 4, Р. В. Писарев ФТИ им. А. Ф. Иоффе, Санкт-Петербург, Россия Materials Science Department, Moscow State University, Moscow, Russia Chemistry Department, Moscow State University, Moscow, Russia Experimentelle Physik 2, Technische Universitat Dortmund, 44221 Dortmund, Germany За последнее десятилетие оксиды переходных металлов - мультиферроики привлекли большое внимание сообщества, занимающегося изучением конденси рованного состояния вещества, благодаря их особым, все еще мало изученным, физическим свойствам и возможным приложениям. В этом контексте диэлектри ческие соединения, где ионы переходных металлов занимают редкие кристалло графические положения с пятикратной координацией, особенно интересны.

В свою очередь, гексагональные ортоферриты RFeО3, где ионы Fe занимают то же самое пятикратное положение, могли быть успешно изготовлены только недавно.

Вопрос, проявляют ли эти соединения свойства мультиферроиков или нет остает ся открытым. Публикации на эту тему спорны и не предоставляют никаких обшир Актуальные вопросы физики твердого тела и физики полупроводников ных доказательств как магнитного так и ферроэлектрического упорядочения в гексагональных ортоферритах.

Мы докладываем об экспериментальных оптических изучениях высококаче ственных тонких пленок гексагональных редкоземельных ортоферритов RFeO (R=Ho, Er, Lu) изготовленных методом MOCVD. Мы показываем, что оптические спектры гексагональных ортоферритов заметно отличаются от спектров гексаго нальных манганитов. Кроме того, они очень отличаются от других окисей железа, включая редкоземельные перовскитные ортоферриты RFeO3. Анализ электронной структуры гексагонального RFeO3 с использованием кристаллической теории поля позволил обозначить особенности в оптическом спектре как переходов в кристаллическом поле, так и переходов с переносом заряда. Впервые представ лены температурные зависимости оптического поглощения и линейного двойного лучепреломления, имеющие несколько аномалий, которые позволили предполо жить, что магнитное упорядочение железных подрешеток имеет место ниже 120 130 K. Кроме того, также сообщается о признаках возможного магнитного упоря дочения редко-земных подрешеток ниже 20К. Эти наблюдения наводят на мысль, что гексагональные ортоферриты RFeO3 могут быть мультиферроиками.

Критическое поведение двумерного спирального XY магнетика А. О. Сорокин, А. В. Сыромятников Петербурский институт ядерной физики, Гатчина, Россия эл. почта: aosorokin@gmail.com;

syromyat@thd.pnpi.spb.ru На протяжении последних 30 лет фрустрированные двумерные магнитные системы являлись предметом интенсивных исследований и дискуссий. Особый интерес к этим системам возник в связи с изучением массивов из сверхпроводя щих джозефсоновских контактов в поперечном магнитном поле, являющихся ос новой для будущих сверхпроводниковых компьютеров, и описываемых полно стью фрустрированной XY моделью на простой квадратной решетке [1]. Особен ностью этой модели является одновременное вырождение основного состояния относительно и непрерывной SO(2), и дискретной Z2 групп симметрии, соответст вующие переходам Березинского-Костерлица-Таулесса (БКТ) и модели Изинга.

Основной вопрос, интересный с точки зрения критических явлений, состоит в том, происходят ли данные переходы при одной температуре или при разных, Актуальные вопросы физики твердого тела и физики полупроводников и в какой последовательности, а также не возникает ли критического поведения нового типа, отличного от предсказаний теорий БКТ и Онзагера [2]. Коршунов [3] привел аргументы в пользу того, что в подобных моделях температура перехода БКТ должна быть ниже температуры перехода по изинговскому параметру поряд ка. Для полностью фрустрированной модели на квадратной решетке и для других моделей из этого класса наблюдается именно такая ситуация.

Несколько особняком стоит вопрос исследования спиральных магнетиков.

Хотя они принадлежат тому же классу Z2 SO(2), их моделирование имеет свою специфику, связанную с проблемами определения параметров порядка и температур переходов, возникающими из-за несоизмеримости и температурной зависимости шага спирали. Изучение этой модели давало результаты, противоре чащие результатам других моделей [4, 5].

Мы провели анализ этой модели методом Монте-Карло [6]. Мы рассмотрели антиферромагнетик на квадратной решетке с ферромагнитным обменом спинов с ближайшими соседями вдоль одного направления решетки и с двумя конкури рующими антиферромагнитными обменами J1 и J2 вдоль другого направления.

При соотношении обменов J2/J10.25 возникает спиральный порядок основного состояния, который разрушается двумя последовательными переходами БКТ и Изинга при температурах TБКТTИзинг. Каждый переход описывается стандартны ми критическими показателями.

Литература 1. S. Teitel, C. Jayaprakash, Phys. Rev. Lett. 51, 1999 (1983);

Phys. Rev. B 27, 598 (1983).

2. P. Olsson, Phys. Rev. Lett. 75, 2758 (1995);

Phys. Rev. B 55, 3585 (1997).

3. S. E. Korshunov, Phys. Rev. Lett. 88,167007 (2002);

УФН 176, 233 (2006).

4. T. Garel, S. Doniach, J. Phys. C: Solid State Phys. 13, L887 (1980).

5. F. Cinti, A. Cuccoli, A. Rettori, Phys. Rev. B 83, 174415 (2011).

6. A. O. Sorokin, A. V. Syromyatnikov, направленно в Phys. Rev. B.

Актуальные вопросы физики твердого тела и физики полупроводников Магнитоэлектрический эффект в структуре магнитострикционно-пьезоэлектрическая пленка-подложка Т. О. Фирсова Новгородский Государственный Университет им. Ярослава Мудрого, Великий Новгород, Россия тел: +7 951 724-82-59,эл. почта: s170025@std.novsu.ru В последнее время активно исследуется магнитоэлектрический (МЭ) эффект в тонкопленочных магнитострикционных – пьезоэлектрических структурах, выра щенных на подложке. Такие структуры имеют специфические особенности по сравнению с объемными и многослойными композитами. С одной стороны, в этих структурах лучше контакт между магнитострикционным и пьезоэлектрическим слоями, чем в многослойных композитах, что приводит к увеличению эффекта.

С другой стороны, наличие механической связи между активным МЭ слоем и пассивной подложкой приводит к тому, что она «зажимает» активный слой, вследствие чего следует ожидать, что величина эффекта в таких структурах будет пренебрежимо малой по сравнению с величиной эффекта в многослойных и объемных композитах. Тем не менее, изготовленная на подложке из кремния двухслойная тонкопленочная структура феррит-кобальтовая шпинель — цирко нат-титанат свинца (CFO/PZT) показала хорошие МЭ свойства.

В данной работе на примере простой модели показано, что при определен ных условиях подложка «не зажимает» активный магнитострикционно пьезоэлектрический слой и величина МЭ эффекта практически не зависит от тол щины подложки. Магнитоэлектрический эффект в структуре феррит пьезоэлектрическая пленка на пассивной подложке обусловлен механическим взаимодействием ферритовой и пьезоэлектрической подсистем. Наличие под ложки приводит к тому, что, вследствие механического взаимодействия с активным слоем, в ней также возникают механические колебания, что приводит к уменьшению эффекта. Частотная зависимость МЭ коэффициента по напряжению имеет резонансный характер.

При планарных колебаниях распространение упругих волн в подложке про исходит в приповерхностном слое. Скорость распространение волны в подложке больше скорости волны в активном слое. При толщине подложки в несколько раз больше толщины активного слоя при планарных колебаниях величина эффекта перестает зависеть от толщины подложки и определяется только характеристика ми магнитоэлектрической пленки. При изготовлении структуры необходимо вы бирать материалы, в которых скорость распространения волны в подложке боль Актуальные вопросы физики твердого тела и физики полупроводников ше скорости распространения в пленке. В этом случае МЭ эффект будет иметь максимальное значение.

Таким образом, для структуры активная МЭ пленка, выращенная на пассив ной подложке, в случае, когда скорость распространения упругих волн в подложке больше, чем в пленке, величина МЭ эффекта практически не зависит от толщины подложки и определяется эффективными параметрами активной магнитоэлек трической пленки.

Перенос энергии в сцинтилляционных кристаллах BaF2:Tm В. М. Ханин, П. А. Родный Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, Санкт-Петербург, Россия тел: (812) 295-12-82, эл. почта: vashan@list.ru Сцинтилляционные материалы применяются во многих областях науки и техники, где необходимо высокоэффективное детектирование ионизирующего из лучения. Получение новых материалов со сверхбыстрым спадом сцинтилляционного импульса приведёт к повышению характеристик детектирующих устройств в целом.

Наличие в BaF2 сверхбыстрого (0.9 нс) компонента свечения позволяет кон струировать детекторы ионизирующих излучений с высоким (110 пс) временным разрешением [1]. За этот сверхбыстрый компонент сцинтилляций ответственны остовно-валентные переходы (ОВП), проявляющиеся во фториде бария в виде полосы свечения с максимумом при 220 нм [2]. Однако световыход быстрого компонента невелик, кроме того, в спектре излучения BaF2 присутствует экситон ная полоса (ЭП) (m 310 нм) с нежелательно длительным временем спада 600800 нс. Указанная проблема решается в основном введением в BaF2 приме сей, подавляющих экситонное свечение или введением активатора, преобразую щего экситонное излучение в более быстрое активаторное свечение.

Следует отметить, что в настоящее время керамики рассматриваются как перспективная замена монокристаллам, как в лазерной, так и в сцинтилляцион ной технике. В данной работе была предпринята попытка улучшения сцинтилля ционных характеристик BaF2 путем введения в кристаллы примеси Tm и приготовления керамик из этих кристаллов.

Представлены результаты исследований кристаллических и керамических образцов нелегированного фторида бария, а также кристаллических образцов Актуальные вопросы физики твердого тела и физики полупроводников 3+ BaF2:Tm с различными концентрациями примеси: 0.5, 1.0, 2.0 и 3.0%. Нами ис следованы спектрально-кинетические и абсорбционные характеристики получен ных керамик в сравнении с таковыми для исходных кристаллов.

В данной работе предложена модель процессов, протекающих в BaF2:Tm.

Под воздействием высокоэнергетического возбуждения в зоне проводимости BaF2 создаются электроны, а в валентной (2p,F) и верхней остовной (5p,Ba) зонах – дырки. Дырки валентной зоны в ионных кристаллах испытывают аксиальную ре - лаксацию и за время ~ 10 с преобразуются в Vk центры [3]. Затем Vk центры за хватывают электроны из зоны проводимости, образуя автолокализованные экси тоны, являющиеся источником нежелательной медленной компоненты люминес - ценции. Дырки остовной зоны за время 10 с рекомбинируют с электронами 3+ валентной зоны, производя остовно-валентную люминесценцию. Ион Tm также 4+ захватывает дырку из валентной зоны, преобразуясь в Tm, а затем, захватив 3+ электрон из зоны проводимости, он становится возбужденным ионом (Tm )*.

3+ Далее происходит резонансный перенос энергии от иона (Tm )* к близлежащей 2+ паре иона Ba и нейтрального иона Fi. Потеря электрона ионом бария соответст вует образованию остовной дырки, которая за очень короткое время рекомбини рует с электроном валентной зоны, производя дополнительный фотон остовно валентной люминесценции. Конечная стадия процесса, то есть излучение фотона ОВП, происходит в результате рекомбинации электрона из какого-либо ближай 3+ шего иона фтора с дыркой иона Ba.

Полученные сцинтилляторы обладают улучшенными характеристиками:

преобладающая постоянная спада сцинтилляций субнаносекундного диапазона (0.4 – 0.8 нс);

высокая интенсивность сверхбыстрого компонента (150-200% от таковой для стандартного монокристаллического BaF2).

Все это делает рассматриваемые керамики перспективными сцинтилляци онными материалами для использования в детекторах рентгеновского и гамма излучения, в которых важно временное разрешение.

Литература 1. R. Novotny. IEEE Trans. Nucl. Sci. 38, 379, (1991).

2. P.A. Rodnyi, Core-valence transitions in scintillators, Radiation Measurements, 38(4-6), (2004).

3. R.T. Williams and K.S. Song. J. Phys. Chem. Solids 51, 679 (1990).

АСТРОНОМИЯ И АСТРОФИЗИКА Инжекция парниковых газов в атмосферу Марса вследствие кометного удара А. К. Павлов1, А. А. Павлов2, М. А. Вдовина ФТИ им. А. Ф. Иоффе, Санкт-Петербург, Россия тел: (812) 292-71- NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD 20771, USA Марс, как и все прочие планеты, постоянно испытывает столкновения с малыми космическими телами, начиная от пыли и заканчивая астероидами.

Ввиду низкой плотности марсианской атмосферы, значительная часть этих объек тов не сгорает в ней, а достигает поверхности и сталкивается с ней на огромных скоростях. Для нас наибольший интерес представляют события, в которых удар ником выступает кометное тело. Давно известно, что кометные ядра содержат в своем составе значительное количество замерзших газов, в том числе CO, раз личные углеводороды (CH4, CH3 HCO), летучие соединения серы (H2S), аммиак и т. д. В результате столкновения в атмосферу Марса выбрасывается как кометный материал (газ, пыль), так и материал поверхностного слоя почвы. Процесс удара был ранее изучен в Shuvalov and Artemieva, (2001). Согласно данным численного моделирования большая часть инжектированных таким образом летучих компо нент не покидает тонкую атмосферу Марса непосредственно во время удара.

[Svetsov (2007), Hamano and Abe (2005, 2006), L Binh San Pham et al. (2009)] Время жизни различных газов в атмосфере обусловлено, в основном, атмосферной фо тохимией и содержанием водяного пара.

Мы моделировали временную эволюцию состава атмосферы после удара с помощью одномерной фотохимической модели, впервые разработанной Дж.

Кастингом. [Kasting, 1993;

Kasting et al., 1993.] Наши результаты демонстрируют Астрономия и астрофизика изменение окислительно-восстановительного состояния атмосферы вследствие инжекции большого количества (до 1% от полной массы атмосферы) CO и H2 на длительной временной шкале (10 лет), сопровождающееся резким падением концентраций O2 и HOx. Времена жизни инжектированных парниковых газов, та ких как CH4, NH3, H2S, SO2 варьируются от 1–2 лет (H2S) до десятков тысяч лет (CO).

Значительное обогащение атмосферы планеты парниковыми газами могло бы способствовать временному повышению температуры, вплоть до значений, пригодных для существования жидкой воды на поверхности.

Литература 1. Hamano, K. and Abe, Y. [

Abstract

3031]. In Workshop on the Role of Volatiles and Atmospheres on Martian Craters, Lunar and Planetary Institute, Houston (2005).

2. Hamano, K. and Abe, Y [abstract 1562]. In 37th Lunar and Planetary Science Conference Abstracts, Lunar and Planetary Institute, Houston (2006).

3. Kasting, J.F., Science, 259, doi:10.1126/science.11536547, (1993).

4. Kasting, J. F., D. H. Eggler, and S. P. Raeburn. Archean atmosphere, J. Geol., 101, (1993).

5. L. B. S. Pham,. Karatekin, and V. Dehant. Astrobiology, 9(1), (2009).

6. Shuvalov, V.V. and Artemieva, N.A. [abstract 3060]. In International Conference on Catastrophic Events and Mass Extinctions:Impacts and Beyond, Lunar and Planetary Institute, Houston (2001) 7. Svetsov, V.V. Solar System Research 41:28–41, (2007).

Влияние мелкомасштабного магнитного поля на поверхности и сверхтекучести нейтронов в недрах нейтронной звезды на эволюцию угла наклона радиопульсаров Д. П. Барсуков1, 2, О. А. Гогличидзе1, А. И. Цыган1, ФТИ им. А. Ф. Иоффе, Санкт-Петербург, Россия Санкт Петербургский государственный политехнический университет, Санкт-Петербург, Россия тел: (812) 292-71-80, эл. почта: goglichidze@gmail.com В последнее время появляется всё больше как теоретических [1], так и наблюдательных [2] свидетельств в пользу того, что на поверхности нейтронных звёзд могут существовать весьма значительные мелкомасштабные магнитные поля. Наличие таких магнитных аномалий вблизи магнитных полюсов звезды должно приводить к искривлению пульсарных трубок, что, в свою очередь, может Астрономия и астрофизика влиять на электрический ток во внутреннем зазоре, а, следовательно, и на токо вые потери углового момента нейтронной звезды.

В предположении, что полные потери углового момента являются суммой токовых и магнито-дипольных потерь, рассмотрена эволюция угла наклона пуль саров (угла между осью вращения и вектором магнитного момента звезды). При этом нейтронная звезда рассматривается, как двухкомпонентная система, со стоящая из заряженной компоненты (включающей в себя протоны и электроны ядра, жёстко связанную с ними кору звезды, а также нормальные нейтроны) и сверхтекучей нейтронной компоненты. Учтено, что магнитное поле может при водить к сплющенности коры нейтронной звезды вдоль вектора магнитного мо мента (что должно оказывать влияние на её прецессию).

Показано, что если момент инерции сверхтекучего ядра составляет незначи тельную часть от момента инерции звезды (Isf/Ins 0.1), не смотря на то, что в случае наличия магнитных аномалий на магнитных полюсах у пульсара имеется отличный от 0° и 90° равновесный угол наклона (см. [3]), темп эволюции угла оказывается весьма медленным. Большинство пульсаров за время своей жизни не успевают приблизиться к своему равновесному углу.

Наличие значительного сверхтекучего ядра приводит к существенному уско рению эволюции угла наклона. Кроме того, равновесные углы, сами начинают эволюционировать по мере увеличения периода пульсаров. Это приводит к тому, что все пульсары рано или поздно должны сталь либо соосными, либо ортого нальными (в зависимости от степени сплющенности звезды вдоль вектора маг нитного момента). Однако поскольку наблюдения показывают, что имеется рас пределение пульсаров по углам наклона, сверхтекучие ядра нейтронных звёзд не могут быть слишком большими. Это позволяет поставить ограничение на их воз можный размер (Isf/Ins 0.1-1).

Работа поддержана программой "Ведущие научные школы РФ" (грант НШ 3769.2010.2), а также РФФИ (код проекта 10-02-00327).

Литература 1. Urpin V., Gil J., A&A V. 415, P. 305, (2004).

2. Sanwal D. et al., Ap J. V. 574, P. 61-64, ( 2002).

3. Barsukov D. P., Polyakova P. I., Tsygan A. I., Astr. Rep. V.53, P. 1146. (2009) Астрономия и астрофизика Обнаружение оптического и инфракрасного излучения пульсарных туманностей в молодых остатках сверхновых 3С 58 и G292.0+1. Д. А. Зюзин1, 2, Ю. А. Шибанов1, 2, С. В. Жариков3, А.А. Даниленко1, П. Люндквист4, Е. Соллерман4, ФТИ им. А. Ф. Иоффе, Санкт-Петербург, Россия Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, Санкт-Петербург, Россия Observatorio Astronomico Nacional SPM, Instituto de Astronomia, UNAM, Ensenada, BC, Mexico Stockholm Observatory, AlbaNova Science Center, Stockholm, Sweden Dark Cosmology Centre, University of Copenhagen, Copenhagen, Denmark Эл. почта: zyuzia@mail.ru Наблюдения нейтронных звезд и пульсарных туманностей в оптическом и инфракрасном диапазонах могут дать полезную информацию об их структуре и механизмах излучения. Однако, на данный момент только небольшое количест во таких объектов было идентифицировано в этих диапазонах.

В данной работе мы представляем результаты поиска в оптическом и инфракрасном диапазонах систем пульсар плюс туманность в двух молодых остатках сверхновых G292.0+1.8 и 3C 58. Мы использовали архивные данные с инфракрасных орбитальных обсерваторий AKARI и Spitzer и наши собственные наблюдательные данные, полученные с помощью оптических телескопов Very Large Telescope (VLT) и Nordic Optical Telescope (NOT).

По результатам наблюдений обе туманности идентифицированы в рассматриваемых диапазонах длин волн, изучены их морфология и спектр.

Непоглощенные многоволновые спектры обоих объектов описываются сте пенными законами со значительно более крутыми наклонами в оптическом и инфракрасном диапазонах, чем в рентгене. Это подразумевает двойной излом в спектре между оптическим и рентгеновским диапазонами. Также наблюдается излом спектра в области 20 микрон для обоих объектов. Такие же изломы наблю даются в излучении пульсарной туманности, находящийся в остатке сверхновой В0540-69.3, но не проявляются в Крабовидной Туманности, чей спектр содержит только один излом между оптическим и рентгеновским диапазонами.

Также обнаружено излучение от плериона 3С 58 в инфракрасном диапазоне.

В работе обсуждается морфология и многоволновой спектр излучения этого пле риона.

Астрономия и астрофизика Для систем пульсар плюс туманность 3С 58 и G292.0+1.8 поставлены верхние пределы на потоки оптического и инфракрасного излучения от пульсаров PSR J0205+6449 и PSR J1124-5916, соответственно.

Термодинамические свойства бинарных кулоновских кристаллов А. А. Кожберов1, 2, Д. А. Байко1, ФТИ им. А. Ф. Иоффе, Санкт-Петербург, Россия тел: (861) 292-71-80, эл. почта: kozhberov@gmail.com Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, Санкт-Петербург, Россия Нами проводились исследования структуры внешней коры нейтронной звез ды. Изучалась модель, в которой при фиксированной плотности вещества кри сталл коры нейтронной звезды содержит однородный электронный фон и атомные ядра с различными зарядовыми и массовыми числами (Z1, M1 и Z2, M Z1 Z 2 ), а не одинаковые ядра, как традицион соответственно, причём M1 M но рассматривается. Исследования подобных кристаллических смесей мотивиро ваны новыми молекулярно-динамическими расчетами кинетических превраще ний в аккрецировавшем на нейтронную звезду веществе [1].

В гармоническом приближении были рассчитаны динамические матрицы для нескольких типов решеток, состоящих из одинаковых или различных ядер:

простая кубическая с двумя ионами в элементарной ячейке (ПКБ), объемно центрированная (ОЦК), гексагональная плотно упакованная (ГПУ). Это позволило определить фононный спектр таких систем. Условие 0 определяет границы существования устойчивых бинарных кулоновских кристаллов. Используя пара Z2 M метр, можно записать, что у устойчивой ПКБ решётки Z1 M 1,3.6, для ГПУ решётки 1,1.7.

Исследование фононных мод кулоновских кристаллов, состоящих из одного типа ионов, также принесло несколько неожиданных результатов. Например, для ГПУ решетки обнаружена сильная зависимость скорости звука от волнового век Астрономия и астрофизика тора для одной из акустических мод. Это сказывается на термодинамических свойствах кристалла. Так, фононная теплоёмкость ГПУ решётки воспроизводит закон T Дебая с заданной точностью при существенно более низких температу T рах, чем фононная теплоемкость ОЦК решётки (при T 5 10 4 и 102 со Tp Tp 4 nZ 2 e2 — плазменная температура), что ответственно, где T p p M не было выявлено в более ранних работах.

Кроме этого, были исследованы зависимости термодинамических свойств бинарных кулоновских кристаллов от и температуры. Получены результаты, демонстрирующие отклонение поведения теплоемкости бинарной кулоновской кристаллической смеси от правила линейного смешивания. Помимо теплоемко сти были исследованы фононные вклады и в другие термодинамические пара метры (энтропия, давление и т.п.).

Литература 1. C. J. Horowitz, D. K. Berry, Phys. Rev. С., 79, p. 065803, 2009.

Обработка рентгеновских наблюдений пульсарной туманности Vela Ю. А. Кропотина1, 2, А. М. Быков1, 2, О. Ю. Каргальцев3, К. П. Левенфиш1, 2, Г. Г. Павлов2, ФТИ им. А. Ф. Иоффе, Санкт-Петербург, Россия тел: (812) 292-71-80, эл. почта: juliett.k@gmail.com Санкт Петербургский государственный политехнический университет, Санкт-Петербург, Россия University of Florida, USA Pennsylvania State University, USA Завершена начальная обработка рентгеновских наблюдений пульсарной ту манности Вела, выполненных обсерваторией Чандра в период с июля 2009 по сентябрь 2010 года. Разработаны индивидуальные процедуры на языке Python для выполнения точной привязки небесных координат, а также получения сгла женных изображений пульсарной туманности из файлов событий обсерватории Chandra. Разработанная методика использует взвешенный метод наименьших Астрономия и астрофизика квадратов для опорных источиков, чем выгодно отличается от алгоритма, исполь зуемого стандартными процедурами CIAO.

Получены серии изображений пульсарной туманности Vela, на которых явст венно видна переменность джетов и внутренней части туманности. Для лучшего представления переменности построены разности сглаженных изображений пульсарной туманности, полученных в различных наблюдениях. Также получены изображения пульсарной туманности с применением фильтра высокий частот, позволяющие лучше видеть пространственную структуру туманности. Кроме того, из всех наблюдений получено суммарное изображение пульсарной туманности, на котором хорошо видно окружающее туманность гало излучения.

Результаты обработки представлены в виде изображений и видеофайлов.

Корональные магнитные поля солнечных активных областей Е. А. Курочкин Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия Величина и структура магнитного поля короны играет ключевую роль в генерации эруптивных явлений, например, корональных выбросов массы, вспышек и эруптивных протуберанцев. К сожалению, прямое измерение величи ны магнитного поля в короне является чрезвычайно трудным. Можно использо вать поляризацию эмиссионных корональных линий, чувствительных к магнитному полю, чтобы сделать выводы о магнитном поле в короне. Эти ли нии, однако, очень слабы и число их наблюдений невелико.

Некоторые сведения о магнитной структуры петли могут быть получены из различных петлеобразных структур, наблюдаемых в, например, рентгеновских и ультрафиолетовых диапазонах, возникающих в относительно плотной плазме в определенных температурных диапазонах. Но соответствующие петлеобразные 3D структуры (обычно называемые EUV петлями) не обязательно отражают сило вые линии магнитного поля, потому что яркость EUV зависит от сочетания меры эмиссии (ЭМ) и температуры плазмы, таким образом, яркость петли обычно от клоняется от линии магнитного поля.

Несмотря на имеющиеся практические способы, мы оказываемся перед фак том, что в настоящее время и, вероятно, также в ближайшем будущем высокока чественные прямые измерения магнитного поля короны оптическими методами малодоступны.

Астрономия и астрофизика В 90-е годы в радиоастрономии активно разрабатывался метод стереоскопи ческих высотных измерений в наблюдениях на VLA на отдельных волнах преиму щественно в дециметровом диапазоне [18, 19]. Было показано, что высоты ра диоисточников на волне 20 см могут достигать 25±15 Мм. Аналогичный метод применялся для анализа трехмерной структуры радиоисточников в диапазоне 12– 14 ГГц (в обсерватории OVRO) и были измерены высоты радиоисточников, дости гавшие 3.3–11.0Мм [20].

Однако стереоскопические методы имеют существенное ограничение, свя занное со стабильностью активной области в течении суток. Подчас стабильность трудно проконтролировать и возможно появление заметных ошибок при исполь зовании этого метода. Поэтому представляет несомненный интерес разработка других методов, позволяющих делать определенные заключения о магнитном поле активных областей на достаточно больших высотах в их атмосферах.

Как альтернатива вышеупомянутым методам, многими авторами поле коро ны моделируется экстраполяцией измерений магнитного поля фотосферы. Дела ется это, как правило, на основе потенциального и бессилового (линейного и нелинейного) приближения.

В данной работе и применяется такой метод, который свободен от возмож ных ошибок, связанных с нестабильностью активной области. Он, конечно, не дает столь полной информации о магнитном поле как стереоскопический метод, но позволяет достоверно судить о различии реконструированного и реального маг нитного поля. Этот метод основан на сравнительном анализе пространственной структуры реконструированного магнитного поля и пространственной структуры радиоизлучения активной области.

Моделирование распространения ядерно-активной компоненты космических лучей в атмосфере Земли А. В. Нестеренок ФТИ им. А. Ф. Иоффе, Санкт-Петербург, Россия Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, Санкт-Петербург, Россия тел: (812) 292-71-80, эл. почта: alex-n10@yandex.ru Рассмотрение процессов распространения и взаимодействия частиц косми ческих лучей в атмосфере Земли и в веществе ее поверхности является актуальной Астрономия и астрофизика задачей. Исследование закономерностей потоков и энергетических спектров час тиц космического излучения необходимо для решения таких задач как установле ния количественных связей между интенсивностью первичных космических лучей и скоростью образования космогенных нуклидов, определения уровня радиаци онной опасности при полетах высотной авиации, а также во многих других науч ных и прикладных задачах [1, 2].

Существуют несколько подходов к проблеме расчета потоков частиц косми ческого излучения в атмосфере или в какой-либо мишени. Численно аналитический метод нахождения дифференциальных и интегральных потоков частиц заключается в решении системы кинетических уравнений для потоков [1].

В уравнениях учитываются энергетические потери частиц, процессы распада и рождения новых частиц.

Другой подход основан на методе статистического моделирования Монте Карло. Поток частиц для заданного местоположения и направления в мишени рассчитывается в результате численного моделирования каскада первичных и вторичных частиц [2, 3]. Для каждой частицы, входящей в состав каскада, про водится моделирование процессов распространения и взаимодействия. Основ ным преимуществом статистического моделирования является возможность включения в расчеты большого числа процессов. При этом возрастает необходи мость в высоких вычислительных ресурсах. Применение более совершенных тео ретических моделей и компьютерных программ позволяет уточнить результаты предшествующих расчетов и выявить новые закономерности.

В данном докладе приводятся результаты статистического моделирования процессов распространения частиц космического излучения в атмосфере Земли для условий среднего уровня солнечной активности и высоких геомагнитных ши рот. Проводится сравнение результатов моделирования с результатами других авторов и экспериментальными данными. Полученные в работе результаты могут быть применены для расчета скоростей образования космогенных нуклидов как в атмосфере, так и в полярных льдах.

Литература 1. А.В.Блинов. Научно-технические ведомости СПбГПУ, 4, (2003).

2. Г.И.Васильев. Исследование спектров, высотных, широтных и угловых характеристик протонной, нейтронной и мюонной компонент вторичного космического излучения в атмосфере Земли в энергетическом диапазоне от 20 МэВ до 100 ГэВ на высотах выше уровня гор. Автореф. дис. к. ф.-м. н. Санкт-Петербург, 1992. 14 с.

3. А.В.Нестеренок, В.О.Найденов. Научно-технические ведомости СПбГПУ, 1, (2011).

Астрономия и астрофизика О стохастизации в звездных системах Д. В. Овод Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия тел: (812) 323-46-40, эл. почта: diana.ovod@gmail.com Исследуется проблема эволюции звездных систем. В рамках традиционного подхода считается, что статистически необратимые изменения в звездных систе мах происходят под действием иррегулярных сил. Моделирование иррегулярных сил исключительно как результата парных звездно-звездных сближений (класси ческая теория Джинса - Чандрасекара) и исключение из рассмотрения регулярно го поля приводят к выводу о полной детерминированности эволюции галактик.

Универсальность строения галактик при всем многообразии возможных началь ных условий ставит под сомнения справедливость такого вывода.

Рассматривается концепция Н. С. Крылова [1], которая позволяет учесть вклад регулярных сил в процесс стохастизации в звездных системах. Производя вслед за В. Г. Гурзадяном и Г. К. Саввиди [2] усреднение по пространству, удается получить формулу для оценки времени стохастизации. Задача сводится к вычислению математического ожидания квадрата безразмерного случайного ускорения в звездной системе. Исследование пространственно - однородной мо дели связано с использованием распределения Хольцмарка, для которого не су ществует моментов второго и более высоких порядков. Приближенные расчеты времени стохастизации выполнены для различных радиусов обрезания этого рас пределения.


Анализ результатов расчетов подтверждает необходимость использовать другое распределение на малых прицельных расстояниях. Результаты расчетов, выполненные на основании распределения И. В. Петровской [3], свидетельствуют о справедливости короткой шкалы стохастизации в звездных системах. Проанали зирован характер зависимости отношения характерных времен от числа звезд для систем различных типов.

Литература 1. Н.С.Крылов. Работы по обоснованию статистической физики. М.;

Л.: Изд-во АН СССР, (1950).

2. V. G. Gurzadyan, G. K. Savvidi, Astron. Astrophys. 160 (2), (1986).

3. I. V. Petrovskaya. The few body problem / Ed. M. J. Valtonen. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, (1988).

Астрономия и астрофизика Планетная динамика в системе Cen:

Ляпуновские спектры и устойчивость Е. А. Попова, И. И. Шевченко ГАО РАН, Санкт-Петербург, Россия тел: (812) 363-70-18, эл. почта: m02pea@hotmail.com Мы исследуем устойчивость движения гипотетической планеты в двойной системе Cen АB. Параметры двойной выбраны согласно [1]: массы компонент MA = 1.1M и MB = 0.91M большая полуось a = 23.4 а.е., эксцентриситет e = 0.52.

Рассматривается плоская ограниченная задача трех тел A–B–планета и плоская полная задача трех тел A–B–планета (масса планеты MP = 1MJ). В начальный мо мент времени тела располагаются на прямой B–A–планета в перицентрах своих невозмущенных орбит. Интегрирование орбит планеты проводится на интервалах 5 времени 10 и 10 лет на сетке начальных данных «перицентрическое расстояние эксцентриситет».

Для решения вопроса об устойчивости орбиты планеты используются два критерия устойчивости: критерий «ухода–столкновений» и максимальный показа тель Ляпунова. Орбита считается устойчивой по первому критерию, если за время интегрирования планета не испытывает тесных сближений со звездами двойной и не покидает систему. Под тесным сближением понимается сближение планеты с любой из звезд до расстояния менее 0.01 а.е., что по порядку величины соответ ствует радиусу звезды класса G, а под уходом из системы увеличение расстоя ния между планетой и барицентром двойной до 10 а.е.

Для всех начальных условий вычисляются полные ляпуновские спектры, при этом используются алгоритмы и программы [2, 3, 4, 5]. Для разделения орбит на регулярные и хаотические по максимальному показателю Ляпунова используется статистический метод [6,7,8]. На плоскости начальных условий «перицентрическое расстояние эксцентриситет» построены диаграммы устойчивости по обоим критериям для внутренних и внешних начальных орбит планеты.

Выводы 1. Внешняя граница области хаоса на диаграммах устойчивости соответствует большой полуоси орбиты планеты ~80 а.е., а внутренняя ~5 а.е., если начальная орбита планеты круговая. Область хаоса расширяется приблизительно линейно при увеличении эксцентриситета орбиты планеты.

2. Критерий по показателю Ляпунова, в приложении к построению диаграмм устой чивости, дает более четкую картину границ хаос–порядок в сравнении с критерием ухода–столкновений (при одном и том же времени счета).

Астрономия и астрофизика 3. Границы хаос–порядок на диаграммах устойчивости демонстрируют фракталь ную структуру, обусловленную наличием орбитальных резонансов.

Литература 1. D. Pourbaix, C. Neuforge–Verheecke, A. Noels, Astron. Astrophys. 344, 172 (1999).

2. H.F. von Bremen, F.E. Udwadia, W. Proskurowski, Physica D 101, 1 (1997).

3. I.I. Shevchenko, V.V. Kouprianov, Astron. Astrophys. 394, (2002).

4. V.V. Kouprianov, I.I. Shevchenko, Astron. Astrophys. 410, (2003).

5. V.V. Kouprianov, I.I. Shevchenko, Icarus 176, (2005).

6. А. В. Мельников, И. И. Шевченко, Астрон. Вестник 32, (1998).

7. I.I. Shevchenko, Asteroids, Comets, Meteors. Ed. by B. Warmbein. Berlin: ESA, (2002).

8. И. И. Шевченко, А. В. Мельников, Письма в ЖЭТФ 77, (2003).

Массовое отождествление астероидов в трёхтельных резонансах Е. А. Смирнов, И. И. Шевченко Главная (Пулковская) астрономическая обсерватория, Санкт-Петербург, Россия тел: (812) 363-70-18, эл. почта: smirik@gmail.com, iis@gao.spb.ru Существенную роль в динамике астероидов играют трёхтельные резонансы средних движений [1, 2]. Отождествление астероидов в трёхтельных резонансах впервые было выполнено Несворным и Морбиделли [2]. Они отождествили астероидов в трёхтельных резонансах Юпитер–Сатурн–астероид, при этом ото ждествление было выполнено визуально исходя из характера изменения резо нансных аргументов во времени [3, 4]. В нашей работе предложены специализи рованные алгоритмы и разработан комплекс программ для массового автомати ческого отождествления астероидов в трёхтельных резонансах Юпитер–Сатурн– астероид произвольного порядка. При расчете орбит астероидов учитываются все существенные возмущения. Проект предназначен для анализа базы орбитальных данных “Asteroids – Dynamic Site” (AstDyS), поддерживаемой А.Милани, З.Кнежевичем и их сотрудниками. В рамках проекта проведены расчеты и резонансный анализ орбит более чем 200000 астероидов из базы AstDyS на ин тервале времени 100 тыс. лет и отождествлены астероиды в трёхтельных резо нансах Юпитер–Сатурн–астероид до 7-го порядка включительно.

Литература 1. Murray N., Holman M., Potter M. Astron. J. 116, (1998).

2. Nesvorn D., Morbidelli A. Astron. J. 116, (1998).

3. Nesvorn D., Morbidelli A. Astron. 71, (1999).

Астрономия и астрофизика 4. Shevchenko I.I. Near Earth Objects, our Celestial Neighbors: Opportunity and Risk (Proc. IAU Symp. 236). Ed. by A. Milani, G.B. Valsecchi, and D. Vokrouhlicky, Cambridge: Cambridge Univ.

Press, (2007).

Исследование временных, спектральных и энергетических характеристик гамма-всплесков с известным красным смещением, зарегистрированных в эксперименте Конус-Винд А. Е. Цветкова1, В. Д. Пальшин1, 2, Д. С. Свинкин1, 2, Р. Л. Аптекарь1, 2, С. В. Голенецкий1, Д. Д. Фредерикс1, Е. П. Мазец1, Ф. П. Олейник1, 2, М. В. Уланов1, ФТИ им. А. Ф. Иоффе, Санкт-Петербург, Россия тел: (812) 292-71-77, эл. почта: tsvetkova@mail.ioffe.ru Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, Санкт-Петербург, Россия Гамма-всплески, самые мощные взрывы во Вселенной, регистрируются как вспышки гамма-излучения длительностью от долей секунды до тысяч секунд в диапазоне энергий от кэВ до десятков ГэВ.

В 1997 году была доказана космологическая природа гамма-всплесков – впервые были обнаружены линии в спектрах оптических послесвечений вспле сков, что дало возможность определить красное смещение всплесков.

В настоящее время красные смещения источников гамма-всплесков лежат в диапазоне от ~0.008 до ~8.0 (т.е. наиболее раннее событие произошло, когда Вселенная была в 20 раз моложе, чем сейчас).

К настоящему времени известно ~250 гамма-всплесков с измеренным крас ным смещением. Более трети этих всплесков было зарегистрировано в российско американском эксперименте Конус-Винд, непрерывно осуществляющемся с 1994г. в оптимальных условиях межпланетного пространства.

Проанализирован набор гамма-всплесков с известным красным смещением, зарегистрированных в эксперименте "Конус-Винд". В работе представлены вре менные, спектральные и энергетические характеристики данных всплесков, а также исследованы связи между ними.

Литература 1. De Ugarte Postigo, A., et al., ApJ, 648, L83 (2006) Астрономия и астрофизика 2. Guetta, D., Pian, E., & Waxman E., astro-ph/1003.0566, (2010).

3. L. Amati. Mon. Not. R. Astron. Soc. 372, (2006).

4. D. Yonetoku et al. The Astrophysical Journal, 609, (2004).

5. J. P. Norris. The Astrophysical Journal, 534:248257, (2000).

6. T. N. Ukwatta. The Astrophysical Journal, 711, (2010).

7. R.L. Aptekar et al. Space Sciebce Reviews, 71, 1-4, (1995).

Поиск радиотуманностей у пульсаров PSR J0358+5413, PSR J1809-1917 и PSR B1800- А. Е. Яблокова1, А. М. Быков1, 2, О. Ю. Каргальцев3, Г. Г. Павлов1, Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, Санкт-Петербург, Россия тел: (812) 292-71-80, эл. почта: alina_aniskina@hotmail.com ФТИ им. А. Ф. Иоффе, Санкт-Петербург, Россия тел: (812) 292-71-80, эл. почта: byk@astro.ioffe.ru Департамент астрономии Университета Флориды, Гейнсвилл, Флорида, США тел: +1 (352) 392-2052, эл. почта: oyk100@ufl.edu Пенсильванский государственный университет, Филадельфия, Пенсильвания, США тел: 8(812) 552-79-54, эл. почта: pavlov@astro.psu.edu Пульсарные туманности образуются при взаимодействии релятивистского пульсарного ветра с окружающей средой. Наблюдения этих объектов позволяют исследовать свойства ветра и механизмы его взаимодействия с межзвездным газом. Они также важны для понимания происхождения галактических космиче ских лучей (ГКЛ). Особенно важны случаи, когда пульсарная туманность видна в нескольких областях электромагнитного спектра, например, в радио и рентгеновском диапазонах. В этих случая, применяя формулы синхротронного излучения, удается восстановить спектр энергии релятивистских электронов в широком диапазоне и более точно оценить магнитное поле в пульсарном ветре.

Результаты работы.

1. С помощью пакета CASA (Common Astronomy Software Applications package) были обработаны данные радиоинтерферометрических наблюдений на системе VLA молодых пульсаров PSR J0358+5413, PSR J1809-1917, PSR B1800-21. Были получе ны изображения окрестностей данных пульсаров.

2. Туманности в рентгеновском диапазоне были детектированы у каждого из ис следуемых пульсаров [1 - 4]. В радиодиапазоне был детектирован источник PSR J0358+5413 с потоком 12,3 ± 3,6 мЯн. В окрестности этого пульсара туманность не была обнаружена.

Астрономия и астрофизика 3. В радиодиапазоне был детектирован источник PSR B1800-21 с потоком 0,24 ± 0, мЯн. В непосредственной близости от пульсара туманность не была обнаружена.

Однако к северо – востоку от него имеются области радиоизлучения с максимальным потоком 1,17 ± 0,05 мЯн. Для выяснения природы радиоизлуче ния от этих областей необходимы дополнительные многоканальные наблюдения источника PSR B1800-21.

4. Пульсар PSR J1809-1917 не был обнаружен. Однако в его окрестности была обна ружена некоторая протяженная структура с потоком около 2 мЯн, которую мож но классифицировать как пульсарную туманность.

5. Результаты, полученные с помощью пакета CASA, были подтверждены при обра ботке тех же данных с помощью пакета AIPS (Astronomical Image Processing System).

6. В работе проведено сравнение полученных результатов с более ранними дан ными наблюдений источников на системе VLA (проект MAGPIS - The Multi-Array Galactic Plane Imaging Survey). Также были выявлены возможные причины, по ко торым нам не удалось детектировать пульсар PSR J1809-1917 и туманности у пульсаров PSR J0358+5413 и PSR B1800-21.

7. В итоге был сделан вывод о необходимости проведения дополнительных много канальных наблюдений.

Литература 1. K. E. McGowan et al. The Astrophysical Journal, 647, (2006).

2. O. Yu. Kargaltsev et al. The Astrophysical Journal, 670, (2007).

3. O. Yu. Kargaltsev et al. The Astrophysical Journal, 670, (2007).

4. O. Yu. Kargaltsev et al. The Astrophysical Journal, 660, (2007).

БИОФИЗИКА Описание патологической синхронизации нейронов в рамках частотной популяционной модели А. Ю. Бучин12, А. В. Чижов ФТИ им. А. Ф. Иоффе, Санкт-Петербург, Россия тел: (812) 292-71-45, эл. почта: anat.buchin@gmail.com Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, Санкт-Петербург, Россия Патологическая синхронизация нейронов является характерным состояниям центральной нервной системы при различных неврологических заболеваниях, например при эпилепсии. Для описания такого поведения нейронов и выявления их причин, необходимым является использование различных математических моделей как отдельных нейронов, так и популяций клеток. Одним из подходов, описывающих динамику большого количества нейронов, являются популяцион ные модели. Подобно тому, как это делается в статистической физике, при описа нии статистического ансамбля, в рамках популяционного подхода рассматривают ся не отдельные нейроны, а функция распределения, описывающая поведение популяции однотипных клеток. Это позволяет существенно сократить вычисли тельные затраты, необходимые для моделирования и предсказывать поведение популяции нейронов на основе свойств отдельных клеток. В данной работе мы представляем простейшую модель, описывающую патологическую синхрониза цию возбуждающих нейронов при отсутствии торможения. Мы показываем, что при балансе возбуждения и адаптации в популяции возбуждающих нейронов, существует периодическая популяционную активность, которая может быть ин терпретирована как интериктальные разряды, возникающие эпилептогенной нервной ткани.

Биофизика Литература 1. Lytton W. W., Computer Modeling of Epilepsy, Nature Review Neuroscience, (2008).

2. Huberfeld G. et al. Nature Neuroscience, 3, (2011).

3. Huberfeld G. et al. The Journal of Neuroscience, 12, (2007).

4. Chizhov A. V., Graham L. J. Physical Review E, 75(1), (2007).

5. Buchin A.Yu, Chizhov A. V. Biophysics, 55(4), (2010).

6. Jedlicka P., Deller T., Gutkin B. S., Backus K. H. Hippocampus, (2010).

Тепловая денатурация бычьего сывороточного альбумина в спектрах мандельштам-бриллюэновского рассеяния света А. В. Дмитриев.2, А. И. Федосеев1, А. В. Сванидзе ФТИ им. А. Ф. Иоффе, Санкт-Петербург, Россия Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия В работе изучалась низкочастотная динамика белков при тепловой денату рации с помощью мандельштам-бриллюэновского рассеяния света на примере бычьего сывороточного альбумина (BSA). Анализировалась температурная зависи мость скорости гиперзвуковых упругих волн, распространяющихся в растворе BSA.

Бычий сывороточный альбумин (BSA) является одним из модельных соеди нений при исследовании фазовых превращений белков, таких как денатурация и динамический фазовый переход. BSA наиболее распространен в плазме крови (70% от белкового состава) с типичной концентрацией 50 г/л и относится к т.н.

«транспортным» белкам для многочисленных эндогенных и экзогенных веществ.

Исследования структуры BSA показали, что это вытянутая глобула размером 4х нм, которая содержит 607 аминокислотных остатков. Температура денатурации, при которой BSA теряет свои нативные свойства, равна 60 С, Белок агрегирует после денатурации и переходит в гелеподобную структуру в окрестности 80 С.

Денатурация BSA проходит в рамках одношагового механизма, без перехода в промежуточную фазу. Ранее, тепловую денатурацию белков с помощью ман дельштам-бриллюэновского рассеяния света исследовали на примере лизоцима [1, 2]. Было показано, что скорость гиперзвука испытывает аномалии при денату рации, которые связаны с двухступенчатым механизмом денатурации лизоцима.

Агрегация лизоцима и образование гелеподобной структуры проявилось в аномалиях как скорости и затухания гиперзвуковых волн, так и в изменении ин тенсивности мандельштам-бриллюэновских дублетов. Это объяснялось авторами работы [2] в рамках модели многократного рассеяния, которое значительно уве Биофизика личивалось в окрестности фазового превращения раствор–гель. Настоящая работа продолжала анализ низкочастотной динамики белков при денатурации на при мере BSA.

Эксперименты проводились с помощью трехпроходного, пьезосканируемого интерферометра Фабри-Перо в 180 геометрии рассеяния. В качестве источника света использовался аргоновый лазер с длинной волны = 514 нм. Измерения проводились на растворах с концентрацией BSA 100 мг/мл, что сопоставимо с концентрацией белка в живом организме в диапазоне температур от 20 до 80 С.

Было показано, что температурная зависимость скорость гиперзвука соответствует предложенному в литературе механизму денатурации BSA.

Литература 1. Svanidze A.V., Lushnikov S.G. and Seiji Kojima Письма в ЖЭТФ, 90 (1-2) (2009).

2. Анна В. Сванидзе, В. П. Романов, С. Г. Лушников Письма в ЖЭТФ, 93 (7), (2011).

Разработка неинвазивного метода определения концентрации глюкозы в крови человека на основе оптической поляриметрии и спекл-оптики Г. А. Кафидова Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, Санкт-Петербург, Россия тел: (951) 680-65-97, эл. почта: kafidovagalina@rambler.ru Сахарный диабет является одной из основных проблем здравоохранения во всех странах мира, заболеваемость им увеличивается год от года в геометрической прогрессии. Для того, чтобы своевременно диагностировать диабет, необходимо осуществлять эффективный самоконтроль за уровнем сахара в крови, это является важнейшим элементом в современной методологии диагно стики и лечения. Датчик, позволяющий точно и, желательно неинвазивно, опре делять концентрацию глюкозы в крови, потенциально может найти широкое при менение, как среди индивидуальных пользователей, так и в клинической практи ке. В связи с этим была сформулирована цель данной работы: разработка неинва зивного метода определения концентрации глюкозы в крови человека.

В настоящее время интенсивно развиваются неинвазивные методики опре деления концентрации глюкозы в крови, такие как: спектроскопия в ближнем и среднем ИК, поляриметрия рассеянного светового излучения, спектроскопия Биофизика Рамановского рассеяния, а также методы на основе измерения скорости звука, сопротивления, теплоемкости и коэффициента рассеяния тканей в ближнем ИК.

Однако точность измерений разрабатываемых методик в клинических испытаниях зачастую не отвечает требуемой. В связи с этим, исследования в этой области продолжаются. Одним из путей решения проблемы точности измерений является использование в едином сенсоре нескольких информативных каналов, работа которых основана на различных неинвазивных методах измерения концентрации глюкозы.

В работе предлагается разработка метода неинвазивного определения уров ня глюкозы в крови на основе оптики спеклов и поляриметрии. Не смотря на то, что оптическая поляриметрия широко известна как результативный способ при измерении концентрации глюкозы в различных растворах, в том числе и в биоло гических жидкостях, существует ряд проблем при измерениях на биологических тканях in vivo [1]. В первую очередь деполяризация светового излучения при про хождении через ткани и влияние гемодинамики на регистрируемый поляримет ром сигнал. В рамках данной работы с целью повышения чувствительности тра диционного поляриметра изготовлена лабораторная модель дифференциального поляриметра. Важно отметить, что подобная конструкция датчика должна позво лить регистрировать поляризацию светового излучения, отраженного кожей че ловека и т.о. оказаться менее чувствительной к деполяризации светового излуче ния, возникающей при прохождении сравнительно больших путей в коже и подкожных слоях.

Проблему влияния гемодинамики на регистрируемый с помощью поляри метра сигнал можно решить с помощью спекл-датчика. Принципом работы спекл датчиков является регистрация интенсивности спекл-поля (поле, формируемое в результате рассеяния когерентного излучения на шероховатых поверхностях, в том числе на биотканях). При освещении поверхности кожи когерентное зонди рующее излучение проникает на глубину, определяемую затуханием света в «е»



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
 

Похожие работы:





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.