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 ] --

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ УДК 53

ББК 22.3

Российская академия наук

Т78

Московский физико-технический институт

(государственный университет)

Российский фонд фундаментальных исследований

Федеральная целевая программа Труды 53-й научной конференции МФТИ «Со Т78 «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» временные проблемы фундаментальных и приклад на 2009--2013 годы ных наук». Часть VIII. Проблемы современной физики.

Фонд содействия развитию малых форм предприятий — М.: МФТИ, 2010. — 280 с.

в научно-технической сфере ISBN 978-5-7417-0389- ТРУДЫ В сборнике представлены материалы докладов студентов и аспи 53-й НАУЧНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ МФТИ рантов факультета проблем физики и энергетики МФТИ и других университетов, а также преподавателей и сотрудников базовых ор ганизаций факультета, посвящённые проблемам современной фунда Современные проблемы ментальной и прикладной физики, в том числе таким, как спектро фундаментальных и прикладных наук скопия атомов и молекул, лазерная физика, физика плазмы и экс тремальных состояний вещества, физика твёрдого тела, физика нано структур и наноматериалов, физика распространения электромагнит ного излучения в различных средах, нанофотоника, физика космоса, Часть VIII геофизика, математическое моделирование и прогнозирование клима Проблемы современной физики та. Значительная часть исследований посвящена разработке физиче ских основ критических технологий будущего. Материалы сборника могут представлять интерес как для студентов и аспирантов, так и для ученых и инженеров, желающих получить представление о про блематике исследований в этих областях.

УДК ББК 22. Москва–Долгопрудный ISBN 978-5-7417-0389- МФТИ c ГОУ ВПО «Московский физико-технический институт (государственный университет)», ФПФЭ 53-я научная конференция МФТИ Пленарное заседание Программный комитет Кудрявцев Н.Н., чл.-корр. РАН, ректор института — председатель Кондранин Т.В., профессор, первый проректор — зам. председателя Стрыгин Л.В., доцент — учёный секретарь конференции Алфимов М.В., академик, директор Центра фотохимии РАН Андреев А.Ф., академик РАН, директор ИФП РАН Ю.Е. Лозовик Беляев С.Т., академик РАН, зав. кафедрой МФТИ Велихов Е.П., академик РАН, президент РНЦ «Курчатовский институт»





lozovik@gmail.com Гуляев Ю.В., академик РАН, директор ИРЭ РАН Дмитриев В.Г., чл.-корр. РАН, зав. кафедрой МФТИ Институт спектроскопии РАН Иванников В.П., академик РАН, директор ИСП РАН Коротеев А.С., академик РАН, директор Центра им. М.В. Келдыша Московский физико-технический институт Кузнецов Н.А., академик РАН, зав. кафедрой МФТИ (государственный университет) Макаров В.Л., академик-секретарь Отделения ОН РАН, дир. ЦЭМИ РАН Петров А.А., академик РАН, заведующий отделом ВЦ РАН Графен: разрешенная загадка существования Фортов В.Е., академик-секретарь Отделения ЭММПУ РАН Патон Б.Е., академик, президент НАН Украины мембраны, необычные электронные свойства Шпак А.П., академик, первый вице-президент НАН Украины Черепин В.Т., чл.-корр. НАН Украины, директор ФТЦ НАНУ и перспективы применения Жданок С.А., академик-секретарь Отделения ФТН НАН Беларуси Гаричев С.Н., д.т.н., декан ФРТК Как известно, графит состоит из ван-дер-ваальсовски (то есть от Трунин М.Р., д.ф.-м.н., декан ФОПФ Негодяев С.С., к.т.н., декан ФАКИ носительно слабо) связанных двумерных слоев графена. Внутри же Грознов И.Н., доцент, декан ФМБФ графена — связь сильная, гомеополярная. Именно поэтому мы можем Тодуа П.А., профессор, декан ФФКЭ Вышинский В.В., профессор, декан ФАЛТ писать графитовыми стержнями, счищая чешуйки графита. Долгое Шананин А.А., профессор, декан ФУПМ время было неясно, стабилен ли ли свободно подвешенный двумер Леонов А.Г., профессор, декан ФПФЭ Кривцов В.Е., доцент, декан ФИВТ ный кристалл. Но в 2004 четыре года назад выпускниками МФТИ А.

Ковальчук М.В., чл.-корр. РАН, декан ФНБИК Геймом, К. Новоселовым и др. было сделано замечательное откры Деревнина А.Ю., д.т.н., декан ФИБС Кобзев А.И., профессор, декан ФГН тие — удалось экспериментально получить графен — одну единствен Алёхин А.П., профессор, зав. кафедрой ную плоскость графита, с толщиной в один атом и измерить ряд его Астапенко В.А., д.ф.-м.н., зав. кафедрой Белоусов Ю.М., профессор, зав. кафедрой необычных электронных свойств. Эта работа была недавно удостоена Бугаёв А.С., академик РАН, зав. кафедрой Нобелевской премии по физике.

Щелкунов Н.Н., доцент, зав. кафедрой Гуз С.А., доцент, зав. кафедрой Графен намного прочнее стали, его теплопроводность существен Иванов А.П., профессор, зав. кафедрой но выше, чем у меди.

Кваченко А.В., к.т.н., зав. кафедрой Никишкин В.А., к.ф.-м.н., зав. кафедрой Но самое удивительное — его электронные свойства. Щель между Лукин Д.С., профессор, зав. кафедрой валентной зоной и зоной проводимости у графена равна нулю, равны Максимычев А.В., д.ф.-м.н., зав. кафедрой Петров И.Б., профессор, зав. кафедрой нулю и эффективные массы электронов и дырок. В результате элек Половинкин Е.С., профессор, зав. кафедрой троны и дырки описываются уравнением Дирака, но с массой равной Сон Э.Е., чл.-корр. РАН, зав. кафедрой Тельнова А.А., доцент, зав. кафедрой нулю (как у нейтрино!). Поэтому с фундаментальной точки зрения Трухан Э.М., профессор, зав. кафедрой графен дает уникальную возможность продемонстрировать в лабо Холодов А.С., чл.-корр. РАН, зав. кафедрой Энтов Р.М., академик РАН, зав. кафедрой раторных условиях нереализованные до сих пор эффекты квантовой электродинамики (точнее их аналоги).

В частности, это относится к парадоксу Клейна — возможности с единичной вероятностью преодолевать очень высокий энергетиче ский барьер. В графене, рассеяние назад от барьера запрещено, и Пленарное заседание 5 6 53-я научная конференция МФТИ ФПФЭ это меняет влияние примесей в системе кардинальным образом, де- где f (t) — достаточно гладкая n-компонентная векторная функция, лая невозможной локализацию электронов. Квантовый эффект Хол- A и E соответственно отрицательно и неотрицательно определенные эрмитовые матрицы порядка n, а пучок E A регулярный.

ла, в отличие от обычных полупроводниковых наноструктур, может наблюдаться в графене уже при комнатных температурах. Обычно эти уравнения слишком велики для непосредственного С другой стороны, графен идеально подходит для использования решения соответствующей задачи Коши, а некоторые из популярных в нанотехнологии, например, как элемент нанотранзистора. методов их приближенного решения, например методы Галеркинско В докладе, будут рассказаны последние результаты исследования го типа, не имеют глобальных оценок точности, что ограничивает их графена и отрывающиеся перспективы его использования в нанотех- применимость. Эти оценки можно получить на основе оценок норм нологии. проекций решения задачи Коши на подпространства, отвечающие ко Обсуждаютcя нанотранзисторы на основе графена, а также нано- нечным и бесконечным собственным значениям, которые были полу электронные элементы принципиально нового типа. чены в работе [3] с помощью матриц, определенных аналогично про ектору на понижающее подпространство и являющихся некоторым обобщением классических псевдообразных матриц Мура–Пенроуза.

В ряде задач микроэлектроники интерес представляют не столь УДК 519.61 ко решения, сколько их некоторые характеристики, например время установления, оценки которого можно получить из оценок работы Г.В. Овчинников [3] и перехода от исходной задачи к задаче, решение которой цели ovgeorge@yandex.ru ком лежит в подпространстве, отвечающем конечным собственным значениям матричного пучка [4]. Интересно отметить, что переход к Московский физико-технический институт новой задаче позволят получить формулу для аналитического реше (государственный университет) ния, на основании которой можно строить различные новые методы Институт вычислительной математики РАН приближенного решения исходной задачи Коши.

Анализ и численное решение эрмитовых линейных Литература систем обыкновенных дифференциальных и алгебраических уравнений 1. Celik M., Pileggi L., Odalasioglu A. IC interconnect analysis. — Norwell, Massachusetts: Kluver Academic Publishes, 2002. — 324 p.

2. Sheldon X.-D.T., Lei H. Advanced Model Order Reduction При проектировании сверхбольших интегральных схем (СБИС) возникает необходимость анализа шумов и задержек сигналов, вы- Techniques in VLSI Design. — Cambridge: University Press, 2007. — званных неидеальностью межсоединений [1, 2]. Это является основ- 258 p.

3. Нечепуренко Ю.М., Овчинников Г.В. Верхние оценки норм ре ным фактором роста сложности моделирования СБИС при увеличе нии степени интеграции, особенно при переходе на техпроцессы в де- шений эрмитовых систем обыкновенных дифференциальных и ал сятки нанометров [2]. Техника электромагнитного анализа подложки гебраических уравнений // Уфимский математический журнал. — СБИС позволяет моделировать неидеальность межсоединений схема- 2009. — Т. 1, № 4. — С. 125--133.

4. Nechepurenko YM, Ovchinnikov GV. An estimation of voltage ми, состоящими из резисторов и конденсаторов, которые приводят к эрмитовым системам обыкновенных дифференциальных и алгебраи- settling time for RC circuits //Russian Journal of Numerical Analysis ческих уравнений следующего вида: and Mathematical Modelling. — 2010. — V. 25. N. 3. — P. 253--259.

dx E = Ax + f, dt Пленарное заседание Секция квантовой оптики И.И. Ткачев Институт ядерных исследований РАН Космология и эксперименты на LHC УДК 535. Большой Адронный Коллайдер — самый энергичный ускоритель элементарных частиц, недавно вступивший в строй. В определенном К.Н. Болдырев1, Б.Н. Маврин1, М.Н. Попова1, смысле это самый мощный микроскоп, который позволит нам загля Л.Н. Безматерных нуть в микромир и понять законы природы на самых маленьких мас штабах доступных современным технологиям. С другой стороны, он kn.boldyrev@gmail.com, mavrin@isan.troitsk.ru, расширит наши познания об устройстве Вселенной и на самых боль- popova@isan.troitsk.ru, bezm@iph.krasn.ru ших, космологических масштабах. В этой лекции я коснусь этой уди- Институт спектроскопии РАН вительной связи большого и малого, космологии и физики микроми- Институт физики им. Л.В. Киренского СО РАН ра. Почему мы уверены, что Стандартная Модель физики элементар Исследование спектров КРС, ИК-отражения ных частиц неполна? Что такое темная материя? Как начался Боль шой Взрыв? Почему во Вселенной нет антивещества? Вот некоторые и электронно-колебательных спектров поглощения иона Yb3+ в YbAl3 (BO3 ) вопросы из этой связки, которые будут обсуждаться на лекции.

Известно, что в кристалле иттрий-алюминиевого бората, допиро ванного ионами Yb3+, была получена генерация, где в качестве ниж него уровня лазерного перехода служил электронно-колебательный уровень [1]. Это дало возможность перестраивать частоту лазерного излучения посредством изменения внешних условий, например, по средством изменения температуры кристалла. В связи с этим особен но актуально исследование колебательного спектра монокристалла YbAl3 (BO3 )4. Но до настоящего времени не было проведено полных исследований поляризованных спектров комбинационного рассеяния (КР), а имеющиеся результаты были противоречивы и не имели над лежащей интерпретации.

Прозрачные монокристаллы YbAl3 (BO3 )4 хорошего оптического качества были выращены раствор-расплавным методом в г. Красно ярске в Институте физики им. Л.В. Киренского.

В данной работе были проведены исследования поляризованных спектров КРС монокристалла YbAl3 (BO3 )4 при комнатной темпера туре. Был проведен теоретико-групповой анализ возможных колеба ний решетки для данного кристалла. Сопоставление правил отбора для данной симметрии кристаллической решетки с полученными по ляризованными спектрами КРС позволили провести идентификацию Секция квантовой оптики 9 10 53-я научная конференция МФТИ ФПФЭ колебательных мод для YbAl3 (BO3 )4. Количество наблюдаемых ли Литература ний в спектрах хорошо согласуется с проведенным анализом. Были определены частоты A 1, E T O и E LO колебаний. 1. Burns P., Dawes J., Dekker P., Piper J., Li J., Wang J // Opt.

Исследования поляризованных спектров отражения в дальней и Comm. — 2002. — V. 207. — P. 315.

средней ИК-области при комнатной температуре и последующее мо делирование методом дисперсионного анализа позволили найти ко лебательные моды А 2, не активные в спектрах КРС, а также были УДК 535.343. уточнены положения колебательных мод E T O и E LO, активных и в КРС, и в ИК спектрах.

А.С. Галкин Кроме того, были исследованы низкотемпературные поляризован ные спектры пропускания (рис. 1). В данных спектрах мы наблюдали as.galkin@physics.msu.ru довольно интенсивные полосы, относящиеся к электрон-фононным Институт спектроскопии РАН переходам. Была проведена идентификация штарковской структуры уровней 2 F 5/2 и 2 F 7/2 иона Yb3+, а также проведено сопоставле- Спектроскопия цепочечных никелатов R 2 BaNiO (R = Dy, Ho, Sm): штарковские уровни ние спектра КРС с электрон-фононными линиями в спектре пропус кания. и магнитное упорядочение Работа выполнена при поддержке ФЦП «Научные и научно-педа гогические кадры инновационной России» (ГК № 14.740.11.0695).

Семейство цепочечных никелатов R 2 BaNiO5 (R = редкоземель ный элемент либо Y) привлекает значительное внимание в связи с тем, что в иттриевом никелате была обнаружена холдейновская щель, и на основании дальнейших экспериментов Y 2 BaNiO5 был признан почти идеальной модельной холдейновской системой. Магнитные ио ны R3+ осуществляют взаимодействие между спиновыми цепочками ионов Ni2+ (S = 1), которое приводит к антиферромагнитному упо рядочению. Тем не менее, как было показано экспериментально, хол дейновская щель существует и в магнитноупорядоченном состоянии вблизи T N [1]. Кроме этого, в Ho2 BaNiO5 недавно был обнаружен магнитоэлектрический эффект [2]. Мы предприняли спектроскопи ческое исследование R 2 BaNiO5 (R = Dy, Ho, Sm) с целью изучения магнитного упорядочения и поиска возможных проявлений магнито электрического эффекта.

Измерены спектры пропускания поликристаллических образ цов R2 BaNiO5 (R = Dy, Ho, Sm) на фурье-спектрометрах BOMEM DA3.002 и BRUKER IFS125 в широком диапазоне частот (2000–20000 см1 ) и температур (4,2--300K). Были определены поло жения штарковских уровней для доступных по энергии мультиплетов Рис. 1. Поляризованные спектры пропускания перехода 2 F 7/2 ионов Dy3+, Ho3+, Sm3+. Магнитное упорядочение исследовано на ос 2 F 5/2 в Yb3+ (сверху) и неполяризованный спектр КРС (внизу), новании температурной зависимости расщепления основного состоя построенный от электронной линии 0-0 иона Yb3+ ния для крамерсовых ионов Dy3+, Sm3+ и квазидублета основного Секция квантовой оптики 11 12 53-я научная конференция МФТИ ФПФЭ состояния для некрамерсова иона Ho3+. Показано, что нижние штар- пар (фазы типа фазы Фулде–Феррелла–Ларкина–Овчинникова [3, 4]) при дисбалансе плотностей e и h выше критического.

ковские подуровни основного состояния ответственны за особенности 2. Найдена зависимость критической температуры перехода и им в температурной зависимости магнитной восприимчивости и тепло пульса куперовских пар, соответствующего критической температу емкости для данных соединений. Сдвиги уровней, наблюдаемые при ре, от параметра, описывающего треугольные искажения спектра магнитном упорядочении, могут быть связаны с проявлением магни e и h. Треугольное искажение не приводит к стабилизации фазы тоупругих и магнитоэлектрических взаимодействий.

Фулде–Феррелла–Ларкина–Овчинникова.

Литература 3. Найдена зависимость критического импульса куперовских пар от направления. Несовпадение линий Ферми, вызванное дисбалансом 1. Zheludev A., Tranquada J.M., Vogt T., Buttrey D.J. Magnetic gap плотностей e и h, не приводит к зависимости критического импульса excitations in a one-dimensional mixed spin antiferromagnet Nd2 BaNiO от направления. Треугольное искажение приводит к сильной анизо // Phys. Rev. B. — 1996. — V. 54, N. 10. — P. 7210–7215.

тропии критического импульса куперовских пар, образованных элек 2. Nйnert G., Palstra T.T. Magnetic and magnetoelectric тронами и дырками из разных долин, в то время как зависимость properties of Ho2 BaNiO5 // Phys. Rev. B. — 2007. — V. 76. — критического импульса для куперовских пар, образованных электро P. 024415--1–024415--6.

нами и дырками из одной долины, является изотропной. Последнее является следствием нестинга отдельных участков линий Ферми e и h. При спаривании с импульсом вдоль одного из трех векторов УДК 538.945 нестинга ni увеличивается не только кинетическая энергия системы, но площадь фазового пространства, доступного для спаривания. По Д.К. Ефимкин1, Ю.Е. Лозовик2,1 этому проигрыш энергии минимален, если импульс куперовских пар направлен вдоль одного из векторов ni.

mitruga@yandex.ru, lozovik@isan.troitsk.ru 4. Спаривающиеся частицы имеют четырехкратное вырождение — Институт спектроскопии РАН двукратное вырождение по спину и двукратное вырождение, связан Московский физико-технический институт ное с наличием в электронной структуре графена двух неэквивалент (государственный университет) ных долин [3]. Поэтому в состоянии со спариванием система описы вается параметром порядка, который является матрицей 4 4 в спин Электрон-дырочное спаривание с ненулевым долинном пространстве. Исследуется матричная структура парамет импульсом в бислое графена ра порядка системы при наличии магнитного поля, параллельного плоскостям графена, либо электрических токов, текущих по листам Рассмотрено электрон-дырочное (e–h) спаривание [1, 2], обуслов графена, либо треугольного искажения спектра квазичастиц.

ленное кулоновским e-h взаимодействием, в системе, состоящей из 5. В состоянии с неоднородным параметром порядка — фазе типа двух листов графена, плотность носителей заряда в которых может Фулде–Феррелла–Ларкина–Овчинникова — рассмотрен внутренний независимо регулироваться. Исследовано влияние на e–h спаривание эффект Джозефсона, обусловленный межслойным туннелированием несовпадения линий Ферми e и h, которое вызвано несовпадением носителей заряда между плоскостями. Вычислена зависимость тун концентраций спаривающихся квазичастиц, либо треугольным иска нельного тока от продольного магнитного поля и показано, что по жением их спектра.

этой зависимости можно восстановить пространственную структуру 1. Найдена зависимость критической температуры перехода и им параметра порядка системы.

пульса куперовских пар, соответствующего критической температу 6. Обсуждается возможность экспериментальной проверки полу ре, от расстояния между линиями Ферми электронов и дырок. Пред ченных результатов.

сказано существование фазы с ненулевым импульсом куперовских Секция квантовой оптики 13 14 53-я научная конференция МФТИ ФПФЭ В данной работе мы проводим исследование оптических свойств Литература одного из представителей этого семейства — SmCoO3. Для этого с использованием фурье-спектрометра высокого разрешения Bruker 1. Лозовик Ю.Е., Юдсон В.И. О возможности сверхтекучести раз IFS 125HR были зарегистрированы спектры пропускания порошково деленных в пространстве электронов и дырок при их спаривании. Но го образца SmCoO3 в широком спектральном (1800--8000 см1 ) и тем вый механизм сверхпроводимости // Письма в ЖЭТФ. — 1975. — Т.

пературном (300--3,5 К) диапазонах. Исследуемое соединение имеет 22, № 11. — С. 556--559.

максимум пропускания примерно на 2000 см1 (рис. 1). В диапазоне 2. Lozovik Yu. E., Sokolik A.A. Electron hole pair condensation in выше 3000 см1 растет поглощение, обусловленное d–d переходами в grapheme bilayer // JETP Lett. — 2007. — V. 87, N. 1. — P. 61--65.

ионе Co3+. На фоне сильного поглощения обнаружены узкие линии, 3. Fulde P., Ferrel R. Superconductivity in a Strong Spin–Exchange принадлежащие f-f переходам в ионе Sm3+. Построена схема энергети Field // Phys. Rev. — 1964. — N. 135. — P. A550--A563.

ческих уровней для мультиплетов: 6 H9/2, 6 H11/2, 6 H13/2, 6 F1/2, 6 F3/2, 4. Larkin A.I., Ovchinnikov Yu. N. Nonuniform State of F5/2. Из температурных зависимостей спектров определена структу Superconductors // Sov. Phys. JETP. — 1965. — V. 20, N. 762.

ра основного мультиплета Sm3+, информация о которой представляет 5. Castro Neto A.H., Guinea F.,. Peres N.M. P, Novoselov K.S., интерес для интерпретации магнитных свойств SmCoO3. Кроме того, Geim A.K. The electronic properties of grapheme // Rev. Mod. Phys. — обнаружена тонкая структура уровней редкой земли, которая, веро 2009. — V. 81, N. 109.

ятно, свидетельствует о структурных искажениях в образце SmCoO3.

Авторы признательны за финансовую поддержку по гранту Пре зидента РФ (№ МК-1329.2010.2).

УДК 535.343. М.А. Кащенко1,2, С.А. Климин2, Д.С. Пыталев2, Т.Г. Кузьмова3, А.А. Каменев kacmisha@gmail.com, klimin@isan.troitsk.ru, pytalev@isan.troitsk.ru, tgkuzmova32@gmail.com, anton.kamenev@gmail.com Московский физико-технический институт (государственный университет) Институт спектроскопии РАН Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова Спектроскопическое исследование SmCoO Кобальт-оксидные соединения RCoO 3 (R — редкая земля) явля ются новым многофункциональным материалам и привлекают вни мание исследователей и технологов богатой фазовой диаграммой со стояний в зависимости от температуры, химического состава и давле ния [1, 2] (например, фазовый переход металл–диэлектрик и переход кобальта из высокоспинового в низкоспиновое состояние). Значитель- Рис. 1. Спектр пропускания SmCoO3 при температуре 4 К ные изменения проводимости могут быть использованы в реализации различных устройств (датчики температур, давлений).

Секция квантовой оптики 15 16 53-я научная конференция МФТИ ФПФЭ Согласно современным моделям, при низких температурах внут Литература ренняя динамика аморфных сред определяется не акустическими фо нонами, а дополнительными низкоэнергетическими возбуждениями.

1. Tachibana M. [et al.]. Phys. Rev. B., 77.094402. — 2008.

В температурном диапазоне до нескольких градусов Кельвина — это 2. Fujita T. [et al.]. J. Phys. Soc. Japan, 73, 1987. — 2004.

туннелирующие двухуровневые системы (ДУС), а при более высоких температурах — квазилокализованные низкочастотные колебатель ные моды (НЧМ). Существование таких возбуждений многие авторы УДК 535.2 связывают с наличием свободного объема в полимерах.

Параметром, эффективно влияющим на свободный объем внутри М.В. Князев1,2, К.Р. Каримуллин3, А.В. Наумов2,1, полимера, является давление. Кроме того, наличие второго (наравне Ю.Г. Вайнер2,1 с температурой) варьируемого параметра позволяет более полно су дить о физике динамических процессов в полимере.

hellishbot@gmail.com, qamil@inbox.ru, naumov@isan.troitsk.ru, В данной работе для исследования динамических процессов в ор vainer@isan.troitsk.ru 1 ганическом полимере (ТБТ / ПИБ) использовался метод некогерент Московский физико-технический институт ного фотонного эха, позволяющий добиться фемтосекундного времен (государственный университет) 2 ного разрешения, используя лазер с большой спектральной шириной.

Институт спектроскопии РАН 3 Для создания давления применялась камера высокого давления, где Казанский физико-технический институт им. Е.К. Завойского образец сдавливался между двух сапфировых наковален.

Казанского научного центра РАН Давление в камере измерялось по сдвигу линий флюоресценции Фотонное эхо и четырехволновое смешение рубина, возбуждаемой зеленым лазером с длиной волны 532 нм.

в примесных полимерах при низких температурах Сдвиг линий регистрировался с помощью конфокального микро скопа-спектрометра, что позволяло точно настроиться на микроча и повышенном гидростатическом давлении стичку рубина и тем самым уменьшить фоновую засветку от флюо ресценции самого образца.

В настоящее время нашли широкое применение неупорядоченные Интенсивности сигналов эха (так же, как и сигналов четырехвол среды (полимеры) на основе органических соединений. Они применя нового смешения) чрезвычайно чувствительны к точности сведения ются в медицине, электронной промышленности, биохимии и других лучей на образце. Обеспечить точное сведение особенно сложно, так отраслях. Для предсказания характеристик таких сложных веществ, как образец в камере высокого давления недоступен для наблюдения а также для создания полимеров с наперед заданными свойствами, невооруженным глазом. Для решения проблемы была предложена необходимо иметь информацию о внутреннем устройстве веществ, а схема флуоресцентного конфокального микроскопа, что позволило также уметь адекватно описывать протекающие в них динамические на порядок увеличить точность сведения лучей и обеспечило доста процессы.

точный запас по соотношению сигнал / шум в широком диапазоне Хорошо зарекомендовавшим себя методом для исследования ди температур.

намических процессов в полимерах является метод фотонного эха.

Выше приведенная техника позволила зарегистрировать кривые Фотонное эхо — эффект излучения средой короткого когерентного спада сигналов фотонного эха, несущие информацию о внутренней импульса (эха) в результате восстановления сфазированного состо динамике образца, в широком диапазоне температур и с хорошим яния отдельных излучателей после воздействия на образец серией временным разрешением (кривые спада для температуры 77 K и дав когерентных импульсов. Метод, основанный на применении фотонно лении 5 кбар приведены на рис. 1).

го эха, позволяет получить информацию о динамических процессах в образце с временным разрешением порядка 20--30 фс при использо вании лазеров с фемтосекундной длительностью импульса.

Секция квантовой оптики 17 18 53-я научная конференция МФТИ ФПФЭ УДК 53. Т.В. Константинова1,2, А.Е. Афанасьев1, П.Н. Мелентьев1, Д.А. Лапшин1, А.А. Кутырев1,2, В.И. Балыкин1, А.А. Кузин2, А.В. Заблоцкий2, А.С. Батурин tankonst@yandex.ru, afanasiev@isan.troitsk.ru, melentiev@isan.troitsk.ru Институт спектроскопии РАН Московский физико-технический институт (государственный университет) Характеризация структур, созданных методом атомной проекционной нанолитографии Изучение свойств металлических наноструктур интенсивно раз вивается в течение последнего десятилетия. Одним из свойств, вызы вающим интерес к таким структурам, является локальное усиление Рис. 1. Кривые спада для ТБТ / ПИД при температуре 77 K и падающего электромагнитного поля за счет плазмонного резонанса давлении 5 кбар [1, 2]. В этом случае усиленное электрическое поле сосредоточено в малой, по сравнению с длиной волны падающего излучения, области пространства, что позволяет создавать нанополя высокой плотности энергии.

Среди развитых методов создания наноструктур каждый облада ет как достоинствами, так и недостатками. В частности: промышлен ная оптическая литография имеет дифракционный предел порядка 100 нм;

литография пучков заряженных частиц ограничена кулонов ским взаимодействием заряженных частиц и не позволяет произво дить серийную продукцию;

сканирующие зонды, манипулирующие одиночными атомами, обладают низкой производительностью;

про цессы самоорганизации на поверхности не до конца изучены и не позволяют на данный момент времени создавать структуры произ вольных форм.

Альтернативным подходом к созданию микро- и наноструктур на поверхности твердого тела является атомная проекционная лито графия [3, 4]. Основным преимуществом данного процесса является простота реализации структур, а также возможность параллельной обработки поверхности. Область применения объектов, создаваемых методом атомной проекционной литографии, значительна. Одним из Секция квантовой оптики 19 20 53-я научная конференция МФТИ ФПФЭ таких направлений является использование реализуемых структур в adsorbate interaction with thermally deposited gold // J. Phys.

качестве элементов наноплозмоники и метрологии. На рис. 1 пред- Chem. C. — 2008. — V. 112, N. 48. — P. 19088--19096.

ставлена одна из реализованных структур в виде эквидистантных полос шириной 100 нм.

Экспериментальное исследование, создаваемых методом атомной проекционной литографии структур, производилось с использовани ем атомно-силовых микроскопов Veeco CP-II и NT-MDT Солвер. Ме тодами АСМ была произведена сравнительная характеристика по верхностей, подвергнутых различным процедурам очистки. На осно ве выполненных измерений доказана эффективность разработанных и используемых методов очистки поверхностей. Данные результаты позволяют и в дальнейшем применять описанные алгоритмы для по лучения чистой гладкой поверхности подложек, что является необхо димым условием при работе с микро- и наноструктурами.

С целью улучшения поверхностных и объемных свойств, создавае мых структур, были рассмотрены методы улучшения адгезии золота путем применения органо-функциональных силанов (MPS) [5]. Пока зана неэффективность использования MPS для улучшения качества поверхностных свойств создаваемых золотых структур в реализован ной экспериментальной схеме.

Полученные данные позволили скорректировать условия созда ния структур. В настоящее время проводится комплекс работ, на правленных на создание базы наноструктур, используемых в метро логических целях (нанолинейки, структуры с высоким соотношением длины к ширине и пр.) и в целях наноплазмоники (наноантенны, на новолноводы).

Рис. 1. Пример структуры, создаваемой методом атомной проекци Литература онной нанолитографии 1. Агранович В.М., Миллс Д.Л. Поверхностные поляритоны. — М.: Наука, 1985. — 525 с.

2. Klar T. [et al.]. Surface–Plasmon Resonances in Single Metallic Nanoparticles // Phys. Rev. Lett. — 1998. — V. 80. — P. 4249.

3. Балыкин В.И. [и др.]. Атомная «камера-обскура» с нанометро вым разрешением //Письма в ЖЭТФ. — 2006. — Т. 84. — С. 544.

4. Melentiev P.N. [et al.]. Nanolithography based on an atom pinhole camera // Nanotechnology — 2009 — V. 20 — P. 235301.

5. Singh J., Whitten J.E. Adsorption of 3-mercaptopropyltrimethoxysilane on silicon oxide surfaces and Секция квантовой оптики 21 22 53-я научная конференция МФТИ ФПФЭ УДК 539.612 эффузионный пучок атомов проходит через отверстия нанометрово го диаметра (30--50 нм), формируя на подложке изображение объ А.А. Кутырёв1,2, П.Н. Мелентьев2, А.Е. Афанасьев2,1, екта и осаждаясь на ней [2] (рис. 1). Эффективность метода была В.И. Балыкин2, Т.В. Константинова1,2, Д.А. Лапшин2, продемонстрирована при создании структур из различных материа А.А. Кузин1, А.В. Заблоцкий1, А.С. Батурин1 лов — от металлов (Cr, Au, In и др.) до органических люминофоров (три-(8-гидроксоквинолинат)-алюминий) (рис. 2).

ak-str@ya.ru, melentiev@isan.troitsk.ru, afanasiev@isan.troitsk.ru, Одной из основных характеристик наноструктур на поверхности tankonst@yandex.ru, lapshin@isan.troitsk.ru является их шероховатость. При реализации элементов наноплазмо Московский физико-технический институт ники широко используется золото, обладающее высокой проводимо (государственный университет) стью. Однако золото обладает высокой поверхностной энергией, что Институт спектроскопии РАН приводит к кластеризации на поверхности стекла. В случае плазмо нов подобные неровности являются эффективными центрами рассея Создание наноструктур из атомов золота ния.

на поверхности диэлектрика методом Для увеличения адгезии золота на стекле был изучен и освоен атомно-проекционной литографии метод обработки подложек (3-меркартопропил)-триметоксисиланом [3]. Проведены исследования пленок, нанесенных на поверхность, об Плазмон — это квазичастица, отвечающая квантованию плазмен- работанную растворами различной концентрации. Достигнуто значи ных колебаний, которые представляют собой коллективные колеба- тельное увеличение адгезии золота на поверхность стекла и незначи ния свободного электронного газа. С их непосредственным участием тельное улучшение качества тонких золотых пленок (шероховатость протекает ряд физических процессов на поверхности, например эф- поверхности уменьшилась с 5,9 до 4,1 нм). Тем не менее необходимых фект гигантского комбинационного рассеяния света. характеристик пленок достичь не удалось.

Поверхностные плазмоны образуются на поверхности раздела ма- В ходе работы было произведено исследование метода создания териалов с отрицательной и положительной диэлектрической про- наноструктур на поверхности твердого тела, основанного на прин ницаемостью (или вакуумом), в частности, в тонких металлических ципах атомной оптики. Изучен и реализован способ улучшения по пленках на поверхности диэлектрика [1]. При реализации на поверх- верхностных характеристик структур, создаваемых из атомов золота ности твердого тела металлических структур с характерными разме- на поверхности стекла. Достижению низкого уровня шероховатости рами порядка сотен нанометров открывается возможность управле- препятствует несовершенство используемой технологии подготовки ния конфигурацией плазмонов. поверхности, что является предметом будущих исследований.

Первоочередной задачей для проведения таких экспериментов яв Литература ляется контролируемое создание наноструктур (и их массивов) соот ветствующих формы и размеров. Развитые методы литографии име 1. Агранович В.М., Миллс Д.Л. Поверхностные поляритоны. — ют ряд ограничений, которые не позволяют проводить систематиче М.: Наука, 1985.

ские исследования в данной области. Так, один из наиболее массовых 2. Balykin V.I. [et al.]. Atom «Pinhole Camera» with Nanometer способов — фотолитография — оправдывает себя только при массо Resolution // JETP Letters. — 2006. — V. 84, N. 8. — P. 466--469.

вом производстве. Применяемая в лабораторных условиях электрон 3. Goss Ch. A., Charych D.H., Majda M. Application of ная и ионная литография, напротив, имеет слишком низкую произ (3-Mercaptopropyl)-trimethoxysilane as a Molecular Adhesive in the водительность.

Fabrication of Vapor–Deposited Gold Electrodes on Glass Substrates // В рамках данной работы исследуется альтернативный метод со Anal. Chem. — 1991. — V. 63. — P. 85--88.

здания микро- и наноструктур на поверхности твердого тела, осно ванный на атомно-проекционной литографии. В реализованной схеме Секция квантовой оптики 23 24 53-я научная конференция МФТИ ФПФЭ УДК 538. Ю.Е. Лозовик1,2, А.А. Киселев3, lozovik@isan.troitsk.ru Московский физико-технический институт (государственный университет) Институт спектроскопии РАН Институт проблем безопасного развития атомной энергетики РАН Электронные свойства графена: метод Рис. 1. Принципиальная схема атомного функционала плотности нанолитографа В данной работе строится ультрарелятивистское обобщение ме тода функционала плотности Кона для эффективно ультрареляти вистских частиц в графене (в приближении локальной плотности).

В рамках указанного ультрарелятивистского обобщения выведено и решено уравнение для распределения плотности электронов и дырок в графене в неоднородном электрическом поле.

Согласно теореме Хоэнберга–Кона [1] энергия электронной систе мы в невырожденном основном состоянии во внешнем скалярном по тенциале V (r) есть однозначный функционал плотности числа ча стиц:

E = E(n(r)) = V (r)n(r)dr + F (n(r)), где F (n(r)) — функционал, аналитическая формула которого неиз вестна (но ее можно найти приближенно). Используя условие стаци онарности системы: N = n(r)dr = const, поиск экстремума функ ционала E(n(r)) становится эквивалентен нахождению безусловного экстремума функционала: (r) = E(n(r))N = ((n(r))n(r))dr.

Выражение для функционала плотности может быть представле но как сумма следующих вкладов:

1. Плотность кинетической энергии:

Рис. 2. Нановолноводы, созданные методом атомной vF камеры-обскуры 3 kin (r) = [kc + sign(kF (r))kF (r)], где kc — импульс обрезания в валентной зоне (kc (r) 108 см1 ).

Секция квантовой оптики 25 26 53-я научная конференция МФТИ ФПФЭ 2. Взаимодействие с внешним полем: Проведен численный расчет этого уравнения для распределе ния плотности электронов в графене во внешнем потенциале V |e| вида V = r2 (см. рис. 1 для V = r2 ).

2 ext (r) = ext (r){kc + sign(kF (r))kF (r)}.

3. Прямое кулоновское взаимодействие: Литература 1. Hohenberg P., Kohn W. Inhomogeneous Electron Gas // Phys.

e [k 2 + d.c. (r) = 2 0 c Rev. B. — 1964. — V. 136. — P. B864.

d2 r {k 2 + sign(kF (r ))kF (r )}, + sign(kF (r))kF (r)] |r r | c здесь 0 — эффективная диэлектрическая проницаемость окру жающей среды.

4. Обменное кулоновское взаимодействие:

e2 3 3kc kc (0) ex ch (r) = ex ch ln k (r) sign(kF (r)), |kF (r)| 60 F kF (r) (0) где ex ch — член, не зависящий от kF (r);

4·C +2 kc = 4kc exp, где C 0,915 — постоянная Каталана.

5. Корреляционная энергия (в приближении хаотических фаз):

Рис. 1. Результаты расчета профиля распределения локального kc уровня Ферми для квадратичного внешнего потенциала. Сплошная corr C(a2 ) vF |kF | ln, kF кривая — внешний электростатический потенциал, прерывистая — учет только прямого ионовского взаимодействия, пунктирная — 4e где a2 = vF 0 = g a1, где a1 — эффективная константа взаимо- учет прямого и обменного взаимодействия, штрих-пунктирная — учет прямой, обменной и корреляционной поправок действия, C(a2 ) = 0.0138666 для внешней среды с диэлектриче ской проницаемостью 0 = 4(SiO2 ). С учетом вышеизложенного, уравнение для определения локального уровня Ферми выглядит следующим образом:

a2 kF (r ) sign(kF (r )) 2 a2 kC kF (r) + d r + kF (r) ln |r r | |kF (r)| 4 kC e 0 a2 ext (r) C(a2 )kF (r) ln = 0.

|kF (r)| 4e Секция квантовой оптики 27 28 53-я научная конференция МФТИ ФПФЭ УДК 537.322.2 Видно, что при некоторой температуре наблюдается резкое увеличе ние r, что соответствует плавлению кластера.

Ю.Е. Лозовик1,2, В.А. Федотов1, Д.Е. Щербаков2, lozovik@isan.troitsk.ru, valeriy.fedotov@gmail.com, mitya@fnbic.ru Институт спектроскопии РАН Московский физико-технический институт (государственный университет) Российский научный центр «Курчатовский институт»

Кластеры из охлаждённых ридберговских атомов, их структура и фазовые переходы. Моделирование методами Монте–Карло и молекулярной динамики В работе рассматривается поведение мезоскопической системы из ридберговских атомов в ловушке (ридберговский атом — атом ще лочного металла, один из внешних электронов которого находится в возбуждённом состоянии с большим главным квантовым числом).

Между ридберговскими атомами, в отличие от невозбуждённых ато мов, существует ван-дер-ваальсово отталкивание. Эффективное вза- Рис. имодействие такой системы во внешнем квадратичном потенциале может быть записано в обезразмеренной форме как 1 H(r) = + ri.

|ri rj | ji i Рассматривается область управляющих параметров, в которой систе ма является (квази) классической. В области низких температур в рассматриваемой системе происходит кристаллизация, а при повы шении температуры кластер плавится.

Методом градиентного спуска с множественным стартом и мето дом случайного поиска выполнен расчёт конфигураций кластеров при различном числе частиц. Для полученных конфигураций при помощи методов Монте–Карло и молекулярной динамики было рас считано среднее квадратичное радиальное отклонение атомов от по ложения равновесия как функция температуры:

1/ N |ri | r =.

|ri | N i Рис. На рис. 1 и 2 в качестве примера представлены конфигурации 2D-кла стеров из 10 и 19 атомов и графики изменения r от температуры.

Секция квантовой оптики 29 30 53-я научная конференция МФТИ ФПФЭ предназначенных для спектральной фильтрации излучения в фотоли Литература тографических установках нового поколения. Данные фильтры, пред ставляющие собой МСС со сквозными регулярными периодическими 1. Belousov A.I., Lozovik Yu. E. Mesoscopic and macroscopic dipole отверстиями в форме правильных многоугольников (рис. 1), работа clusters: Structure and phase transitions // Eur. Phys. J.D. — 2000. — ют на принципе волноводной отсечки, эффективно отражая падаю P. 251--264.

щее излучение с длиной волны больше критической длины волны C пропускания микроволноводов, сформированных сеточными от верстиями. Спектральная зависимость коэффициента пропускания УДК 535.32 фильтра определяется его материалом и геометрическими парамет рами МСС: периодом p, толщиной стенок t и толщиной решетки h.

В.В. Медведев1,2, В.М. Кривцун2 Так же важна геометрия упаковки отверстий. Мы рассматриваем гексагональные решетки, обладающие большой механической проч medvedev@phystech.edu, krivtsun@isan.troitsk.ru 1 ностью при высокой геометрической прозрачности. Согласно техно Московский физико-технический институт логическим требованиям фильтр должен подавлять более чем на два (государственный университет) 2 порядка интенсивность рассеянного излучения CO2 лазера. При этом Институт спектроскопии РАН он должен обладать высокой прозрачностью по отношению к коротко Разработка спектрального фильтра волновому излучению. Геометрическая прозрачность гексагональной для источников EUV-излучения на основе решетки определяется следующим выражением:

лазерной плазмы t TG =.

p Коротковолновая литография [1] является одной из самых интен сивно исследуемых и обсуждаемых научно-технических задач на дан- При разработке фильтра использовалось комплексное моделирование ный момент. Для её реализации необходимо создание мощного источ- оптических свойств МСС. В инфракрасной области спектра для моде ника излучения в заданной области спектра (EUV — сверхжесткое лирования использовался метод конечных разностей во временной об ультрафиолетовое излучение), а именно на длине волны 13,5 нм. Вы- ласти (FDTD) [2]. Для расчета коэффициента пропускания коротко бор длины волны для EUV-литографии определяется оптикой работа- волнового излучения применялся метод матрицы рассеяния (RCWA) ющей в этой области спектра. Источники на основе лазерной плазмы [3]. Такой комплексный электродинамический анализ позволил опре (LPP) очень привлекательны для таких применений, так как позво- делить геометрические параметры фильтра, при которых возможно ляют собирать EUV-излучение из большого телесного угла и могут сильное подавление инфракрасного излучения при высокой прозрач работать на большой частоте. В LPP-источниках рабочим телом слу- ности для сверхжесткого ультрафиолета.

жит оловянная плазма, подогреваемая, как правило, CO2 лазером На рисунке 2 приведен пример спектра пропускания фильтра в ин (10,6 мкм). Однако существенная часть излучения лазера рассеива- фракрасной области при нормальном падении излучения. В качестве ется плазмой и отражается от зеркал, и затем попадает в блок проек- материала фильтра был выбран вольфрам, который обладает высо ционной оптики и область экспонирования фоторезиста. Это приво- кой оптической проводимостью в инфракрасной области. На длине дит к паразитным засветкам и перегреву оптики, что очень критично волны CO2 лазера коэффициент пропускания фильтра равен 0.8%.

для процесса экспонирования. Поэтому рассеянное лазерное излуче- Геометрическая прозрачность фильтра с данными параметрами при ние необходимо подавить в области первичной сборки излучения до нормальном падении составляет 81%.

промежуточного фокуса. В EUV-диапазоне микронные слои вещества поглощают всё пада В данной работе представлены результаты исследований по про- ющее излучение благодаря малому коэффициенту отражения в этой ектированию и созданию металлических сеточных структур (МСС), области. Так, коэффициент отражения вольфрама при нормальном Секция квантовой оптики 31 32 53-я научная конференция МФТИ ФПФЭ падении излучения составляет 0.15% на длине волны 13,5 нм. Это означает, что всё излучение, падающее на стенки структуры, погло щается, а коэффициент пропускания EUV-излучения определяется геометрической прозрачностью и диффракцинными потерями. На рис. 3 приведена угловая зависимость коэффициента пропускания EUV-излучения для решетки с параметрами p = 5,0m, t = 0,5m, h = 5,0m. Из рисунка видно, что интенсивность прошедшего света в нулевой порядок дифракции составляет примерно 55% от интенсив ности падающего света.

На основе результатов моделирования были созданы методом фо толитографии экспериментальные образцы фильтров. Спектральные характеристики опытных образцов измерялись на фурье-спектромет ре. Результаты измерений находятся в хорошем согласии с предска заниями расчетов.

Литература 1. Сейсян Р. Нанолитография СБИС в экстремально дальнем ва- Рис. 2. Спектр пропускания фильтра в инфракрасном куумном ультрафиолете // ЖТФ. — 2005. — Т. 75, № 5. — С. 1--13. диапазоне. Параметры структуры: p = 5,0m, t = 0,5m, 2. Taove A. Advances in Computational Electrodynamics. The h = 5,0m. Пунктирная линия — нулевой порядок, сплош Finite–Dierence Time–Domain Method. — Artech House, 1998. ная линия — полное пропускание 3. Гиппиус Н.А., Тиходеев С.Г. Применение метода матрицы рас сеяния для расчета оптических свойств метаматериалов // УФН. — 2009. — Т. 179, № 9. — С. 102--1030.

Рис. 1. Сеточная структура: р — период, t — толщина стенок, h — Рис. 3. Угловая зависимость коэффициента пропускания филь глубина отверстий тра на длине волны 13,5 нм. Параметры структуры: p = 5,0m, t = 0,5m, h = 5,0m. Закрашенные квадраты — полное пропуска ние, пустые квадраты — пропускание в нулевой порядок.

Секция квантовой оптики 33 34 53-я научная конференция МФТИ ФПФЭ УДК 535.343.2 ной структуры, что является причиной особенностей в спектрах и отличия анизотропии редкоземельного иона от изинговской.

М.В. Нарожный, С.А. Климин Работа поддержана Программами ОФН РАН «Сильно корелли рованные электроны в твердых телах и структурах» и «Квантовая narozhnyy@isan.troitsk.ru, klimin@isan.troitsk.ru физика конденсированных сред».

Институт спектроскопии РАН Литература Сравнительная спектроскопия Tb2 Ti2 O7 и 1. Ramirez A.P. [et al.]. Zero-point entropy in ‘spin ice’ // Nature. — Y2 Ti2 O7 : Tb (1%) 1999. — V. 399. — P. 333--335.

2. Gardner J.S. [et al.]. Neutron scattering studies of the cooperative В семействе соединений R 2 Ti2 O 7 (R — редкая земля) обнаружен paramagnet pyrochlore Tb2 Ti2 O7 // Phys. Rev. B. — 2001. — V. 64. — новый вид магнитного упорядочения «спиновый лед» [1]. Важную P. 224416.

роль для реализации данного состояния играет анизотропия редко 3. Lummen T.T.A. [et al.]. Phonon and crystal eld excitations in земельного иона. Только титанаты с R = Dy, Ho, Tb обладают изин geometrically frustrated rare earth titanates // Phys. Rev. B. — 2008. — говской анизотропией, причем для R = Dy, Ho состояние спинового V. 77. — P. 214310.

льда наблюдается, в то время как для тербиевого титаната оно не обнаружено. Данная особенность в литературе объясняется наличи ем низколежащего энергетического состояния иона Tb3+ с энергией 12 см1 ( 1,5 мэВ), наблюдаемого методами рассеяния нейтронов УДК 381. и комбинационного рассеяния света [2, 3]. Однако данный энергети ческий уровень не может влиять на низкотемпературную динамику А.А. Рыжов1, Д.Б. Николаев1, И.А. Мартынова тербиевого титаната, так как он практически не заселен при темпе ратурах T 4 K. С целью выяснения роли низколежащих энергети- irine85@yandex.ru, bashlakov@pisem.net Российский федеральный ядерный центр — ческих уровней было предпринято сравнительное изучение Tb2 Ti2 O Всероссийский научно-исследовательский институт 7 и Y 2 Ti2 O 7 : Tb (1%) методом оптической спектроскопии.

экспериментальной физики Нами были были получены спектры поглощения соединений Московский физико-технический институт Tb2 Ti2 O 7 и Y 2 Ti2 O 7 : Tb (1%) в широком интервале температур.

(государственный университет) Обнаружено, что первое возбужденное состояние иона тербия име ет энергию 15 см1 ( 1,9 мэВ) для матрицы Y 2 Ti2 O 7 и 12 см Квантово-механическая система обеспечения ( 1,5 мэВ) для матрицы Tb2 Ti2 O 7. Неоднородная ширина линии информационной безопасности для иона тербия в Y 2 Ti2 O 7 составляет 2 см1, в то время как для матрицы Tb2 Ti2 O 7 ее величина существенно выше ( 6 см1 ), Квантово-механический подход необходимо рассматривать как од несмотря на одинаковое качество кристаллов. Этот факт говорит о ну из первых попыток построения канала передачи данных со стро необходимости учета межионных взаимодействий Tb–Tb. Упомянем также, что расстояние r Tb Tb очень мало (3.5 Е). При низких гим теоретическим обоснованием его надежности. Преобразование температурах (T 10 K) в Tb2 Ti2 O 7 наблюдается необычное сме- передаваемой информации по определенным алгоритмам, известным только отправителю и получателю, без снижения скорости переда щение спектральных линий. В 1%-м образце данное явление не на чи позволило бы решить проблему надежности и безопасности без блюдается. Мы предполагаем, что существенное межионное взаимо действие ионов Tb3+ в концентрированном образце приводит к транс- применения специальных средств.

Квантовые системы обеспечения безопасности — метод обеспече формации энергетического спектра тербия и образованию квазизон ния безопасности коммуникаций, основанный на определенных явле Секция квантовой оптики 35 36 53-я научная конференция МФТИ ФПФЭ ниях квантовой физики. В отличие от традиционных преобразова ний, которые используют математические методы, чтобы обеспечить конфиденциальность информации, квантовые системы обеспечения безопасности сосредоточены на физике информации. Процесс отправ ки и приема информации всегда выполняется физическими средства ми, например, при помощи электронов в электрическом токе, или фотонов в линиях волоконно-оптической связи. А нелегальные дей ствия могут рассматриваться как измерение физических объектов — носителей информации. Технология квантовых систем обеспечения безопасности опирается на принципиальную неопределенность пове дения квантовой системы — невозможно одновременно получить ко- Рис. 1. Схема квантового канала ординаты и импульс частицы, невозможно измерить один параметр фотона, не исказив другой.


Учитывая сложность реализации данного протокола для переда чи больших массивов данных, предлагается использовать гибридную схему безопасной передачи информации. В подобных схемах форми рование конфиденциальных параметров и характеристик осуществ ляется с применением квантового канала передачи, а полученные па раметры используются в классических алгоритмах преобразования информации, имеющих высокую скорость обработки (рис. 1, 2).

Литература 1. Wiesner S. Conjugate coding // Sigact News. — 1983. — V.15, N. 1. — P. 78--88.

2. Bennett C.H., Brassard G., Breidbart S. Quantum cryptography II: How to reuse a one-time pad safely even if P = NP. — 1982.

3. Холево А.С. Информационные аспекты квантового измерения // Проблемы передачи информации. — 1973. — № 2. — С. 31--42. Рис. 2. Квантовая система связи на основе интерферометра 4. Холево А.С. О пропускной способности квантового канала свя- Цендера–Маха зи // Проблемы передачи информации. — 1979. — № 4 — С. 3--11.

5. Crepeau C. Correct and private reductions among oblivious transfers: PhD Thesis, Department of Electrical Engineering and Computer Sci. — Massachusetts Institute of Technology, 1990.

Секция квантовой оптики 37 38 53-я научная конференция МФТИ ФПФЭ УДК 53.086 результаты позволяют утверждать, что прибор может с успехом при меняться при проведении исследований нанообъектов.

Д.Д. Соколов1,2, Е.В. Горский3,2, И.В. Душкин Литература DimanNe@ya.ru, gorsky@nanoscantech.ru, igor@nanoscantech.ru 1. Novotny L. The history of near-eld optics // Progress in optics. — Московский физико-технический институт 2007. — V. 50. — P. 137–184.

(государственный университет) 2. Pawley J. Handbook of Biological Confocal Microscopy. — ООО «Нано Скан Технология»

3 Springer, 2006. — 988 p.

Институт спектроскопии РАН Сканирующий зондово-оптический микроспектрометр для исследования наноструктур Для получения информации о структуре поверхности объектов на нометрового масштаба сегодня широко используются сканирующие зондовые микроскопы (СЗМ). В то же время при помощи методов оптической спектроскопии можно определять состав и другие объем ные свойства исследуемого материала. Комбинация этих двух мето дов открывает новые возможности для исследования нанообъектов [1]. Поэтому в течение последних лет наблюдается бурный рост инте реса как фундаментальной, так и прикладной науки к возможности одновременного получения спектральной и топографической инфор мации от наномасшатабных объектов.

Несмотря на то, что в мире уже существуют приборы, так или ина че позволяющие реализовывать зондово-оптические методики мик роскопии, они обладают рядом существенных недостатков. В связи с этим целью настоящей работы стало создание прибора, объединя ющего в себе СЗМ, лазерный конфокальный микроскоп и спектро метр. При построении этого прибора были разработаны такие моду ли, как СЗМ-головка с возможностью плоскопараллельного сканиро вания зондом, сканирующее основание для сканирования образцом, оптический конфокальный модуль, а также электронный контроллер для управления всеми элементами установки. Важным элементом прибора является и специально созданное программное обеспечение, необходимое для настройки и управления прибором, а также для ви зуализации, базовой обработки и хранения полученных данных.

В настоящее время на созданном приборе были проведены изме рения ряда модельных объектов, среди которых были тестовые ре шетки, полимерных сферы и комплексы ДНК-белок [2]. Полученные 40 53-я научная конференция МФТИ ФПФЭ Секция космической физики Глобал Сервейор» (1999--2004) [5], измерения в ИК-диапазоне от до 50 мкм занимали важное место в исследовании климата Марса.

Двухканальный Фурье-спектрометр ПФС (Планетный фурье-спек трометр) КА «Марс–Экспресс», начавший работу на орбите Марса 10-го января 2004 года, явился следующим шагом мирового косми ческого сообщества, призванным решить вышеупомянутые задачи.

Более чем за год своей работы ПФС выполнил свыше 190,000 [6] из УДК 523.43- мерений в широком спектральном диапазоне 250--8200 см1 и охватил М.Д. Алов1,2, А.А. Фёдорова2 практически всю дневную сторону Марса, включая полярные регио ны, а также частично ночную сторону.

nocofoolmen@mail.ru, fedorova@iki.rssi.ru В данной работе сравниваются синтетические спектры в диапа Московский физико-технический институт зоне 500--1200 см1 с результатами измерений длинноволнового ка (государственный университет) нала (LWC) прибором ПФС, после чего восстанавливается профиль Институт космических исследований РАН температуры и интегральная оптическая толщина аэрозоля, присут ствующего в атмосфере. Расчёты проводятся для области Фарсида Восстановление температурного профиля (южное полушарие, 15--25o S, 245--260o E) и двух различных сезонов и оптических толщин аэрозоля в атмосфере Марса (зимний, летний). Температурные профили (рис. 1, 2) располагаются по данным планетного фурье-спектрометра в интервале температур 120 --220 К каждый, соответствуют набору на борту космического аппарата «Марс–Экспресс» локальных времен от 8-00 до 17-00 — 18-00. Для удобства, каждый следующий профиль смещен относительно предыдущего на 60 К.

Наблюдения Марса в спектральном диапазоне 400--2000 см Литература (5--50 мкм), где энергия теплового излучения поверхности планеты на дневной стороне превышает энергию солнечного излучения [1], явля 1. Тимофеев Ю.М., Васильев А.В. Теоретические основы атмо ется особенно важной задачей. В этом интервале располагается силь сферной оптики. — СПб.: Наука, 2003. — 474 с.

ная колебательно-вращательная полоса поглощения CO2 (15 мкм), 2. Haus R., Titov D.V. PFS on Mars Express: preparing the analysis включающая P и Q-ветви различных его изотопов, а также враща of infrared spectra to be measured by the Planetary Fourier Spectrometer тельная полоса поглощения водяного пара (20--40 мкм) и широкие по // Planetary and Space Science. — 2000. — V. 48. — P. 1357--1376.

лосы, обусловленные присутствием облаков водяного льда (12 мкм) и 3. Forget [et al.]. Improved general circulation model of the martian наличием силикатной пыли (9 мкм) [2]. По форме получаемого спек atmosphere from the surface to above 80 km // Journal of Geophysical тра возможно однозначное восстановление яркостной температуры Research–Planet. — 1999. — V. 104, N. 24. — P. 155--176.

источника, а затем и температурного профиля, который соответству 4. Zasova L. [et al.]. Martian winter atmosphere at north high ет наблюдаемой местности. Проводя измерения Марса в различных latitudes: Mariner 9 IRIS data revisited // Adv. Space Res. — 2002. — областях и в различные сезоны в течение длительного промежутка V. 29, N. 2. — P. 151--156.

времени, можно сделать определенные выводы по поводу сезонных и 5. Smith M.D. Interannual variability in TES atmospheric местных вариаций аэрозольных и газовых составляющих атмосферы, observations of Mars during 1999--2003 // Icarus. — 2004. — N. 167. — причин и тенденций того или иного климатического сценария, равно P. 148--165.

как и по совокупности наблюдений построить наиболее полную мо 6. Formisano V. [et al.]. PFS: Planetary Fourier Spectrometer, Mars дель общей циркуляции атмосферы [3].

Express // The Scientic Investigations. — 2009. — ESA SP-1291.

Начиная с ИК-спектрометра IRIS на КА «Маринер-9» (1971--1972) [4] и заканчивая интерферометром Майкельсона TES на КА «Марс Секция космической физики 41 42 53-я научная конференция МФТИ ФПФЭ УДК 535- О.В. Бендеров1, А.Ю. Климчук1, А.Г. Шураков2, А.В. Родин1, haymaker@yandex.ru, tjomichko@mail.ru Московский физико-технический институт (государственный университет) Московский педагогический государственный университет Институт космических исследований РАН Волоконно-оптический гетеродинный спектрометр ифракрасного диапазона на основе сверхпроводящего однофотонного детектора на пленках NbN Инфракрасный диапазон излучений играет важную роль в дистан ционном изучении Солнечной системы, а также земных и внеземных Рис. 1. Температурный профиль для зимнего сценария. Слева на объектов. Он содержит в себе множество спектральных линий связей право, локальные времена: 8.00, 10.00, 13.00, 17.00.

в газах, молекулярных и атомарных, чаще всего встречающихся в га зообразных астрономических объектах. Правильные формы и часто ты линий поглощения и излучения компонент планетарных и звезд ных атмосфер содержат в себе уникальную информацию о физиче ских и химических характеристиках этих объектов, таких как распре деления температур и плотностей веществ, химический состав, дви жение ветров. Для того чтобы измерять такие параметры удаленных источников, необходимы приборы, обладающие высоким спектраль ным разрешением (/ 106 ) и чувствительностью. Гетеродинные инфракрасные спектрометры позволяют проводить измерения такого рода. Одним из основных элементов гетеродинных спектрометров яв ляется нелинейный элемент, который смешивает сигнальное излуче ние малой мощности, улавливаемое антенной, с излучением большой мощности на близкой частоте, подаваемым на смеситель от местного генератора (гетеродина). На выходе смесителя образуется сигнал на разностной частоте, который после усиления малошумящим усилите лем регистрируется измерителем мощности. Используемый в данном устройстве смеситель (hot electron bolometer mixers) представляет со бой полоску тонкопленочного (толщиной 4 нм) сверхпроводника Рис. 2. Температурный профиль для летнего сценария. Слева на с металлическими контактами в виде согласованной копланарной ли право, локальные времена: 8.00, 10.00, 13.00, 18.00.

нии. Полоса преобразования смесителя составляет 3 ГГц, что позво Секция космической физики 43 44 53-я научная конференция МФТИ ФПФЭ УДК 533. ляет наблюдать в указанном диапазоне спектр исследуемого сигнала без перестройки гетеродинного источника. Ожидаемые характеристи А.В. Бурлаков, А.В. Родин ки ИК-спектрометра (рис. 1):

1) центральная частота гетеродинного источника 1555.75 нм;


burlakov.alex@gmail.com 2) реализуемое спектральное разрешение / 108 ;

Институт космических исследований РАН 3) ширина линии гетеродинного источника 2 МГц;

4) частота перестройки гетеродинного источника ±300 МГц;

Одномерная микрофизическая модель 5) полоса регистрации сигнала 1.2--1.7 ГГц;

конденсационных облаков воды в атмосфере 6) шумовая температура спектрометра 5000 К. Марса Литература Разработана одномерная численная модель аэрозольных частиц в 1. Гершензон М., Гольцман Г.Н. Смеситель миллиметрового и атмосфере Марса с разрешенным на сетке распределением по разме субмиллиметрового диапазонов волн на основе разогрева электронов рам. Модель включает в себя подробную микрофизику: гетерогенная в резистивном состоянии сверхпроводниковых пленок // СФХТ. — нуклеация (начальное образование зародыша новой фазы), конденса 1990. — № 3. — С. 2143--2160. ция / сублимация. Пространственная динамика описывается процес 2. Schmuelling F. [et al.] Heterodyne instrument for planetary wind сами седиментации и турбулентной диффузии.

and composition // JQSRT. — 2003. Использование полунеявной двухмоментной схемы интегрирова ния кинетических уравнений, описывающих микрофизические про цессы в облаках [1], позволяют менять в широком диапазоне шаг по времени и дискретность сетки размеров. Таким образом, эта модель может быть внедрена в трехмерную модель общей циркуляции атмо сферы Марса как микрофизический блок.

Суточный цикл конденсационных процессов получен на основе температурных профилей из трехмерной модели общей циркуляции атмосферы [2].

Изначально в атмосфере присутствуют только пылевые части цы и водяной пар. Начальное содержание водяного пара составляет 40 ppm, пылевые частицы распределены равномерно по высоте.

Перенос запрещен через верхнюю и нижнюю границы. На поверх Рис. 1. Схематическое изображение основных элементов ИК-спек ности имеются источники воды и пыли, однако влияние этого условия трометра: 1 — гелиевый криостат, 2 — сверхпроводниковый сме на результаты незначительно.

ситель, 3 — охлаждаемый низкошумящий усилитель, 4 — адаптер В зависимости от коэффициента турбулентной диффузии система смещения смесителя, 5 — блок смещения смесителя и питания низ выходит на квазистационарный суточный цикл за 10--12 марсианских кошумящего усилителя, 6 — гетеродинный источник, 6’ — источник излучения, аналогичный 6, использующийся при настройке и калиб- суток.

ровке спектрометра, 7 — блок питания и управления гетеродинным В рамках одномерной модели посчитан профиль водяного пара.

источником, 8 — оптоволоконный делитель излучения, 9 — соеди- Четко прослеживается его ступенчатый характер. Высота насыщения нительные волоконно-оптические и электрические кабели составляет 15--25 км в зависимости от параметров системы.

Эффективный радиус ледяных частиц изменяется от 0.8 до 2 м в нижних слоях облака, причем концентрация составляет 8--12 см3.

Секция космической физики 45 46 53-я научная конференция МФТИ ФПФЭ УДК 523. На высотах, превышающих 50 км, эффективный радиус равен 0.2--0.

3 м при численной концентрации порядка 0.1--1 см3. Эффективный М.В. Глушихина радиус пылевых частиц равен 0. 8 м на высоте насыщения.

Представленные результаты согласуется с данными эксперимента mg.fpfe@gmail.com SPICAM на КА «Марс–Экспресс» [3]. Московский физико-технический институт В нижней части тропосферы на высотах до 5 км при определен- (государственный университет) ных условиях модель предсказывает выпадение тумана в утренние Институт космических исследований РАН часы, причем частицы достигают 1,5 --2 м.

Тепловая эмиссия нижней атмосферы Венеры Исследована зависимость конденсационных процессов и макроско пических параметров от микрофизических свойств аэрозольных ча- в окнах прозрачности CO2 по данным прибора стиц, в частности, от угла смачивания ядер конденсации. Сравни- VIRTIS-H КА Venus–Express вания результаты модели при различных углах смачивания, видно, что ледяные частицы больших размеров формируются при меньших Изучение Венеры представляет большой интерес с точки зрения величинах вероятности нуклеации. Данный результат согласуется с сравнительной планетологии. Cам термин «парниковый эффект», экспериментальными данными, полученными в лабораторных усло ставший в последние десятилетия обозначением комплекса проблем, виях с использованием новых данных о фазовых переходах при мар связанных с устойчивостью климата Земли, впервые вошел в упо сианских параметрах [4]. При малых параметрах смачивания процесс требление в середине 1960-х годов именно из-за необходимости объ гетерогенной нуклеации требует больших насыщений водяного пара.

яснить наблюдавшиеся чрезвычайно высокие яркостные температу Данный результат объясняет концентрации водяного пара, превыша ры поверхности Венеры в радиодиапазоне. В связи с этим впервые ющие уровень насыщения в несколько раз [5].

было выдвинуто предположение, что высокая температура поверхно Работа поддержана грантом РФФИ № 10-02-01206-а.

сти планеты, существенно превышающая эффективную температуру, может быть обусловлена тем, что уходящее тепловое излучение пла Литература неты блокируется поглощением в молекулярных полосах CO2 и 2 O.

1. Jacobson M.Z. Fundamentals of Atmospheric Modeling: Вследствие этого эффективный излучающий в космическое простран Cambridge, 2005. ство слой атмосферы, кинетическая температура которого близка к 2. Rodin A.V., Wilson R.J. Seasonal cycle of Martian climate: эффективной температуре планеты, формируется не у поверхности, Experimental data and numerical simulation: Cosmic Research, 2006. — а на уровне 50--60 км.

P. 4, 44, 329--333. Благодаря открытию инфракрасных окон прозрачности в атмо 3. Fedorova A.A., Korablev O.I., Bertaux J.-L. [et al.] Solar infrared сфере Венеры стало возможным наблюдение теплового излучения, occultation observations by SPICAM experiment on Mars–Express: рожденного в горячей нижней атмосфере. Спектроскопические на Simultaneous measurements of the vertical distributions of H 2 O, CO2 блюдения тепловой эмиссии ночной стороны Венеры возможны с по and aerosol. — Icarus, 2008. — V. 200. — P. 96--117. мощью измерений, проводимых с борта искусственного спутника, что 4. Colaprete A., Iraci L., Phebus B. Laboratory determination of позволило оценить термическую структуру подоблачной атмосферы water ice cloud properties under Mars conditions // Mars Water cycle и ее вариации. Одной из основных задач ряда приборов КА «Ве workshop. — Paris, 2008. нера–Экспресс» (изображающий ИК-спектрометр VIRTIS, многока 5. Montmessin F., Fouchet T., Forget F. Modeling the annual cycle of нальная камера VMC) являются наблюдения подоблачной атмосфе HDO in the Martian atmosphere // J. Geophys. Res. — 2005. — V. 110. ры в окнах прозрачности. Интерпретация этих данных потребует точ ного знания процессов формирования спектра теплового излучения в области далеких крыльев колебательно-вращательных полос погло Секция космической физики 47 48 53-я научная конференция МФТИ ФПФЭ щения. Поэтому задача теоретического моделирования поглощения в рованной добротности. Сверхбыстрое введение в область воздействия крыле полосы представляет интерес не только для оценки теплового энергии приводит к мгновенному нагреву среды.

баланса атмосферы, но и для спектроскопических измерений. Мы исходили из гипотезы, что плазменные процессы образования факела при ударном и лазерном воздействии обладают высоким по Литература добием. Идентичны также процессы, протекающие внутри факела и отвечающие за его формирование.

1. Pollack J.B., Dalton J.B., Grinspoon D.H. [et al.] Near infrared Кинетику лазерного взаимодействия с веществом условно можно light from Venus’ nightside: A spectroscopic analysis // Icarus. — 1993. — разделить на нагрев мишени и образование плазмы, расширение плаз V. 103. — P. 1--42.

менного факела, рекомбинацию плазмы, дальнейшее адиабатическое 2. Titov D.V. [et al.] Venus Express: Scientic goals, instrumentation, расширение, конденсацию и агрегацию.

and scenario of the mission // Cosmic Research. — 2006. — V. 44, N. 4. — Эксперименты проводились на лазерной установке «Сатурн» на P. 334--348.

фосфатном неодимовом стекле. Установка представляет собой мно 3. Tonkov M.N. [et al.] A simple model of the line mixing eect for гокаскадную систему усиления импульса от задающего генератора с atmospheric applications: Theoretical background and comparison with длиной волны = 1054 нм.

experimental proles // J.Q.S.R.T. — 1996. — V. 56, I. 5. — P. 783--795.

Эксперименты проводились в камере объемом 1200 дм3 при давлении 104 торр. Данное условие опыта исключало какое-либо окислительно-восстановительное воздействие окружающей среды на процесс плавления, испарения и ионизации. При значении энергии УДК 523.68-1/- импульса 5 Дж и длительности импульса 30 нс при фокусировке Е.С. Егоров1,2, А.Ю. Климчук1,2 B 0,25 мм плотность мощности достигала значения 1011 Вт/см2.

Исходные образцы представляли собой спилы силикатных пород, geniaegorov@mail.ru, tjomichko@mail.ru в состав которых входили андезит, оливин и плагиоклаз. Оливин рас Московский физико-технический институт пространен во многих видах метеоритов, в мантийных породах, в маг (государственный университет) матических и высокотемпературных породах. Образец закашивался Институт космических исследований РАН относительно направления излучения под углом примерно в 10-- градусов таким образом, чтобы плазменный факел конденсировался Исследование структурных преобразований на фольге, установленной параллельно образцу.

вещества в сверхскоростном метеоритном ударе Изучены продукты импактных процессов, в частности, исследова методом лазерного моделирования на морфология плёнки, полученной при абляции вещества мишени.

Проведены анализы элементного состава как для оливина, так и для Образование ударных кратеров — геологический процесс, харак включающего его плагиоклаза. С помощью анализа методом рент теризующийся сверхвысокими скоростями деформации, которые со геновской фотоэлектронной спектроскопии обнаружено присутствие здают сверхвысокие давление и температуру. Метеоритная бомбар как нуль-валентного железа, так и восстановленных форм Si0, что дировка является важным космохимическим процессом, повлиявшим подтверждает наличие реакции диспропорционирования при сверх на состав современных планетных атмосфер, гидросфер и литосфер.

скоростном метеоритном ударе.

Основной особенностью сверхскоростного метеоритного удара, отли чающего его от менее скоростных импактных процессов, является образование плазменного факела.

Плазменный факел образуется не только при сверхскоростном ударе, но и под воздействием лазера, работающего в режиме модули Секция космической физики 49 50 53-я научная конференция МФТИ ФПФЭ варительно усилить при помощи малошумящих полупроводниковых Литература усилителей.

Смеситель на эффекте разогрева электронов в резистивном состо 1. Райзер Ю.П. О конденсации в облаке испаренного вещества, янии сверхпроводников обладает хорошей чувствительностью наряду расширяющегося в пустоту // Письма в ЖЭТФ. — 1959. — Т. 37, с достаточно широкой полосой частот преобразования, а также тре выпуск 6. бует малой мощности гетеродина.

2. Коротеев Н., Шумай И. Физика мощного лазерного излуче- Основным ограничением по чувствительности разрабатываемого ния. — М.: Наука, 1991. прибора являются шумы гетеродина, в качестве которого использу ется DFB-лазер на частоте излучения 1,55 мкм.

В дальнейшем планируется перейти на диапазон исследования 3--4 мкм, который является более перспективным с точки зрения аст УДК 535.243. рономии и физики атмосфер планет. Для этого потребуется приме А.Ю. Климчук1, А.Г. Шураков2, О.В. Бендеров1, нение специальных волоконных световодов среднего инфракрасного диапазона.

А.В. Родин1, Литература tjomichko@mail.ru Московский физико-технический институт 1. Вахтомин Ю.Б. Гетеродинное преобразование частоты субмил (государственный университет) лиметрового излучения в сверхпроводящих пленках NbN и двумер Московский педагогический государственный университет ном электронном газе гетероструктур AlGaAs/GaAs // Диссертация Институт космических исследований РАН на соискание ученой степени кандидата физико-математических на ук. — М.: 2005.

Проект гетеродинного спектрометра ближнего инфракрасного диапазона Применение принципа гетеродинирования в спектроскопии, поз- УДК 02- воляющего добиться разрешающей силы / 108, может открыть Т.З. Омурканов1,2, Ю.М. Торгашин1, новые возможности в исследовании атмосфер Земли и других планет методами спутникового дистанционного зондирования. omurkanov@gmail.com Разрабатываемый спектрометр будет способен разрешать допле- Московский физико-технический институт ровские смещения линий поглощения различных молекул (CO2, CH4 ) (государственный университет) в атмосфере Земли и других планет. Это позволит измерить скорость Институт астрономии РАН и направление ветров на различных высотах.

Принцип гетеродинирования состоит в смешении анализируемого Возбуждение спирально-вихревых структур излучения слабой мощности с помощью нелинейного сверхпроводяще- в галактиках со скачком скорости вращения го элемента NbN, работающего на эффекте электронного разогрева (HEB), с излучением локального осциллятора в одномодовом опто- Многолетние наблюдения за кривыми вращения угловой скорости волокне и исследованием промежуточной частоты, значение которой галактических дисков по мере совершенствования методов наблюде лежит в диапозоне 0,1 --1,5 ГГц. На таких значениях промежуточной ния показывают, что имеется характерная особенность в профилях частоты чувствительность приемников излучения не является крити- вращения для многих спиральных галактик — во внутренней области ческим параметром, потому что принимаемое излучение можно пред Секция космической физики 51 52 53-я научная конференция МФТИ ФПФЭ диска наблюдается довольно резкий скачок (спад) скорости вращения (см. рис. 1).

Проведено численное исследование возбуждаемых благодаря это му скачку крупномасштабных спирально-вихревых структур в мо дельном газовом галактическом диске в зависимости от параметров скачка скорости и температуры газа в диске. Последняя определяется V параметром Маха, M = CS, то есть отношением амплитуды скачка к величине скорости звука в газе.

Было найдено, что даже при достаточно плавных скачках скоро сти вращения, когда крутизна спада скорости вращения = d lnln r (r) d не ниже (2,0), неустойчивые ветки возмущений всё ещё сохраняют ся, причём в области параметра M, соответстующей типичным значе ниям в галактических газовых дисках, когда M 20, нормированный инкремент (обратное время раскачки возмущений) неустойчивых мод остаётся существенным, достигая значений 0,02--0,05.

Были не только исследованы известные ранее ветки неустойчивых возмущений, соответствующих центробежному механизму неустойчи вости (рис. 2, цифра 1), но и обнаружены новые ветки, соответству ющие неустойчивости сверхотражения (там же цифры 2 и 3).

Исследовано поведение собственных функций различных неустой чивых веток возмущений. Типичная спиральная структура для «ос новной» центробежной ветки в поле поверхностной плотности приве дена на рис. 3.

Рис. 2. Зависимости фазовых угловых скоростей (сверху) и инкре мента неустойчивости от числа Маха М для типичных значений параметров кривой вращения Рис. 1. Модельная кривая вращения галактического диска Секция космической физики 53 54 53-я научная конференция МФТИ ФПФЭ УДК 533. С.Ю. Попоудин sergej.popoudin@phystech.edu Московский физико-технический институт (государственный университет) Институт космических исследований РАН Изгибная неустойчивость одномерного цилиндрического токового слоя Токовые слои — универсальные плазменные структуры, наблюда емые в магнитосферах планет [1]. В ряде случаев геометрия токового слоя может сильно отличаться от плоской [2]. Существует ряд моде лей одномерных равновесных цилиндрических плазменных конфигу раций [3, 4], но их динамические свойства практически не изучены.

Рассматриваются изгибные возмущения токового слоя, распро страняющиеся вдоль направления тока: A1 exp(is it) (рис. 1).

Предполагается, что возмущения низкочастотные: l0 cs и l0 vT j s. Первое допущение позволяет пренебречь током смеще ния, второе позволяет не учитывать возмущение скалярного потен Рис. 3. Возмущённая поверхностная плотность в газовом галакти- циала.

ческом диске (М = 10.0) Получено уравнение для возмущения векторного потенциала:

u1 ch2 (x x1 ) d2 u1 s2 u res Jj (x) j = 1+.

dx2 4x2 4(1 + 1 ) x Здесь индекс «0» соответствует невозмущенным значениям, индекс «1» — возмущенным, u = ar + r2, r = /l0, a = A /B0 l0, 8n0 (Ti + Te ),x = r2, = Ti /Te, l0 = cTi /Di eB0, B0 = 2 2 = mi /me, = vDi TiTi e + TiTe e vDe l0, = vTi mi c/(ei B0 l0 ), ско 2 +T +T Ti Te рость v нормирована на величину vTi, s — номер моды возмущения res и Jj — ток, связанный с резонансным взаимодействием частиц с неустойчивой волной. В приближении бесконечно тонкого слоя, раз витом в работе [5] для плоских моделей токовых слоев:

8 1 + s2 (1 + 1 ) x1 = res Jj (x1 ).

x1 j Решение данного дисперсионного уравнения позволяет определить инкременты и действительные части частот неустойчивых мод в зави Секция космической физики 55 56 53-я научная конференция МФТИ ФПФЭ 3. Laval G., Pellat R., Vuillemin M. Instabilites electromagnetiques симости от номера s. Результаты решения дисперсионного уравнения представлены на рис. 2. des plasmas sans collisions // Plasma Physics and Controlled Fusion С уменьшением падает значение инкремента, мода колеба- Research. — 1966. — V. 2. — P. 259--276.

4. Зелёный Л.М., Милованов А.В. Приложения групп Ли к теории ния становится более длинноволновой (растёт номер s, соответству ющий максимальному инкременту ), а ее частота уменьшается как равновесия цилиндрически-симметричных силовых трубок магнитно r 2. го поля // Астрономический журнал. — 1992. — Т. 69. — С. 147--158.

5. Silin I., Buechner J., Zelenyi L. Instabilities of collisionless current sheets: theory and simulations // Phys. of Plas. — 2002. — V. 9, N. 4. — P. 1104–1112.

Рис. 2. Зависимости мнимой и действительной r частей частоты от номера моды возмущения. Точками обозначены целочисленные решения. Частота нормирована на характерную гирочастоту для ионов ei B0 /mi c Рис. 1. Распределение плотности тока j в сечении z = const для пятой моды возмущения, более темный цвет соответствует большей величине j Литература 1. Плазменная гелиогеофизика / под ред. Л.М. Зелёного, И.С.

Веселовского — М.: Физматлит, 2008. — 672 с.

2. Bagenal F. Giant planet magnetosperes // Annu. Rev. Earth Planet. Sci. — 1992. — V. 20. — P. 289--328.

Секция космической физики 57 58 53-я научная конференция МФТИ ФПФЭ УДК 52-14 формируется на очень больших расстояниях от компактного объекта (R 3 Rg, где 3 Rg — радиус последней устойчивой орбиты вбли А.В. Просветов1,2, С.А. Гребенев2 зи черной дыры и радиус внутреннего края диска). Наличие мягкой компоненты в жестком состоянии источника может быть связанно:

prosvetov@gmail.com, sergei@hea.iki.rssi.ru Московский физико-технический институт • с холодным внутренним диском, конденсирующимся из облака (государственный университет) высокотемпературной плазмы вблизи 3 Rg;

Институт космических исследований РАН • с плазмой, падающей на черную дыру по спирали внутри зоны Геометрия дисковой аккреции по наблюдениям 3 Rg, если жесткое рентгеновское излучение способно нагревать источников GX 339-4 и IGR J17464-3213 ее до необходимой температуры;

• с какими-либо другими областями (например, стенками основа Рентгеновское излучение черных дыр и нейтронных звезд в тес ных двойных системах связано с дисковой аккрецией вещества нор- ния джета).



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.