Заведующий лабораторией- д.х.н. Виноградов Георгий Алексеевич

Телефон: (495) 939-08-38

 

Г.А. Виноградов – выпускник МИФИ (1968). С этого же года работал в ИХФ АН. Канд. физ.-мат. наук (1975). Научные руководители – д.х.н., профессор А.А. Берлин и чл.-корр. АН, профессор А.А. Овчинников. Доктор хим. наук (1991). С момента основания ИБХФ работает в этом институте. Области научных интересов – молекулярная динамика, транспортные явления (тепло- и электропроводность), термодинамика.

 

Основные направления исследований лаборатории

 

            Лаборатория статистической физики была организована в ИХФ в 1986 г. чл.-корр. АН А.А. Овчинниковым. Научные интересы А.А. Овчинникова  касались весьма широкого круга задач, что и определило весьма обширную тематику исследований лаборатории. Такое разнообразие научных направлений сохраняется и в настоящее время.

   Одними из основных  научных направлений лаборатории являются: изучение электронного строения низкоразмерных сильнокоррелированных электронных систем; исследование нелинейных оптических и электрофизических свойств неупорядоченных проводящих полимеров; изучение точно решаемых моделей физики коденсированного состояния и статистической физики; исследование структуры, механических и электронных свойств углеродных и элементоорганических нанотруб и нанопроводов; моделирование электрохимических процессов в топливных источниках тока на основе композитных пористых электродов; теоретическое исследование электропроводности и гальваномагнитных свойств композитных материалов.

Значительное место в теоретических исследованиях лаборатории занимают разработки новых подходов к изучению электронного строения низкоразмерных систем с сильной электронной корреляцией, включающих высокотемпературные сверхпроводники, новые магнитные материалы, фуллерены и нанотрубы, проводящие полимеры и т.д. На основе этих разработок был предсказан ряд новых физических эффектов в таких системах, в частности, гигантский диамагнетизм в углеродных нанотрубках, необычное поведение кривой намагниченности в квазиодномерных магнетиках, нелинейный эффект Холла в неоднородной проводящей среде и др. Эти работы получили высокую оценку специалистов по физике конденсированного состояния.

Важное место в тематике лаборатории занимает исследование нелинейных оптических явлений в проводящих полимерах и сложных молекулах. Было предсказано, а затем и обнаружено экспериментально явление локализации колебательных возбуждений на валентных связях(характеризующихся сильным ангармонизмом) в многоатомных молекулах и молекулярных кристаллах. По материалам этих исследований была опубликована монография А.А.Овчинникова, Н.С.Эрихмана и К.А.Пронина "Vibrational-Rotational Excitations in Nonlinear Molecular Systems" (Plenum Press, 2001), ставшая настольной книгой для специалистов в области молекулярной спектроскопии.

В лаборатории в течение ряда лет под руководством Б.Я.Балагурова проводятся теоретические исследования (аналитическими и численными методами) различных свойств композиционных материалов. Результаты этих исследований представлены в монографии Б.Я.Балагурова "Электрофизические свойства композитов (макроскопическая теория)" (1915). В ней в рамках макроскопической электродинамики впервые изложена последовательная теория электрофизических свойств бинарных композитов. Основные эффективные характеристики таких композитов – электропроводность, термоэдс, коэффициент Холла, магнитосопротивление и т.д.– рассмотрены во всем диапазоне изменения концентрации и других параметров соответствующих задач.  Представленные в книге теоретические результаты могут быть полезны как при интерпретации экспериментальных данных, так и при проектировании новых образцов. Монография Б.Я. Балагурова является по сути энциклопедией электрофизических свойств композиционных материалов и станет настольной книгой всех, кто интересуется этими и смежными вопросами.

       Одной из наиболее актуальных и интересных проблем теоретической физики на современном этапе является разработка аналитического подхода для описания нестабильностей в неравновесных процессах – в частности, в процессах роста и формирования структур (например, в случае диффузионно-контролируемой агрегации), а также в родственных им процессах, называемых иногда лапласовским ростом – например, в процессах вязкого течения, связанных с вытеснением жидкости другой жидкостью с большей  вязкостью (потоки Хеле-Шоу). А. Забродиным с соавторами был предложен принципиально новый математический подход к указанным проблемам. В рамках этого подхода было показано, что процессы роста и формирования структур на границах раздела фаз могут быть исследованы методами теории случайных матриц.. Этот результат открывает перспективы создания аналитической теории, позволяющей описывать нестабильности, характерные для указанного класса явлений, и находить соответствующие критические индексы.

            Еще одно направление исследований – изучение транспортных свойств (электро- и теплопроводность) в низкоразмерных системах. Интерес к этой проблеме возник в связи с экспериментально обнаруженной неожиданно высокой электропроводимостью искусственно синтезированных фрагментов ДНК. Было выяснено, что акт переноса заряда является когерентным одностадийным процессом, и его вероятность практически не зависит от длины цепочки вплоть до 34 нм (100 оснований ДНК). Для объяснения этого явления была привлечена теория поляронов. Получены аналитические результаты, свидетельствующие в пользу поляронной парадигмы. Численным моделированием подтверждена справедливость полученных результатов.

            В лаборатории проводятся исследования фазовых превращений макромолекул. Отличительной чертой фазового поведения расплавов блок-сополимеров является формирование в них пространственно-периодических мезофаз. Пространственный период этих мезофаз лежит в нанометровом диапазоне. Эта уникальная особенность блок-сополимеров открывает значительные перспективы к их использованию в различных нанотехнологических приложениях (получение фотонных кристаллов, нанолитография, нанопористые материалы). В настоящее время выполняются теоретические исследования фазового поведения расплавов полидисперсных блоксополимеров, макромолекулы которых содержат как жесткие так и гибкие блоки. Количественное описание процессов структурообразования в подобных системах позволяет определить необходимые условия для создания новых видов функциональных материалов, структура которых определяется самосборкой блоксополимеров.

 

Состав лаборатории

Алиев Микаэл Алахвердиевич, ст.н.сотр., к.ф.-м.н.

Балагуров Борис Яковлевич, г.н.с., д.ф.-м.н.

Белицкий Михаил Миронович, гл. специалист

Виноградов Георгий Алексеевич, зав. лаб., д.х.н.

Забродин Антон Владимирович, г.н.с., д.ф.-м.н.

Кашин Владимир Александрович, ст.н.сотр., к.ф.-м.н.

Кривнов Валерий Яковлевич, зав. отд., д.ф.-м.н.

Кузьминых Николай Юрьевич, н.с.

Лихачев Владимир Николаевич, ст.н.сотр., к.ф.-м.н.

Пронин Кирилл Александрович, ст.н.сотр., к.ф.-м.н.

Эрихман Николай Сергеевич, ст.н.сотр., к.ф.-м.н.

Избранные публикации сотрудников лаборатории

 

Yu.V.Korshak, A.A.Ovchinnikov, A.M.Shapiro, T.V.Medvedeva, V.N.Spector, Magnetic phase of carbon, Nature 326, 370 (1987)

A.A.Ovchinnikov, V.N.Spector, Organic ferromanets. New results, Synthetic metals 27, B615-B624 (1988)

M.A. Aliev, S.I. Kuchanov, Diagram technique for finding of vertex functions in the Landau theory of heteropolymer liquids, Eur. Phys. J. B 43, 251–269 (2005)

S.I. Kuchanov, M.A. Aliev, Vertex functions for the description of heterophase states in the Landau theory of phase transitions in polydisperse copolymers, Int. J. Mod. Phys. B 22, 583 (2008)

M.A. Aliev, N.Yu. Kuzminyh, Microphase separation of comb copolymers with two different lengths of side chains, Phys. Rev. E 80, 041801 (2009)

M.A. Aliev, Generating function of spin correlation functions for kinetic Glauber–Ising model with time-dependent transition rates, J. Math. Phys. 50, 083302 (2009)

M.A. Aliev, S.I. Kuchanov, The Landau free energy of a melt of graft copolymers, J. Chem. Phys. 131, 174111 (2009)

M.A. Aliev, N.Yu. Kuzminyh, E.A. Ugolkova, Phase separation in polydisperse rod–coil block copolymers, Physica A 392, 6214-6231 (2013)

M.A. Aliev, N.Yu.Kuzminykh, Microphase separation in polydisperse graft copolymers, Inter. J. Modern Phys. B 27, 1350189 (2013)

M.A. Aliev, N.Yu. Kuzminyh, Microphase separation in polydisperse rod-rod diblock copolymer melt, J. Chem. Phys. 143, 084901 (2015)

1. Mineev-Weinstein, P. Wiegmann, A. Zabrodin, Integrable Structure of Interface Dynamics, Phys. Rev. Lett. 84, 5106-5109 (2000)
2. Wiegmann, A. Zabrodin, Conformal maps and integrable hierarchies, Commun. Math. Phys. 213, 523-538 (2000)
3. Bettelheim, O. Agam, A. Zabrodin, P. Wiegmann, Singularities of the Hele-Shaw flow and shock waves in dispersive media, Phys. Rev. Lett. 95, 244504 (2005)
4. Zabrodin, Laplacian growth in a channel and Hurwitz numbers, J. Phys. A: Math. Theor. 46, 185203 (23 pages) (2013)
5. Tsuboi, A. Zabrodin, A. Zotov, Supersymmetric quantum spin chains and classical integrable systems, J. High Energy Phys. 05, 086 (42 pages) (2015).

Б.Я. Балагуров, В.Г. Вакс, О случайных блужданиях частицы по решетке с ловушками, ЖЭТФ 65, 1939−1946 (1973).

Б.Я. Балагуров, Об изоморфизме некоторых задач теории протекания. ЖЭТФ 85, 568−584 (1983).

B.Ya. Balagurov, On the quantization of the potential amplitude in the Schrödinger equation, J. Computational Methods in Sciences and Enginereeng 10(4-6) 105−127 (2010).

Б. Я. Балагуров, К теории проводимости композитов с двумерной периодической структурой, ЖЭТФ 120, 668–677 (2001).

V.N. Likhachev, G.A. Vinogradov, T.Yu. Astakhova, Dynamics, kinetics, and transport properties of the one-dimensional mass-disordered harmonic lattice, Phys. Rev. E 72, 016701 (17 pp) (2005)

V.N. Likhachev, T.Yu. Astakhova, G.A. Vinogradov, Thermodynamics and ergodicity of finite one-dimensional Toda and Morse lattices, Phys. Lett. A 354, 264-270, (2006)

V.N. Likhachev, T.Yu. Astakhova, W. Ebeling, G.A. Vinogradov, Equilibrium thermodynamics and thermodynamic processes in nonlinear systems, Eur. Phys. J. B 72, 247–256 (2009)

T.Yu. Astakhova, V.A. Kashin, V.N. Likhachev, G.A. Vinogradov, Polarons on nonlinear lattice in the Su-Schrieffer-Heeger approximation: Exact solution and multipeaked polarons. J. Phys. Conf. Series 574 012166 (2015)

Т.Ю. Астахова, В.Н. Лихачев, Г.А. Виноградов, Перенос заряда в биополимерах на большие расстояния, Успехи химии 81(11), 994-1010 (2012)

В.Я.Кривнов, Д.В.Дмитриев: "Магнитные свойства квазиодномерных меднооксидных соединений", Журнал физической химии, т.88, с.1732, 2014.

V.Ya.Krivnov, D.V.Dmitriev, S.Nishimoto,S.-L.Drechsler,J.Richter:"Delta chain with 

 ferromagnetic and antiferromagnetic interactions at the critical point", Physical Review B90,

 014441 (2014).                                                    

D.V.Dmitriev and V.Ya.Krivnov: "Universal low-temperature properties of frustrated classical spin chain near the ferromagnet-helimagnet transition point", European Physical Journal  B 82, 123 (2011

J.Sirker, V.Ya.Krivnov, D.V.Dmitriev, A.Herzog, O.Janson, S.Nishimoto, S.-L.Drechsler and J.Richter:"The J₁-J₂ Heisenberg model at and close to z=4 quantum critical point", Physical Review B 84, 144403 (2011).                     

 D.V.Dmitriev and V.Ya.Krivnov:"Universal low-temperature properties of the classical and quantum dimerized  ferromagnetic spin chain", Physical Review B 86, 134407 (2012).                                                                                   

 

Монографии:

A.A. Ovchinnikov, N.S. Erikhman, K.A. Pronin, Vibrational-Rotational Excitations in Nonlinear Molecular Systems, Plenum Press, New York, 2001, 355 pp..

Борис Балагуров, Теория явлений переноса в композитах, LAMBERT Academic Publishing, Saarbrücken, 2011, 269 сс.

Б.Я. Балагуров, Электрофизические свойства композитов (макроскопическая теория),  URSS − ЛЕНАНД, Москва, 2015,752 сс.