Была рассмотрена слабая локализация экситонов, плазмонов и их спектры в неупорядоченных системах. Была развита теория коллективных возбуждений в слабо неоднородном электронном газе и неоднородной системе в присутствии беспорядка. Была изучена слабая локализация частиц со случайными эффективными массами. Были предложены новые методы создания фононного лазера. Для изучения фазовых переходов в физических системах, описываемых XY-моделью, был применен подход, аналогичный развитому для перестроек в полимерных молекулах. Была проанализирована связь между фрактальной размерностью основных топологических возбуждений в системе и критическими индексами фазовых переходов. Была построена самосогласованная теория ангармонических кристаллов и их плавления, учитывающая все скелетные диаграммы, которые имеют один и тот же порядок по параметру Линдемана. Теория из первых принципов предсказывает точки плавления и дисперсию поперечных фононов как функции температуры и квантового параметра. Полученные результаты находятся в хорошем согласии с численным моделированием двумерного кристалла и с экспериментальными результатами для вигнеровского кристалла и кристалла диполей. Было объяснено существование для кристалла некоторых практически универсальных параметров (таких, как параметр Линдемана). Эмпирический критерий плавления, в частности, критерий Линдемана, был обобщен  и доказан из первых принципов для двумерных систем (обычный критерий Линдемана неприменим в двумерии, так как среднеквадратичное смещение частицы от узла решетки расходится в термодинамическом пределе при ненулевых температурах).
Сверхпроводимость.
    Были изучены сверхпроводящие фазовые переходы в гранулированных двумерных системах. Были детально исследованы эффекты квантовых фазовых флуктуаций. Была предложена новая модель, описывающая квантовые флуктуации параметра порядка в упорядоченных системах мезоскопических сверхтекучих и сверхпроводящих структур и их влияние на разрушение упорядоченного состояния. Модель использует непротиворечивое определение квантово-механического ‘оператора фазы’. Было теоретически и экспериментально (с помощью спектроскопии с фемтосекундным временным разрешением) изучено проявление сверхпроводящей щели в межзонном оптическом переходе (теоретическая интерпретация экспериментальных данных отдера лазерной спектроскопии ИСАН). Была изучена локализация квазичастиц в неупорядоченных сверхпроводниках и ее влияние на теплопроводность.

Кластеры, наночастицы, нанотрубки

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?
    С помощью метода функционала плотности детально изучены свойства двухстенных (многостенных) углеродных нанотрубок. Были детально проанализированы структура оболочек и структурные перестройки в различных кластерах, управляемые температурой и параметрами системы. В классических и квантовых многооболочечных кластерах было открыто двухступенчатое плавление (ориентационное плавление, которое ведет к относительной переориентации “кристаллизованных” оболочек, а затем радиальное плавление, и, в результате, исчезновение оболочечной структуры). Были изучены потенциальные барьеры для относительного вращения соседних оболочек углеродных наночастиц и многослойных нанотрубок. Было доказано, что двухступенчатое плавление связано с малостью потенциального барьера между соседними оболочками (из-за их несоизмеримости) по сравнению с потенциальным барьером для перескока частицы между оболочками. Была разработана топологическая классификация сферических молекул и кластеров. Был детально проанализирован механизм формирования новых углеродных молекул – фуллеренов, наночастиц, нанотрубок и конусов. Был изучен аномальный диамагнетизм, зависящий от размера кластеров. С использованием методов молекулярной динамики, методов классического и квантового Монте-Карло, Монте-Карло интегрирования по траекториям, вигнеровской квантовой динамики и других методов было проведено компьютерное моделирование спектров, термодинамических и фазовых переходов в двумерных электронных, дипольных, ван-дер-ваальсовских и других системах в ловушках, квантовых ямах, квантовых точках и кластерах.

Квантовые точки

    Предсказано существование новой топологической фазы (типа фазы Берри)  для двумерных квантовых точек с нечетным числом электронов и показано ее проявление в виде аномального квантования полного орбитального момента системы  (полуцелого орбитального момента). Развитая теория хорошо согласуется с экспериментальным поведением трехэлектронных точек в сильных магнитных полях. Была развита последовательная микроскопическая теория коллективных возбуждений в квантовых точках и системах квантовых точек в сильных магнитных полях, основанная на обобщенном приближении случайных фаз, учитывающего все диаграммы одного порядка по малому параметру системы.

Наноэлектромеханические системы (НЭМС)

    Развиты новые подходы для наномеханики, с помощью которых описаны свойства, режимы работы и энергетика ряда наноэлектромеханических систем. На примере диффузии чешуйки графена на слое графене исследован с помощью моделирования методом молекулярной динамики новый механизм диффузии, учитывающий роль переориентации  и эффектов соизмеримости. Предложены принципиальные схемы и рассчитаны характеристики новых наноэлектромеханических систем НЭМС для использования в нанотехнологии и в медицине, основанных на взаимодействии и относительном движении слоев углеродных нанотрубок – нанорезистора, нанодатчика натяжения, нанотермометра, нанореле, которое может быть использовано в качестве ячеек оперативной и энергонезависимой памяти, а также наноактуатора, предназначенного для преобразования силы, направленной вдоль оси нанотрубки в относительное вращение слоев. Разработаны схемы и принципы работы новых НЭМС на основе графеновых структур - нанодинамометра, основанного на относительном смещении слоев графена, ячейки памяти и пр. Рассчитана добротность нанорезонатора, основанного на относительных колебаниях слоев графена.

Сверхтекучесть
    Было предсказано сильно коррелированное сверхтекучее состояние, мезоскопический суперсолид, для непрямых экситонов или дипольных молекул, либо атомов с индуцированными диполями в ловушке. Была изучена система мезоскопических ловушек с бозе-конденсатом атомов (или экситонов) с джозефсоновской связью. Была рассмотрена бозе-конденсация и сильные корреляции в режиме Тонкса в квазиодномерных ловушках (для экситонов в наноструктурах, нанотрубках, либо бозе-атомов в квазиодномерных ловушках).  Были изучены эффекты увлечения в двух вертикально связанных ловушках с бозе-конденсированными атомами. При помощи метода квантового Монте-Карло изучена квантовая фазовая диаграмма двухмерной системы бозонов с диполь-дипольным взаимодействием (атомов  или экситонов с наведенным дипольным моментом, либо дипольных молекул). Предсказано, что в системе имеется квантовый фазовый переход из жидкого (или газового) состояния в кристалл. В газовой фазе рассчитана доля частиц в конденсате как функция плотности. Проанализировано  формирование ротонного минимума и изменение статического структурного фактора в результате квантового фазового перехода.  Изучены корреляционные функции в модели Калоджеро-Сазерленда. С использованием метода реплик получены аналитические выражения для длинноволновых асимптотик одночастичной матрицы плотности. Показано, что разложение в нуле одночастичной матрицы плотности имеет как аналитические, так и не аналитические слагаемые. Корреляционных функций на всех расстояниях находятся численно, используя квантовый метод Монте-Карло. Вычислены импульсное распределение и статический структурный фактор. Кинетическая и потенциальная энергия получены из теоремы Гельмана-Фейнмана.  Нуль - температурная квантовая фазовая диаграмма включает в себя режимы квазиконденсации, квазикристаллизации и квазисуперсолида.

Бозе-конденсация поляритонов в оптической микрополости

    Изучена конденсация и сверхтекучесть поляритонов в оптической микрополости, в которую погружена полупроводниковая квантовая яма. Поскольку при малых продольных импульсах закон дисперсии поляритона определяется в основном законом дисперсии фотона в микрополости, то поляритон будет обладать малой эффективной массой, которая определяется геометрией полости. Поэтому температура перехода, обратно пропорциональная  эффективной массе, может достигать комнатных температур. Но после перехода системы поляритонов в фазу с квазидальним порядком фотоны, покидающие оптическую микрополость, должны обладать статистикой лазерного излучения. В этом смысле указанная система, рассматриваемая как источник излучения, является лазером, работающим без инверсии заселенностей. Данная система отличается от обычной бозе-системы тем, что поляритон имеет сложный закон дисперсии, который можно считать квадратичным лишь при малых импульсах, а взаимодействие поляритонов друг с другом зависит от импульсов самих поляритонов (данный факт является следствием наличия в системе процессов взаимного превращения экситона в фотон и наоборот). В силу неквадратичности закона дисперсии оператор тока частиц уже не пропорционален оператору плотности импульса, а, значит, метод Ландау определения сверхтекучести, уже не применим. Развитая теория позволила последовательно найти эффективное действие для фазы параметра порядка в рассматриваемой системе и вычислить сверхтекучую плотность поляритонов и температуру перехода Костерлица-Таулеса в системе поляритонов как функцию параметров полости и поляритонного расщепления. Предложены и проанализированы различные ловушки для поляритонов и изучена бозе-конденсация поляритонов в них. Детально исследовано поведение связанных конденсатов фотонной и экситонной подсистем поляритонного бозе-конденсата в экситонных ловушках в оптической микрополости, рассмотрены слабый и сильный экситонный конфайнменты. Проанализирована эволюция несовпадающих профилей плотности конденсатов фотонов и экситонов с ростом накачки и при изменении крутизны удерживающего потенциала.  Исследованы свойства поляритонов в новой системе - графене в сильном магнитном поле, помещенном в микрополость. Изучена управляемая магнитным полем бозе-конденсация этих магнитополяритонов, являющихся запутанными состояниями магнитоэкситонов графена и фотонов оптической микрополости. Предсказаны  эффекты увлечения током электронов экситонов и экситонных поляритонов в оптической микрополости  и, наоборот, увлечение потоком поляритонов электронов. Предсказанные эффекты являются чувствительным индикатором появления сверхтекучести в системе поляритонов, поскольку после перехода в сверхтекучее состояние эффекты увлечения подавляются.  Кроме того, эффекты увлечения дают возможность с помощью электрического напряжения управлять потоком фотонов в полости, а потому и угловым распределением фотонов, вылетающих из полости. Изучены новые коллективные эффекты  в системе экситонных поляритонов  в оптической микрополости, связанные с осцилляциями Раби и колебаниями относительной фазы связанных конденсатов фотонов оптической микрополости и двумерных экситонов. Предложена новая схема возбуждения осцилляций Раби в бозе-конденсате экситонных поляритонов, основанная на циркулярно-поляризованной накачке со стороны экситонного резервуара. Заполнение верхней ветви поляритонной дисперсии в таком процессе аналогично колебаниям маятника Капицы, имеющем точку равновесия в перевернутом состоянии. Процесс возбуждения рассмотрен с учетом характера исходного импульса оптической накачки, затухания экситонов путем экситон-фононного и экситон-экситонного рассеяния, утечки фотонов и синего смещения экситонного резонанса за счет взаимодействий.

    Впервые с помощью первопринципного подхода (функционального интеграла типа Швингера-Келдыша) изучено временное поведение открытой квантовой системы  и ее немарковское поведение. Выведено уравнение для эволюции параметра порядка типа стохастического уравнения Ланжевена с шумом, определяемым свойствами окружающей среды - резервуара.  Из этого уравнения выведено уравнение типа Фоккера-Планка для функции распределения параметра порядка. Подход применен для анализа эволюции открытой  системы конденсата экситонных поляритонов в оптической микрополости, в качестве резервуаров которой выступают темные экситоны, фононы, тепловые фотоны. Проанализирована роль немарковских эффектов.

Квантовая электродинамика в полости

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4