01-3-1137-2019/2023
 
Приоритет: 1
   
Статус: Одобрена

 

Теория сложных систем и перспективных материалов
 
Руководители темы:    Осипов В.А.
Поволоцкий А.М.


Участвующие страны и международные организации:
Австралия, Австрия, Азербайджан, Армения, Беларусь, Бельгия, Болгария, Бразилия, Великобритания, Венгрия, Вьетнам, Германия, Дания, Египет, Индия, Иран, Испания, Италия, Канада, Монголия, Новая Зеландия, Польша, Республика Корея, Россия, Румыния, Сербия, Словакия, Словения, США, Тайвань, Узбекистан, Украина, Финляндия, Франция, Чехия, Швейцария, Эквадор, ЮАР, Япония.

Изучаемая проблема и основная цель исследований:
Развитие аналитических и численных методов изучения сложных многочастичных систем, которые представляют актуальный интерес в современной физике конденсированных сред, разработка математических моделей таких систем и выявление универсальных закономерностей на примере изучаемых моделей. Анализ как решетчатых, так и полевых моделей равновесных и неравновесных систем статистической механики и моделирование широкого класса новых материалов, включая наноструктурированные материалы, которые имеют важное прикладное значение. Концепции скейлинга и универсальности позволяют выйти за рамки чисто модельного подхода и применить полученные результаты к широким классам явлений, изучаемым в физике конденсированных сред. Изучение широкого спектра универсальных явлений в сложных системах  - фазовых переходов в конденсированных средах и физике высоких энергий, скейлинга в (магнито)гидродинамической турбулентности, химических реакциях, перколяции и др. методами квантовой теории поля включая функциональную ренормализационную группу. Полученные результаты будут использованы при проведении экспериментальных исследований конденсированных сред в ОИЯИ. Важно отметить заметно усиливающийся в последнее время междисциплинарный характер исследований, где физика конденсированного состояния и статистическая физика тесно пересекаются с атомной и ядерной физикой, физикой частиц, астрофизикой, математической физикой и биологией.

Ожидаемые результаты по завершении этапов темы:

1. Развитие имеющихся и создание новых теоретических методов и подходов для описания и предсказания свойств новых материалов, расчет их характеристик и выяснение механизмов, определяющих поведение таких материалов при их функционализации, структурных изменениях, воздействии внешних факторов; выявление универсальных закономерностей поведения равновесных и неравновесных систем статистической механики; компьютерное моделирование широкого класса двумерных материалов и изучение возможности создания различных устройств на их основе; развитие методов исследования сильно коррелированных систем; выяснение корреляции между структурными характеристиками широкого класса материалов и их физическими свойствами.

2. Разработка численно-аналитических пакетов программ.

Ожидаемые результаты по этапам темы в текущем году:

1. Разработка новых теоретических моделей и методов исследования фрактальных систем с использованием техники малоуглового рассеяния.
 
Исследование магнитоемкостных, магниторезистивных и магнитопьезоэлектрических эффектов в интеллектуальных композитных материалах.    
 
Разработка теории оптического эффекта Штарка в однослойных дихалькогенидах переходных металлов с учетом междолинного биэкситона и долинной селективности эффекта.
 
Моделирование потенциалов взаимодействия углерод(кремний)-вольфрам-водород и предсказание с помощью молекулярной динамики результатов облучения графен(силицен)-вольфрамовых слоистых структур протонными пучками.
 
Численный расчет методом ренорм-группы матрицы плотности линейной спиновой цепочки с три-спиновыми взаимодействиями для получения фазовой диаграммы по параметрам взаимодействия.
 
Оценка обменных параметров китаевского магнетика на гексагональной решетке BaCo2(AsO4)2 и расчет соответствующего спин-волнового спектра.
 
Расчет уширения спектральных линий магнонов в ферромагнетике на гексагональной решетке с взаимодействием Дзялошинского-Мории.
 
Развитие микроскопической теории спиновых возбуждений в электронно-допированных купратах в рамках t-J модели с помощью рассмотрения антиферромагнитного (АФ) порядка как функции допирования и сравнение полученных результатов с экспериментами.
 
Разработка статистической теории для описания систем конденсированных сред с протяженными дефектами.
 
Разработка теории квантовых сетей, выполняющих квантовую обработку информации.
 
Разработка метода автомодельной экстраполяции асимптотических рядов для применения его к системам конденсированных сред и квантовой теории поля.
 
2. Исследование проявлений нелинейных явлений в динамике и на вольт-амперных характеристиках в стеках джозефсоновских переходов и в джозефсоновских наноструктурах с ферромагнитными слоями.
 
Исследование возможности усиления эффективности детектирования токовых сигналов за счет использования стека джозефсоновских переходов.
 
Исследование проводимости и подвижности носителей заряда в структурах на основе модифицированного графена с помощью сочетания методов молекулярной динамики и подхода Ландауэра.
 
Исследование температурного поведения удельного сопротивления наноструктурированных металлических пленок в рамках дисклинационной концепции границы зерна. Вычисление зависимости холловской подвижности от температуры и толщины плёнки.
 
Исследование в рамках модели сильно коррелированных электронов влияния экспериментально наблюдаемого в допированных купратах кулоновского отталкивания зарядов на соседних узлах на структуру парных корреляторов и сверхпроводимость.
 
Исследование различных свойств дихалькогенидов переходных металлов и других двумерных материалов, содержащих случайно распределённые нуль- и одномерные дефекты с акцентом на выяснение роли краевых и связанных состояний электронов вблизи дефектов и их влияния на проводимость в прыжковом и резонансном режимах.
 
3. Построение N-частичных квантовых интегрируемых моделей, связанных с комплексными гипергеометрическими функциями. Построение смешанных рекуррентных и разностных уравнений для соответствующих функций, возникающих в предельном режиме основного деформационного параметра b→i для гиперболических гипергеометрических функций.
 
Систематическое исследование вырождения многомерных эллиптических гипергеометрических интегралов на гиперболический уровень с последующей редукцией на уровень комплексных гипергеометрических функций, что соответствует вырождению 4d суперконформных индексов к 3d и 2d суперсимметричным статистическим суммам.
 
Описание конечномерного поведения димерной модели на решетках с различной геометрией при различных граничных условиях. Исследование перепутанных состояний сложной квантовой системы с одно-ионной анизотропией.
 
Построение тождеств Гамильтона-Кэли и исследование структуры характеристических подалгебр для квантовых матричных алгебр ортогонального типа. 
 
Исследование семейства стохастических процессов реакции-диффузии на одномерных цепочках с двумя состояниями в локальном узле с применением геккевских стохастических R-матриц.
 
Построение нового квази-осцилляторного базиса генераторов для квантовых групп серии Uq(gln) и исследование с его помощью серии представлений типа Гельфанда-Цейтлина.
 
Вычисление точных плотностей кластеров в модели перколяции и точных плотностей петель в O(1) моделях плотноупакованных петель на решетках с различными граничными условиями.
 
Построение и решение решеточной модели путей с частичной аннигиляцией.
 
Вычисление статистики потока частиц в асимметричном лавинном процессе.
 
Получение нелокальных корреляционных функций в моделях ветвящихся полимеров на решетке с границей.
 
4. Изучение спонтанного нарушения изотропии в обобщенной модели гиротропной стохастической магнитной гидродинамики. Вычисления критических индексов и фиксированных РГ точек в двухпетлевом приближении.
 
Развитие вычислительных методов для решения уравнений непертурбативной функциональной ренормализационной группы.
 
Изучение кинетики химических реакций в стохастических средах со случайными флуктуациями разных типов. Построение эффективных полевых моделей и вывод реномргрупповых уравнений для корреляционных функций поля плотности химически активных молекул. Вычисление скейлинговых индексов.
 
Выполнение трехпетлевых вычислений фиксированных РГ точек и скейлинговых индексов в направленной перколяции описываемой некоторым эффективным теоретико-полевым действием.
 
Непертурбативное ренормгрупповое вычисление потенциала и исследование сверхтекучего/сверхпроводящего фазового перехода и скейлинга в SU(N) симметричной равновесной системе ультрахолодных фермионов. 

Изучение влияния изотропной турбулентной среды моделируемой стохастическим уравнением Навье-Стокса на возможность возникновения самоорганизованной критичности в анизотропной модели движущейся песчаной кучи Хуа-Кардара.

Исследование методами функциональной ренормгруппы инфракрасного асимптотического поведения модели Кардара-Паризи-Занга с пространственно замороженным случайным шумом, описывающей случайный рост поверхности.
Исследование переноса векторных примесей в анизотропной и гиротропной турбулентной среде в присутствии слабого внешнего магнитного поля.
 
Исследование влияния магнитного поля на транспортные свойства зеркально-симметричных полуметаллических гетероструктур Вейля, включая нормальные сверхпроводники, и индуцированную близостью сверхпроводимость в полуметаллах Вейля.
 
Развитие полуаналитических методов вычисления спектральных функций связанных состояний в эффективных мезонных и кварк-мезонных моделях посредством непертурбативного ренормгруппового подхода и их применение для вычисления ширин распадов и изучения механизмов генерации масс легких мезонов.
 

 

Основные этапы темы:
  Этап темы Руководители  
  Лаборатория или другие
подразделения ОИЯИ
Основные исполнители
1. Комплексные материалы Аницаш Е.М.
Плакида Н.М.
 
  ЛТФ
 
Владимиров А.А., Донков А.А., Куземский А.Л., Максимов П.А., Нгуен Дань Тунг, Черный А.Ю., Юкалов В.И., Юшанхай В.Ю.
  ЛНФ
 
Аксенов В.Л., Балагуров А.М., Исламов А., Козленко Д.П., Куклин А.И., Попов Е.П.
  ЛИТ
 
Сюракшина Л.А., Юкалова Е.П.
2. Наноструктуры и
наноматериалы
Осипов В.А.
Кочетов Е.А.
 
  ЛТФ
 
Белгибаев Т., Иванцов И.Д., Катков В.Л., Колесников Д.В., Красавин С.Е., Куликов К.В.,  Мазаник А., Рахмонов И.Р., Садыкова О.Г., Хоанг Нгок Кам, Шукринов Ю.М.
  ЛИТ
 
Земляная Е.В., Сархадов И., Сердюкова С.И.
  ЛРБ
 
Бугай А.Н.
  ЛЯР
 
Олейничак А.
3. Математические модели
статистической физики
сложных систем
Поволоцкий А.М.  
  ЛТФ
 
Дербышев А.Е., Жидков П.Е., Иноземцев В.И., Папоян В.В., Пятов П.Н., Спиридонов В.П.
4. Методы квантовой теории поля в сложных системах Гнатич М.  
  ЛТФ
 
Калагов Г., Лебедев Н., Майти М., Мижишин Л., Ремецки Р. 
  ЛИТ
 
Буша Я.

 Сотрудничество по теме:

Страна или международная организация Город Институт или лаборатория Участники Статус
Австралия Мельбурн Ун-т Де Гир Я. Обмен визитами
  Сидней Ун-т Молев А. Совместные работы
Австрия Линц JKU Ернст А. Совместные работы
Азербайджан Баку Филиал МГУ Нахмедов Э. + 2 чел. Совместные работы
Армения Ереван ЕГУ Мардоян Л.Г. Совместные работы
      Морозов В.Ф.  
    ННЛА Ананикян Н.С. Совместные работы
      Измаилян Н.Ш.  
Беларусь Минск БГТУ Грода Я.Г. + 4 чел. Обмен визитами
    ИФ НАНБ Килин С.Я. + 5 чел. Обмен визитами
    НПЦ НАНБ по материаловедению Сайко А.П. + 3 чел. Обмен визитами
Болгария Пловдив PU Атанасова П. Совместные работы
  София IMech BAS Бънзарова Н. Совместные работы
    INRNE BAS Анаева Б. Совместные работы
    ISSP BAS Иванов Н.Б. Совместные работы
      Тончев Н.  
      Шамати Х. + 3 чел.  
    SU Марваков Д. Совместные работы
      Мишонов Т.  
Бразилия Бразилиа UnB Оливейра Ф.А. Обмен визитами
  Натал IIP UFRN Ферраз А. Совместные работы
  Сан-Паулу USP Алькарац Ф.С. Обмен визитами
      Банято В.С. Совместные работы
Великобритания Ковентри Warwick Заборонский О.В. Совместные работы
Венгрия Будапешт Wigner RCP Зимани Й. + 2 чел. Обмен визитами
Вьетнам Ханой IMS VAST Нгуен В.Х. + 5 чел. Обмен визитами
Германия Брауншвейг TU Шерм Р. Обмен визитами
  Бремен Ун-т Чихолл Г. Совместные работы
  Вупперталь UW Боос Г. Совместные работы
      Геман Ф.  
      Клюмпер А.  
  Дармштадт GSI Неренберг В. + 1 чел. Совместные работы
    TU Darmstadt Албер Г. Совместные работы
  Дортмунд TU Dortmund Герлах Б. + 1 чел. Совместные работы
  Дрезден IFW Дрекслер Ш. + 3 чел. Соглашение
      Хозой Л.  
    MPI PkS Месснер Р. Обмен визитами
      Фюльде П.  
    TU Dresden Салинг С. Совместные работы
  Йена Ун-т Зайдель П. Совместные работы
      Шмидл Ф.  
  Лейпциг UoC Бен У. Совместные работы
      Иле Д.  
  Магдебург OVGU Рихтер И. Совместные работы
  Росток Ун-т Рёпке Г. + 2 чел. Совместные работы
Дания Люнгбю DTU Слямов А. Совместные работы
Египет Гиза CU Ел Шербини Т.М. Совместные работы
Индия Калькутта IACS Сенгупта К. Совместные работы
Иран Зенджан IASBS Колахчи М. Совместные работы
Испания Мадрид ICMM-CSIC Смирнов-Руэда Р. + 1 чел. Совместные работы
Италия Катания UniCT Пучи Р. + 2 чел. Совместные работы
  Фишано UNISA Манчини Ф. + 3 чел. Совместные работы
Канада Квебек UL Крегер Х. + 3 чел. Совместные работы
  Кингстон, ОН Queen's Коулман А. Совместные работы
  Лондон, OН Western Коттэм М. Совместные работы
      Синг М.  
  Монреаль Concordia Холл Р.Л. Совместные работы
Монголия Улан-Батор IPT MAS Сангаа Д. Обмен визитами
    NUM Цогбадрах Н. + 2 чел. Совместные работы
Новая Зеландия Окленд Ун-т Бранд Й. Совместные работы
Польша Варшава IPC PAS Ольшевский Я. Обмен визитами
      Холас А.  
  Вроцлав WUT Миржеевски М. Совместные работы
  Катовице US Маська М. Совместные работы
  Краков JU Капусцик Э. + 2 чел. Обмен визитами
      Олесь Л.  
  Познань AMU Навроцик В. + 1 чел. Совместные работы
      Танась Р. + 3 чел.  
    IMP PAS Морковский Я. Обмен визитами
Республика Корея Инчхон Inha Чой Х.Дж. Совместные работы
  Тэджон CTPCS IBS Флах С. Совместные работы
Россия Белгород БелГУ Чеканов Н.А. Совместные работы
  Воронеж ВГУ Засорин Ю.В. Совместные работы
  Гатчина НИЦ КИ ПИЯФ Малеев С.В. + 3 чел. Обмен визитами
  Екатеринбург ИФМ УрО РАН Стрельцов С.В. + 1 чел. Совместные работы
  Казань КФУ Игнатьев Ю.Г. Совместные работы
  Москва ИТЭФ Хорошкин С.М. Обмен визитами
    МИАН Боголюбов Н.Н. (мл.) Обмен визитами
    МИРЭА Морозов В.Г. Совместные работы
    НИИЯФ МГУ Толстой В.Н. Обмен визитами
    НИУ ВШЭ Гриценко В.А. Обмен визитами
    НИЦ КИ Каган Ю.М. + 3 чел. Обмен визитами
    НИЯУ "МИФИ" Евсеев И.В. + 3 чел. Обмен визитами
    РУДН Рыбаков Ю.П. + 2 чел. Совместные работы
    ФИАН Нечаев С.К. Совместные работы
  Москва, Троицк ИФВД РАН Тареева Е.Е. + 2 чел. Обмен визитами
  Новосибирск ИНХ СО РАН Окотруб А.В. + 3 чел. Совместные работы
    ИФП СО РАН Антонова И.В. + 2 чел. Обмен визитами
  Пермь ПГНИУ Хеннер В.К. Совместные работы
  Протвино ИФВЭ Разумов А.В. Обмен визитами
      Сапонов П.А.  
  С.-Петербург ПОМИ РАН Деркачев С.Э. Совместные работы
    СПбГПУ Антонов А.И. Совместные работы
    СПбГУ Аджемян Л. Совместные работы
      Антонов Н.  
      Гулицкий Н. + 2 чел.  
      Комарова М.  
      Компаниец М.  
      Налимов М.  
    СПбГЭТУ Антонов А.И. Совместные работы
      Соколов А.И.  
    Ун-т ИТМО Попов И.Ю. Обмен визитами
    ФТИ им. А.Ф.Иоффе Шалаев Б.Н. + 1 чел. Обмен визитами
  Самара СУ Салеев В.А. Совместные работы
      Шипилова А.В.  
  Саратов СГУ Колесникова А.С. Совместные работы
Румыния Бухарест IFIN-HH Ангел Д. Совместные работы
      Арангел Д.  
      Барсан В.  
      Мишику С.  
  Клуж-Напока UTC-N Сакаж З. Совместные работы
      Тодоран Р.  
  Тимишоара UVT Бика И. Совместные работы
Сербия Белград INS "VINCA" Галович С. Совместные работы
      Текич Д.  
      Чевизович Д.  
Словакия Братислава CU Плеценик А. Обмен визитами
  Кошице IEP SAS Пинчак Р. Обмен визитами
      Пудлак М.  
      Юрчишин М. Совместные работы
      Юрчишинова Е.  
    UPJS Илкович В. Совместные работы
      Калагов Г.  
      Лучивянски Т. + 3 чел.  
Словения Любляна UL Кабанов В. Совместные работы
      Преловчек П. + 3 чел.  
США Ирвайн UCI Чернышев А. Совместные работы
  Луисвилл U of L Хеннер В.К. Обмен визитами
  Нью-Йорк CUNY Манассах Д.Т. Обмен визитами
  Пасадена Caltech Райнс Э.М. Совместные работы
  Пискатавей Rutgers Чхве С. Совместные работы
  Рочестер UR Бигелоу Н. Обмен визитами
  Таллахасси FSU Дзеро М.О. Совместные работы
Тайвань Тайбэй IP AS Чин-Кун Ху Обмен визитами
Узбекистан Ташкент ФТИ НПО "Ф.-С." АН РУз Абдуллаев Ф.Х. + 2 чел. Обмен визитами
      Гулямов К.Г.  
Украина Киев ИМФ НАНУ Барьяхтар В.Г. + 3 чел. Обмен визитами
    КНУ Каденко И.Н. Совместные работы
  Львов ИФКС НАНУ Стасюк И.В. + 3 чел. Обмен визитами
  Харьков ННЦ ХФТИ Пелетминский С.В. + 3 чел. Обмен визитами
      Слезов В.В. + 2 чел.  
Финляндия Хельсинки UH Хонконен Ю. + 2 чел. Совместные работы
Франция Валансьен UVHC Гуревич Д. Обмен визитами
  Марсель CPT Огиевецкий О. Совместные работы
    UPC Загребнов В.А. Соглашение
      Хайн Р.  
  Ницца UN Сорнетте Д. Обмен визитами
  Париж UPMC Зинн-Жюстен П. Обмен визитами
Чехия Оломоуц UP Печусик И. + 1 чел. Совместные работы
  Ржеж NPI CAS Дитрих Я. Обмен визитами
      Экснер П.  
Швейцария Виллиген PSI Розенфельдер Р. Обмен визитами
  Цюрих ETH Сорнетт Д. Совместные работы
Эквадор Кито USFQ Новиков А.Н. Совместные работы
ЮАР Претория UNISA Бота А.Е. Совместные работы
Япония Уцуномия UU Ирие А. Совместные работы