Бакалавриат
2022/2023
Физика частично упорядоченных сред
Статус:
Курс по выбору (Физика)
Направление:
03.03.02. Физика
Где читается:
Факультет физики
Когда читается:
4-й курс, 1, 2 модуль
Формат изучения:
без онлайн-курса
Охват аудитории:
для своего кампуса
Преподаватели:
Долганов Павел Владимирович
Язык:
русский
Кредиты:
3
Контактные часы:
40
Программа дисциплины
Аннотация
Курс лекций посвящен одному из актуальных направлений современной науки - физике частично упорядоченных сред. Объектами исследований в данной области являются конденсированные среды, занимающие по своему упорядочению промежуточное положение между обычными кристаллами и изотропными жидкостями. Примерами частично упорядоченных сред являются жидкие кристаллы, пластические кристаллы, полимеры, коллоиды. В рамках курса рассматриваются свойства различных частично упорядоченных сред. Излагаются микроскопические и феноменологические подходы к рассмотрению различных явлений в данной области физики. Описываются экспериментальные методы исследования частично упорядоченных сред, существующие в настоящее время и потенциально возможные практические приложения.
Цель освоения дисциплины
- Изучение конденсированные среды, занимающие по своему упорядочению промежуточное положение между обычными кристаллами и изотропными жидкостями. Примерами таких частично упорядоченных сред являются жидкие кристаллы, пластические кристаллы, полимеры, коллоиды. Излагаются микроскопические и феноменологические подходы к рассмотрению различных явлений в данной области физики. Описываются экспериментальные методы исследования частично упорядоченных сред, а также существующие в настоящее время и потенциально возможные практические приложения.
Планируемые результаты обучения
- Применяет физические методы теоретического и экспериментального исследования, методы математического анализа и моделирования для постановки задач по развитию, внедрению и коммерциализации новых наукоемких технологий.
- Проводит научные эксперименты и/или теоретические (аналитические и имитационные) исследования для их решения поставленных профессиональных задач
- Анализирует, верифицирует, оценивает полноту информации в ходе профессиональной деятельности, при необходимости восполнять и синтезировать недостающую информацию.
Содержание учебной дисциплины
- Классификация частично упорядоченных конденсированных сред
- Фазовые переходы в частично упорядоченных конденсированных средах
- Фазовые переходы II рода. Различные подходы к описанию фазовых переходов. Теория Ландау – Гинзбурга – де Жена.
- Фазовые переходы I рода в частично упорядоченных средах. «Слабые» фазовые переходы I рода. Метастабильные состояния. Трикритическая точка. Переходы во внешнем поле. Образование зародышей. Критический радиус.
- Молекулярно-статистические теории упорядочения. Переход нематик – изотропная жидкость. Теория Онсагера. Теория самосогласованного поля Майера – Заупе. 7. Модель Изинга. Структуры, образованные в результате конкурирующих взаимодействий, фрустрации.
- Хиральность. Особенности структуры и упорядочения, связанные с нарушением зеркальной симметрии. Полимеры. Фрактальная размерность полимеров. Биополимеры. Амфифильные молекулы. Мицеллы, лиотропные жидкие кристаллы.
- Поведение жидкокристаллических термотропных и полимерных структур во внешнем поле.
- Дефекты с нарушением трансляционного или ориентационного упорядочения в конденсированных средах. Топологические характеристики дефектов. Точечные топологические дефекты. Топологический заряд. Взаимодействие топологических дефектов.
- Влияние поверхности на структуру и фазовые переходы. Системы ограниченной геометрии. Поверхностное и объёмное плавление, поверхностная и объёмная кристаллизация. Послойные переходы утоньшения. Стабильность тонких пленок.
- Фотонные кристаллы. Примеры фотонных кристаллов, фотонные кристаллы в живой природе. Взаимодействие света с пространственно модулированной структурой. Дисперсия фотонов. Запрещенные фотонные зоны.
- Взаимодействие и самоорганизация частиц в частично упорядоченной среде. Топологические диполи и квадруполи. Образование упорядоченных структур из частиц.
Элементы контроля
- Контроль работы на занятияхКонтроль работы на занятиях в формате решения задач и оцениваемой активности на семинаре.
- Домашнее заданиеСдача домашнего задания предполагается на 12 неделе.
- ЭкзаменУстный экзамен является блокирующим элементом (неудовлетворительная оценка за экзамен означает неудовлетворительную оценку за курс в целом). Устный экзамен в формате ответа по билетам
