Наука кафедри ЗПФ – Аерокосмічний факультет

Наукові інтереси і здобутки співробітників кафедри пов’язані з такими провідними напрямами сучасної фізики як:

І.

- фізика твердого тіла
- фізичні властивості наносистем
- фізика рідких кристалів
- наноматеріали, нанотехнології, біонаноматеріали
- теорія невпорядкованих середовищ
- методика навчання фізики у вищій школі.
ІІ.Співробітники кафедри є активними учасниками міжнародних симпозіумів та конференцій (країни ЄС, США). Кількість статей у наукових вітчизняних і закордонних виданнях перевищує десятки сотень з множинними цітуваннями у базах Scopus та Web of Science.

Високий професіоналізм викладачів кафедри підтверджується їх роботою в спеціалізованих Вчених радах із захисту дисертацій, експертних Радах при Держкомітеті з науки та технологій Міністерства освіти і науки України.

У складі кафедри за часів її існування працювали науковці, які обіймали високі керівні посади у наукових установах Національної академії наук України.

Кафедрою укладено договори про наукове співробітництво з провідними інститутами Нацональної академії наук України та багатьма навчальними установами України.
Наукова діяльність кафедри.
Основним напрямом наукової діяльності професора Голуба В.О. є ядерний та феромагнітний резонанс в магнетиках, магнетизм низьковимірних та нанорозмірних ситем. Основна увага приділяється дослідженню магнітних властивостей наноструктурованих штучних матеріалів із характерними масштабами неоднорідності спінів від субмікронного до атомного, а також вивченню спінової динаміки в штучно створених магнітних наносистемах (багатошарових суцільних та гранульованих плівках, сітках магнітних нанопластин, тонких плівках складних гетерогенних магнетиках, тощо). Комплексне дослідження статики, динаміки і процесів перемикання для широкого класу топологічних неоднорідностей в наночастинках феро-, фері- та антиферомагнетиків різної форми є основою створення нових поколінь магнітних приладів наноелектроніки – пристроїв НВЧ, надшвидкого запису, зчитування і обробки інформації, сенсорів, елементів спінтроніки та магнонних кристалів.
Принципово новітні системи магнітної пам’яті та системи обробки інформації, альтернативні напівпровідниковій електроніці, мають об’єднати переваги напівпровідникової електроніки (технологічність, компактність та відсутність механічних частин) та магнітних систем обробки інформації (висока швидкість запису та зчитування інформації та стабільність параметрів).

Зображення атомної силової анізотропії масивів дисків Ni₈₀Fe₂₀, з діаметрами дисків 300 нм (a), 425 нм (b) та 550 нм (c), покритих суцільною плівкою пермалою.

Спектр ФМР для структури з діаметром дисків 425 нм та товщиною плівки 30 нм при різних напрямках поля. (b) – Кутова залежність резонансного поля для різних мод

Епітаксіальні плівки Ni–Mn–Ga

Формування самовпорядкованих структур на поверхні плівок з ефектом пам’яті форми

Резонансний спектр плівки, записаний при 70^ОС в аустеніті (перша і друга похідна поглинання).

Розв’язуючи питання зносостійкості механічних трибосистем, професор Дворук В.О. розробив принципово нову концепцію, в основу якої покладено реолого-кінетичний підхід до фундаментального питання щодо зв’язку між процесами деформування та руйнування при абразивному зношуванні. На засадах вказаної концепції розроблено нові фізичні й математичні моделі абразивного зносу, механізми зношування, критерії вибору матеріалу твердого тіла, а також принципи мінімізації його зносу.

Оптичні методи вивчення твердого тіла, які використовував проф. Кондратенко П.О. у своїх дослідженнях, дозволили йому:

1) розробити узагальнену теорія дифузії молекул в неоднорідних полімерних шарах і експериментально реалізувати дослідження просторової неоднорідності полімерних шарів;

2) розробити теорію залежності діелектричної проникливості речовини від відстані (при малих відстанях) та пояснити роль електростатичної взаємодії в асоціації домішок в твердих розчинах;

3) розробити методи дослідження дифузії синглетного та триплетного кисню в однорідних, неоднорідних по товщині та хаотично неоднорідних твердих тілах;

4) експериментально показати існування дислокаційних екситонів;

5) знайти механізми фотоадгезії мікрокристалів до світлочутливих шарів. Результати використані при розробці технології виготовлення екранів кольорових електронно-променевих трубок;

6) розробити метод дослідження структурних фазових переходів в молекулярних кристалах;

7) розробити метод дослідження дифузії дислокацій в молекулярних кристалах і провести експериментальні дослідження;

8) показати визначальну роль дифузії дислокацій в процесах сублімації кристалів при температурах нижче температури плавлення;

9) розробити фотохімічні методи дослідження дифузійних процесів (молекул, екситонів) в полікристалічних зразках.

Дослідження професора Карбівського В.Л. зосереджені на нанобіотехнологіях структур біомедичного та екологічного призначення, фізиці невпорядкованих систем та фізиці поверхневих явищ, застосуванні наноматеріалів в біології та медицині.

Проф. Кручинін С.П. концентрує увагу на вивченні електронних транспортних властивостей наносистем, фізичних властивостей квантових точок, нанопристроїв, квантових комп’ютерів та наносенсорів. (Квантові точки– це штучно створена область речовини, в якій можна зберігати невелику кількість електронів. Квантові точки утворюють нанокристали, які можуть бути використані в квантових комп’ютерах). При цьому застосовуються методи комп’ютерного моделювання. Також вивчаються транспортні властивості нанотрубок. Вуглецеві нанотрубки є дуже відомими та перспективними у світі матеріалознавства. Нанопристрої з нанотрубок можна застосувати як молекулярні наносенсори.
ІІІ. Вуглецеві нанотрубки

Наукова діяльність професора Репецького С.П. стосується теорії невпорядкованих середовищ (зокрема, вуглецевих нанотрубок та графену). Його основні наукові досягнення полягають у розвитку методів розрахунку спектрів елементарних збуджень, рівноважних і кінетичних властивостей невпорядкованих систем та їх застосуванні для пояснення зміни властивостей сплавів, невпорядкованих напівпровідників, магнітних матеріалів при структурно-фазових перетвореннях. Результати цих наукових розробок широко відомі як серед українських, так і закордонних вчених.

Графен — зображення в електронному мікроскопі.

Енергетичний спектр графену. Залежність енергії електрона від хвильового вектора.

Професором Репецьким С.П. вперше теоретично з”ясовано природу впливу впорядкування домішки на виникнення енергетичної щілини та електричну провідність графену. Зазначені результати відкривають можливість створення теоретичних основ прогнозування властивостей та створення польових транзисторів на основі графену для майбутніх комп’ютерів, що будуть мати суттєво вищі рівень мініатюризації та робочі частоти
6. Розробка теплофізичних основ одержання полімерних мікро- і нанокомпозиційних матеріалів для елементів енергетичного обладнання.

Дослідницька робота студентів відбувається в навчальних і наукових лабораторіях кафедри та інститутів НАН України. Це сприяє розвитку у молоді наукового мислення та становленню інженерної діяльності, розширює можливості працевлаштування.

НАПРЯМИ ДОСЛІДЖЕНЬ СТУДЕНТІВ:
- фізика наносистем та нанотехнологій: дослідження пов’язана з одним із найбільш актуальних напрямів розвитку сучасної фізики і базується на впровадженні нанорозмірних об’єктів у всіх галузях науки і техніки
- наноелектроніка та IT-технології: створення чипів пам’яті з високою щільністю запису, сенсорних елементів різного призначення, систем технологічного контролю для сучасного радіонавігаційного, локаційного обладнання та засобів зв´язку літаків та наземних комплексів керування повітряним рухом;
- фізика енергосистем: розв’зання проблем екологічної енергетики, процесів генерації, накопичення та перетворення усіх видів енергії, засобів контролю, діагностики та систем керування енергетичним обладнанням;
- інноваційна медицина: створення приладів безконтактного контролю здоров’я льотного персоналу та розробка наноматеріалів для біологічно активних компонентів авіаційно-космічної техніки;
- рідкі кристали: розробка та дослідження нових РК композитних матеріалів для нанотехнологій та застосування їх в авіаційній і космічній техніці.