Темы научно-иссследовательских работ для студентов

АБB
АБB
АБB

Обычная версия сайта

Перечень предлагаемых студентам бакалавриата и магистратуры исследований постепенно изменяется и дополняется по мере поступления новых тем.

Нелинейные взаимодействия волн и вихрей во вращающейся жидкости

Руководитель работы Левченко Александр Алексеевич, чл.-корр., д.ф.-м.н., зав. кафедрой ФКС НИУ ВШЭ, директор ИФТТ РАН, зав. лабораторией квантовых кристаллов, levch@issp.ac.ru

Одним из направлений лаборатории квантовых кристаллов является экспериментальные и теоретические исследования нелинейных волновых и вихревых процессов в объеме и на поверхности жидкости.
Экспериментально исследуются процессы формирования вихрей в объеме классической или квантовой жидкости (сверхтекучий гелий - II). Изучаются особенности генерации прямого и обратного каскада энергии, распада каскада и взаимодействия вихрей.
Теоретически изучаются вопросы кластеризации частиц на поверхности жидкости. Исследуются различные механизмы взаимодействия частиц, распределения кластеров по размерам.

Топологические дефекты в тонких плёнках жидких кристаллов

Руководитель работы Долганов Павел Владимирович, д.ф.-м.н., ведущий научный сотрудник, лаборатория квантовых кристаллов, pauldol@issp.ac.ru

Работа будет выполнятся в рамках гранта РНФ № 23-12-00200 «Жидкие кристаллы со сложной пространственной структурой и многоуровневым спонтанным упорядочением». Проектом предусмотрены комплексные исследования жидких кристаллов с многоуровневым упорядочением, образующих сложные пространственные структуры, изучение которых актуально не только для физики жидких кристаллов и конденсированного состояния вещества, но и других областей знания. Особенностью проекта является взаимодополняющее использование оптических и рентгеновских методов, их развитие в применении к новым объектам. Жидкие кристаллы образуют ряд уникальных фаз со сложным многоуровневым упорядочением. Сложноорганизованные структуры могут образовываться также из-за пространственных ограничений, накладываемых на систему. Будут изучаться условия образования фаз с многоуровневым упорядочением, их физические характеристики, осуществляться поиск способов создания структур с уникальными оптическими свойствами. В проекте будет изучена динамика коалесценции (слияния) и обратного процесса – фрагментации или разрыва в жидкокристаллических средах, сопровождающаяся рождением и аннигиляцией топологических дефектов. Важность этих исследований связана с тем, что коалесценция и фрагментация являются неотъемлемой частью природных явлений и играют существенную роль в различных технологических процессах. В рамках проекта планируется изучение оптических, электрооптических и упругих свойств хиральных фаз жидких кристаллов. Предполагается изучить структурные особенности тонких слоев, образованных органическими молекулами на межфазных границах углеводород – вода и воздух – вода. Выполнение проекта позволит продолжить исследования жидких кристаллов в России на передовом мировом уровне и развивать актуальные направления исследований, в которых российские учёные являются лидерами.

Джозефсоновские интерферометрические структуры для сверхпроводниковой электроники

Руководитель работы Больгинов Виталий Валериевич, к.ф.-м.н, старший научный сотрудник, лаборатория сверхпроводимости ИФТТ РАН, bolg@issp.ac.ru

В лаборатории сверхпроводимости ИФТТ РАН освоен полный цикл реализации проектов по изучению свойств тонкопленочных сверхпроводящих структур: от постановки задачи к изготовлению образцов и проведению экспериментов. Образцы представляют собой многослойные микро- и наноструктуры, изготовленные на кремниевых подложках при помощи различных методов осаждения, фотолитографии и последующей обработки. Дипломник сможет получить практику проектирования джозефсоновских интерферометров, эксплуатации вакуумных установок, фотолитографии и низкотемпературного эксперимента в криостате Не-4.

In-situ исследования токогенерирующих процессов, процессов выпадения углерода и каталитических процессов в твердооксидных топливных элементах и катализаторах топливных процессоров при помощи спектроскопии комбинационного рассеяния света.

Руководитель работы Бредихин Сергей Иванович, д.ф.-м.н., заведующий лабораторией спектроскопии дефектных структур, bredikh@issp.ac.ru

На сегодняшний день не известна более эффективная технология генерации электрической и тепловой энергии, чем энергетические установки на базе твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ). В качестве топлива может использоваться широкий набор газообразных углеводородов: метан, пропан, бутан, диметиловый эфир, диметоксиметан, газифицированное дизельное топливо. КПД таких систем достигает 60 % по электрической энергии и до 95 % – с учетом высокопотенциального тепла. В рамках текущей темы диплома бакалавра предлагается проводить исследование механизмов токогенерирующих процессов и каталитических процессов при помощи in-situ спектроскопии комбинационного рассеяния света. Данное исследование за счет понимание механизмов протекающих процессов позволит улучшить характеристики ТОТЭ.

Исследование новых спиновых фаз в режиме квантового эффекта Холла

Руководитель исследования Ваньков Александр Борисович, к.ф.-м.н., страший научный сотрудник, лаборатория неравновесных электронных процессов ИФТТ, vankov@issp.ac.ru

Квантовый эффект Холла уже "подарил" научному сообществу три Нобелевских премии и множество других престижных наград в области фундаментальных физических исследований. Причина состоит в сложностях осознания и, тем более, предсказания свойств сильновзаимодействующих двумерных электронов со свойственной им топологией. Тем более, никакие теоретические модели не годятся для случая, когда кулоновское взаимодействие доминирует над кинетической энергией и приводит к появлению новых когеррентных фаз. Теория здесь пока не развита, но недавно появились экспериментальные образцы (структуры ZnO, GaN), в которых такой режим сильного взаимодействия имеет место быть и проявляется во многих ракурсах. Лаборатория неравновесных электронных процессов - единственная в мире, где есть возможность проводить исследования этих систем магнито-оптическими методиками. С их помощью в последние годы решено множество задач об уникальном энергетическом спектре сильнокоррелированных двумерных систем в ZnO. Этих задач остается множество, и все они связаны с влиянием кулоновских корреляций на привычную картину квантового эффекта Холла, выводя ее тем самым за пределы прежних моделей. Настоящая тема дипломной работы несомненно актуальна для фундаментальных исследований и позволит студенту вникнуть в самые передовые темы квантовой механики и физики конденсирогванного состояния. В то же время, потребует от студента серьезного подхода и усердного труда.

Изготовление и исследование гетероструктур на основе дихалькогенидов переходных металлов

Руководитель исследования Черненко Александр Васильевич, к.ф.-м.н., лаборатория неравновесных электронных процессов ИФТТ, chernen@issp.ac.ru

Дихалькогениды переходных металлов типа WSe2, MoSe2, MoS2 и др относятся к классу Ван-дер-Ваальсовых материалов. Внутри каждого монослоя атомы скреплены прочными ковалентными связями, в то время как слои слабо взаимодействуют между собой посредством Ван-дер-Ваальсовых сил. Одним из таких Ван-дер-Ваальсовых материалов является графен. На данный момент известно более 500 подобных материалов, их исследования проводятся во всем мире, число публикаций по теме растёт экспоненциально, но в России этими материалами занимается фактически только наша группа. В рамках данного проекта предполагается создание слоистых структур, состоящих из последовательно расположенных монослоёв дихалькогенидов переходных металлов, изолятора нитрида бора и проводящих слоёв графена. Такая технология позволяет собирать «на коленке» структуры, в которых квантовые эффекты наблюдаются даже при комнатных температурах. Студент будет участвовать как в создании такого типа гетероструктур, что предполагает аккуратную и даже скрупулёзную работу с монослоями размерами менее 100 микрометров (0.1 мм), а также в экспериментальном исследовании их свойств.

Спиновые и изоспиновый ферромагнетизм.

Руководитель исследования Щепетильников Антон Вячеславович, к.ф.-м.н., лаборатория неравновесных электронных процессов ИФТТ, shchepetilnikov@gmail.com

Низкоразмерные электронные системы, заключенные в AlAs квантовые ямы, обладают не только спином, но и полностью аналогичным по симметрии изоспином (степень заселенности эквивалентных долин). Комбинация этих двух степеней свободы приводит к богатому разнообразию новых и мало изученных состояний системы при низких температурах и в больших магнитных полях. Наша лаборатория – одна из немногих в мире, где есть возможность изучать такие системы при помощи различных транспортных и микроволновых методик в сильных магнитных полях (до 15 Т) и при ультранизких температурах (25 мК). Работа над дипломной работой позволит студенту не только углубиться в увлекательный мир физики низкоразмерных структур, но и поработать на самом современном оборудовании, а также освоить различные транспортные и микроволновые методики.

Локальный магнитотранспорт в квазиодномерных проволоках с сильным спин-орбитальным взаимодействием в условиях управляемого кулоновского беспорядка.

Руководитель исследования Жуков Алексей Алексеевич, к.ф.-м.н., старший научный сотрудник, лаборатория квантового транспорта ИФТТ, azhukov@issp.ac.ru

Разработка технологии композита с алюминиевой матрицей, армированной углеродным волокном

Руководитель исследования Галышев Сергей Николаевич, к.т.н., лабораторией спектроскопии дефектных структур ИФТТ РАН, группа армированных систем (ЛСДС-ГАС), galyshev@issp.ac.ru

Потенциальная область применения такого композита - авиастроение и космическая промышленность. Разработка технологии включает в себя три основных этапа: (i) разработка технологии оксидных барьерных покрытий углеродного волокна методом электрохимического осаждения, (ii) разработка технологии получения композитной проволоки - сырья для создания конструкций, методом протяжки волокна через расплав алюминия, (iii) разработка технологии создания конструкций. Поскольку проект ориентирован исключительно на практическую реализацию, главным критерием оценки являются механические свойства композита (прочность и жесткость), характер его разрушения, устойчивость при повышенных температурах. В связи с этим, каждый из трех упомянутых выше этапов так же ориентирован на эти критерии.

Влияние поверхностной кристаллизации на высокочастотные магнитные свойства
микропроводов

Руководитель исследования Аксенов Олег Игоревич, к.ф.-м.н., научный сотрудник, лаборатория структурных исследований ИФТТ РАН, oleg_aksenov@issp.ac.ru

Одним из направлений лаборатории является исследование структуры и свойств аморфных ферромагнитных материалов, в частности аморфных микропроводов. Такие материалы отличаются неоднородным распределением напряжений по сечению, которые в совокупности с магнитостатическим вкладом и ненулевой магнитострикцией могут приводить к формированию композиционной магнитной структуры. В результате магнитная анизотропия поверхностного слоя - радиальная, а анизотропия центральной части – осевая. Это приводит к возникновении ряда специфических свойств, начиная от бистабильного перемагничивания таких объектов и заканчивая высокочастотными явлениями (например, эффектом гигантского магнитного импеданса. Кроме того, на поверхности микропроводов доминируют сильные сжимающие напряжения, в то же время в центральной части напряжения растягивающие. В результате, если осуществлять кристаллизацию аморфного микропровода, то путем подбора состава провода и условий отжига можно добиться ситуации, когда поверхностный слой микропровода оказывается кристаллическим, а центральный – аморфным. Это крайне интересно с позиции применения таких микропроводов в качестве сенсоров деформации и магнитного поля. Именно в решении последней задачи и предстоит заняться соискателю. Работа будет состоять не только в подборе соответствующих составов и условий отжига микропроводов, но и в анализе их магнитных свойств (в частности, в измерении магнитного импеданса), магнитной доменной структуры (преимущественно методом зондовой микроскопии), а также в проектировании датчика на базе полученного материала.