1983 - окончание Московского инженерно -
физического института
1983 -1986 - аспирантура Физического института им. П.Н. Лебедева АН
СССР (ФИАН), Теоретическая лаборатория
1986 - Защита диссертации кандидата физико-математических наук, ФИАН.
Тема: Нестационарные процессы образования и эволюции нанокластеров в
облучаемом твердом теле Специальность - физика твердого тела (01-04-07)
2003 - Защита диссертации доктора физико-математических наук, МГУ им.
М.В. Ломоносова. Тема: Самоорганизация в ансамбле нестабильных частиц и
образование упорядоченных структур в конденсированных средах при
воздействии внешних потоков энергий. Специальность - физика
конденсированного состояния (01-04-07)
1987 -по настоящее время - Институт проблем лазерных и информационных
технологий РАН
2005 - член редколлегии журнала "Applied Sciences Research", USA
ТЕМЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ:
Нелинейная динамика концентрационных и
деформационных структур в неравновесных конденсированных системах.
С единых синергетических позиций теоретически
исследованы процессы самоорганизации упорядоченных неоднородных
состояний системы нелинейно взаимодействующих (через самосогласованное
поле деформации) атомных точечных дефектов (ТД) кристаллической
решетки, генерируемые однородным концентрированным потоком энергии и
имеющие конечное время существования. Показано, что при различных
комбинациях параметров системы (концентрация и радиус кластеров) и
темпа генерации дефектов, возможны следующие типы эволюции нестабильных
ТД: а) формирование квазипериодических распределений микронного и
нанометрового масштабов в результате развития концентрационно-упругих
неустойчивостей; б) возбуждение локализованных
концентрационно-деформационных структур в виде медленных (со скоростью
(0.1-10)см/с) уединенных волн; в) множественность стабильных состояний,
между которыми осуществляются переходы концентрационной волной
переключения. Определены критерии самоорганизации упорядоченных
структур, их профиль и характерные пространственные масштабы
Раскрыт
физический механизм и разработана теория твердофазной аморфизации
металлов и полупроводников при интенсивных внешних воздействиях
(лазерное и электронно-лучевые воздействия, ионная имплантация), как
неравновесного кинетического фазового перехода (ФП) в результате
возбуждения автоволны переключения концентрации (волны генерации) в
бистабильной системе атомных дефектов с деформационно-стимулированным
генерационно-рекомбинационным механизмом S-образной концентрационной
нелинейности. С единых позиций дано аналитическое описание кинетики
различных стадий (образование центров новой фазы, их эволюция,
коалесценция) формирования плотного, высокодефектного (соответствующего
аморфной фазе) состояния. Получены выражения для критического размера
частиц, интенсивности образования и скорости роста частиц, функции
распределения по размерам, максимальных концентрации и размера частиц,
в зависимости от температуры и параметров подсистемы атомных дефектов
среды. Установлен обратимый характер механизма самоорганизации
двухфазных концентрационных структур.
Исследованы нелинейные динамические
кооперативные эффекты при распространении самосогласованных полей
деформаций в квадратично и кубически нелинейных упругих и термоупругих
конденсированных средах (в том числе и упругих волноводах (пластинах)
при учете динамического дилатационного взаимодействия с локальными
неоднородностями (неравновесными атомными дефектами, их кластерами,
комплексами дефектов). Установлена возможность возбуждения, усиления и
селекции нанометровых локализованных (импульсов) и периодических
нелинейных полей (одномерных, двумерных) деформации (деформационных
структур), а также ударно-волновых структур небольших интенсивностей,
существование которых определяется генерационно√рекомбинационными
процессами и дрейфовым движением в подсистеме ТД, а их свойства зависят
от параметров упругого и дефектного подсистем решетки. Исследованы
проявления дефект-деформационного взаимодействия в акустических (как
линейных, так нелинейных) и теромоакустических, в диссипативных и
дисперсионных свойствах упругого континуума.
Разработаны аналитические теории и предложены
механизмы трансформации в процессе эволюции локализованных
дисперсионных волн деформаций в диссипативные солитоны, обусловленные
генерационно-рекомбинационными процессами в подсистеме атомных дефектов
структуры
Для пьезоэлектрических полупроводников
исследовано влияние флексоэлектрического потенциала (аналога
пьезоффекта для полупроводников с центральной симметрией) и
дефект-деформационного взаимодействия на динамику распространения
нелинейных акустических волн. Предсказана возможность генерации и
распространения в таких системах медленных и быстрых (околозвуковых)
концентрационно-деформационных локализованных волн нанометрого
масштаба.
Предсказана возможность и разработана теория
возникновения дальнего (пространственная нанометровая периодичность
концентрации) и ближнего (осцилляционное затухание концентрации с
ростом расстояния) упорядочения в ансамбле дефектов Френкеля в
облучаемом (при низких температурах) кристалле, связанного с
деформационно-стимулированной рекомбинацией (взаимной и на центрах)
атомных дефектов при учете сильного нелокального взаимодействия
дефектов с упругим полем сплошной среды.
Теоретические исследования кинетики нестационарной
нуклеации нанокластеров и эффектов самоорганизации (пространственных и
временных) упорядоченных структур в неравновесных конденсированных
системах.
Развита кинетическая теория нестационарных
процессов нуклеации и эволюции полидисперсного ансамбля нанокластеров
(атомных, дефектных) в метастабильных средах. Получено замкнутое
решение нестационарного уравнения Зельдовича для функции распределения
кластеров по размерам для произвольных видов свободной энергии
образования и коэффициента диффузии кластеров, справедливое для
широкого спектра размеров кластеров и многокомпонентных систем.
Определены основные характеристики процесса нанокластеризации: время
образования устойчивого кластера, полное и характерное времена
конденсации, максимальные размер и концентрация кластеров.
Предложена синергетическая модель
пространственной самоорганизации ансамбля нанокластеров различных видов
(дискообразных, сферических, самоподобных (фрактальных)), как открытой
неупорядоченной нелинейной диссипативной системы, далекой от
термодинамического равновесия. Моделирование самоупорядочения кластеров
проведено на основе самосогласованной системы уравнений для функции
распределения кластеров и концентрации мономеров, учитывающих движение
(как детерминированное, так и флуктуационное) частиц в пространстве
размеров и в обычном пространстве, диссоциацию кластеров, истощение
пересыщения метастабильной фазы. Показано, что относительно кластеров
(активатора) осуществляется положительная обратная связь, приводящая к
нарастанию неоднородных флуктуаций их концентрации. Процесс нарастания
активатора контролируются дефектами (ингибитором), по которым
осуществляется отрицательная обратная связь. Потеря устойчивости
однородного состояния ансамбля дефектов и их кластеров происходит, если
кластеры менее подвижны чем дефекты, и ингибитор не может эффективно
подавлять локальные флуктуации активатора. Определены порог
самоорганизации и период сверхструктур в зависимости от физических
свойств среды и внешней накачки.
Предсказаны эффекты временной и
пространственной самоорганизации полидисперсной системы частиц
(кластеров) новой фазы в результате кинетических неустойчивостей в
классической теории нуклеации метастабильных (переохлажденных или
пересыщенных) многокомпонентных неоднородных конденсированных систем.
Установлено наличие эффектов самоупорядочения частиц, а также полей
температуры и концентрации компонентов, как на стадии роста, так и на
стадии переконденсации.
Изучено влияние кластеризованной структуры
исходной метастабильной фазы на процессы нанокристаллизации в
конденсированных системах. Моделирование кристаллизации проведено с
учетом образования в метастабильной фазе нанокластеров, возникновения и
роста частиц кристаллической фазы за счет присоединения нанокластеров.
Показано, что в таких полидисперсных системах возможно появление
самоподдерживающихся связанных колебаний пересыщения кристаллизующегося
вещества, плотности нанокластеров и функций распределения частиц новой
фазы. Раскрыт физический механизм появления таких автоколебаний и
определены их характеристики (амплитуда, период).
Для различных механизмов (кинетически и
диффузионно-лимитируемого) роста частиц новой фазы, исследовано влияние
акустодинамической (в том числе термоакустической) активации
нанокластерообразования на динамику и неустойчивость ФП в объеме и на
поверхности конденсированных систем.
Взаимодействие мощного лазерного излучения с
веществом.
Исследованы нелинейные явления и процессы,
сопровождающие распространение мощного лазерного излучения в глубокой
парогазовой каверне в конденсированных (как однородных, так и
неоднородных) средах. Предложены и развиты синергетические модели
динамики формирования глубокой парогазовой каверны (ПГК). Разработаны
тепло-гидро-газодинамические модели лазерно-индуцированных
неустойчивостей (термокапиллярной, испарительно-капиллярной,
рэлей-тейлоровской), предсказывающие генерацию пространственных
(азимутальных, аксиальных, спираллевидных) осцилляций формы ПГК.
Проанализировано влияние вязкоупругих и релаксационных свойств среды на
условия формирования и устойчивость ПГК.
Выведено эволюционное уравнение, описывающее
нелинейные режимы генерации волновых структур на свободной поверхности
ПГК и учитывающее влияния ФП (испарения, конденсации) и
термокапиллярного эффекта Марангони. Построены
пространственно-периодическое и локализованное (солитонные) решения
этого уравнения. Определены амплитуда и пространственный масштаб
нелинейных волновых структур.
